[發明專利]可調節氮甲醇氣氛比例的滲碳方法

在審

• 申請號: 202011268908.2
• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN114481006A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 朱永新;黃勇;卞凱強;陳慧清
• 申請（專利權）人: 上海汽車變速器有限公司
• 主分類號: C23C8/20
• 分類號: C23C8/20
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

一種可調節氮甲醇氣氛比例的滲碳方法，通過保持甲醇流量為4.0L/h不變的情況下，將氮氣的通入量由4.5m³/h降低至3.4m³/h，即將裂解氣組成從CH₃OH和N₂的比例從1:1.1調整為1:0.9；同時通過調整氧探頭的CO值修正為23％后進行可變氧量測定，并通過加入丙烷或空氣的方式控制碳勢。本發明在保證原有滲碳速度的前提下，可以節約氮氣使用量30％以上。

技術領域

本發明涉及的是一種滲碳領域的技術，具體涉及一種用于零件滲碳工藝的熱處理滲碳氣氛通入介質比例的調節方法。

背景技術

氮甲醇氣氛滲碳廣泛應用于滲碳淬火領域，優點是生成的氣氛穩定，缺點是設備需要消耗大量的氮氣生產成本高。熱力學上，當溫度超過700℃時，其主要介質甲醇裂解方程式為：CH₃OH－→CO+2H₂，通入的甲醇為液態，每升液態甲醇產氣量為1.67m³。按照常用的CH₃OH：N₂＝1:1.1(甲醇4.0L/h，氮氣4.5m³/h)氮甲醇氣氛，實際高溫裂解后爐膛內的氣體組成為：CO：40.*1.67/3＝2.2，H₂：2*4.0*1.67/3＝4.4，N₂：4.4；氣體組成比例為CO：H₂：N₂＝1：2：2，即標準的40％氮氣+60％甲醇混合氣的組成，爐氣中CO值為20％。

氮氣本身不參與爐膛內氣氛的裂解反應，其作用主要是調節爐內CO比例，增加換氣率減少碳黑的形成。適當的減少氮氣的通入量，既不影響滲碳速度和效果，同時可以節約資源。

發明內容

本發明針對現有技術氮甲醇氣氛爐的氮氣和甲醇作為常通量，占滲碳爐化工品消耗比重較大的缺陷，提出一種可調節氮甲醇氣氛比例的滲碳方法，在保證原有滲碳速度的前提下，可以節約氮氣使用量30％以上。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明通過保持甲醇流量為4.0L/h不變的情況下，將氮氣的通入量由4.5m³/h降低至3.4m³/h，即將裂解氣組成從CH₃OH和N₂的比例從1:1.1調整為1:0.9；同時通過調整氧探頭的CO值修正為23％后進行可變氧量測定，并通過加入丙烷或空氣的方式控制碳勢。

所述的高溫裂解后爐膛內的氣體組成為：CO：4.0*1.67/3＝2.2(m³)，H₂：2*4.0*1.67/3＝4.4(m³)，N₂：3.4(m³)，氣體組成比例為CO：H₂：N₂＝1：2：1.6，即34％氮氣加66％甲醇混合氣，爐氣中CO值接近23％。

所述的可變氧量的反應方程式為：

所述的CO值修正是指：根據氧探頭輸出電勢和碳勢對照表，CO值20％，時，在900℃溫度1.00％碳勢，對應氧探頭輸出電勢為1142MV；在900℃溫度1.00％碳勢，對應氧探頭輸出電勢為1135MV。當氮甲醇比例調整后，氧探頭的CO設定值進行相應的修正，具體為：將碳控儀的設定值，往下修正7個MV值。

優選地，由于氮氣通入量的下降，可能會略微降低爐膛壓力，需要調整排氣口的配重塊，保持爐膛250-300pa的壓力范圍。

優選地，由于碳原子在爐內長時間停留會失去活性，應適當補充換新。目前的可控滲碳爐，在密封性和碳勢控制手段上已有很大的提高，爐膛換氣次數保證2.5-5次/h比較適宜。

技術效果