用净化后的天然气代替甲醇—丙酮齿轮渗碳的质量及经济效益.docVIP

用净化后的天然气代替甲醇-丙酮齿轮渗碳的质量及经济效益 朱金木 1. 安徽星瑞齿轮传动有限公司（原六安齿轮厂），安徽省 六安市 237010 摘 要:安徽星瑞齿轮传动有限公司已成功地以净化后的天然气代替甲醇-丙酮用于齿轮渗碳。这项工程所取得的成果表明，产品质量稳定提高，生产成本显著下降，经净化的城市天然气在热处理行业中有广阔的应用前景。 关键词:净化的天然气；热处理；经济效益1、前言 在传统观念里，渗碳介质一般选用甲醇—丙酮、煤油、甲醇—丙烷等，这些介质有一个共同的弱点就是必须建造存储库，这样就为安全生产埋下了重大的隐患，天然气作为一种广泛的能源，以其价廉、安全等优点，已被越来越多的厂家作为热处理介质进行渗碳等。 2、反应原理 用天然气制备吸热式气氛的公式为:CH4+2.38空气——CO+2H2+1.88N2，Ni为催化剂，反应温度≥1000℃。 表1古老资料制备后的吸热式气氛成分表 原料气 吸热式气氛（体积%） CO CO2 O2 H2 CH4 N2 H2O 露点 天然气 20.9 0.3 0 40.7 0.4 其余 0.6 常温 由上面公式可以明显看出，采用天然气渗碳天然气与空气的比例为1:2.38，而实际情况一般为1:2.5，甚至更高，因为天然气不仅只含甲烷，还有丙烷等含碳较高的化合物以及有害杂质。 RX气氛制备参考表:天然气（CH4）+空气制备RX气氛 产气温度1000～1040℃，天然气:空气=1:2.4，露点-2～5℃。 表2 RX气氛制备参考表 产气量（m3/h） 25 27 32 37 42 46.5 51.5 56 61 66 天然气（m3/h） 5.0 5.5 6.5 7.5 8.5 9.5 10.5 11.5 12.5 13.5 空气（m3/h） 12 13 16 18 21 23 25 28 30 33 我公司目前所使用的配比为1:2.8，此比例就我们所知为最高数:露点-2～5℃工作中一般将空气比例适当调高，因为这样可以确保天然气完全裂解，不容易积聚碳黑，同时节约了制备RX气氛的原料气天然气约15%，由于天然气净化非常好，在通入富化气为2m3/h耗量大大下降，使CH4→Cad+H2的渗碳机理充分发挥作用。不仅仅不产生炭黑，而且使有氧参加下渗碳机理下降，渗碳件表面层因内氧化而产生的非马氏体组织大大下降（浅腐蚀）。 天然气渗碳淬火原理图如下 图1 使用甲醇—丙酮渗碳原理为： 介质名称 化学式 作 用 反 应 甲醇 CH3OH 作为载气，起稀释作用，裂解（代替吸热式气氛）碳势0.45左右 CH3OH→C+O+2H2 丙酮 C3H6O 作为富化气，起渗碳作用 C3H6O→3C+O+3H2 3、使用天然气进行热处理的优势 下面以甲醇—丙酮为例，来比较一下天然气的优势。 3.1、运输、购买及输送方便 甲醇、丙酮为液体，运输不便，且成本较大，而天然气用城市管道输送，非常方便。丙酮是制造毒品的原料之一，属严管化工产品，及其难购，而天然气家家户户都会用到。将甲醇、丙酮输送进设备，必须先用泵泵到一定的高度或者使用一定压力的气体输送，而天然气只需经过适当地减压，便可直接输送进设备。 3.2、管理简便 使用甲醇、丙酮必须建造通风良好的介质房，而建造介质房就会存在安全隐患，给安全工作带来麻烦；使用天然气便避免了建造介质房的麻烦，且建造成本低廉，即使万一地面发生火情，管路电磁阀自动切断，不会出现火灾。 3.3、产品质量提高 甲醇、丙酮为液态介质，滴入设备后，有一个气化→分解的过程，甲醇内还有很多水、有机硫、无机硫使得介质管道容易积聚碳黑，据可靠信息:有些厂订购了甲醇净化设备使质量稳定提高，从而使得工件表面光洁；天然气属气态介质，进入设备后无需气化过程，直接分解成无氧参加的活性碳和氢气等，不易结碳，工件表面干净；渗碳件表面层非马氏体组织大大下降，一般在有效硬化深0.8～1.2时，齿节部位5μm左右（浅腐蚀），表面层硬度（HV1转换）HRC61以上。见图2-4 3.4、生产成本降低 下表是爱协林单推连续炉正常投入生产后所消耗的天然气记录： 日 期 当前储量/m3 总消耗量/m3 每小时消耗量（m3/h） 1#表 2#表 2009.6.11 0 4140 2009.6.24 4847.3 3335.2 804.8 2.5 2009.7.7 4184.3 3237.0 761.6 2.5 天然气市场价按3.0元/m3算，则爱协林连续炉介质使用成本为3.0元/m3×2.5m3/h=7.5元/h 下面再将老区Ipsen炉介质使用成本粗略估算一下。 甲醇 4000Kg/月×4.2元/Kg=16800元/月，丙酮1600Kg/月×14.6元/Kg=23360元/月，液化气800kg/月×5.