甲醇液对淬火油冷却性能的影响分析_牛文明.pdf
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1、2023年 第5期 热加工49热 处 理Heat Treatment甲醇液对淬火油冷却性能的影响分析牛文明1,陆小兵2,吕博豪11.南京科润工业介质股份有限公司 江苏南京 2111002.江苏飞船股份有限公司 江苏泰州 225300摘要:在可控气氛热处理生产过程中,甲醇低温裂解气中未裂解的甲醇对淬火油冷却性能有一定影响。通过案例分析,结合试验验证的方法,探索甲醇通入量和淬火油冷却性能之间的定量关系。结果表明:混入淬火油中甲醇液的增加,会导致低温冷却速度变快,下特性温度降低,同时使得制件的热处理畸变量增大。关键词:热处理;甲醇;淬火油;低温冷却速度;热处理畸变量1 序言为防止热处理氧化脱碳,通常
2、会在网带炉内通入还原性保护气氛(如甲醇丙烷),使炉内碳势气氛与制件表面奥氏体中的碳含量达到动态平衡,从而保证加热过程不发生氧化、脱碳。甲醇作为最常用的载气,一般通入方式分为直生滴注式和低温裂解两种。1)直生滴注式。裂解温度900,裂化不完全充分,在因滴注量过大而来不及分解时,容易产生积炭,从而影响制件外观。2)采用低温裂解机。甲醇在铜基触媒作用下,可在260320低温范围内裂解,获得与高温裂解基本相同的效果。但在使用甲醇低温裂解的生产现场,经常发现工件变形量增大的问题。针对使用甲醇低温裂解装置出现畸变量大的问题,本文重点对油槽中的淬火油冷却性能进行了研究,以期分析出具体原因,确定对应的解决方案
3、。2 甲醇低温裂解原理甲醇在低温裂解机中,与铜基触媒反应,于260320即可裂解,裂解气为CO和H21,2,裂解气直接通入炉内,可回避直生滴注式带来的裂解不充分问题。在实际使用过程中,催化剂的寿命在10个月左右,若不及时再生,活性会逐渐降低,裂解效果会变差,因此需逐渐提高裂解温度来弥补催化剂活性降低带来的影响2-4。若裂解温度一直不改变,则会导致一定量的甲醇仅发生气化,通过管道后直接进入炉内,若在炉内裂解不充分,则会影响工件外观等;当裂解气是从落料口低温段通入时,若此处性越低,淬透性也越差。2)本试验研究对象中,AlCu3.8Mg1.2淬透性最差,保持90%以上硬度的试样长度仅为71mm。3)
4、Cu对淬透性影响最为显著,又是Al-Cu-Mg合金的主要强化元素,想要在保持较高力学性能的前提下提高Al-Cu-Mg合金的淬透性,则较为困难。参考文献:1 徐崇义,李念奎2xxx系铝合金强韧化的研究与发展J轻合金加工技术,2005,33(8):13-172 刘文军Al-Zn-Mg-Cu铝合金淬火析出行为及淬火敏感性研究D长沙:中南大学,2011.3 欧阳惠 Zn/Mg 比对Al-Zn-Mg-Cu 合金淬火敏感性的影响究D长沙:中南大学,2014.4 王雷Al-9.0Zn-1.5Mg-XCu 合金微结构、力学性能及淬火敏感性研究D长沙:中南大学,2014.5 王国军,熊柏青,张永安,等铝合金的淬
5、透性及其研究方法J轻合金加工技术,2008,36(6):5-8.6 辜蕾钢铝合金厚板预拉伸及淬透性研究D重庆:重庆大学,2004202301302023年 第5期 热加工50热 处 理Heat Treatment图1轴承套圈实物图2甲醛通入口图3新油与旧油加热前后冷却曲线对比表1淬火油冷却性能油品状态水分(%)最大冷却速速/(/s)特性温度/v400/(/s)v300/(/s)下特性温度/t200/s新油0.0298.776523.46.035946.2在用旧油0.02110.374555.323.825320.3旧油经加热后0.0298.775123.15.735745.4没有安装气水分离器
6、,则甲醇残液(水)会发生冷凝回流,流入油槽,影响工件淬火冷却性能。3 案例分析3.1 问题描述设备为网带炉,生产GCr15钢轴承套圈(见图1),甲醇丙烷气氛,其中甲醇采用低温裂解,通入口(见图2)位于落料口侧壁处,采用快速淬火油冷却。初期投产时,轴承套圈变形量满足要求。连续生产2个月后,反馈6312规格以上的外圈锥度、椭圆变形量增大。3.2 原因分析经现场排查,甲醇低温裂解气通入口位于落料口侧壁油帘上方,此种通气方式可在落料口处形成一定量的正压,将氧化性气氛从后向前排出,在炉门口燃烧形成火帘,同时对油烟上窜有很好的抑制作用,但易出现裂解不充分的甲醇冷凝回流到油槽内的风险,对制件畸变产生一定的影
7、响。在油品方面,若水分含量超标,也会使套圈畸变量增大5,6。基于上述可能原因,对淬火油槽中的油进行了冷却性能分析,检测结果见表1。新油与旧油加热即脱“水分”前后的冷却性能对比如图3所示。结合表1检测结果和图3冷却曲线,可得到如下结论。1)油槽内油中的“水分”含量正常情况0.05%。2)最大冷却速度和低温冷却速度异常偏高,会增加高温热应力和低温组织应力,是导致畸变形量增大的主要原因。3)冷却速度异常偏高,尤其是低温冷却速度变快的原因,初步推断可能与甲醇裂解不充分,甲醇气被冷凝成液体回流到油槽中,因油冷却速度变快而引起的。3.3 解决措施基于油冷却性能分析,初步解决思路如下。1)旧油烘“水分”时,
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