PL200121B1 - Urządzenie dozujące aktywator w procesach obróbki cieplno-chemicznej stali nierdzewnych - Google Patents

Abstract

Urządzenie dozujące aktywator w procesach obróbki cieplno-chemicznej stali nierdzewnych zawierające obudowę z pokrywą, pojemnik na aktywator, charakteryzuje się tym, że w rurowej obudowie (1) znajduje się pojemnik (2), wewnątrz którego umieszczony jest zbiornik (3) aktywatora, otwarty od góry. Pojemnik (2) przymocowany jest do pionowego pręta regulacyjnego (7), zaś rurowa obudowa (1) zakończona jest 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, przy czym górna część korpusu głowicy (9) połączona jest za pomocą gwintu z nakrętką regulacyjną (12).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie dozujące aktywator w procesach obróbki cieplno-chemicznej stali nierdzewnych przeprowadzanych w retortach 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.

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.

Urządzenie dozujące aktywator w procesach obróbki cieplno-chemicznej stali nierdzewnych według wynalazku, składa się z rurowej obudowy, pojemnika, który jest przymocowany rozłącznie do pionowego pręta regulacyjnego. Wewnątrz pojemnika umieszczony jest zbiornik aktywatora, otwarty od góry, w którym umieszcza się aktywator. Obudowa rurowa połączona jest 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 połączona jest za pomocą gwintu z nakrętką regulacyjną. 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. Pokrywa górna ma przelotowe otwory dla lepszej cyrkulacji aktywatora. W innej odmianie pojemnik ma postać walca, którego powierzchnia boczna jest otwarta. Korzystnie pojemnik ma na pokrywie górnej i na powierzchni bocznej przelotowe otwory dla lepszej cyrkulacji aktywatora. Pojemnik przymocowany jest do pionowego pręta regulacyjnego rozłącznie. Korzystnie pojemnik przymocowany jest do pręta 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.

PL 200 121 B1

Urządzenie według wynalazku przedstawione jest w przykładach wykonania i na rysunkach, na których fig. 1 przedstawia urządzenie dozujące w przekroju pionowym, fig. 2 - szczegół - pojemnik na zbiornik z aktywatorem w widoku perspektywicznym, fig. 3 - inną wersję pojemnika w widoku perspektywicznym fig. 4 - kolejną wersję pojemnika w widoku perspektywicznym, fig. 5 - kolejną wersję pojemnika w widoku perspektywicznym, fig. 6 - urządzenie dozujące w przekroju pionowym zamontowane w retorcie.

P r z y k ł a d 1

Urządzenie składa się z obudowy rurowej 1, pojemnika 2, wewnątrz którego umieszczony jest zbiornik 3 chlorku amonowego. Pojemnik 2 ma kształt walca i zbudowany jest z podstawy 4, pokrywy górnej 5 oraz trzech łączących je strzemion 6, których końce przyspawane do podstawy 4 i pokrywy górnej 5. Dwa strzemiona rozmieszczone są naprzeciwko siebie w płaszczyźnie osiowej pojemnika 2, zaś trzecie usytuowane jest pomiędzy nimi na obwodzie. Pojemnik 2 przymocowany jest do pionowego pręta regulacyjnego 7 za pomocą gwintu. Zbiornik 3 chlorku amonowego ma kształt otwartego cylindra. Rurowa obudowa 1 zakończona jest 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, drugi otwór, znajduje się w górnej części korpusu głowicy 9, 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.

P r z y k ł a d 2

Urządzenie 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. Pokrywa górna 5 ma na swojej powierzchni przelotowe otwory dla lepszej cyrkulacji par chlorku amonowego.

Zasada działania urządzenia jak w przykładzie 1.

P r z y k ł a d 3

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

Zasada działania urządzenia jak w przykładzie 1.

Wykaz oznaczeń

1. Obudowa rurowa

2. Pojemnik

3. Zbiornik aktywatora

4. Podstawa pojemnika

5. Pokrywa górna pojemnika

6. Strzemiona

7. Pręt regulacyjny

8. Zapinacz

9. Głowica

10. Uszczelka

PL 200 121 B1

11. Króciecn ap rzewóde lastyczny

12. NaPrętkaseculasynna

13. Uszczelka

14. Zbiornia retorty

15. Pokrywósetorty

Claims (7)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urzndencie dernjącn aPtywóPor wprarncasn okródki cieclna-cnemicnnaj stali nierdenwóycn newicysjąnc -kud-wę n pokrywą p-jcmaik as sktywst-y, znamienne tym, żc w yuy-wcj -kud-wic (1) nasjdujc aię p-jcmaik (2), wcwaątyn ktcycu- umicannn-ac jcat nki-yaik (3) sktywst-ys, ktwsrtc -d gdyc, prnc nnym p-jcmaik (2) prncm-n-wsac jcat e- pi-a-wcg- pręts rcuulsncjacu- (7), nsś rur-ws -kud-ws (1) nsk-ńnn-as jcat k-łaicrncm, ktdrc jcat p-łąnn-ac r-nłąnnaic ns p-m-ną nspiasnns (8) n k-łaicrncm gł-winc (9), prnc nncm gł-wins (9) wcp-asż-as jcat w dws -tw-rc, jcdca -twdr, d- ktCrcg- prncm-n-wsac jcat kyCcicc (11), drugi -twdr w udracj onęśoi gł-wioc uactu-wsac w jcj -ai pi-a-wcj, prnc oncm udras onęść k-rpuau uł-wioc (9) p-łącn-ys jcat ns p-m-ną uwiatu n askrętką rcuulsocjaą (12).
2. 2. UrząCdenie wwddjg zesta. d, z znmieenn tym, dż ρ^ΓηηίΡ p2) nnkdewópy j jsa z |npkdtapw 04), p-krcwc udracj (5) -rsn c- asj^ic trncoe łącnąccce jc atrncmi-a (6), n ktdrcoe dws r-nmicanon-ac aą asprncciwk- aickic w płsancncźaic -ai-wcj p-jcmaiks (2), nsś p-n-atsłc r-nmicancn-ac aą as -kw-dnic p-międnc aimi.
3. 3. UryąCdedie wódług zaptry. 1, znnmieenn tym, żż ppjąmηik (22 mm ppktap wwlca, kkc^rr^^o p-wicrnceais k-cnas jcat -twsrts.
4. 4. Urrądeenie wódług zaptry. 4, zznmieenn tt^m, żż ppjąmηik 0^2 mm na ppkrywie górnaC 0() i as p-wicrnceyi k-cnacj prncl-t-wc -tw-rc.
5. 5. UrzeCdediewódług zmarz. fzzamieenetym, żż ppjąmηik(2) przemηkcwópyj jca depiokyr wcu- pręts rcuulsccjycu- (7) r-złączaic.
6. 6. UrzeCdediewódług zznmieenatym_! żż ppjąmηik(2) przemηkcwópyj jca depiokyr wcu- pręts rcuulsccjycu- (7) prnc p-m-cc uwiatu.
7. 7. UrzeCdediewódług ζ^^Λςzamieenatym, żż ppjąmηik(2) przemηkcwópyj jca depiokyr wcu- pręts rcuulsccjycu- (7) prnc p-m-cc nscncpu.