Система управления химико-термической обработки изделий в печи

СОЮЗ СОВЕТСКИСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК А 235935 9) 1) с С 21 0 1/76 И КОМИТЕТ СССРТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ГОСУДАРСТВЕН ПО ДЕЛАМ ИЭО ф ,л ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИ ЛЬСТ 21(54)(57) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ХИМИКО- ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ В ПЕЧИ, содержащая эндогенератор, трубопроводы природного газа и воздуха, подсоединенные к эндогенератору, исполнительный механизм с регулирующим органом изменения соотношения расходов газа и воздуха, подаваемых в эндогенератор, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью расширения диапазона и точности регулирования углеродного потенциала и повышения качества химико-термической обработки, система дополнительно содержит датчики температуры, влаги и состава газов, дополни.тельные емкости с газами, управляющее вычислительное устройство, смеситель и исполнительные механизмы срегулирующими вентилями на линияхподачи газовых компонентов из дополнительных емкостей к смесителю, установленному между эндогенератороми печью, йричем выходы датчиков газовых компонентов, датчика температу"ры и влаги подсоединены на вход управляющего вычислительного устройства, выходы которого подсоединены кисполнительным механизмам на линиях дачи газовых компонентов из дополтельных емкостей в смеситель и к регулирующему органу изменения соотношения газа и воздуха, подаваемогов эндогенератор.1 123Изобретение относится к химикотермической обработке, а именно кустройствам регулирования составапечной атмосферы, например, в машиностроительной, газовой и нефтянойпромышленностях,Цель изобретения - расширение диапазона и точности регулирования углеродного потенциала и повышениекачества химико-термической обработки.На чертеже изображена система управления химико-термической обработки изделий.Система управления содержит эндотермический генератор 1, печь 2,управляющее вычислительное устройство 3 (УВУ), емкости 4 газовых компонентов, смеситель 5, вентили 6-8 сисполнительными механизмами, датчики9 и 10 состава газов, датчик 11 температуры, датчик 12 влаги, трубопровод 13 подачи воздуха в эндогенератор и трубопровод 14 подачи смесигазов в печь.Управление в системе осуществляется следующим образом,Газовая смесь из эндогенераторачерез смеситель 5 поступает в рабочее пространство. печи 2. Информацияо составе печной атмосферы и температуре поступает с датчиков 9-12 вУВУ 3. В блок УВУ 3 вводятся исходные данные, которые представляют собой набор оптимальных режимов состава. атмосферы для ряда температурныхрежимов, В блоке УВУ 3 происходит со.поставление текущих данных по влагес требуемыми в технологическом процессе и при отклонении от заданияосуществляется включение исполнительного механизма на трубопроводе 13подачи воздуха к эндогенератору 1,Таким образом, осуществляется "грубое" регулирование состава атмосферы,В блоке УВУ 3 на основании информации о текущей температуре и оптимальном режиме состава га.за для данной температуры осуществляется формирование требований к дополнительнойподаче газов, Например, при повыше нии температуры уменьшают подачу СОв смеситель для получения необходимого углеродного потенциала,В блоке УВУ 3 осуществляется расчет характеристик системы (углеродного потенциала) на основании текущегосостава газа и сформированных ранееуглеродный потенциал в процентах углерода;о температура, С С 0%СО%Н %, Н 0% 30 содержание указанных газов в объемных процентах;атмосферное давление, отн, ед., Р,=Рати,760атмосферное давление, мм рт,ст.;коэффициент легирования, изменяющийся от 0 до 0,06 в зави. симости от степени отн 35 легирования стали. П р и м е р, Проводят ХТО деталей (спекание) изготовленных из материалов следующего состава, 7: хром 1; марганец 1, углерод 0,03; кремний 01; сера 0,02; Фосфор 0,02; остальное - железо,Температуру спекания поддерживаюто она уровне 1050 С+5Исходный состав эндогаза имеет следующие основные составляющие, 7:СО 20+ 2Н 31+2СО О, 36+0, 15СН, 0,3+О, 1 5935 2в блок УВУ 3 требований к дополнительной подаче газов. Кроме того,в блоке УВУ 3 осуществляется проверка соответствия характеристик (рас 5четного углеродного потенциала) заданным требованиям и выдача управляю.щих воздействий на исполнительныемеханизмы 6 и , расположенные на линиях (трубопроводах) подачи гаэовьгх1 О компонентов иэ емкостей 4.Блок УВУ 3 реализует алгоритмысбора и обработки информации по измеренному составу газа и температуреи вычисление углеродного потенциала15 печи18(30,9 -%С)%С 1 + 0,005(30,97 С) 7 С) + 0,2915 Ь(%С + 3,45) + и1 д%СО + 1 д%Н - 1 дН О + 1 ДР н +4719 т 9201235935 4составляет 0,157 С. При сопоставлении с заданным значением (О, 137 С)имеется рассогласование - 0,027 С.На выходе блока УВУ 3 сформирована.дополнительная подача СО, СО 2 и снижена подача СН. Через 3 мин произошло выравнивание состава атмосферыдо заданного значения угперодного по.тенциала (требуемых характеристик).1 О 50 Н О 11+2 О С температуры2точки росы (т.т.р.)Я Остальное2Состав эндогаза поддерживают с по мощью измерения количества влаги - датчик 12, блока УВУ Зи работой испол нительного механизма 8. Углеродный потенциал эндогаза поддерживают на уровне 0,13+0,17.Состав газа, отбираемого из печи в начале режима ХТО, составляет, 7:СО 19330,390,25 15Н О +12 Ст т р112 ОстальноеВключают внутренний контур управления.Текущая температура, несмотря на 20 работу системы регулирования температуры (не показана), снижается до 1043 С,В блоке УВУ 3 осуществляется сопротивление текущей информации о тем пературе и составе газа с оптимальным составом газа для текущей температуры, который соответствует заданному содержанию углеродного потенциала 0,137 С и составляет, 7: 30СО 22300,410,3Н О +12,8 С т,т.р.3512 ОстальноеСформировалось требование на дополнительную подачу СО и СО 2..В блоке УВУ 3 рассчитывается углеродный потенциал на основании сформи О рованных требований по СО и СО 2 и Фактического значения остальных компонентов, содержание которых превышает заданное, согласно оптимальному составу газов для текущей температу ры, т.е. для состава, Х:СО 22330,410,3Н 20 . +12,8 С т.т.р2ОстальноеТ = 1043 СУглеродный потенциал для указанноо го состава газов и температуры 1043 С После окончания обработки партию деталей подвергают визуальному осмотру, проверке на твердость и с помощью химического анализа определяют количество углерода, Окисление отсутствует, твердость поверхности изделий колебается в номинальных технологических пределах (НВ 110-120), а содержание углерода - в заданных пределах.Система обеспечивает высокую точность поддержания заданного содержания углерода в изделиях при спекании, длительность которого составляет 1,5-2 ч.При дополнительной подаче только метана в печь, заполняемую эндогазом, реакция разложения СН, а также конверсия Сог и Н 20 метаном до СО и Н 2 протекают медленно и в этом случае не обеспечивается желаемая точность по содержанию углерода в деталях. Обеспечение дополнительной подачи любого из газовых компонентов атмосФеры согласно оптимальному составу газа и текущей температуры обеспечивает желаемое содержание углерода в изделиях и, следовательно, их высокое качество.11 ри отсутствии предлагаемой системы при спекании изделий, изготовленных методом порошковой металлургии из шихты с железным порошком ПЖЗ, вместо необходимой твердости НВ 110- 120 получают твердость порядка НВ 130-180, А так как этим спекаемым изделиям необходима дальнейшая механическая и другая обработка в соответствии с технологией, то возникает проблема специального инструмента, При введении предлагаемой системы применение специального инструмента не требуется, брак отсутствует