СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМООБРАБОТКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

1. Способ термообработки металлических материалов в промышленной печи (1), включающей нагревательную камеру (2), содержащую камеру (2.1) обработки, и охладительную камеру (8), в котором используют:
первую среду для обработки, например нейтральный газ, содержащую в дополнение к таким минимальным компонентам, как моноксид углерода, водород и азот, такие компоненты как диоксид углерода, кислород и водяной пар, и
вторую среду для обработки, например реакционный газ, который можно использовать для процесса цементации,
где для рециркуляции нейтрального газа
а) в камере (3) переработки для нагревательной камеры (2) промышленной печи (1), которая конструктивно или функционально связана с камерой (2.1) обработки, такие компоненты, как диоксид углерода, кислород и пары воды, каталитически взаимодействуют с подаваемым в качестве реакционного газа углеводородом с образованием моноксида углерода и водорода и
b) реакции ускоряют посредством использования катализатора в слое (3.1) катализатора,
c) тогда после протекания указанных реакций нейтральный газ в камере (2.1) обработки имеет регулируемый углеродный потенциал и
d) переработанный таким образом нейтральный газ затем подают в камеру (2.1) обработки нагревательной камеры (3) в режиме рециркуляции.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве катализатора в слое (3.1) катализатора используют никель, платину, палладий или родий.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что для процесса цементации на каждой фазе переноса активного углерода подают только такое количество углерода в форме реакционного газа, которое необходимо для газовой цементации.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве реакционного газа применяют природный газ.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что
в ходе газовой цементации в камере (2.1) обработки осуществляют реакции:
2
2СО→С+CO
2
2
СО+Н→С+НO
2
СО→С+0,5 O,
2
2
2
где углеродный потенциал падает, а объемное процентное содержание CO, НO и O возрастает, и
в камере (3) переработки на слое (3.1) катализатора происходит обогащение газа в соответствии с реакциями:
4
2
2
2СН+O→2СО+4Н
4
2
2
СН+CO→2CO+2Н
4
2
2
СН+НO→CO+3Н,
2
2
2
где углеродный потенциал возрастает, а объемное процентное содержание CO, HO и O падает.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что углеродный потенциал контролируют посредством газового анализа, а также проводят измерение температуры.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что углеродный потенциал в камере (2.1) обработки нагревательной камеры (2), регулируют после подачи углеводорода на слой (3.1) катализатора.
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что углеродный потенциал в камере (2.1) обработки нагревательной камеры (2), регулируют посредством подачи углеводорода в камеру (2.1) обработки, при этом углеводород реагирует на каталитическом слое (3.1) в режиме рециркуляции.
9. Способ по п.1, отличающийся тем, что нейтральный газ направляют в точку (6) выжигания, воспламеняют и сжигают, если имеется недопустимое повышение давления, таким образом регулируя рабочее давление, или если этого требует временно осуществляемый процесс промывки.
10. Способ по п.1, отличающийся тем, что рабочее давление предпочтительно составляет от 0,1 до 1 КПа (от 1 до 10 мбар).
11. Способ по п.1, отличающийся тем, что в случае снижения рабочего давления подают реакционный газ и воздух, или нейтральный газ соответственно.
2
12. Способ по п.1, отличающийся тем, что любой избыток Н отделяют.
13. Способ по одному из пп.1-12, отличающийся тем, что осуществляют принудительную подачу рециркулируемого газа, в основном изотермически, чтобы избежать нежелательных реакций, таких как образование сажи.
14. Способ по одному из пп.1-12, отличающийся тем, что принудительную подачу рециркулируемого газа осуществляют без какого-либо охлаждения газа, посредством удаления рециркулирующего газа из пространства нагревательной камеры (2).
15. Способ по одному из пп.1-12, отличающийся тем, что принудительную подачу рециркулируемого газа осуществляют из пространства охладительной камеры (8).
16. Устройство для осуществления данного способа, включающее нагревательную камеру (2), содержащую камеру (2.1) обработки и камеру (3) переработки, снабженную конструктивно и функционально связанным с ней слоем (3.1) катализатора, а также промышленную печь (1), включающую охладительную камеру (8), где
a) контроллер (5) углеродного потенциала осуществляет газовый анализ и связан с камерой (3) переработки,
b) рециркулирующее средство (4) обеспечивает циркуляцию рециркулирующего нейтрального газа и снабжено регулируемой подачей воздуха и реакционного газа и
c) герметичный клапан (6.1) для точки (6) выжигания снабжен регулятором (6.2) давления и предназначен для подачи газа в случае падения давления, причем
d) указанные компоненты (а)-(с) функционально интегрированы в цикл (R) управления.
17. Устройство по п.16, отличающееся тем, что между нагревательной камерой (2) и охладительной камерой (8) установлена газонепроницаемая внутренняя заслонка (7), которая закрыта при удалении газа из пространства нагревательной камеры (2).
18. Устройство по п.16, отличающееся тем, что между нагревательной камерой (2) и охладительной камерой (8) установлена газопроницаемая внутренняя заслонка (7), которая закрыта при удалении газа из пространства охладительной камеры (8), а охладительная камера (8) снабжена внешней газонепроницаемой заслонкой (9).
19. Устройство по п.16, отличающееся тем, что камера (2.1) обработки снабжена первыми точки (2.2) подачи для подачи нейтрального газа и/или для подачи углеводорода.
20. Устройство по п.16, отличающееся тем, что камера (3) переработки снабжена вторыми точками (3.2) подачи для подачи углеводорода.
21. Устройство по п.16, отличающееся тем, что камера (3) переработки, снабженная слоем (3.1) катализатора, локально отделена от камеры (2) обработки.
2
22. Устройство по одному из пп.16-21, отличающееся тем, что контроллер 5 углеродного потенциала включает сенсор 5.1 О, средство 5.2 анализа СО и средство 5.3 измерения температуры.