0. 6.1.1 Установка для получения эндогаза

В качестве сырья используется природный газ.

Эндогаз получается с поглощением теплоты, а установка называется - эндогенератор.

Состав эндогаза: ~ 40% Н₂; ~ 20% СО; ~ 40% N₂; ~3% (СО₂ + Н₂О).

В зависимости от того, для какой стали предназначена защитная атмосфера, ее состав может быть различный. Состав атмосферы выбирается по справочникам, универсальной атмосферы нет.

Эндогаз получают «сжиганием» газа с коэффициентом соотношения воздуха различными (от 0,2-0,3%). Чем больше воздуха, тем меньше Н₂ и СО.

Обычно эндогаз получают с коэффициентом соотношения α = 0,25. В этом случае только 0,25% воздуха дается для «сжигания» газа, в связи с этим газ не горит. Поэтому смесь направляют в реторту генератора, разогретого до 950-1050 ºС, где и происходит реакция разложения газа. По размерам эндогазовые генераторы могут быть небольшими (3м). Реторта для ускорения крекинга газа заполняется пористым катализатором – ГИАП-3. Схема эндогенератора показана на рис. 6.1

Высококалорийный газ проступает в серопоглотитель 1, нагретый до 350С, после чего в трубчатый охладитель 2 и далее через расходомер 3 и регулятор давления и поступает в смеситель 5, где смешивается с воздухом в заданном соотношении. Смесь поступает в воздуходувку 10 и через предохранительный пламягасительный клапан 9 подается в реторту генератора 7, где при 1000-1050°С происходит эндотермическая реакция. В результате образуется эндогаз состава 16-20 СО, 38-42H₂, 40№₂ и 1CH₄ + CO₂. Из реторты горячий эндогаз проходит через трубчатый холодильник 8 и направляется к печам.

Рисунок 6.1 – Установка для приготовления эндогаза:

а - компоновочная схема, б – вид эндогенератора сверху

0. 6.1.2 Установка для получения экзогаза

Для этого используется экзогазавые генераторы. Экзогаз получают почти при полном сжигании природного газа с последующим глубоким удалением СО₂ и Н₂О. Состав экзогаза: ~ 95% N₂; ~ 5% (СО + Н₂); ~ 0,1% (СО₂ + Н₂О). Этот газ азотистый он не взрывоопасен и менее отравляющий в отличие от эндогаза. Экзогаз сложнее получить.

α = 0,9-0,95.

Компоновочная схема установки показана на рис. 6.2

Более совершенная установка с молекулярными ситами, удаляющими Н₂О и СО₂ используется редко. Пока что очистка ситами более затратная, чем традиционная из-за очень высокой стоимости этих сит.

Рисунок 6.2 – Блок-схема установки для получения экзогаза

2. Оборудование для очистки изделий от окалины

После т/о необходимо отчищать изделие от окалины (но не всегда). В машиностроении часто применяется либо химическая, либо механическая очистка от окалины.

1. Химическая очистка путем травления

Для этого применяются травильные ванны непрерывного и периодического действия. Они должны иметь определенное устройство из кислостойкого материала, так как используются агрессивные растворы (серная и соляная кислота). Удаление окалины происходит в результате:

а) растворения окалины;

б) раствор кислоты проникает через трещины и взаимодействует с металлом, выделяющийся Н₂ отслаивает окалину.

Эта реакция проходит на границе раздела, образовываются пузырьки водорода, возникает давление, которое отрывает окалину. Реакция может разъедать поверхность, поэтому добавляют в раствор пассиваторы (ингибиторы), которые осаждаются на поверхности железа и препятствуют перетравливанию. Время травления определяется плотностью окалины, температурой раствора. Эти факторы учитываются, чтобы определить состав раствора и время травления. Используются ванны с внешней механизацией, малой механизацией и полностью механизированные. Корпус ванны периодического действия выполняют из кислотоупорного бетона, а внутри слой кислостойкой резины. Детали в ванну сажаются в корзинах из кислотостойкой стали: Х18Н10Т.

Для ускорения травления кислотный раствор подогревается до 40-80 °С. Используется перегретый (острый) пар для подогрева раствора и оптимизации температуры травления: свежий раствор 40 ºС по мере истощения - 80 ºС. Ванны ставятся в отдельном помещении с вентиляцией. Подъемные устройства должны иметь электродвигатели снаружи. В травильном отделении кроме травильной ванны (рис.6.3) обязательно устанавливаются промывочная и нейтрализационная ванны, которые ставятся после травильной ванны. В промывочной ванне – вода, в нейтрализационной – известковый раствор. Может после этой ванны ставиться еще одна промывочная ванна, чтобы детали очистить от белого налета известкового раствора.

Рисунок 6.3 – Травильные ванны с деревянными корпусом (а) и бетонным (б)

На рис. 6.3,б показана более современная ванна корпус которой 1 изготовляется из кислотоупорного бетона и кирпича 3. Между бетоном и кирпичом слой резины 2 пар подается в ванну для подогрева раствора H₂SO₄.

В травильной ванне такого типа детали находятся в неподвижном состоянии, поэтому процесс травления связан с диффузией. Чтобы ускорить этот процесс используются механизмы, которые перемещают корзину с деталями. Механизмы могут быть разнообразные. Ванны непрерывного действия, например, с подвесным конвейером (рис. 6.4) используются в массовом производстве.

Рисунок 6.4 – Механизированная травильная ванна с подвесным конвейером

1- коленчатый вал (очищаемая деталь), 2- подвесной конвейер, 3- двутавровая балка, по нижней полке которой движутся ролики конвейера, 4- ванна.

Также могут использоваться протяжные травильные ванны. Эта ванна закрытого типа. Как и любой другой протяжной агрегат, такая ванна должна иметь стыкосварочное устройство, яму запаса, ножницы, промывочную ванну. После выдачи и промывки полосы высушиваются и смазывается специальной пастой, которая придает антикоррозионные и антифрикционные свойства.

2. Механическая очистка от окалины в барабанах

Они бывают непрерывного и периодического действия. Их называют голтовочными. Барабаны периодического действия очень просты по устройству и содержат:

1-барабан в виде бочки из листовой стали;

2-подшипники цапф барабана, в которых он вращается;

3-шестерня, обеспечивающая привод барабана;

4-крышка рабочего окна, через которую он загружается и

выгружается.

Окалина высыпается через отверстия в корпусе.

Вместе с деталями загружают звездочки из белого чугуна, которые ускоряют процесс разбивки окалины.

Недостаток – внутренние поверхности не очищаются от окалины, большой шум.

Детали выгружают в корзину или короб.

Используются также барабаны непрерывного действия в массовом производстве. Они представляют трубу длиной 4-6 метров, наклоненную под небольшим углом к горизонтальной плоскости. Загрузка изделий производится непрерывно с торца, поднятого над средним уровнем. При вращении барабана детали, многократно соударяясь, постепенно перемещаются к противоположному торцу и высыпаются из него уже очищенными. Привод барабана осуществляется через зубчатый венец, насаженный на барабан. Опирается барабан на 3-опорных роликах с каждого торца. Корпуса роликов закрепляются на плите, которая с одного конца закреплена на шарнире, что обеспечивает возможность изменения угла наклона барабана и его производительности.

Наклоном регулируют время очистки, больший угол наклона – быстрее очищается, меньший угол – дольше. Недостаток: забиваются углы и острые кромки деталей, в отверстиях и в некоторых других участках окалина не доступна для очистки, большой шум.