可控气氛热处理
发布时间：2023-11-28 作者: 可控气氛多用炉生产线（XKD产品）
可控气氛热处理 1 ．N 2 -CH 3 OH 氮基气氛 N 2 -CH 3 OH 是最具代表性的氮基气氛，可广泛地应用于保护加热和气体渗碳工艺。热力学上，当温度超过 700℃ 进，甲醇按下式进行： CH 3 OH－→CO+2H 2 实际应用时，可根据具体的工艺技术要求，通过改变 N 2 /CH 3 OH 的比例来调整气氛的基本组成。 当按照 40/6O 的氢气 / 甲醇裂解气配制气氛时，炉气的基本组成分 40/40/20 （N 2 /H 2 /CO）型，因其与吸热式气氛 的基本组成相似，也被称为合成吸热式气氛（ Endomix）。其碳势操控方法、渗碳均匀性、参碳速度等方面与吸热式气 氛相似。 用于制备氮基气氛的氮气纯度除某些特殊工艺技术要求高纯度外...
可控气氛热处理 1 ．N 2 -CH 3 OH 氮基气氛 N 2 -CH 3 OH 是最具代表性的氮基气氛，可广泛地应用于保护加热和气体渗碳工艺。热力学上，当温度超过 700℃ 进，甲醇按下式进行： CH 3 OH－CO+2H 2 实际应用时，可根据具体的工艺技术要求，通过改变 N 2 /CH 3 OH 的比例来调整气氛的基本组成。 当按照 40/6O 的氢气 / 甲醇裂解气配制气氛时，炉气的基本组成分 40/40/20 （N 2 /H 2 /CO）型，因其与吸热式气氛 的基本组成相似，也被称为合成吸热式气氛（ Endomix）。其碳势操控方法、渗碳均匀性、参碳速度等方面与吸热式气 氛相似。 用于制备氮基气氛的氮气纯度除某些特殊工艺技术要求高纯度外， N 2 -CH 3 OH 型氮基气氛用于渗碳载气时， 95％～99.5 （体积分数）的氮气在相同的渗碳时间内，表面碳含量、渗层深度以及内氧化程度与高纯氮的效果是相似的。但在较 低的工作时候的温度时，随 N 2 纯度的降低，气氛的恢复时间延长；并由于工作区内较高的甲烷含量，导致产生炭黑的趋势增 加，尤其是在气氛流量较大的情况下。另一方面采用较底纯度的氮气时，富化气需要量增加。据报道，在密封箱式炉 3 /h ；而采用纯度为 95.5 ％的氮气 中渗碳时，当碳势为 1％时，采用纯氮气情况下，天然气需要量在标准状态下为 0.4m 3 /h 的天然气。此外，从安全方面考虑，密封箱式多用炉采用前室和预冷室冲氮时，氮气中氧的体积分数 时，则需要 lm 应小于 1%。鉴于上述因素，目前生产上采用的氮气纯度多在 99.5 ％以上。 1 ．空气分离制氮技术 近 20 年来空气分离制氮技术取得了十分明显前进步。传统的空分制氮法是利用液氮和液氧具有不一样蒸发温度 的特点，采用将空气深冷液化，然后再分离的方式获得纯度很高的液氮。 变压吸附制氮（ PSA）法是空分制氮技术的一大进步，其优点是设备大为减化，能耗明显减少，生产所带来的成本明显 降低。我国经近十多年的努力， PSA 制氮技术水平有了明显提高，但分子筛制造技术有待于进一步研究，以提高其性能 和寿命。 80 年代由美国 Dow Chemical Co. 开发的膜分离制氮技术问世并获得应用。膜分离系统由几个分离的单元组成， 每个单元装填有许多比人的头发还细的聚烯烃空心纤维，其分离原理是利用氧气和氮气不同的渗透性，典型的氮气纯 度为 95％～ 99.5 ％。膜分离技术的优点是能耗低、投资少、结构相对比较简单，并可对现有系统增加额外的单元以满足扩大生 产的需求。 2 ．甲醇分解的研究 从热力学角度，在 700℃以上，甲醇将全部分解成 H 2 和 CO，但真实的情况是 900℃以下，甲醇裂解气仍是非平衡 气氛。当采用简单的往炉内直接滴入液态甲醇时，一旦滴入器结构或滴入位置不当，极易产生不均匀裂解，导致炭黑 产生。尤其是在甲醇需求量较大时和炉内温度降低时，甚至连及时气化的程度都难以实现，根本没办法保证 N 2 和 CH 3 OH 的充分混合和气氛的精确控制。 国外在密封箱式多用炉上多采用专利结构的喷射器以保证均匀稳定的液体流量，并有利于甲醇的分解。喷射器 的安装的地方及伸入炉内的深度很重要，理想的位置是置于靠近炉顶风扇处、伸入 50～100mm。 先将甲醇低温蒸发，然后和 N 2 按比例混合，在保持蒸气温度前提下通 入火炉内是 LINDBERG 公司开发的称为“ SATURATO” RS 的氮基气氛供给系统。 该系统如图 1 所示，在蒸发器内甲醇温度给定时，氮气与甲醇蒸气的比例是 一定的，而与通入蒸发器内的氮气流量以及流速无关。当蒸发器温度控制在 39℃时， N 2 与甲醇裂解气的比例为 40/60 型，炉内气氛基本组成（体积分数） 为 CO20％、 H 2 40％、 N 2 40％。蒸发器内温度越高，炉内气氛中 CO 和 H 2 的含量