Устройство для регулирования процесса цементации

 

Изобретение относится к неорганической химии, в частности к устройствам для химико-термической обработки изделий в контролируемой атмосфере. Сущность изобретения: температура в печи 1 измеряется датчиком температуры 8, состав газа - датчиком 6 окиси углерода и датчиком 7 двуокиси углерода. После преобразования этих значений полученный сигнал поступает на первый сумматор 10, на два других входа которого поступают сигналы с задатчиком 11 углеродного потенциала и блока 12 корректора. С первого сумматора 10 сигнал подается на регулятор углеродного потенциала 9, который управляет составом атмосферы в печи 1. 1 ил.

Изобретение относится к неорганической химии, в частности, к устройствам для химико-термической обработки изделий в контролируемой атмосфере.

Известно устройство для химико-термической обработки, содержащее печь с контролируемой атмосферой, датчики влажности атмосферы и температуры печи, регулятор углеродного потенциала.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранное в качестве прототипа устройство для регулирования процесса цементации, содержащее датчики окиси углерода, двуокиси углерода и температуры печи, первый усилитель, второй усилитель, регулятор углеродного потенциала, вход которого подсоединен к первому сумматору, а выход - к исполнительному механизму, установленному на трубопроводе подачи в печь углеводородного газа, первый вход первого сумматора соединен с задатчиком углеродного потенциала.

Недостатком известного устройства является низкая долговечность обрабатываемых изделий из-за недостаточной точности определения углеродного потенциала.

Целью изобретения является повышение долговечности обрабатываемых изделий.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для регулирования процесса цементации, содержащее датчики окиси углерода, двуокиси углерода и температуры печи, первый усилитель, второй усилитель, регулятор углеродного потенциала, вход которого подсоединен к первому сумматору, а выход - к исполнительному механизму, установленному на трубопроводе подачи в печь углеводородного газа, первый вход первого сумматора соединен с задатчиком углеродного потенциала, дополнительно содержит функциональный преобразователь температуры, вход которого соединен с датчиком температуры печи, а выход - с первым входом первого блока умножения, второй вход которого соединен с датчиком двуокиси углерода, а выход - через первый усилитель соединен с первым входом второго сумматора, функциональный преобразователь возведения в степень, вход которого соединен с датчиком окиси углерода, выход - с входом второго усилителя и первым входом второго блока умножения, выход второго усилителя соединен с вторым входом второго сумматора, выход которого через функциональный преобразователь соединен с вторым входом второго блока умножения, выход которого инверсно соединен с вторым входом первого сумматора, третий вход которого соединен с блоком корректора.

На чертеже представлена структурная схема устройства для регулирования процесса цементации.

Устройство для регулирования процесса цементации содержит печь 1, заполненную контролируемой атмосферой, которая подается по патрубкам 2 и 3 и выводится по патрубку 4. В печи 1 размещено обрабатываемое изделие 5. Устройство также содержит датчики окиси углерода 6, двуокиси углерода 7 и температуры 8 печи, регулятор углеродного потенциала 9, вход которого подсоединен к первому 10 сумматору, первый вход которого соединен с задатчиком 11 углеродного потенциала. Кроме того, устройство содержит блок корректора 12, функциональный преобразователь температуры 13, вход которого соединен с датчиком 8 температуры печи, а выход - с первым входом первого блока умножения 14, второй вход которого соединен с датчиком двуокиси углерода 7, а выход - через первый усилитель 15 соединен с первым входом второго сумматора 16, второй усилитель 17, функциональный преобразователь возведения в степень 18. Выход второго сумматора 16 через функциональный преобразователь 19 соединен с вторым входом второго блока умножение 20.

Устройство для регулирования процесса цементации реализует следующий алгоритм: C = = ΔC_Ф, где С - углеродный потенциал атмосферы, мас. % , Р_со; Р_со2 - парциальное давление СО и СО₂, об. % , Т - температура, К, Δ С_ф - поправка, компенсирующая отклонение расчетного значения углеродного потенциала от реального измеренного по фольге, мас. % , А - коэффициент К, К₁ - коэффициент, об. % /мас. % , К₂ - коэффициент I/мас. % .

Устройство для регулирования процесса цементации работает следующим образом.

Эндогаз и метан по патрубкам 2, 3 подают в печь 1, где размещается обрабатываемое изделие 5. Контролируемая атмосфера выводится из печи 1 через патрубок 4. Температура в печи 1 измеряется датчиком температуры 8. Состав газа в рабочем пространстве печи 1 измеряется датчиками окиси углерода 6 и двуокиси углерода 7.

Сигнал датчика температуры 8 поступает на функциональный преобразователь температуры 13, где производится вычисление функции ехр(A/T) (А = -15393, ее величина определялась экспериментально), далее на первый блок умножения 14, на который поступает также сигнал датчика двуокиси углерода 7. Первый блок умножения 14 умножает сигнал, поступающий от датчика двуокиси углерода 7 на сигнал функционального преобразователя температуры 13. Сигнал с первого блока умножения 14 через первый усилитель 15, усиливающий сигнал на величину К₁ = -0,197, которая определялась экспериментально, подается на второй сумматор 16. Сигнал с датчика окиси углерода 6 приходит на вход функционального преобразователя 18 возведения в степень, возводящего поступающий сигнал в квадрат. Сигнал функционального преобразователя 18 возведения в степень через второй усилитель 17, усиливающий сигнал на величину К₂ = 10⁷, которая определялась экспериментально, подается на второй вход второго сумматора 16 и через функциональный преобразователь 19, вычисляющий обратную величину сигнала второго сумматора 16, поступает на второй вход второго блока умножения 20, на первый вход которого приходит сигнал функционального преобразователя 18 возведения в степень. Сигнал второго блока умножения 20 поступает на второй вход первого сумматора 10, на первый вход которого поступает сигнал с задатчика углеродного потенциала 11, а на третий вход идет сигнал блок корректора 12 (в котором коррекция осуществляется по результатам фольговой пробы). С первого сумматора 10 сигнал подается на регулятор углеродного потенциала 9, который управляет составом атмосферы в печи 1.

Устройство для регулирования процесса цементации позволяет повысить точность определения углеродного потенциала (погрешность уменьшается в 1,5 раза) в результате более точного определения степени влияния температуры на величину углеродного потенциала, что приводит к повышению долговечности и качества обрабатываемых изделий. (56) Авторское свидетельство СССР N 1036767, кл. С 21 D 1/76, 1983.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ЦЕМЕНТАЦИИ, содержащее датчики окиси углерода, двуокиси углерода и температуры печи, первый и второй усилители, регулятор углеродного потенциала, вход которого подсоединен к первому сумматору, а выход - к исполнительному механизму, установленному на трубопроводе подачи в печь углеводородного газа, первый вход первого сумматора соединен с задатчиком углеродного потенциала, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит функциональный преобразователь температуры, вход которого соединен с датчиком температуры печи, а выход - с первым входом первого блока умножения, второй вход которого соединен с датчиком двуокиси углерода, а выход через первый усилитель соединен с первым входом второго сумматора, функциональный преобразователь возведения в степень, вход которого соединен с датчиком окиси углерода, выход - с входом второго усилителя и первым входом второго блока умножения, выход второго усилителя соединен с вторым входом второго сумматора, выход которого через функциональный преобразователь соединен с вторым входом второго блока умножения, выход которого инверсно соединен с вторым входом первого сумматора, третий вход которого соединен с блоком корректора.

РИСУНКИ

Рисунок 1