Устройство для автоматического регулирования углеродного потенциала атмосферы Советский патент 1987 года по МПК C21D1/76 

значению углеродного потенциала в атмосфере печи, получаемые на выходе блока 2 деления, соединенного с датчиком 1 для условий работы датчика 1 с подогревом и без него, сравниваются между собой в блоке 5 сравнения. Сигнал разности с блока 5 сравнивается в блоке 6 сравнения с сигналом с задатчика 16 уставки перепада углеродного потенциала. При положительном значении сигнала с выхода блока 6 сравнения последний не проходит через вентиль 7 на вход блока 8 сравнения.

1

Изобретение относится к химико- термической обработке изделий и может быть использовано для измерения и регулирования углеродного потенциала по содержанию кислорода печных атмосфер и других газовых сред.

Преимущественно данное изобретение предназначено для контроля и регулирования углеродного потенциала цементационных атмосфер.

Целью изобретения является повьшге- ние надежности работы нагревателей, а также качества обрабатываемых изделий за счет повышения точности регулирования.

На чертеже изображено предлагаемое устройство, общий вид.

Устройство для автоматического регулирования углеродного потенциала атмосферы включает последовательно соединенные датчик 1 с термопарой, расположенные внутри печи, блок 2 деления, коммутатор 3, первый блок 4. памяти, первый блок 5 сравнения, второй блок 6 сравнения, вентиль 7, третий блок 8 сравнения, регулятор 9 состава газа, исполнительный механизм 10, перепускной кран 11, а также блок 12 управления, соединенный первым выходом с подогревающим элементом 13, расположенным на расстоянии 1-10 см от чувствите.пьного элемента датчика, а вторым - с вторым входом коммутатора 3, второй блок 14

.

памяти, вход которого подключен к вы ходу коммутатора 3, а выход к второму входу первого и первому входу

.

06971

В этом случае регулирование потенциала производится по каналу: датчик 1 - блок 2 деления - коммутатор 3 - блок 1Д памяти - блок 8 сравнения - регулятор 9 - исполнительньй механизм 10 перепускной кран 11, установленный на трубопроводе 20 подачи углеводорода в печь, В случае отрицательного сигнала на вьгкоде блока 6 сигнал с его выхода через вентиль 7 поступает на вход блока 8 сравнения , уменьшая сигнал на его выходе. 1 ил.

to

f5

20

25

30

35

третьего блоков 5 и 8 сравнения, за- датчик 15, подключенный инверсно к второму входу третьего блока 8 сравнения и задатчик 16 уставки перепада углеродного потенциала, подключенный инверсно ко второму входу второго блока 6 сравнения, причем выход первого блока 4 памяти с входом ггервого блока 5 сравнения и выход вентиля 7 с выходом третьего блока 8 сравнения соединены инверсно.

Кроме того на чертеже изображены часть футеровки 17 печи, нагревательные элементы 18 печи, обрабатываемое изделие 19 и часть трубы 20, по которой углеводород через перепускной кран 11 поступает в печь.

Датчик 1 с термопарой расположен в любом месте печного пространства и может быть выполнен, например, в виде трубки с герметично присоединенной к одному из торцов пробиркой из двуокиси циркония, внутри которой вставлена термопара.

Датчик 1 подогревается нагревательным элементом 13 на 5-100 С выше окружающего датчик пространства. Нагревательный элемент 13 может быть выполнен, например, в виде спиралеобразного проволочного нагревателя из сплава сопротивления.

Блок 2 деления представляет собой, например, устройство, состоящее из двух логарифматоров, сумматора и ан- тилогарифматора,

Устройство блока 12 управлетшя определяется его функциями. Он може

3. 13

представлять собой либо реле времен15 либо генератор тактовых импульсов с регулируемой скважностью и длительностью.

Устройство для автоматического регулирования углеродного потенциа: а атмосферы работает следующим образом

Сигнал Ug , пропорциональньш произведению функций содержания кислоро да в печной атмосфере и ее температуры, в определенный отрезок времени (например 10-200 с) с датчика 1 поступает на один из входов блока 2 деления. На другой вход блока 2 деле- ния в этот же момент времени поступает сигнал с термопары, встроенной в датчик UT, . При этом температура на датчике равна температуре определяющего изделия пространства. Блок 2 деления, произведя операции деления Ug,/UT, , подает сигнал Сер,, пропор- циональньй функции концентрации кислорода в печной атмосфере, которая при Pco const однозначно определяет углеродный потенциал, через коммутатор 3 на вход второго блока памяти 14 Затем блок 12 управления осуществляет ,ичение подогревающего элемен- . та 13 нагревающего чувствительный элемент датчика до температуры, пре- вьшгающей температуру изделия на 5- 100°С, и одновременно переключает коммутатор 3 таким образом, что сигнал с датчика 1, соответствующий новому состоянию атмосферы около датчика, пройдя коммутатор 3, попадает Б первое запоминающее устройство 4. С второго блока 14 памяти сигнал Ccf, поступает на входы первого и третье- го блоков 5 и 8 сравнения, а с первого блока 4 - инверсно на вход первого блока 5 сравнения, где оба сигнала сравниваются и результирующий сигнал йС поступает на вход второго блока 6 срав1-гения, где он сравнивается с сигналом ДС, соответствующим разности углеродных потенциалов (в 0-0,2%С) и поступающим инверсно на второй вход данного блока с задат чика уставки перепада углеродного потенциала. С второго блока 6 сравнения результирующий сигнал и С , если он отрицательный, через вентиль 7 поступает инверсно на третий вход третьего блока сравнения, на второй вход которого постоянно инверсно подается сигнал С, с задатчика 15, соответствующий максимальному угле

Q 5 р ,

5

родному потенциалу, заданному технологическим режимом (обычно 0,8-1,3%С) .Все сигналы (Сер,, С, &С ) сравниваются и результирующий сигнал лСр поступает на вход регулятора 9 состава газа, который в зависимости от знака сигнала подает команду на исполнительный механизм 10 о закрытии или открытии перепускного крана 11 м соответственно уменьшении или увеличении подачи углеводорода в печь.

В случае, когда углеродный потенциал атмосферы с ростом температуры уменьшается, т.е. когла у нагревате- лей он будет меньше, чем у садки, на величину, превышающуюДС, сигнал LC будет положительный и вентиль 7 его не пропустит. Регулирование будет осуществляться путем сравнения двух сигналов Сер, и С - сигнала, соответствующего углеродному потенциалу у изделия, и сигнала с задатчика углеродного потенциала.

Углеродный потенциал при различных добавках углеводородов может как уменьшаться с увеличением температуры, так и увеличиваться. Отсюда углеродный потенциал атмосферы в печи в точках с различной температурой различен, чем вьше разница в температурах, тем больше это различие. При вы- с оких углеродных потенциалах (1,3% и выше) при температуре цементации нагреватели работают значительно меньше времени, чем при низких, и чем вьпие потенциал, тем меньше работает нагреватель.

Поэтому для повышения ресурса работы нагревателей и других внутрипеч- ных узлов с повышенной температурой необходимо создать атмосферу, углеродный потенциал которой бы с ростом температуры уменьшался или, по крайней мере, не увеличивался, и таким образом добиться на нагревателях приемлемого углеродного потенциала, при котором узлы с повьш1енной температурой работали бы значительно дольше, чем в обычно используемых атмо- . сферах. Этого можно добиться, используя устройство, которое позволяет эксплуатировать печь на подобных режимах.

Потенциал нестабильности (линия, где углеродный потенциал с увеличением температуры меняет свои характеристики от ниспадающих на восходящие) используемь(х в практике атмосфер имеет значения, близкие к углеродному потенциалу первой стадии процесса цементации (1,15-1,35%).

Устройство бьшо опробовано на специальном стенде. Температура в печном пространстве составляла 920- , В этих условиях нагреватели проработали 5,5 тыс, ч.

Преимуществом устройства по сравнению с прототипом является повышение качества регулирования, и, как следствие, более длительная работа нагревателей (в условиях регулирования данным устройством .нагреватели проработали 5,5 тыс. ч, в то время как при использовании прототипа - 3,5 тыс. ч), а также повышение качества обрабатываемых изделий за счет более равномерного поля углеродного потенциала.

Формулаизобретения

Устройство для автоматического регулирования углеродного потенциала атмосферы преимущественно в печи с подогревателями, содержащее датчик, соединенный с блоком деления, регулятор состава газа, задатчик углеродного потенциала, причем регулятор через исполнительный механизм соединен с перепускным клапаном, отлиСоставитель А.А-бросимов Редактор М.Бандура Техред В.Кадар Коррекгчр Л.Зимокосов

Закаг 1А99/2 Тираж 550Подписное

ВНИИ)И Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 11303S, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/т

11рг1и-звопстпенип--11(1ппг-ряфиче кое, предприятие, г.Ужгород, ул .Проектная, Д

чающееся тем, что, с целью повЕлшения надежности работы нагревателей, а также качества обрабатываемых изделий за счет повышения точности регулирования, оно снабжено тремя блоками сравнения, двумя блоками памяти, коммутатором, вентилем, задат- чиком уставки перепада углеродного потенциала, подогревающим элементом

датчика, блоком управления, первый выход которого соединен с подогревающим элементом, а второй - с первым входом коммутатора, второй вход которого соединен с выходом блока деления, первый выход коммутатора через первый блок памяти соединен с первым входом первого блока сравнения, а второй выход коммутатора через второй блок памяти соединен с вторым входом первого блока сравнения и первым входом третьего блока сравнения, второй вход которого соединен с за- датчиком углеродного потенциала, выход первого блока сравнения соединен с первым входом второго блока сравнения, второй вход которого соединен с задатчиком уставки перепада углеродного потенциала, выход второго блока сравнения через вентиль .соединен с третьим )зходом третьего блока сравнения, выход которого соединен с входом регулятора.

Изобретение относится к химико- термической обработке изделий и, может быть использовано для регулирования углеродного потенциала в печи. Цель изобретения - повьш1ение надежности работы нагревателей, а также качества обрабатываемых изделий за счет повышения точности регулирования. Существо изобретения заключается в том, что сигналы, пропорциональные (Л со о 05 ;& 1 SztveSo3opo9