用净化后的天然气代替丙烷气渗碳的经济效益

1、 HYPERLINK 用净化后的天然然气代替丙烷烷气渗碳的质质量及经济效效益马学文1，李晓晓澎2、3，李志志义2、3 ( 1.株洲洲齿轮有限责责任公司，湖湖南 株洲44120000；2.重庆庆义扬机电设设备有限公司司，重庆 44000422；3.重庆庆长江工业炉炉公司，重庆庆 4013229 ) 摘 要：株洲齿齿轮有限公司司已成功地以以净化后的天天然气代替丙丙烷气用于渗渗碳。这项工程所所取得的成果果表明,更换渗碳原原料气的设备备改造和调试试工作量小,更换原料气气后产能和产产品质量提高高,生产成本显显著下降。经经过净化的城城市天然气在在热处理行业业具有广阔的的应用前景。关键词：城市天天然气；净化

2、化；渗碳Quualityy and Econoomic GGain oof Carrburizzng wiith Puurifieed Nattural Gas insteead off propyyleneMA Xue-wenl1 , Lll Xiaoo-peng2、33 , Lll zhi-yi2、3 ( 1. ZZhuzhoou Geaar Co., Ltdd., Zhuuzhou 4120000，Hunnan ；2 . Chhongqiing Yiiyang Electtromechannical Equippment co., ltd Chonggqing 4000042； 3 .

3、Choongqinng Chaangjiaang Coommerccial FFurnacce Co., Chonggqing 4013229) Abstracct : PPropanne gass has been ssuccesssfullly repplacedd by ppurifiied naaturall gas for ccarburiziing inn Zhuzzhou GGear CCo . , Ltd . Thee resuults oobtained from this indiccate tthat eequipmment rreformmationn and proc

4、eess deebuginng in the rreplaccementt of ffeed ggas foor carrburizzing aare eaasy too perfform , and that produuctionn capaabilitty andd prodduct qqualitty aftter thhe repplacemment aare ennhanceed andd prodductioon cosst 15 obvioously decreeased . Thee appllicatiion off puriified town naturral gaas

5、 to heat treattment will have a vasst visstas. Key WWords: townn natuural ggas；puriffying；carburizzing 上世纪八十年代代末,株齿公司引引进了一套美美国哈克洛夫夫箱式炉生产产线,采用当时比比较先进的以以丙烷为原料料气制备吸热热式气氛丙丙烷气富化的的渗碳技术。采用这种渗渗碳技术生产产的齿轮,质量稳定,在当时生产产成本也不高高。因此,株齿公司随随后引进和自自制的所有渗渗碳设备也都都采用了以丙丙烷为原料气气的气体渗碳碳工艺。相应应地,株齿公司兴兴建了一个液液化丙烷气站站与之配套，建建有两个300 吨的

6、液化化丙烷气储罐罐及相应的蒸蒸发气化装置置和输送管道道。 近年来,全球原油价价格快速上涨涨,液化丙烷气气的价格也随随之从30000多元/吨涨到80000多元/吨（到厂价价，丙烷的生生产绝大部分分由天然气制制造）,公司热处理理生产成本急急剧上升,导致产品市市场竞争力大大大下降。同同时,随着城市经经济建设的发发展,液化丙烷气气站附近的空空地全部被开开发,修建了大量量的民房设施施,安全隐患日日益突出。为此迫切需需要寻找一种种廉价安全的的液化丙烷气气的替代物来来降低热处理理生产成本，消除安全隐隐患。1 方方案选择2005年6月月，“川气东输”工程实施到到株洲,株齿公司派派专人考察了了国内几个主主要的齿

7、轮专专业生产厂,经过较长时时间的市场调研与与技术分析，认认为株洲的城城市天然气是是国家西气东东输的一部分分，来源稳定，价价格低廉,使用方便,不需要单独独建设储气装装置,安全隐患小小,不但可以大大大节约生产产成本,而且还能提提高产品质量量1-4、缩短生产周周期、提高企业竞竞争力。利用天然气进行行渗碳，其工艺原理理与使用丙烷烷气相似。用天然气和和丙烷气制备备吸热式气氛氛的反应式如如下（用镍作作催化剂，反应温度1000 ）：CH4 + 22.38 空气气CO +2H2 + 1.88N2 (1) C3H8+ 7.14 空气气3C0+4H2+5.56N2(2) 作者简介:马马学文(19970.4.-)男

8、，湖湖南洲株人，工工程师，19991年毕业业于华南理工工大学，获市市级二等科技技进步奖一项项，发表论文文多篇。联系系电话:1558761220479, 1390773366997,E-maiil:maxxuewenn0503163.ccom表1 用不同原原料气制备的的吸热式气氛氛理论上的成成分（体积分分数,% )6Tablel Theorreticaal compposition of enndotheermic atmosspherees prooducedd by ddifferrent ffeed ggases (%)6气氛种类制备气氛的化学学反应气体组成（体积积分数）/%分类号CO2C

9、OH2CH4H2ON2(JB/T 99208)吸热式气氛甲烷制备CH4+2.338空气CO+2HH2+1.888N2用添加的CCH4作富化化气微量20.738.70.8露点-4-22039.8XQ20丙烷制备C3H8+7.14空气3CO+44H2+5.644N2用添加的CC3H8作富化气微量23320.4微量39.8XQ20丁烷制备C4H10+99.52空气气4CO+55H2+7.522N2用添加的CC3H8作富化气微量25330.4微量39.8XQ20从表1可知，天天然气和丙烷烷气相比，两两种反应原理理一致，产生生的气氛成分分也相差不多多，只是通人人的空气比例例不同。因此此改用天然气气后，设

10、备改改造和工艺调调整的工作量量较小，同时时有利于提高高产品质量，缩缩短生产周期期1-4。所以，株株齿公司决定定采用天然气气全面代替液液化丙烷气，用用于 制备吸热热式气氛的原原料气； 气体渗碳碳的富化气1-4； 渗碳设备备的炉门隔离离火帘及废气气排放的点火火嘴消耗气等等。2 设备改造及及调整株齿公司热处理理现有的主要要渗碳设备有有：一条2111 配置的的哈克洛夫箱箱式炉生产线线，一条2111 配置的的爱协林密封封箱式炉生产产线，两台单单推盘连续炉炉，一台带压压淬的爱协林林双推盘连续续炉。配套有有3台吸热式式气氛发生器器，其产气量量为：2台1140m3/h，1台台70m3/h。要在上述设备中中用天

11、然气全全面代替丙烷烷气，事先需需要做的工作作有：2.1按照国家家及地方有关关安全管理规规定，完成输输气管线设计计及施工因为涉及到安全全资质问题，这这一部分工作作委托给了新新奥燃气公司司进行设计和和施工，株齿齿只对工作流流量进行计算算。丙烷气用量量列于表2。表2 丙烷气的的用量/m3h-1Table 2 PPropanne gass conssumptiions ffor diiffereent fuurnacees使用设备哈克洛夫箱式炉炉爱协林多用炉单推盘连续炉爱协林双推盘连连续炉合计RX 气210210245140170富化气20.520.521.511.66.6点火嘴21.021.051.

12、031.012火帘21.521.541.511.513.5 (1)根据反反应式(2)，表2 中中制备吸热式式气氛的丙烷烷气消耗量：17012.5613.5m3/h 表2 各各种气氛消耗耗量折算为丙丙烷气的消耗耗量约为466m3/h。(2)如果改改用天然气，根根据反应式(1),制备备Rx气的消消耗量:17704.8834.8 m3/h。考虑到到甲烷的碳当当量比丙烷低低，富化气消消耗可能会达达到丙烷气的的3倍，即220m3/h。点火嘴嘴及火帘的消消耗量与丙烷烷气相同，合合计约80.3m3/h。因此，当时时株齿公司向向新奥燃气公公司申报的使使用量为1000m3/h 。2.2 天然气气净化天然气气中除

13、含无机机硫H2S外，还含含有大量的有有机硫、硫醇（如CH3SH，C2H5SH 等）及及少量的CHH3S、CS2等约26种3。若天然气中中硫含量高，则腐蚀设备备、使催化剂剂中毒，而且污染环环境1-44。因此，天然气要很很好地应用到到热处理生产产中，首要的的问题是除硫硫。对于热处处理来说，天天然气中的含含硫量越低越越好6，含水水量越低越好好1-5。关于脱硫硫方法，文献3、44已有较详详细介绍，本文只介绍绍三种固态除除硫方法。天然气脱硫主要要采用湿法和和干法两种。湿湿法脱硫是采采用某种溶液液或悬浮液，通通过化学反应应或物理吸附附，对流量大大、含硫高的气气体进行脱硫硫。在热处理理生产中，因因为天然气用

14、用量不大，一一般不采用湿湿法脱硫。 干法脱硫硫是用固体吸吸附剂脱硫，最最常用的固体体吸附剂有氧氧化铁和活性性炭。(l)氧化铁 脱硫：Fe2O33H2O2Fe(OH)3,2Fe(OH)3+3H2S、Fe2S3 + 6HH20热量再生：2 Fee2S3+6H2O+3O24Fe(OH)3 + 6S 此种脱硫剂需要要在湿碱环境境下工作，含水量300%40%，pH值8810。主要用于脱除除天然气中的的H2 S。（2）活性炭 在优质活性性载体中添加加多种助剂经经特殊处理制制成，具有较大的的表面积和合合适的孔结构构，在常温常常压下对多种种有机硫化物物有良好的脱脱除效果，对对H2S也有少量量的脱除效果果。因此

15、，活活性炭主要用用于脱除天然然气中的有机机硫。(3)采用国家发发明专利技术术制成的净化化剂 一步法脱除除有机硫、无机硫、水、石油。2.3 三种脱脱硫设备(ll)常规的固固态脱硫设备备，采用两步步脱硫法；(2)只脱无无机硫并脱水水的设备（天天然气汽车加加气站使用）； (3)采采用净化剂的的一步法净化化设备（国家家发明专利）。2.3.1 两两步脱硫法将将氧化铁和活活性炭两种脱脱硫剂按一定定的比例分段段或混合装载载到脱硫塔中中,利用氧化化铁脱除无机机硫,活性炭炭脱除有机硫硫,从而得到到符合要求的的天然气。其其工作流程如如图1所示。至热处理设备增湿塔脱硫塔至热处理设备增湿塔脱硫塔脱硫塔干燥塔补氧补氧城

16、市天然气城市天然气图1 二步脱硫硫法的工作流流程 Fig.1 Operatting fflow cchart of deesulphhoriziing byy usinng twoo stepp proccess 干燥塔含水量要要达到-40露点（微量量水检测仪检检测）并须为为两套交换使使用或暂停再再生（如同汽汽车的天然气气加气站）。城市天然气与氧氧气混合后进进人增湿塔，在在增湿塔内与与软水逆流接接触。增湿后后的天然气进进人两组并联联的脱硫塔，由由上而下经过过两层脱硫剂剂层，进行脱脱硫反应，将将天然气中的的H2S 和大部部分有机硫脱脱除，从而得得到符合要求求的天然气。因为氧化铁脱硫硫剂需要在一一

17、定的湿度下下工作, 置置换反应还需需要氧气参与与，故在脱硫硫塔之前设置置了必要的增增湿补氧设备备，而在脱硫硫之后，需要要干燥设备去去水。氧化铁铁脱硫时，对对水的含量要要求较严，为为30-440%,水分分低则活性不不足,水分高高则使氧化铁铁呈悬浮状态态，都影响脱脱硫效果。置置换时需要的的氧气含量也也很严格,一一般为0.11-0.4(体积分数,%)。因此此，采用氧化化铁脱硫，不不但流程长，控控制过程也很很复杂，用气气量不大时，不不适宜采用这这种方式。而而且氧化铁和和活性炭都有有一个硫容量量的问题，所所脱的硫在设设备内出不来来，会使脱硫硫效果不断衰衰减。当脱硫硫剂的硫容量量达到一定程程度时，脱硫硫塔

18、的压降非非常大，脱硫硫指标很低，如如果此时外界界压力低，一一般为0.22MPa以下下,使出口压力力低于一定值值（一般为0. 04 MPa ),该工艺过程程将会停止。而而且这种脱硫硫剂的再生操操作很复杂，在在一般的生产产车间难以完完成。因此，这这类设备的供供应商都是提提供一次性的的脱硫剂，在在使用中脱硫硫效果不停地地衰减，一般般2年就整体体更换脱硫剂剂。脱硫十脱水法的的原理同上。2.3.2 一步净化法天然气净化后的的指标为：有有机硫3mg/m3,无机硫lmg/m3,无石油，水水份-40 (露点,采用微量水水份检测仪转转换）。由于于此种净化剂剂的再生操作作非常简单,可以在车间间定期再生,因此当外界

19、界压力很低时时（最低可达达0.01MPaa ),该脱硫法不不会出现因压压降大而停产产的现象。当当天然气含硫硫量出现异常常时（如在重重庆地区,就已出现两两次天然气气气矿脱硫设备备发生故障,天然气含硫硫量高达11100 mgg/m3的情况）,只要缩短再再生周期,不会停产。净净化剂使用寿寿命（指服役役能力）100年以上,最长的已经经服役了222 年。因此，株齿公司司选择了一步步净化法来净净化天然气,购买了3台采用属属国家发明专专利的天然气气净化设备,每台净化能能力为20mm3/h。表3、表4 是天天然气净化前前后的对比。表3 净化前株株洲市天然气气成分（体积积分数，% ) Tabble 3 CCom

20、possitionn of uunpuriified naturral gaas in the CCity oof ZhuuZhou （%)组分甲烷乙烷丙烷CO2N2总硫检测单位比例97.110.570.101.40.8212.56 mmg/m3长岭炼化中心实实验室（20006 -002-16 )表4 20066 年净化后后的天然气的的总含硫量/mgm-3 日期8.28.38.48.78.98.118.138.15检测单位1#0.1050.2240.3760.9221.3971.733-株齿化验室20006-0882#-0.1400.2500.4070.6631.443#0.6160.8541

21、.2582.127-0.2320.417注：3台净化罐罐的工作顺序序是：2台工工作,1台再生备备用。每台工作时时间为10天左右。再生生时间约100小时，由于于管路某一时时间段天然气气含硫太高，我我们曾再生了了72小时，总算吐清了净化剂中吸的硫2.4改造设备备株齿公司原来使使用丙烷气的的压力为0.1Mpa，现在使使用的城市天天然气压力低低于这个数值值。根据新奥奥燃气提供的的数据，公司司天然气入口口处的压力范范围为0.002-0.007 Mpa压力变小小后，相同管管道内气体流流量减少，对对于原来的设设备（主要是是吸热式气氛氛发生器）就就需要改动。2.4.1吸热热式气氛发生生器利用丙烷做原料料气时：

22、原料料气密度，管管径，原料气气压力；利用用天然气为原原料气时：原原料气密度，管管径，原料气气压力。根据已知条件，原原料气可视为为不可压缩气气体，其管内内流动的总流流方程为： （33） 方程左左端为气源压压力，右端第第一项为位能能损失；第二二项为气流动动能；第三项项为沿程阻力力损失，其中中为沿程阻力力系数，通常常；第四项为局局部阻力损失失，为局部阻阻力系数。根据现场情况，在在实际计算中中，可忽略（33）式中位能能损失及局部部阻力损失的的影响，因此此，（3）式式可简化为： （4）因此，原料气改改变前后的关关系式可视为为：即 （5）取，并将已知条条件带入（33）式得：。 又由流量计算公公式可得：不同

23、压力下，DDN50mmm管道内的天天然气流量与与DN25mmm管道内00.1MPaa丙烷气流量量的比值如表表5所示：表5 不同条件件下天然气流流量与丙烷气气流量的比值值Table 55 Floww ratiios off natuural ggas too proppane ggas unnder ddifferrent ccondittions/MPa0.020.030.040.050.060.07/QC3H84.0324.9375.7016.3746.9827.540从上述计算可知知，当天然气气压力在0.02-0.07Mpaa范围时，将将管道口径由由DN25mm增加加到DN500mm，天然

24、然气的流量可可以达到0.1MPa且且为丙烷流量量的4.0332-7.5540倍。制制备相同体积积的吸热式气气氛，天然气气的消耗量不不到丙烷消耗耗量的3倍。因此，将管道口口径由DN225mm增加加到DN50mm ，00.02-00.07Mppa的天然气气能够满足吸吸热式气氛发发生器的生产产需求。同时时还要注意调调整发生炉前前的减压阀，使使入口压力为为8KPa。2.4.2. 对于渗碳设设备炉门的隔隔离火帘高度度，也有如下下计算方法：紊流燃料自由射射流扩散火焰焰高度为： （6）其中消耗单位质质量燃料所需需氧的质量；喷嘴直径；环境处氧化化剂浓度；常常数(0.00128)。由化学反应原理理可以得知；。如

25、果火帘管道不不改动，因此此（6）式可可以改变为：，得。由流量计算算公式得， 所以,即从上述计算可知知，当天然气气压力在0.02-0.07Mpaa范围时，不不需变动管道道，也不需要要调整减压阀阀，火帘高度度可以达到00.1MPaa丙烷火帘高高度的0.8813-1.522倍，可可以满足生产产要求。2.4.3.其其他采用天然气制备备吸热式气氛氛后，因为通通往炉内的气气体流量及密密度基本不变变，所以吸热热式气氛管道道口径和流量量计不变。富富化气流量变变化不大，管管道口径不变变，但要注意意，管道内的的压力已由00.1MPaa减少到0.020.07MMPa，要将将炉前减压阀阀调整到适当当位置，使设设备入口

26、压力力达到5KPPa左右；同同时，因为富富化气的密度度变化比较大大，流量计的的刻度牌也要要更换。3.工艺调试及及结果3.1.吸热式式气氛发生器器的生产工艺艺如表6，测测得的吸热式式气氛的各种种组分如下所所示：表7。表6 吸热式气气氛发生器的的工艺参数Table 66 Operratingg paraameterrs of endotthermiic gass geneeratorr加热温度/天然气压力/ MPa天然气：空气=1：2.44产气量 /m33/h-1出口压力/ KKPa10400.05空气60m3/h ，天然然气25m33/h14068表7 吸热式气气氛的成分（体体积分数，%）Tab

27、le 77 Comppositiion off endoothermmic gaas (%)组分COCO2CH4检测设备比例310.50检测不到CO 、 COO2、CH4红外分析仪仪等 3.2.渗碳炉炉（以爱协林林双排连续炉炉为例）推料料周期：400 min，产产品材料：222CrMoo H钢，渗渗碳工艺参数数如表8 。 表8 渗碳工艺艺参数Table 88 Proccess pparameeters of caarburiizing区位加热强渗1强渗2高温扩散低温扩散温度 /900930930900850碳势 (C)-1.201.200.750.75 料管筐的九九个点用方形形台阶试样（见见图

28、2）分析析碳浓度分布布，在料筐的的九个点用齿齿形试样进行行表面金相组组织和硬度试试验，结果见见图3和表99-表11。表9 用方形台台阶试样在料料筐的9个点点测得的碳浓浓度（质量分分数，%）Table 99 Carbbon cooncenttratioons byy usinng squuare tterracced sppecimeens att 9 poocket (wt%)距表面距离/ mm123456789平均值检测设备0.10.730.740.740.770.750.740.750.730.730.74PDA-55000II型直直0.50.670.690.630.690.690.680

29、.680.680.660.67读光谱仪1.00.530.550.490.530.540.540.560.530.490.531.50.400.430.410.420.430.430.450.40.400.42表10 用齿形形试样在料筐筐的9个点测测得的碳浓度度（质量分数数，%）Table 110 Carrbon cconcenntratiions mmeasurred byy usinng toooth shhape sspecimmens aat 9 ppointss in ppockett (wt%)检验项目123456789残余奥氏体（级级）443434443马氏体（级）44343444

30、3碳化物（级）111111111心部铁素体（级级）111111111有效硬化层深/mm1.601.601.651.651.601.701.651.601.60表面硬度/HRRC626260616162606062心部硬度/HRRC42.741.342.043.040.042.542.042.042.5表面非马组织/mm0.0040.0040.0060.0040.0050.0060.0050.0070.004 *注：（1）浅浅腐蚀，若试试验使用镶嵌嵌试样，其结结果还要好些些；（2）原原淬火油碳黑黑较多，一年年后结果还要要好，现淬火火油中的炭黑黑逐渐减少，产产品达到光亮亮银灰色无炭黑。渗碳淬淬火件

31、表面层层非马氏体组组织控制非常常稳定。3.3 国内部部分厂家渗碳碳淬火件表面面层非马氏体体组织金相检检查湖南株齿齿、重庆旺成成、长春一汽汽等厂家渗碳碳淬火件表面面层非马氏体体组织金相检检查结果见表表11，金相照照片见图2图5。表11 部分分渗碳淬火件件表面层非马马氏体组织金金相检测结果果8Table 111 Parrtial cemenntite quencching surfaace laayer nnon-maartenssite oorganiizatioon mettalloggraphyy examminatiion reesult图号材料厂 家设备工艺种类气源淬火介质有效硬化深度非

32、马厚度（mm）#齿节齿根备 注图222CrMo湖南株齿Aicheliin双推盘炉渗碳淬火净化天然气快速光亮淬火油1.65.040(无黑带)图320CrNiMMo重庆旺成lpsen真空空炉C2H2高压N20.9012.513.0Cr/0.355-0.655;Ni/0.355-0.755图41.11330（轻黑带）图520CrMnTTi长春一汽自制推盘炉未净化天然气MARQUENNCH8755分级淬火油1.4017.5无稀土时,非马马为23m#：1).浅腐腐蚀;2)1100;3)非马马氏体组织层层,只呈现第第二个黑网8、9 a)齿节 1000（非马层深深5m） b)齿齿根 1000（非马层深深40

33、m）图2 株齿公公司非马金相相照片(硬化化层为1.660mm)Graph 22 Zhuttooth compaany noon-marrkin ppicturre (Thhe harrdenedd leveel is 1.60mmm)a)齿节 1000（非马层深深12.5m） b)齿根根 100（非马层深深13.0m）图3 重庆旺旺成齿轮非马马金相照片(硬化层为00.90mmm)Graph 33 Chonggqing Wnagcchen tthe geear noon-marrk in pictuure prrosperrouslyy (Thee harddened levell is 00.

34、90mmm)a)齿节 1000（非马层深深13m） bb)齿根 1100（非马层深深30m）图4 重庆旺旺成齿轮非马马金相照片(硬化层为11.10mmm)Graph 44 Chonggqing Wnagcchen tthe geear noon-marrk in pictuure prrosperrouslyy (Thee harddened levell is 11.10mmm)a)有稀土（非非马组织层深深17.5m） b) 无稀土（非非马组织层深深23m）图5 长春一一汽未净化天天然气(Rxx气氛)齿节节非马相组织织Graph 55 Changgchun FAW hhas noot pur

35、rifiedd the naturral gaas (thhe Rx atmosspheree)the toothh festtival non-hhose tto orgganizee3.4 部分非非马金相组织织检查简评（1）重庆旺成成齿轮公司采采用Ipseen低压真空空渗碳技术炉炉，在有效硬硬化层深度00.8mm情情况下，一般般非马氏体组组织3m，但也有有时候超过33m。本人认认为是由于使使用的气源为为C2H2（重庆地区区为天然气制制造，含总硫硫约6mg/m3波动、水份份为常温），非马氏体体组织层深将将随无机硫、有有机硫、水份份的含量波动动而波动，与与空气密度（1.27kg/m3）相比，乙

36、块为1.17，甲烷为0.72,丙烷为1.9。甲烷最轻，分子链最小，最易裂解，不易在在炉内产生死角，（不少厂家用甲烷和乙块做对比试验，由于乙块是天然气制造，已经脱硫处理，含总硫6mg/m3左右，而甲烷未经净化使对比度的研究欠公平，其结果是“误区”）。若采用净化后的天然气，一般总硫可控制为1mg/m3、水份（露点）-50以下，必然有好转。所得的渗碳系数等数据，必然是新的发现。期待你去发现。必将载入史册！当然，真空炉的的设备投资很很大、产量较较小，是具有有局限性的。（2）从图2、图图3、图4可可见：齿节非非马组织重庆庆旺成不如湖湖南株齿，而而从齿根来看看株齿较厚。不不能单纯从非非马组织厚薄薄来比较内

37、氧氧化的多和少少。由于株齿齿采用快速光光亮淬火油淬淬火，比旺成成的高压气淬淬冷却快。在在齿节得到表表现非马氏体体组织较少；在齿根部位位由于相对冷冷却较慢，非非马氏体组织织较旺成厚，暴暴露了株齿相相对内氧化多多。（3）比较图22、图5、表11：都是采采用RX气氛氛天然气渗碳碳，而株齿采采用了国家发发明专利“净化的天然然气”，并且株齿齿有效硬化层层深度为1.60mm,其非马组织织在齿节处非非常低。当然然，有一点必必须说明，株株齿非马组织织齿根较厚、齿齿节较薄，说说明该厂采用用了快速光亮亮淬火油其冷冷却较快，对齿节有有一定的效果果。众所皆知知：齿轮的使使用状态是以以齿节为首，因因此针对GBB/T94

38、550-20005钢铁渗渗碳淬火硬化化层深度的测测定和校核，应应强调齿轮非非马的测定除除了应浅腐蚀蚀外，还需指指出齿节为验验收标准，齿齿根为参考值值8。图6方形台阶试试样简图 图7 碳浓度曲线线Fig.6 SSchemaatic ddiagraam of squarre terrracedd speccimen Fig7.CCarbonn conccentraation gradiient 表12 改用用天然气后的的产品质量Table 112 Quallity oof geaars prroduceed by naturral gaas 2006年7月月8月9月10月产品件数154769115

39、233160241178099齿块数/不合格格数922/7818/5895/9853/6合格率(%)99.2499.3898.9999.294.分析4.1渗碳速度度加快 同样的产产品，要达到到1.6mmm的有效硬化化层深度，原原来的推料周周期45miin/盘，改改为天然气后后的推料周期期为40miin/盘。这这主要是因为为天然气净化化后能够充分分裂解，用红红外仪检测吸吸热式气氛中中CO含量高高达22%，最最高达到311%；而采用用丙烷气COO只有17%，因此净化化天然气的渗渗碳能力提高高了。资料6表1资资料7表13此数据均未未注解其纯度度。由于：甲烷未净化而丙丙烷一般是天天然气制造含含硫6mg

40、/m3左右，并且且含水使丙烷气气CO含量实实际与理论差差距很大。其其原因：现行行生产中的天天然气、丙烷烷、丁烷均不不是纯的，除除有机硫、无无机硫、水、石石油外，天然然气不是1000%的甲烷烷，而存在有有丙烷、丁烷烷等同样，丙丙烷也不是1100%表137 渗碳气氛碳碳传递系数Table 1137 carbbon paass quuotiettyin cemmentitte re吸热式天然气吸热式丙烷直生式天然气+空气直生式丙烷+空气直生式天然气+CO22直生式丙烷+ CO22CO %2023.717.5244054.5H2 % 403147.535.548.739.5（1055）cm/ss1.2

41、51.151.301.342.622.78注：渗碳温度9950碳势1.15%4.2富化气流流量变化不大大使用丙烷气时，富富化气的流量量约为6.66m3/h，原来来按照碳当量量预计，改用用天然气后的的流量将达到到丙烷气的33倍，即200m3/h左右，但但实际只有99.3m3/h，不到到预计值的一一半。这主要要归因于天然然气渗碳的另另一机制即CCH4Cad+HH21-4的优势。用用不同设备渗渗碳时的富化化气用量见表表12。表14 富化化气用量对比比Table 114 Enriichingg gas consuumptioons foor diffferennt fummaces使用设备Holcro

42、fft箱式炉（1300kg）爱协林多用炉 （800kkg）单推盘连续炉（7804440mm）爱协林双推盘连连续炉（5605660mm）合计丙烷气/m3h-120.520.521.511.66.6天然气/m3h-120.820.622.012.59.34.3.出现异异常问题的原原因及解决措措施2006年6月月底，当天然然气刚开始应应用时，3台台连续炉5区区氧探头检测测到的Omvv值不稳定，一一般都偏高，有有时达到111351145mmv（之前为为1105mmv左右）。而而产品全部非非马超标，一一般为0.00240.0288mm，最严严重的达到00.036mmm，持续时时间长达7天天。经过分析析，

43、我们认为为有如下原因因：因为工艺需要，55区会自动通通入作为富化化气的天然气气，而5区原原来的工作温温度只有8440，在此温度度下，CH44分解不完全全，残留CHH4较多，通过过仪器检测55区CH4含量会达到到4以上。标准氧探头有一一对铂电极，在在CH4含量1时工作正正常。但当气气氛中的CHH4含量较高（如如210或更更多）时，由由于铂是CHH4分解的强触触媒，改变了了氧探头附近近的气氛成分分，导致氧探探头给出错误误的信号（主主要是Omvv值测量偏高高）。建议采采用特殊合金金电极并附加加补偿电解质质的氧探头能能够解决这个个问题。我们们将五区温度度提高到8550，并在5区区采用国外进进口氧探头或

44、或不带铂电极极的国产氧探探头很好地解解决了这个问问题。4.4碳势提高高，炭黑甚少少：原来使用丙烷气气时，23个月炉膛膛要烧一次炭炭黑。我们完完全使用天然然气已有2年多时间，因因生产繁忙，所所有连续炉不不能停炉烧炭炭黑。但我们们从窥视孔观观察炉膛，看看不到明显的的炭黑，淬火火后的产品表表面也无炭黑黑沉淀。5.经济效益5.1直接经济济效益分析结结果见表155 表15 使用用丙烷气和天天然气的成本本对比Table 115 Compparisiion off costts of carbuurizinng by usingg proppane ggas annd nattural gas1-6月总产量/t丙烷气消耗量/t总费用/元每吨产