Le processus de cémentation est un processus spécial dans la production de roulements en acier cémenté. La durée du cycle de traitement et la consommation de gaz d'alimentation influent sur le coût de production des roulements. Pendant longtemps, les pièces de roulement en acier cémenté de notre société ont été cémentées avec du gaz propane comme gaz riche, ce qui a [...]
Le processus de cémentation est un processus spécial dans la production de roulements en acier cémenté.
La durée du cycle de traitement et la consommation de gaz d'alimentation influent sur le coût de production des roulements.
Pendant longtemps, les pièces de roulement en acier cémenté de notre société ont été cémentées avec du gaz propane comme gaz riche, ce qui représente un coût de production élevé.
L'utilisation du gaz naturel dans l'industrie du traitement thermique sous atmosphère contrôlée pour remplacer le gaz propane ou le mélange propane-décabutane d'origine pour la cémentation peut non seulement permettre aux entreprises d'économiser le coût de la consommation de gaz brut, mais aussi atténuer le problème énergétique de plus en plus grave qui se pose aujourd'hui.
Les recherches sur l'utilisation du gaz naturel comme agent de cémentation pour le traitement de cémentation en Chine ont commencé dans les années 1980.
Après plus de 30 ans de développement, les technologies de contrôle de l'atmosphère et de traitement ont atteint un niveau de maturité élevé.
Mais à l'heure actuelle, le champ d'application commun est principalement le traitement de cémentation des produits d'engrenage.
Bien que certaines entreprises aient commencé à utiliser le gaz naturel comme agent de cémentation pour les produits de roulement, cette technologie n'a pas été popularisée dans l'industrie.
Notre station de propane a été construite dans les années 1980.
Il y a deux 43m3 des réservoirs de stockage de propane et un3 un réservoir de liquide résiduel, une salle de compresseurs, deux dispositifs de gazéification, deux ensembles de dispositifs de décompression, environ 2000 m (DN125) de conduites extérieures enterrées et huit chambres de décompression du propane.
La consommation totale de gaz est de 11,5~24,5t/mois.
Ces dernières années, le réseau de pipelines présente souvent des fuites dues à la corrosion en cours d'exploitation, ce qui entraîne des risques potentiels pour la sécurité de l'entreprise.
Parallèlement, avec le développement et la demande de production de l'entreprise et le développement commercial des terres environnantes, il est urgent de résoudre le problème du remplacement du gaz de traitement thermique.
Le principe du traitement thermique de cémentation au gaz naturel est similaire à celui du gaz propane.
L'équation de la réaction principale pour la préparation d'une atmosphère endothermique avec du gaz naturel est la suivante :
CH4＋2.38air→CO+2H2+1.88N2 （1）
Dans la formule, NiO2 est le catalyseur, CH4 est le gaz enrichi, et la température de réaction est ≥ 1000 ℃.
Il ressort de la formule ci-dessus que le rapport entre le gaz naturel cémenté et l'air est de 1:2,38, alors que la situation réelle est généralement de 1:2,5, voire plus, car le gaz naturel contient non seulement du méthane, mais aussi du propane et d'autres composés ayant une teneur en oxygène plus élevée que l'air. teneur en carbone et les impuretés nocives.
La référence de la préparation de l'atmosphère RX est indiquée dans le tableau 1.
En outre, le mécanisme de cémentation du gaz naturel est le CH4 → Cannonce+H2 Cannonce charbon actif.
L'équation de la réaction principale pour la préparation d'une atmosphère endothermique avec du gaz propane est la suivante :
C3H8＋7.14air→3CO+4H2+5.64N2 （2）
Dans la formule, NiO2 est le catalyseur, C3H8 est le gaz enrichi, et la température de réaction est ≥ 1000 ℃.
Afin d'obtenir un potentiel de carbone plus élevé dans le four de cémentation, un gaz d'alimentation (alcanes gazeux tels que le propane ou le méthane) est ajouté au four en tant que gaz enrichi.
Lorsque le propane est ajouté à l'atmosphère contrôlée endothermique pour l'enrichissement, le propane réagit immédiatement à la température de travail du four de traitement thermique (800~950 ℃) :
C3H8→2[C]+CH4+2H2 （3）
LE CO2, H2O, CO et H2 en atmosphère endothermique réagissent avec l'eau gazeuse :
CO+ H2O=CO2+H2 （4）
Pendant la cémentation, le CO et le H2 sont consommés et les émissions de CO2 et H2O sont générés.
CO+H2=[C]+H2O （5）
2CO=[C]+CO2 （6）
L'ajout de gaz riche (CH4) consommera à son tour du CO2 et H2O, compléter le CO et le H2et favorise la réaction de cémentation.
La formule de réaction est la suivante :
CH4+CO2=2CO+H2 （7）
CH4+H2O=CO+3H2 （8）
Ajouter du gaz riche (C3H8), le propane finit par former du méthane à haute température, puis participe à la réaction de cémentation.
La formule de réaction est la suivante :
C3H8=2[C]+2H2+CH4 （9）
C3H8=[C]+2CH4 （10）
Le tableau 2 montre que le gaz naturel et le gaz propane ont le même principe de réaction et que la composition de l'atmosphère produite n'est pas très différente, si ce n'est que la proportion d'air introduite est différente.
Par conséquent, après le passage au gaz naturel, la charge de travail liée à la transformation des équipements et à l'ajustement des processus est moindre, ce qui permet d'améliorer la qualité des produits et de raccourcir le cycle de production.
Les résultats montrent que lorsque le gaz naturel est utilisé comme gaz d'alimentation, l'efficacité thermique est considérablement améliorée, passant de 45%~68% à 54%~89%.
Il est donc décidé d'utiliser le gaz naturel pour remplacer le gaz propane liquéfié en tant qu'atmosphère endothermique dans la production de traitement thermique.
Le tableau 2 indique la consommation de la source de gaz nécessaire pour les différentes productions de gaz.
Tableau 1 Données de référence pour la préparation de l'atmosphère RX
| Production de gaz/m3. h-1 | 25 | 32 | 37 | 42 | 56 | 61 | 66 |
| Gaz naturel/m3. h-1 | 5.0 | 6.5 | 7.5 | 8.5 | 11.5 | 12.5 | 13.5 |
| Air/m3. h-1 | 12 | 16 | 18 | 2.1 | 28 | 30 | 33 |
Remarques :
Tableau 2 Composition du gaz endothermique préparé à partir de différents gaz d'alimentation (fraction volumique) (%)
| Type d'atmosphère | LE CO2 | LE CO | H2 | CH4 | H2O | N2 |
| gaz naturel | 0.3 | 20.7 | 38.7 | 0.4 | 0.6 | 39.8 |
| propane | 0.3 | 23 | 32 | 0.4 | 0.6 | 39.8 |
Le gaz naturel est utilisé pour le traitement thermique de cémentation.
Le cycle d'alimentation du four de cémentation continue au gaz est de 46 minutes, et le matériau est du G20CrNi.2MoA.
Le processus est présenté dans le tableau 3. Les résultats de l'inspection d'échantillons physiques de pièces cémentées (échantillons coupés à partir de viroles) sont présentés dans le tableau 4.
Le tableau 4 montre que tous les indicateurs du gaz naturel après cémentation satisfont aux exigences techniques.
Tableau 3 Paramètres du procédé de cémentation
| Zones de cémentation | Zone de chauffage | Zone de forte perméabilité 1 | Zone de forte perméabilité 1 | Zone de diffusion | Zone de refroidissement de la trempe |
| Température/℃ | 920 | 930 | 930 | 925 | 880 |
| Potentiel carbone (%) | – | 1.3 | 1.3 | 1.2 | 0.90 |
Tableau 4 Données d'inspection des échantillons physiques
| Numéro de série | Profondeur de la couche durcie/mm | Teneur en carbone de la surface (%) | Carbure grossier sur la surface/grade | Réseau de surface carbure/grade | Profondeur de décarburation couche/mm |
| 1 | 2.4 | 0.85 | 1 | 1 | 0 |
| 2 | 2.4 | 0.85 | 1 | 1 | 0 |
| 3 | 2.3 | 0.8 | 1 | 1 | 0 |
| 4 | 2.4 | 0.85 | 1 | 1 | 0 |
| 5 | 2.5 | 0.85 | 1 | 1 | 0 |
| 6 | 2.4 | 0.85 | 1 | 1 | 0 |
| 7 | 2.4 | 0.85 | 1 | 1 | 0 |
| 8 | 2.5 | 0.85 | 1 | 1 | 0 |
| 9 | 2.3 | 0.8 | 1 | 1 | 0 |
| Exigences techniques | 2.3~2.9 | 0.80~1.05 | 1~2 | 1~3 | ≤0.06 |
Le prix du gaz propane est d'environ 4 000 yuans/t (fourni par ENN Gas) et le taux de gazéification est d'environ 550 Nm.3/t, ce qui équivaut à 7,27/Nm3.
Le prix du gaz naturel devrait s'élever à 2,88 yuans/Nm.3et le prix converti en propane selon le ratio de substitution est de 6,05 yuans/Nm3.
La consommation annuelle de propane de notre entreprise est de 220 tonnes et le coût est de 220 × 550 × 7,27 = 879670 yuans.
Si le gaz propane est remplacé par du gaz naturel, la consommation annuelle de gaz naturel sera de 220 × 550 × 2,1=254100Nm.3L'économie annuelle de gaz est de 879670-731808 ≈ 148000 yuans.
Et avec la tension constante des ressources pétrolières, le prix a tendance à augmenter continuellement.
Par conséquent, du point de vue de la composition de la consommation de gaz d'alimentation, l'utilisation du gaz naturel comme source de gaz pour la préparation du gaz de cémentation contrôlable peut réduire considérablement le coût de la consommation de gaz d'alimentation.
La combustion du gaz propane émet 3,1 kg de dioxyde de carbone par kilogramme, et la combustion du gaz naturel émet 2,3 kg de dioxyde de carbone par kilogramme.
L'utilisation du gaz naturel pour le traitement thermique de cémentation permet de réduire les émissions de dioxyde de carbone d'environ 25% par rapport au gaz propane.
En outre, en cas de fuite, le gaz naturel ne s'accumule pas au sol lorsqu'il flotte dans le ciel, ce qui n'est pas susceptible d'entraîner des risques potentiels pour la sécurité.
La limite d'explosion du gaz naturel est plus élevée que celle du gaz propane.
Le gaz naturel est utilisé pour remplacer le gaz propane d'origine dans l'industrie du traitement thermique sous atmosphère contrôlée pour la cémentation.
Le travail de transformation des équipements et de mise en service des processus est réduit, ce qui permet non seulement d'économiser le coût de la consommation de gaz brut de l'entreprise, mais aussi d'atténuer le problème de plus en plus grave de l'énergie aujourd'hui.
En même temps, il permet de réduire les coûts humains et matériels liés à la protection de la sécurité, d'économiser le terrain prévu et d'améliorer la construction de la civilisation de l'entreprise dans les zones environnantes.
En tant que fondateur de MachineMFG, j'ai consacré plus d'une décennie de ma carrière à l'industrie métallurgique. Ma vaste expérience m'a permis de devenir un expert dans les domaines de la fabrication de tôles, de l'usinage, de l'ingénierie mécanique et des machines-outils pour les métaux. Je suis constamment en train de réfléchir, de lire et d'écrire sur ces sujets, m'efforçant constamment de rester à la pointe de mon domaine. Laissez mes connaissances et mon expertise être un atout pour votre entreprise.
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