Устройство для автоматического регулирования углеродного потенциала атмосферы

(5 И 4 С ИЕ ИЗОБРЕТЕН ТЕЛЬСТ ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ(71) Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторскийтехнологический институт электротмического оборудования(56) Авторское свидетельствб СССРФ 810836, кл. С 21 0 1/76,С 23 С 9/16, 1978.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГОРЕГУЛИРОВАНИЯ УГЛЕРОДНОГО ПОТЕНЦИАЛААТМОСФЕРЫ(57) Изобретение относится к химикотермической обработке изделий и предназначено для регулирования углеродного потенциала в печиЦель изобретения - повьппение надежности работынагревателей, а также качества обрабатываемых изделий за счет повыщенияточности регулирования. Существоизобретения заключается в том, чтосигнал с датчика 1 поступает наблок 3 деления. Одновременно сигналы1306970 делий. с датчика 2, расположенного около нагревателей 15, поступают на блок 4деления. Сигналы, пропорциональныепотенциалу углерода в печи в различных точках, поступают на входы первого блока 5 сравнения, где определяется их разность, которая на второмблоке 6 сравнения сопоставляется ссигналом с задатчика 13 перепадауглеродного потенциала. В случае,когда углеродный потенциал атмосферыпечи у нагревателей 15 ниже, чем уизделия, то результирующий сигнал сблока 6 - положительный и вентиль 7 Изобретение относится к химико- термической обработке изделий и может быть использовано для измерения и регулирования углеродного потенциала по содержанию кислорода печных атмосфер и других газовых сред.Целью изобретения является повышение надежности работы нагревателей, а также качества обрабатываемых изНа чертеже представлено предлагаемое устройство.Устройство для автоматического регулирования углеродного потенциала атмосферы содержит датчики 1 и 2 с термопарой, соединенные соответственно с блоками 3 и 4 деления, последовательно соединенные первый и третий блоки 5 и 6 сравнения, вентиль 7, второй блок 8 сравнения, регулятор 9 состава газа, исполнительный механизм 10, перепускной кран 1 1, задатчик 12 уставки углеродного потенциала, подключенный инверсно к второму олоку 8 сравнения, и задатчик 13, перепада углеродного потенциала, подключенный инверсно к третьему блоку 6 сравнения, причем первый блок 3 деления подключен к первому и второму блокам 5 и 8 сравнения, второй блок 4 деления подключен ийверсно только к первому блоку 5 сравнения, а выход вентиля 7 - инверсно к второму блоку сравнения,Кроме того, на чертеже изображены футеровка 14 печи, нагреватели 15,не пропускает его на вход второго блока 8 сравнения. В этом случае реулирование углеродного потенциала роисходит по каналу: блок 3 деления - блок 8 сравнения - регулятор 9 - исполнительный механизм 10 - перепускной клапан 11, установленный на трубопроводе 17 подачи углеводорода в печь, В случае, когда углеродный потенциал атмосферы выше, чем у изделий, сигнал с выхода блока 6 сравнения проходит через вентиль 7 на блок 8 сравнения, уменьшая величину сигнала, поступающегона регулятор 9. 1 ил. обрабатываемое изделие 16 и часть трубы 17, по которой углеводород через перепускной кран 11 поступает в печь.5 Датчики 1 и 2 расположены в разныхместах печного пространства, датчик 1 ближе к изделию 16, а датчик 2 ближе к нагревателям 15. Поскольку между изделием и нагревателями существует температурный перепад, составляющий обычно 10-100 С (у изделия температура ниже, у нагревателя выше), то и датчик 1 будет нагрет слаблее, чем датчик 2Температурный перепад между 15датчиками близок к 5-100 С.оДатчики 1 и 2 могут быть выполнены, например, в виде трубки с герметично присоединенной к одному из торцов пробиркой из двуокиси циркония, внутрь которои вставлена термопара. Устройство работает следующим образом.Сигнал с датчика 1, пропорциональ ный произведению функций содержаниякислорода в печной атмосфере и еетемпературе Цд , а также сигнал, пропорциональный функции температурыпечной атмосферы Цт поступают на ЗО блок 3 деления, Одновременно с датчика 2 аналогичные сигналы поступаютна блок 4 деления.Блок 3 деления, производя операцииделения Цд,/Цт подает сигнал, пропорциональный функции концентрациикислорода в печной атмосфере у изделия СЧ, который при Рсо=сопз одно13069 70торый через исполнительный механизм10 призакрывает перепускной кран 11и тем самым уменьшает подачу углеводородной добавки в печь до тех пор,пока сигналы не сравняются.В случае, когда углеродный потенциал атмосферы печи у нагревателейниже, чем у иэделия, на величину,меньшую или равную 6 С, то результирующий сигнал С после третьего блока 6 сравнения имеет положительноезначение и вентиль 7 его не пропускает. Таким образом, регулирование осуществляется путем сравнения сигналовСс, и ЬС, по обычной схеме,Углеродный потенциал при различных добавках углеводородов может какуменьшаться с увеличением температуры, так и увеличиваться, Поэтому уг 0 леродный потенциал атмосферы печив точках с различной температуройразличен. Чем вьппе разница в температурах, тем больше это различие. Приоразнице температур менее 5 чувствительность датчиков не позволяет надежно определять это различие, слеодовательно перепад в 5 выбран намикак нижний предел перепада темйераотур, Перепад выше 100 нецелесообраЗО зен, поскольку в этом случае датчикбудет разогрет до температур, когданадежность работы датчика начинаетснижаться. При высоких углеродныхпотенциалах (1,3 ЕС и выше) при температуре цементации нагреватели работают значительно меньше времени, чемпри низких, и чем выше потенциал, темменьше работает нагреватель. Поэтомудля повьппения ресурса работы нагревателей и других внутрипечных узловс повьппенной температурой необходимосоздать атмосферу, углеродный потенциал которой бы с ростом температурыуменьшался или, по крайней мере, неувеличивался, и таким образом добиться на нагревателях приеипемогоуглеродного потенциала, при которомузлы с повышенной температурой работали бы значительно дольше, чем вобычно используемых атмосферах. Этого можно. добиться, используя устройство, которое позволяет эксплуатировать печь на подобных режимах,35 печи у нагревателей вьппе, чем у изделияф или меньшеф но на величину мень шую, чем ЬС, результирующий сигналДС после третьего блока 6 сравненияимеет отрицательное значение и поступает через вентиль 7 инверсно на второй блок 8 сравнения, где уменьшаетсигнал, поступающий с задатчика 12 самым изменяет положение уставки, определяющей макс значение угеродного потенциала. Если, сигнал СЧ по О ступающий с первого блока 3 деления на вход второго блока 8 сравнения, по абсолютной величине меньше суммарного сигнала, поступающего с задатчика 12 уставки углеродного потенциала Ь С, и с третьего блока 6 сравнения после вентиля 7 й С, или равен значно определяет потенциал углерода,на входы первого и второго блоков 5и 8 сравнения. Блок 4 деления, производя операции деления П/Пг, подает сигнал, пропорциональный функцииконцентрации кислорода в печной атмосфере у нагревателей С инверснона вход блока 5 сравнения. Задатчик 12 уставки углеродного потенциала подает инверсно на второй блок 8 сравнения сигнал, пропорциональный максимальному значению углеродного потенциала (1,2-1,4 С), который в течении определенного промежутка времени (2-20 ч) определяет положение уставки, после чего сигнал ав-. томатически изменяется в соответствии с заданием, меняя положение уставки.Одновременно первый блок 5 сравнения сравнивает сигналы с первого и второго блоков 3 и 4 деления и результирующий сигнал 6 С поступает на вход третьего блока 6 сравнения, где происходит сравнение результирующего сигнала 6 С с сигналом ЬС, поступающим инверсно с задатчика 13 перепада углер,диого потенциала. Величина сигнала, С может колебаться в .широких прецелах (0,0-0,2 ЖС), но при обычно используемых атмосферах эту величинулучшепринять равной нулю. Это позволит работать практически не уменьшаяпотенциал углерода у изделия или изменяя ее на величину, мало влияющуюна скорость цементации, В случае,когда углеродный потенциал атмосферы уставки углеродного потенциала и тем ему С , й ( Ь Г, +ЬС/, то на регулятор 9поступает отрицательный сигнал, коБлагодаря замеру углеродного потенциала в двух точках пространства печи, а также вследствие регулирования состава атмосферы таким образом, что потенциал у нагревателей близокЗаказ 1499/24 Тираж 550 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб. д, 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4 к потенциалу усадки, перепад потенциала по пространству печи минимален, а следовательно, и минимальна неравномерность цементованного слоя, даже при наличии на изделии температурного 5 градиента, который возможен из-за не- одинаковой температуры на самих нагревателях конвективных потоков, различного расстояния от иэделия до нагревателей и т,п, ЮУстройство было опробовано на специальном стенде. В этих условиях нагреватели проработали 5,5 тыс. ч.Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом. 15 характеризуется более длительной работой нагревателей (в условиях регулирования данным устройством нагреватели проработали 5,5 тыс. ч., в то время, как при использовании прото типа - 3,5 тыс. ч) и повышением качества обрабатываемых изделий за счет более равномерного поля углеродного потенциала.5 формула изобретения Устройство для автоматического,регулирования углеродного потенциалаатмосферы, преимущественно в печи с ЗО нагревателями, содержащее датчик, соединенный с блоком деления, регуляторсостава газа, эадатчик уставки углеродного потенциала, причем регуляторчерез исполнительный механизм соединен с перепускным краном, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения надежности работы нагревателей, а также качества обрабатывае"мых иэделий, оно снабжено тремя блоками сравнения, вентилем, вторым блоком деления, эадатчиком перепада углеродного потенциала, вторым датчиком, соединенным через второй блокделения с первым блоком сравнения,выход которого соединен с вторым блоком сравнения, а второй вход - с выходом первого блока деления, выходкоторого подсоединен через третийблок сравнения к входу регуляторасостава газа, причем третий блоксравнения соединен первым входом сзадатчиком уставки углеродного потенциала, а вторым - с выходом вентиля,вход которого подсоединен с выходувторого блока сравнения, при этомвторой датчик установлен около нагревателей, а вход второго блока сравнения соединен с задатчиком перепадауглеродного потенциала.