PL202271B1 - Sposób nawęglania wyrobów stalowych w atmosferze beztlenowej pod obniżonym ciśnieniem - Google Patents

Abstract

1. Sposób nawęglania wyrobów stalowych w atmosferze beztlenowej pod obniżonym ciśnieniem prowadzony w piecu próżniowym przy ciśnieniu od p 1 do 50 mbar, gdzie nasycanie elementów węglem dokonuje się poprzez ciągłe dozowanie atmosfery nawęglającej, znamienny tym, że faza nawęglania odbywa się w atmosferze mieszaniny etylenu lub propanu lub acetylenu z wodorem w proporcji objętościowej 1,5 do 10 w czasie od 5 do 40 minut przy modulacji ciśnienia od pmin 1 hPa do pmax 30 hPa, przy czym czas narastania ciśnienia t1 jest od 3 do 20 razy dłuższy od czasu obniżania ciśnienia t2

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób nawęglania wyrobów stalowych, głównie elementów maszyn, pojazdów i urządzeń mechanicznych prowadzony w piecach próżniowych w atmosferze beztlenowej pod obniżonym ciśnieniem.

Znane są z opisów USA nr 5 702 540 i EP nr 88 2811 sposoby nawęglania próżniowego elementów ze stopów żelaza prowadzone w piecach próżniowych przy ciśnieniu od 1 do 50 hPa, gdzie atmosferę węglową uzyskuje się w gorącej komorze pieca z metanu, propanu lub też acetylenu albo etylenu, przy czym składniki te są stosowane samodzielnie lub w mieszaninach Najczęściej stosuje się dwie metody organizacji faz nasycania węglem oraz faz dyfuzji w tych procesach.

Pierwsza z nich, zwana metodą impulsową, polega na okresowym dozowaniu atmosfery nawęglającej do komory pieca próżniowego a następnie odpompowaniu produktów reakcji do chwili osiągnięcia w komorze próżni technicznej, którą utrzymuje się przez kolejnych kilka minut. Liczba impulsów zależy od grubości wytwarzanej warstwy nawęglonej i wynosi od kilku do kilkudziesięciu.

Drugą z nich jest metoda iniekcji, polegająca na ciągłym dozowaniu atmosfery nawęglającej poprzez system dysz, bezpośrednio na wsad w komorze pieca próżniowego w fazie nawęglania. W czasie trwania tej fazy utrzymywane jest stał e ciś nienie robocze atmosfery wę glonoś nej, przy czym po każdej fazie nawęglania następuje faza dyfuzji. Liczba cykli w tej metodzie organizacji wynosi od jednego do kilku.

Istotą wynalazku jest sposób nawęglania wyrobów stalowych w atmosferze beztlenowej pod obniżonym ciśnieniem.

Proces nawęglania odbywa się w atmosferze będącej mieszaniną etylenu lub propanu lub acetylenu z wodorem w proporcji objętościowej od 1,5 do 10. Faza nasycania przebiega w czasie od 5 do 40 minut, przy modulacji ciśnienia w zakresie od pmin 1 hPa do pmax 30 hPa, korzystnie od pmin 2 hPa do pmax 10 hPa, a jego schemat ma wygląd jak niżej

Ciśnienie modulowane jest w cyklach od 40 s do 90 s, przy czym czas narastania ciśnienia t1 jest od 3 do 20 razy dłuższy od czasu obniżania ciśnienia t2, korzystnie 15 razy, a schemat tych zmian jest jak niżej

PL 202 271 B1

Proces ten powinien mieć od 1 do 20 powtarzalnych faz nasycania, stosowanych przemiennie z fazami dyfuzji przebiegają cymi w próż ni technicznej.

Sposób nawęglania wyrobów stalowych w atmosferze beztlenowej pod obniżonym ciśnieniem w jednym z możliwych wykonań obrazują poniższe przykłady.

P r z y k ł a d I

Do komory pieca próżniowego o wymiarach 200 x 200 x 400 mm załadowano elementy ze stali niskowęglowej o łącznej powierzchni 0,3 m². Po nagrzaniu ich w próżni do temperatury 950°C wprowadzano mieszaninę etylenu i wodoru w proporcji objętościowej 4 ze stałą wydajności 250 l/godz. przez 20 min. W tym czasie ciśnienie ulegało modulacji w przedziale 3-8 hPa, przy czym czas narastania ciśnienia wynosił 40 sekund zaś czas obniżania t1 10 s. Każdorazowo, po tej fazie następuje odpompowanie komory pieca do próżni technicznej 1 Pa w celu dyfuzji trwającej 25 minut. Na wszystkich elementach wytworzono równomierną warstwę nawęgloną o grubości umownej 0,4 mm bez wydzieleń węglików w strefie przypowierzchniowej. Powierzchnia nawęglanych elementów wykazała doskonały metaliczny połysk, zaś w instalacji pieca nie stwierdzono żadnych śladów sadzy lub smoły.

P r z y k ł a d II

Proces nawęglania przeprowadzono w analogicznych warunkach jak opisano to w przykładzie I, przy czym wykonano tutaj sekwencję faz: pierwsza faza nasycania węglem w czasie 20 minut i faza dyfuzji 20 minut, druga faza nasycania węglem 10 minut i faza dyfuzji 30 minut. Wytworzono równomierną i jednorodną warstwę nawęgloną o grubości umownej 0,65 mm bez wydzieleń węglików w strefie przypowierzchniowej. Wyglą d zewnę trzny elementów i pieca taki sam jak w przykł adzie I.

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób nawęglania wyrobów stalowych w atmosferze beztlenowej pod obniżonym ciśnieniem prowadzony w piecu próżniowym przy ciśnieniu od p 1 do 50 mbar, gdzie nasycanie elementów węglem dokonuje się poprzez ciągłe dozowanie atmosfery nawęglającej, znamienny tym, że faza nawęglania odbywa się w atmosferze mieszaniny etylenu lub propanu lub acetylenu z wodorem w proporcji objętościowej 1,5 do 10 w czasie od 5 do 40 minut przy modulacji ciśnienia od pmin 1 hPa do pmax 30 hPa, przy czym czas narastania ciśnienia t1 jest od 3 do 20 razy dłuższy od czasu obniżania ciśnienia t2.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ciśnienie modulowane jest w jest w cyklach od 40 s do 90 s.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że czas narastania ciśnienia t1 korzystnie jest 15 razy dłuższy od czasu obniżania ciśnienia t2.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ma do 1 do 20 powtarzalnych faz nasycania stosowanych przemiennie z fazami dyfuzji.