Шахтные печи для каталитического газового азотирования

В печах азотирования применяется новая технология – каталитическое газовое азотирование, которая сокращает длительность азотирования в 2–4 раза и повышает срок службы азотированных деталей в 1,5–3 раза по сравнению c традиционным газовым азотированием (табл. 2.28).

Азотный потенциал атмосферы определяется кислородным зондом «Окcимecc», который связан c вторичным регулирующим микропроцессорным прибором.

Атмосфера печи представляет собой частично диссоциированный аммиак, прошедший обработку на каталитическом элементе «Oxycan-α». Каталитическая обработка аммиака обеспечивает уникальное количество ионизированных радикалов. Это существенно увеличивает долю твердорастворной диффузии и уменьшает долю реакционных химических процессов в суммарном переходе азота из газовой среды в железо (сталь).

Азотный потенциал принимается равным содержанию азота в стальном образце после его полного насыщения в атмосфере при определенной температуре и определенном содержании кислорода и выражается в весовом содержании азота. Прямой метод определения азотного потенциала – фольговая проба. Для косвенного определения азотного потенциала и управления процессом в реальном времени используется кислородный зонд «Oxynip». Обеспечивается высокая стабильность процесса в реальных производственных условиях.

За 20 лет практического применения был разработан ряд типовых технологических процессов КГА:

• скоростное КГА;

• антикоррозийное КГА;

• КГА – закалка;

• КГА прессовой оснастки (штамповых сталей);

• КГА порошковых материалов;

• КГА быстрорежущих сталей;

• КГА нержавеющих сталей.

Таблица 2.28

Сравнительные характеристики процессов традиционного азотирования и каталитического газового азотирования

Марка материала	Параметры процесса, свойства деталей	Традиционные процессы	Каталитическое газовое азотирование
Сталь 38Х2МЮА	Время получения слоя толщиной 0,2…0,3 мм/ч	24	12
	Время получения слоя толщиной 0,7…0,8 мм/ч	75	48
	Долговечность зубчатых колес тяжело нагруженных редукторов	1,0	3,5
Сталь 42ХМФА	Толщина эффективного слоя за 48 ч. изотермической выдержки, мм	0,4	0,8
	Усталостная прочность коленвала КАМАЗа	1,0	7,0
Сталь 4Х5МФС	Толщина эффективного слоя за 12 ч. изотермической выдержки, мм	0,12	0,25
	Долговечность пресс-форм для экструзии алюминия, тонн продукции	3-6	до 20

Выпускаются шахтные и камерные печи.

Конструкция шахтной печи:

• процесс азотирования в электропечи осуществляется в свар­ной жаропрочной герметичной реторте, подвешенной внутри печи;

• футеровка печи выполнена из волокнистой теплоизоляции фирмы Unifrax;

• сверху реторта закрывается с помощью гидропривода футеро­ванной крышкой. Герметичность перекрытия реторты крышкой обеспечивается двумя уплотнительными шнурами.

В крышке предусмотрены:

• патрубки для выхода газа в свечу и для подачи технологиче­ских газов;

• кислородный датчик;

• каталитический элемент «Oxycan-α».

На крышке установлен вентилятор, обеспечивающий переме­шивание атмосферы внутри реторты.

Широко известная во всем мире марка сплава «Кантал» (Kanthal), применяемая для изготовления нагревателей, по химическому составу почти не отличается от Еврофехралей и обычной отечественной марки Х23Ю5Т.

Безусловно, качество шведской проволоки выше, чем российской (например, производства ОАО «МЗ Электросталь»).

Нагревательные элементы зигзагообразного типа из проволо­ки «Kanthal».

Механизм подъема крышки гидравлический.

Технические характеристики печей США приведены в табл. 2.29.

На рис. 2.46 приведена печь для азотирования США-6.9/7. Техническая характеристика печи приведена в табл. 2.29.

Таблица 2.29