滴注式氣氛

MARSWAY7279

1.        滴注式 (Drip Feed Type) 氣體滲碳氮化爐中氣氛形成原理

滴注式氣體浸碳氮化氣氛形成有兩種方法。一種是預先將幾種有機液體根據純度按比例有機地混合好，再滴入爐內形成浸碳氮化氣氛，這種方法由於種種原因只能以流量控制，氣氛不準確。另一種是滴注低碳濃度的有機液體，同時通入富化氣進行富化，并自動檢測爐內氣氛，微機連續控制所需要的碳勢氣氛。(UNIC系列爐則採用後一種方法，詳見後述)。第一種方法原理舉例如下：
   把C－H－O三組分體系或C－H－O－N四組分體系的液體有機劑直接滴注到滲碳爐中，可同時在一個爐內進行滲碳氣體的反應和滲碳或滲碳氮化。這時，有趣的是，根據液體有機劑的種類，可使碳濃度發生不同的變化。醋酸甲酯和異丙醇加熱分解後，會自行生成下列幾種氣體。
2 C* J- u- a" k8 y4 aCH3. COOCH3→2CO+3H2+[C]………………………………...(1)
                醋酸甲酯      40%   60%
                CH3   
                         CH . OH →CO+4H2+2[C]…………………………..(2)
                CH3
          異丙醇        20%   80%
6 \, }7 u! O: X# ]! j, `   這種情況下，二者都具有很強的滲碳效果。滴注方式中的氣體組分因液體有機劑`(滴注劑)的種類而異，屬於CO20~40%、H280~60%的二組分系，相當於[C]的部分，為滲碳氣體的富化氣。[C]多的滴注劑其碳濃度也高。故可把滴注劑大致分為下列幾種：
                 (a)C＞0時
- F$ x. E. E1 B* r; O  |% B+ Z                      如式(1)、(2)所示，可發生滲碳作用。
$ M) f: K3 N8 N7 k$ Y: ?                 (b)C = 0時
                      CH3. OH→CO+2H2……………………………………. (3)
                      甲醇  33.3%  66.6%
8 \. }* y4 V5 z. K                      這種情況下，如同RX氣體，沒有富化作用，碳濃度約為0.4%左右。
                 (c)C＜0時
                      HCOOH→CO+H2+[O]……………………………….…(4)
                      甲醇   50%  50%脫碳
                      這種情況，起著發熱型氣體那樣的作用，或具有脫碳作用。
2 K* A; Q: R- R' [                 (d)使用含氮有機化合物時
                      2H. CONH2→2CO+3H2+2N………………………..…..(5)
                      甲          滲碳     氮化
                      因此，如果把上述具有各種特性的液體有機劑混合使用的話，滴注式氣體滲碳氮化爐也和發生爐式一樣，可以隨意調整碳濃度。  

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滴 注 式 氣 體 滲 碳 氮 化 爐 的 控 制 方 式
; w/ C) O) u  B4 N5 T& U
1 d4 X5 Q0 f9 w; a& T1 b* o丙烷氣體富化式氣氛控制法                                         
( B- w) K% p; v! _0 S$ t               
5 E( `" l; [8 M" [! V' s   作為表面硬化方法的一種、現在廣泛採用著的氣體滲碳法，大致可分為兩種：即將有機液劑直接滴入滲碳爐內產生分解氣體獲得滲碳源的滴注式滲碳法，和使碳氫化合物氣體與空氣混合，在發生爐中發生反應產生載氣，然後添加原料氣使之富化的發生爐式滲碳法。
; ]) K* k0 z  H8 t6 K2 f   這些方法，充分發揮各自的特長，已在各個方面得到了廣泛應用，但從生產效果方面來看。感到在節省資源、能源及提高效率方面，還比較落後。
) V3 ^+ J, l: D" r   因此，我公司把這種滴注式滲碳法的爐內氣氛上升快的特點，與發生爐式滲碳法中原料氣體富化所產生得的氣氛響應速度快的特點相結合，研究開發了一種新的爐氣控制方式。即把控制滲碳能力的滴注劑(U-01)滴入爐內，以此作為載氣，在用氧探頭測量爐內氧氣濃度或用CO2紅外線爐氣控制裝置分析CO2%的同時，富化碳氫化合物氣體(C3H8、CH4等)，能控制到碳勢所希望的反應式如下，
CH3OH→CO+2H2+CO2+H2O…(載氣)…..(1)      這種新式控制方法的特點可歸納為如下七條：
對丙烷氣體進行富化，反應方程式如下：        (1)無需發生爐。
3CO2+C3H8→6CO+4H2…………………..(2)      (2)原料氣體富化發生的氣氛響應速度快，
H2O+12C3H8→6CO+14H2……………...(3)         縮短了處理時間。
和奧氏體狀態的Fe發生反應便可進行滲碳。     (3)爐氣自動控制，作業簡便穩定。  
0 W! b3 i' g: P; c CO+[Fe]γ→[Fe-C]γ………………   (4)      (4)與以往的滴注式比較，運轉成本約可降低20%
/ n6 P# u- n# E! t$ r                                              (5)可進行滲碳氮化處理。
$ B0 w3 s0 d7 Z9 V; H1 y0 F$ w                                              (6)熱處理件的金屬組織、加工表面等極為精良。
                                              (7)間斷運轉容易。