[发明专利]一种气体碳氮共渗自动化控制方法及装置

权利要求书

1.一种气体碳氮共渗自动化控制装置，包括氮化炉（1）、PLC控制器（2）、加热温控装置（7）、氨气干燥设备（24）和触摸屏（32），其特征在于：所述氮化炉（1）上设置有压力传感器（8）、氢探头（3）、热电偶（4）和电炉丝（31），在氮化炉（1）顶部设置有叶片（5），叶片（5）和风机（6）相连接，所述加热温控装置（7）与热电偶（4）和电炉丝（31）相连接，所述氮化炉（1）通过真空管道（11）与真空泵（10）相连接，所述氮化炉（1）通过排气管道（14）与排气装置（9）相连接，所述风机（6）、压力传感器（8）、氢探头（3）、加热温控装置（7）、排气装置（9）以及真空泵（10）分别与PLC控制器（2）相连接；所述氮化炉（1）底部分别连接有氮气管道（16）、乙醇管道（17）和氨气管道（18）；所述排气装置（9）与液化气管（26）相连接。

2.根据权利要求1所述的气体碳氮共渗自动化控制装置，其特征在于：所述氢探头（3）与PLC控制器（2）之间设置有氢分析仪（12）；所述真空管道（11）上设置有真空管道阀门（15），所述排气管道（14）上设置有排气阀门（13）和排气电磁阀（30）。

3.根据权利要求1所述的气体碳氮共渗自动化控制装置，其特征在于：所述氮气管道（16）上设置有氮气电磁阀（19），所述乙醇管道（17）上设置有乙醇电磁阀（20）和三针滴度计（23），所述氨气管道（18）上设置有常量调节阀（21）和控制量调节阀（22）和氨气流量计（28）。

4.根据权利要求3所述的气体碳氮共渗自动化控制装置，其特征在于：所述氨气管道（18）上设置有氨气干燥设备（24），在氨气干燥设备（24）上设置有露点仪（25）。

5.根据权利要求1所述的气体碳氮共渗自动化控制装置，其特征在于：所述排气装置（9）上设置有点火装置（27）。

6.根据权利要求1所述的气体碳氮共渗自动化控制装置，其特征在于：在氨气管道（18）上设置有氨气流量计（28）。

7.根据权利要求1所述的气体碳氮共渗自动化控制装置，其特征在于：在液化气管（26）上设置有液化气电磁阀（29）。

8.一种如权利要求1～7任意权利要求所述的气体碳氮共渗自动化控制装置的控制方法，其特征在于：该控制方法按以下步骤进行：

1）预抽真空：打开氮化炉炉门，装进零件后关闭炉门，关闭排气阀门后，打开真空泵，开启风机以及加热温控装置，抽真空至设定的真空度20～35pa时真空泵关闭；

2）保护气填充：氮气电磁阀打开后通入氮气至炉内达到正压，压力值为5～20厘米水柱时打开排气电磁阀，调节排气电磁阀排气量持续通氮气至炉压为15～45厘米水柱，保持3～8分钟后逐步增大排气阀开度降低压力至0～15厘米水柱；

3）原料添加：启动旋转叶片的电机，氮化炉的炉温升至120℃～250℃时，打开乙醇电磁阀，通入除钝化膜乙醇溶液至三针滴度计后进入炉内，按氮化工艺要求调节三针滴度计控制滴速，保持通氮至炉温达250℃～400℃后关闭氮气电磁阀，停止通入氮气同时氨气干燥设备启动，露点仪检测氨气干燥值，提供干燥氨气，常量调节阀和控制量调节阀同时打开，调节排气电磁阀或排气阀门使炉压控制在设定值，氢分析仪监测氨分解率，当实际氨分解率达到PLC控制器设置的氨分解率设定值时，控制量调节阀自动进入高频通断控制，流量计监测氨气的总流量；

4）废气处理：氮化炉的炉温达到400℃～500℃时，打开液化气电磁阀，通入液化气至排气装置，点火装置点火，利用液化气持续燃烧助燃废气，至炉内达到15%～45%区间设定的氨分解率即废气燃烧稳定的氨分解率时液化气电磁阀关闭，停止助燃；

5）保温氮化：氮化炉继续升温，氮化炉的炉温达到560℃～580℃时进入氮化保温阶段，保温计时开始，保温时间180～300min，压力进入闭环控制，控制在10～28厘米水柱，设定单段或三段氨分解率，实现不锈钢滑片软氮化的总时间低于300min；

6）降温出炉：保温时间结束后，常量调节阀和控制量调节阀同时关闭，乙醇电磁阀关闭、风机关闭、加热关闭，氮气电磁阀打开使氮化炉的炉温冷却至280℃以下，炉门开启，产品出炉。

9.根据权利要求8所述的气体碳氮共渗自动化控制装置的控制方法，其特征在于：所述常量调节阀和控制量调节阀总流量为2～4m3/h，PLC控制器记录氨分解率和氨流量时间曲线。