[发明专利]直生式天然气可控气氛热处理技术

说明书

本发明涉及一种金属材料的热处理技术，特别是一种直生式天然气可控气氛热处理技术，可用于渗碳、碳氮共渗和无氧化淬火。

热处理采用控气氛，是国际热处理技术上的一大进步，采用可控气氛热处理，工件表面光洁，无脱碳，提高了热处理质量，可提高机器、设备的热处理质量，延长机器使用寿命，减少磨削余量，节约材料。

90年代前，可控气氛一般采用丙烷、丁烷为原料，采用吸热气体发生炉，丙烷或丁烷加空气先经发生炉裂解后再通往热处理炉内，其装置复杂，投资昂贵。到90年代，国外开始发展直生式气氛，如采用甲烷加空气、丁烷加空气和丙酮加空气等直接通入炉内生成可控气氛的方法，可大幅降低可控气氛的成本，但是采用天然气和空气形成直生式气氛尚未见报道。

本发明的目的是提供一种以廉价的天然气原料，用直生式方法实现可控气氛渗碳和淬火等可控气氛热处理的技术。

本发明的目的按如下方案实现：

一种直生式天然气可控气氛热处理技术，其特征在于它是以天然气为原料，将天然气和空气按一定比例混合通入热处理炉内，通过测定热处理炉内碳势的高低，调整天然气与空气的配比，从而控制炉内碳势，在热处理炉的内壁上涂有镍基触媒剂。

本发明经试验验证，有以下显著的发明效果(以西北轴承股份公司为例)：

一.技术指标：

1.气氛成份稳定，碳势在0.6-1.2％ C范围内可以控制，控制精度为0.05％；  

2.气氛使用温度为800-940℃；

3.在可控气氛中处理的工件，表面光洁，银白色，无氧化，无脱碳；

4.全部设备仪器实现国产化。

二.经济指标：

公司从日本引进的二台大型连续渗碳炉和一台周期炉原来都是采用甲醇和丙酮为可控气氛原料，每天消耗甲醇2000kg，丙酮150kg，若改用本发明热处理技术，每天消耗天然气1200M³，一年按开动300天计算，年可降低原料费用76％。

图1是本发明工作原理图；其工作原理是：天然气经过过滤器、电磁阀、流量剂后进入通入管与一定比例的空气混合后进入炉内，空气通入量为一定值，氧控头碳探仪根据炉内的氧势测得炉内的氧碳势，通过微机数学模型运算为碳势，按设定的碳势控制电磁阀的开闭，当炉内碳势低于设定的碳势，则电磁阀打开，增加天然气供给量，使碳势增加，当炉内碳势高于设定碳势时，电磁阀关闭，减少天然气供给量，使炉内碳热降低，使炉内碳势控制在设定值左右，实现可控气氛，在热处理炉的内壁上使用镍基触媒剂涂层，以利于天然气更好裂解。