[发明专利]添加有催化剂的石墨流态粒子炉及其工业应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种石墨流态粒子炉及其应用。

背景技术

流态石墨粒子电炉，是一种用于金属零件的淬火、回火等的加热炉，流化介质大多为石墨粒子，流化过程是压缩气体从电炉底部吹进，经稳压室和布风板，炉底的布风板具有透气性，既承受粒子层的压力又在正常运行时起燃烧器的作用，可燃气体均匀地通过布风板进入粒子层内燃烧。燃烧着的热气体向上运动，在一定的压力和速度的作用下，吹动置于布风板上的粒子，使它们上下翻腾形成流态化床。被加热的工件即在流态化床中加热到所要求的温度。废气经沉降斗可从抽风窄逢经旋风分离除尘器排出。

炉中的石墨粒子是中间载热体，只起热能传递作用。除少数可燃性粒子在加热过程中被烧掉外，流动粒子炉中的粒子不参加化学反应，粒子本身也不是产品，可以在炉中长期使用。

目前的流态石墨粒子电炉，仅能够作为金属零件的可用于多种金属零件的正火，退火、淬火、回火、固溶热处理等，功能单一，不能满足工业生产的需要。

发明内容

本发明的目的是提供一种添加有催化剂的石墨流态粒子炉及其工业应用，以克服现有技术存在的上述缺陷，满足工业生产的需要。

本发明的添加有催化剂的石墨流态粒子炉，包括炉体、设有布风通道的布风板、石墨粒子、催化剂、金属零件入口和金属零件出口；

所述的布风板设置在炉体的内下部，所述的石墨粒子和所述的催化剂混合后置于所述布风板上，金属零件入口设置在所述布风板上方的炉体的一侧，金属零件出口设置在所述布风板上方的炉体的另一侧；

所述的催化剂为BaCO₃；

优选的，催化剂加入重量为石墨粒子重量的2～3％；

本发明的添加有催化剂的石墨流态粒子炉，可以用于多种金属零件的正火，退火、淬火、回火、固溶热处理等，也可以用于多种金属的渗碳。

所述的金属可以是各种普通低碳碳钢，也可以是各种低碳合金钢，如20钢、20Cr或18CrMnTi等任何需要渗碳的钢种；

当需要对金属零件进行正火，退火、淬火、回火、固溶热处理等时，可采用现有的常规技术进行处理；

当需要对金属零件进行时，将低碳钢零件置于炉内，将炉内的温度提高到930℃～940℃，并根据渗碳层深度要求，保温2～4小时，炉子流化床内的石墨粒子被激活并向炉内已加热的金属零件表面扩散，当金属零件表面的活性碳浓度达到一定程度时，随着保温时间的延长零件表面的碳慢慢向零件心部扩散，即起到渗碳作用。

其渗碳机理如下：

(1).从布风板进来的空气中的氧与石墨粒子发生反应：

C+O₂＝CO₂

(2).在赤热的石墨粒子表面上CO₂与石墨粒子反应生成CO：

C+CO₂＝2CO

(3).在钢件表面上CO分解出活性碳原子：

2CO＝2CO₂+【C】

(4).活性碳原子被低碳钢零件表面吸收并向心部扩散以达渗碳目的。

在上述C+CO₂＝2CO反应式中的CO浓度对能否渗碳至关重要，如果CO浓度过低则炉内的CO/CO₂比例较小、碳势不足就无法完成渗碳.试验证明：加入2～3％的BaCO₃作为催化剂能使C+CO₂＝2CO所需的活性能减少、CO量增加、CO/CO₂比例提高达到渗碳要求。

本发明的优点是十分显著的，由于在所述的石墨流态粒子炉内添加了一定量的催化剂，当石墨流态粒子炉需要作为渗碳炉使用时，炉内原来仅作为加热介质的石墨流态粒子就会被激活并向炉内零件表面扩散，当炉内碳势增加到一定程度时低碳钢零件表面的碳原子会慢慢向零件心部扩散即起到渗碳作用，从而使石墨流态粒子炉增加了一种新的功能-渗碳功能。

如果石墨流态粒子炉仍要作为加热炉使用，催化剂的加入并不会影响加热效果，这是因为一般零件的加热温度远远低于渗碳温度，炉内所添加的催化剂不会被激活自然也就没有了渗碳功能.其实添加一定量的催化剂还有一个好处，当石墨流态粒子炉作为加热炉使用时被加热的零件表面不易脱碳。