SE507916C2 - Sätt och anordning för kontroll och/eller styrning av gasatmosfären i en värmebehandlingsugn - Google Patents

Description

507 9íe | H~[1^ Det kända sättet avser ej värmebehandling av föremål i en väsentligen inert atmosfär och reglering av gasatmosfären i ugnen för att optimera tillförseln av inert gas till denna. Ändamålet med det kända förfarandet är att göra en kvanti- tativ och kvalitativ bestämning av förekommande förore- ningar på metallytor inför efterföljande ytbeläggningssteg.

Ett huvudändamål med föreliggande uppfinning är att åstad- komma ett sätt som möjliggör kontroll och/eller styrning av gasatmosfären i en värmebehandlingsugn för att optimera tillförseln av inert gas till ugnen.

Ett andra ändamål är att åstadkomma en anordning som kan användas vid genomförande av sättet.

Till grund för uppfinningen ligger insikten om att man för erhållande av ett mått på kvaliteten hos ugnsatmosfären kan utnyttja halten koldioxid som erhålles vid katalytisk oxi- dation av väsentligen allt kol i ugnsatmosfären till kol- dioxid.

Det speciellt karakteristiska för det i första stycket an- givna sättet är därvid enligt föreliggande uppfinning att man bestämmer totalkoncentrationen av kolväten och andra kolinnehållande gaser i ugnsatmosfären genom att gasprov från denna och syre eller en syreinnehållande gasblandning, såsom luft, bringas att reagera katalytiskt under sådana betingelser att väsentligen allt kol omvandlas till kol- dioxid, och att halten koldioxid i de avgående gaserna från den katalytiska reaktionen bestäms och utnyttjas som ett mått på kvaliteten hos ugnsatmosfären.

Med detta sätt kan man på ett enkelt och driftsäkert sätt 'J erhålla information om mängden kolväteföreningar i ugns- gasen och vidtaga lämpliga åtgärder för att hålla dessa inom i förväg bestämda gränser. äåsov 916 *lr Detta kan ske genom att man i beroende av halten koldioxid reglerar mängden inert gas som tillföres ugnen och/eller proportionerna mellan de i en till ugnen tillförd inert gasblandning ingående komponenterna.

Vid genomförande av sättet sugs lämpligen ett gasprov från ugnsatmosfären ut från ugnen genom ett munstycke till följd av ett av en pump åstadkommet undertryck, vilket även ut- nyttjas för att suga in syre eller luft via en flödesmätare för blandning med provet på ugnsgasen. Pumpen anordnas lämpligen nedströms om en för den katalytiska reaktionen utnyttjad katalysator, så att ett undertryck bibehålles i katalysatorn.

Med katalysator avses i denna beskrivning och i patent- kraven en ugnsliknande anordning innehållande ett kataly- tiskt ämne för åstadkommande av en katalytisk reaktion mellan de till anordningen tillförda gaserna.

De från katalysatorn avgående gaserna kan delas upp i två delflöden av vilka det ena tillföres en koldioxidanalysator medan det andra förbikopplas denna, varvid båda flödena bestäms med hjälp av flödesmätare. Storleken hos flödet till koldioxidanalysatorn kan därvid styras genom reglering av det delflöde som förbikopplas analysatorn. För att skydda analysatorn torkas lämpligen gasflödet innan det tillföres denna.

Det speciellt karakteristiska för en anordning för använd- ning vid genomförande av sättet framgår av patentkraven.

Uppfinningen kommer att beskrivas närmare nedan under hän- visning till det på bifogad ritning visade utföringsexemp- J let av en anordning enligt uppfinningen.

I figuren betecknar 1 schematiskt en värmebehandlingsugn, 507 91% \ H»r¶~ exempelvis en klockugn för glödgning av tidigare kallbe- arbetade föremål. Ugnen tillföres en inert gas, såsom kväve eller väte eller en blandning av dessa gaser. Även andra inerta gaser, såsom argon, kan utnyttjas. Tiden och tempe- raturen för värmebehandlingen bestäms i beroende av aktuel- la produkter.

Med 2 betecknas ett i ugnen beläget munstycke, vilket via en ledning 3 står i förbindelse med en katalysator 4, som uppvärmes med hjälp av en värmningsanordning 5. Beteck- ningen 6 avser en gasledning, vilken via en reglerventil 7 är kopplad till en flödesmätare 8. Flödesmätaren 8 står i sin tur i förbindelse med en källa för syre eller med den omgivande luften.

Katalysatorn 4 kan vara av känt utförande och exempelvis innehålla ett platinanät som uppvärms till ca 800°C. Även andra ädelmetaller kan utnyttjas.

Beteckningen 9 avser en i ledningen för avgaser från kata- lysatorn 4 inkopplad pump och 10 representerar en utrust- ning för att torka avgaserna.

Avgaserna från katalysatorn delas upp i två delflöden, av vilka det ena via en ledning 11 tillföres en koldioxid- analysator 12 medan det andra förbikopplas analysatorn 12 via en ledning 13. Ledningarna 11 och 13 innefattar varsin reglerventil 14 resp. 15 och varsin flödesmätare 16 resp. 17.

Funktionen hos den beskrivna anordningen blir följande.

Såsom nämnts ovan önskar man kontrollera kvaliteten hos gasatmosfären i ugnen 1 för att medge reglering av mängden tillförd inert gas så att kolhalten 1 atmosfären i ugnen, vilken huvudsakligen bestäms av kvarvarande smörj- Ååšgov 916 medelsrester på föremålen som skall värmebehandlas, kan hållas inom i förväg bestämda gränser, som eliminerar risken för sotutfällning men innebär att flödet av inert gas genom ugnen kan hållas på en låg nivå.

Härför suges ett gasprov från ugnsatmosfären via munstycket 2 till katalysatorn 4, vilken även via reglerventilen 7 tillföres en tillräcklig mängd syre eller luft för att reaktionen i katalysatorn skall omvandla väsentligen allt kol till koldioxid. Flödet av oxidationsgas genom ventilen 7 registreras medelst flödesmätaren 8.

Till följd av pumpens 9 placering nedströms om katalysatorn 4 och munstycket 2 i ugnen kan ett undertryck upprätthållas i kretsen uppströms om pumpen, vilket förhindrar återkon- densering av förångat smörjmedel. Trycket i denna del av systemet kan vara av storleksordningen 0,2-0,8 bar och uppgår företrädesvis till ca 0,5 bar. Torken 10 är inkopp- lad för att skydda koldioxidanalysatorn 12. Analysatorn utgöres lämpligen av en IR-analysator men kan även vara av annan känd typ.

Storleken av den del av avgasflödet från katalysatorn 4 som passerar analysatorn 12 regleras lämpligen med hjälp av den i shuntledningen 13 inkopplade reglerventilen 15. En mot- svarande reglerventil finns emellertid även i ledningen 11.

Flödesmätarna 16 och 17 ger tillsammans ett värde på det totala flödet från katalysatorn 4, varför det är enkelt att fastställa hur stort flöde som tas från ugnsatmosfären, eftersom flödesmätaren 8 registrerar mängden tillförd oxidationsgas.

Koldioxidanalysatorn 12 ger således ett värdef som enkelt kan utnyttjas för bestämning av den totala kolhalten i gas- atmosfären i ugnen 1. suv 9íe \}VT¶^ Det beskrivna förfarandet medger att man intermittent eller kontinuerligt kan kontrollera kolhalten i ugnsatmosfären utgående från en enkel bestämning av koldioxidhalten i ett delflöde från katalysatorn 4. Speciellt möjliggör uppfin- ningen en enkel och tillförlitlig, kontinuerlig reglering av ugnsatmosfären för bibehållande av kolhalten inom i förväg bestämda gränser oberoende av mängden föremål eller föroreningshalten på dessa. Regleringen sker därvid genom att mängden inert gas som tillföres ugnen eller proportio- nerna mellan komponenterna i den inerta gasblandning som tillföres ugnen regleras i beroende av den av analysatorn fastställda koldioxidhalten. Börvärdet för koldioxidhalten bestäms lämpligen på empirisk väg.

Uppfinningen har ovan beskrivits med hänvisning till det på bifogade ritning visade utföringsexemplet. Detta kan emel- lertid varieras i flera avseenden inom ramen för efter- följande patentkrav när det gäller olika detaljer. Således kan exempelvis placeringen av vissa komponenter förändras utan att funktionen påverkas. Uppfinningen har vidare be- skrivits i samband med en schematiskt visad klockugn. Denna kan emellertid ersättas med en gropugn eller annan typ av satsugn. Uppfinningen kan även tillämpas vid kontinuerliga ugnar.

Claims (10)

lßfåsov 916 |l" PATENTKRÄV

1. Sätt vid kontroll och/eller styrning av gasatmosfären i en ugn som utnyttjas för värmebehandling av metallföremål i en i huvudsak inert atmosfär som kan kontamineras av kol- väten, t.ex. till följd av smörjmedelsrester på föremålen från tidigare bearbetningsprocesser, k ä n n e t e c k - n a t a v att man bestämmer totalkoncentrationen av kol- väten och andra kolinnehållande gaser i ugnsatmosfären genom att gasprov från denna och syre eller en syreinne- hållande gasblandning, såsom luft, bringas att reagera katalytiskt under sådana betingelser att väsentligen allt kol omvandlas till koldioxid, och att halten koldioxid i de avgående gaserna från den katalytiska reaktionen bestäms och utnyttjas som ett mått på kvaliteten hos ugns- atmosfären.

2. Sätt enligt krav l, vilket används för styrning av gasatmosfären i en ugn som genomströmmas av en väsentligen inert gas eller gasblandning, k ä n n e t e c k n a t a v att halten koldioxid utnyttjas för reglering av mäng- den inert gas som tillföres ugnen och/eller proportionerna mellan de i en till ugnen tillförd inert gasblandning in- gående komponenterna.

3. Sätt enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t a v att gasprov från ugnsatmosfären sugs ut från ugnen genom ett munstycke till följd av ett av en pump åstad- kommet undertryck, vilket även utnyttjas för att suga in syre eller luft via en flödesmätare för blandning med provet på ugnsgasen.

4. Sätt enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t a v att pumpen är anordnad nedströms om en anordning i“vilken den katalytiska reaktionen sker, så att ett undertryck skapas i nämnda anordning. so? 91°è Itßjl

5. Sätt enligt-något av krav 1-4, k ä n n e t e c k n a t a v att avgaserna från anordningen för den katalytiska reaktionen delas upp i två delflöden av vilka det ena tillföras en koldioxidanalysator medan det andra förbikopplas denna och att båda flödena bestäms med hjälp av flödesmätare.

6. Sätt enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a t a v att gasflödet torkas innan det tillföres koldioxidanalysatorn.

7. Sätt enligt krav 5 eller 6, k ä n n e t e c k n a t a v att flödet till koldioxidanalysatorn styrs genom reglering av det delflöde som förbikopplas analysatorn.

8. Anordning för kontroll och/eller styrning av gasatmos- fären i en ugn (1) som utnyttjas för värmebehandling av metallföremål i en i huvudsak inert atmosfär som kan konta- mineras av kolväten, t.ex. till följd av smörjmedelsrester på föremålen från tidigare bearbetningsprocesser, k ä n n e t e c k n a d a v att den innefattar en kata- lysator (4), organ (2, 3) för att till denna tillföra prov på gasen i ugnen (1) och syre eller en syreinnehållande gasblandning, såsom luft, i sådan mängd, att man i kataly- satorn (4) erhåller en reaktion i vilken väsentligen allt kol omvandlas till koldioxid, samt organ (12) för att som mått på kvaliteten hos ugnsatmosfären bestämma halten kol- dioxid i avgaserna från katalysatorn.

9. Anordning enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a d a v att den innefattar en till katalysatorn (4) kopplad pump (10), som åstadkommer ett undertryck i katalysatorn, en första ledning (3), som förbinder katalysatorn med ett i ugnen anordnat munstycke (2), och en andra ledning (6) med en flödesmätare (8), som förbinder katalysatorn'med den om- givande luften eller en källa för syre. 2:50? 916

10. Anordning enligt krav 8 eller 9, k ä n n e t e c k - n a d a v att den innefattar en koldioxidanalysator (12), som tillföres en del av avgaserna från katalysatorn (4), en med en reglerventil (15) försedd shuntledning (13) för att leda den övriga delen av avgaserna förbi katalysatorn, samt flödesmätare (16, 17) för att bestämma de båda delflödenas storlekar.