用净化后的天然气代替丙烷气渗碳的经济效益

1、 HYPERLINK 笆用净化后的天然拜气代替丙烷气渗矮碳的质量及经济吧效益俺马学文伴1斑，李晓澎巴2、3摆，李志义碍2、3耙 ( 1.株洲哀齿轮有限责任公皑司，湖南 株洲案412000；敖2.重庆义扬机艾电设备有限公司板，重庆 400靶042；叭3.重庆长江工案业炉公司，重庆奥 澳401329 敖) 八摘百 埃要：靶株洲齿轮有限公胺司已成功地以净埃化后的天然气代笆替丙烷气用于渗凹碳板。板这项工程所取得鞍的成果表明阿,埃更换渗碳原料气傲的设备改造和调霸试工作量岸小,拜更换原料气后产氨能和产品质量提翱高哀,版生产成本显著下吧降。翱经过懊净化的城市天然岸气在热处理行业蔼具有广阔的应用稗前景。埃关键

2、词：罢城市天然气；净按化；渗碳邦Quality艾 and Ec埃onomic 胺Gain of隘 Carbur胺izng wi扮th Puri傲fied Na背tural G叭as懊 哀instead氨 of瓣 傲propyle版ne爸MA Xue傲-罢wenl般1佰 , Ll X皑iao摆-俺peng懊2、3碍 , Ll z矮hi般-隘yi颁2、3按 背( 1安.拜 Zhuzho百u Gear 隘Co邦.,俺 Ltd笆.,捌 Zhuzho阿u 昂412000吧，Hunan 板；安2 . 拔Chongqi按ng袄 Yiyang柏 Electr颁o稗m拜echanic胺al Equi埃pment

3、 c敖o., ltd颁 啊Chongqi半ng挨 40004哎2；熬 昂3拔 .白 Chongq伴ing Cha矮ngj把iang Co奥mmercia艾l Furna般ce Co爸.,啊 澳Chongqi爸ng啊 401329绊) 板Abstrac爱t :班 Propan芭e gas h昂as 氨b把een suc啊cessful碍ly repl拜aced by斑 purifi斑ed natu爸ral gas般 for ca暗r疤b扒urizing靶 in Zhu奥zhou Ge暗ar Co .把 , Ltd 哎. The r颁esults 耙obt鞍a碍ined fr癌om this爱 i

4、ndica阿te that爸 equipm靶ent ref稗ormatio背n and p碍rocess 搬debugin蔼g in th袄e repla巴cement 鞍of feed哀 gas fo隘r carbu跋rizing 绊are eas挨y to pe碍rform ,啊 and th般at prod唉uction 挨capabil柏ity and白 produc澳t quali扒ty afte稗r the r巴eplacem白ent are胺 enhanc鞍ed and 埃product笆ion cos胺t 15 ob班vio靶usly de矮creased搬 . The 办ap

5、plica班tion of笆 purifi拌ed town案 natura暗l gas t爱o heat 挨treatme伴nt will挨 have a爱 vast v佰istas矮.扳 安Key Wor爸ds袄:邦 town n把atural 搬gas傲；摆purifyi斑ng白；百ca傲rb霸urizing佰 盎上世纪八十年代颁末办,岸株齿公司引进了暗一套美国哈克洛百夫箱式炉生产线安,扒采用当时比较先皑进的以丙烷为原芭料气制备吸热式背气氛丙烷气富把化的渗碳技术颁。半采用这种渗碳技芭术生产的齿轮佰,摆质量稳定叭,百在当时生产成本哀也不高。因颁此哎,昂株齿公司随后引白进和自制的所有叭渗碳设备

6、也都采啊用了以丙烷为原佰料气的气体渗碳跋工艺。相应地拌,扮株齿公司兴建了肮一个液化丙烷气办站与之配套，建熬有两个30 吨摆的液化丙烷气储巴罐及相应的蒸发白气化装置和输送挨管道。按 拔近年来暗,邦全球原油价格快背速上涨版,袄液化丙烷气的价颁格也随之从30芭00多元败/柏吨涨到8000捌多元安/隘吨（到厂价，丙白烷的生产绝大部搬分由天然气制造摆）扳,拌公司热处理生产疤成本急剧上升啊,吧导致产品市场竞般争力大大下降。邦同时鞍,扒随着城市经济建邦设的发展颁,般液化丙烷气站附哀近的空地全部被靶开发霸,瓣修建了大量的民绊房设施伴,鞍安全隐患日益突八出搬。白为此迫切需要寻办找一种板廉价安全的液化白丙烷气的替

7、代物阿来降低热处理生颁产成本百，斑消除安全隐患。袄1 方案选择搬2005年6月哀，碍“绊川气东输佰”绊工程实施到株洲扮,肮株齿公司派专人胺考察了国内几个熬主要的齿轮专业颁生产厂敖,皑经过较长时奥间的市场调研与懊技术分析，认为蔼株洲的城市天然颁气是国家西气东摆输的一部分拜，百来源稳定，价格芭低廉摆,俺使用方便败,埃不需要单独建设敖储气装置奥,斑安全隐患小颁,绊不但可以大大节败约生产成本版,把而且还能提高产俺品质量案1-4吧、唉缩短生产周期疤、扮提高企业竞争力矮。笆利用天然气进行扮渗碳靶，安其工艺原理与使摆用丙烷气相似耙。罢用天然气和丙烷败气制备吸热式气鞍氛的反应式如下爱（用镍作催化盎剂敖，岸反应

8、温度翱扳1000霸癌 邦）巴：板CH唉4半 + 2白.爱38 空气熬癌CO +把2懊H佰2背 + 半1.笆88N扮2 扒(1)八 半 跋C绊3蔼H疤8背+ 7扳.唉14 空气捌疤3C颁0埃+4哎H笆2芭+艾5癌.拜56N坝2罢(2)叭 作者简介:马般学文(1970绊.4.-)男，唉湖南洲株人，工佰程师，1991扒年毕业于华南理澳工大学，获市级皑二等科技进步奖办一项，发表论文斑多篇。联系电话爸:按1587612捌0479爱,邦 爱1390733拜6697翱,伴E-mail:蔼maxuewe埃n05031挨扳表1 用不同原蔼料气制备的吸热稗式气氛理论上的熬成分（体积分数暗,懊% )哀6扮Table

9、l 版Theoret岸ica斑l肮 compos翱i板tion of唉 endoth凹ermic a柏tmosphe败res pro鞍duced b坝y diffe靶rent fe耙ed gase盎s 蔼(敖百%)挨6皑气氛种类俺制备气氛的化学耙反应绊气体组成（体积笆分数）/%白分类号八CO2办CO白H2霸CH4阿H2O邦N2碍(JB/T 9哎208)蔼吸热式气氛败甲烷制备敖CH邦4案+2.38空气班叭CO+2H2+盎1.88N芭2巴用添加的CH4扮作富化气耙微量拜20.7坝38.7柏0.8皑露点-4芭-20矮拌39.8安XQ20摆丙烷制备耙C佰3伴H胺8百+7.14空气摆疤3CO+4H办2坝

10、+5.64N哀2坝用添加的C艾3扳H扒8傲作富化气傲微量俺23班32疤0.4袄微量案39.8盎XQ20按丁烷制备傲C哎4岸H百10懊+9.52空气般唉4CO+5H瓣2隘+7.52N疤2暗用添加的C扮3瓣H凹8碍作富化气搬微量按25颁33败0.般4暗微量霸39.8凹XQ20隘从表背1哀可知，天然气和背丙烷气相比，两吧种反应原背理一致，产生的跋气氛成分也相差芭不多，只是通人八的空气比例不同案。因此改用天然背气后，设备改造扳和工艺调整的工凹作量较小，同时凹有利于提高产品埃质量，缩短生产扒周期懊1-4坝。所以，株齿公班司敖决定采用天然气袄全翱面代替液化丙烷隘气，用于柏班 制备吸热式气罢氛的原料气；俺唉

11、 气体渗碳的富奥化气扳1-4敖；胺俺 渗碳设备的炉百门隔唉离火帘及废气排拌放的点火嘴消耗颁气等。办2 设备改造及般调整案株齿公司热处理袄现有的主要渗碳敖设备有：一条2百11 配置的哈板克洛夫箱式炉生敖产线，一条21拌1 配置的爱协啊林密封箱式炉生澳产线，两台单推翱盘连续炉，一台懊带压淬的爱协林芭双推盘连续炉。哎配套有3台吸热癌式靶气氛发生器，其袄产气量为：2台埃140m坝3啊/h，1台啊70m百3坝/h。傲要在上述设备中巴用天然气全面代鞍替丙烷气，事先鞍需要做的工作有耙：搬2碍.1按按照国家及地方扒有关安全管绊理规定，完成输胺气管线设计及施哎工唉因为涉及到安全按资质问题，这一版部分工作委托给安

12、了新奥燃气公司办进行设计和施工昂，株齿只对工作翱流量进行计算捌。懊丙烷气用量列于瓣表2爱。斑表2 丙烷气的按用量斑/艾m埃3摆霸h盎-1疤Tab捌l芭e 2 Pro蔼pane ga百s consu哀mptions吧 for di疤fferent鞍 furnac阿es扒使用设备板哈克洛夫箱式炉暗爱协林多用炉版单推盘连续炉岸爱协林双推盘连绊续炉唉合计捌RX 气袄2扒扮10奥2隘袄10办2氨搬45坝1柏胺40摆170拌富化气扳2板皑0佰.唉5按2澳柏0.胺5懊2百笆1.5搬1翱翱1.6艾6.6岸点火俺嘴坝2扳把1.懊0伴2敖唉1.唉0唉5吧般1.0靶3哀颁1.0唉12跋火帘皑2斑笆1.斑5懊2拜斑1

13、.懊5爸4板俺1.5奥1埃败1.5袄13.5白 肮(1)皑根据反应式芭(2)翱，表2 中制备霸吸热式气氛的丙班烷气消耗量：1柏70捌熬12背.俺56岸熬13板.5m柏3靶/瓣h 邦表2 各种气氛般消耗量折算为丙坝烷气的消耗量约岸为办46m扒3肮/捌h。柏(2)艾如果改用天然气翱，根据反应式盎(1),搬制备Rx气的消白耗量般:170唉扮4.88班背34.8 m拔3霸/h。俺考虑到甲烷的碳扳当量比丙烷低，拜富化气消耗可能疤会达到丙烷气的昂3倍，即岸20m肮3昂/h。八点火嘴及火帘的跋消耗量与丙烷气奥相同，合计约俺80案.傲3m摆3稗/拔h癌。哀因此，当时株齿挨公司向新奥燃气埃公司申报的使用扮量为耙

14、100捌m阿3白/岸h 。疤2跋.伴2 天然气净化芭天然气中除含无蔼机硫H扳2安S外，还含有大翱量的有机硫巴、奥硫醇颁（唉如CH拔3凹SH吧，跋C拜2颁H敖5吧SH 等）及少办量的CH袄3罢S班、CS暗2癌等约傲26版种把3翱。鞍若天然气中硫含傲量高翱，般则腐蚀设备、使霸催化剂中毒般，矮而且污染环境敖1-4胺。因此跋，班天然气要很好地敖应用到热处理生蔼产中，首要的问澳题是除硫。对于翱热处理来说，天熬然气中的含硫量鞍越低越好澳6伴，含水量越低越叭好阿1-5罢。关于脱硫方法奥，唉文献癌3、4鞍已有较详细介绍奥，哎本文只介绍三种搬固态除硫方法。癌天然凹气脱硫主要采用埃湿法和埃干阿法两种。湿法脱岸硫是

15、采用某种溶拌液或悬浮液，通隘过化学反应或物熬理吸附，对流量班大叭、霸含硫高的气体进翱行脱硫。在热处班理生产中，因为拔天然气用量不大鞍，一般不采用湿阿法脱硫。氨 俺干法脱硫是用固奥体吸附剂脱硫，八最常用的固体吸奥附剂有氧化铁和罢活性炭。百(l澳)暗氧化铁办 瓣脱硫跋：霸Fe翱2般O皑3哎凹3H白2板O澳柏2靶Fe班(吧OH瓣)胺3绊,摆2暗Fe背(矮OH)岸3敖+斑3H啊2般S般、澳Fe埃2扮S捌3百 + 6H版2柏0热量癌再生：爸2 Fe懊2扒S熬3熬+6H绊2吧O+3耙O暗2岸啊4埃Fe鞍(白OH柏)袄3爱 + 6佰S稗 爱此种脱硫剂需要蔼在湿碱环境下工爸作肮，白含水量30氨%隘40肮%，拔

16、pH值8颁拜10凹。碍主要用案于脱除天然气中奥的H班2扳 案S蔼。巴（俺2）凹活性炭跋 八在优质活性载体扮中添加多种助剂笆经特殊处理制成安，板具有较大的表面爱积和合适的孔结俺构，在常温常压熬下对多种有机硫翱化物有良好的脱稗除效果，对H熬2叭S也有少量的脱肮除效果。因此，搬活性炭主要用于唉脱除天然气中的白有机硫。拜(昂3肮)白采用国家发明专奥利技术制成的净俺化剂白 埃一步法脱除有机袄硫胺、跋无机硫凹、懊水罢、八石油。盎2.3 三种脱扳硫设备柏(l)常规的固斑态脱硫设备，采叭用两步脱硫法；隘(2)只脱无机傲硫并脱水的设备傲（天然气汽车加癌气站使用）； 哎(3)采用净化岸剂的一步法净化拜设备（国家发

17、明摆专利）。颁2.3.1霸 两步脱硫法笆将耙氧化铁和活性炭懊两种脱硫剂按一氨定的比例分段或氨混合装载到脱硫扮塔中,利用氧化啊铁脱除无机硫,按活性炭脱除有机翱硫,从而得到符坝合要求的天然气拜。其工作流程如唉图1所示。至热处理设备增湿塔脱硫塔脱硫塔干燥塔补氧城市天然气奥图1 二步脱硫按法的工作流程按 埃 唉 疤 罢Fig癌.啊1 袄O百peratin俺g flow 般chart o班f desul叭phorizi爱ng by u捌sing tw颁o ste跋p般 proces阿s 爸 爱干燥塔含水量要佰达到疤-澳40八霸露点（微量水检盎测吧仪检测）并须为绊两套交换使用或俺暂停再生（如同爸汽车的天然

18、气加哎气站案）巴。巴城市天然气与氧版气混合后进人增疤湿塔，在增湿皑塔内与软水逆流扮接触。增湿后的靶天然气进人两组笆并联的脱硫塔，艾由上而下经过两斑层脱硫剂层，进办行脱硫反应，将拔天然气中的H碍2凹S 和大部分有般机硫脱除，从而鞍得到符合要求的罢天然气。癌因为氧化铁脱硫阿剂需要在一定的阿湿度下工作, 盎置换反应还需要扮氧气参与，故在蔼脱硫塔之前设置背了必要的增湿补翱氧设备，而在脱爸硫之后，需要干斑燥设备去水。氧半化铁脱硫时，对昂水的含量要求较班严，为30盎-40%,水分笆低则活性不足,疤水分高则使氧化碍铁呈悬浮状态，把都影响脱硫效果败。置换时需要的暗氧气含量也很严澳格,一般为0.靶1-0.4(体

19、扒积分数,%)。跋因此，采用氧化办铁癌脱硫，不但流程罢长，控制过程也罢很蔼复杂，用气量不百大时，不适宜采扒用这种方式。而瓣且氧化铁和活性埃炭都有一个硫容哎量的问题，所脱皑的硫在设备内出澳不来，会使脱硫绊效果不断衰减。板当脱硫剂的硫容凹量达到一定程度唉时，脱硫塔的压八降非常大，脱硫碍指标很低，如果拜此时外界压力低芭，一般为0.2罢MPa哀以下白,安使出口压力低于敖一定值（一般为啊半0.岸 04 MPa颁 )岸,柏该工艺过程将会鞍停止。而且这种捌脱硫剂的再生操邦作很复杂，在一氨般的生产车间难俺以完成。因此，隘这类设备的供应八商都是提供一次八性的脱硫剂，澳在使用中脱硫效暗果不停地衰减，把一般2年就傲

20、整体更换脱硫剂扒。巴脱硫十脱水法白的原理同上。扮2安.斑3伴.俺2坝 一步净化法拜天然气净化后的扮指标为：有机硫扒暗3m扮g/m爸3吧,吧无机硫笆凹l阿mg/m阿3碍,隘无石油，水份皑半-笆40 熬凹(皑露点靶,坝采用微量水份检爱测仪转换）。由班于此种净化剂的百再生操作非常简爸单吧,班可以在车间定期板再生鞍,安因此当外界压力稗很低时（最低可扳达0罢.半01MPa )扳,扳该脱硫法不会出阿现因压降大而停搬产的现象。当天叭然气含硫量出现捌异常时（如在重巴庆地区把,安就已出现两次天八然气气矿脱硫设罢备发生故障摆,埃天然气含硫量高白达1100邦 mg/m柏3暗的情况败）瓣,奥只要缩短再生周柏期摆,昂不

21、会停产。净化胺剂使用寿命柏（指服役能力）爱10邦年以上哀,矮最长的已经服役拔了22 年。败因此，株齿公司佰选择了一步净化版法来净化天然气叭,懊购买艾了3熬台采用属国家发绊明专利的天然气邦净化设备挨,佰每台净化能力为办20m哎3笆/版h蔼。吧表3埃、绊表4 是天然气皑净化前后的对比拜。扳表3 净化前株啊洲市天然气成分盎（体积分数，%熬 ) 背Tab般l板e 3 Com岸positio肮n of un芭purifie斑d natur般al gas 案in the 凹City of罢 ZhuZho版u （拜班%叭)矮组分翱甲烷稗乙烷皑丙烷哎CO扒2皑N八2袄总硫佰检测单位扒比例拔97.11蔼0.57

22、班0.10爱1.4昂0.82柏12.56 m柏g/m盎3隘长岭炼碍化中心实验室（柏2拔006 -02板-16矮 )矮表4 2006疤 年净化后的天疤然气的总含硫量案/岸mg唉皑m罢-氨3 碍日期哎8.2耙8.3邦8.4般8.7拔8.9般8.11笆8.13澳8.15傲检测单位佰1佰#凹0.105岸0.224疤0.376把0.922拌1.397疤1.73颁3摆-跋-绊株齿化验室20摆06-08敖2傲#瓣-斑-佰-坝0.140按0.250疤0.407白0.663把1.44昂3伴#背0.616拌0.854蔼1.258巴2.127碍-霸-挨0.232爸0.417癌注：3台净化罐拜的工作顺序是：懊2台工作

23、扒,暗1台再生备用爸。跋每台工作时间为拜10般天左右。碍再生时间约10氨小时，由于管路案某一时间段暗天然气含硫太高啊，我们曾再生了艾72小时，把总算败吐清了净化剂中澳吸的硫笆2.4改造设备鞍株齿公司原来使扮用丙烷气的压力皑为0.1M斑p拌a，现在使用的把城市天然气压力氨低于这个数值。皑根据新奥燃气提懊供的数据，公司跋天然气入口处的懊压力范围为0.艾02-0.07摆 M办p吧a压力变小后，艾相同管道内气体懊流量减少，对于邦原来的设备（主拔要是吸热式气氛奥发生器）就需要翱改动。矮2.4.1哎吸热式气氛发生颁器拔利用丙烷做原料哎气时：原料气密疤度唉，管径袄，原料气压力胺；利用天然气为斑原料气时：原料

24、百气密度疤，管径半，原料气压力懊。跋根据已知条件，敖原料气可视为不半可压缩气体，其斑管内流动的总流邦方程为：爱 八 扳 案 矮 （3）跋 方程左扒端为气源压力，疤右端第一项懊为位能损失；第熬二项八为气流动能；第捌三项碍为沿程阻力损失疤，其中熬为沿程阻力系数罢，通常叭；第四项白为局部阻力损失拌，扮为局部阻力系数盎。拌根据现场情况，败在实际计算中，叭可忽略（3）式奥中位能损失绊及局部阻力损失扳的影响，因此，俺（3）式可简化笆为： 熬 挨 熬 败 懊 碍 班 （4）办因此，原料气改吧变前后的关系式阿可视为：吧即 阿 耙 胺 阿 霸 哎（皑5）啊取板，并将已知条件翱带入（3）式得凹：把。 埃 跋 袄

25、翱又由流量计算公矮式盎可得：挨不同压力下，D半N白50mm爸管道内的天然气芭流量与DN翱25mm吧管道内0.1M胺Pa丙烷气流量班的比值如表5所斑示：颁表5 不同条件吧下天然气流量与巴丙烷气流量的比袄值斑Table 5坝 Flow r颁atios o摆f natur搬al gas 版to prop斑ane gas半 under 懊differe澳nt cond扒itions奥/MPa拜0.02拜0.03笆0.04斑0.05傲0.06般0.07败/QC俺3按H办8败4.032翱4.937按5.701熬6.374扮6.982拌7.540背从上述计算可知芭，当天然气压力哀在0.02-0瓣.07Mpa

26、范靶围时，将管道口疤径由D岸N八25mm搬增加到DN碍50mm百，天然气的流量坝可以达到0.1稗MPa且为丙烷奥流量的4.03叭2-7.540巴倍。制备相同体拔积的吸热式气氛捌，天然气的消耗把量不到丙烷消耗扒量的3倍。颁因此，将管道口扮径由DN摆25mm霸增加到DN办5唉0mm拔 ，0.02-暗0.07Mpa疤的天然气能够满哎足吸热式气氛发懊生器的生产需求瓣。同时还要注意板调整发生炉前的败减压阀，使入口笆压力为8KPa阿。邦2.4.2疤. 对于渗碳设翱备炉门的隔离火蔼帘高度，也有如氨下计算方法：坝紊流燃料自由射盎流扩散火焰高度矮为： 版 斑（6）拜其中坝消耗单位质量燃翱料所需氧的质量霸；扮喷嘴

27、直径；岸环境处氧化剂浓俺度；罢常数(0.01扮28)。霸由化学反应原理靶可以得知颁；绊。哎如果火帘管道不笆改动，因此（6版）式可以改变为懊：蔼，熬得班。由流量计算公爱式鞍得，霸 所以,即袄从上述计算可知疤，当天然气压力胺在0.02-0八.07Mpa范把围时，不需变动坝管道，也不需要俺调整减压阀，火阿帘高度可以达到伴0.1MPa丙柏烷火帘高度的0搬.813-1.袄522倍，可以柏满足生产要求。邦2.4.3肮.其他笆采用天然气制备耙吸热式气氛后，芭因为通往炉内的办气体流量及密度唉基本不变，所以板吸热式气氛管道八口径和流量计不胺变。富化气流量哀变化不大捌，管道口径不变矮，但要注意，管扒道内的压力已由

28、搬0.1MPa减暗少到0.02癌癌0.07MPa暗，要将炉前减压捌阀调整到适当位靶置，使设备入口背压力达到5KP瓣a左右；同时，绊因为富化气的密啊度变化比较大，拔流量奥计的刻度牌也要白更换。俺3.工艺调试及昂结果八3.1.吸热式巴气氛发生器的生挨产工艺如表6，拔测得的吸热式气敖氛的各种组分如哎下所示：表7。耙表6 吸热式气俺氛发生器的工艺熬参数伴Table 6搬 Operat懊ing par凹ameters斑 of end百othermi澳c gas g般enerato碍r安加热温度/叭半天然气压力/ 暗MPa扮天然气：空气=挨1：2.4皑产气量 /m版3爸澳/h办-1扮出口压力/ K霸Pa巴

29、1040拔0.05扒空气白60m3案/h ，天然气摆25m3蔼/h邦140背6扳笆8矮表7 吸热式气搬氛的成分（体积绊分数，%）熬Tab癌le 7 Co捌mpositi把on of e蔼ndother拜mic gas癌 (芭搬%傲)板组分扳CO拜CO扒2昂CH拌4案检测设备矮比例氨31败0.50挨检测不到板CO 、 CO熬2板、CH爸4扮红外分析仪等 澳3.2.渗碳炉摆（以爱协林双排八连续炉为例）推哎料周期：40 白min，产品材癌料：22CrM八o H钢，渗碳败工艺参数如表8靶 。懊 叭表8 渗碳工艺按参数摆Table 8唉 Proces扳s param般eters o俺f carbu肮ri

30、zing班区位唉加热癌强渗1笆强渗2佰高温扩散肮低温扩散罢温度 /敖爱900耙930霸930白90办0袄850伴碳势 (C)绊-翱1.20岸1.20唉0.75安0.75班 半料管筐的九个点癌用方形台阶试样八（见图2）分析霸碳浓度分布，在癌料筐的九个点用叭齿形试样进行表疤面金相组织和硬柏度试验，结果见霸图3和表9-表吧11。拔表9 用方形台敖阶试样在料筐的疤9个点测得的碳鞍浓度（质量分数袄，%）奥Table 9拌 Carbon爸 concen搬tration伴s by us板ing squ澳are ter白raced s笆pecimen艾s at 9 懊pocket 绊(wt%)拔距表面距离败/

31、 mm靶1岸2白3安4八5把6肮7澳8鞍9挨平均值唉检测设备拜0.1盎0.73唉0.74翱0.74罢0.77敖0.75捌0.74爸0.75俺0.73白0.73皑0.74版PDA-550癌0II型直昂0.5疤0.67皑0.69搬0.63笆0.69傲0.69翱0.68胺0.68袄0.68拌0.66啊0.67暗读光谱仪唉1.0百0.53按0.55暗0.49拌0.53白0.54案0.54矮0.56百0.53暗0.49八0.53罢1.5耙0.40扮0.43摆0.41八0.42扳0.43吧0.43版0.45吧0.4爱0.40班0.42扳表10芭 用齿形试样在巴料筐的9个点测按得的碳浓度（质肮量分数，%）败

32、T笆able 把10捌 Carbon碍 concen班tration傲s measu叭red by 唉using t扳ooth sh搬ape spe懊cimens 凹at 9 po罢ints in岸 pocket跋 (wt%)拌检验项目邦1笆2叭3瓣4稗5霸6稗7熬8懊9矮残余奥氏体（级哎）靶4坝4俺3傲4盎3啊4班4绊4爱3唉马氏体（级）阿4奥4隘3坝4白3般4芭4版4阿3叭碳化物（级）哀1暗1搬1暗1摆1傲1败1吧1捌1扮心部铁素体瓣（级）皑1靶1叭1胺1哀1肮1傲1隘1版1鞍有效硬化层深/柏mm坝1.60扳1.60办1.65皑1.65肮1.60案1.70皑1.65班1.60昂1.60傲表

33、面硬度/HR扒C巴62挨62盎60搬61绊61白62伴60按60案62俺心部硬度/HR扒C爱42.7伴41.3扳42.0白43.0凹40.0靶42.5八42.0挨42.0白42.5斑表面非马组织/艾mm扮0.004耙0.004背0.006肮0.004耙0.005癌0.006芭0.005傲0.007爸0.004 吧*阿注：（1）浅腐哀蚀，若试验使用疤镶嵌试样，其结啊果还要好些；（摆2）原淬火油碳版黑较多，一年后埃结果还要好，现稗淬火油中的炭黑爱逐渐减少，产品扒达到光亮银灰色矮无安炭黑。版渗碳淬火件表面稗层非马氏体组织半控制非常稳定。岸3.挨3霸 国内部分厂家袄渗碳淬火件表面柏层非马氏体组织傲金相

34、检查耙湖南株齿、岸重庆旺成、长春摆一汽等厂家渗碳盎淬火件表面层非岸马氏体组织金相半检查结果见表澳11挨，金相照片见图白2图袄5把。岸表斑11胺 部分渗碳淬岸火件表面层非马叭氏体组织金相检半测结果把8鞍Table 盎11袄 Partia俺l cemen斑tite qu俺enching稗 surfac耙e layer搬 non-ma版rtensit稗e 搬organiz哎ation m罢etallog扳raphy e百xaminat艾ion res拜ult背图号芭材料捌厂 家瓣设备霸工艺种类跋气源班淬火介质霸有效蔼硬化吧深度矮非马厚度（巴昂m）盎#版齿节坝齿根跋备 注般图2按22CrMo肮湖南疤株

35、齿皑Aicheli八n跋双推盘炉摆渗俺碳挨淬半火隘净化案天然气盎快速光亮爱淬火油八1.6俺鞍5.0盎40跋(无黑带)翱图3昂20CrNiM扳o拜重庆唉旺成拜lpsen真空霸炉艾C埃2败H跋2蔼高压N埃2芭0.90皑12.5岸13.0暗Cr/0.35爸-0.65;版Ni熬/0.35-0澳.75氨图4傲1.1八13板30芭（轻黑带）搬图5爱20Cr隘MnTi斑长春敖一汽扮自制推盘炉八未净化天然气鞍MARQUEN挨CH875分级阿淬火油伴1.40八17.5扮无稀土时,非马捌为绊23背昂m盎#：1).浅腐安蚀;2)100隘翱;3)非马氏体吧组织层,只呈现奥第二个黑网肮8、9 笆a)齿节 10颁0澳爸（

36、非马层深爸懊5安案m岸）傲 把 昂 b)齿根袄 100拌吧（非马层深40扒敖m暗）疤图翱2扒 株齿公司非班马金相照片(硬版化层为拜1.60mm版)岸Graph 盎2柏 Zhutoo袄th comp叭any non叭-markin办 pictur翱e (The 败hardene熬d level绊 is 唉1.60mm爱)版a)齿节 10芭0澳澳（非马层深12肮.5颁罢m邦）坝 笆 扮 爱 b)齿根 1瓣00笆搬（非马层深13碍.0案奥m绊）罢图俺3凹 重庆旺成齿盎轮非马金相照片佰(硬化层为绊0.90mm癌)盎Graph 八3胺 熬Chongqi澳ng办 Wnagch邦en the 百gear n

37、o芭n-mark 芭in pict疤ure pro拔s癌perousl邦y (The 岸hardene半d level摆 is 盎0.90mm版)坝a)齿节 10碍0伴半（非马层深13哀俺m肮）俺 扳 半 b)挨齿根 100挨霸（非马层深30笆皑m翱）哀图板4罢 重庆旺成齿暗轮非马金相照片半(硬化层为懊1.10mm跋)昂Graph 拌4白 白Chongqi敖ng巴 Wnagch颁en the 阿gear no班n-mark 芭in pict跋ure pro罢sperous伴ly (The捌 harden摆ed leve邦l is 般1.10mm肮)盎a)有稀土（半非颁马组织层深17昂.5扳斑m

38、） 吧 翱 b) 昂无稀土（非马组岸织层深23版艾m）班图安5啊 长春一汽未笆净化天然气(R爸x气氛)齿节非胺马相组织搬Graph 邦5吧 半Changch挨un败 FAW ha拌s not p胺urified靶 the na唉tural g瓣as (the胺 Rx atm稗osphere摆)the to拔oth fes拌tival n捌on-hose昂 to org哎anize唉3.伴4扮 部分非马金相鞍组织检查简评捌（1）俺重庆旺成齿轮公摆司采用Ipse伴n低压真空渗碳艾技术炉，在有效俺硬化层深度挨0.8mm碍情况下，一般非霸马颁氏体组织安半3矮隘m，但也有时候半超过3班瓣m。本人认为是俺

39、由于使用的气源艾为C百2巴H爱2跋（重庆地区为天啊然气制造，含总奥硫约6mg/m坝3笆波动、水份为常啊温巴）佰，非马氏体组织哎层深将随无机硫板、有机硫、水份坝的含量波动而波艾动，与空气密度靶（阿1.27kg凹/m巴3癌）相比，乙块为懊1.17，甲烷瓣为0.72,丙岸烷为1.9。甲瓣烷最轻，分子链邦最小，最易裂解翱，不易在在炉内办产生死角，（不霸少厂家用甲烷和安乙块做对比试验俺，由于乙块是天扮然气制造，已经挨脱硫处理，含总巴硫6mg/m稗3矮左右，而甲烷未凹经净化使对比度哀的研究欠公平，暗其结果是唉“扒误区暗”罢）。若采用净化绊后的天然气，一奥般总跋硫可控制为1m扳g/m把3扮、水份（露点）稗-

40、50傲爱以下，必然有好柏转。所得的渗碳绊系数等数据，必斑然是新的发现瓣颁。期待你去发现拌按。必将载入史册般！叭当然，真空炉的伴设备投资很大、叭产量较小，是具鞍有局限性的。哀（2）鞍从图2、图3、坝图4可见：齿节柏非马组织重庆旺啊成不如湖南株齿傲，而从齿根来看哀株齿较厚。不能八单纯从非马组织坝厚薄来比较内氧版化的多和少。由胺于株齿采用快速氨光亮淬火油淬火百，比旺成的高压败气淬冷却快。在袄齿节得到表现非翱马氏体组织较少笆；在齿根部位由啊于相对冷却较慢柏，非马氏体组织俺较旺成厚，暴露昂了株齿相对内氧案化多。碍（挨3邦）凹比较图哎2挨、图蔼5阿、表叭1傲1：都是采用R暗X气氛天然气渗伴碳，而株齿采用安

41、了国家发明专利肮“胺净化的天然气班”隘，并且株齿有效哎硬化层深度为碍1.60mm隘,其非马组织在胺齿节处非常低。岸当然，有一点必办须说明，株齿非扳马组织齿根较厚澳、齿节较薄，说拌明该厂采用了快芭速光亮淬火油其扳冷却较快奥矮，对齿节有一定扒的效果。众所皆柏知：齿轮的使用扒状态是以齿节为耙首，因此针对G摆B/T9450俺-2005钢安铁渗碳淬火硬化敖层深度的测定和白校核，应强调凹齿轮非马的测定岸除了应浅腐蚀外吧，还需指出齿节叭为验收标准，齿胺根为参考值绊8傲。俺图6昂方形台阶试样简矮图绊 隘 摆 班 岸 版 伴 熬 哎 图7 碳浓啊度曲线拌F颁ig.6 Sc皑hematic般 diagra傲m o

42、f sq百uare te傲rraced 耙specime唉n懊 巴 傲 傲 半 奥F爱ig7.Car坝bon con隘centrat哀ion gra俺dient笆 案 艾 稗 矮 岸 癌 皑表1矮2办 埃改用天然气后的拔产品捌质量暗T颁able 1半2扒 Qualit靶y of ge佰ars pro癌duced b疤y natur爱al 奥gas板 埃 稗 岸 颁2006年7月哀8月昂9月凹10月板产品件数岸154769傲115233蔼160241办178099傲齿块数/不合格半数扒922/7板818/5拌895/9芭853/6熬合格率扳(%)把99.24肮99.38邦98.99凹99.294

43、.分析白4.1渗碳速度耙加快把 同样的产捌品，要达到皑1.6mm把的有效硬化层深班度，原来的推料隘周期45min案/盘，改为天然澳气后的推料周期八为40min/白盘。这主要是因拔为天然气净化后唉能够充分裂解，俺用红外仪检测吸扳热式气氛中CO鞍含量高达22%巴，最高案达到31%；而胺采用丙烷气CO佰只有17%，靶因此净化天然气绊的渗碳能力提高半了。半资料拜6翱表1资料俺7伴表1板3耙此数据均未注解板其纯度安拌。由于：甲坝烷霸未净化而丙烷一肮般是天然气制造半含澳硫6mg/m哀3扳左右，并且碍含爸水使丙烷气CO颁含量实际与理论哀差距很大。白其原因：现暗行袄生产中的天然气罢、丙烷、丁烷均挨不是纯的，除

44、有案机硫、无机硫、般水、石油外，天霸然气不是100罢%的甲烷，而存熬在有丙烷、丁烷班等案伴同样，丙烷也不傲是100%疤氨表13斑7澳 渗碳气氛芭碳爱传递系数霸版T斑able 13八7奥 唉 版carbon 矮pass qu佰otiety扒啊in 懊cem矮entite 奥re盎吸热式隘天然气巴吸热式摆丙烷奥直生式稗天然气+空气罢直生式捌丙烷+空气盎直生式懊天然气+CO昂2胺直生式叭丙烷+ CO般2敖CO %稗20柏23.7斑17.5哎24哀40半54.5俺H巴2袄 % 拜40暗31扳47.5氨35.5佰48.7矮39.5埃芭（伴矮10靶5俺）cm/s颁1.25袄1.15啊1.30俺1.34扳2

45、.62岸2.78八注：渗碳温度盎950拔奥碳扒势佰1.15%艾4坝.2巴富化气流量变化班不大跋使用丙烷气时，罢富化气的流量约暗为扳6.6m稗3案/h，原来按照伴碳当量预计，改昂用天然气后的流挨量将瓣达到丙烷气的3艾倍，即般20m皑3鞍/h左右，但实佰际只有芭9.3m半3爱/h，不到预计绊值的一半。这主盎要归因于天然气把渗碳的另一机制瓣即CH跋4暗吧Cad+H耙2稗1-4办的优势。用不同笆设备渗碳时的富胺化气用量见表1柏2。巴表1耙4靶 啊富化气用量对比傲T笆able 1昂4板 Enrich哀ing gas靶 consum凹ptions 稗for dif白ferent 八fumaces笆使用设备

46、敖Holcrof胺t箱式炉（般1300kg懊）斑爱协林多用炉 芭（把800kg八）背单推盘连续炉埃（780氨按440mm拜）颁爱协林双推盘连扒续炉凹（560瓣啊560mm爸）把合计颁丙烷办气稗/m傲3靶盎h佰-1岸2败叭0.5拌2吧靶0.5半2板袄1.5蔼1扮疤1.6邦6.6捌天然气案/m斑3坝班h八-1败2板佰0.8袄2板傲0.6稗2班隘2.0版1俺皑2.5跋9.3挨4绊.3.出现异常败问题的原因及解跋决措施盎2006年6月氨底，当天然气刚袄开始应用时，3凹台连续炉5区氧败探头检测到的O背mv安值不稳定，一般案都偏高，有时达癌到1135搬柏1145mv（半之前为1105唉mv左右）。而熬产品

47、全部非马超班标，一般为0.癌024矮伴0.028mm把，最严重的达到坝0.036mm案，持续时间长达佰7天。经过分析爱，我们认为有如百下原因：拜因为工艺需要，岸5区会自动通入般作按为富化气的天然癌气，而5区原来隘的工作温度只有巴840耙伴，在此温度下，拜CH巴4安分解不完全，残八留CH案4罢较多，通过仪器柏检测5区CH稗4耙含量会达到4癌以上。翱标准氧探头有一稗对铂电极，在C熬H吧4靶含量坝唉1时工作正常。伴但当气氛中的C败H癌4癌含量较高（如2疤鞍稗10或更多）爱时，由于铂是C叭H艾4暗分解的强触媒，搬改变了氧探头附芭近的气氛成分，氨导致氧探头给出般错误的信号（主阿要是O鞍mv袄值测量偏高）

48、。绊建议采用特殊合肮金电极并附加补白偿电解质的氧探安头能够解决这个拜问题。我们将五敖区温度提高到案850拜奥，并在5区采用翱国外进口氧探头般或不带铂电极的佰国产氧探头很好搬地解决了这靶个问题。爱4背.4拌碳势提高，炭黑岸甚少：靶原来使用丙烷气罢时，2俺爸3个月炉膛要烧盎一次炭黑。我们办完全使用天然气班已有耙2袄年多时间，因生皑产繁忙，所有连背续炉不能停炉烧碍炭黑。但我们从罢窥视孔观察炉膛把，看不到明显的唉炭黑，淬火后的凹产品表面也无炭芭黑沉淀。5.经济效益肮5阿.1直接经济效暗益鞍分析结果见表1安5俺 扳表1扮5敖 使用丙烷气罢和天然气的成本把对比阿T癌able 1翱5笆 Compar爱ision o癌f costs碍 of car爸burizin哀g by us搬ing pro巴pane ga半s and n芭at