可控氣氛熱處理爐設備概述-在線瀏覽
2025-04-11 11:08本頁面
【正文】 應 在熱處理溫度條件下，鋼在 H2— H2O氣氛中的反應式為 )410()()(][][2222222????OHHOHHPPKOHHP其平衡常數(shù)為 14 所示。的和混合氣體中））、（（氣體的濃度。另一方面是氣氛中氧的分壓大小。當氣氛中的氧分壓大于 PO2時，反應向右進行，金屬被氧化成氧化物；當氣氛中的氧分壓小于 PO2時，反應向左進行，金屬氧化物分解。 氧勢 是指在一定溫度下，金屬的氧化和氧化物的分解處于平衡狀態(tài)時 氣氛中氧的分壓或氧化物的分解壓 。 222COCOOHH PPPP ???? 、式中： 這時要達到無氧化加熱需滿足如下條件，即 18 二、鋼在爐氣中的脫碳增碳反應 鋼在 CO— CO2氣氛中的脫碳增碳反應 鋼在 CO— CO2氣氛中的反應式如下： ac— 碳在奧氏體 (γ一 Fe)中的有效濃度，又稱奧氏體中碳的活度 .（ ac是在一定溫度下鋼的含碳量與 γ一 Fe中的飽和含碳量的比值 ） 19 例如，含碳 %的鋼在 1100℃ 時，由于分子間作用力的影響，只起到 ac 為 %的作用，故稱此值為有效濃度。 圖 101是鋼在 COCO2氣氛中化學反應的平衡曲線，條件是 PCO + PCO2=（ 1大氣壓）。例如，在 % C的曲線上，當溫度為 900℃ 時，相應的 CO為 80%，表示在 80% CO的氣氛中，含碳 %的鋼達到平衡狀態(tài)，既不脫碳也不增碳、那么 900℃ 下含 80% CO氣氛的碳勢即為 %C。 此外，虛線 AK表示氧化一還原平衡曲線。在AK線上方的氣氛是還原性的，能防止氧化，但不能防止脫碳。也就是說，不脫碳的條件比不氧化的條件要嚴格得多。 21 H2— CH4氣氛中的脫碳增碳反應 在 CO— CH4氣氛中，碳勢較低，生產(chǎn)上往往借助CO— CO2為載體，來添加適量增碳劑 CH4來增加碳勢，或者氣氛中原來就有 H2— CH4氣氛存在。 22 用于熱處理的可控氣氛種類很多， 按照制備可控氣氛的原料氣（液）不同，可控氣氛分為四類 ： 以原料氣制備的 、 以有機液體制備的 、 分離空氣制備的 、瓶裝高純氣體 。 接下來首先了解制備可控氣氛的各種常用原料，為我們 了解各種氣氛的制備方法、特性與應用做鋪墊。10— 3 可控氣氛的種類與制備 23 一、制備可控氣氛的原料 1．固體原料 主要是木炭。 木炭氣氛發(fā)生裝置結構簡單，制取簡易，但木炭消耗量較大、勞動條件差。 2．液體原料 液體原料主要是有機液體，如甲醇（ CH3OH）、乙醇（ C2H5OH）、丙醇（ C3H7OH）、苯（ C6H6），甲苯（ C7H8）、丙酮（ CH3COCH3）等。 24 氣體原料主要有工業(yè)煤氣，天然氣、液化石油氣、氨氣、氮氣等，它們各自適于制備不同類型的可控氣氛。 一般液化石油氣多為 丙烷（ C3H8）和丁烷（ C4H10）的混合物， 有兩種來源：一、 是開采石油得到的石油氣，二、 煉制石油時分離 出來的氣體。也可將有機液體滴入裂解裝置中生成可控氣氛，再將其通入熱處理爐中。二者在常溫下加壓即可液化，因而可充入容器中運輸和貯存。 甲烷（ CH4） 是一種較好的原料氣，占天然氣達 90%以上，純度很高，但其是一種干性氣體，很難液化，不便于貯運。氮氣有工業(yè)氮，它是制氧的副產(chǎn)品，含氧較多，另外也可用空氣分離法制造粗氮和純氮、氣氮和液氮。原料氣有天然氣、丙烷、液化石油氣 (主要是丙烷、丁烷 )、城市煤氣。 制取這類氣氛是借降低空氣與原料氣的混合比來調(diào)整氣氛中 CO與 CO H2與 H2O、 H2與 CH4的相對含量，即調(diào)整氣氛的碳勢。原料氣經(jīng)減壓閥、流量計和壓力調(diào)節(jié)閥進入混合器與空氣混合 。原料氣與空氣的混合氣由泵鼓入反應罐。為防止在 400~700℃之間生成碳黑，經(jīng)水冷卻器冷卻到 300℃ 以下，通入爐內(nèi)使用。對碳鋼來說，它是還原性氣氛 ? 可用于中、高碳鋼光亮熱處理，并可做滲碳或碳氮共滲的滲碳劑和載體氣 (在吸熱式氣氛中加入少量丙烷氣可做滲碳可控氣氛 )。吸熱式氣氛中的 H2含量高，為了避免氫脆，一般也不用它做高強鋼的保護氣氛。 放熱式可控氣氛的原料氣可以是液化石油氣、煤氣或其它氣體燃料。 完全燃燒的反應式；（ 空氣與丙烷氣比例 ： 1） C3H8十 5O2十 → 3CO 2+4H2O十 +Q (1014) 不完全燃燒的反應式為（ 空氣與丙烷氣比例 ： 2） 2C3H8十 3O2+→6CO+8H 2十 +Q (1015) 32 放熱式可控氣氛的成分隨所用空氣過剩系數(shù) n的大小而不同，可在很寬的范圍內(nèi)變動。 為提高氣氛還原性，常再經(jīng)凈化處理，除去其中的CO2和 H2O。這類氣氛可能是還原性和增碳性的，也可能是氧化性和脫碳性的，視氣氛成分、工件含碳量和工作溫度而定。原料氣與空氣按一定比例混合，用羅茨泵送到燒嘴，在燃燒室內(nèi)進行燃燒及裂解，未燃燒的部分原料氣通過催化劑完全反應。反應產(chǎn)物應通入冷凝器中，使其中的水氣冷凝成水而排除，必要時再凈化處理，這樣就獲得可供應用的放熱式氣氛。 (1)混合系統(tǒng) : 原料氣和空氣混合后用羅茨泵送至燒嘴 . (2)燃燒系統(tǒng) : 混合氣由燒嘴噴入燃燒室，用點火器 34 點燃并在其中燃燒。 （ 4)安全系統(tǒng) : 由單向閥、滅火器、防爆器和放散閥等部件組成。 35 放熱式氣 氛的類型 原料氣 混合比 （原料氣 與空氣） 氣體成分（ %） CO CO
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