DE2152439C3 - Verfahren und Einrichtung zur Verhinderung der Rußbildung in Aufkohlungsräumen - Google Patents

Verfahren und Einrichtung zur Verhinderung der Rußbildung in Aufkohlungsräumen

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DE2152439C3
DE2152439C3 DE19712152439 DE2152439A DE2152439C3 DE 2152439 C3 DE2152439 C3 DE 2152439C3 DE 19712152439 DE19712152439 DE 19712152439 DE 2152439 A DE2152439 A DE 2152439A DE 2152439 C3 DE2152439 C3 DE 2152439C3
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Rainer Dipl.-Ing. 5810 Witten Grohe
Franz Dr. 5843 Ergste Neumann
Manfred 4600 Dortmund Tuerk
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    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
    • C23C8/08—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
    • C23C8/20—Carburising
    • C23C8/22—Carburising of ferrous surfaces

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Description

45
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Verhinderung der Rußbildung in Aufkohlungsräumen, deren Kohlenstoffgehalt automatisch geregelt wird.
Bekanntlich werden mit dem Kohlenskrf-Potential die physikalisch-chemischen Wechselwirkungen des Kohlenstoffs zwischen Gasphase und Stahloberfläche dargestellt, welche für die Aufkohlungsvorgänge von besonderer Bedeutung sind.
Durch die DT-OS 19 42 281 ist ein Verfahren zur Gewinnung eines Anzeige- und Regelsignals für das Kohlenstoff-Potential bei der Gasaufkohlung von Stahl unter Verwendung von dem Anteil der maßgebenden Gaskomponente im Aufkohlungsgas und dessen Temperatur proportionalen Meßwertgebersignalen be- <«< kannt, wobei vorausgesetzt wird, daß der Aufkohlungsvorgang bei konstantem CO-Teildruck des Aufkohlungsgases abläuft.
Mit diesem Verfahren läßt sich das Kohlenstoffpotential im y-Eisen-Bereich mit Hilfe des gemessenen (15 CO2-Wertes und der Temperatur, die im Arbeitsbereich von 800—1000"C liegt, errechnen. Die Darstellung dieses Kohlenstoffpotentials als Parameter in graphischer Form ist bekann/ durch »Stahl und Eisen«, 8 t (1961), 6, Seite 365, Bild 6; seine genaue Berechnung ist in der DT-OS 19 42 281 auf Seite 3 und 4 beschrieben.
Es kann mit diesem Verfahren jedoch nicht ermittelt werden, ob der Kohlenstoffwert im Aufkohlungs- oder im Ruß- bzw. Sättigungsbereich liegt Befindet sich der auf diese Weise errechnete Kohlenstoff vert im Rußgebiet, so ist das Kohlenstoffpotential Undefiniert, da sich die Ofenatmosphäre nicht mehr im Gleichgewichtszustand befindet Dieser Gleichgewichtszustand ist jedoch Voraussetzung für die Berechnung des Kohlenstoffpotentials mit Hilfe einer Gaskomponente, z. B. Messung des CO2- Anteils.
Aus diesen Gründen muß der Sollwert des Reglers manuell nach CO2-Wert und Temperatur verändert werden; oder aber der Aufkohlungsraum wird erst auf Temperatur gebracht und danach mit dem Aufkohlungsprozeß begonnen.
Hier setzt nun die Erfindung ein, nach der mittels des Anzeige- und Regelsignals des Kohlenstoffpotentials bereits ab 8000C Aufkohlungsraumtemperatur vollautomatisch bis an die Sättigungslinie heran und dann an dieser entlang bis zu der Sollwertlinie für das am Regler eingestellte Kohlenstoffpotential gefahren werden kann. Die Sättiguo-jslinie wird hierbei nls Gerade der Rußgrenze angenähert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß durch eine Addier-Recheneinheit oder einen Summations-Verstärker aus einem Temperatursignal ■& und einem Referenzsignal eine Summe gebildet wird, die im Temperaturbereich von 800—10000C mit hoher Genauigkeit der Kohlenstoff-Sättigungslinie (Rußgrenze) entspricht, in einem weiteren Differenz-Verstärker dieses Summensignal zu dem Signal des Kohlenstoffpotentials addiert wird und das Ausgangssignal über eine Diode dem Eingang eines dritten Summations-Verstärkers zugeführt wird, an dessen Eingang gleichfalls auch das Signal des Kohlenstoifpotemiuls liegt und vom Ausgangssignal des dritten Verstärkers über einen Regler das Steuerventil für das Aufkohlungsmittel betätigt wird.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bei einem Eingangssignal für das Kohlenstoffpotential mit positivem Wert eine Einrichtung empfohlen, die sich aus einer Addier-Recheneinheit oder einem Summations-Verstärker, der oder dem eine Referenz· signalquelle zugeordnet ist, einem Differenz-Verstärker, einer diesem nachgeordneten Diode und einem Summations-Verstärker zusammensetzt
Für den Fall, daß das Signal des Kohlenstoffpotentials einen negativen Wert hat, besteht die Einrichtung aus einer Addier-Recheneinheit oder einem Summations-Verstärker, der oder dem eine Referenzsignalquelle zugeordnet ist, einem Differenz-Verstärker, einer diesem nachgeordneten Diode, einem Summations-Verstärker und einem weiteren invertierenden Verstärker.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung, in der die Gleichgewichtsverhältnisse beim Aufkohlen im y-Eisen-Bereich und mehreren Ausführungsbeispielen dargestellt sind, beschrieben.
Die Fig. 1 zeigt in Abhängigkeit vom Partialdruckverhältnis
P2CO PCO2
und der Temperatur des Aufkohlungsraumes den Verlauf der Kohlenstoffpotentialkurven.
In dieser Figur ist durch die Strichpunktlinie die vollautomatische Fahrweise dargestellt Es wird gezeigt, wie mit steigender Temperatur bis an die Sättigungslinie 5 heran, an dieser entlang bis zur Sollwertlinie und dieser folgend bis zum eingestellten Sollwert θ gefahren werden kann. Die einzustellenden Soliwerte können bis nahe an die Sättigungsgrenze ausgewählt werden, ohne daß bei absinkender Temperatur die Rußgrenze überschritten wird.
Die F i g. 2 bis 4 zeigen ein Steuergerät zur Führung des Reglers 7 für das Steuerventil 8 des Aufkohlungsgases.
Das Steuergerät nach Fig.2 besteht aus der Addier-Recheneinheit 1, der eine Referenzsignalquelle 5 mit negativem Ausgangssignal zugeordnet ist, dem Differenz-Verstärker 2, einer diesem nachgeordneten Diode 6 und einem Summations-Verstärker 3. Das an den Differenz-Verstärker 2 geleitete Signal »C« entspricht dem Kohlenstoffpotential im Gamma-Eisen-Bereich und wird mit Hilfe des Partialdruckverhältnisses p2 ■ COIp · CO2 und der Temperaturen von 800—10000C in der vorerwähnten bekannten Art und Weise errechnet und durch einen Funktionsbildner linearisiert Das Referenzsignal »a« stammt aus einer Referenzspannungsquelle mit konstantem Ausgangssignal, da die Sättigungslinie hierbei als Gerade der Rußgrenze angenähert wurde.
Ein Temperatursignal ·&, welches die Temperatur des Aufkohlungsraumes darstellt, wird dem nichtinvertierenden Eingang einer Addier-Recheneinheit 1 zugeführt. Bei Verwendung einer Referenzsignalqueile 5 mit negativem Ausgangssignal, das dem invertierenden Eingang der Addier-Recheneinheit 1 zugeführt wird, wird die Summe K(a+ft) gebildet, die im Temperaturbereich von 800—10000C mit großer Genauigkeit der Rußgrenze entspricht Im Differenz-Verstärker 2 wird die Differenz aus dem Signal der Rußgrenze und dem linearisierten Signal des Kohlenstoffpotentials gebildet. 1st die Differenz negativ, so wird das Ausgangssignal von der Diode 6 gesperrt und dadurch die Sättigungsgrenze nicht überschritten. Ist die Differenz dagegen positiv, so ist die Sättigungsgrenze erreicht und dem Signal für das Kohlenstoffpotential, das einem Summations-Verstärker 3 direkt zugeführt wird, wird die positive Differenz K über die Diode 6 hinzuaddiert Der Faktor K wird so gewählt, daß der Wert C'größer wird als der eingestellte Sollwert am Regler.
Durch das Ausgangssignal des Summations-Verstärkers 3, das
C = C + K =
'•(im)
entspricht wird über den Regler 7 das Steuerventil 8 für das Aufkohlungsmittel verstellt
Die F i g. 3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel. Bei diesem wird das Verfahren zur Gewinnung des Regelsignals beim Überschreiten der Sättigungsgrenze wie in F i g. 2 durchgeführt jed-<_h mit positivem Ausgangssignal der Referenzsignalquell.; 5a und einer Recheneinheit die als Summations-Verstärker la geschaltet ist.
Die Fig.4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, wenn Cus Anzeige- und Regelsignal des Kohlenstoffpotentials als negativer Wert vorliegt In einem solchen Falle wird dieses Signal an den invertierenden Eingang des Differenz-Verstärkers 2 angelegt Um mit einem angeschlossenen Schreiber 9 das tatsächlich vorhandene Kohlenstoffpotential darstellen zu können, wird eine zusätzliche Recheneinheit 4 verwendet bei der es sich um einen Verstärker mit invertierendem Eingang handelt
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß sich die Behandlungszeit verkürzen läßt, da'bereits während des Aufheizvorganges mit der maximalen Aufkohlung begonnen werden kann und außerdem auch noch beim Ausfail der Heizung oder falscher Einstellung des Soll-Wertes durch das Bedienungspersonal eine Rußbildung verhindett wird.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Verhinderung der Rußbildung in Aufkohlungsräumen, deren Kohlenstoffgehalt auto- S matisch geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Addier-Recheneinheit oder einen Summations-Verstärker aus einem Temperatursignal ft und einem Referenzsignal eine Summe gebildet wird, die im Temperaturbereich von 800—10000C mit hoher Genauigkeit der Kohlenstoff-Sättigungslinie (Rußgrenze) entspricht, in einem weiteren Differenz-Verstärker dieses Summensignal zu dem Signal des Kohlenstoffpotentials .addiert wird und das Ausgangssignal Ober eine Diode dem Eingang eines dritten Summations-Verstärkers zugeführt wird, an dessen Eingang gleichfalls auch das Signal des Kohlenstoffpotentials liegt und vom Ausgangssignal des dritten Verstärkers über einen Regler das Steuerventil für das Aufkohlungsmittel betätigt wird.
2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bei einem Eingangssignal für das Kohlenstoffpotential mit positivem Wert, dadurch gekennzeichnet, daß sich dit Einrichtung aus einer Addier-Recheneinheit (1) oder einem Summations-Verstärker (IaJl der oder dem eine Referenzsignalquelle (5 oder 5a) zugeordnet ist, einem Differenz-Verstärker (2), einer diesem nachgeordneten Diode (6) und einem Summations-Verstärker (3) zusammensetzt.
3. Einrichtung zur nachführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bei ne; ativern Signal des Kohlenstoffpotentials, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung aus einer Addier-Recheneinheit (1) oder einem Summations-Verstärker (IaJl der oder dem eine Referenzsignalquelle (5 oder 5a) zugeordnet ist, einem Differenz-Verstärker (2), einer diesem nachgeordneten Diode (6), einem Summations-Verstärker (3) und einem weiteren invertierenden Verstärker (4) besteht.
DE19712152439 1971-10-21 1971-10-21 Verfahren und Einrichtung zur Verhinderung der Rußbildung in Aufkohlungsräumen Expired DE2152439C3 (de)

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DE2152439B2 DE2152439B2 (de) 1977-09-01
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DE2835444C2 (de) * 1978-08-12 1985-08-01 Ruhrgas Ag, 4300 Essen Verfahren zur Gewinnung eines Anzeige- und Regelsignals für den Kohlenstoffpegel bei der Gasaufkohlung von Eisenteilen
CA1174461A (en) * 1980-08-15 1984-09-18 Robert J. Peartree Method for removing carbonaceous deposits from heat treating furnaces
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