Устройство для автоматического регулирования углеродного потенциала атмосферы

 

Изобретение относится к химикотермической обработке изделий и предназначено для регулирования углеродного потенциала в печи. Цель изобретения - повышение надежности работы нагревателей, а также качества обрабатываемых изделий за счет повьппения точности регулирования. Существо изобретения заключается в том, что сигнал с датчика 1 поступает на блок 3 деления. Одновременно сигналы (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) ® U (l1> (5D 4 С 21 D 1 76

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3938497/22-02 (22) 02,08.85 (46) 30.04.87. Вюл. М 16 (71) Всесоюзный научно-исследова.тельский проектно-конструкторский и технологический институт электротермического оборудования (72) И.В.Воронкин, Ю.Н.Тельнюк, В.А.Соловьев, Ф.С.Полойко и И.Д.Дорохов (53) (. i 785.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 810836, кл. С 21 D 1/76, С 23 С 9/16, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО

РЕГУЛИРОВАНИЯ УГЛЕРОДНОГО ПОТЕНЩ1АЛА

АТМОСФЕРЫ (57) Изобретение относится к химикотермической обработке изделий и предназначено для регулирования углеродного потенциала в печи ° Цель изобретения — повьппение надежности работы нагревателей, а также качества обрабатываемых изделий за счет повыщения точности регулирования. Существо изобретения заключается в том, что сигнал с датчика 1 поступает на блок 3 деления. Одновременно сигналы

1306970 делий. с датчика 2, расположенного около нагревателей l5, поступают на блок 4 деления. Сигналы, пропорциональные потенциалу углерода в печи в различных точках, поступают на входы первого блока 5 сравнения, где определяется их разность, которая на втором блоке 6 сравнения сопоставляется с сигналом с задатчика 13 перепада углеродного потенциала. В случае, когда углеродный потенциал атмосферы печи у нагревателей 15 ниже, чем у изделия, то результирующий сигнал с блока 6 — положительный и вентиль 7

Изобретение относится к химикотермической 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 " 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 l4 печи, нагреватели 15, не пропускает его на вход второго блока 8 сравнения, В этом случае ре улирование 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, поступающего на 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 разных местах печного пространства, датчик 1 ближе к изделию 16, а датчик 2 ближе к нагревателям l5. Поскольку между изделием и нагревателями существует температурный перепад, составляющий обычно t0-100 С (у изделия температура ниже, у нагревателя выше), то и датчик 1 будет нагрет слаблее, чем датчик 2 ° Температурный перепад между

15 датчиками близок к 5-100 С. о

Датчики 1 и 2 могут быть выполнены, например, в виде трубки с герметично присоединенной к одному из тор20 цов пробиркой из двуокиси циркония, внутрь которои вставлена термопара.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал с датчика 1 пропорциональ25 ный произведению функций содержания кислорода в печной атмосфере и ее температуре Ug, a также сигнал, пропорциональный функции температуры печной атмосферы Цт,, поступают на

ЗО блок 3 деления, Одновременно с датчика 2 аналогичные сигналы поступают на блок 4 деления.

Блок 3 деления, производя операции деления Ug /Цт,, подает сигнал, пропорциональный функции концентрации кислорода в печной атмосфере у изделия СЧ,> который при Pco=const одно13069

70 4 торый через исполнительный механизм

10 призакрывает перепускной кран 11 и тем самым уменьшает подачу углеводородной добавки в печь до тех пор, пока сигналы не сравняются.

В случае, когда углеродный потенциал атмосферы печи у нагревателей ниже, чем у иэделия, на величину, меньшую или равную С, то результирующий сигнал С после третьего блока 6 сравнения имеет положительное значение и вентиль 7 его не пропускает. Таким образом, регулирование осуществляется путем сравнения сигналов

Cg, и hC, по обычной схеме.

Углеродный потенциал при различных добавках углеводородов может как уменьшаться с увеличением температуры, так и увеличиваться. Поэтому yr0 леродный потенциал атмосферы печи в точках с различной температурой различен. Чем вьппе разница в температурах, тем больше это различие. При о разнице температур менее 5 чувствительность датчиков не позволяет надежно определять это различие, слео довательно перепад в 5 выбран нами как нижний предел перепада темйерао тур. Перепад выше 100 нецелесообразен, поскольку в этом случае датчик будет разогрет до температур, когда надежность работы датчика начинает снижаться. При высоких углеродных потенциалах (1,3ХС и выше) при температуре цементации нагреватели работают значительно меньше времени, чем при низких, и чем выше потенциал, тем меньше работает нагреватель. Поэтому для повьппения ресурса работы нагревателей и других внутрипечных узлов с повьппенной температурой необходимо создать атмосферу, углеродный потенциал которой бы с ростом температуры .уменьшался или, по крайней мере, не увеличивался, и таким образом добиться на нагревателях приеипемого углеродного потенциала, при котором узлы с повышенной температурой работали бы значительно дольше, чем в обычно используемых атмосферах. Этого можно. добиться, используя устройство, которое позволяет эксплуатировать печь на подобных режимах.

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 промежут-15 ка времени (2-20 ч) определяет положение уставки, после чего сигнал ав-. томатически изменяется в соответст25

35 печи у нагревателей вьппе, чем у издеменьше, HO HB BeJIBRHHQ мень-40 шую, чем ЬС, результирующий сигнал

ДС после третьего блока 6 сравнения имеет отрицательное значение и поступает через вентиль 7 инверсно на второй блок 8 сравнения, где уменьшает сигнал, поступающий с задатчика 12 значно определяет потенциал углерода, на входы первого и второго блоков 5 и 8 сравнения. Блок 4 деления, производя операции деления Ug

Одновременно первый блок 5 сравнения сравнивает сигналы с первого и второго блоков 3 и 4 деления и результирующий сигнал С поступает на вход третьего блока 6 сравнения, где происходит сравнение результирующего сигнала QC с сигналом 5C* поступающим инверсно с задатчика 13 перепада угле",-..диого потенциала. Величина сигнала С может колебаться в .широких прецелах (0,0-0,2XC), но при обычно используемых атмосферах эту величину лучше принять равной нулю. Это позволит работать практически не уменьшая потенциал углерода у изделия или изменяя ее на величину, мало влияющую на скорость цементации. В случае, когда углеродный потенциал атмосферы уставки углеродного потенциала и тем самым изменяет положение уставки, определяющей макс значение угеродного потенциала. Если, сигнал Cg,, поступающий с первого блока 3 деления на вход второго блока 8 сравнения, по абсолютной величине меньше суммарного сигнала, поступающего с задатчика 12 уставки углеродного потенциала С, и с третьего блока 6 сравнения после вентиля 7 и С, или равен ему С,<(ЬГ, +hC /, то на регулятор 9 поступает отрицательный сигнал, коБлагодаря замеру углеродного потенциала в двух точках пространства печи, а также вследствие регулирования состава атмосферы таким образом, что потенциал у нагревателей близок

1306970

Составитель A.Àáðîñèìoâ Редактор М.Бандура Техред В.Кадар Корректор А.Зимокосов

Заказ 1499/24

Тираж 550 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.„ 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãîðîä, 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. 10

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

Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом. характеризуется более длительной работой нагревателей (в условиях регулирования данным устройством нагреватели проработали 5,5 тыс. ч., в то время, как при использовании прото- 20 типа - 3,5 тыс. ч) и повышением качества обрабатываемых изделий за счет более равномерного поля углеродного потенциала.

Формула изобретения

Устройство для автоматического ,регулирования углеродного потенциала атмосферы, преимущественно в печи с ЗО нагревателями, содержащее датчик, соединенный с блоком деления, регулятор состава газа, задатчик уставки углеродного потенциала, причем регулятор через исполнительный механизм соединен с перепускным краном, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы нагревателей, а также качества обрабатываемых иэделий, оно снабжено тремя блоками сравнения, вентилем, вторым блоком деления, эадатчиком перепада углеродного потенциала, вторым датчиком, соединенным через второй блок деления с первым блоком сравнения, выход которого соединен с вторым блоком сравнения, а второй вход — с выходом первого блока деления, выход которого подсоединен через третий блок сравнения к входу регулятора состава газа, причем третий блок сравнения соединен первым входом с задатчиком уставки углеродного потенциала, а вторым — с выходом вентиля, вход которого подсоединен с выходу второго блока сравнения, при этом второй датчик установлен около нагревателей, а вход второго блока сравнения соединен с задатчиком перепада углеродного потенциала.