可控氣氛熱處理爐碳勢和溫度控制系統(tǒng)在線校準方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于技術(shù)基礎(chǔ)計量領(lǐng)域，涉及熱學(xué)、化學(xué)、電學(xué)計量，可實現(xiàn)對可控氣氛熱處理爐碳勢控制儀表的在線校準。
【背景技術(shù)】
[0002]可控氣氛爐熱處理爐是采用滲碳或氰化工藝對零部件化進行表面強化的設(shè)備，其溫度和碳勢控制的準確性將直接影響到零部件表面改性層的性能，現(xiàn)在的控制系統(tǒng)(控制儀表)沒有在線校準的方法，由于無法在線校準經(jīng)常造成處理的零件整爐報廢，因此如何實現(xiàn)可控氣氛爐熱處理爐控制系統(tǒng)在線校準是一個關(guān)鍵技術(shù)。
[0003]現(xiàn)在通過爐內(nèi)的氧探頭測量爐內(nèi)的氧含量轉(zhuǎn)化為碳勢值，采用氧標準氣體對碳勢控制系統(tǒng)中氧探頭離線校準，達到對碳勢值的校準，該方法不能體現(xiàn)爐內(nèi)殘留甲烷、爐溫、CO含量和爐內(nèi)壓力的變化對碳勢的影響，且沒有對碳勢控儀表進行校準，同時將氧探頭拆下進行校準需要停爐停產(chǎn)，造成浪費，不能實現(xiàn)碳勢在線校準。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004](一 )要解決的技術(shù)問題
[0005]本發(fā)明解決的技術(shù)問題是，提供一種可控氣氛熱處理爐碳勢和溫度控制系統(tǒng)在線校準方法，解決了可控氣氛爐內(nèi)溫度和碳勢控制儀表的同時在線校準問題。
[0006]本發(fā)明利用紅外氣體分析儀測試爐內(nèi)氣氛組份實現(xiàn)碳勢在線校準，通過插入標準熱電偶實現(xiàn)溫度的在線校準。是通過對可控氣氛爐內(nèi)溫度和氣氛濃度的關(guān)系建立氣氛組分-碳勢-溫度三者關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，通過該數(shù)學(xué)模型可以通過輸入氣氛組分濃度、溫度，計算出爐內(nèi)碳勢，形成可控氣氛熱處理爐在線校準方法，用于對可控氣氛爐內(nèi)溫度和碳勢控制的同時校準。
[0007]( 二)技術(shù)方案
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0009]一種可控氣氛熱處理爐碳勢和溫度控制系統(tǒng)在線校準方法，該方法步驟如下:
[0010]S1、待可控氣氛爐溫度和碳勢值穩(wěn)定后，將標準熱電偶插入可控氣氛熱處理爐；[0011 ] S2、利用標準熱電偶測量爐內(nèi)實際溫度值，得到爐內(nèi)溫度校準值；
[0012]S3、對爐氣中的CO、H2、C02、CH4氣體，采用紅外氣體分析儀得到CO、H2、C02、CH4氣體氣氛濃度，通過公式 CP = (Csat/Kl/2) X (1/PC021/2) X (PC0XPCH41/2/PH2)，計算實際爐內(nèi)碳勢，即爐內(nèi)碳勢校準值；
[0013]各參數(shù)的含義如下:
[0014]CP—碳勢校準值；
[0015]Csat—在給定溫度下，鋼在奧氏體狀態(tài)下的飽和碳濃度；
[0016]K一反應(yīng)式 2C0+CH4 = [C] γ _Fe+2H2+C02 的平衡常數(shù)；
[0017]PC02、PCO、PCH4、PH2—分別表示測得的 CO、C02、CH4、H2 的濃度；
[0018]S4、溫度校準值和碳勢校準值與熱處理爐的控制儀表的溫度、碳勢示值進行比對，如果熱處理爐的控制儀表溫度值與溫度校準值的差值小于10°C，熱處理爐的控制儀表碳勢值與爐內(nèi)碳勢校準值的差值小于0.05%，則設(shè)備正常，否則設(shè)備異常，需調(diào)試。
[0019]本發(fā)明關(guān)鍵是取氣管內(nèi)置標準熱電偶，校準可控氣氛熱處理爐內(nèi)溫度；對可控氣氛爐內(nèi)各種氣體組分濃度的測量建立碳勢與爐內(nèi)氣氛(C0、H2、C02、CH4)濃度關(guān)系，計算出碳勢值，實現(xiàn)對可控氣氛爐碳勢在線校準。
[0020]本校準方法的適用范圍:熱處理爐溫度范圍:(700?1200) °C;碳勢范圍:(0.30?1.30) %。
[0021](三)有益效果
[0022]與現(xiàn)有的校準方法相比較，本發(fā)明具備如下有益效果:
[0023]1、本發(fā)明可以實現(xiàn)可控氣氛爐碳勢控制系統(tǒng)的在線校準；
[0024]2、可以快速、高效、準確的完成碳勢系統(tǒng)在線校準工作。
【附圖說明】
[0025]圖1本發(fā)明在線校準流程圖。
【具體實施方式】
[0026]為使本發(fā)明的目的、內(nèi)容和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步詳細描述。本發(fā)明的一種可控氣氛熱處理爐碳勢和溫度控制系統(tǒng)在線校準方法，該方法的步驟如下:
[0027]S1、待可控氣氛爐溫度和碳勢值穩(wěn)定后，將標準熱電偶插入可控氣氛熱處理爐；
[0028]S2、利用標準熱電偶(與溫度對應(yīng))測量爐內(nèi)實際溫度值，得到爐內(nèi)溫度校準值；
[0029]S3、對爐氣中的CO、H2、C02、CH4氣體，采用紅外氣體分析儀進行分析，得到CO、H2、C02、CH4 氣體氣氛濃度，通過公式 CP = (Csat/Kl/2) X (1/PC021/2) X (PC0XPCH41/2/PH2)，計算實際爐內(nèi)碳勢，即爐內(nèi)碳勢校準值；
[0030]各參數(shù)的含義如下:
[0031]CP—碳勢校準值；
[0032]Csat—在給定溫度下，鋼在奧氏體狀態(tài)下的飽和碳濃度；
[0033]K一反應(yīng)式 2C0+CH4 = [C] γ _Fe+2H2+C02 的平衡常數(shù)；
[0034]PC02、PCO、PCH4、PH2—分別表示測得的 CO、C02、CH4、H2 的濃度；
[0035]S4、溫度校準值和碳勢校準值與熱處理爐的控制儀表的溫度、碳勢示值進行比對，如果熱處理爐的控制儀表溫度值與溫度校準值的差值小于10°C，熱處理爐的控制儀表碳勢值與爐內(nèi)碳勢校準值的差值小于0.05%，則設(shè)備正常，否則設(shè)備異常，需調(diào)試。
[0036]實例:
[0037]在可控氣氛爐溫度穩(wěn)定在900°C碳勢穩(wěn)定在1.00%時，插入標準熱電偶測量可控氣氛爐內(nèi)的實際溫度；米用紅外氣體分析儀對爐內(nèi)的氣氛進行(C0、H2、C02、CH4)含量分析，應(yīng)用碳勢計算公式Cp = (Csat/K1/2) X (I/PC021/2) X (PcoXPch41/2/PH2)可迅速計算出爐內(nèi)的實際碳勢值。如果校準的溫度為905°c和校準的碳勢為0.98%，通過與可控氣氛爐的控制儀表指示的溫度(900°C及碳勢示值(1.00% )進行比較，溫度差值為5°C (小于10°C )、碳勢差值為0.02% (小于0.05% )，判斷熱處理爐是正常；如果校準溫度為892°C，校準的碳勢值為1.06%，則溫度差值為8°C (小于10°C )、碳勢差值為0.06% (大于0.05% )，判斷熱處理爐異常。
【主權(quán)項】
1.一種可控氣氛熱處理爐碳勢和溫度控制系統(tǒng)在線校準方法，其特征在于，該方法步驟如下: S1、待可控氣氛爐溫度和碳勢值穩(wěn)定后，將標準熱電偶插入可控氣氛熱處理爐； S2、利用標準熱電偶測量爐內(nèi)實際溫度值，得到爐內(nèi)溫度校準值； S3、對爐氣中的CO、H2、C02、CH4氣體，采用紅外氣體分析儀得到CO、H2、C02、CH4氣體氣氛濃度，通過公式 CP = (Csat/Kl/2) X (1/PC021/2) X (PC0XPCH41/2/PH2)，計算實際爐內(nèi)碳勢，即爐內(nèi)碳勢校準值； 各參數(shù)的含義如下: CP—碳勢校準值； Csat—在給定溫度下，鋼在奧氏體狀態(tài)下的飽和碳濃度； K一反應(yīng)式 2C0+CH4 = [C] γ -Fe+2H2+C02 的平衡常數(shù)； PC02、PCO、PCH4、PH2—分別表示測得的 CO、C02、CH4、H2 的濃度； S4、溫度校準值和碳勢校準值與熱處理爐的控制儀表的溫度、碳勢示值進行比對，如果熱處理爐的控制儀表溫度值與溫度校準值的差值小于10°C，熱處理爐的控制儀表碳勢值與爐內(nèi)碳勢校準值的差值小于0.05%，則設(shè)備正常，否則設(shè)備異常，需調(diào)試。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可控氣氛熱處理爐碳勢和溫度控制系統(tǒng)在線校準方法，屬于技術(shù)基礎(chǔ)計量領(lǐng)域，解決了可控氣氛爐控制儀表在線校準的問題。該校準方法通過測量可控氣氛爐內(nèi)溫度和氣氛濃度，對可控氣氛爐內(nèi)各種氣體組分濃度的測量建立碳勢與爐內(nèi)氣氛(CO、H2、CO2、CH4)濃度關(guān)系，計算出碳勢值，實現(xiàn)可控氣氛熱處理爐溫度和碳勢控制系統(tǒng)在線校準?？梢钥焖?、高效、準確的完成碳勢系統(tǒng)在線校準工作。
【IPC分類】C23C8/20
【公開號】CN105200368
【申請?zhí)枴緾N201510580371
【發(fā)明人】杜勤, 李志強, 馬增敏, 崔守成, 苗冬生, 劉亞莉, 畢京紅, 劉志虹, 孫明力, 陳娟麗
【申請人】北京北方車輛集團有限公司
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年9月11日