» » Газовые карбюризаторы
13.01.2015

Эндогаз с добавкой углеводородного газа является активным газовым карбюризатором, который в настоящее время наиболее широко применяют при цементации.
В последнее время в качестве карбюризатора применяют осушенный и очищенный экзогаз с добавками углеводородов. Результаты цементации в муфельной печи при температуре 900° С в атмосфере богатого очищенного экзогаза (CO 11%; CO2≤0,1%; H2 13,80%; CH4 0,5%; N2 73,2%; температура точки росы на входе — -25° С; на выходе -15° С) приведены в табл. 11 и на рис. 43 и 44. Исследования (выдержка 2 ч) показали, что при добавлении 20% и более природного газа в муфеле и на образцах обильно откладывается сажа. Оптимальная добавка природного газа составляет 15%.
На некоторых зарубежных и отечественных заводах применяют комбинированную эндо-экзоатмосферу (CO 20%; H2 20%; N2 — остальное). В ней происходит меньшее насыщение стали водородом.
Газовые карбюризаторы

В США в качестве карбюризатора применяют атмосферу из азота с добавками газообразных углеводородов и кислородсодержащих компонентов. При температурах цементации в печном пространстве образуется науглероживающая атмосфера, содержащая CO, H2, остаточный метан и небольшие количества H2O и CO2. В табл. 12 приведены характерные химические составы рассматриваемого карбюризатора и карбюризатора на основе эндогаза. Концентрации CO, H2, CO2 и H2O в азотной атмосфере значительно ниже, чем в эндотермической. Отношение углеводородов и кислородсодержащих добавок должно быть таким, чтобы поддерживалось требуемое содержание CO в атмосфере печи. При использовании пропана содержание горючих составляющих в атмосфере печи ≤15%, использование природного газа при сравнимых результатах цементации повышает содержание горючих составляющих примерно до 20%. При использовании природного газа подача CO2 по сравнению с подачей воздуха уменьшает расход природного газа. Однако непрореагировавшая двуокись углерода снижает углеродный потенциал, что увеличивает расход природного газа выше расчетного значения. Поэтому природный газ целесообразно подавать с воздухом.
Газовые карбюризаторы

Контроль углеродного потенциала рассматриваемого карбюризатора по содержанию H2O неэффективен из-за низкого влагосодержания и значительного запаздывания изменения углеродного потенциала при изменении влажности. При контроле углеродного потенциала по содержанию CO2 отношение р2CO/рCO2 не точно характеризует углеродный потенциал атмосферы, так как науглероживание происходит не только по реакции 2СО→CFeγ+CO2, но и за счет термической диссоциации углеводородов. Контроль углеродного потенциала по содержанию CH4 более практичен. Количество метана в атмосфере из азота при подаче пропана изменялось в интервале 0,8—1,5%, при подаче природного газа в интервале 3—5%.
Сравнение результатов цементации, проведенной при температуре 980° С в атмосферах на базе азота и эндогаза, показано на рис. 45. Скорость науглероживания в обеих атмосферах практически одинакова.
Газовые карбюризаторы

При реакциях, происходящих в печи, объем атмосферы увеличивается, поэтому расход азотной атмосферы можно уменьшить на 15% по сравнению с расходом эндотермической атмосферы. Кроме того, при меньшей концентрации водорода снижается теплопроводность атмосферы, что уменьшает теплопотери и расход топлива.
Применение карбюризатора на основе технического азота не требует специальных генераторов и более безопасно из-за меньшего содержания горючих компонентов (15—20% вместо ~65% в эндогазе).