Спосіб термічної обробки виробів в прохідних пічних агрегатах з захисним газовим середовищем

Способ термической обработки изделий в проходных печных агрегатах с защитной газовой средой, включающий обдув изделий защитным газом во входном тамбуре, нагрев до термической обработки в камере нагрева, охлаждение до температуры 100150°С в камере охлаждения, обдув защитным газом в выходном тамбуре перед выдачей изделий, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в тамбуры агрегата со стороны их наружных торцевых стенок подают природный газ в количестве 0,3-0,7 от расхода защитного газа на агрегат, образующуюся смесь природного газа, защитного газа и продуктов возгонки отсасывают и сжигают в инжекторах, при этом в качестве инжектирующей среды используют воздух, причем поддерживают разрежение у торцевых тамбуров равным (1-3)Па, Изобретение относится к области термической обработки изделий и может быть использовано, в частности, при термической обработке труб в печных агрегатах. Известен способ термической обработки изделий в проходных печных агрегатах с защитным газом, включающий обдув защитным газом в тамбуре, нагрев до конечной температуры термической обработки в печи, охлаждение до температуры 100-150°С в камере охлаждения, обдув защитным газом в выходном тамбуре перед выдачей их на воздух. При этом защитный газ, содержащий горючие элементы и продукты возгонки и термического разложения технологической смазки или эмульсии, частично сжигается с помощью атмосферных горелок, установленных снизу у рабочих окон тамбуров[1] Продукты горения и несгоревшая часть газа, вышедшая из тамбуров собирается под вытяжными зонтами и выбрасывается в атмосферу. В результате в атмосферу выбрасываются горючие элементы и продукты термической возгонки и разложения технологической смазки или эмульсии, что вызывает загрязнение окружающей среды. Кроме того, в месте входа и выхода изделий из агрегата при горении выходящего из тамбура защитного газа происходит подогрев на воздухе изделий и окисление их поверхности, что снижает качество термической обработки. о С 9794 Задача настоящего изобретения заключается в создании способа термической обработки изделий в проходных печных агрегатах с защитной газовой средой, обеспечивающего улучшение качества изделий и 5 предотвращение загрязнения окружающей среды. Эта задача решена тем, что в способе термической обработки, включающем обдув изделий защитным газом во входном тамбу- 10 ре, нагрев до температуры термической обработки в камере нагрева, охлаждение д° температуры 100-150°С в камере охлаждения, обдув защитным газом а выходном тамбуре перед выдачей изделий, согласно 15 изобретению, в тамбуры агрегата со стороны их наружных торцевых стенок подают природный газ в количестве 0,3-0,7 от расхода защитного газа на агрегат, образующуюся смесь природного газа, защитного газа 20 и продуктов возгонки отсасывают и сжигают в инжекторах, при этом в качестве инжектирующей среды используют воздух, причем поддерживают разрежение у торцовых тамбуров равным 1-3 Па. 25 Технический результат от использования предлагаемого способа заключается в предотвращении загрязнения окружающей среды горючими элементами за счет сжигания гомогенной газовой смеси, состоящей 30 из защитного и природного газов, а также воздуха. Помимо этого отсутствует окисление поверхности и торцов труб при входе и выходе их из агрегата, что значительно повышает их качество. 35 На чертеже представлена схема осуществления предлагаемого способа, где 1 - изделие, 2 - задающий механизм, 3 - тапбур загрузки, 4 - струи защитного газа, 5 - продукты возгонки и термического разложения 40 технологической смазки или омульсии, б коллектор, 7 - инжектор, 8 - струи природного газа, 9 - печь, 10 - смеситель, 11 - струи воздуха, 12 - диффузор, 13 - насадка, 14 сетка, 15 - запальник, 16 - место ввода при- 45 родного газа в тамбур, 17 - индуктор, 18 камера охлаждений, 19 - сопла, 20 - тамбур загрузки, 21 - механизм выдачи, 22 - вытяжное устройство. Способ осуществляется следующим об- 50 разом. Изделия 1, имеющие на сооей поверхности остатки технологической смазки или эмульсии, с помощью задающего механизма 2, направляются в тамбур загрузки 3, где 55 они обдуваются струями защитного газа 4, содержащими горючие элементы, продукты возгонки и термического разложения технологической смазки или эмульсии 5. Из коллектора 6 в тамбуры загрузки и разгрузки 3 сводится природный газ 8 в количестве 0,30,7 от расхода защитного газа на печной агрегат. В результате работы инжектора 7 струи природного газа 8 и струи газа 4 и 5, вытекающие из печи 9, всасываются в смеситель Ю, где происходит их смешение со струямивоздуха И, и образуется гомогенная смесь газов. Воздух является рабочим телом инжектора 7. Газоаоэдушная смесь, пройдя сетку 14, поджигается действующим запальником 15. Таким образом, выжигаются горючие элементы и продукты возгонки и термического разложения технологической смазки или эмульсии, содержащиеся в защитком газе. Расходы воздуха, подаваемого а инжектор 7, природного и защитного газов обеспечивают полное сгорание газовоздушной смеси из выходе из инжектора, при этом создают в точке пересечения продольной оси агрегата и вертикальной осью отверстий в наружных торцевых стенах тамбуров разрежение Рг равное 1,0-3,0 Па. При этом на горизонтальной оси входного окна камеры нагрева и выходного камеры охлзждения поддерживают положительное давление. Природный газ вводится в тамбур загрузки 3 в целях образования гомогенной горючей смеси при смешении струй А и 5 со струями воздуха 11, что обеспечивает полное, надежное выжигание горючих элементов из защитного газа. Помимо этого, природный газ предотвращает непосредстпенный контакт защитной среды, вытекающий из рабочего пространства печного агрегата в тамбур загрузки 3, с воздухом. Этим исключается воспламенение защитной среды на входе изделий 1 а тамбуре загрузки 3 и, следовательно, не происходит нагрев изделий 1 в окислительной среде и их окисление. Из тамбура загрузки 3 изделия 1 поступают в печь 9, где они нагреваются, например, с помощью индуктора 17 до заданной температуры. В процессе нагрева изделий происходит возгонка и термическое разложение остатков технологической с м а з к и или эмульсии, т.е. протекает процесс перехода остатков технологической смазки или эмульсии с поверхности изделий 1 в защитный газ 4. Изделия 1, прошедшие печь 9, поступают в камеру охлаждения 18, где они с помощью защитного газа, истекающего из сопел 19, остывают до 100-?50°С. При этом расход защитного газа через сопла 19 должен обеспечивать давление Pi. После охлаждения изделия поступают в выходной тамбур 20. Последний по конструкции такой, как входной тамбур и в нем протекают 9/94 те же процессы. Из тамбура разгрузки 20 изделия входят и попадают в механизм выдачи 21. Продукты сжигания, содержащие двуокись углерода и влагу, которые не вредны с экологической точки зрения, собираются вытяжным устройством 22 и выбрасываются в атмосферу. Таким образом, предотвращается загрязнение окружающей среды горючими элементами и продуктами возгонки и термического разложения технологической смазки или эмульсии, а также предотвращается окисление труб при их входе и выходе из агрегата. Предлагаемый и известный способы были опробованы на действующей проходной индукционной установке с защитной средой, содержащей 9% окиси углерода; 11,0% водорода; до 0,1% СОг и остальное азот с влажностью, соответствующей температуре точки росы минус 20°С. Опыты проводились на злектросварных и холоднодеформированных трубах размером Д х S = 16 х 1 мм, изготовленных из стали марки 20. Длина труб составляла 6,0 м. Производительность установки 180 м/ч. Термическую обработку труб осуществляли по режиму: изгрев до 950°С и охлаждение Б защитной среде до 110°С. Скорость перемещения fpy6 через установку составляла 3,1 м/мин. Эксперименты проводили на трубах предварительно прошедших обезжиривание. Проводилась термическая обработка труб размером Д х S = 12 х 1 мм из стали 'марки 12Х18Н10Т. Длина труб составляла 3,9 м. Производительность установки - 120 м/ч. Термическую обработку труб осуществляли по режиму: нагрев до 1100°С и охлаждение в защитной среде до 100°С. Скорость перемещения труб составляла 2,05 м/мин. В этом случае в качестве защитной среды использован водород с влажностью, соответствующей температуре точки росы минус 57°С. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 При проведении термических обработок общий расход защитного газа на агрегат составлял 5 м 3 /ч., а через тамбуры входа и выдачи труб вытекало по 2,5 м 3 /ч. При этом 50 давление защитного газа (Рі) на горизонтальной оси входного окна камеры нагрева и окна выдачи камеры охлаждения составляло 1,5 Па и 0,5 Па соответственно при обра ботке труб из углеродистых и нержэпеющих марок стали. Трубы к з термическую обработку поступали обезжиренные. Состав газовой среды, выбрасываемой в атмосферу, определяли с помощью газоанализатора ГХМЗ, хроматографа Х Г С - Ш . В перпой и второй группе экспериментов давление (Рг) в точке пересечения продольной оси агрегата с вертикальной осью отверстий а наружных торцовых стенках тамбуров варьировалось от минус 0,5 до минус 3,5 Па. Результаты экспериментов представленыв таблицах 1 и 2. Данные представленные в таблицах 1 и 2 показывают, что при термической обработке труб по изв&стному способу (позиции № 4) в атмосферу выбрасывается газ. содержащий окись углерода 1,2-1,4% для углеродистых стэлей и порядка 0,90% для нержавеющих сталей, а также водорода 1,61,75% для углеродистых сталей и 3,4% для нержавеющих сталей, т.е. атмосфера в районе размещения цеха загрязняется вредными, с точки зрения экологии веществами. Кроме этого происходит окисление поверхности труб (особенно тонкостенных со стенкой менее 1,0 мм), а также переднего их торца. При использовании предложенного способа термической обработки (позиции N; 1,2,3} все вредные вещества, содержащиеся в защитном газе, вьгжигаются после инжектора и в атмосферу выбрасываются экологически безвредные вещества, такие как: диоксид углерода и влага, т.е. из происходит загрязнение окружающей среды. Помимо этого и с к л ю ч е н нагрев труб в окислительной среде при их вкоде и выходе из печного агрегата и, естественно, не происходит окисление поверхности изделий. Это обусловлено тем, что отсутствует горение защитной среды у рабочих окон ззгрузомьою и разгрузочного тамбуров. По этой причине не происходит воспламенение защитной среды, вытекающей из полостей труб. Последнее исключает довольно существенное окисление передних (по ходу металла в агрегате) торцов труб (если вся труба имеет светлую поверхность, то передние торцы труп окисляются до темно-синего цвета). В дальнейшем эти концы труб обрезаются. 9794 Таблица 1 Результаты экспериментов по термической обработке электросварных и холоднодеформированных труб из стали 20 Количество Соотноше- Давление га- Содержание горючих веществ в газеб выза в точке природного ние между пересече- брасываемом в атмосгаза, пода- расходами природно- ния продольферу, % ваемого в ной оси тамбур за- го и защитагрегата и грузки (вы- ного газов V4/V2 верт. осью дачи) V3. СО Н2 3 2 м / отверст, в нар. торцевых стенах тамбуров Р2, Па 1. 1,75 0,7 -1,0 0.0/0,0 0,0/0,0 2. 1,25 О.В -2.0 0,0/0.0 0,0/0,0 3. 0,75 0.3 -3.0 0.0/0,0 0,0/0.0 +2,0 1,2/1,4 1,6/1,75 4. Примечание Горение газовой смеси после инжектора Горение газовой смеси после инжектора Горение газовой смеси после инжектора Горение защитного газа на печном агрегате в районе входа и выхода труб П р и м е ч а н и е : 1,2, 3 - параметры в соответствии с предложенным способом; 4 - известный способ термической обработки. Числитель - термообработка холоди одеформированных труб; Знаменатель - термообработка электросвариых труб. 9794 9 10 Таблица 2 Результаты экспериментов по термической обработке холоднодеформированных труб из ст. 12Х18Н10Т Соотноше- Давление га- Содержание горючих ние между за в точке веществ в газе, выбрарасходами пересече- сываемом в атмосфеприродно- ния продольру. % го и защитной оси ного газов агрегата и верт. осью V 3 /V 2 СО На отверст, в нар. торцевых стенах тамбуров Р2. Па Количество природного газа, подаваемого в тамбур загрузки (выдачи) Уз, м3/2 • • 1. 1,75 0,7 -1.0 0,0 0,0 2. 1.25 0,5 -2.00 0,0 0,0 3. 0(75 0,3 -3,0 0,0 0,0 +2,0 0,9 3.4 4. • Примечание Горение газовоздушной смеси после инжектора Горение газовоздушной смеси после инжектора Горение газовоздушной смеси после инжектора Горение водорода газа на печном агрегате в районе ехода и выхода труб П р и м е ч а н и е : 1, 2, 3 - параметры в соответствии с предложенным способом; 4 - известный способ термической обработки. 9794 •ч Техред М.Моргентал Коректор Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, КиТв-53, Львівська пл., 8 з акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.ГагарМа, 101