PL211787B1 - Urządzenie do katalitycznego gazowego azotowania stali i stopów - Google Patents
Urządzenie do katalitycznego gazowego azotowania stali i stopówInfo
- Publication number
- PL211787B1 PL211787B1 PL385785A PL38578507A PL211787B1 PL 211787 B1 PL211787 B1 PL 211787B1 PL 385785 A PL385785 A PL 385785A PL 38578507 A PL38578507 A PL 38578507A PL 211787 B1 PL211787 B1 PL 211787B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- furnace
- nitrogen
- oxygen sensor
- catalytic
- control
- Prior art date
Links
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 11
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 11
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 8
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 8
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 83
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 44
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 43
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 36
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 19
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims abstract description 15
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 5
- 150000002926 oxygen Chemical class 0.000 claims abstract description 4
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 43
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 22
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 claims description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 2
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 claims description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 claims description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000004801 process automation Methods 0.000 abstract description 2
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 abstract description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 13
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 7
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 3
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 2
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N ZrO2 Inorganic materials O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YYXHRUSBEPGBCD-UHFFFAOYSA-N azanylidyneiron Chemical compound [N].[Fe] YYXHRUSBEPGBCD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000003303 reheating Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000009738 saturating Methods 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B5/00—Muffle furnaces; Retort furnaces; Other furnaces in which the charge is held completely isolated
- F27B5/04—Muffle furnaces; Retort furnaces; Other furnaces in which the charge is held completely isolated adapted for treating the charge in vacuum or special atmosphere
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B5/00—Muffle furnaces; Retort furnaces; Other furnaces in which the charge is held completely isolated
- F27B5/06—Details, accessories or equipment specially adapted for furnaces of these types
- F27B5/18—Arrangement of controlling, monitoring, alarm or like devices
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D19/00—Arrangements of controlling devices
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D21/00—Arrangement of monitoring devices; Arrangement of safety devices
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D19/00—Arrangements of controlling devices
- F27D2019/0006—Monitoring the characteristics (composition, quantities, temperature, pressure) of at least one of the gases of the kiln atmosphere and using it as a controlling value
- F27D2019/0012—Monitoring the composition of the atmosphere or of one of their components
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
- Furnace Details (AREA)
Abstract
Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do chemiczno-termicznej obróbki stali i stopów w ośrodkach gazowych z zastosowaniem sterowania automatycznego. Urządzenie jest wyposażone w piec grzewczy (1) z retortą albo bez retorty, w umieszczony w piecu zespół (4) katalitycznego oddziaływania na gazy technologiczne, w urządzenia do doprowadzania, mieszania, dozowania i odprowadzania gazów technologicznych i w urządzenie do bieżącej kontroli i sterowania potencjału azotu w atmosferze pieca. Urządzenie do bieżącej kontroli i sterowania potencjału azotu w atmosferze pieca ma postać czujnika tlenu (5), przetwornika wtórnego (6) ze wskazaniem potencjału azotu w jednostkach wagowych zawartości azotu w żelazie, oraz zespołu wykonawczego, przy czym zespół katalitycznego oddziaływania na gazy technologiczne jest umieszczony w piecu, w instalacji doprowadzania gazów technologicznych. Techniczny efekt uzyskiwany przy realizacji tego wynalazku polega na znacznym powiększeniu niezawodności i stabilności procesów technologicznych, a także na skróceniu czasu azotowania dzięki zastosowaniu kompleksowej automatyzacji procesów.
Description
Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do katalitycznego azotowania stali i stopów w ośrodkach gazowych z zastosowaniem sterowania automatycznego.
Znane urządzenie do azotowania stali i stopów, w katalitycznie traktowanym amoniaku, jest wyposażone w piec elektryczny z retortą albo bez retorty, w zbiornik z amoniakiem, w instalację doprowadzania i odprowadzania gazów, w urządzenie do mieszania i dozowania gazów, a w instalacji doprowadzania gazów do pieca elektrycznego w zbiornik z katalizatorem. Jednakże to urządzenie nie zawiera zespołów do bieżącej kontroli procesu nasycania żelaza azotem z fazy gazowej (Patent RF nr 2109080 MKP C23C8/24 opublikowany 20.04.1998 r.).
Znane są sposoby bieżącej kontroli fazy gazowej, stosowane w gazowym azotowaniu, w karbonitryfikacji i w katalitycznym gazowym azotowaniu. Jednakże przy zastosowaniu tych sposobów jako potencjał azotu przyjęto stosunek częściowych ciśnień amoniaku i wodoru w atmosferze pieca, co - jak pokazała praktyka - nie daje informacji o realnym przebiegu procesu azotowania gazowego (Łachtin J.M. i in. „Teoria i technologia azotowania”, „Metalurgia”, 1991, str. 39-55).
Główną ich niedogodnością jest przyjęcie przestarzałych zasad oceny fazy gazowej w procesie dyfuzyjnego nasycania żelaza azotem i, jak zaobserwowano, brak możliwości rzeczywistego sterowania tym procesem.
Znane urządzenie do gazowej, niskotemperaturowej chemiczno-cieplnej obróbki stali i stopów jest wyposażone w piec elektryczny z retortą, w zbiornik z amoniakiem, w instalację doprowadzania i odprowadzania gazów, w zbiornik z katalizatorem umieszczony wewnątrz przestrzeni pieca i w twardo-elektrolitowy czujnik tlenu typu zanurzeniowego. Ustalono wzajemny związek między sygnałem twardo-elektrolitowego czujnika i zawartością azotu w żelazie. Dla wygody sterowania procesem proponuje się przyjąć potencjał azotu, jako równy koncentracji azotu w żelazie po osiągnięciu przez to ostatnie równowagi z fazą gazową (Zniczenko W.M. i in. „Azotowy potencjał: obecny stan i koncepcja rozwojowa”, „Maszinostrojenjie”, 2003, str. 40-50).
To rozwiązanie techniczne stanowi bliską analogię i zostało przyjęte, jako prototyp dla proponowanego urządzenia. Podstawową niedogodnością prototypu jest brak aparatury, umożliwiającej automatyczne, w czasie rzeczywistym, określenie wielkości potencjału azotu na podstawie sygnałów z czujnika. Operator powinien w danym przypadku odczytać sygnały z czujnika dotyczące tlenu i temperatury, za pomocą nomogramu określić wielkość potencjału azotu i tylko na tej podstawie podjąć decyzję o skorygowaniu procesu.
Zadaniem wynalazku jest opracowanie urządzenia do sterowanego katalitycznego gazowego azotowania metali i stopów, wyposażonego w skuteczne środki do bieżącej kontroli procesów dyfuzyjnych, na podstawie zawartości tlenu w składzie fazy gazowej.
Techniczny efekt osiągnięty przy realizacji tego wynalazku polega na znacznym powiększeniu niezawodności i stabilności procesów technologicznych, a także na skróceniu czasu azotowania dzięki zastosowaniu kompleksowej automatyzacji procesów.
Cel wynalazku zrealizowano poprzez urządzenie do katalitycznego gazowego azotowania stali i stopów, które jest wyposażone w piec grzewczy z retortą albo bez retorty, w umieszczony w piecu zespół katalitycznego traktowania gazów technologicznych, w urządzenia do ładowania, mieszania, dozowania i odprowadzania gazów technologicznych, i w urządzenie do bieżącej kontroli i sterowania potencjału azotu w atmosferze pieca, przy czym według wynalazku urządzenie do bieżącej kontroli i sterowania potencjału azotu w atmosferze pieca grzewczego ma postać czujnika tlenu umieszczonego w roboczej przestrzeni retorty i podłączonego sygnałowo do przetwornika wtórnego ze wskazaniem potencjału azotu w wagowych jednostkach zawartości azotu w żelazie, podłączonego sygnałowo do zespołu wykonawczego regulacji natężenia przepływu amoniaku, przy czym zespół katalitycznego oddziaływania na gazy technologiczne jest umieszczony w piecu grzewczym, w linii doprowadzania gazów technologicznych.
Czujnik tlenu ma korzystnie postać twardo-elektrolitowego miernika napięcia, albo korzystnie postać półprzewodnikowego miernika oporności i jest korzystnie zaopatrzony w autonomiczny system termostabilizacji.
Korzystnie zespół katalitycznego traktowania ma postać zbiornika z katalizatorem, który korzystnie ma postać tabletek ze spienionej ceramiki.
Piec grzewczy jest korzystnie wyposażony w grzałki elektryczne albo w palniki gazowe.
PL 211 787 B1
W korzystnym wykonaniu przetwornik wtórny jest wyposażony w interpretator sygnału wyjściowego czujnika tlenu, jako składnika gazu zgodnego z binarnym wykresem „żelazo-azot”.
Dodatkowo, przetwornik wtórny jest tak wykonany, że ma możliwość zapamiętania standardowego sygnału wyjściowego, proporcjonalnego do prognozowanej koncentracji azotu w żelazie. Ponadto, posiada on możliwość komputerowego odwzorowania procesów dyfuzyjnych z graficznym uwidocznieniem składu gazu, koncentracji azotu i rozkładu mikrotwardości warstwy dyfuzyjnej w czasie rzeczywistym.
Przedmiotowy wynalazek został przedstawiony schematycznie w korzystnym przykładzie wykonania na rysunku.
Pokazane na tym rysunku urządzenie jest wyposażone w piec grzewczy 1 z retortą albo bez retorty (opcja nie pokazana), w urządzenia 2 do załadunku, mieszania, dozowania i w instalację 3 do odprowadzania gazów technologicznych, doprowadzanych z instalacji niskiego ciśnienia, oraz w zespół 4 katalitycznego oddziaływania na atmosferę pieca, umieszczony wewnątrz przestrzeni pieca. Urządzenie jest wyposażone w zespół bieżącej kontroli i sterowania potencjału azotu w atmosferze pieca, mający postać czujnika tlenu 5, przetwornika wtórnego 6 ze wskazaniem potencjału azotu w jednostkach wagowych zawartości azotu w żelazie, oraz zespołu wykonawczego 7 otrzymującego polecenia od operatora albo od komputera.
Piec do azotowania, wyposażony w katalityczne urządzenie do traktowania amoniaku, umożliwia prowadzenie procesu nasycenia żelaza (stali) azotem w warunkach zbliżonych do równowagi. Jednakże na pracę rzeczywistego pieca ma wpływ wiele ubocznych czynników, które nie mogą być stabilne: hermetyczność pieca i dopływ tlenu, jakość amoniaku i zawartość w nim wody i oleju, czystość powierzchni części i ilość tlenków na nich i tak dalej. W celu uwzględnienia wpływu tych zmiennych czynników jest przeznaczony system bieżącej kontroli potencjału azotu w atmosferze pieca. W wariancie minimalnym, dysponując tylko przetwornikiem wtórnym czujnika tlenu ze wskaźnikiem potencjału azotu, operator łatwo stwierdza, w jakim stanie jest w danej chwili proces dyfuzyjnego nasycania, i jakie działania należy podjąć dla jego skorygowania w celu uzyskania pozytywnego rezultatu. Znany jest binarny wykres żelazo-azot. Znając prognozowaną zawartość azotu na powierzchni obrabianych części, operator może łatwo ocenić czy jest go za dużo, czy za mało, czy w dostatecznej ilości. W wariancie z zastosowaniem komputerowego monitorowania, określenie i wykonanie koniecznych działań - zmiana natężenia przepływu gazów technologicznych, temperatury procesu itd. - odbywa się automatycznie. Zastosowanie aparatury automatycznie określającej prognozowaną koncentrację azotu na powierzchni obrabianego metalu umożliwia dostatecznie łatwe modelowanie komputerowe przebiegu procesu dyfuzyjnego w czasie rzeczywistym i obliczanie prognozy uzyskiwanego rezultatu na podstawie rozkładu koncentracji azotu od powierzchni do wnętrza materiału, skład fazowy strefy przypowierzchniowej i rozkład mikrotwardości w warstwie dyfuzyjnej. Umożliwia to dostatecznie wiarygodnie, z uwzględnieniem wszystkich zmiennych czynników, dokonanie oceny chwilowego rezultatu i przyjęcie aktualnego rozwiązania dotyczącego możliwości zakończenia procesu w wyniku osiągnięcia potrzebnych parametrów.
P r z y k ł a d
Urządzenie pracuje w następujący sposób. W przemysłowym piecu z retortą typu SSZA-6.9/7 (CWA-6.9/7) z ogrzewaniem elektrycznym wykonywane było azotowanie cylindrów automatów do obróbki termoplastycznej, wykonanych ze stali 38H2MJA (38X2MOA) i wstępnie obrobionych cieplnie do twardości 30...34HRC. Wymagania techniczne dla części po azotowaniu: twardość powierzchniowa > 850HV, grubość warstwy dyfuzyjnej 0,5 mm do 0,8 mm. Części miały postać rur o średnicy zewnętrznej 120 mm, o grubości ścianki 10 mm i wysokości 450 mm. Załadowano 8 części. Równocześnie były załadowane próbki porównawcze z tej samej stali i poddane tej samej wstępnej obróbce cieplnej. Przekrój próbki 10x10 mm, długość 50 mm.
Amoniak był doprowadzany rurą do przestrzeni roboczej pieca poprzez pokrywę retorty z zakładowej instalacji niskiego ciśnienia 3 do 5 kPa.
Pokrywa retorty pieca na wlocie amoniaku do przestrzeni pieca była zaopatrzona w rurę o średnicy 22 mm i o długości 120 mm. Był w niej umieszczony katalizator z nośnikiem ze spienionej ceramiki z tlenku glinu o porowatości 70%, stopiony z palladem do koncentracji 1,0% do 1,2%. Katalizator miał postać tabletek o średnicy 18 mm i wysokości 20 mm. Objętość załadowanego katalizatora wy3 nosiła 10 cm3.
Dla potrzeb bieżącej kontroli fazy gazowej piec był wyposażony w dwa czujniki tlenu: twardo-elektrolitowy z czujnikiem wykonanym z dwutlenku cyrkonu i półprzewodnikowy z czujnikiem
PL 211 787 B1 wykonanym z dwutlenku tytanu. Czujniki były zamontowane w pokrywie retorty i umieszczone w jej roboczej przestrzeni. Zastosowano dwa czujniki w celu wykonywania pomiarów równoległych.
Do pomiaru temperatury piec był wyposażony w termoparę TXA, zamontowaną również w pokrywie retorty z gorącym spawem umieszczonym w roboczej przestrzeni pieca.
Jako przetwornik wtórny i programowany regulator temperatury zastosowano mikroprocesorowy regulator temperatury „Termodat-14” („TepMogaT-14”).
Jako przetwornik wtórny sygnałów pochodzących od czujników tlenu zastosowano programowany mikro-komputer, model DO05DD „Koyo”, wykonujący obliczenie potencjału azotu na podstawie sygnałów z czujników tlenu, zgodnie ze specjalnym wzorem i zaopatrzony w program regulacji natężenia przepływu amoniaku na podstawie wyjściowego sygnału analogowego, przekazywanego do zespołu wykonawczego -reduktora natężenia przepływu amoniaku, model 1559AX „MKS”. Wskazania wielkości potencjału azotu za pomocą mikrokomputera obliczeniowego były dokonywane na pulpicie operatora, model OP006DD „Koyo”. Wizualna kontrola zużycia amoniaku była wykonywana za pomocą rotametru, model PC-0,63.
Mikrokomputer był wyposażony w programy: interpretacji obliczonej wielkości potencjału azotu i fazowego składu warstwy powierzchniowej obrabianej stali oraz obliczania przyrostu warstwy dyfuzyjnej w czasie rzeczywistym w procesie azotowania. Wizualizacja wyników działania podprogramu miała miejsce na tym samym pulpicie operatora. Podprogramy komputerowego modelowania procesów dyfuzyjnych były wykonywane przez operatora dla uzyskania oceny przebiegu procesu i przyjmowania decyzji o zakończeniu procesu azotowania.
Z pulpitu operator nastawiał temperaturę, wielkość potencjału azotu, minimalne natężenie przepływu amoniaku, maksymalne natężenie przepływu amoniaku. Parametrami procesu były: temperatura = 540°C, minimalne natężenie przepływu amoniaku = 200 l/godz., maksymalne natężenie przepływu amoniaku = 600 l/godz., potencjał azotu = 5%. Po załadowaniu części, zamknięciu pokrywy retorty i uruchomieniu systemu wentylacji z pulpitu operatora zostało wydane polecenie „Start”.
W czasie pracy urządzenia temperatura była utrzymywana za pomocą regulatora, przetwornik wtórny oceniał sygnały z czujników tlenu, obliczał wartość potencjału azotu, porównywał go z wielkością zadaną i wysyłał polecenie do zespołu wykonawczego o podtrzymaniu żądanego natężenia przepływu amoniaku. Do czasu osiągnięcia przez potencjał azotu zadanej wartości, natężenie przepływu amoniaku było utrzymywane w maksymalnej wielkości. Po osiągnięciu zadanej wartości potencjał był obniżany do poziomu minimalnego. Operator obserwował działanie automatyki i oceniał prognozowane wyniki azotowania, zgodnie z danymi wskaźnika składu gazu obszaru powierzchniowego, oraz wykres obliczonego rozkładu mikrotwardości. W ciągu 24 godzin prowadzenia procesu podprogramy przetwornika wtórnego dokonywały modelowania procesów dyfuzyjnych, określały osiąganie zadanych parametrów dotyczących twardości powierzchni i grubości warstwy dyfuzyjnej. Na tej podstawie, a także, ponieważ brak było przebić i uszkodzeń w czasie pracy urządzenia, operator zadecydował o zakończeniu procesu.
Po poleceniu „Stop” z pulpitu operatora doprowadzanie amoniaku i ogrzewanie zostały automatycznie wyłączone. Do retorty został w systemie ręcznym doprowadzony azot gazowy dla usunięcia z niej amoniaku. Po osiągnięciu przez retortę temperatury 120°C doprowadzanie azotu zostało zakończone, retorta została otwarta a części wyładowane.
Ocena wyników azotowania była prowadzona na próbkach. Wyniki badań i główne parametry procesu w porównaniu z procesami tradycyjnymi, omówionymi na przykład w opracowaniu Łachtin J.M. i in. „Teoria i technologia azotowania”, „Metalurgia”, 1991, str. 39-55, są przedstawione w tabeli.
T a b e l a
| Parametr | Prowadzony proces | Zalecany proces tradycyjny |
| Temperatura, °C | 540 | 520...540 |
| Czas wytrzymywania przy ustalonej temperaturze, godz. | 24 | 62 |
| Twardość powierzchni HV | 950 | 800...1000 |
| Grubość warstwy dyfuzyjnej, mm | 0,6 | 0,5...0,8 |
PL 211 787 B1
Jak widać z danych zawartych w tabeli, zastosowanie proponowanego urządzenia z instalacją do kontroli potencjału azotu umożliwiło podjęcie aktualnej i uzasadnionej decyzji o zakończeniu procesu, po uzyskaniu zadanych parametrów warstwy dyfuzyjnej, co świadczy o technologicznej niezawodności i stabilności proponowanego urządzenia. Tym samym, równocześnie z obróbką amoniaku w proponowanym katalizatorze, zapewniono uzupełnienie atmosfery pieca o nowe własności, co umożliwiło skrócenie czasu prowadzenia procesu z 62 do 24 godzin.
Claims (8)
1. Urządzenie do katalitycznego gazowego azotowania stali i stopów, wyposażone w piec grzewczy z retortą albo bez retorty, w umieszczony, w piecu zespół katalitycznego oddziaływania na gazy technologiczne, w urządzenia do doprowadzania, mieszania, dozowania i odprowadzania gazów technologicznych, i w urządzenie do bieżącej kontroli i sterowania potencjału azotu w atmosferze pieca, znamienne tym, że urządzenie do bieżącej kontroli i sterowania potencjału azotu w atmosferze pieca (1) ma postać czujnika (5) tlenu umieszczonego w roboczej przestrzeni retorty i podłączonego sygnałowo do przetwornika wtórnego (6) ze wskazaniem potencjału azotu w jednostkach wagowych zawartości azotu w żelazie, podłączonego sygnałowo do zespołu wykonawczego (7) regulacji natężenia przepływu amoniaku, przy czym zespół (4) katalitycznego oddziaływania na gazy technologiczne jest umieszczony w piecu (1), w linii doprowadzania gazów technologicznych.
2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że czujnik (5) tlenu ma postać twardoelektrolitowego miernika napięcia.
3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że czujnik (5) tlenu ma postać półprzewodnikowego miernika oporności.
4. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienne tym, że czujnik (5) tlenu jest zaopatrzony w autonomiczny system termostabilizacji.
5. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że zespół (4) katalitycznego oddziaływania ma postać zbiornika z katalizatorem.
6. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że katalizator ma postać tabletek ze spienionej ceramiki.
7. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że piec grzewczy (1) jest wyposażony w grzałki elektryczne albo w palniki gazowe.
8. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że przetwornik wtórny (6) jest wyposażony w interpretator sygnału wyjściowego czujnika (5) tlenu, w postaci składu gazu, zgodnie z binarnym wykresem „żelazo-azot”.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006141494/02A RU2310802C1 (ru) | 2006-11-24 | 2006-11-24 | Установка для каталитического газового азотирования сталей и сплавов |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL385785A1 PL385785A1 (pl) | 2009-01-19 |
| PL211787B1 true PL211787B1 (pl) | 2012-06-29 |
Family
ID=38959471
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL385785A PL211787B1 (pl) | 2006-11-24 | 2007-02-19 | Urządzenie do katalitycznego gazowego azotowania stali i stopów |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7931854B2 (pl) |
| CA (1) | CA2681885C (pl) |
| DE (1) | DE112007000016B4 (pl) |
| PL (1) | PL211787B1 (pl) |
| RU (1) | RU2310802C1 (pl) |
| WO (1) | WO2008063095A1 (pl) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102149830B (zh) * | 2008-09-10 | 2013-03-27 | 新日本制铁株式会社 | 方向性电磁钢板的制造方法 |
| BR112012029861B1 (pt) * | 2010-05-25 | 2021-06-29 | Nippon Steel Corporation | Processo de fabricação de folha de aço elétrico de grão orientado. |
| US9974577B1 (en) | 2015-05-21 | 2018-05-22 | Nuvasive, Inc. | Methods and instruments for performing leveraged reduction during single position spine surgery |
| CN108106754B (zh) * | 2018-02-01 | 2021-01-15 | 中冶长天国际工程有限责任公司 | 一种工业设备险情的动态监测装置及监测方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2541857A (en) * | 1945-05-30 | 1951-02-13 | Leeds & Northrup Co | Control of constituent potentials |
| RU1786413C (ru) | 1990-05-21 | 1993-01-07 | Всесоюзный научно-исследовательский институт "Альтаир" | Устройство дл определени концентрации газов |
| JP2693382B2 (ja) * | 1994-07-26 | 1997-12-24 | リヒト精光株式会社 | 複合拡散窒化方法及び装置並びに窒化物の生産方法 |
| RU2061088C1 (ru) * | 1994-08-05 | 1996-05-27 | Борис Михайлович Гусев | Способ химико-термической обработки деталей из нелегированных электротехнических сталей и печь для его осуществления |
| RU2109080C1 (ru) * | 1997-05-14 | 1998-04-20 | Владимир Яковлевич Сыропятов | Установка для газовой низкотемпературной химико-термической обработки стали и сплавов |
| RU2230824C2 (ru) * | 2002-04-09 | 2004-06-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Борец" | Способ химико-термической обработки материала на основе сплава железа, материал на основе сплава железа и деталь ступени погружного центробежного насоса |
| RU35422U1 (ru) * | 2003-08-13 | 2004-01-10 | Закрытое акционерное общество "МИУС" | Электропечь для химико-термической обработки изделий |
-
2006
- 2006-11-24 RU RU2006141494/02A patent/RU2310802C1/ru active IP Right Revival
-
2007
- 2007-02-19 WO PCT/RU2007/000079 patent/WO2008063095A1/ru not_active Ceased
- 2007-02-19 CA CA2681885A patent/CA2681885C/en active Active
- 2007-02-19 PL PL385785A patent/PL211787B1/pl unknown
- 2007-02-19 DE DE112007000016T patent/DE112007000016B4/de not_active Expired - Fee Related
-
2009
- 2009-08-04 US US12/535,354 patent/US7931854B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2310802C1 (ru) | 2007-11-20 |
| DE112007000016T8 (de) | 2009-11-05 |
| CA2681885A1 (en) | 2008-05-29 |
| US20090289398A1 (en) | 2009-11-26 |
| PL385785A1 (pl) | 2009-01-19 |
| DE112007000016T5 (de) | 2009-07-02 |
| US7931854B2 (en) | 2011-04-26 |
| DE112007000016B4 (de) | 2010-04-01 |
| WO2008063095A1 (fr) | 2008-05-29 |
| CA2681885C (en) | 2010-11-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5534629B2 (ja) | 熱処理方法および熱処理装置、並びに熱処理システム | |
| PL211787B1 (pl) | Urządzenie do katalitycznego gazowego azotowania stali i stopów | |
| TW201638361A (zh) | 連續熔融金屬鍍覆方法及連續熔融金屬鍍覆設備 | |
| CN104990830A (zh) | 测量加热炉炉内气氛对钢坯表面氧化影响的方法和装置 | |
| JPH06172960A (ja) | 真空浸炭方法 | |
| JP2017082275A (ja) | 窒化処理装置、および、窒化処理方法 | |
| RU64632U1 (ru) | Установка для каталитического газового азотирования сталей и сплавов | |
| US2886478A (en) | Method and control apparatus for carburizing ferrous objects | |
| CN1174241A (zh) | 包括h2、h2o炉区控制的热处理方法和装置 | |
| CN105987602A (zh) | 多用途管式炉及使用多用途管式炉的机理试验方法 | |
| JP2010535550A (ja) | コンテナからの流出の際に薬液のｐＨを一定に保つための方法及び装置 | |
| CN202383050U (zh) | 一种耐火材料高温抗侵蚀试验装置 | |
| KR101367301B1 (ko) | 플럭스 공급장치 및 공급방법 | |
| JPH04107256A (ja) | 浸炭炉 | |
| JP4371098B2 (ja) | 廃酸液処理方法 | |
| RU2430353C1 (ru) | Способ коррозионных испытаний и установка для его осуществления | |
| KR102239241B1 (ko) | 노즐 막힘 방지장치 및 노즐 막힘 방지방법 | |
| WO2012013324A2 (en) | Process and apparatus for humidifying a combustible gas | |
| SI1752726T1 (sl) | Prenosni sistem za tekoče kovine | |
| CN116732274A (zh) | 一种转炉氧气与氮气混吹增氮控制方法 | |
| JP4092215B2 (ja) | 熱処理炉の雰囲気制御装置 | |
| US20160273065A1 (en) | Process Gas Preparation Apparatus for an Industrial Furnace System and an Industrial Furnace System for Gas Carburizing and Hardening of Metal Workpieces Utilizing Same | |
| US20170292170A1 (en) | Controlling and optimising furnace atmospheres for stainless steel heat treatment | |
| JP6724201B2 (ja) | 窒化処理装置、および、窒化処理方法 | |
| JPS6152216B2 (pl) |