Устройство для регулирования углеродного потенциала печной атмосферы

 

Изобретение относится к неорганической химии , конкретно к химико-термической обработке металлов и сплавов и может быть использовано для измерения и регулирования углеродного потенциала по содержанию кислорода печных атмосфер и других газовых сред в частности, для регулирования угперодного потенциала цементационных атмосфер Сущность изобретения сигнал с датчика температуры 1 пропорционально температуре печной атмосферы Т поступает в вычислительное устройство 2, где он преобразуется в соответствии с формулой Сп 1213+3264x10 3(T-1173)-09261(). Т -. К, f б/р. где f - коэффициент легирования, оп - ределяемый составом стали Сигнал С поступает на второй вход блока выработки задания 6, где происходит сравнение сигнала С и сигнала, ступившего от задатчика 5 углеродного потенциала пропорционального заданному значению углеродного потенциала С Если С С , на регулятор опр о углеродного потенциала 4 поступает сигнап С и -пр тогда подача углеродной добавки определяется величиной С Если С С , то на регулятор углепрпр2: о родного потенциала 4 поступает сигнзп С и подача углеродной добавки определяется величиной С 1 табл, 1 ил

(5i) Ж 4Щфф . т,з

® И»

- / )Т,.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации но натентам и товарным знакам (21) 5038230/02 (22) 24.03 92 (46) 151093 Бюл. ¹ 37 — 38 (75) Полойко Ф.С; Быкова АГ; Бритенкова АЭ. (73) Полойко Феликс Соломонович (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ УГЛЕРОДНОГО ПОТЕНЦИАЛА ПЕЧНОЙ АТМОСФЕРЫ (57) Изобретение относится к неорганической химии, конкретно к химико-термической обработке металлов и сплавов и может быть использовано для измерения и регулирования углеродного потенциа— ла по содержанию кислорода печных атмосфер и других газовых сред в частности, для регулирования углеродного потенциала цементационных ат— мосфер. Сущность изобретения: сигнал с датчика температуры 1 пропорционально температуре печной атмосферы Т поступает в вычислительное уст(в) RU (и) 2001126 С1 ройство 2, где он преобразуется в соответствии с формулой

С =1213+3264х10 (T — 1173) — 09261(f-10); (T) = пр

К, Я = б/р. где f — коэффициент легирования, определяемый составом стали. Сигнал С поступает пр на второй вход блока выработки задания 6, где происходит сравнение сигнала С и сигнала, попр ступивщего от задатчика 5 углеродного потенциала, пропорционального заданному значению углеродного потенциала С . Если С < С, на регулятор о пр о углеродного потенциала 4 поступае сигнал С, и

llP тогда подача угпЕродной добавки определяется величиной С . Если С С, то на регулятор углепр пр=- о родного потенциала 4 поступает сигнач С и подао ча углеродчой добавки определяется величиной С о

1 табл, 1 ил.

2001126

Изобретение относится к неорганической химии, конкретно к химико-термической обработке металлов и сплавов и может быть использовано для измерения и регулирования углеродного потенциала по содержанию кислорода печных атмосфер и других газовых сред, в частности, для pei упироеания углеродного потенциала цементационных атмосфер.

Известно устройство для регулирования углеродного потенциала, содержащее усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, суммирующий усилитель, датчики состава и температуры атмосферы, зэдатчик уровня температуры, регулятор углеродного потенциала, вторичный прибор. блок управления и логарифмирующие функциональные преобразователи.

Недостатком известного устройства является низкая долговечность изделий, подвергаемых обработки, иэ-за некачественного регулирования углеродного потенциала печной атмосферы, не позволяющего существенно снизить вероятность появления карбидной сетки.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является выбранное в качестве прототипа устройство для регулирования углеродного потенциала печной атмосферы, содержащее датчик температуры, выход которого соединен с входом вычислительного устройства, датчик углеродного потенциала соединенный с регулятором углеродного потенциала и задатчик углеродного потенциала.

Недостатком известного устройства является низкая долговечность изделий, подвергаемых обработке.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что известные устройства для регулирования углеродного потенциала печной атмосферы не обеспечивают качественного и точного регулирования, процессов обработки изделий. В результате изделия, подвергаемые обработке, имеют низкую долговечность, иэ-эа увеличения вероятности образования карбидной сетки, снижающей также и качество изделий.

Предлагаемоеустройство позволяет повысить долговечность и качество изделий. подвергаемых обработке, которое достигается за счет выбора технологически оправданного значения углеродного потенциала печной атмосферы и его регулирования.

Предлагаемое устройство для регулиро.вания углеродного потенциала печной атмосферы, содержащее датчик температуры. выход которого соединен с входом вычислительного устройства, да чик углеродного потенциала, соединенный с р чля i ;ром уг5

55 леродного потенциала и эадатчик углеродного потенциала, снабжено блоком выработки задания, выход которого соединен с входом регулятора углеродного потенциала. первый вход блока выработки задания подсоединен к задатчику углеродного потенциала, второй вход - к выходу вычислительного устройства. выполненного в виде первого сумматора, первый вход которого подсоединен к первому источнику напряжения, второй вход через первый усилитель соединен с выходом второго сумматора, первый вход которого соединен с выходом датчика температуры, а второй вход- инверсно с вторым источником напряжения. а третий вход первого сумматора через второй усилитель соединен инверсно с выходом третьего сумматора. первый вход которого подключен к регулируемому источнику напряжения, а второй вход - инверсно к третьему источнику напряжения.

По сравнению с известными техническими решениями заявляемое решение позволяет регулировать углеродный потенциал, учитывая текущую температуру процесса и химический состав обрабатываемого изделия, что приводит к снижению вероятности появления карбидной сетки, от которой зависит качество и долговечность изделий, подвергаемых химико-термической обработке.

На чертеже представлена блок-схема устройства для регулирования углеродного потенциала печной атмосферы.

Устройство для регулирования углеродного потенциала печной атмосферы содержит датчик температуры 1, выход которого соединен с входом вычислительного устройства 2. датчик углеродного потенциала 3 соединенный с регулятором углеродного потенциала 4 и задатчик углеродного потенциала 5. Устройство также снабжено блоком выработки задания 6, который выполняет функции блока сравнения, выход которого соединен с входом регулятора углеродного потенциала 4. Первый вход блока выработки задания 6 подключен к задатчику углеродного потенциала 5, а второй вход - к выходу вычислительного устройства 2. Вычислительное устройство 2 выполнено в виде трех сумматоров 7,8,9, двух усилителей 10,11, .трех источников напряжения 12,13,14 и регулируемого источника напряжения 15, В устройство для регулирования углеродного потенциала печной атмосферы входит печь

16, часть трубы 17. по которой в печь 16 через перепускной кран 18 поступает углерод. Регулятор углеродного потенциала 4 через исполнительный механизм 19 соединен с перепускным краном 18.

2001126

Устройство для регулирования углеродного потенциала печной атмосферы работает следующим образом, Сигнал с датчика температуры 1 пропорционально температуре печной атмос- 5 феры Т поступает в вычислительное устройство 2, где он преобразуется в соответствии с формулой

Спр "- 1,213+ 3,264 10 (T-1173)-0,9261(f-1,0); (1) 10 (T) = К; (f) = б(р где f - коэффициент легирования, определяемый составом стали, Коэффициент легирования вычисляется в соответствии с выражением 15

CFå

1g „= Igf = %5!0.058 + о Сл

+ %А! 0,0394+ Ni 0,012- W 0,014- Мп 0,018- Мо 0,0176- V 0.123- 20

-% Ti 0,194- Cr 0,038.

Например, были определены значения

Спр для сталей 15ХФА: 12ХН; 17НЗМА, имеющие различные коэффициенты легирования f и температуру 900, 930 и 960 С.

Полученные значения предельной концентрации углерода С р (вес.) сведены в таблицу.

Из таблицы видно, что с изменением температуры Т и коэффициента легирования f существенно изменяется и значение

Спр.

Далее в вычислительном устройстве 2 сигнал преобразуется следующим образом.

Сигнал поступает на первый вход второго сумматора 8, на второй вход которого одновременно поступает инверсно постоянный сигнал со второго источника напряжения

13..Второй сумматор 8 производит операцию вычитания этих сигналов. Полученйый 40 сигнал со второго сумматора 8 поступает на вход первого усилителя 10 и преобразуется там в величину пропорциональную

3,264 10 х (T-1173). Преобразованный сигнал поступает на второй вход первого 45 сумматора 7, на первый вход которого поступает постоянный сигнал с первого источника напряжения 12. Третий сумматор 9 производит вычитание сигнала, который складывается из сигнала, поступающего на первый вход третьего сумматора 9 от регулируемого источника 15 и сигнала, поступающего инверсно на второй вход третьего сумматора 9 от третьего источника напряжения 14. Полученный сигнал поступает на вход второго усилителя 11 и преобразуется там в величину пропорциональную 0,9261 (f-1,0). Преобразованный сигнал инверсно поСтупает на третий вход первого сумматора 7. а первый сумматор 7 производит операцию в соответствии с формулой (1).

Полученный сигнал Спр пропорционален величине углеродного потенциала, соответствующей пределу растворения углерода в стали.

Сигнал Спр поступает на второй вход блока выработки задания 6, где происходит сравнение сигнала Спр и сигнала, поступившего от задатчика 5 углеродного потенциала. пропорционального заданному значению углеродного потенциала Со, Если Спр < Со, на регулятор углеродного потенциала 4 поступает сигнал С р и тогда подача углеродной добавки определяется величиной Спр.

Если Спр + Co, то на регулятор углеродного потенциала 4 поступает сигнал Со и подача углеродной добавки определяется величиной Со.

Экспериментальные исследования предлагаемого устройства для регулирования углеродного потенциала печной атмосферы по определению долговечности обрабатываемых изделий, а именно, долговечности бурового инструмента, показали, что по сравнению с прототипом предлагаемое устройство обеспечивает увеличение долговечности изделий на 3% благодаря снижению вероятности появления карбидной сетки. (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1306970, кл. С 21 D 1/76. 1987.

2001126

07

Составитель Ф,Полойко

Редактор Н,Семенова Техред М.Моргентал Корректор» Мог i

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/".

Заказ 3113

Производственно-издательский комбинзт "Патент", г. Ужгорпд. ул.Г:. г;и .

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ УГЛЕРОДНОго пОтенциАлА печнОй ATMocc>Epbl, содержащее датчик температуры, выход которого соединен с входом вычислительного устройства, датчик углеродного потенциала, сОединенный с регулятором углеродного потенциала, и эадатчик углеродного потенциала, отличающееся тем, что оно снабжено блоком выработки задания, выход которого соединен с входом регулятора углеродного потенциала, первый вход блока выработки задания подсоединен к эадатчику углеродного потенциала, второй вход - к выходу вычислительного устроис1ва, выполненного в виде первого сумматора, первый вход которого подсоединен к первому источнику напряжения, второй вход через первый усилитель соединен с выходом второго сумматора. первый вход которого соединен с выходом датчика температуры, второй вход — инверсно с вторым источником напряжения. а третий вход

5 первого сумматора через второй усилитель соединен инверсно с выходом третьего сумматора, первый вход которого подключен к регулируемому источнику напряжения, а второй вход - инверсно к третьему

10 источнику напряжения.