Автоматизированная линия карбонитрации инструмента Советский патент 1980 года по МПК C23C9/10 G05D11/02 F27B19/02 

(54) АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ЛИНИЯ КАРБОНИТРАЦИИ ИНСТРУМЕНТА

Изобретение относится к химикотермической обработке металлов и их сплавов, в частности к устройствам управления линиями карбонитрации инструмента.5

Известна автоматизированная линия карбонитрации инструмента, содержащая ванну для промывки инструмента, установку для предварительного подогрева, печь-ванну с расплавом солей, tO установку для охлаждения, транспортное устройство для аэрации печи-ванны с расплавом солей, регулятор температуры расплава солей, ротаметр для контроля аэрирующего агента, 15 устройство для нейтрализации промывной воды 1 .

Недостатком данной линии является относительно низкая точность регулирования содержания цианатов в распла- 20 ве солей и низкая воспроизводимость результатов обработки для разных партий инструмента одного типа.

Цель изобретения - повышение точности регулирования соотношения 25 цианатов в расплаве и воспроизводимости результатов обработки для разных партий инструмента одного типа.

Поставленная цель достигаемся тем, что в линию дополнительно введе-ЗО

ны устройство измерения площали поверхности в одной из ванн для промывки, измеритель уровня-расплава солей в печи-ванне, вычислительное устройство и дозатор регенерирующих смесей и к скг ал и затора, причем выходы устройства для измерения площади поверхности инструмента, регулятора температуры, измерителя уровня, рютаметра, подключены ко входам вычислительного устройства, а его выхода .подключены ко входам дозатора.

На фиг.1 приведена схема предлагаемой автоматизированной линии для карбонитрации инструмента, на фиг.2 зависимость измерения химического состава расплава солей от времени при различных режимах работы печиванны; на фиг.З - внутренняя структура вычислительного устройства для расчета объемногЬ истощения цианата в расплаве солей и его корректировки.

Исходный состав расплава: 95% KCNO + 5% КаСО,. Температура расплава tf 570°С.1 - холостой ход (без загрузки инструмента и продувки воздухом) ; П - при загрузке .-ванны инструментом без продувки,III,V при загрузке инструмента и продувке , расплава воздухом при p.adxorfe

60 л/час; IV - холостой ход без загрузки инструмента, но с продувкой.

Автоматизированная линия для карбонитрации инструмента состоит из моечной установки 1, включающую ванну 2 обезжиривания, ванну 3горячей промывки, установку 4 предварительного подогрева,печи-ванны 5 с расплавом солей, выполненной в виде аэрируемой тигельной печи-ванны с электрическим подогревом и бортовыми вентиляционными отсосами, устройства для аэрации расплава солей печи-ванны, включающего источник 6 сжатого воздуха (компрессор или зайодская сеть сжатого воздуха), ротаметр 7 для измерения расхода всзэдуха, аэратора 8 и распределительных шлангов 9, установки 10 для воз-душного охлс1ждения инструмента, устройства 11 для нейтрализации промывочной воды, транспортного устройства автооператорного типа 12, обеспечивающего перемещение подвесок 13 с инструментом согласно заданной технологической последовательности, устройства для измерения площади поверхности обрабатываемого инструмента, ванна 2 химического или электрохимического обезжиривания, включающего источник тока 14, катоды 15, анод-подвеска 13 с инструментом, датчик 16 плотности тока с известной поверхностью S шунтов 17 и 18, с которых .снимается сигнал, пропорциональный току 1,,,.через мерный датчик 16 и току через ванну 1,; вычислтельного устройства 19, автомати{еского порционного дозатора 20 или устройства для хранения и подачи сбрикетированных по весу регенерируЮ1ДИХ смесей и катализатора в расплав солей. Автоматический порционный дозатор 20 включает приемные бункера-питатели 21 с ворошителем, устройство дозирования, устройство управления дозированием 23, устройство подачи 24 регенерирующих смесей и катализатора в печь-ванну 5 карбонитрацин, регулятор температуры 25 и измеритель уровня 26 расплава солей печи-ванны 5.

Работает автоматизированная линия следукщим образом.

Инструмент штс1мповый или режув ий после окончатрльной механической обработки, включая шлифовку и заточку, лредваритепьную термообработку, завешивается на подвески. При поступлении подвески с инструментом в ванну 2 обезжиривания (химического) последняя попадает на контактные призмы, соединенные электрически с анодом источника тока 14, катод которого соединен с катодами 15, завешенными в ванну 2 и происходит определение вычислительным уртройством площади поверхности S обрабаинструмента согласно форIE

А

где К - коэффициент конфигурации определенный заранее,Измеренное значение Sj запоминается и далее используется при расчете (см.фиг,3), После измерения S, (для ванны химического обезжиривания) источник тока 14 отключается.

Далее подвеска с инструментом поступает в ванны 3 промывки и в установку 4 предварительного прогрева, где инструмент нагреваемся до t 450 и поступает в расплав солей печи-ванны 5,

Химические реакции идут по формуле:

2KCNO + О2 + (1)

4KCNO- K C05+ СО. + 2N + 2KCN (2)

Цианат частично окисляется (1), а в основном разлагается (2), Окись углерода, образующая по реакции (1) и (2), претерпевает дальнейшее превращение, идущее преимущественно на стальных поверхностях

2СО : СО„+С

Двуокись углерода окисляет цианид

KCN+co-j KCNO-K:O {з)

При проду:ёке расплава воздухом образовавшийся в про.цессе работы ванны цианид калия окисляется кислородом воздуха до цианат

(4)

2KCN+Oj 2KCNO

После окончания изотермической выдержки подвеска с инструментом выгружается из печи-ванны и выдерживается некоторое время над поверхностью расплава для стекамия остатков цианистовых солей. До 60-80°с инструмент охлаждают в установке воздушного охлаждения. После охлаждения инструмент промчвают в горячей воде в ванне 3, в которой растворяются остатки цианистых солей на поверхности инструмента. Горячая вода содержит 3-5% железного купороса для нейтрализации цианидов. Далее подвеска с инструментом подается на позицию разгрузки.

До образцам-свидетелям, изготавливаемых из того же материала, что и обрагбатываемый инструмент (устанавливае1УЫХ на подвесках- и проходящих весь технологический цикл обработки, определяют качество азотированного слоя и его толщину известными методами (металлографическим, с помощью магнитного анализа и т.д.) и вводят значение глубины слоя в вычислительное устройство.

На основании поступающей информации в вычислительное устройство 19 последнее, согласно заложенного в него алгоритма, рассчитывает текущее значение объемного процентного содержания цианитов в расплаве, например С, по формуле (1)

.,Рн|к s,e (1

где Ср - начальное значение объемного процентного содержания цианатов в расплаве ( 95%)

tr - текущее значение времени. Начало отчета определяетс при достижении заданной температуры t расплавом солей; постоянный коэффициент,

KCN

пропорциональный скорости образования цианидов в расплаве;

С,К- постоянный коэффициент; Р - расход .воздуха (л/час) при продувке расплава солей; К - постоянный коэффициент,

пропорциональный удельном расходу цианатов на 1 см при определенной глубине слоя;

С - толщина образовавшегося слоя на поверхности инструмента.

При достижении С заданного значения С, происходит корректировка содержания цианатов в расплав путем добавления меламина или мочевины, при этом реакции в расплаве идут следующим образом:

c,,Mj, , 6м::..

1 кг меламина х 6 кг KCNO,

т.е. коэф. взаимодействия равен

6,0.

2(NH2,

.SP°-4PtfS. 2NM..-vOO- M 0 2KCNO 3 Э

1 кг мочевины 1 кг KCNO, т.е. К 1,0.

С целью интенсивного протекания реакций корректировки содержания цианатов в расплаве перед введением регенератора температуру расплава солей предварительно понижают до t«350 вводят регенератор и затем поднимают до рабочих значений (540-570С) .

На основании текущего значения уровня расплава Ну (по сигналам с измерителя уровня 26) и предварително определенного значения коэффициента объема К, (т.е. соответствие уровня Н расплава его объему для

тигля с известным объемом) и коэффициента взаимодействия К вычислительное устройство 19 определяет необходимое количество;, объем или вес регенератора W для доведения содержания цианатов до задгшного значения С....„ :

М.

,.С

-с

Otrl-KCNO KCNOr B tr

KCNO

.

После введения регенератора расплав считается свежим (скорректированным) , и вьдаеописанный цикл повторяется.

Испытания показали, что ошибка в

определении истинного и расчетного, согласно вышеописанного содержания цианата в расплаве солей печи-ванны карбонитрации лежит в допустимых пределах (2%) .

Формула изобретения

Автоматизированная линия карбонитрации инструмента, содержащая ванну для промывки, установку для предварительного подогрева, печь-ванну с расплавом солей, установку для охлаждения, транспортное устройство, устройство для аэрации печи-ванны с расплавом солей, регулятор температуры

расплава солей, ротометр для контроля аэрирующего агента, устройство для нейтрализации про 1ывной воды, отличающаяся тем, что, с целью повьЕцения точности поддержания

требуемого соотношения цианата в расплаве солей и воспроизводимости результатов обработки разных партий инструмента одного типа, в ее дополительно введены устройства измерения площади поверхности инструмента в одной из ванн для промывки, измеритель уровня расплава солей в пачиванне, вычислительное устройство и дозатор регенерирующих смесей и катализатора, причем выходы устройства для измерения площс1ди поверхности инструмента, регулятора температуры .измерителя уровня и ротаметра подключены ко входам дозатора.

Источники информации,

55 принятые во внимание при экспертизе

j f

-IЛ с КС NO - СцсШСкснд