Система управления электротермической установкой с псевдоожиженным слоем

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЯИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ДЕТЕЛ А 8 ТОРСНОМ ту кипящегоежим установющий орган афита. 1 ил. ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(71) Белорусский технологический институт им. С.М, Кирова(56) Электротермические установки с псевдоожиженным слоем для термической и химико-термической обработки деталей и инструмента. Информационный листок, У 388, сер. 10-08, БелНИТИ Госплана БССР, 193. (54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКОЙ УСТАНОВКОЙ С ПСЕВДООЖИЖЕННЫМ СЛОЕМ(57) Изобретение относится к автоматизации технологических процессов, химико-термической обработке металлических изделий и может быть исполь 1 80139768 Г 27 В 1518, Р 27 Р 19 О зовано при создании автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП) в машиностроении. Цель изобретения в . повышение качества науглероживания путем программного прогнозирования по математической модели профиля цементационного слоя и содержания углерода внем. Для этого система имеет датчики технологических параметров: датчик 11 температуры, датчик 13 давления, датчик 12 уровня и датчики6 и 7 тока и напряжения, сигналы откоторых поступают на вычислительноеустройство 14. С выхода вычислительного устройства поступают управляющие сигналы на регуляторы 4 й 5,которые регулируют высослоя и температурный рки, а также на регулиру8, управляя расходом гр1397685 Изобретение относится к автоматизациитехнологических процессов химико-термической обработки металлических изделий в электротермическом псевдоожиженном слое.5Цель изобретения - повышениекачества науглероживания.На чертеже приведена функциональная схема системы.Система управления содержит установку 1 с псевдоожиженным слоем частиц графита, высота которого поддерживается газодувкой 2 с приводом 3, частота вращения последнего регулируется регулятором 4. Температурный режим псевдоожиженного слоя графита в установке 1 поддерживается токовой нагрузкой, управляемой регулятором 5 напряжения, определяемой датчиком 6 тока, напряжение определяется датчиком 7 напряжения. Количество графита в установке изменяется регулирующим органом 8 из бункера 9. Другие технологические параметры в ра, бочей зоне металлического изделия 10 поддерживаются и регистрируются датчиком 11 температуры в виде термопары, датчиком 12 уровня псевдоожиженного слоя оптронного типа, датчи ком 13 давления газа для создания псевдоожиженного слоя, сигналы от которых поступают на вычислительное устройство 14.В вычислительное устройство вводятся цифровые значения; контакт полиноминальных уравнений математической модели, математическая модель процесса и константы технологической программы, такие как У - скорость газового потока, Й - диаметр частиц Яа - плотность графитового материала, Н- высота кипящего слоя в установке, Н - высота неподвижного слоя частиц гРаФита, ТА - температура 45 кипящего слоя, 1 А- токовая нагрузка, Ьд - заданная глубина диффузионного слоя, ся, с - заданный диапазон концентрации углерода в поверхностном слое изделия (нижний и верхний предел), 7 м - минимальное время обработки изделия, Р - поверхность обрабатываемых деталей и другие констан" 36 ОО Р 1 Т=Т/Г; Ть -ао+а 1+а,Я+а с 1; 10 Н Н,(1+ гОгт 3 Тсл) СО сС - -Ъ +о Н+Ь Т 4 15 СО+СО 255 Математическая модель процесса,полученная .статической обработкой результата эксперимента и обработан. ная по методу наименьших квадратов, представлена в виде системы урав;нений: Ь=С +Сехр(С,)+С ехр(С Т).+ +С 5 ехр ( с); С=йа +К ехр(Г г 6)+Хэехр(й Т)++Г ехр(Гг),где а Ь;, с, Г - коэффициентыполиноминальныхуравнений;И - скорость газового потока;И- скорость начала псевдоожижения при 20 С;Ц - площадь сесения установки;Я - плотность газа (воздуха);г - плотность насыпного материала (графита);Р - избыточное давление газа;1 - плотность тока на поверхности металлического иэделия 10;1 - токовая нагрузка установки 1;Р - площадь изделия - электрода;Т- температура кипящего слоя вустановке 1;Т - температура, регистрируемаядатчиком 11д - диаметр псевдоожижаемых частиц графита;время обработки изделия 1 О; СО-- соотношение газа, оказываю 7щее совокупное влияние на характер образования диффузионного слоя;,Н - высота кипящего слоя в установке 1Ь - глубина диффузионного слояуглерода металлического изделия 10;С - концентрация углерода в поверхностном слое изделия 1 О.В кипящем слое интенсификация поверхностных процессов на границе материал-среда достигается дополнитель1397685 Формула изобр ет ения Составитель А. АбросимовРедактор Л. Зайцева Техред А.Кравчук Корректор Мф Пожо Заказ 2582/36 Тираж 560 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектная, 4 ным введением графитового порошка исоздаваемого псевдоожиженного слоя,При наличии графита как источникауглерода дополнительно проходит процесс на границе металл-графит (твердое-твердое) при наложении электрического поля, что приводит к увеличению общего (эффективного) коэффициента диффузии, а для достижениязаданной глубины науглероживания изделия приводит к уменьшению времениобработки изделия,Температурный режим псевдоожиженного слоя графита в установке поддерживается токовой нагрузкой и высотойкипящего слоя. Чем чаще столкновения графитовых частиц с изделием икорпусом (электроды) и друг с другом,тем больше ток, больше выделяетсяэнергии, больше температура в установке, больше сублимация ионизированного углерода в точечном очаге контакта и устаналивается определенноесоотношение газов, оказывающих совокупное влияние на характер образования диффузионного слоя.Вычислительное устройство 14 осуществляет опрос датчиков, контролирующих параметры процесса науглероживания, и формирует управляющие сигналы на регулятор 5 напряжения, подводимого к детали, и регулятор 4привода газодувки. Тем самым создается необходимый режим ожижения итемпературный режим. Высота слоя графита, контролируемая датчиком 2, в случае необходимости поддерживается также изменениемего расхода . из бункера 9 регулирующим органом 8, управляемым вычислительны Устройством 14. В результатереализации управляющих функций модели вычисления устройство формирует 1 О режим науглероживания, обеспечивающий необходимое качество изделия,15 Система управления электротермической установкой с псевдоожиженнымслоем преимущественно с газодувкой ибункером графитового порошка, содержащая датчик температуры и уровня 20 слоя, датчики тока и напряжения, регулятор напряжения и привод газодувки, о т л и ч а ю щ а я с я тем,что, с целью повышения качества на-.углероживания, она снабжена регулято ром привода газодувки, датчиком давления ожижающего газа, регулирующиморганом на выходе бункера графитового порошка и вычислительным устройством, входы которого. соединены сдатчи- ЭО ком напряжения и тока, температуры ивысоты слоя, датчиком давления ожижающего газа, а выходы соединены срегулятором напряжения и регуляторомпривода газодувки и регулирующим З 5 органом на выходе бункера графитового порошка.