Электропечи шахтные для газовой цементации

Назначение: цементацию (науглероживание) низкоуглеродистых сталей производят для повышения концентрации углерода на поверхности заготовки. Науглероживание сталей происходит при повышенной температуре, в специально приготовленной, контролируемой и регулируемой атмосфере. Для обеспечения оптимальных условий диффузии атомов углерода в сталь разработаны специализированные электропечи моделей СШЦМ.

Наибольшее распространение получили конструкции шахтного исполнения с использованием муфеля. В муфельных электропечах науглероживающая (углеводородная) среда локализуется в объёме герметичного реактора, что положительно влияет на работоспособность электронагревателей, футеровки, термопар и т.п. Шахтные муфельные печи под цементацию применяют в условиях мелко и среднесерийного производства.

Источником (основой) для науглероживающей среды могут служить жидкие (керосин) или газообразные (метан, пропан-бутан) углеводороды. Сами печи спроектированы с возможностью использовать любые из возможных карбюризаторов. По согласованию с Заказчиком электропечь может укомплектовываться системой подачи жидкого или газообразного карбюризатора.

Описание конструкции

Цементационная печь состоит из блока нагрева, шахтного типа, в который устанавливается газоплотный муфель. Герметичность рабочего пространства обеспечивается съёмной крышкой, которая подвешивается на поворотной стойке. С печью поставляется шкаф управления, установка контроля и регулирования печных атмосфер, свеча, взрывной клапан и остальные периферийные устройства.

Нагрев производят нагреватели, которые, по согласованию, могут быть в виде спиралей или зигзагов, материал нагревателей фехраль или нихром. Спиральные крепятся на корундовых изоляторах, которые отстоят от футеровки и не касаются теплоизоляции. Зигзагообразные крепятся крючками непосредственно к футеровке. Для выравнивания температуры нагреватели равномерно распределяются по высоте и коммутируются в независимые тепловые зоны.

Муфель изготавливается в форме вальцованного цилиндра, из стали не хуже 20Х23Н18 с герметично привариваемым дном. Сверху цилиндра имеется опорный и уплотняющий фланец. Внутрь устанавливается потокообразующий экран для циркуляции потока и решётка для опоры садки в виде лучей, идущих из центра. Потокообразующий экран и подовая подставка образует круговой циркуляционный канал.

Крышка предназначается для теплового и атмосферного ограничения рабочего пространства. Крышка поднимается и опускается электроприводом, в поднятом положении отводится в сторону по шарнирным осям консольной рамы, освобождая загрузочный проем. Крышка состоит из несущего диска, на котором крепится металлический, заходящий в реторту, кожух и стойка с вентилятором. Несущий диск поджимает шнуровые уплотнения на фланцах реторты. Кожух изготавливается в форме короба и заполняется волокнистой теплоизоляцией. Вентиляторная стойка, с выведенным вниз колесом, перемешивает атмосферу в рабочем пространстве. Сквозь ось крышки, в зону нагрева, выводятся трубки подачи и отвода газов, контейнер для образцов свидетелей. Патрубок отвода газов соединяется со свечей.

Подача карбюризатора и окислителя, а также анализ печной атмосферы производится установкой подачи, контроля и регулирования печных атмосфер, типа ПКПА-Ж для случая жидкого карбюризатора или система ПКПА-Г под газообразный карбюризатор. Система состоит из двух отдельных блоков. Блок дозирования исходных составляющих для формирования нужного углеродного потенциала и блок контроля концентрации некоторых компонентов атмосферы. Системой управляет логический контроллер с зашитыми функциями управления и обеспечения необходимых блокировок.

Описание газоприготовительных установок

Установка КРПА-Г производит подачу углеводородного газа в качестве карбюризатора и воздуха в качестве окислителя оптимального соотношения. Формирование нужного углеродного потенциала обеспечивается посредством изменения объёма расхода углеводородного газа или воздуха, в зависимости от рекомендуемой концентрации СО² в для нужного углеродного потенциала. Выполняется дополнительный анализ концентрации кислорода. Науглероживающая среда в муфеле постоянно обновляется, регулируется и поддерживается на рекомендуемом значении (~0,85-1,1% C).

Установка КРПА-Ж производит подачу углеводородных жидкостей (керосин, триэтаноламин), в качестве карбюризатора, воды и воздуха в качестве окислителя в пропорциональных соотношениях. Формирование нужного углеродного потенциала получается изменения расхода керосина или воды с воздухом, в зависимости от рекомендуемой концентрации газа СО² для нужного углеродного потенциала. Производится дополнительный контроль количество кислорода.

Применение установок для регулирования процессов науглероживания доводит соотношения газов до оптимальных значений. Подразумевается увеличение газооборота в 2 и более раз, без риска выпадения сажи, это приводит к ускорению процесса науглероживания с улучшением структуры слоя. Контроль и регулирование минимизирует брак по микроструктуре, в том числе цементитную сетку. Отсутствие сажеобразования увеличивает срок эксплуатации рабочих элементов в 4-5 раз.

Система управления монтируется в шкафу управления. Установка КРПА интегрируется в эту систему. В шкафу устанавливается прибор регулирования температуры, регистрации графика термообработки, марок «Термодат», цифровые индикаторы тока, тиристорные сборки с функцией широтно-импульсной модуляции. Также на шкаф управления выведены кнопки, тумблера, лампочки индикации состояния и сигнализации. Система обеспечивает проведение необходимых технологических режимов, реализованы необходимые блокировки аварийных ситуаций.