用净化后的天然气代替丙烷气渗碳的质量及经济效益

时间：2014-02-28 09:51:06 来源：作者：

4.3.出现异常问题的原因及解决措施

2006年6月底，当天然气刚开始应用时，3台连续炉5区氧探头检测到的Omv值不稳定，一般都偏高，有时达到1135—1145mv（之前为1105mv左右）。而产品全部非马超标，一般为0.024—0.028mm，最严重的达到0.036mm，持续时间长达7天。经过分析，我们认为有如下原因：

因为工艺需要，5区会自动通入作为富化气的天然气，而5区原来的工作温度只有840℃，在此温度下，CH4分解不完全，残留CH4较多，通过仪器检测5区CH4含量会达到4％以上。

标准氧探头有一对铂电极，在CH4含量﹤1%时工作正常。但当气氛中的CH4含量较高（如2％～10％或更多）时，由于铂是CH4分解的强触媒，改变了氧探头附近的气氛成分，导致氧探头给出错误的信号（主要是Omv值测量偏高）。建议采用特殊合金电极并附加补偿电解质的氧探头能够解决这个问题。我们将五区温度提高到850℃，并在5区采用国外进口氧探头或不带铂电极的国产氧探头很好地解决了这个问题。

4.4碳势提高，炭黑甚少：

原来使用丙烷气时，2～3个月炉膛要烧一次炭黑。我们完全使用天然气已有2年多时间，因生产繁忙，所有连续炉不能停炉烧炭黑。但我们从窥视孔观察炉膛，看不到明显的炭黑，淬火后的产品表面也无炭黑沉淀。

5.经济效益

5.1直接经济效益分析结果见表15

表15 使用丙烷气和天然气的成本对比

Table 15 Comparision of costs of carburizing by using

propane gas and natural gas

1-6月	总产量/t	丙烷气消耗量/t	总费用/元	每吨产品消耗丙烷气成本/元
1-6月	5，006.69	135.52	1，091，419	217.99
7-10月	总产量/t	天然气消耗量/m3	总费用/元	每吨产品消耗天然气成本/元
7-10月	2，920.8	180，057	374，518.6	128．22

表15数据说明，2006年1～6月，热处理采用丙烷气时，平均用气成本为217.99元/吨。7～10月改用天然气后，平均用气成本为128.22元/吨。

以2006年1～10月每月平均产量792.75吨计，每月节约成本：

792.75×（217.99-128.22）＝71,165元/月，

每年节约成本：7116512元/月×12个月=853,980元/年。

5.2渗速加快，整个公司相当节约了2台1000kg多用炉

5.3潜在经济效益

(1)丙烷气的含硫量一般在6mg/m3左右、露点为常温，而净化后的天然气一般在1mg/m3左右、露点（-60℃）以下。因此，对热处理设备中的氧探头、炉底板、各控制系统、吸热式发生器中催化剂等寿命均会大幅度提高。据资料介绍，有的厂家净化设备已使用22年，还未更换过净化剂，而且设备也未大修[1.2、3]，上千万价值的热处理设备因吃净化的天然气寿命提高一倍，经济价值可观。

（2）由于碳黑非常少，渗碳炉烧炭黑的周期可大大延长，不但提高了设备利用率，还可避免对热处理淬火油的污染和淬火油冷却能力的下降，延长了淬火油的使用周期。

（3）渗碳淬火后，产品表面非马氏体组织非常少≤5μm（浅腐蚀），表面硬度达到61HRC以上（HV1转换），产品光亮、银灰色、无碳黑，碳化物极度弥散，采取各种措施后齿轮尽可能不磨齿或少磨齿，大大降低成本，具有非常好的竞争力。

6.结束语

在热处理生产中采用净化后的城市天然气代替液化丙烷气，其设备改造和工艺调试工作量小，产能提高，产品质量明显上升，生产成本显著下降。

采用天然气作富化气时，在低温区段裂解不充分，要注意适当调整温度并采用特殊氧探头。

采用一步法净化城市天然气，硫和水分含量低，净化剂再生操作简单，产量质量稳定，在热处理行业中具有广阔的应用前景。

参考文献

1. 李志义，李晓澎。渗碳淬火件表面非马氏体形成的原因和防止措施[J]。金属热处理，2000，25（11）：37。

2. 李志义，李晓澎。可控气源的选择[J]。金属热处理，1996，21（1）52。

3. 李志义，田荣华，葛友海，胡培中，熊军，熬思渝等。采用天然气渗碳[J]。国外金属热处理，2004，25（1）；41

4. 李志义，田荣华，葛友海，等。天然气渗碳的另一机理CH4→Cad+H2极其优化措施[A]。第八次全国热处理大会论文集[C]。北京：机械工业出版社，2003：288。

5. 李志义，气体渗碳淬火件、气体氢碳共渗件质量提高的途径[J]。热处理2007，22，（3）；1