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    • 专利摘要:

    公开号:WO1980002698A1
    申请号:PCT/DE1980/000087
    申请日:1980-06-09
    公开日:1980-12-11
    发明作者:H Weiss
    申请人:Aichelin Gmbh；
    IPC主号:C23C8-00
    专利说明:
    [0001] Anordnung zur Steuerung der Zusammensetzung der Atmos¬ phäre eines Wärmebehandlungsofens
    [0002] Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Steuerung der Zus mmensetzung der Atmosphäre eines Wärmebehandlungs¬ ofens zum Nitrieren der Oberfläche von Eisenteilen oder dergleichen, unter Verwendung eines Wasserstoff- und ammoniakhaltigen Gases, mit einer zumindest einen Teil des ammoniakhaltigen Gases in die Ofenkammer einspei¬ senden Ammoniakspalteinrichtung, der ein die Spaltgas¬ zufuhr zu der Ofenkammer in Abhängigkeit von Meßwerten für das Nitrierpotential regelnder Regler zugeordnet ist, dessen zugeführte Meßwerte von einem fortlaufend mit Gas aus der Ofenatmosphäre versorgten Meßwertgeber über eine Meßschaltung abgegeben werden.
    [0003] Bei einer aus der DE-OS 2 734 219 bekannten Meß- und Regelanordnung für eine Nitrieratmosphäre ist es be¬ kannt, zumindest einen Teil des ammoniakhaltigen Gases über eine Ammoniakspalteinrichtung in die Ofenkammer einzuspeisen und dabei die Ammoniakspalteinrichtung selbst durch einen Regler so zu regeln, daß der Zer- setzungsgrad des Ammoniaks in der Ofenkammer konstant gehalten wird. Zu diesem Zweck ist ein Meßgeber für das durch das Verhältnis (p NH3/p H2) ' definierte Nitrier¬ potential vorhanden, der in einem geschlossenen Neben¬ kreislauf mit Rückführung der Ofenatmosphäre angeordnet, d.h. dauernd von aus dem Ofen abgezogenem Gas durch¬ strömt ist, das anschließend wieder in die Ofenkammer
    [0004] OMPI zurückgeleitet wird. Der Meßwertgeber besteht im wesent¬ lichen aus- einer Gasanalyseneinheit, die den NH_ - und/ oder H- -anteil im Meßgas feststellt und hieraus über einen angeschlossenen Rechnerteil den Ist-Wert des Ni- trierpotentials in der Ofenatmosphäre feststellt.
    [0005] Die Nitrierwirkung der Oberfläche der Eisenteile hängt außer von der Zusammensetzung der Ofenatmosphäre auch von der Behandlungstemperatur und der Zeitdauer der Einwir- kung der Ofenatmosphäre auf die Oberfläche ab. Diese Para meter können aber bei der'bekannten Messung der Regelan¬ ordnung nicht ohne weiteres berücksichtigt werden, was be deutet, daß abhängig von der Art der gerade zu behandeln¬ den Werkstücke nicht nur der Regler der Ammoniakspaltein- richtung verstellt, sondern auch die anderen Verfahrens¬ parameter eigens neu eingestellt werden müssen, um gute Nitrierergebnisse zu erzielen.
    [0006] Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu weisen, der es .gestattet, in einfacher Weise bei der Bearbeitung unterschiedlicher Werkstücke auftreten¬ den verschiedenen Verfahrensbedingungen Genüge zu leisten und dabei alle für das Ergebnis des Nitrierverfahrens wesentlichen Verfahrensparameter selbsttätig zu berück- sichtigen.
    [0007] Zur Lösung dieser Aufgabe ist die eingangs genannte An¬ ordnung erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der die Spaltgaszufuhr zu der Ofenkammer beeinflussende Reg- 1er einem selbsttätigen zeitabhängigen Programmregler nachgeschaltet ist-, der dem Regler einen programmabhängi¬ gen Sollwert vorgibt und daß durch den Programmgeber zu¬ sätzlich ein Regler für die Zufuhr des ammoniakhaltigen Gases zu der Ofenkammer sowie ein Temperaturregler für die Ofenkammer, jeweils durch Sollwertvorgabe, programm¬ gemäß geführt sind.
    [0008] Damit werden die für das Nitrierverfahren maßgebenden
    [0009] OMPI
    [0010] •Parameter, wie die Gaszusa mensetzung, die Temperatur in der Ofenkammer und die Zeiten vollautomatisch pro¬ grammgemäß geregelt, ohne daß es dazu eigener von Hand zu erfolgender Einstellvorgänge bedürfte, über den Pro- grammgeber kann, beispielsweise über eine Programmkas- sette, jeweils das für die gerade bearbeitete Werkstück- art zweckmäßige Programm eingegeben werden; durch pro¬ grammgemäße Einwirkung auf die einzelnen Regler stellt er sicher, daß der Nitrierprozeß exakt abläuft, so daß sich optimale Verfahrensergebnisse erzielen lassen.
    [0011] Der die Spaltgaszufuhr zu der Ofenkammer beeinflussende Regler und der Regler für die Zufuhr des ammoniakhalti¬ gen Gases zu der Ofenkammer können zu einer Regeleinheit zusammengefaßt sein. Besonders vorteilhaft ist es auf der anderen Seite, wenn in einer Zufuhrleitung des Spaltgases und einer Zufuhrleitung des ammoniakhaltigen Gases zu der Ofenkammer jeweils ein Steuerventil liegt und die Steuer¬ ventile durch den jeweils zugeordneten Regler angesteuert sind. Auf diese Weise erfolgt kein unmittelbarer Steuer¬ eingriff auf die Ammoniakspalteinrichtung; es wird viel¬ mehr unmittelbar die Gaszufuhr zu der Ofenkammer geregelt. Dies ist deshalb von Bedeutung, weil aus praktischen Grün¬ den es zweckmäßig ist, in der Ofenkammer einen etwa kons- tanten Gasüberdruck...aufrecht -z.u erhalten, . so. daß bei ei-- ner Nachregelung des Nitrierpotentials sowohl die Zufuhr des ammoniakhaltigen Gasanteils als auch des Spaltgases eine Veränderung erfährt.
    [0012] Um einen Überblick über den Verlauf des Nitrierverfahrens zu erhalten, ist es; zweckmäßig, daß den einzelnen Reglern jeweils AufZeichnungsvorrichtungen für für das Nitrier¬ potential kennzeichnende Werte und die Temperatur in der Ofenkammer nachgeschaltet sind.
    [0013] Wenn mit der Anordnung eine sogenannte Zweistufen-Gas- nitrierung vorgenommen werden soll, kann der Programm¬ geber ein zweistufiges Programm enthalten, wobei dann je- der der beiden Programmstufen ein eigener Regler für die Zufuhr des Spaltgases und des ammoniakhaltigen Gases zugeordnet ist.
    [0014] Die selbsttätige Regelung des Nitrierverfahrens über den Programmgeber gewährleistet eine immer gleichbleibende, durch das jeweilige Programm vorgegebene Nitrierschicht. Die Dicke und Ausbildung der Verbindungszone (prozentua¬ ler Porositätsanteil) sowie die Diffusionszone werden da- bei durch den Ablauf der Nitrierprozesse, die auf die einzelnen Werkstoffe abgestimmt sind, bestimmt.
    [0015] In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegen¬ standes der Erfindung dargestellt. Die Figur zeigt eine Anordnung zur Steuerung der Zusammensetzung der Ofenat¬ mosphäre gemäß der Erfindung in schematischer Darstellung
    [0016] In die bei 1 angedeutete Kammer eines nicht weiter ver¬ anschaulichten, beheizten Wärmebehandlungsofens, in der die zu behandelnden Werkstücke sich befinden, mündet eine Gaszufuhrleitung 2, an die sich über ein erstes Magnet¬ ventil 3 und ein zweites Magnetventil 4 eine Zufuhrlei¬ tung 5 für Spaltgas und eine Zufuhrleitung 6 für Ammon¬ iak anschließen. Die Ammoniak-Zufuhrleitung führt über einen Druckregler 7 zu einem Ammoniakvorratsbehälter 8, in dem Ammoniak unter Druck aufbewahrt ist. Von der Am¬ moniak-Zufuhrleitung 6 zweigt eine Leitung 9 ab, die eine Ammoniakspalteinrichtung 10 speist, in welcher eine Vor¬ spaltung des Ammoniaks durch Wärmezufuhr erfolgt und aus der das Spaltgas über die Spaltgaszufuhrleitung 5 ab¬ strömt.
    [0017] Aus der Ofenkammer 1 wird über eine Meßleitung 11 fort¬ laufend Gas abgesaugt, das einem Meßwertgeber 12 zuge- führt wird, der auf dem Wege einer Analyse fortlaufend den NH_- und/oder H»-Anteil in dem Meßgas feststellt und daraus einen für das Nitrierpotential (P _/P 7) 1 '5
    [0018] OMPI WIPO kennzeichnenden Meßwert bildet. Das Meßgas kann nach der Analyse entweder in die Atmosphäre abgeblasen oder wie¬ der in die Ofenkammer 1 zurückgeführt werden.
    [0019] Der Ausgang des Meßwertgebers 12 ist mit dem Eingang zweier Regler 13, 14 verbunden, die ihrerseits ausgangs- seitig die beiden Magnetventile 3 und 4 ansteuern. Außer¬ dem ist an die Ausgangsseite der beiden Regler 13 und 14 ein Nitrierpotential-Schreiber 15 angeschlossen, der eine dauernde Aufzeichnung über das eingestellte Nitrierpo¬ tential der Ofenatmosphäre gibt.
    [0020] In den beiden Reglern 13 und 14 wird der von dem Meßge¬ ber 12 gelieferte Ist-Wert des Nitrierpotentials jeweils mit einem Vollwert verglichen, der von einem Programmge¬ ber 16 in die Regier eingegeben wird. Der Porgrammgeber 16 ist zeitabhängig; er ist derart ausgebildet, daß bei¬ spielsweise mittels einer Programmkassette, verschiedene Programme in ihn eingegeben werden können, die er selbst- tätig in jeweils programmgemäß vorgegebener Zeitabhängig¬ keit durchführt.
    [0021] Zusätzlich zu den beiden Reglern 13 und 14 führt der Programmgeber 16 durch entsprechende Sollwertvorgabe einen nachgeschalteten Temperaturregler -17, der über eine Leitung 18 auf die Beheizung der Ofenkammer 1 Eingriff nimmt und der mit einem Temperaturschreiber 19 verbunden ist, welcher fortlaufend den Temperaturgang in der Ofen¬ atmosphäre aufzeichnet.
    [0022] In den Programmgeber 16 wird entsprechend der Art der jeweils zu behandelnden Werkstücke ein bestimmtes Pro¬ gramm mittels der Programmkassette eingegeben. Er gibt programmabhängig den beiden Reglern 13 und 14 sowie dem Temperaturregler 17 jeweils einen Sollwert vor, auf den der Ist-Wert des Nitrierpotentials bzw. der Temperatur eingeregelt wird. Die Anordnung ist dabei derart getrof¬ fen, daß der Regler 13 bei einem Zweistufen-Nitrierver- fahren lediglich während der ersten Stufe wirkt und der zweite Regler 14 während der zweiten- Stufe des Programm¬ ablaufes zur Wirkung kommt.
    [0023] Die beiden Regler 13 und 14 regeln über die Magnetventi¬ le 3 und 4, entsprechend den von dem Programmgeber vor¬ gegebenen zeitlichen Verlauf des Nitrierpotentials, die Anteile des Spaltgases und des Ammoniaks, die über die Gaszufuhrleitung 2 in die Ofenkammer 1 einströmen, der- art,daß in dieser das jeweils notwendige'Nitrierpotential aufrechterhalten bleibt, während andererseits über den Temperaturregler 17 der Temperaturgang der Ofenatmosphä¬ re programmgemäß geregelt wird.
    [0024] Falls mit dieser Anordnung lediglich ein einstufiges Ni¬ trierverfahren durchgeführt werden soll, wird von dem Programmgeber 16 nur auf den einen Regler 13 und den Temperaturregler 17 Eingriff genommen.
    [0025] Sollten bei dem Nitrierverfahren noch weitere Verfahrens¬ parameter von Bedeutung sein, wie dies beispielsweise beim Zusatz von kohlestoffhaltigen Gasen (C0_, Methan etc der Fall ist, so können auch diese Parameter über ent¬ sprechende, dem Programmgeber 16 nachgeschaltete Regler selbsttätig programmgemäß geregelt werden.
    [0026] OMPI i, IIPPOO
    权利要求:
    ClaimsPatentansprüche:
    1. Anordnung zur Steuerung der Zusammensetzung der
    Atmosphäre eines Wärmebehandlungsofens zum Nitrieren der Oberfläche von Eisenteilen oder dergleichen, un- ■ter Verwendung eines Wasserstoff- und ammoniakhalti¬ gen Gases, mit einer zumindest einen Teil des ammoniak¬ haltigen Gases in die Ofenkammer einspeisenden Am- moniakspalteinrichtung, der ein die Spaltgaszufuhr zu der Ofenkammer in Abhängigkeit von -Meßwerten für das Nitrierpotential regelnder Regler zugeordnet ist, dessen zugeführte Meßwerte von einem fortlaufend mit Gas aus der Ofenatmosphäre versorgten Meßwertgeber über eine Meßschaltung abgegeben werden/ dadurch ge- kennzeichnet, daß der die Spaltgaszufuhr zu der Ofen¬ kammer (1) beeinflussende Regler (13, 14) einem selbsttätigen, zeitabhängigen Programmgeber (16) nach¬ geschaltet ist, der dem Regler (13, 14) einen pro- grammabhängigeri Sollwert vorgibt und daß durch den Programmgeber (16) zusätzlich ein Regler für die Zu¬ fuhr des ammoniakhaltigen Gases zu der Ofenkammer (1) sowie ein Temperaturregler (17) für die Ofenkammer (1) jeweils durch Sollwertvorgabe programmgemäß geführt sind.
    2...Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Spaltgaszufuhr zu der Ofenkammer (1) be¬ einflussende Regler und der Regler für die Zufuhr des ammoniakhaltigen Gases zu der Ofenkammer (1) zu einer Regeleinheit (13) bzw. (14) zusammengefaßt sind.
    3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich¬ net, daß in einer Zufuhrleitung (5) des Spaltgases und einer Zuführleitung (6) des ammoniakhaltigen Ga- ses zu der Ofenkammer (1) jeweils ein Steuerventil (3, 4) liegt und die Steuerventile (3, 4) durch den jeweils zugeordneten Regler (13, 14) angesteuert
    OMPI sind.
    4. Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, daß den einzelnen Reglern (13, 14, 17) jeweils Aufzeichnungsvorrichtungen für für das Nitrierpotential kennzeichnende Werte und die Temperatur in der Ofenkammer (1) nachgeschaltet sind.
    5. Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, daß der Programmgeber (16) ein zweistufiges Programm- enthält und jeder der beiden Programmstufen ein eigener Regler (13 bzw. 14) für die Zufuhr des Spaltgases und des ammoniakhaltigen Gases zugeordnet ist.
    Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, daß die Programme des Programm¬ gebers (16 ) wahlweise austauschbar sind.
    OMP IP
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    法律状态:
    1980-12-11| AK| Designated states|Designated state(s): BR JP SU |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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