CN109868446A - 一种渗碳炉辅料控制***及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种渗碳炉辅料控制***，包括渗碳炉，渗碳炉分别与空气支路、丙酮支路相连通，空气支路和丙酮支路上均设有质量流量控制器，质量流量控制器分别与微处理器相连。本发明还公开了一种渗碳炉辅料控制***的控制方法，微处理器控制升温装置按照预设温度‑时间曲线进行升温、保温和降温；微处理器按照预设流量‑时间曲线，控制各个阶段渗碳炉内气氛组成；该控制方法中氧探头不参与碳势的控制，只是在线监测的工具，从而避免了因氧探头失准造成零件批量不合格；并且可以实现表面碳含量、渗层深度、渗层碳浓度梯度按一定规律分布的质量控制。

Description

一种渗碳炉辅料控制***及其控制方法

技术领域

本发明属于热处理技术领域，尤其是一种渗碳炉辅料控制***及其控制方法。

背景技术

目前国内外的热处理厂家都是在微处理器上编渗碳工艺，工艺参数包括温度、碳势、时间。在控制渗碳炉内气氛时，使用碳势控制仪表，碳势控制仪表的输入端与炉体内氧探头相连接，其输出端则与碳势控制阀连接，进而实现了一个实时的、碳势控制及在线监测的工具。但是氧探头在使用过程中存在着许多限制其准确性的因素，如积碳、参比气、电极故障等，氧探头失准直接造成零件碳化物超标、组织粗大、脱碳等。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种渗碳炉辅料控制***及其控制方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种渗碳炉辅料控制***，包括渗碳炉，渗碳炉分别与空气支路、丙酮支路相连通，空气支路和丙酮支路上均设有质量流量控制器，质量流量控制器分别与微处理器相连。

进一步的，渗碳炉内还设有高温风扇，高温风扇靠近空气支路和丙酮支路在渗碳炉上的入口处。

一种渗碳炉辅料控制***的控制方法，其特征在于：

微处理器控制渗碳炉的升温装置按照预设温度-时间曲线对炉内零件进行升温、保温和降温；

微处理器按照预设流量-时间曲线，控制各个阶段渗碳炉内气氛组成。

进一步的，预设流量-时间曲线包括空气流量-时间曲线和丙酮流量-时间曲线。

进一步的，控制各个阶段渗碳炉内气氛组成的具体过程包括：

微处理器根据空气流量-时间曲线，通过调节空气支路中的质量流量控制器阀门的开通大小来控制进入渗碳炉内的空气流量。

进一步的，控制各个阶段渗碳炉内气氛组成的具体过程还包括：

微处理器根据丙酮流量-时间曲线，通过调节丙酮支路中的质量流量控制器阀门的开通大小来控制进入渗碳炉内的丙酮流量

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

一种渗碳炉辅料控制***及其控制方法，同一炉零件所使用的工装相同、零件数量相同、零件表面积相同，要达到相同的层深和组织，所消耗的各种辅料也相同，根据不同工艺阶段所消耗辅料的特点，辅料可以平均到工艺的某个阶段，从而设置成辅料流量-时间曲线，通过调节质量流量控制器来控制辅料流量，质量流量控制器准确度可达±0.2％，利用微处理器可以实现对渗碳工艺各个阶段的辅料流量的精度控制。氧探头不参与碳势的控制，只是在线监测的工具，从而避免了因氧探头失准造成零件批量不合格；并且可以实现表面碳含量、渗层深度、渗层碳浓度梯度按一定规律分布的质量控制。

附图说明

图1为本发明的渗碳炉辅料控制***示意图；

其中：1-渗碳炉；2-高温风扇；3-空气管路；4-丙酮管路；5-质量流量控制器；6-微处理器。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1，图1为本发明的渗碳炉辅料控制***示意图；空气管路3和丙酮管路4与渗碳炉1相连通，空气管路3和丙酮管路4上均设有质量流量控制器5，质量流量控制器5与微处理器6相连；渗碳炉1内设有高温风扇2，便于渗碳炉1内气氛均匀；

微处理器6上设置有渗碳炉工艺曲线，工艺曲线包括温度、流量的时间曲线，流量的时间曲线包括各个辅料的流量时间曲线，例如空气的流量时间曲线和丙酮的流量时间曲线；微处理器6还用于控制质量流量控制器5的阀门开通大小来控制所处管路的流量大小。

以滴注式气氛为例，首先氮气和甲醇的在整个渗碳过程中的流量都是不变的，氮气4.4M³/h，甲醇4.0L/h；而丙酮与空气在整个渗碳过程中是间歇性通入，是根据炉内碳势的高低来调节通入的量；

常规技术手段中，利用氧探头检测炉内碳势，当炉内碳势高于工艺设定值，则通入空气；当炉内碳势低于工艺设定值，则通入丙酮。在渗碳工艺的两个阶段：强渗920℃和扩散850℃，如果只通氮气和甲醇炉内能维持在0.5-0.7％的碳势。而零件表面含碳量一般在0.85-1.00％，所以工艺在强渗阶段时丙酮可以是常量，此阶段空气不通，在高温扩散阶段可以只通氮甲醇及微量空气，而在降温扩散阶段通入常量的空气，不通丙酮，已达到降碳势的目的。这样也避免了在整个工艺执行阶段丙酮与空气一直间歇性吸入炉内，从而不仅节约了辅料，而且通过质量流量计使得辅料达到了精准控制，使得热处理质量更好，控制更加精准。由于氧探头在使用过程中存在着许多限制其准确性的因素，如积碳、参比气、电极故障等，若氧探头失准则炉内碳势读数不准确，进而影响零件渗碳的质量。

利用本发明的渗碳炉辅料控制***的控制方法，包括以下操作：

微处理器6控制升温装置按照预设温度-时间曲线进行升温、保温和降温；

微处理器6按照预设流量-时间曲线，控制各个阶段渗碳炉1内气氛组成。

其中，预设流量-时间曲线包括空气流量-时间曲线和丙酮流量-时间曲线；

微处理器6按照预设流量-时间曲线，控制各个阶段渗碳炉1内气氛组成具体包括：

微处理器6根据空气流量-时间曲线，通过调节空气支路3中的质量流量控制器5阀门的开通大小来控制的进入渗碳炉1内的空气流量；

微处理器6根据丙酮流量-时间曲线，通过调节丙酮支路4中的质量流量控制器5阀门的开通大小来控制的进入渗碳炉1内的丙酮流量。

利用本发明的控制方法，氧探头只是辅助监测作用，大大减少了对氧探头的依赖，并且可以实现表面碳含量、渗层深度、渗层碳浓度梯度按一定规律分布的质量控制。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种渗碳炉辅料控制***，其特征在于，包括渗碳炉(1)，渗碳炉(1)分别与空气支路(3)、丙酮支路(4)相连通，空气支路(3)和丙酮支路(4)上均设有质量流量控制器(5)，质量流量控制器(5)分别与微处理器(6)相连。

2.根据权利要求1所述的渗碳炉辅料控制***，其特征在于，渗碳炉(1)内还设有高温风扇(2)，高温风扇(2)靠近空气支路(3)和丙酮支路(4)在渗碳炉(1)上的入口处。

3.一种根据权利要求1或2所述的渗碳炉辅料控制***的控制方法，其特征在于：

微处理器(6)控制渗碳炉(1)的升温装置按照预设温度-时间曲线对炉内零件进行升温、保温和降温；

微处理器(6)按照预设流量-时间曲线，控制各个阶段渗碳炉(1)内气氛组成。

4.根据权利要求3所述的渗碳炉辅料控制***的控制方法，其特征在于，预设流量-时间曲线包括空气流量-时间曲线和丙酮流量-时间曲线。

5.根据权利要求4所述的渗碳炉辅料控制***的控制方法，其特征在于，控制各个阶段渗碳炉(1)内气氛组成的具体过程包括：

微处理器(6)根据空气流量-时间曲线，通过调节空气支路(3)中的质量流量控制器(5)阀门的开通大小来控制进入渗碳炉(1)内的空气流量。

6.根据权利要求4或5所述的渗碳炉辅料控制***的控制方法，其特征在于，控制各个阶段渗碳炉(1)内气氛组成的具体过程还包括：

微处理器(6)根据丙酮流量-时间曲线，通过调节丙酮支路(4)中的质量流量控制器(5)阀门的开通大小来控制进入渗碳炉(1)内的丙酮流量。