1. печь для проведения ХТО;

2. д атчик потенциала;

3. система управления газогенератором;

4. Регулирующий орган с электро- или пневмоприводом;

5. Смеситель;

6. Датчик температуры;

7. газогенератор;

8. локальный регулятор температуры газогенератора;

π – потенциал атмосферы;

t_п – температура печи;

Q_г – управление расходом газа;

t_гг – управление температурой газогенератора.

Газовая среда требуемого химического состава поступает в печь или агрегат 1 из газогенератора 7. Для обеспечения заданного значения потенциала печь 1 оснащают датчиком потенциала 2 (газоанализатор, кислородный датчик и т.п.).

Выходной сигнал датчика 2 (π) поступает в систему управления ГГ (3). Выходной сигнал Q_г этой системы управляет приводом регулирующего органа 5, что приводит к изменению входного расхода одного из компонентов.

Возможна работа ГГ при постоянной температуре. В этом случае постоянный температурный режим ГГ обеспечивает локальный регулятор 8 (t_гг).

Более точное управление потенциалом обеспечивается при управлении температурным режимом ГГ (управляющий сигнал t_гг).

Для дополнительного повышения качества управления можно использовать информацию о температуре печи t_п (пунктирная линия от датчика температуры 6).

Такую схему управления применяют:

• для термической обработки в защитных атмосферах (обычно используют более простой вариант без пунктирных линий);

• при газовом азотировании в диссоциированном аммиаке;

• при газовой цементации в эндогазе.

Особенности управления углеродным потенциалом при газовой хто

Для ускорения процесса насыщения к эндогазу добавляют метан. Однако при концентрации метана более 5 % в рабочем пространстве печи выделяется сажа. Это приводит к нарушению зависимости между углеродным потенциалом атмосферы и концентрацией контролируемых примесей (СО₂, О₂ и Н₂О) – контроль потенциала становится невозможен.

Управление углеродным потенциалом при цементации (нитроцементации) с контролем сн4

1. а грегат для ХТО;

2. Смеситель;

3. фильтр очистки от сажи;

4. фильтр очистки от аммиака;

5. газоанализатор на СО₂;

6. регулятор расхода СН₄;

7. Регулирующий орган с электро- или пневмоприводом;

8. контрольный газоанализатор на СН₄.

В агрегат для ХТО (1) через смеситель 2 поступает смесь эндогаза и метана. При нитроцементации добавляют аммиак или азотно-водородную смесь. Анализируемая проба газа из агрегата 1 проходит фильтры очистки от сажи 3 и аммиака 4 и поступает в ИК газоанализатор 5 для измерения концентрации СО₂. Выходной сигнал газоанализатора 5 подается на вход регулятора расхода газа 6. При отклонении концентрации СО₂ (потенциала атмосферы) от заданного значения регулятор 6 воздействует на привод регулирующего органа 7 и изменяет количество метана, добавляемое к эндогазу.

Газоанализатор 8 измеряет концентрацию метана в пробе газа и при увеличении ее свыше 5 % выдает управляющий сигнал регулятору расхода 6 на уменьшение количества метана в составе атмосферы (пунктирная линия на рис.).

Комбинированный способ управления углеродным потенциалом

Опасность сажевыделения и потеря возможности контроля потенциала существует на первой (активной) стадии насыщения. При диффузионном выравнивании вероятность сажевыделения мала, т.к. в печь подается малое количество метана.

По этой причине находит применение комбинированный способ управления, который состоит в следующем:

• на стадии активного насыщения углеродный потенциал не регулируют, а обеспечивают постоянный расход метана;

• на диффузионной стадии, когда требования к стабильности потенциала выше, его регулируют по концентрации СО₂ или О₂.

Рассмотрим особенности управления потенциалом в проходных многозонных агрегатах для цементации (нитроцементации).

1. зона интенсивного насыщения;

2. з она подстуживания;

3. газоанализатор на СО₂ и СН₄;

4. устройство управления;

5. смесители;

6. регулирующий орган постоянного расхода метана;

7. регулирующие органы расхода метана и экзогаза.

Насыщение и управление потенциалом осуществляют следующим образом. Зона интенсивного насыщения 1 соответствует стадии активного насыщения процесса ХТО. Устройство управления 4 получает от газоанализатора 3 информацию о концентрации СН₄ в зоне 1 и обеспечивает ее постоянство.

В зоне подстуживания 2 осуществляется диффузионная стадия процесса насыщения. Здесь обеспечивается заданная концентрация углерода на поверхности, и углеродный потенциал регулируют по количеству СО₂ следующим образом.

1. Из зоны 1 в зону 2 может попадать избыточное количество метана. Это приводит к уменьшению количества СО₂ (росту потенциала). Для нейтрализации избыточного метана в зону подстуживания 2 добавляют экзогаз (обезуглероживающая атмосфера с повышенной концентрацией СО₂).

2. При увеличении количества СО₂ выше заданного значения в зону 2 через регулирующий орган 7 дополнительно вводят метан.

Устройство управления 4 также получает информацию о количестве СО₂ в составе эндогаза и управляет режимом работы эндогенератора.