PL200120B1 - Retorta do prowadzenia procesów obróbki cieplno-chemicznej stali nierdzewnych - Google Patents

Abstract

Retorta według wynalazku składająca się ze zbiornika zamkniętego od góry pokrywą oraz przewodów rurowych doprowadzających i odprowadzających atmosferę obróbczą, charakteryzuje się tym, że w rurze 1 doprowadzającej atmosferę obróbczą ma zamontowane urządzenie dozujące aktywator, które składa się z pojemnika 2 wewną trz którego umieszczony jest zbiornik 3 aktywatora. Pojemnik 2 przymocowany jest rozłącznie do pionowego pręta regulacyjnego 7. Rura 1 połączona jest trwale z przyspawaną do pokrywy 16 retorty 15 rurą 14 zakończoną kołnierzem , który jest połączony rozłącznie za pomocą zapinacza 8 z kołnierzem głowicy 9. Głowica 9 wyposażona jest w dwa otwory, jeden otwór, do którego przymocowany jest króciec 11, drugi otwór w górnej części głowicy usytuowany w jej osi pionowej.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest retorta do prowadzenia procesów obróbki cieplno-chemicznej stali nierdzewnych utwardzanych wydzielinowo w atmosferach gazowych.

Azotowanie gazowe, ze względu na możliwość obróbki przedmiotów o skomplikowanych kształtach oraz dużej ilości wewnętrznych powierzchni jest jedną z najkorzystniejszych metod podwyższania odporności na zużycie trybologiczne nierdzewnych stali utwardzanych wydzielinowo stosowanych między innymi na wirniki sprężarek promieniowych. Wytworzenie warstwy azotowanej o właściwych parametrach eksploatacyjnych wymaga w czasie procesu azotowania ciągłej aktywacji powierzchni elementu wykonanego ze stali nierdzewnej utwardzanej wydzielinowo. Do procesów azotowania gazowego, przeprowadzanych zwykle w retortach, najwłaściwszą metodą wydaje się być ciągłe aktywowanie powierzchni podczas procesu chlorowodorem, powstałym z dysocjacji chlorku amonowego. Dozowanie chlorku amonowego w tych procesach polega na umieszczeniu na dnie retorty pewnej ilości chlorku amonowego w stanie stałym, który po uruchomieniu procesu odparowuje w początkowym okresie procesu azotowania. Metoda ta nie zapewnia stałej i ciągłej podaży chlorku amonowego do przestrzeni roboczej retorty, chlorek amonowy dysocjuje bardzo szybko, często przed osiągnięciem temperatury właściwej dla procesu azotowania i powoduje zatykanie się przewodów wylotowych.

Znane są retorty do prowadzenia obróbki cieplno-chemicznej w postaci cylindrycznego zbiornika, zamkniętego od góry pokrywą, wyposażone w przewody doprowadzające i odprowadzające atmosferę obróbczą. Z polskiego opisu patentowego nr 109249 znana jest retorta w postaci cylindrycznego, pionowego zbiornika zamkniętego od góry pokrywą, zaopatrzonego w przewód doprowadzający i odprowadzający gaz. Dno zbiornika ma kształt czaszy kulistej lub pokrywy stożkowej, a wylot przewodu doprowadzającego gaz, zakończony dyszą, jest usytuowany w górnej części zbiornika na wspólnej osi geometrycznej z wlotem przewodu odprowadzającego gaz, umieszczonego w dolnej części zbiornika. Z polskiego opisu patentowego nr 150765 znana jest retorta w postaci pionowego, cylindrycznego zbiornika zamkniętego od góry pokrywą, wyposażonego w przewód rurowy do doprowadzania atmosfery obróbczej zamocowanego w pokrywie tak, że jego oś symetrii pokrywa się z osią symetrii zbiornika, zaś co najmniej dwa przewody do odprowadzania atmosfery obróbczej są zamontowane w pokrywie zbiornika lub w jego ściankach tak, że wloty znajdują się w odległości od dna zbiornika nie większej niż 0,05 średnicy wewnętrznej zbiornika. Przewód rurowy do doprowadzania i przewody do odprowadzania atmosfery obróbczej wyposażone są w zawory elektromagnetyczne sterowane przekaźnikami czasowymi lub sterownikiem mikroprocesorowym. Z opisu patentowego SU 545695 znana jest retorta do chromowania proszkowego. W procesie aktywatorem jest halogenek amonu, który wprowadzany zostaje do komory retorty i pozostaje w temperaturze procesu bez możliwości zmian tej temperatury. Retortę urządzenia wypełnia się argonem i nagrzewa się do temperatury chromowania. Otwiera się przednią pokrywkę retorty i przez nią zasypuje się elementy chromowane. Urządzenie (retorta) pochyla się pod kątem 30-40°, co w rezultacie powoduje przemieszczenie się czynnika chromującego. Retorta obraca się w piecu wokół własnej osi w pozycji poziomej. Aktywator jest wprowadzany za pomocą przewodu doprowadzającego do nieruchomego, nieprzesuwnego pojemnika. Znana jest z opisu patentowego SU 1154374 retorta do chromowania proszkowego, gdzie źródłem atomów chromu jest granulat zawierający związki chromu z dodatkiem aktywatora w postaci halogenków amonu. Dodawanie tego granulatu polega na zasypaniu komory pomocniczej, a następnie na przechyleniu retorty o pewien kąt od pozycji poziomej, kiedy pod wpływem grawitacji następuje przesypanie granulatu do komory głównej retorty. Dysocjacja granulatu zawierającego aktywator zachodzi w komorze głównej retorty w stałej temperaturze procesu chromowania.

Retorta do prowadzenia procesów obróbki cieplno-chemicznej według wynalazku charakteryzuje się tym, że w rurze doprowadzającej atmosferę obróbczą ma zamontowane urządzenie dozujące aktywator które składa się z pojemnika, który przymocowany jest rozłącznie do pionowego pręta regulacyjnego. Wewnątrz pojemnika umieszczony jest zbiornik aktywatora, otwarty od góry. Rura doprowadzająca atmosferę obróbczą połączona jest trwale z przyspawaną do pokrywy retorty rurą zakończoną kołnierzem, który jest połączony rozłącznie za pomocą zapinacza z kołnierzem głowicy. Głowica wyposażona jest w dwa otwory, jeden otwór, do którego przymocowany jest króciec na przewód elastyczny doprowadzający atmosferę obróbczą i drugi otwór w górnej części głowicy usytuowany w jej osi pionowej, przez który wyprowadzony jest na zewnątrz pręt regulacyjny. Górna część korpusu głowicy jest połączona za pomocą gwintu z nakrętką regulacyjną. Położenie pojemnika, zawierającego zbiornik z aktywatorem ustawia się raz na czas trwania procesu w temperaturze zapewniającej odpoPL 200 120 B1 wiednie parowanie aktywatora, na podstawie rozkładu temperatur w rurze wlotowej, wyznaczonego doświadczalnie, poprzez dokręcenie nakrętki na korpusie głowicy, co zabezpiecza przed przesunięciem pręta regulacyjnego. Pojemnik zbudowany jest z podstawy, pokrywy górnej, które mają kształt koła oraz co najmniej trzech łączących je strzemion, z których dwa rozmieszczone są naprzeciwko siebie w płaszczyźnie osiowej pojemnika, zaś pozostałe rozmieszczone są na obwodzie pomiędzy nimi. W innej wersji, pojemnik ma postać walca, którego powierzchnia boczna jest otwarta. Korzystnie pojemnik na pokrywie górnej i powierzchni bocznej ma przelotowe otwory, dla lepszej cyrkulacji aktywatora. Pojemnik przymocowany jest do pionowego pręta regulacyjnego rozłącznie. Korzystnie pojemnik przymocowany jest do pionowego pręta regulacyjnego przy pomocy gwintu lub przy pomocy zaczepu. Pary chlorku amonowego przenoszone są przez amoniak przepływający przez głowicę do retorty, a ich prężność cząstkowa, dla stałej prędkości przepływu amoniaku zależy od temperatury pojemnika. Pojemnik nie posiada własnego ogrzewania a jego temperatura zależy od temperatury w komorze azotowania retorty oraz od odległości pojemnika od komory azotowania. Ustawienie położenia pojemnika w odpowiedniej temperaturze, na odpowiedniej wysokości realizowane jest w wyniku przesunięcia pręta regulacyjnego w kierunku osi pionowej i zabezpieczeniu przed zmianą położenia przez dokręcenie nakrętki regulacyjnej na korpusie głowicy. Położenie pojemnika ustawiane jest raz na czas trwania procesu azotowania w temperaturze zapewniającej odpowiednie parowanie chlorku amonowego, na podstawie rozkładu temperatur w rurze wlotowej, wyznaczonego doświadczalnie.

Retorta według wynalazku przedstawione jest na w przykładach wykonania i na rysunkach, na których fig. 1 przedstawia retortę do azotowania z urządzeniem dozującym w przekroju pionowym, fig. 2 - urządzenie dozujące w przekroju pionowym zamontowane w rurze doprowadzającej atmosferę obróbczą do retorty, fig. 3 - szczegół - pojemnik na zbiornik z aktywatorem w widoku perspektywicznym, fig. 4 - inną wersję pojemnika w widoku perspektywicznym fig. 5 - kolejną wersję pojemnika w widoku perspektywicznym.

P r z y k ł a d 1

Retorta składa się ze zbiornika 15 zamkniętego od góry pokrywą 16, rury 1 doprowadzającej amoniak, wewnątrz której umieszczone jest urządzenie dozujące amoniak składające się z pojemnika 2, który zbudowany jest z podstawy 4, pokrywy górnej 5 oraz trzech łączących je strzemion 6, których końce są przyspawane do podstawy 4 i pokrywy górnej 5. Dwa strzemiona rozmieszczone są naprzeciwko siebie w płaszczyźnie osiowej pojemnika 2, zaś trzecie usytuowane jest na obwodzie pomiędzy nimi. Pokrywa górna 5 wyposażona jest w otwory. Pojemnik 2 zawieszony jest na pręcie regulacyjnym 7, który jest przymocowany za pomocą gwintu do pokrywy górnej 5 pojemnika 2. Wewnątrz pojemnika 2 umieszczony jest zbiornik 3 chlorku amonowego, który ma kształt otwartego cylindra. Rura wlotowa 1 połączona jest trwale z przyspawaną do pokrywy 16 retorty do azotowania rurą 14 zakończoną kołnierzem, który jest połączony rozłącznie za pomocą zapinacza 8 z kołnierzem głowicy 9 i uszczelniony uszczelką 10. Głowica 9 posiada dwa otwory, jeden otwór, do którego przymocowany jest króciec 11 na przewód elastyczny doprowadzający amoniak i drugi otwór, w górnej części korpusu głowicy, w jego osi pionowej. Przez ten drugi otwór wyprowadzony jest na zewnątrz pręt regulacyjny 7. Korpus głowicy 9 jest nagwintowany na zewnątrz i wyposażony w nakrętkę regulacyjną 12 i uszczelkę 13. Pary chlorku amonowego przenoszone są przez amoniak przepływający przez głowicę do retorty, a ich prężność cząstkowa, dla stałej prędkości przepływu amoniaku zależy od temperatury pojemnika 2. Pojemnik 2 nie posiada własnego ogrzewania a jego temperatura zależy od temperatury w komorze azotowania retorty oraz od odległości pojemnika 2 od komory azotowania. Ustawienie położenia pojemnika 2 w odpowiedniej temperaturze, na odpowiedniej wysokości realizowane jest w wyniku przesunięcia pręta regulacyjnego 7 w kierunku osi pionowej i zabezpieczeniu przed zmianą położenia przez dokręcenie nakrętki regulacyjnej 12 na korpusie głowicy 9. Położenie pojemnika ustawiane jest raz na czas trwania procesu azotowania w temperaturze zapewniającej odpowiednie parowanie chlorku amonowego, na podstawie rozkładu temperatur w rurze wlotowej, wyznaczonego doświadczalnie.

Podczas azotowania stali nierdzewnej utwardzanej wydzielinowo OH14N5CuNb w atmosferze amoniaku w temperaturze 570°C w czasie 6 godzin w wyniku umieszczenia pojemnika 2 z chlorkiem amonowym w strefie temperatury 300°C i przepływu przez zbiornik 3 amoniaku z prędkością 40 l/h uzyskuje się prężność cząstkową chlorku amonowego wynoszącą 100Pa. W wyniku oddziaływania chlorku amonowego na powierzchnię stali następuje redukcja tlenków na tej powierzchni, co umożliwiło wytworzenie warstwy azotowanej o grubości 0,1 mm.

PL 200 120 B1

P r z y k ł a d 2

Retorta jak w przykładzie 1, z tym, że pojemnik 2 ma kształt walca, którego powierzchnia boczna jest otwarta na co najmniej połowie obwodu jego podstaw, a na pokrywie górnej 5 i na powierzchni bocznej pojemnika 2 znajdują się przelotowe otwory, dla lepszej cyrkulacji par chlorku amonowego. Pojemnik 2 połączony jest z pionowym prętem regulacyjnym 7 przy pomocy zaczepu.

Zasada działania jak w przykładzie 1.

P r z y k ł a d 3

Retorta jak w przykładzie 1, z tym, że pojemnik 2 ma postać walca i zbudowany jest z podstawy 4, pokrywy górnej 5 oraz czterech łączących je strzemion 6, których końce są przyspawane do podstawy 4 i pokrywy górnej 5. Dwa strzemiona rozmieszczone są naprzeciwko siebie w płaszczyźnie osiowej pojemnika 2, zaś dwa pozostałe usytuowane są pomiędzy nimi na obwodzie. Podstawa górna 5 ma na swojej powierzchni otwory dla lepszej cyrkulacji par chlorku amonowego.

Zasada działania jak w przykładzie 1.

Wykaz oznaczeń

1. Rura doprowadzająca atmosferę obróbczą

2. Pojemnik

3. Zbiornik aktywatora

4. Podstawa pojemnika

5. Pokrywa górna pojemnika

6. Strzemiona

7. Pręt regulacyjny

8. Zapinacz

9. Głowica

10. Uszczelka

11. Króciec na przewód elastyczny

12. Nakrętka regulacyjna

13. Uszczelka

14. Rura zakończona kołnierzem

15. Zbiornik retorty

16. Pokrywa retorty

Claims (7)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Retorta do prowadzenia procesów obróbki cieplno-chemicznej składająca się ze zbiornika zamkniętego od góry pokrywą oraz przewodów rurowych doprowadzających i odprowadzających atmosferę obróbczą, pojemnika na aktywator, znamienna tym, że w rurze (1) doprowadzającej atmosferę obróbczą ma zamontowane urządzenie dozujące aktywator, które składa się z pojemnika (2) wewnątrz którego umieszczony jest zbiornik (3) aktywatora, otwarty od góry, przy czym pojemnik (2) przymocowany jest rozłącznie do pionowego pręta regulacyjnego (7), zaś rura (1) połączona jest trwale z przyspawaną do pokrywy (16) retorty (15) rurą (14) zakończoną kołnierzem, który jest połączony rozłącznie za pomocą zapinacza (8) z kołnierzem głowicy (9), przy czym głowica (9) wyposażona jest w dwa otwory, jeden otwór, do którego przymocowany jest króciec (11), drugi otwór w górnej części głowicy usytuowany w jej osi pionowej, przy czym korpus głowicy (9) jest połączony za pomocą gwintu z nakrętką regulacyjną (12).
2. 2. Retorta według zastrz. 1, znamienna tym, że pojemnik (2) zbudowany jest z podstawy (4), pokrywy górnej (5) oraz co najmniej trzech łączących je strzemion (6), z których dwa rozmieszczone są naprzeciwko siebie w płaszczyźnie osiowej pojemnika (2), zaś pozostałe rozmieszczone są na obwodzie pomiędzy nimi.
3. 3. Retortaweeług zastrz. 1, zznmieenntym. żż ppjemnik (2) ma ppstaa walec, którego ppwierzchnia boczna jest otwarta.
4. 4. RetoSa weeług pzstrz. β zznmieenn tym, żż ppjemnik 122 nm za ppSιywie pOmne i ppwierzchni bocznej przelotowe otwory.
5. 5. RetoSa w«^luu o astsz. 1 1 z znmieenntym. z e e pjomnia k2) p rzymaoowesyjegt d do Ppm-wgo pręta regulacyjnego (7) rozłącznie.

   PL 200 120 Β1
6. 6. Retorta według zastrz. 1, znamienna tym, że pojemnik (2) przymocowany jest do pionowego pręta regulacyjnego (7) przy pomocy gwintu.
7. 7. Retorta według zastrz. 1, znamienna tym, pojemnik (2) przymocowany jest do pionowego pręta regulacyjnego (7) przy pomocy zaczepu.