用凈化后的天然氣代替丙烷氣滲碳的質量及經濟效益

時間：2014-02-28 09:51:06 來源：作者：

4.3.出現異常問題的原因及解決措施

2006年6月底，當天然氣剛開始應用時，3臺連續爐5區氧探頭檢測到的Omv值不穩定，一般都偏高，有時達到1135—1145mv（之前為1105mv左右）。而產品全部非馬超標，一般為0.024—0.028mm，最嚴重的達到0.036mm，持續時間長達7天。經過分析，我們認為有如下原因：

因為工藝需要，5區會自動通入作為富化氣的天然氣，而5區原來的工作溫度只有840℃，在此溫度下，CH4分解不完全，殘留CH4較多，通過儀器檢測5區CH4含量會達到4％以上。

標準氧探頭有一對鉑電極，在CH4含量﹤1%時工作正常。但當氣氛中的CH4含量較高（如2％～10％或更多）時，由于鉑是CH4分解的強觸媒，改變了氧探頭附近的氣氛成分，導致氧探頭給出錯誤的信號（主要是Omv值測量偏高）。建議采用特殊合金電極并附加補償電解質的氧探頭能夠解決這個問題。我們將五區溫度提高到850℃，并在5區采用國外進口氧探頭或不帶鉑電極的國產氧探頭很好地解決了這個問題。

4.4碳勢提高，炭黑甚少：

原來使用丙烷氣時，2～3個月爐膛要燒一次炭黑。我們完全使用天然氣已有2年多時間，因生產繁忙，所有連續爐不能停爐燒炭黑。但我們從窺視孔觀察爐膛，看不到明顯的炭黑，淬火后的產品表面也無炭黑沉淀。

5.經濟效益

5.1直接經濟效益分析結果見表15

表15 使用丙烷氣和天然氣的成本對比

Table 15 Comparision of costs of carburizing by using

propane gas and natural gas

1-6月	總產量/t	丙烷氣消耗量/t	總費用/元	每噸產品消耗丙烷氣成本/元
1-6月	5，006.69	135.52	1，091，419	217.99
7-10月	總產量/t	天然氣消耗量/m3	總費用/元	每噸產品消耗天然氣成本/元
7-10月	2，920.8	180，057	374，518.6	128．22

表15數據說明，2006年1～6月，熱處理采用丙烷氣時，平均用氣成本為217.99元/噸。7～10月改用天然氣后，平均用氣成本為128.22元/噸。

以2006年1～10月每月平均產量792.75噸計，每月節約成本：

792.75×（217.99-128.22）＝71,165元/月，

每年節約成本：7116512元/月×12個月=853,980元/年。

5.2滲速加快，整個公司相當節約了2臺1000kg多用爐

5.3潛在經濟效益

(1)丙烷氣的含硫量一般在6mg/m3左右、露點為常溫，而凈化后的天然氣一般在1mg/m3左右、露點（-60℃）以下。因此，對熱處理設備中的氧探頭、爐底板、各控制系統、吸熱式發生器中催化劑等壽命均會大幅度提高。據資料介紹，有的廠家凈化設備已使用22年，還未更換過凈化劑，而且設備也未大修[1.2、3]，上千萬價值的熱處理設備因吃凈化的天然氣壽命提高一倍，經濟價值可觀。

（2）由于碳黑非常少，滲碳爐燒炭黑的周期可大大延長，不但提高了設備利用率，還可避免對熱處理淬火油的污染和淬火油冷卻能力的下降，延長了淬火油的使用周期。

（3）滲碳淬火后，產品表面非馬氏體組織非常少≤5μm（淺腐蝕），表面硬度達到61HRC以上（HV1轉換），產品光亮、銀灰色、無碳黑，碳化物極度彌散，采取各種措施后齒輪盡可能不磨齒或少磨齒，大大降低成本，具有非常好的競爭力。

6.結束語

在熱處理生產中采用凈化后的城市天然氣代替液化丙烷氣，其設備改造和工藝調試工作量小，產能提高，產品質量明顯上升，生產成本顯著下降。

采用天然氣作富化氣時，在低溫區段裂解不充分，要注意適當調整溫度并采用特殊氧探頭。

采用一步法凈化城市天然氣，硫和水分含量低，凈化劑再生操作簡單，產量質量穩定，在熱處理行業中具有廣闊的應用前景。

參考文獻

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2. 李志義，李曉澎。可控氣源的選擇[J]。金屬熱處理，1996，21（1）52。

3. 李志義，田榮華，葛友海，胡培中，熊軍，熬思渝等。采用天然氣滲碳[J]。國外金屬熱處理，2004，25（1）；41

4. 李志義，田榮華，葛友海，等。天然氣滲碳的另一機理CH4→Cad+H2極其優化措施[A]。第八次全國熱處理大會論文集[C]。北京：機械工業出版社，2003：288。

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