用凈化后的天然氣代替丙烷氣滲碳的經(jīng)濟(jì)效益

1、 HYPERLINK 用凈化后的天然然氣代替丙烷烷氣滲碳的質(zhì)質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)效效益馬學(xué)文1，李曉曉澎2、3，李志志義2、3 ( 1.株洲洲齒輪有限責(zé)責(zé)任公司，湖湖南 株洲44120000；2.重慶慶義揚機(jī)電設(shè)設(shè)備有限公司司，重慶 44000422；3.重慶慶長江工業(yè)爐爐公司，重慶慶 4013229 ) 摘 要：株洲齒齒輪有限公司司已成功地以以凈化后的天天然氣代替丙丙烷氣用于滲滲碳。這項工程所所取得的成果果表明,更換滲碳原原料氣的設(shè)備備改造和調(diào)試試工作量小,更換原料氣氣后產(chǎn)能和產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量提高高,生產(chǎn)成本顯顯著下降。經(jīng)經(jīng)過凈化的城城市天然氣在在熱處理行業(yè)業(yè)具有廣闊的的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：城市天天然氣；凈化

2、化；滲碳Quualityy and Econoomic GGain oof Carrburizzng wiith Puurifieed Nattural Gas insteead off propyyleneMA Xue-wenl1 , Lll Xiaoo-peng2、33 , Lll zhi-yi2、3 ( 1. ZZhuzhoou Geaar Co., Ltdd., Zhuuzhou 4120000，Hunnan ；2 . Chhongqiing Yiiyang Electtromechannical Equippment co., ltd Chonggqing 4000042； 3 .

3、Choongqinng Chaangjiaang Coommerccial FFurnacce Co., Chonggqing 4013229) Abstracct : PPropanne gass has been ssuccesssfullly repplacedd by ppurifiied naaturall gas for ccarburiziing inn Zhuzzhou GGear CCo . , Ltd . Thee resuults oobtained from this indiccate tthat eequipmment rreformmationn and proc

4、eess deebuginng in the rreplaccementt of ffeed ggas foor carrburizzing aare eaasy too perfform , and that produuctionn capaabilitty andd prodduct qqualitty aftter thhe repplacemment aare ennhanceed andd prodductioon cosst 15 obvioously decreeased . Thee appllicatiion off puriified town naturral gaas

5、 to heat treattment will have a vasst visstas. Key WWords: townn natuural ggas；puriffying；carburizzing 上世紀(jì)八十年代代末,株齒公司引引進(jìn)了一套美美國哈克洛夫夫箱式爐生產(chǎn)產(chǎn)線,采用當(dāng)時比比較先進(jìn)的以以丙烷為原料料氣制備吸熱熱式氣氛丙丙烷氣富化的的滲碳技術(shù)。采用這種滲滲碳技術(shù)生產(chǎn)產(chǎn)的齒輪,質(zhì)量穩(wěn)定,在當(dāng)時生產(chǎn)產(chǎn)成本也不高高。因此,株齒公司隨隨后引進(jìn)和自自制的所有滲滲碳設(shè)備也都都采用了以丙丙烷為原料氣氣的氣體滲碳碳工藝。相應(yīng)應(yīng)地,株齒公司興興建了一個液液化丙烷氣站站與之配套，建建有兩個300 噸的

6、液化化丙烷氣儲罐罐及相應(yīng)的蒸蒸發(fā)氣化裝置置和輸送管道道。 近年來,全球原油價價格快速上漲漲,液化丙烷氣氣的價格也隨隨之從30000多元/噸漲到80000多元/噸（到廠價價，丙烷的生生產(chǎn)絕大部分分由天然氣制制造）,公司熱處理理生產(chǎn)成本急急劇上升,導(dǎo)致產(chǎn)品市市場競爭力大大大下降。同同時,隨著城市經(jīng)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)發(fā)展,液化丙烷氣氣站附近的空空地全部被開開發(fā),修建了大量量的民房設(shè)施施,安全隱患日日益突出。為此迫切需需要尋找一種種廉價安全的的液化丙烷氣氣的替代物來來降低熱處理理生產(chǎn)成本，消除安全隱隱患。1 方方案選擇2005年6月月，“川氣東輸”工程實施到到株洲,株齒公司派派專人考察了了國內(nèi)幾個主主要的齒

7、輪專專業(yè)生產(chǎn)廠,經(jīng)過較長時時間的市場調(diào)研與與技術(shù)分析，認(rèn)認(rèn)為株洲的城城市天然氣是是國家西氣東東輸?shù)囊徊糠址?，來源穩(wěn)定，價價格低廉,使用方便,不需要單獨獨建設(shè)儲氣裝裝置,安全隱患小小,不但可以大大大節(jié)約生產(chǎn)產(chǎn)成本,而且還能提提高產(chǎn)品質(zhì)量量1-4、縮短生產(chǎn)周周期、提高企業(yè)競競爭力。利用天然氣進(jìn)行行滲碳，其工藝原理理與使用丙烷烷氣相似。用天然氣和和丙烷氣制備備吸熱式氣氛氛的反應(yīng)式如如下（用鎳作作催化劑，反應(yīng)溫度1000 ）：CH4 + 22.38 空氣氣CO +2H2 + 1.88N2 (1) C3H8+ 7.14 空氣氣3C0+4H2+5.56N2(2) 作者簡介:馬馬學(xué)文(19970.4.-)男

8、，湖湖南洲株人，工工程師，19991年畢業(yè)業(yè)于華南理工工大學(xué)，獲市市級二等科技技進(jìn)步獎一項項，發(fā)表論文文多篇。聯(lián)系系電話:1558761220479, 1390773366997,E-maiil:maxxuewenn0503163.ccom表1 用不同原原料氣制備的的吸熱式氣氛氛理論上的成成分（體積分分?jǐn)?shù),% )6Tablel Theorreticaal compposition of enndotheermic atmosspherees prooducedd by ddifferrent ffeed ggases (%)6氣氛種類制備氣氛的化學(xué)學(xué)反應(yīng)氣體組成（體積積分?jǐn)?shù)）/%分類號CO2C

9、OH2CH4H2ON2(JB/T 99208)吸熱式氣氛甲烷制備CH4+2.338空氣CO+2HH2+1.888N2用添加的CCH4作富化化氣微量20.738.70.8露點-4-22039.8XQ20丙烷制備C3H8+7.14空氣3CO+44H2+5.644N2用添加的CC3H8作富化氣微量23320.4微量39.8XQ20丁烷制備C4H10+99.52空氣氣4CO+55H2+7.522N2用添加的CC3H8作富化氣微量25330.4微量39.8XQ20從表1可知，天天然氣和丙烷烷氣相比，兩兩種反應(yīng)原理理一致，產(chǎn)生生的氣氛成分分也相差不多多，只是通人人的空氣比例例不同。因此此改用天然氣氣后，設(shè)

10、備改改造和工藝調(diào)調(diào)整的工作量量較小，同時時有利于提高高產(chǎn)品質(zhì)量，縮縮短生產(chǎn)周期期1-4。所以，株株齒公司決定定采用天然氣氣全面代替液液化丙烷氣，用用于 制備吸熱熱式氣氛的原原料氣； 氣體滲碳碳的富化氣1-4； 滲碳設(shè)備備的爐門隔離離火簾及廢氣氣排放的點火火嘴消耗氣等等。2 設(shè)備改造及及調(diào)整株齒公司熱處理理現(xiàn)有的主要要滲碳設(shè)備有有：一條2111 配置的的哈克洛夫箱箱式爐生產(chǎn)線線，一條2111 配置的的愛協(xié)林密封封箱式爐生產(chǎn)產(chǎn)線，兩臺單單推盤連續(xù)爐爐，一臺帶壓壓淬的愛協(xié)林林雙推盤連續(xù)續(xù)爐。配套有有3臺吸熱式式氣氛發(fā)生器器，其產(chǎn)氣量量為：2臺1140m3/h，1臺臺70m3/h。要在上述設(shè)備中中用天

11、然氣全全面代替丙烷烷氣，事先需需要做的工作作有：2.1按照國家家及地方有關(guān)關(guān)安全管理規(guī)規(guī)定，完成輸輸氣管線設(shè)計計及施工因為涉及到安全全資質(zhì)問題，這這一部分工作作委托給了新新奧燃?xì)夤舅具M(jìn)行設(shè)計和和施工，株齒齒只對工作流流量進(jìn)行計算算。丙烷氣用量量列于表2。表2 丙烷氣的的用量/m3h-1Table 2 PPropanne gass conssumptiions ffor diiffereent fuurnacees使用設(shè)備哈克洛夫箱式爐爐愛協(xié)林多用爐單推盤連續(xù)爐愛協(xié)林雙推盤連連續(xù)爐合計RX 氣210210245140170富化氣20.520.521.511.66.6點火嘴21.021.051.

12、031.012火簾21.521.541.511.513.5 (1)根據(jù)反反應(yīng)式(2)，表2 中中制備吸熱式式氣氛的丙烷烷氣消耗量：17012.5613.5m3/h 表2 各各種氣氛消耗耗量折算為丙丙烷氣的消耗耗量約為466m3/h。(2)如果改改用天然氣，根根據(jù)反應(yīng)式(1),制備備Rx氣的消消耗量:17704.8834.8 m3/h?？紤]到到甲烷的碳當(dāng)當(dāng)量比丙烷低低，富化氣消消耗可能會達(dá)達(dá)到丙烷氣的的3倍，即220m3/h。點火嘴嘴及火簾的消消耗量與丙烷烷氣相同，合合計約80.3m3/h。因此，當(dāng)時時株齒公司向向新奧燃?xì)夤旧陥蟮氖故褂昧繛?000m3/h 。2.2 天然氣氣凈化天然氣氣中除

13、含無機(jī)機(jī)硫H2S外，還含含有大量的有有機(jī)硫、硫醇（如CH3SH，C2H5SH 等）及及少量的CHH3S、CS2等約26種3。若天然氣中中硫含量高，則腐蝕設(shè)備備、使催化劑劑中毒，而且污染環(huán)環(huán)境1-44。因此，天然氣要很很好地應(yīng)用到到熱處理生產(chǎn)產(chǎn)中，首要的的問題是除硫硫。對于熱處處理來說，天天然氣中的含含硫量越低越越好6，含水水量越低越好好1-5。關(guān)于脫硫硫方法，文獻(xiàn)3、44已有較詳詳細(xì)介紹，本文只介紹紹三種固態(tài)除除硫方法。天然氣脫硫主要要采用濕法和和干法兩種。濕濕法脫硫是采采用某種溶液液或懸浮液，通通過化學(xué)反應(yīng)應(yīng)或物理吸附附，對流量大大、含硫高的氣氣體進(jìn)行脫硫硫。在熱處理理生產(chǎn)中，因因為天然氣用

14、用量不大，一一般不采用濕濕法脫硫。 干法脫硫硫是用固體吸吸附劑脫硫，最最常用的固體體吸附劑有氧氧化鐵和活性性炭。(l)氧化鐵 脫硫：Fe2O33H2O2Fe(OH)3,2Fe(OH)3+3H2S、Fe2S3 + 6HH20熱量再生：2 Fee2S3+6H2O+3O24Fe(OH)3 + 6S 此種脫硫劑需要要在濕堿環(huán)境境下工作，含水量300%40%，pH值8810。主要用于脫除除天然氣中的的H2 S。（2）活性炭 在優(yōu)質(zhì)活性性載體中添加加多種助劑經(jīng)經(jīng)特殊處理制制成，具有較大的的表面積和合合適的孔結(jié)構(gòu)構(gòu)，在常溫常常壓下對多種種有機(jī)硫化物物有良好的脫脫除效果，對對H2S也有少量量的脫除效果果。因此

15、，活活性炭主要用用于脫除天然然氣中的有機(jī)機(jī)硫。(3)采用國家發(fā)發(fā)明專利技術(shù)術(shù)制成的凈化化劑 一步法脫除除有機(jī)硫、無機(jī)硫、水、石油。2.3 三種脫脫硫設(shè)備(ll)常規(guī)的固固態(tài)脫硫設(shè)備備，采用兩步步脫硫法；(2)只脫無無機(jī)硫并脫水水的設(shè)備（天天然氣汽車加加氣站使用）； (3)采采用凈化劑的的一步法凈化化設(shè)備（國家家發(fā)明專利）。2.3.1 兩兩步脫硫法將將氧化鐵和活活性炭兩種脫脫硫劑按一定定的比例分段段或混合裝載載到脫硫塔中中,利用氧化化鐵脫除無機(jī)機(jī)硫,活性炭炭脫除有機(jī)硫硫,從而得到到符合要求的的天然氣。其其工作流程如如圖1所示。至熱處理設(shè)備增濕塔脫硫塔至熱處理設(shè)備增濕塔脫硫塔脫硫塔干燥塔補(bǔ)氧補(bǔ)氧城

16、市天然氣城市天然氣圖1 二步脫硫硫法的工作流流程 Fig.1 Operatting fflow cchart of deesulphhoriziing byy usinng twoo stepp proccess 干燥塔含水量要要達(dá)到-40露點（微量量水檢測儀檢檢測）并須為為兩套交換使使用或暫停再再生（如同汽汽車的天然氣氣加氣站）。城市天然氣與氧氧氣混合后進(jìn)進(jìn)人增濕塔，在在增濕塔內(nèi)與與軟水逆流接接觸。增濕后后的天然氣進(jìn)進(jìn)人兩組并聯(lián)聯(lián)的脫硫塔，由由上而下經(jīng)過過兩層脫硫劑劑層，進(jìn)行脫脫硫反應(yīng)，將將天然氣中的的H2S 和大部部分有機(jī)硫脫脫除，從而得得到符合要求求的天然氣。因為氧化鐵脫硫硫劑需要在一一

17、定的濕度下下工作, 置置換反應(yīng)還需需要氧氣參與與，故在脫硫硫塔之前設(shè)置置了必要的增增濕補(bǔ)氧設(shè)備備，而在脫硫硫之后，需要要干燥設(shè)備去去水。氧化鐵鐵脫硫時，對對水的含量要要求較嚴(yán)，為為30-440%,水分分低則活性不不足,水分高高則使氧化鐵鐵呈懸浮狀態(tài)態(tài)，都影響脫脫硫效果。置置換時需要的的氧氣含量也也很嚴(yán)格,一一般為0.11-0.4(體積分?jǐn)?shù),%)。因此此，采用氧化化鐵脫硫，不不但流程長，控控制過程也很很復(fù)雜，用氣氣量不大時，不不適宜采用這這種方式。而而且氧化鐵和和活性炭都有有一個硫容量量的問題，所所脫的硫在設(shè)設(shè)備內(nèi)出不來來，會使脫硫硫效果不斷衰衰減。當(dāng)脫硫硫劑的硫容量量達(dá)到一定程程度時，脫硫硫塔

18、的壓降非非常大，脫硫硫指標(biāo)很低，如如果此時外界界壓力低，一一般為0.22MPa以下下,使出口壓力力低于一定值值（一般為0. 04 MPa ),該工藝過程程將會停止。而而且這種脫硫硫劑的再生操操作很復(fù)雜，在在一般的生產(chǎn)產(chǎn)車間難以完完成。因此，這這類設(shè)備的供供應(yīng)商都是提提供一次性的的脫硫劑，在在使用中脫硫硫效果不停地地衰減，一般般2年就整體體更換脫硫劑劑。脫硫十脫水法的的原理同上。2.3.2 一步凈化法天然氣凈化后的的指標(biāo)為：有有機(jī)硫3mg/m3,無機(jī)硫lmg/m3,無石油，水水份-40 (露點,采用微量水水份檢測儀轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換）。由于于此種凈化劑劑的再生操作作非常簡單,可以在車間間定期再生,因此當(dāng)外界

19、界壓力很低時時（最低可達(dá)達(dá)0.01MPaa ),該脫硫法不不會出現(xiàn)因壓壓降大而停產(chǎn)產(chǎn)的現(xiàn)象。當(dāng)當(dāng)天然氣含硫硫量出現(xiàn)異常常時（如在重重慶地區(qū),就已出現(xiàn)兩兩次天然氣氣氣礦脫硫設(shè)備備發(fā)生故障,天然氣含硫硫量高達(dá)11100 mgg/m3的情況）,只要縮短再再生周期,不會停產(chǎn)。凈凈化劑使用壽壽命（指服役役能力）100年以上,最長的已經(jīng)經(jīng)服役了222 年。因此，株齒公司司選擇了一步步凈化法來凈凈化天然氣,購買了3臺采用屬屬國家發(fā)明專專利的天然氣氣凈化設(shè)備,每臺凈化能能力為20mm3/h。表3、表4 是天天然氣凈化前前后的對比。表3 凈化前株株洲市天然氣氣成分（體積積分?jǐn)?shù)，% ) Tabble 3 CCom

20、possitionn of uunpuriified naturral gaas in the CCity oof ZhuuZhou （%)組分甲烷乙烷丙烷CO2N2總硫檢測單位比例97.110.570.101.40.8212.56 mmg/m3長嶺煉化中心實實驗室（20006 -002-16 )表4 20066 年凈化后后的天然氣的的總含硫量/mgm-3 日期8.28.38.48.78.98.118.138.15檢測單位1#0.1050.2240.3760.9221.3971.733-株齒化驗室20006-0882#-0.1400.2500.4070.6631.443#0.6160.8541

21、.2582.127-0.2320.417注：3臺凈化罐罐的工作順序序是：2臺工工作,1臺再生備備用。每臺工作時時間為10天左右。再生生時間約100小時，由于于管路某一時時間段天然氣氣含硫太高，我我們曾再生了了72小時，總算吐清了凈化劑中吸的硫2.4改造設(shè)備備株齒公司原來使使用丙烷氣的的壓力為0.1Mpa，現(xiàn)在使使用的城市天天然氣壓力低低于這個數(shù)值值。根據(jù)新奧奧燃?xì)馓峁┑牡臄?shù)據(jù)，公司司天然氣入口口處的壓力范范圍為0.002-0.007 Mpa壓力變小小后，相同管管道內(nèi)氣體流流量減少，對對于原來的設(shè)設(shè)備（主要是是吸熱式氣氛氛發(fā)生器）就就需要改動。2.4.1吸熱熱式氣氛發(fā)生生器利用丙烷做原料料氣時：

22、原料料氣密度，管管徑，原料氣氣壓力；利用用天然氣為原原料氣時：原原料氣密度，管管徑，原料氣氣壓力。根據(jù)已知條件，原原料氣可視為為不可壓縮氣氣體，其管內(nèi)內(nèi)流動的總流流方程為： （33） 方程左左端為氣源壓壓力，右端第第一項為位能能損失；第二二項為氣流動動能；第三項項為沿程阻力力損失，其中中為沿程阻力力系數(shù)，通常常；第四項為局局部阻力損失失，為局部阻阻力系數(shù)。根據(jù)現(xiàn)場情況，在在實際計算中中，可忽略（33）式中位能能損失及局部部阻力損失的的影響，因此此，（3）式式可簡化為： （4）因此，原料氣改改變前后的關(guān)關(guān)系式可視為為：即 （5）取，并將已知條條件帶入（33）式得：。 又由流量計算公公式可得：不同

23、壓力下，DDN50mmm管道內(nèi)的天天然氣流量與與DN25mmm管道內(nèi)00.1MPaa丙烷氣流量量的比值如表表5所示：表5 不同條件件下天然氣流流量與丙烷氣氣流量的比值值Table 55 Floww ratiios off natuural ggas too proppane ggas unnder ddifferrent ccondittions/MPa0.020.030.040.050.060.07/QC3H84.0324.9375.7016.3746.9827.540從上述計算可知知，當(dāng)天然氣氣壓力在0.02-0.07Mpaa范圍時，將將管道口徑由由DN25mm增加加到DN500mm，天然

24、然氣的流量可可以達(dá)到0.1MPa且且為丙烷流量量的4.0332-7.5540倍。制制備相同體積積的吸熱式氣氣氛，天然氣氣的消耗量不不到丙烷消耗耗量的3倍。因此，將管道口口徑由DN225mm增加加到DN50mm ，00.02-00.07Mppa的天然氣氣能夠滿足吸吸熱式氣氛發(fā)發(fā)生器的生產(chǎn)產(chǎn)需求。同時時還要注意調(diào)調(diào)整發(fā)生爐前前的減壓閥，使使入口壓力為為8KPa。2.4.2. 對于滲碳設(shè)設(shè)備爐門的隔隔離火簾高度度，也有如下下計算方法：紊流燃料自由射射流擴(kuò)散火焰焰高度為： （6）其中消耗單位質(zhì)質(zhì)量燃料所需需氧的質(zhì)量；噴嘴直徑；環(huán)境處氧化化劑濃度；常常數(shù)(0.00128)。由化學(xué)反應(yīng)原理理可以得知；。如

25、果火簾管道不不改動，因此此（6）式可可以改變?yōu)椋?，得。由流量計算算公式得?所以,即從上述計算可知知，當(dāng)天然氣氣壓力在0.02-0.07Mpaa范圍時，不不需變動管道道，也不需要要調(diào)整減壓閥閥，火簾高度度可以達(dá)到00.1MPaa丙烷火簾高高度的0.8813-1.522倍，可可以滿足生產(chǎn)產(chǎn)要求。2.4.3.其其他采用天然氣制備備吸熱式氣氛氛后，因為通通往爐內(nèi)的氣氣體流量及密密度基本不變變，所以吸熱熱式氣氛管道道口徑和流量量計不變。富富化氣流量變變化不大，管管道口徑不變變，但要注意意，管道內(nèi)的的壓力已由00.1MPaa減少到0.020.07MMPa，要將將爐前減壓閥閥調(diào)整到適當(dāng)當(dāng)位置，使設(shè)設(shè)備入口

26、壓力力達(dá)到5KPPa左右；同同時，因為富富化氣的密度度變化比較大大，流量計的的刻度牌也要要更換。3.工藝調(diào)試及及結(jié)果3.1.吸熱式式氣氛發(fā)生器器的生產(chǎn)工藝藝如表6，測測得的吸熱式式氣氛的各種種組分如下所所示：表7。表6 吸熱式氣氣氛發(fā)生器的的工藝參數(shù)Table 66 Operratingg paraameterrs of endotthermiic gass geneeratorr加熱溫度/天然氣壓力/ MPa天然氣：空氣=1：2.44產(chǎn)氣量 /m33/h-1出口壓力/ KKPa10400.05空氣60m3/h ，天然然氣25m33/h14068表7 吸熱式氣氣氛的成分（體體積分?jǐn)?shù)，%）Tab

27、le 77 Comppositiion off endoothermmic gaas (%)組分COCO2CH4檢測設(shè)備比例310.50檢測不到CO 、 COO2、CH4紅外分析儀儀等 3.2.滲碳爐爐（以愛協(xié)林林雙排連續(xù)爐爐為例）推料料周期：400 min，產(chǎn)產(chǎn)品材料：222CrMoo H鋼，滲滲碳工藝參數(shù)數(shù)如表8 。 表8 滲碳工藝藝參數(shù)Table 88 Proccess pparameeters of caarburiizing區(qū)位加熱強(qiáng)滲1強(qiáng)滲2高溫擴(kuò)散低溫擴(kuò)散溫度 /900930930900850碳勢 (C)-1.201.200.750.75 料管筐的九九個點用方形形臺階試樣（見見圖

28、2）分析析碳濃度分布布，在料筐的的九個點用齒齒形試樣進(jìn)行行表面金相組組織和硬度試試驗，結(jié)果見見圖3和表99-表11。表9 用方形臺臺階試樣在料料筐的9個點點測得的碳濃濃度（質(zhì)量分分?jǐn)?shù)，%）Table 99 Carbbon cooncenttratioons byy usinng squuare tterracced sppecimeens att 9 poocket (wt%)距表面距離/ mm123456789平均值檢測設(shè)備0.10.730.740.740.770.750.740.750.730.730.74PDA-55000II型直直0.50.670.690.630.690.690.680

29、.680.680.660.67讀光譜儀1.00.530.550.490.530.540.540.560.530.490.531.50.400.430.410.420.430.430.450.40.400.42表10 用齒形形試樣在料筐筐的9個點測測得的碳濃度度（質(zhì)量分?jǐn)?shù)數(shù)，%）Table 110 Carrbon cconcenntratiions mmeasurred byy usinng toooth shhape sspecimmens aat 9 ppointss in ppockett (wt%)檢驗項目123456789殘余奧氏體（級級）443434443馬氏體（級）44343444

30、3碳化物（級）111111111心部鐵素體（級級）111111111有效硬化層深/mm1.601.601.651.651.601.701.651.601.60表面硬度/HRRC626260616162606062心部硬度/HRRC42.741.342.043.040.042.542.042.042.5表面非馬組織/mm0.0040.0040.0060.0040.0050.0060.0050.0070.004 *注：（1）淺淺腐蝕，若試試驗使用鑲嵌嵌試樣，其結(jié)結(jié)果還要好些些；（2）原原淬火油碳黑黑較多，一年年后結(jié)果還要要好，現(xiàn)淬火火油中的炭黑黑逐漸減少，產(chǎn)產(chǎn)品達(dá)到光亮亮銀灰色無炭黑。滲碳淬淬火件

31、表面層層非馬氏體組組織控制非常常穩(wěn)定。3.3 國內(nèi)部部分廠家滲碳碳淬火件表面面層非馬氏體體組織金相檢檢查湖南株齒齒、重慶旺成成、長春一汽汽等廠家滲碳碳淬火件表面面層非馬氏體體組織金相檢檢查結(jié)果見表表11，金相照照片見圖2圖5。表11 部分分滲碳淬火件件表面層非馬馬氏體組織金金相檢測結(jié)果果8Table 111 Parrtial cemenntite quencching surfaace laayer nnon-maartenssite oorganiizatioon mettalloggraphyy examminatiion reesult圖號材料廠 家設(shè)備工藝種類氣源淬火介質(zhì)有效硬化深度非

32、馬厚度（mm）#齒節(jié)齒根備 注圖222CrMo湖南株齒Aicheliin雙推盤爐滲碳淬火凈化天然氣快速光亮淬火油1.65.040(無黑帶)圖320CrNiMMo重慶旺成lpsen真空空爐C2H2高壓N20.9012.513.0Cr/0.355-0.655;Ni/0.355-0.755圖41.11330（輕黑帶）圖520CrMnTTi長春一汽自制推盤爐未凈化天然氣MARQUENNCH8755分級淬火油1.4017.5無稀土?xí)r,非馬馬為23m#：1).淺腐腐蝕;2)1100;3)非馬馬氏體組織層層,只呈現(xiàn)第第二個黑網(wǎng)8、9 a)齒節(jié) 1000（非馬層深深5m） b)齒齒根 1000（非馬層深深40

33、m）圖2 株齒公公司非馬金相相照片(硬化化層為1.660mm)Graph 22 Zhuttooth compaany noon-marrkin ppicturre (Thhe harrdenedd leveel is 1.60mmm)a)齒節(jié) 1000（非馬層深深12.5m） b)齒根根 100（非馬層深深13.0m）圖3 重慶旺旺成齒輪非馬馬金相照片(硬化層為00.90mmm)Graph 33 Chonggqing Wnagcchen tthe geear noon-marrk in pictuure prrosperrouslyy (Thee harddened levell is 00.

34、90mmm)a)齒節(jié) 1000（非馬層深深13m） bb)齒根 1100（非馬層深深30m）圖4 重慶旺旺成齒輪非馬馬金相照片(硬化層為11.10mmm)Graph 44 Chonggqing Wnagcchen tthe geear noon-marrk in pictuure prrosperrouslyy (Thee harddened levell is 11.10mmm)a)有稀土（非非馬組織層深深17.5m） b) 無稀土（非非馬組織層深深23m）圖5 長春一一汽未凈化天天然氣(Rxx氣氛)齒節(jié)節(jié)非馬相組織織Graph 55 Changgchun FAW hhas noot pur

35、rifiedd the naturral gaas (thhe Rx atmosspheree)the toothh festtival non-hhose tto orgganizee3.4 部分非非馬金相組織織檢查簡評（1）重慶旺成成齒輪公司采采用Ipseen低壓真空空滲碳技術(shù)爐爐，在有效硬硬化層深度00.8mm情情況下，一般般非馬氏體組組織3m，但也有有時候超過33m。本人認(rèn)認(rèn)為是由于使使用的氣源為為C2H2（重慶地區(qū)區(qū)為天然氣制制造，含總硫硫約6mg/m3波動、水份份為常溫），非馬氏體體組織層深將將隨無機(jī)硫、有有機(jī)硫、水份份的含量波動動而波動，與與空氣密度（1.27kg/m3）相比，乙

36、塊為1.17，甲烷為0.72,丙烷為1.9。甲烷最輕，分子鏈最小，最易裂解，不易在在爐內(nèi)產(chǎn)生死角，（不少廠家用甲烷和乙塊做對比試驗，由于乙塊是天然氣制造，已經(jīng)脫硫處理，含總硫6mg/m3左右，而甲烷未經(jīng)凈化使對比度的研究欠公平，其結(jié)果是“誤區(qū)”）。若采用凈化后的天然氣，一般總硫可控制為1mg/m3、水份（露點）-50以下，必然有好轉(zhuǎn)。所得的滲碳系數(shù)等數(shù)據(jù)，必然是新的發(fā)現(xiàn)。期待你去發(fā)現(xiàn)。必將載入史冊！當(dāng)然，真空爐的的設(shè)備投資很很大、產(chǎn)量較較小，是具有有局限性的。（2）從圖2、圖圖3、圖4可可見：齒節(jié)非非馬組織重慶慶旺成不如湖湖南株齒，而而從齒根來看看株齒較厚。不不能單純從非非馬組織厚薄薄來比較內(nèi)

37、氧氧化的多和少少。由于株齒齒采用快速光光亮淬火油淬淬火，比旺成成的高壓氣淬淬冷卻快。在在齒節(jié)得到表表現(xiàn)非馬氏體體組織較少；在齒根部位位由于相對冷冷卻較慢，非非馬氏體組織織較旺成厚，暴暴露了株齒相相對內(nèi)氧化多多。（3）比較圖22、圖5、表11：都是采采用RX氣氛氛天然氣滲碳碳，而株齒采采用了國家發(fā)發(fā)明專利“凈化的天然然氣”，并且株齒齒有效硬化層層深度為1.60mm,其非馬組織織在齒節(jié)處非非常低。當(dāng)然然，有一點必必須說明，株株齒非馬組織織齒根較厚、齒齒節(jié)較薄，說說明該廠采用用了快速光亮亮淬火油其冷冷卻較快，對齒節(jié)有有一定的效果果。眾所皆知知：齒輪的使使用狀態(tài)是以以齒節(jié)為首，因因此針對GBB/T94

38、550-20005鋼鐵滲滲碳淬火硬化化層深度的測測定和校核，應(yīng)應(yīng)強(qiáng)調(diào)齒輪非非馬的測定除除了應(yīng)淺腐蝕蝕外，還需指指出齒節(jié)為驗驗收標(biāo)準(zhǔn)，齒齒根為參考值值8。圖6方形臺階試試樣簡圖 圖7 碳濃度曲線線Fig.6 SSchemaatic ddiagraam of squarre terrracedd speccimen Fig7.CCarbonn conccentraation gradiient 表12 改用用天然氣后的的產(chǎn)品質(zhì)量Table 112 Quallity oof geaars prroduceed by naturral gaas 2006年7月月8月9月10月產(chǎn)品件數(shù)154769115

39、233160241178099齒塊數(shù)/不合格格數(shù)922/7818/5895/9853/6合格率(%)99.2499.3898.9999.294.分析4.1滲碳速度度加快 同樣的產(chǎn)產(chǎn)品，要達(dá)到到1.6mmm的有效硬化化層深度，原原來的推料周周期45miin/盤，改改為天然氣后后的推料周期期為40miin/盤。這這主要是因為為天然氣凈化化后能夠充分分裂解，用紅紅外儀檢測吸吸熱式氣氛中中CO含量高高達(dá)22%，最最高達(dá)到311%；而采用用丙烷氣COO只有17%，因此凈化化天然氣的滲滲碳能力提高高了。資料6表1資資料7表13此數(shù)據(jù)均未未注解其純度度。由于：甲烷未凈化而丙丙烷一般是天天然氣制造含含硫6mg

40、/m3左右，并且且含水使丙烷氣氣CO含量實實際與理論差差距很大。其其原因：現(xiàn)行行生產(chǎn)中的天天然氣、丙烷烷、丁烷均不不是純的，除除有機(jī)硫、無無機(jī)硫、水、石石油外，天然然氣不是1000%的甲烷烷，而存在有有丙烷、丁烷烷等同樣，丙丙烷也不是1100%表137 滲碳?xì)夥仗继紓鬟f系數(shù)Table 1137 carbbon paass quuotiettyin cemmentitte re吸熱式天然氣吸熱式丙烷直生式天然氣+空氣直生式丙烷+空氣直生式天然氣+CO22直生式丙烷+ CO22CO %2023.717.5244054.5H2 % 403147.535.548.739.5（1055）cm/ss1.2

41、51.151.301.342.622.78注：滲碳溫度9950碳勢1.15%4.2富化氣流流量變化不大大使用丙烷氣時，富富化氣的流量量約為6.66m3/h，原來來按照碳當(dāng)量量預(yù)計，改用用天然氣后的的流量將達(dá)到到丙烷氣的33倍，即200m3/h左右，但但實際只有99.3m3/h，不到到預(yù)計值的一一半。這主要要歸因于天然然氣滲碳的另另一機(jī)制即CCH4Cad+HH21-4的優(yōu)勢。用用不同設(shè)備滲滲碳時的富化化氣用量見表表12。表14 富化化氣用量對比比Table 114 Enriichingg gas consuumptioons foor diffferennt fummaces使用設(shè)備Holcro

42、fft箱式爐（1300kg）愛協(xié)林多用爐 （800kkg）單推盤連續(xù)爐（7804440mm）愛協(xié)林雙推盤連連續(xù)爐（5605660mm）合計丙烷氣/m3h-120.520.521.511.66.6天然氣/m3h-120.820.622.012.59.34.3.出現(xiàn)異異常問題的原原因及解決措措施2006年6月月底，當(dāng)天然然氣剛開始應(yīng)應(yīng)用時，3臺臺連續(xù)爐5區(qū)區(qū)氧探頭檢測測到的Omvv值不穩(wěn)定，一一般都偏高，有有時達(dá)到111351145mmv（之前為為1105mmv左右）。而而產(chǎn)品全部非非馬超標(biāo)，一一般為0.00240.0288mm，最嚴(yán)嚴(yán)重的達(dá)到00.036mmm，持續(xù)時時間長達(dá)7天天。經(jīng)過分析析，

43、我們認(rèn)為為有如下原因因：因為工藝需要，55區(qū)會自動通通入作為富化化氣的天然氣氣，而5區(qū)原原來的工作溫溫度只有8440，在此溫度度下，CH44分解不完全全，殘留CHH4較多，通過過儀器檢測55區(qū)CH4含量會達(dá)到到4以上。標(biāo)準(zhǔn)氧探頭有一一對鉑電極，在在CH4含量1時工作正正常。但當(dāng)氣氣氛中的CHH4含量較高（如如210或更更多）時，由由于鉑是CHH4分解的強(qiáng)觸觸媒，改變了了氧探頭附近近的氣氛成分分，導(dǎo)致氧探探頭給出錯誤誤的信號（主主要是Omvv值測量偏高高）。建議采采用特殊合金金電極并附加加補(bǔ)償電解質(zhì)質(zhì)的氧探頭能能夠解決這個個問題。我們們將五區(qū)溫度度提高到8550，并在5區(qū)區(qū)采用國外進(jìn)進(jìn)口氧探頭或

44、或不帶鉑電極極的國產(chǎn)氧探探頭很好地解解決了這個問問題。4.4碳勢提高高，炭黑甚少少：原來使用丙烷氣氣時，23個月爐膛膛要燒一次炭炭黑。我們完完全使用天然然氣已有2年多時間，因因生產(chǎn)繁忙，所所有連續(xù)爐不不能停爐燒炭炭黑。但我們們從窺視孔觀觀察爐膛，看看不到明顯的的炭黑，淬火火后的產(chǎn)品表表面也無炭黑黑沉淀。5.經(jīng)濟(jì)效益5.1直接經(jīng)濟(jì)濟(jì)效益分析結(jié)結(jié)果見表155 表15 使用用丙烷氣和天天然氣的成本本對比Table 115 Compparisiion off costts of carbuurizinng by usingg proppane ggas annd nattural gas1-6月總產(chǎn)量/t丙烷氣消耗量/t總費用/元每噸產(chǎn)