SU1306970A1 - Устройство дл автоматического регулировани углеродного потенциала атмосферы - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к химико- термической обработке изделий и предназначено дл  регулировани  углеродного потенциала в печи. Цель изобретени  - повышение надежности работы нагревателей, а также качества обрабатываемых изделий за счет повьппени  точности регулировани . Существо изобретени  заключаетс  в том, что сигнал с датчика 1 поступает на блок 3 делени . Одновременно сигналы (Л

Description

с датчика 2, расположенного около нагревателей 15, поступают на блок 4 делени , СигналЫд пропорциональные потенциалу углерода в печи в различных точках, поступают на входы первого блока 5 сравнени , где определ етс  их разность, котора  на втором блоке 6 сравнени  сопоставл етс  с сигналом с задатчика 13 перепада углеродного потенциала. В случае, когда углеродный потенциал атмосферы печи у нагревателей 15 ниже, чем у издели , то результирующий сигнал с блока 6 - положительный и вентиль 7

Изобретение относитс  к химико- термической обработке изделий и может быть использовано дл  измерени  и регулировани  углеродного потенциала по содержанию кислорода печных атмосфер и других газовых сред.

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности работы нагревателей, а также качества обрабатываемых изделий .

На чертеже представлено предлагаемое устройство.

Устройство дл  автоматического регулировани  углеродного потенциала атмос(|)еры содержит датчики 1 и 2 с термопарой, соединенные соответственно с блоками 3 и 4 делени , последо- ватапьно соединенные первый и третий блоки 5 и 6 сравнени , вентиль 7, второй блок 8 сравнени , регул тор 9 . состава газа, исполнительный механизм 10, перепускной кран 11, задат- чик 12 уставки углеродного потенциала , подключенный инверсно к второму блоку 8 сравнени , и задатчик 13 перепада углеродного потенциала, под- кл оченный инверсно к третьему блоку 6 сравнени , причем первый блок 3 делени  подключен к первому и второму блокам 5 и 8 сравнени , второй блок 4 делени  подключен инверсно только к первому блокгу 5 сравнени , а выход вентил  7 - инверсно к второму блоку сравнени .

Кроме того, на чертеже изображены футеровка 14 печи, нагреватели 15,

не пропускает его на вход второго блока 8 сравнени . В этом случае ре- улирование углеродного потенциала :роисходит по каналу: блок 3 делени  олок 8 сравнени  - регул тор 9 - исполнительный механизм 10 - перепускной клапан 11, установленный на трубопроводе 17 подачи углеводорода в печь. В случае, когда углеродный потенциал атмосферы выше, чем у изде- :Лий, сигнал с выхода блока 6 сравнени  проходит через вентиль 7 на блок 8 сравнени , уменьша  величину сигнала , поступающего на регул тор 9. 1 ил.

0

обрабатываемое изделие 16 и часть ;трубы 17, по которой углеводород через перепускной кран 11 поступает в печь.

Датчики 1 и 2 расположены в разных местах печного пространства, датчик 1 ближе к изделию 16, а датчик 2 ближе к нагревател м 15. Поскольку между изделием и нагревател ми существует температурньй перепад, составл ющий обычно 10-100 С (у издели  температура ниже, у нагревател  вьше), то и датчик 1 будет нагрет слаблее, чем датчик 2. Температурный перепад между датчиками близок к 5-100 с.

Датчики 1 и 2 могут быть выполнены , например, в виде трубки с герметично присоединенной к одному из торцов пробиркой из двуокиси циркони , внутрь которой вставлена термопара.

Устройство работает следующим образом .

Сигнал с датчика 1, пропорциональ- 5 ньй произведению функций содержани  кислорода в печной атмосфере и ее температуре Ug,, а также сигнал, пропорциональный функции температуры печной атмосферы UT.J , поступают на 0 блок 3 делени . Одновременно с датчика 2 аналогичные сигналы поступают на блок 4 делени .

Блок 3 делени , производ  операции делени  Ug,/Ur, подает сигнал, пропорциональный функции концентрации кислорода в печной атмосфере у издели  Cq,, который при Pco const одно0

5

значно определ ет потен1щал углерода, на входы первого и второго блоков 5 и 8 сравнени . Блок 4 делени , производ  операции делени  , подает сигнал, пропорциональный функции концентрации кислорода в печной атмосфере у нагревателей Ctfj инверсно на вход блока 5 сравнени .

Задатчик 12 уставки углеродного .. потенциала подает инверсно на второй блок 8 сравнени  сигнал, пропорциональный максимальному значению углеродного потенциала (1,2-1,4 С). который в течении определенного промежут ка времени (2-20 ч) определ ет положение уставки, после чего сигнал ав- томатически измен етс  в соответствии с заданием, мен   положение уставки .

Одн-овременно первый блок 5 сравнени  сравнивает сигналы с первого и второго блоков 3 и 4 делени  и результирующий сигнал йС поступает на вход третьего блока 6 сравнени , где происходит сравнение результирующего сигнала йС с сигналом йС, поступающим инверсно с задатчика 13 перепада углерг/дього потенциала. Величина сигнала U С может колебатьс  в .широких пределах (0,0-0,2%С), но при обычно используемых атмосферах эту величину лучше прин ть ра вной нулю. Это позволит работать практически не уменьша  потенциал углерода у издели  или измен   ее на величину, мало вли ющую на скорость цементации. В случае, когда углеродный потенциал атмосферы печи у нагревателей выше, чем у изде

ЛИЯ, или меньше, но на величину меньшую , чем &С, результирующий сигнал iC после третьего блока 6 сравнени  имеет отрицательное значение и поступает через вентиль 7 инверсно на второй блок 8 сравнени , где уменьшает сигнал, поступающий с задатчика 12 уставки углеродного потенциала и тем самым измен ет положение уставки, определ ющей макс значение угеродно- го потенциала. Если, сигнал CCf,, поступающий с первого блока 3 делени  на вход второго блока 8 сравнени , по абсолютной величине меньше суммарного сигнала, поступающего с задатчика 12 уставки углеродного потенциала Л С, и с третьего блока 6 сравнени  после вентил  7 и С, или равен ему Сц, 6/ЛС,, то на регул тор 9 поступает отрицательный сигнал, ко

0

,

5 .

торьи через исполнительный механизм 10 призакрывает перепускной кран 11 и тем самым уменьшает подачу углеводородной добавки в печь до тех пор, пока сигналы не сравн ютс .

В случае, когда углеродный потенциал атмосферы печи у нагревателей ниже, чем у издели , на величину, меньшую или равную ЛС, то результирующий сигнал йС,2 после третьего блока 6 сравнени  имеет положительное значение и вентиль 7 его не пропускает . Таким образом, регулирование осуществл етс  путем сравнени  сигналов Сц;, и лС, по обычной схеме.

Углеродный потенциал при различных добавках углеводородов может как уменьшатьс  с увеличением температуры , так и увеличиватьс . Поэтому уг- 0 леродный потенциал атмосферы печи в точках с различной температурой различен. Чем вьшзе разница в температурах , тем больше это различие. При разнице температур менее 5 чувствительность датчиков не позвол ет надежно определ ть

это различие, следовательно перепад в 5 выбран нами как предел перепада темйера- тур. Перепад вьш1е 100 нецелесообра

зен, поскольку в этом случае датчик будет разогрет до температур, когда надежность работы датчика начинает снижатьс . При высоких углеродных потенциалах (1,3%С и вьш1е) при температуре цементации нагреватели работают значительно меньше времени, чем при низких, и чем потенциал, тем меньше работает нагреватель. Поэтому дл  повьштени  ресурса работы нагревателей и других внутрипечных узлов с повьш1енной температурой необходимо создать атмосферу, углеродный потенциал которой бы с ростом температуры уменьшалс  или, по крайней мере, не

увеличивалс , и таким образом добитьс  на нагревател х приеипемого углеродного потенциала, при котором узлы с повышенной температурой работали бы значительно дольше, чем в обычно используемых атмосферах. Этого можна добитьс , использу  устройство , которое позвол ет эксплуатировать печь на подобных режимах.

Благодар  замеру углеродного потенциала в двух точках пространства печи, а также вследствие регулировани  состава атмосферы таким образом, что потенциал у нагревателей близок

к потенциалу усадки, перепад потенциала по пространству печи минимален, а следовательно, и минимальна неравномерность цементованного сло , даже при Наличии на изделии температурного градиента, который возможен из-за неодинаковой температуры на самих нагревател х , конвективных потоков,. различного рассто ни  от издели  до нагревателей и т.п.

Устройство было опробовано на специальном стенде. В этих услови х нагреватели проработали 5,5 тыс. ч.

Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом. характеризуетс  более длительной работой нагревателей (в услови х регулировани  данным устройством нагреватели проработали 5,5 тыс. ч., в то врем , как при использовании прото- типа - 3,5 тыс, ч) и повышением качества обрабатываемых изделий за счет более равномерного пол  углеродного потенциала.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  автоматического .регулировани  углеродного потенциала атмосферы, преимущественно в печи с

   Составитель Л.Абросимов Редактор М.Бандура Техред В.Кадар Корректор А.Зимокосов

   Заказ 1499/24 Тираж 550Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб.„ д. 4/5

   Производственно-полнт рафическое предпри тие, г.Ужгород, ул.Проектна , 4

   5 0

   5 0

   5

   0

   нагревател ми, содержащее датчик, соединенный с блоком делени , регул тор состава га за, задатчик уставки углеродного потенциала, причем регул тор через исполнительный механизм соединен с перепускным краном, о т л и- чающеес  тем, что, с целью повьшени  надежности работы нагревателей , а также качества обрабатываемых изделий, оно снабжено трем  блоками сравнени , вентилем, вторым блоком делени , задатчиком перепада углеродного потенциала, вторым датчиком , соединенным через второй блок делени  с первым блоком сравнени , выход которого соединен с вторым блоком сравнени , а второй вход - с выходом первого блока делени , вьпсод которого подсоединен через третий блок сравнени  к входу регул тора состава газа, причем третий блок сравнени  соединен первым входом с задатчиком уставки углеродного потенциала , а вторым - с выходом вентил , вход которого подсоединен с выходу второго блока сравнени , при этом второй датчик установлен около нагревателей , а вход второго блока сравнени  соединен с задатчиком перепада углеродного потенциала.