[发明专利]一种气体碳氮共渗自动化控制方法及装置

说明书

技术领域

本发明的一种气体碳氮共渗自动化控制方法及装置，属于气体碳氮共渗技术领域。

背景技术

氮碳共渗是以渗氮为主同时渗入碳的化学热处理工艺，也称为软氮化，主要目的是提高钢的耐磨性和抗咬合性以满足产品质量的要求。在软氮化行业，企业不断追求具有更优的生产工艺、更高质量的氮化产品及自动化程度更加完善的生产控制方法和装置以减少人工成本、减少人为误差以及增加工艺稳定性，增加产品质量和提高生产效率等。

现有氮碳共渗技术主要分为液体法和气体法即盐浴软氮化和气体软氮化，因目前液体法的盐浴氮化具有氮化过程繁琐，反应产物有毒、企业对废液处理成本高、废料环境污染大、氮化效率低等缺点所以行业正逐步淘汰液体法盐浴氮化，气体软氮化实质上就是在低温条件下，以渗氮为主的低温氮碳共渗，使碳和氮同时渗入钢表面的一种化学热处理。其中渗氮使用氨气提供氮原子，渗碳使用CO或者乙醇等提供碳元素，渗氮过程中利用氯离子破坏不锈钢钝化膜，它的特点是处理温度低、不受钢种的限制及处理时间短，工件变形小，质量稳定，能显著提高零件的耐磨性、疲劳强度、抗咬合、抗擦伤等性能。

目前在气体软氮化方面，国内主要用于高速钢的软氮化，不锈钢气体软氮化尚未普及，主要由于技术不成熟、氮化稳定性差以及常规气体软氮化时间久、效率低和大批量不锈钢气体软氮化不均匀、合格率低等缺点。综合行业情况，气体软氮化在国内外主要分有高中低三层次。分别为低层次：采用人工全程手动控制，根据时间控制及经验来完成气体氮碳共渗，造成氮化效率低、氨气消耗量大、产品质量稳定性不足，只针对高速钢的软氮化，无法实现对不锈钢的软氮化,废品率高，操作麻烦工人培养难等缺点；中层次：国内较普遍采用的低自动化或半自动化控制方案，以炉外传感器检测取样气达到对乙醇及氨气的半闭环控制，缺点是控制精度低，实时信号滞后较难得出稳定氮化工艺参数和氨气消耗量大，可实现高速钢软氮化难以实现大批量不锈钢的均匀软氮化。其中如：中国专利公开号CN102517541A所使用的即为手动或半自动控制系统的工艺设备，该工艺设备人工控制稳定性差，劳动强度大，手动控制效率低且氮化时间长，氮化氨气用量大。高层次：即全自动控制软氮化，分国内和国外两种，采用国外高精检测传感器及全套控制体系的设备，缺点是成本太高，系统繁琐，维护难、维护成本高，目前国内厂家对这一层次为刚起步阶段，技术不大成熟，有生产出以一氧化碳为提供碳原子的卧式炉完整闭环控制软氮化，但采用进口氢氧探头，成本高，且氨气消耗量大，氮化时间久和无法解决多层密集小零件（如空调压缩机零件滑片）的氮化渗层均匀性问题，所以现有气体软氮化自动化控制方法及装置还是不够完善。

发明内容

本发明的发明目的是：提供一种结构简单、安全可靠、节能高效、易维护，无污染，产品质量性能高，采用PLC控制系统针对相应零件的数量与材料的工艺参数快速确立，控制零件的白亮层、网状层深度稳定，不锈钢批量生产均匀性稳定，氨气消耗量小耗能低，氮化时间少效率高的一种气体碳氮共渗自动化控制方法及装置，以克服现有技术的不足。

本发明是这样实现的：一种气体碳氮共渗自动化控制装置，包括氮化炉、PLC控制器、加热温控装置、氨气干燥设备和触摸屏，所述氮化炉上设置有压力传感器、氢探头、热电偶和电炉丝，在氮化炉顶部设置有叶片，叶片和风机相连接，所述加热温控装置与热电偶和电炉丝相连接，所述氮化炉通过真空管道与真空泵相连接，所述氮化炉通过排气管道与排气装置相连接，所述风机、压力传感器、氢探头、加热温控装置、排气装置以及真空泵分别与PLC控制器相连接；所述氮化炉底部分别连接有氮气管道、乙醇管道和氨气管道；所述排气装置与液化气管相连接。

所述氢探头与PLC控制器之间设置有氢分析仪；所述真空管道上设置有真空管道阀门，所述排气管道上设置有排气阀门和排气电磁阀。

所述氮气管道上设置有氮气电磁阀，所述乙醇管道上设置有乙醇电磁阀和三针滴度计，所述氨气管道上设置有常量调节阀和控制量调节阀和氨气流量计。

所述氨气管道上设置有氨气干燥设备，在氨气干燥设备上设置有露点仪。

所述排气装置上设置有点火装置。

在氨气管道上设置有氨气流量计。

在液化气管上设置有液化气电磁阀。

一种气体碳氮共渗自动化控制装置的控制方法，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；