專利名稱：負(fù)壓容器內(nèi)氣氛成份和壓力平衡控制裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于熱處理領(lǐng)域，具體涉及一種負(fù)壓密閉容器中氣壓平衡及氣氛控制方法及其控制裝置，其主要用于稀土永磁材料合金、儲(chǔ)氫合金制造過(guò)程中的真空感應(yīng)爐、熔煉爐、電弧熔煉快淬爐、連續(xù)動(dòng)態(tài)晶化、連續(xù)感應(yīng)重熔快淬爐等負(fù)壓熱處理工藝中。
背景技術(shù)：
由于快速凝固技術(shù)在非晶、微晶合金磁性材料等領(lǐng)域中的廣泛運(yùn)用。其加工制造技術(shù)已越來(lái)越受到重視。
目前，在快冷快淬爐、感應(yīng)熔煉爐、動(dòng)態(tài)晶化爐等的設(shè)計(jì)及運(yùn)用中，存在以下問(wèn)題，首先是爐腔內(nèi)氣體壓力隨溫度變化而變化，影響產(chǎn)品質(zhì)量。另外，隨生產(chǎn)時(shí)間增加，爐腔內(nèi)氣體雜質(zhì)含量增加，時(shí)間長(zhǎng)會(huì)嚴(yán)重影響甚至阻斷生產(chǎn)，影響生產(chǎn)質(zhì)量。由于國(guó)內(nèi)熔爐生產(chǎn)時(shí)間都比較短，大多在2到4小時(shí)之間，爐腔內(nèi)氣體壓力大小的變化還不會(huì)嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量。針對(duì)第二個(gè)問(wèn)題，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)工藝大都采用潔凈原材料的方法解決，這樣對(duì)原材料的浪費(fèi)較大，而且對(duì)于高真空密封環(huán)境，這種方法只能短時(shí)間使用，隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，原材料中的雜質(zhì)還是會(huì)影響爐腔內(nèi)氣氛，隨時(shí)間增長(zhǎng)逐漸變壞，爐腔內(nèi)的雜質(zhì)氣體會(huì)越來(lái)越多，成為影響產(chǎn)品質(zhì)量的至關(guān)重要因素。
對(duì)容器內(nèi)氣氛成份的控制，一般都采用充入符合要求的惰性氣體，同時(shí)將容器內(nèi)部不符合要求的氣體排出，達(dá)到控制成份的目的。負(fù)壓反應(yīng)容器(如連續(xù)式真空熔煉爐、氣-固反應(yīng)爐、氣-固、氣-液反應(yīng)容器)都需要對(duì)容器的氣氛成份及壓力進(jìn)行控制。在正壓條件下，充氣排氣過(guò)程中，保持容器內(nèi)壓力平衡較為簡(jiǎn)單，氣體可以直接通過(guò)閥門排出，但在負(fù)壓條件下，容器內(nèi)壓力小于外界壓力，氣體不能直接排出，只能通過(guò)真空泵排出，由于真空泵的抽氣速率是恒定的，在充氣流量變化的條件下，要保持排氣流量與充氣流量平衡，達(dá)到壓力穩(wěn)定的條件，僅靠真空泵直接抽氣排氣不能達(dá)到要求。

發(fā)明內(nèi)容
為了控制負(fù)壓容器內(nèi)氣氛成分和壓力平衡，本發(fā)明提供一種負(fù)壓容器內(nèi)氣氛成份和壓力平衡控制裝置及方法，達(dá)到控制負(fù)壓容器內(nèi)氣氛成份及壓力穩(wěn)定的目的。
本發(fā)明的用于負(fù)壓容器內(nèi)氣氛成分和壓力平衡控制方法的裝置，包括爐腔、充氣閥門、穩(wěn)壓閥門、自動(dòng)控制比例閥、穩(wěn)壓真空泵、閥門、小型真空泵、真空閥門、氣體分析儀和PLC控制器，爐腔內(nèi)設(shè)置有壓力傳感器P；爐腔分別與充氣閥門、穩(wěn)壓閥門、真空閥門連接，爐腔還與閥門、穩(wěn)壓真空泵、自動(dòng)控制比例閥和氣體分析儀依次連接，小型真空泵與氣體分析儀連接，自動(dòng)控制比例閥與爐腔和穩(wěn)壓真空泵連接，PLC控制器分別與穩(wěn)壓閥門、自動(dòng)控制比例閥、壓力傳感器P、氣體分析儀連接。
穩(wěn)壓閥門可設(shè)置為手動(dòng)穩(wěn)壓閥門或自動(dòng)調(diào)節(jié)比例閥。
本發(fā)明的一種負(fù)壓容器內(nèi)氣氛成分和壓力平衡控制方法，其特點(diǎn)是包括以下步驟a.打開(kāi)真空閥門，用真空泵或羅茨泵對(duì)爐腔抽真空，直到真空度達(dá)到或小于5×10-1Pa時(shí)，然后關(guān)閉真空閥門；b.打開(kāi)充氣閥門對(duì)爐腔內(nèi)充惰性氣體到0.4Pa～0.5Pa時(shí)，關(guān)閉充氣閥門；c.同時(shí)打開(kāi)用于控制爐腔內(nèi)氣體雜質(zhì)含量的穩(wěn)壓閥門、自動(dòng)控制比例閥、穩(wěn)壓真空泵、閥門、小型真空泵、氣體分析儀；d.通過(guò)穩(wěn)壓閥門的開(kāi)合大小控制惰性氣體的流量以及爐腔內(nèi)有害氣體量，穩(wěn)壓閥門控制流量，通過(guò)不斷充入一定流量的惰性氣體，帶走爐腔內(nèi)的有害氣體氧氣，保持爐腔內(nèi)的在有害氣體含量在0～50ppm，當(dāng)爐腔內(nèi)有害氣體含量高時(shí)穩(wěn)壓閥門流量加大，有害氣體氧氣含量小時(shí)穩(wěn)壓閥門流量減小；e.通過(guò)PLC控制自動(dòng)控制比例閥的開(kāi)合大小控制爐腔內(nèi)氣壓，自動(dòng)控制比例閥是PLC自動(dòng)控制的排氣閥門，PLC通過(guò)壓力傳感器P隨時(shí)檢測(cè)爐腔內(nèi)氣壓狀況，當(dāng)爐腔內(nèi)氣壓升高時(shí)，PLC控制自動(dòng)控制比例閥，使其流量增大，排出氣體量增加，使?fàn)t腔內(nèi)氣壓減?。划?dāng)爐腔內(nèi)氣壓減小時(shí)，PLC控制自動(dòng)控制比例閥，使其流量減小或關(guān)閉，通過(guò)穩(wěn)壓閥門的調(diào)節(jié)作用使?fàn)t腔內(nèi)氣體壓強(qiáng)增加，這樣能使?fàn)t腔內(nèi)的氣體壓強(qiáng)始終保持在0.4Pa～0.5Pa范圍內(nèi)；f.打開(kāi)閥門，與閥門連接的小型真空泵將爐腔內(nèi)的氣體抽到氣體分析儀內(nèi)，通過(guò)氣體分析儀的讀數(shù)可以觀察到爐腔內(nèi)有害氣體氧氣的情況，為調(diào)節(jié)穩(wěn)壓閥門的流量大小提供依據(jù)。
本發(fā)明中采用了泵閥聯(lián)動(dòng)技術(shù)，利用自動(dòng)控制比例閥控制真空泵的排氣量，根據(jù)進(jìn)氣流量大小控制比例閥開(kāi)啟程度，達(dá)到進(jìn)、排氣量的平衡，從而達(dá)到穩(wěn)定壓力的目的。增加充氣部分、排氣部分、氣體分析儀等隨時(shí)監(jiān)控調(diào)節(jié)容器內(nèi)氣氛，設(shè)置穩(wěn)壓閥門或自動(dòng)控制比例閥門，用于控制爐腔內(nèi)氣體雜質(zhì)含量。設(shè)置穩(wěn)壓真空泵及自動(dòng)控制比例閥，用于控制負(fù)壓密閉容器中壓力平衡。設(shè)置氣體分析儀、小型真空泵和閥門用于分析爐腔內(nèi)氣體雜質(zhì)含量，其信號(hào)傳由PLC自動(dòng)采集分析，為自動(dòng)調(diào)節(jié)爐腔內(nèi)氣體雜質(zhì)含量提供參照。設(shè)置氣體壓力傳感器P，其信號(hào)由PLC自動(dòng)采集分析，為控制爐腔內(nèi)壓力平衡提供參照。
本發(fā)明通過(guò)設(shè)置穩(wěn)壓閥門、自動(dòng)控制比例閥、氣體分析儀和氣體壓力傳感器，有效控制負(fù)壓容器內(nèi)氣體雜質(zhì)含量，達(dá)到控制負(fù)壓容器中壓力平衡的目的，方法易于操作，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效果好。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作具體描述


圖1為本發(fā)明的用于負(fù)壓容器內(nèi)氣氛成份和壓力平衡控制裝置的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意中，1.充氣閥門2.穩(wěn)壓閥門 3.自動(dòng)控制比例閥 4.穩(wěn)壓真空泵5.閥門6.小型真空泵7.氣體分析儀8.真空閥門9.爐腔
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1圖1中，一種用于負(fù)壓容器內(nèi)氣氛成份和壓力平衡控制裝置，控制裝置包括爐腔9、充氣閥門1、穩(wěn)壓閥門2、自動(dòng)控制比例閥3、穩(wěn)壓真空泵4、閥門5、小型真空泵6、真空閥門8、氣體分析儀7和PLC控制器，爐腔9內(nèi)設(shè)置有壓力傳感器P；爐腔9分別與充氣閥門1、穩(wěn)壓閥門2、真空閥門8連接，爐腔9還與閥門5、穩(wěn)壓真空泵4、氣體分析儀7依次連接，小型真空泵6與氣體分析儀7連接；自動(dòng)控制比例閥3與爐腔9、穩(wěn)壓真空泵4連接，PLC控制器分別與穩(wěn)壓閥門2、自動(dòng)控制比例閥3、氣體分析儀7和壓力傳感器P連接。穩(wěn)壓閥門2為手動(dòng)穩(wěn)壓閥門。
本實(shí)施例中，負(fù)壓容器內(nèi)氣氛成分和壓力平衡控制方法的步驟如下?tīng)t腔9是整個(gè)系統(tǒng)生產(chǎn)工作的場(chǎng)所，首先通過(guò)真空閥門8用真空泵或羅茨泵對(duì)爐腔9抽真空，真空度達(dá)到或小于5×10-1Pa時(shí)，關(guān)閉真空閥門8；通過(guò)充氣閥門1對(duì)爐腔9充惰性氣體，達(dá)到壓強(qiáng)為0.4Pa～0.5Pa時(shí)，關(guān)閉充氣閥門1。當(dāng)充氣閥門1關(guān)閉以后，同時(shí)打開(kāi)穩(wěn)壓閥門2、自動(dòng)調(diào)節(jié)比例閥3、穩(wěn)壓真空泵4、閥門5、小型真空泵6和分析儀7。通過(guò)穩(wěn)壓閥門2控制惰性氣體的流量及爐腔9內(nèi)有害氣體的量。穩(wěn)壓閥門2為手動(dòng)控制流量的充氣閥，其主要作用是通過(guò)不斷充入惰性氣體的進(jìn)入和流出，帶走爐腔9內(nèi)的有害氣體氧氣，保持爐腔9內(nèi)的氣氛在一定范圍內(nèi)，當(dāng)爐腔9內(nèi)有害氣體氧氣含量高時(shí)穩(wěn)壓閥門2流量加大，有害氣體氧含量小時(shí)穩(wěn)壓閥門2流量減小。通過(guò)PLC控制自動(dòng)控制比例閥3的開(kāi)合大小控制爐腔9內(nèi)氣壓，使?fàn)t腔9內(nèi)的氣壓保持在0.4Pa～0.5Pa的范圍內(nèi)。自動(dòng)控制比例閥3是PLC自動(dòng)控制的排氣閥門，其主要作用是PLC通過(guò)壓力傳感器P隨時(shí)檢測(cè)爐腔9內(nèi)氣壓狀況，當(dāng)爐腔9內(nèi)氣壓升高時(shí)，PLC控制自動(dòng)控制比例閥3，使其流量增大，排出氣體量增加，使?fàn)t腔9內(nèi)氣壓減??；當(dāng)爐腔9內(nèi)氣壓減小時(shí)，PLC控制自動(dòng)控制比例閥3，使其流量減小或關(guān)閉，通過(guò)自動(dòng)控制比例閥3的調(diào)節(jié)作用使?fàn)t腔9內(nèi)的氣體壓強(qiáng)始終保持在規(guī)定的數(shù)值上，從而保證了系統(tǒng)工作的正常進(jìn)行。打開(kāi)閥門5，小型真空泵6將爐腔9內(nèi)的氣體抽到氣體分析儀7里面，通過(guò)氣體分析儀7的讀數(shù)可以清楚看到爐腔9內(nèi)有害氣體的情況，從而為穩(wěn)壓閥門2的流量大小調(diào)節(jié)提供了依據(jù)。
實(shí)施例2一種用于負(fù)壓容器內(nèi)氣氛成份和壓力平衡控制裝置，裝置的基本結(jié)構(gòu)和控制方法與實(shí)施例1相同，不同點(diǎn)是，將穩(wěn)壓閥門設(shè)置為自動(dòng)調(diào)節(jié)比例閥，將氣體分析儀中的數(shù)據(jù)連接到PLC對(duì)進(jìn)氣進(jìn)行控制，自動(dòng)調(diào)節(jié)爐內(nèi)氣體成份。氣體分析儀的數(shù)據(jù)傳入PLC，由PLC判斷與要求氣氛的差別，然后由PLC調(diào)節(jié)自動(dòng)調(diào)節(jié)比例閥的開(kāi)關(guān)大小，就可以自動(dòng)調(diào)節(jié)爐腔內(nèi)氣氛；通過(guò)壓力傳感器P的數(shù)據(jù)，由PLC自動(dòng)控制自動(dòng)控制比例閥的開(kāi)關(guān)大小，從而保持爐腔內(nèi)壓力一致。
權(quán)利要求
1.一種用于負(fù)壓容器內(nèi)氣氛成分和壓力平衡控制裝置，其特征在于所述的裝置包括爐腔(9)、充氣閥門(1)、穩(wěn)壓閥門(2)、自動(dòng)控制比例閥(3)、穩(wěn)壓真空泵(4)、閥門(5)、小型真空泵(6)、真空閥門(8)、氣體分析儀(7)和PLC控制器，爐腔(9)內(nèi)設(shè)置有壓力傳感器P；爐腔(9)分別與充氣閥門(1)、穩(wěn)壓閥門(2)、真空閥門(8)連接，爐腔(9)還與閥門(5)、穩(wěn)壓真空泵(4)、自動(dòng)控制比例閥(3)、氣體分析儀(7)依次連接，小型真空泵(6)與氣體分析儀(7)連接；自動(dòng)控制比例閥(3)與爐腔(9)和穩(wěn)壓真空泵(4)連接，PLC控制器分別與穩(wěn)壓閥門(2)、自動(dòng)控制比例閥(3)、壓力傳感器P、氣體分析儀(7)連接。
2.一種負(fù)壓容器內(nèi)氣氛成分和壓力平衡控制方法，其特征在于包括以下步驟a.打開(kāi)真空閥門(8)，用真空系統(tǒng)對(duì)爐腔(9)抽真空，真空度達(dá)到或小于5×10-1Pa時(shí)，關(guān)閉真空閥門(8)；b.打開(kāi)充氣閥門(1)，向爐腔(9)內(nèi)充惰性氣體，當(dāng)壓強(qiáng)達(dá)到0.4Pa～0.5Pa時(shí)，關(guān)閉充氣閥門(1)；c.同時(shí)打開(kāi)用于控制爐腔(9)內(nèi)氣體雜質(zhì)含量的穩(wěn)壓閥門(2)、自動(dòng)控制比例閥(3)、穩(wěn)壓真空泵(4)、閥門(5)、小型真空泵(6)、氣體分析儀(7)；d.通過(guò)穩(wěn)壓閥門(2)的開(kāi)合大小控制惰性氣體的流量以及爐腔(9)內(nèi)有害氣體的量；e.通過(guò)PLC控制自動(dòng)控制比例閥(3)的開(kāi)合大小控制爐腔(9)內(nèi)氣壓，使?fàn)t腔(9)內(nèi)的氣體壓強(qiáng)保持在0.4Pa～0.5Pa的范圍內(nèi)；f.打開(kāi)閥門(5)，與閥門(5)連接的小型真空泵(6)將爐腔(9)內(nèi)的氣體抽到氣體分析儀(7)內(nèi)，通過(guò)氣體分析儀(7)的讀數(shù)觀察爐腔(9)內(nèi)有害氣體情況，并調(diào)節(jié)穩(wěn)壓閥門(2)的流量大小。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種負(fù)壓容器內(nèi)氣氛成分和壓力平衡控制裝置，其特征在于所述的穩(wěn)壓閥門為手動(dòng)穩(wěn)壓閥門或自動(dòng)調(diào)節(jié)比例閥門中任一種。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了用于稀土永磁材料制造所需的一種負(fù)壓容器內(nèi)氣氛成份和壓力平衡控制裝置及方法，本發(fā)明采用泵閥聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)，設(shè)置氣體分析設(shè)備與PLC控制器連接，控制進(jìn)、排氣量平衡，達(dá)到穩(wěn)定壓力和隨時(shí)監(jiān)控負(fù)壓容器內(nèi)氣氛的目的。本發(fā)明的方法易于操作，控制裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效果好。
文檔編號(hào)G05D16/18GK1862435SQ200610005558
公開(kāi)日2006年11月15日 申請(qǐng)日期2006年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月12日
發(fā)明者王永強(qiáng), 李兆波, 李世貴, 趙淳 申請(qǐng)人:綿陽(yáng)西磁科技開(kāi)發(fā)公司