Цементация стали цель, технология процесса, режимы

Карбюризатор для цементации

Карбюризатором называется углеродсодержащая смесь, при­меняемая для цементации стальных деталей; она состоит в основ­ном из угля с добавками карбонатов пли цианосодержаши’х соеди­нений.

Карбюризаторы могут быть: жидкие, твердые п газообразные. Наибольшее применение в практике получили следующие твердые карбюризаторы: животный уголь, получаемый в результате об г — дивапнл бе; доступа воздуха кожи, рогов, копыт, костей; тащен­ный Yi оль и кскс; древесный уголь березовый или дубовый: смо­ляной кокс.

Вследствие минимального содержания вредных примесей, дре­весный уголь и смоляной кокс предпочитаются углям другого Происхождения.

Цементация, т. е. насыщение поверхностного слоя стали угле­родом, в среде древесного угля присходит медленно; при темпера­туре ниже 850° цементация практически не происходит и науглеро­живание с поверхности получается слабое.

Для ускорения процесса науглероживания в древесный карбю­ризатор добавляют ускорители1, главным образом карбонаты ВаС03, к2со3 и Na2C03.

Карбюризатор с карбонатом ВаС03 представляет собой зерна светлосерого цвета, состоящие из древесного угля с нанесенной на их поверхность смеси углекислого бария с крахмалом или па­токой.

Состав карбюризатора нз древесного угля с ВаСОз в % по

TOC o «1-3» h z древесный уголь , . . . 60—75

ВаС03 ■ . . 20-25

Серч и другие вещества. 5

Цементации подвергают те изделия из стали, от которых тре­буется высокая поверхностная твердость при сохранении вязкости в сердцевине. Изделие в целом должно быть прочным при дина­мических нагрузках.

При цементации в карбюризаторе, состоящем из смеси дре­весного угля с ВаСОз, имеют место следующие реакции (упро­щенно) :

ВпС03+С^Ва0-г2С0. (208)

В присутствии железа СО разлагается по уравнению:

2C0^C-rC02. (209i

Получающийся в результате этой реакции атомарный углерод момент его образования либо реагирует с железом с образова­нием карбида железа, либо растворяется в железе, образуя твер­дый раствор:

C+3Fe^Fe3C (210.

СОо-Сугля^2СО (211)

COo-fBaO-^BaCO,. f212i

При высокой температуре происходит разложение ВаС03:

ВаС03->Ва0-^С0,„ (213)

Влияние углекислых солей обусловлено каталитическим дей­ствием металлов, входящих в их состав, при котором

BaO + C-fBa+CO. (214)

При хранении использованного карбюризатора, ВаО за счет С02 воздуха легко регенерируется в ВАС03, т. е. ВаО + С02 = = ВаС03; следовательно, карбюризатор может быть использован значительное число раз.

Технологический процесс производства карбюризатора состоит из следующих стадий: транспортировки угля-сырца, дробления его, обмазки угля пастой с углекислым барием, сушки сырого кар­бюризатора и укупорки в тару.

Древесный уголь на вагонетках по железной дороге подвозят от ретортного цеха к зданию карбюризаторного цеха (рис. 132) и выгружают вручную на горизонтальный транспортер 1, кото­рый подает уголь на колосниковую решетку бункера 2 наклонного ленточного транспортера 3. Барабан горизонтального транспор­тера, расположенный над колосниковой решеткой, снабжен маг­нитным сепаратором для улавливания металлических предметов, попавших в уголь. Головни отбирают при загрузке угля на гори­зонтальный транспортер и с колосников решетки бункера.

Из бункера уголь поступает на наклонный ленточный транс­портер 3, подающий уголь в загрузочную воронку дробилки 4 Первой ступени дробления. Дробилка состоит из чугунного кор­пуса и двух валков с насаженными на них зубчатыми дисками. Расстояние между валками регулируется вручную натяжными болтами.

Уголь, измельченный до размера кусков 35—50 мм по трубе 5 Поступает в ковшевый элеватор 6, который подает его в воронку 7; сюда он по трубе 8 падает в загрузочный бункер 9 грохота Армса 10.

Читайте также:  Kawasaki ZZR 400 - цена, отзывы и характеристики - мотоциклы и скутеры

Грохот Армса имеет железный корпус, в котором установлены два сита: первое — с диаметром отверстий в 10 мм, а второе — с диаметром отверстий в 2,7 мм.

Крупные куски с диаметром больше 10 мм с грохота по трубе 11 поступают в дробилку 12 второй ступени дробления, пройдя кото­рую, поступают в ковшевый элеватор 13. Полезная фракция, с раз­мерами кусков от 2,7 до 10 мм, по трубе 14 поступает в ковшевой элеватор 13, а мелкая фракция — в шнек 15, который подает ее на ковшевый элеватор 31 для мелкой фракции и затем — на вы­брос. Ковшевый элеватор 13 подает уголь через воронку 16 и трубу 17 в первую полозину россива Амме.

Рос. с и в Амме состоит из двух прямоугольных железных корпу­сов 18а и 186, подвешенных к перекрытию здания. При помощи двигателя через трансмиссию он приводится в колебательное дви­жение. В каждом корпусе установлено по 8 горизонтально распо­ложенных сит. Номера сит, т. е. размер ячеек, подобраны в со­ответствии с требуемым размером зерен угля.

Крупный уголь из россива 18а по трубе 19 падает в дробил­ку 20 третьей ступени дробления, а мелкая фракция по трубе 21 —

/_ I оризонтальный транспортер; .2—бункер; Л—наклонный ленточный транспорте]); -/—дробилка первой Riупеки дроблении;

5—спускная труба; б—ковшсвый элеватор; 7— воронка; 8—спускная труба; У—за! рузочный бункер, 10 грохот Армса; //— спускная труба; 12— дробилка второй ступени дробления; 13— кошмовый элеватор; 14— спускная труба; 15- шнек; Lb норочка; /7—спускная труба; 18л — первая половина россива Аммс; 786—вторая половина росеива Амме; W-епускпая труба; 20 — дро­билка «третьей ступени дробления; 2/и 22—спускные трубы; 23-Ковшовый элеватор; спускная труба; 25—Ковшовый элева — тор; 26— воронка; 27, 28, 29 и 30—Спускные трубы; 31— ковшсвый элеватор; 32—Питательный бункер; 33—Дозировочное устрой­ство; 34— бетономешалка; 35— стационарный шахтный подъемник для углекислого бария; 36 — дозатор; 37— бак для приготов­ления крахмального клейстера; 38— смесите ль; 39—Дозировочное устройство; 40—Промежуточный бункер; 41—Дозировочное устройство; 42— загрузочная воронка; ирокалочная печь; 44—циклон; 45—дымовая труба; 46—Разгрузочный бункер д.)Я

Сухого карбюризатора

В ковшевый элеватор 31, на выброс. Полезная фракция по трубе 22 Поступает в ковшевый элеватор 23.

Из дробилки 20 дробленый уголь по трубе 24 падает в ковше­вой элеватор 25, который подает его через воронку 26 и трубу 27 Во вторую половину 186 россива. Отсюда крупный уголь по тру­бе 28 поступает в ту же дробилку 20 и далее идет обычным путем. Мелкая фракция по трубе 29 попадает в ковшевый элеватор 31 На выброс, а полезная фракция, по трубе 30, поступает в ковше­вый элеватор 23, который подает ее в питательный бункер 32. Отсюда она поступает в дозировочное устройство 33, а ив него по монорельсу — к бетономешалке 34.

В бетономешалке происходит обмазка угля пастой, которая представляет собой суспензию углекислого бария.

Для приготовления суспензии крахмал и углекислый барий стационарным шахтным подъемником 35 доставляют в растворное отделение (в верхнем этаже). В дозатор 36 с ручной мешалкой заливают 15 л холодной воды и при перемешивании добавляют 9 кг крахмала. «В бак 37 заливают 600 л холодной воды, дают острый пар для подогрева воды до кипения и затем из дозатора 36 Добавляют крахмал. Приготовленный раствор крахмального клей­стера по сливной трубке спускается самотеком в смеситель 38, Снабженный пропеллерной мешалкой; сюда на 200 л крахмаль­ного клейстера дается 97,9 кг углекислого бария (в переводе на 100%-ный).

Читайте также:  При включении света фар падает зарядка; АвтоТоп

В бетономешалку через дозировочное устройство 33 подают 72 кг полезной фракции древесного угля и сюда же при помощи дозировочного устройства 39 по монорельсу подают суспензию углекислого бария и в количестве 31,5 кг заливают в бетоно­мешалку.

После обмазки сырой карбюризатор при помощи лотка через люк смесительного барабана бетономешалки переводят в проме­жуточный бункер 40, откуда спускают в дозировочное устрой­ство 41, передвигающееся по монорельсу. Это устройство достав­ляет сырой карбюризатор в загрузочную воронку 42 прока — лочной печи 43, используемой в данном случае как сушильная камера.

Прокалочная печь представляет собой вращающийся барабан длиной 14 м, цилиндрической формы, с наклоном в 3° в сторону выгрузки. Внутри барабана имеются лопасти, которыми переме­шивается сырой карбюризатор.

Барабан Еращается со скоростью 5 об/мин. Производитель­ность барабана при сушке 7—8 т/час. Сушка производится топоч­ными газами при температуре 350—400°, получаемыми в шахтной топке, топливом для которой служат дрова. Топочные газы под действием всасываюшего вентилятора двигаются параллельно по­току карбюризатора. При выходе из барабана топочные газы по­ступают в циклон 44, который служит для задержания мелких кусочков угля и углекислого бария. Периодически их из циклона удаляют в отброс. Газы уходят в дымовую трубу 45.

Высушенный карбюризатор непрерывно поступает в разгрузоч­ный бункер 46, из которого его периодически спускают на носилки и относят в отделение охлаждения, где рассыпают тонким слоем. На охлаждение требуется 10—15 мин.

Охлажденный карбюризатор загружают в мешки из крафт — бумаги по 25—30 кг.

Что представляет собой газовый карбюризатор?

Химическая и термическая обработка металлов позволяет добиться требуемых характеристик прочности и твердости. На практике газовый карбюризатор представляет собой газ, который включает в себя соединения водорода и углерода. К примеру, природный метан СН4 является естественным карбюризатором. Газ может использоваться для цементации металлов. Ведь под воздействием высоких температур основной состав метановой смеси разлагается и освобождает атомарный углерод.

Разновидности газовых карбюризаторов

В качестве карбюризатора может использоваться природный газ, который на 97 % состоит из метана. При отсутствии естественных газовых карбюризаторов применяются жидкие, где присутствуют углеводороды в требуемой концентрации. Среди наиболее популярных жидких карбюризаторов следует выделить керосин. Жидкость добавляется непосредственно в печь. Под высокой температурой керосин преобразуется в карбюризатор газового типа.

На практике присутствие газового карбюризатора может стать причиной появления сажи и смолы. Проблема является актуальной при использовании жидких веществ, которые подвергаются углеводородному разложению. Отложения из сажи снижают эффективность цементации. Поэтому в современной промышленности большое распространение получили синтетические карбюризаторы. Среди наиболее популярных можно выделить синтин.

Синтетическая смесь отличается крайне высокой активностью во время цементации. Применение синтина позволяет практически полностью исключить образование сажи. При этом наилучший эффект проявляется с дополнительным использованием газовой смеси на основе 10 % природного газа и 90 % специального эндогаза или экзо-газа.

Читайте также:  ОКВЭД; Ремонт транспортных средств; расшифровка 2019

Применение газовой цементации на практике

Процедура цементации при помощи газа позволяет сократить время цикла обработки металлов. Применение данной технологии существенно снижает затраты и повышает качество структуры обрабатываемых материалов. Однако на практике карбюризаторы применяются не всегда. Ведь длительное температурное воздействие способствует увеличению зерна стали. Также не все стали одинаково хорошо переносят газовую цементацию. К примеру, металлы с высокой концентрацией легирующих частей уязвимы к появлению аустенита, который снижает прочность и твердость. Поэтому в современной промышленности используются комбинированные методы закалки.

Что такое газовая цементация стали?

Цементация – это технология насыщения поверхности стального изделия углеродом. Цементация применяется в случаях, когда по условиям эксплуатации деталей и механизмов необходимо чтобы изделие имело очень твердую поверхность и «вязкую» сердцевину.

  • Технология цементации стали
  • Газовая цементация стали
  • Особенности технологии газовой цементации
  • Преимущества цементации в газовом карбюризаторе
  • Недостатки цементации в газовом карбюризаторе

Технология цементации стали

Существует несколько видов цементации стали, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки:

  • Цементация в твердой среде;
  • Цементация в газовой среде;
  • Цементация в кипящем слое эндогаза с добавкой метана;
  • Цементация в растворе электролита.

Основными видами цементации являются процессы, идущие в твердом и газовом карбюризаторе. Как уже было сказано, цель данной операции – «насытить» поверхностный слой изделия из стали углеродом до содержания 0,75-1,25%. Далее изделие подвергается термообработке: закалке и отпуску.

Обработанная таким образом деталь обладает высокой износостойкостью поверхностного слоя и способностью воспринимать знакопеременные нагрузки. Цементации подвергают следующие детали машин и механизмов: коленчатые валы, оси, цапфы подшипников, плунжеры, толкатели и другие детали, работающие в тяжелых условиях знакопеременных и истирающих нагрузок.

Процесс насыщения поверхностного слоя углеродом идет со скоростью примерно 0,1 миллиметр за час выдержки в среде с высоким содержанием свободного углерода. Учитывая, что для большинства изделий необходимо получить упрочненный слой не менее 0,7 мм, цементацию стали можно охарактеризовать как «длительный процесс».

Цементации подвергаются изделия, изготовленные из легированных сталей с содержанием собственного углерода от 0,15 до 0,25%, способные к упрочнению поверхностного слоя и сохранению «вязкости» сердцевины после закалки.

Газовая цементация стали

Технология газовой цементации стали разработана и реализована русским П.П. Аносовым в 1837 году на Златоустовском металлургическом заводе. В этом случае процесс насыщения углеродом происходит в герметичных муфельных печах при температуре 930-1050 градусов Цельсия, в среде газов содержащих свободный углерод. Это такие газообразные среды как: метан, светильного газ или газ, образующийся в процессе пиролиза керосина, бензола или машинного масла.

Особенности технологии газовой цементации

Газовая цементация, является преимущественной технологией в крупносерийном и массовом производстве. С помощью газовой цементации можно достигнуть значительной глубины насыщения углеродом (от 0,5 до 2 миллиметров).

Различают стандартную цементацию (процесс идет при температуре 950 градусов Цельсия) и ускоренную цементацию – при температуре 1000-1050 градусов Цельсия. Увеличением температуры процесса можно достичь двукратного уменьшения времени насыщения углеродом (со стандартных 15 часов до «ускоренных» 8 часов).

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector