Способ контроля и регулирования процессов азотирования и нитроцементации и система автоматического регулирования для осуществления способа Советский патент 1977 года по МПК C23C11/14 

автоматическое регулирование, что отрицательно сказывается на качестве азотированного слоя и данную систему можно применят тольАо для процессов азотирования. Цель изобретения - разработка способа контроля и регулирования, позволяющего осуществлять непосредственное регулирование содержания азота в слое и соответствен но прямую корректировку расхода вводимого азота. Предложенный способ отличается от изве стного тем, что определяют расход газа до и после процесса насыщения и по величине подученной разности в пересчете на атомарный азот изменяют соответственно расход вводимого газа. На чертеже представлена система автома тического регулирования для осуществления предложенного способа. Она отличается от известной тем, что снабжена устройством для подсчета разности насыщающих элементов и выдачи соответствующего импульса на регуляторы расхода газов, а также приборами, измеряющими расход отработанной печной атмосферы и газоанализаторами для измерения в ней содержания насыщающих газов. Устройство соединено с приборами для регистрации и передачи сигналов расхода вво- димых газов, с газоанализаторами-вводимых и отработанных газов и приборами, иЗмеряющими расход отработанной печной атмосфер Система имеет камерные диафрагмы 1, 2, и 3 для измерения расходов технологических газов, дифманометры 4,5 и 6, прибор 7 для регистрации расхода природного газа, приборы 8 и 9 для регистрации расходов технологических газов и передачи сигналов, блок 10 газоанализаторов для определения содержания азота в эндогазе, вычислительное устройство 11 для подсчета разности атомарного азота, регулирующее устрой , исполнительный механизм 13 с регулировочным краном, термопару 14, регулятор 15 температуры, исполнительный механизм 16 с регулировочным краном расхода топлива, дат чик 17 расхода отработанной печной атмосферы дифманометр 18, прибор для регистрации 19 расхода отработанной печной атмосферы и передачи сигнала, блок 2О газоанализаторов для определения содержания азота в отработанно печной атмосфере и передачи сигнала. Система работает следующим образом. Температура в печи регулируется системой, состоящей из термопары 14, регулятора 15 температуры и исполнительного механизма 16 с регулировочным краном расхода топлива. Расходы природного газа, эндогаза и аммиака измеряются камерными диафрагмами 1, 2 и 3. Перепады давлений от диафрагм передаются на дифманометры 4, 5 и 6, где преобразуются в электрические сигналы. Электрические сигналы, пропорциональные перепадам давлений, передаются на регистрирующие приборы 7, 8 и 9, где показываются и записываются расходы природного газа, эндогаза и аммиака. Затем электричес-: кие сигналы, пропорциональные расходам эндогаза и аммиака от регистрирующих приборов .8 и 9 передаются в вычислительное устройство 11. Количество атомарного азота в эндогазе определяется блоком 10 газоанализаторов. Электрический сигнал, пропорциональный содержанию .атомарного азота в эндогазе, также передается в вычислительное устройство 11. Вычислительное устройство по количествам расхода эндогаза и аммиака и по содержанию азота в эндогазе, автоматически подсчитывает количество атомарного азота, вносимого в рабочее пространство печи 21. Стрелкой А показан выход отработанной печной атмосферы, расход которой измеряется датчиком 17. Сигнал от датчика передается на дифманометр 18, где преобразуется в электрический сигнал, пропорциональный расходу отработанной печной атмосферы. Этот сигнал передается в регистрирующее устройство 19, где расход отработанной печной атмосферы показывается и записывается. Затем сигнал передается в вычислительное устройство 11. Количество атомарного азота в отработанной печной атмосфере определяется блоком 20 газоанализаторов. Электрический сигнал, пропорциональный содержанию атомарного азота в отработанной печйой атмосфере, от блока газоанализаторов также передается в вычислительное устройство 11. По расходу отработанной печной атмосферы и содержанию азота в ней, вычислительное устройство подсчитывает количество атомарного азота, уносимого из печи. Разность между внесенным в печь азотом и унесенным из нее подсчитывается вычислительным устройством. Электрический сигнал, пропорциональный разности атомарного азота, из вычислительного устройства передается в регулирующее устройство 12. Из регулирующего устройства соответствующий импульс подается на исполнительный механизм 13 с регулирующим краном, который увеличивает или уменьшает расход аммиака. При определенных параметрах (температуре, времени и определенной марке стали) можно с больщой точностью контролировать процессы химико-термической обработки и непрерывно автоматически регулировать содержание азота в слое. Вычисление содержания насыщающих эле ментов производится согласно вьфажению .. где М - получаемое содержание насьщающих элементов в слое металла за период насыщения; N - количество насыщающих элементов внесенных в печь эндог зом за период насыщения;N - количество насыщающих элементов внесенных в печь аммиаком за период насыщения;N - количество насыщающих элементов, внесенных в печь любым другим газом М - количество насыщающих элементов, унесенных из печи отработанной печно атмосферой за период насыщения; К - коэффициент, учитьшающий по :грешности измерения, выбивания печной атмо (Сферы поглощение футеровкой и печной арматурой насьщающих элементов; В - величина, определяющая количес во обрабатываемого металла отнощением ег поверхности к весу. Пример. Вычисление содержания аз та в нитроцементованном слое. При среднетемпературной нитроцементации в печь, температура которой поддерживается 860°С, давление газов в печи 15,0мм водяного столба, подается эндогаз состав которого, %: СО20 ,v. „ Расход аммиака равен 1,5 мм /час, рас ход эндогаза - 40 мм /час, расход природного газа -1,0 мм /час. Выход отработанной печной атмосферы составляет 41,0 . Состав отработанной печной атмосферы, СО 39,47. Глубина получаемого слоя - 0,40 мм, марка стали - 40Х, время нитроцементации - 4,5 час. Подаваемый в печь аммиак разлагается на атомарный азот и водород по следующей реакции: 2N 2 При этом получается 75% водорода и 25 % азота. Следовательно за каждый час азота в пачи вносится от аммиака 0,375 л/час. Подставляя параметры в формул г получим:f4O-0,380-4,+-f,5-0,2f-4,5),37 -4-f(,f2 0,f4% Если полученное значение больше заданного, то регулятор дает команду на уменьщение расхода аммиака и наоборот. Формула изобретения 1. Способ контроля и регулирования процессов азотирования и нитроцементации, включающий замер расхода вводимых в печь газов, отлич.аюшийся тем, что, с целью прямого непрерывного регулирования содержания азота в диффузионном слое, определ5цот количество азота в газах до и после процесса и по величине полученный разности, в пересчете на атомарный азот, корректируют расход вводимых газов. 2. Система автоматического регулирования для осуществления способа по п. 1, содержащая диафрагмы, дифманометры, приборы для регистрации и передачи сигналов расхс)да газов, газоанализаторы вводимых в печь газов, регуляторы и исполнительные механизмы, соединенные с регулировочными кранами расхода газов, отличающаяс я тем, что, с целью повышения точнсхзти измерения глубины слоя и определения содержания насыщающих элементов в нем, она дополнительно содержит вычислительный блок и приборы для измерения расхода отработанной печной атмосферы и газоанализаторы для измерения в ней содержания насыщающих газов, причем вычислительный блок соединен с приборами для регистрации к передачи сигналов расхода вводимых газов, с газоанализаторами вводимых и отработанньк газов и приборами измерения расхода отработанной печной атмосферы. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Райцес В. Б. Технология химикотермической обработки на машиностроительных заводах 1965, с. 152. (прототип). 2.Котов О. К. Поверхностное упрочнение деталей машин химико-термическими методами, 1969, с. 150, (прототип). )7б Топливе Природный газ Эндогаз Аммирк XXXп п