3.6.1. Đốt hoàn toàn hyđrụ và CO
Với chếđộ thấm GAS : CO2 = 1 : 2.4 khớ thải được đốt chỏy hoàn toàn H2 thành H2O, CO thành CO2 quay vũng với tỷ lệ tối đa 42% như bảng dưới
Bảng 3.31. Bảng tỷ lệ khớ thấm
Lưu lượng khớ thấm sau khi quay vũng Lưu lượng khớ thấm
trước khi quay vũng [l/h] Lưu lượng khớ quay vũng [l/h]
Lưu lượng khớ thấm cung cấp từ bỡnh khớ [l/h] Tổng Gas CO2 N2 Tổng CO2 N2 Tổng Gas N2 38.56 3.06 7.3 28.2 25.99 7.3 13.53 10.01 3.06 14.68
Bảng 3.32. Tỷ lệ giảm tiờu thụ khớ thấm khi sử dụng khớ quay vũng CO2 [l/h] Gas [l/h] N2 [l/h]
7.3 0 13.52 100% 0%
Kết quả thấm trờn mẫu C20 và SCM420
Mẫu khối C20
Hỡnh 3.13. Ảnh bề mặt mẫu (C20 x100) sau khi thấm và ủ Nhận xột:
Nhỡn vào ảnh mẫu ủ bề mặt và lừi cú thể thấy sự khỏc nhau giữa tổ chức của bề mặt và lừi. Quỏ trỡnh quay vũng đó tạo được mụi trường thấm và bề mặt cú lớp thấm tổ chức lớp bề mặt là Peclit
Mẫu khối 20CrMo
Hỡnh 3.14. Ảnh lừi mẫu SCM420 (x500) sau khi thấm và ủ
Hỡnh 3.15. Ảnh bề mặt mẫu SCM420 (x100) sau khi thấm và ủ Nhận xột:
Cũng như thộp C20 tổ chức của thộp SCM420 sau thấm cũng cho tổ chức trờn bề mặt là Peclit và cú sự khỏc biệt với tổ chức lừi. Tiến hành đo phõn bố độ cứng tế vi của mẫu SCM420 sau tụi cho kết quả thể hiện ở hỡnh 3.16.
Hỡnh 3.16. Đồ thị phõn bốđộ cứng từ bề mặt vào lừi, mm Lừi
Nhận xột: Theo đồ thị phõn bố độ cứng từ bề mặt vào lừi của mẫu tụi cú thể thấy phõn bố độ cứng giảm dần từ bề mặt vào lừi. Độ cứng cao nhất lớp bề mặt khoảng 930 HV (tương đương 67.6 HRC) và chiều sõu lớp thấm trờn 500àm. Qua đú cú thể kết luận rằng mụi trường khớ quay vũng cú thể thấm được và cho kết quả mong muốn.
3.6.2. Đốt chủ yếu là hyđro cũn bảo tồn CO để tỏi sử dụng
Quay vũng khớ thải theo tỷ lệ cho trong bảng ta cú:
Bảng 3.33 Lưu lượng khớ quay vũng khi sử dụng 38% lượng khớ thải Lưu lượng khớ thấm sau khi quay vũng Lưu lượng khớ thấm
trước khi quay vũng
[l/h] cung cLưu lượấp tng khớ thừ bỡnh khớ ấm [l/h]
Lưu lượng khớ quay vũng [l/h] Tổng Gas CO2 N2 Tổng Gas CO2 N2 Tổng N2 CO2 CO H2 36.47 6.72 16.75 13 9.8 6.61 0.27 2.92 22.97 5.09 14.35 3.98 0.56
Bảng 3.34. Tỷ lệ giảm tiờu thụ khớ thấm khi sử dụng khớ quay vũng CO2 [l/h] Gas [l/h] N2 [l/h]
16.48 0.11 10.08
Bảng 3.35. Kết quảđo thế cacbon khi quay vũng 38% lượng khớ thải Mụi trường khụng quay vũng Mụi trường quay vũng
CP H2 [%] CP H2 [%]
0.91 42.19 0.95 40 Nhận xột:
- Thế cacbon của mụi trường khụng quay vũng và mụi trường sử dụng khớ quay vũng cú sự chờnh lệch khụng đỏng kể. Như vậy mụi trường tạo ra khi sử dụng khớ quay vũng cú thể thấm được,
- Tỷ lệ H2 trong mụi trường trước và sau khi quay vũng cũng cú sai khỏc. Tuy nhiờn, lưu lượng khớ khụng đổi nờn nguyờn nhõn cú thể do sai số trong phộp đo H2 hay việc điều chỉnh lưu lượng khớ thấm khụng chớnh xỏc.
Thấm thử trờn mẫu khối C20 và 20CrMo với thời giam thấm là 1h Mẫu khối C20
Hỡnh 3.7. Ảnh mẫu C20 (x100)ấu khi thấm và ủ
Hỡnh 3.8. Ảnh lừi mẫu C20 (x500) sau khi thấm và ủ Nhận xột:
- Nhỡn vào ảnh mẫu ủ bề mặt và lừi cú thể thấy sự khỏc nhau giữa tổ chức của bề mặt và lừi.
- Như vậy cú thể kết luận rằng đó cú lớp thấm mặc dự chiều sõu lớp thấm nhỏ do thời gian thấm ngắn.
Hỡnh 3.9. Đồ thị phõn bốđộ cứng từ bề mặt vào lừi, mm Nhận xột:
- Theo đồ thị phõn bố độ cứng từ bề mặt vào lừi của mẫu tụi cú thể thấy phõn bốđộ cứng giảm dần từ bề mặt vào lừi. Độ cứng cao nhất lớp bề mặt khoảng 800 HV (tương đương 63 HRC)
- Chiều sõu lớp thấm khoảng 400àm, theo ảnh tổ chức mẫu ủ thỡ lớp thấm phõn bốđều từ bề mặt vào lừi.
Mẫu khối 20CrMo
Hỡnh 3.10. Ảnh mẫu 20CrMo (x200) sau khi thấm và tụi Mactenxit
Hỡnh 3.11. Đồ thị phõn bốđộ cứng từ bề mặt vào lừi, mm
Nhận xột: Tương tự như mẫu C20, mẫu 20CrMo cũng cú chiều sõu lớp thấm khoảng 500àm với độ cứng cao nhất trờn bề mặt xấp xỉ 900 HV( tương đương 66 HRC).
CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Qua cỏc kết quả thực nghiệm và tớnh toỏn lý thuyết cú thể rỳt ra cỏc kết luận kiến nghị sau:
1. Hệ thống thiết bị lũ thấm cú trang bị cỏc bộ phận đốt và quay vũng khớ thải làm việc ổn định, cú thể thực hiện quỏ trỡnh đốt và quay vũng khớ thải với cỏc tỷ lệ chất thấm khỏc nhau. Hệ thống này cú thể là cơ sở để hoàn thiện thiết bị thấm và quay vũng khớ thải ỏp dụng vào sản xuất sau này.
2. Kết quả nghiờn cứu cho thấy khi đốt thỡ hyđro sẽ bị oxy húa trước, chỉ khi lượng hyđro bi đốt chỏy gần như hoàn toàn con lại khoảng từ 1.7ữ13%. Thỡ CO mới bắt đầu bị đốt chỏy một lượng khoảng 4ữ5%do đú ta cú thể chủ động hoàn toàn đốt chỏy hyđro và CO với tỷ lệ khỏc nhau để thực hiờn cỏc chếđộ quay vũng khỏc nhau. 3. Sử dụng cú ớch khớ thải, giảm tiờu thụ khớ thấm:
Khi đốt chủ yếu là hyđro cũn bảo tồn CO để tỏi sử dụng:
Với tỷ lệ Gas : CO2 = 1:3 quay vũng được tối đa khớ thải là 75%, giảm tiờu thụ gas là 54%.
Với tỷ lệ Gas : CO2 = 1:2.4 quay vũng được tối đa khớ thải là 69%, giảm tiờu thụ gas là 30%.
Với tỷ lệ Gas : CO2 = 1:2.5 quay vũng được tối đa khớ thải là 38%, giảm tiờu thụ gas là 7%.
Đốt hoàn toàn hyđrụ và CO:
Khi đốt hoàn toàn hyđro thành hơi nước và CO thành CO2, hơi nước được loại bỏ hoàn toàn cũn CO2 được tỏi sử sụng kết quả nghiờn cứu cho thấy lượng khớ gas sử dụng khụng đổi và
Với tỷ lệ Gas : CO2 = 1:3 quay vũng được tối đa khớ thải là 45%. Do chỉ quay vũng 45% khớ thải do đú ta phải bổ sung thờm 51 % Nitơ.
Với tỷ lệ Gas : CO2 = 1:2.4 quay vũng được tối đa khớ thải là 50.8%. Do chỉ quay vũng 42% khớ thải do đú ta phải bổ sung thờm 52 % Nitơ.
Với tỷ lệ Gas : CO2 = 1:2.5 quay vũng được tối đa khớ thải là 40%. Do chỉ quay vũng 40% khớ thải do đú ta phải bổ sung thờm 42 % Nitơ.
4. Kết quả thấm khi quay vũng khớ thải lờn cỏc loại thộp C20 và SCM420 hoàn toàn giống như khi thấm khụng quay vũng với cựng thế cacbon.
5. Phương hướng tăng tỷ lệ quay vũng khớ thải: nhằm tăng tỷ lệ khớ quay vũng nhất là khi đốt chỏy chủ yếu hyđrụ và bảo tồn CO để tỏi sử dụng cần nghiờn cứu sử dụng dung dịch hấp phụđể loại trừ CO2
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. ASM Handbook Committee (2002), Volume 04 - Heat Treating, pp.721-737, pp.795-826.
2. G. Parrish, G.S. Happer (1985), Production Gas Carburising, Pegamon Press.
3. Bựi Hải, Trần Thế Sơn (1998),Kỹ thuật nhiệt, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà nội.
4. Thomas H. Lotze, Ziconia Sensor Theory, SSi Super System Inc.
5. Vũ Thị Phương Thu (2009), Nghiờn cứu khả năng tỏi sử dụng khớ thải từ lũ thấm Cacbon, Đại học Bỏch Khoa Hà nội.
6. Ngụ Văn Trỳc, Nguyễn Xuõn Trường (2008), Ứng dụng Sensor Oxy trong cụng nghệ thấm cacbon thể khớ sử dụng khớ Gas Việt Nam, Đại học Bỏch Khoa Hà nội.
7. Nguyễn Văn Tư, Nguyễn Minh Tuấn (6/2006), “Điều khiển thế cỏcbon bằng cảm biến ụxit zircon”, tạp chớ Cụng nghiệp, tr14.
8. Jason Jossart, “endothermic gas production overview”, www.atmoseng.com. 9. J. H. Kasperma, R. H. Shay, Carburization of Iron by CO-Based Mixtures in
Nitrogen at 9250C,
10. www.vngas.vn, Đặc trưng kỹ thuật của LPG.
PHỤ LỤC
Phụ lục 1: tớnh toỏn cõn bằng trong mụi trường thấm bằng Thermo-calc SYS: goto database
TDB_PKP: switch database user
TDB_USER: define-system elements C H O N TDB_USER: get
TDB_USER: goto poly-3
POLY_3: set-condition t=1193 p=1.03e5 POLY_3: set-input-amounts Quantily: n(C3H8)=*** n(C4H10)=*** n(C1O2)=*** n(N2)=*** (***: số mol cỏc khớ) POLY_3: list-condition POLY_3: compute-equilibrium POLY_3: list-equilibrium
Output to screen or file/screen/: (xuất kết quả ra màn hỡnh hoặc ra file) Opition/VWCS/:n (liệt kờ phần mol)
Phụ lục 2: tớnh toỏn cõn bằng trong mỏđốt bằng phần mềm Thermo-calc SYS: goto-database
TDB_PKP: switch-database user
TDB_USER: define-system elements C H O N TDB_USER: get
TDB_USER: goto poly-3
POLY_3: set-condition t=1273 p=1.03e5 POLY_3: set-input-amounts
Quantily: n(C1O1)=*** n(H2)=*** n(N2)=*** n(O2)=*** (***: số mol cỏc khớ)
POLY_3: list-condition
POLY_3: compute-equilibrium POLY_3: list-equilibrium
Output to screen or file/screen/: (xuất kết quả ra màn hỡnh hoặc ra file) Opition/VWCS/:n (liệt kờ phần mol)
Phụ lục 3: tớnh toỏn cõn bằng khi làm nguội hỗn hợp khớ xuống 250C và nộn ở ỏp suất 2at
SYS: goto-database
TDB_PKP: switch-database user
TDB_USER: define-system elements C H O N TDB_USER: get
TDB_USER: goto poly-3
POLY_3: set-condition t=298 p=1.03e5 POLY_3: set-input-amounts
Quantily: n(C1O2)=*** n(H2O1)=*** n(N2)=*** (***: số mol cỏc khớ) POLY_3: list-condition
POLY_3: compute-equilibrium POLY_3: list-equilibrium
Output to screen or file/screen/: (xuất kết quả ra màn hỡnh hoặc ra file) Opition/VWCS/:n (liệt kờ phần mol)
POLY_3: set-condition p=2e5 POLY_3: list-condition
POLY_3: compute-equilibrium POLY_3: list-equilibrium
Output to screen or file/screen/: (xuất kết quả ra màn hỡnh hoặc ra file) Opition/VWCS/:n (liệt kờ phần mol)