Установка для термической обработки Советский патент 1991 года по МПК C21D11/00 F27D19/00 

Изобретение относится к металлургии, точнее к термической обработке полуфабрикатов, в частности к конструкциям устройств для термической обработки полуфабрикатов и изделий из стареющих алюминиевьрс сплавов с непрерывным контролем фактической степени распада твердого раствора.

Известна печь для термической обработки полуфабрикатов из алюминиевых сплавов, содержащая футерованный корпус печи, нагревательные элементы и футерованную подъемную крьш1ку, через которую внещними подъемными устройствами производят загрузку печи. Образцы-свидетели укладывают сверху на садку полуфабрикатов.

Недостатком существующей печи является то, что использование старения полуфабрикатов с образцами-свидетелями приводит к нарушению теплового режима работы печи при извлечении образцов через открываемую

IND крышку печи.

Наиболее близкой к изобретению

по технической сущности и достигаемому результату является установка для изотермической обработки изделий и полуфабрикатов из сплавов на основе железа, содержащая печь для регламеп тировйнного нагрева полуфабрикатов, устройство загрузки полуфабрикатов с блоком управления и блок измерения электросопротивления полуфабриката. С помощью блока измерения электросопротивления фиксируют начало и конец структурного (аустенитного) превращения при термической вьщержке. Недостатком известной установки является низкая надежность контроля, приводящая к нестабильности механических свойств полуфабрикатов в случае старения алюминиевых сплавов, обусловленная тем, что конец превращения при старении четко не вьфажен. В этнх условиях момент прекращения старения делается неопределенньм, что не позволяет прекращать старение на требуемой стадии распада твер дого раствора. Целью изобретения является повьше ние качества термообработки. Поставленная цель достигается , тем, что установка для термической обработки изделий, содержащая печь, устройство загрузки с блоком управления и блок измерения электросопротивления материала, снабжена блоком определения и запоминания максимального значения электросопротивления материала, блоком делен11я и блоком сравнения, причем выход блока измере ния электросопротивления материала соединен с входом блока определения и запоминания максимального значения электросопротивления, выход которого соединен с первым входом блока деления, второй вход которого соединен с выхЪдом блока измерения -электросопро тивления материала, выход блока деле ния через блок сравнения соединен с .блоком управления. На фиг. 1 представлейа блок-схема: установки; на фиг.2 - график изменения электросопротивления полуфабриката при старении; на фиг.З - один из вариантов технической реализации отдельных блоков установки. Установка содержит печь 1 для наг рева полуфа.брикатов и вьщер-жки их при заданной температуре, устройство 2загрузки полуфабрикатов с блоком 3управления, блок 4 измерения элект росопротивления полуфабриката, выход которого соединен с входом блока 5 определения и запоминания максимал ного значения электросопротивления п лусЬабриката () и с вторым входом блока 6 определения отношения максимального значения электросоаротивления полуфабриката к текущему значению его электросопротивления (R JJP/RA), первый вход которого со нен с выходом блока 5, блок 7 контроля отношения ,o /R, ход которого соединен с выходом блока 6 опр деления отношения а выход соединен с блоком 3 управления устройством 2 загрузки и выгрузки полуфабрикатов. Работа установки происходит следующим образом. Полуфабрикат с укрепленными в нем подводящими проводами от блока 4 определения электросопротивления полуфабриката помещают на устройстве 2 загрузки полуфабрикатов и вдвигают в рабочее пространство нагретой печи 1 . В блоке 7 контроля отношения ладкс задается величина требуемого отношения R; / aкc/ C На фиг.2 представлен график изменения электросопротивления полуфабриката при старении. В результате нагрева полуфабриката в период А происходит увеличение его электросопротивления. Блок 4 определяет электрическое сопротивление полуфабриката и подает сигнал, пропорциональный электросопротивлению полуфабриката R, в блоки 5 и 6. Блок 5 определения и запоминания максимального значения электросопротивления полуфабриката икает на выходе сигнал, пропорциональный максимальному значению электросопротивления полуфабриката AAaVc Зтот сигнал поступает па вход.блока 6 определения отношения начальной стадии прогрева изделия в блоки 5 и 6 поступают равные сигналы, пропорциональные величине электросопротивления полуфабриката в данный момент времени MQKft Блок 6 формирует выходной сигнал, равный 1. После прогрева изделия на стадии стабильного значения электросопротивления (период Б) полуфабриката отношение ./R5. 1. После начала распада твердого раствора (период В) электросопротивление полуфабриката начинает падать и сигнал, поступающий в блок 6 из блока 4, начинает уменьшаться, а сигнал из блока 5 остается постоянным и пропорциональным максимальному значению электросопротивления полуфабриката Блок 6 вьщает увеличивающийся сигнал и при достижении величины отношения / требуемой величины блок 7 подает в блок 3 управления загрузочным устройством команду на выгрузку полуфабрикатов из печио

5 in

Один из вариантов установки представлен на фиг. 3.

Работа установки при такой конструкции блоков происходит следующим образом.

Блок 4 измерения электросопротивления полуфабриката состоит из стабилизатора напряжения U и усилителя тока. При постоянном напряжении в цепи, включающей подводящие

провода и полуфабрикат, возникает электрический ток 1, обратно пропорциональный изменяющемуся -электросопротивлению полуфабриката R, т,е, I U/R. Ток перед поступлением в блок 5,6 усиливается с помощью усилителя тока.

Блок 5 определения и запоминания максимального значения электросопротивления полуфабриката ( состоит из соленоида Г, Внутри которого находится подвижный ферромагнитный сердечник Д с укрепленным на нем контактом Е, передвигающимся по катушке автотрансформатора. Перемещение сердечника Л контролируется пружиной Ж и односторонним фиксатором (на.чертеже не обозначен), обеспечиваюпож одностороннее движение сердечника.

Работа блока 5 происходит следующим образом,

В начальном состоянии загружаемый холодный полуфабрикат имеет минимальное электросопротивление R и ток 1 в соленоиде максимальный, сердечник втягивается в соленоид на максимальное расстояние, определяемое упругостью пружины Д, Ликсатор при этом выключен, Сн11маемое напряжение U обратно пропорционально силе тока I и,следовательно,пропорционально R, По мере прогрева полуфабриката расте R и падает I, что приводит к снижению величины силы, втягивающей сердечник в соленоид Г, Сердечник Д под действием пружины Ж выходит из соленоида, а величина снимаемого напряжения и. растет. Фиксатор перемещения сердечника, включаемый после загрузки полуфабриката, обеспечивает одно.стороннее перемещение сердечника из соленоида. После прогрева полуфабриката, но до распада твердого раствора R достигает максимального значения, а сердечник максимально выходит из соленоида. Снимаемое напряжение U соответствует максимальному значению МОКй распаде твердого раство4 .6

ра сопротивление полуфабриката снижается, а втягивающая сила соленоида растет, однако фиксатор не позволяет сердечнику перемещаться в глубь соленоида, в результате чего обеспечивается запоминание R; через пропорш ональвую ей величину U , поступаемую на вход блока 6, Блок 6 определения отношения максимального значения электросопротивления полуфабриката к текущему значению его электросопроти.вления (J u/Rfl состоит из соленоида Г, внутри KOTOfJO

го находится подвижный ферромагнитный сердечник Д с укрепленным на нем контактом Е, передвигаемым по катутке реостата. Перемещение сердечника Д контролирует пружина Ж,

Работа блока 6 проислодит следующим образом,

Проходяп1ий по соленоиду А ток I, обратно пропорциональный электросопротивленню полуфабриката R, обеспечивает втягивание сердечника с силой, пропорциональной величине тока 1, В .начллс прогрева полуфабриката R растет, I падает и под действием прулашы сердечник идет вправо, увеличипая сопротивление реостата на участке К-Ж, При распаде твердого раствора- R падает, I растет.и сердечник с контактом, втягиваясь в соленоид, уменьшает величину участка И-К, Таким образом, величина сопротивления реостата R пропорциональна электросопротивлению полуфабриката в данный момент времени R, Однопременно на реостат через контакт Д подается с

блока 5 напряжение U, л AAOICC результате проходя1ций через реостат ток 1 определяется величинами U и R . через выражение

.

т.е, обеспечивает определение отношения максимального значения электросопротивления полуфабриката к текущему значению его электросопротивления ,

Блок 7 контроля о.тношения а« ° величине тока 1, представляет собой реле, срабатываемое по достижении задаваемого заранее значения тока 1 и включающее пуска тель блЬка 3 управления загрузочнь устройствам полуфабрикатов.

Использование для контроля длительности старения отношения имеет то преимущество, что оно не зависит от геометрических размеров полуфабриката, а .определяется только изменением его удельного электросопротивления, Действительно, сопротивление металлов (R) при определенной температуре определяется по формуле R SXL/S, где S - удельное сопротивление материала при данной температуре; S - площадь поперечного сечения проводника длиной L,

Поскольку 5д,а« g ti

то .

Изменение величины Я...,1,/Кл

с

при старении не зависит от вида полуфабриката и химического состава сплава. Прекращение сравнения полуфабрикатов при величине позволяет повысить надежность контроля получить стабильные значения механргческих свойств для полуфабрикатов.

УСТАНОВКА ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ, содержащая печь, устройство загрузки с блоком управления и блок измерения электросопротивления материала, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества термообработки, она снабжена блоком определения и запоминания максимального значения электросопротивления материала, блоком деления и блоком сравнения, причем выход блока изме рения электросопротивления материала соединен с входом блока определения изапоминания максимального значения электросопротивления, выход которого соединен с первым входом блока деления, второй вход которого соединен с выходом блока измерения электросопротивления материала, выход блока деления через блок сравнения соединен с блоком управления. г с

fjo ygjaepuffom

(риг.1

(рие.1

2

Полуфобрикат

Стад илизатор

|Ж

Pffff

k I

(. J

f/cuflumeffi /пока

Ж тппгглг

loO oaooooooo

n

H к