一汽热处理厂天然气应用探究

一汽集团公司热处理厂，将天然气广泛用于气体渗碳、碳氮共渗、光亮淬火、复碳处理等工艺的富化气或吸热式保护气氛。该厂自2000年全面采用天然气代替丙烷气做原料气以来，不但提高了零件的产品质量，而且获得了显著的经济效益，仅2002年就节约热处理成本约350万元。

（1）天然气成分分析 表4-24是一汽集团公司热处理厂三年来对原料气全面分析的结果。

表4-24 一汽集团公司热处理厂天然气成分（体积分数） （单位：%）

（2）天然气在可控气氛中的开发

1）吸热式可控气氛原料气比例的选择。试验设备采用产气量60m³/h的吸热式可控气氛发生器，产气控制采用CO₂红外仪：CO₂量（体积分数）为（0.38±0.05）%，残余CH₄量（体积分数）为0.05%。天然气与空气按一定比例通入，温度为1020℃，催化剂为镍触媒条件下，采用天然气和空气比例为（1∶3.65）～（1∶3.5）时，可获得比较理想的吸热式可控气氛。调试结果见表4-25。

表4-25 用天然气在60m³/h发生炉上调试结果

（续）

2）吸热式可控气氛装置温度的选择。在60m³/h可控气氛发生装置上进行不同温度对产气组分影响的试验，试验结果见表4-26。由表4-26可见，在生产中选取（1020±10）℃工艺为最佳，既可保证可控气氛的技术要求，又可利用原有生产设备。(www.xing528.com)

表4-26 不同温度下天然气、空气制备吸热式气氛组成

3）天然气产气比的试验。将可控气氛发生炉工作温度定为（1020±10）℃，天然气与空气比例选为（1∶3.65）～（1∶3.5）后，当红外仪控制CO₂量（体积分数）为（0.38±10）%时，将5.7m³/h天然气通入可控气氛发生装置，由出口处流量计读数看到流量为36.3m³/h。每立方米天然气在上述条件下至少可产生吸热式可控气氛6.37m³。

该厂十余台60m³/h、70m³/h及140m³/h可控气氛发生装置均稳定产气在一个月以上，满足生产要求。

（3）在渗碳工艺上的应用 首先将以天然气制备的吸热式气氛送入连续式渗碳炉内，然后将天然气做富化气送入炉内，进行生产试验。试验结果如表4-27所示。

表4-27 连续式气体渗碳炉应用天然气试验质量统计表

由表4-27可见，采用天然气代替丙烷气做富化气进行工件渗碳处理是可行的，质量比较稳定。

（4）在碳氮共渗工艺上的应用 因为天然气中甲烷组分在高温下易于分解产生碳原子，但随着温度降低，甲烷裂解越来越困难，特别是在840～880℃碳氮共渗工艺温度区间，甲烷裂解仅为10%～20%，所以，该厂采用BH催渗剂。通过滴入6～8mL/min的BH催渗剂达到提高炉内碳势效果，工件质量达到碳氮共渗技术要求。

（5）效益 该厂在1995—1997年全部采用丙烷气（1475～1694.3km³）做原料气时单车（单辆汽车）原料气成本为38～40元/辆。而在2000年后全部采用天然气（1098.6～1543.9km³）做原料气时，单车原料气成本为12～15元/辆。