[實用新型]一種碳勢控制系統

有效

• 申請號: 201220406378.8
• 申請日: 2012-08-16
• 公開（公告）號: CN202717834U
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 劉巖山
• 申請（專利權）人: 南京科達新控儀表有限公司
• 主分類號: C23C8/30
• 分類號: C23C8/30
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 夏平

技術領域

本實用新型涉及一種金屬材料熱處理設備的常用控制設備——碳勢控制系統。

背景技術

碳勢是氣氛的熱力學特性，在金屬（鋼）熱處理工藝中，在一定的加熱溫度下，氣氛的氣相中提供的活性炭原子與鋼表面奧氏體中的含碳量相平衡的能力；各種鋼制品的生產中，為保證產品的硬度和韌性，必須使鋼制品從表到里保持一定的碳原子密度。這就是碳勢控制所要達到的目標。

碳氮共滲：以滲碳為主同時滲入氮的化學熱處理工藝。它在一定程度上克服了滲氮層硬度雖高但滲層較淺，而滲碳層雖硬化深度大，但表面硬度較低的缺點。

目前市面上傳統的碳勢控制系統存在如下問題：

1.輸入信號大部分只有溫度（熱電偶）和氧勢（氧探頭），碳勢計算僅是溫度和氧勢的函數公式，一氧化碳分壓值做為固定值由工藝人員根據經驗設定，這樣會存在由于一氧化碳分壓值由于人為設定的不準確而導致碳勢計算的誤差。

2.氧探頭兼容性不好。

3.價格昂貴。

4.不能做到一臺表實現碳氮共滲。

5.操作和設定極其復雜，人機界面也不友好。

發明內容

本實用新型解決了以上問題，采用市面上常用的可編程模擬量控制器（如山武的DMC50），用程序的方法植入碳勢計算公式，公式或程序修改/增加靈活，適應市面上所有的氧探頭，隨時可以增加不同的碳勢計算公式；增加一氧化碳測量，實時測量一氧化碳分壓值，避免人為設定誤差；增加二氧化碳含量測量，根據二氧化碳的含量計算碳勢（簡稱碳勢二），碳勢二和氧探頭計算的碳勢（簡稱碳勢一）比較，如碳勢一和碳勢二2偏差大于設定偏差值則報警，避免由于氧探頭測量誤差造成碳勢計算誤差；增加氨氣控制功能，控制氨氣流量計的流量向爐腔內注入設定流量的氨氣，可實現控制碳勢的同時實現碳氮共滲；由于探制器采用的是市面上常用的探制器（PLC都可以），成本很低，擴展方便。人機界面采用觸摸屏，自制人機界面軟件，全中文界面，適合國內廠家的使用習慣。

本實用新型是通過以下技術方案實現的：一種碳勢控制系統，它包括：主控制器、人機界面、一氧化碳傳感器、二氧化碳傳感器、溫度傳感器、氧含量傳感器、氨氣流量控制器、電力調整器和滲碳控制閥，所述的設置在爐體內的溫度傳感器、氧含量傳感器、一氧化碳傳感器和二氧化碳傳感器的輸出端分別與主控制器的相應輸入端相連，主控制器的各個輸出端分別與電力調整器、滲碳控制閥和氨氣流量控制器的輸入端相連，所述的電力調整器的輸出端與安裝在爐體內的加熱器相連，所述的滲碳控制閥和氨氣流量控制器的輸出端通過管道與爐體內的加熱空間相連，所述的人機界面與主控制器相連。

所述的主控制器中包括碳勢計算單元一、碳勢計算單元二、碳勢選擇器、溫度PID控制單元、碳勢PID控制單元和氨氣流量控制單元，所述的碳勢計算單元一的信號輸入端分別與氧含量傳感器、一氧化碳傳感器和溫度傳感器相連，碳勢計算單元一的信號輸出端與碳勢選擇器的一信號輸入端相連，碳勢計算單元二的信號輸入端分別與一氧化碳傳感器、二氧化碳傳感器和溫度傳感器相連，碳勢計算單元二的信號輸出端與碳勢選擇器的另一信號輸入端相連，碳勢選擇器的信號輸出端與碳勢PID控制單元生物輸入端相連，碳勢PID控制單元的輸出端與滲碳控制閥相連，所述的溫度PID控制單元的信號輸入端與溫度傳感器相連，溫度PID控制單元的信號輸出端與電力調整器的輸入端相連，所述的氨氣流量控制單元的輸出端與氨氣流量控制器的輸入端相連。PID是一種回路控制數學模型，其含義：P—比例控制，I—積分控制，D—微分控制。

所述的主控制器采用可編程模擬量控制器。

所述的主控制器與人機界面采用串口通訊方式RS-485通信。

所述的溫度傳感器為熱電偶。

本實用新型的有益效果是：增加碳勢計算單元二，使碳勢的表征更準確可靠，增加一氧化碳分壓值測量，碳勢計算更精確，控制精度更高，使用國內的可編程模擬控制器更方便，成本也更低。

附圖說明

圖1是本實用新型的一種碳勢控制系統的整示意圖。

圖2是本實用新型的一種碳勢控制系統的原理框圖。

圖中：1-爐體、2-加熱器、3-主控制器、4-人機界面、5-一氧化碳傳感器、6-二氧化碳傳感器、7-溫度傳感器、8-氧含量傳感器、9-氨氣流量控制器、10-電力調整器、11-滲碳控制閥。

具體實施方式