Установка системы контроля и регулировки углеродного потенциала

РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ

УСТАНОВКИ СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ И РЕГУЛИРОВКИ УГЛЕРОДНОГО ПОТЕНЦИАЛА

ПРИ ЦЕМЕНТАЦИИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ КОНСТРУКЦИОННОЙ СТАЛИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ШАХТНОЙ ПЕЧИ

Екатеринбург, 2019

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС

Цементация конструкционной стали

Цемента́ция ста́ли — поверхностное диффузионное насыщение стали углеродом с целью повышения твёрдости, износоустойчивости.

Цементации подвергают низкоуглеродистые (обычно до 0,25 % C) и легированные стали, процесс в случае использования твёрдого карбюризатора проводится при температурах 900—950 °С, при газовой цементации (газообразный карбюризатор) — при 850—900 °С.

После цементации изделия подвергают термообработке, приводящей к образованию мартенситной фазы в поверхностном слое изделия (закалка на мартенсит) с последующим отпуском для снятия внутренних напряжений.

Характеристики системы

Карбюризатор - продукты пиролиза триэтаноламина

Температура процесса - 880-940 град. С

Толщина диффузионного слоя - от 0,7 до 2,8 мм.

Продолжительность - от 7 до 30 ч.

Углеродный потенциал - от 0,40 до 1,00%

ЗАДАЧА/ПРОБЛЕМА

Требуемый функционал системы управления

Регулировка и подача триэтаноламина в печь.

Возможность продувки рабочего пространства воздухом в процессе цементации для выжигания излишнего углерода из атмосферы.

Контроль углеродного потенциала в атмосфере в реальном времени при помощи кислородного зонда.

Автоматическое поддержание заданного уровня углеродного потенциала.

Запись и хранение показаний в системе SCADA.

Сигнализация в случае отклонения от заданного технологического режима.

Возможность автоматической аварийной остановки в случае падения температуры ниже критической.

Простота эксплуатации и технического обслуживания.

Управление и документация на русском языке.

Возможность встраивания в существующую систему SCADA.

ЦЕМЕНТАЦИЯ В ГАЗОВОМ КАРБЮРИЗАТОРЕ

Этот процесс осуществляют в среде газов, содержащих углерод. Газовая цементация имеет ряд преимуществ по сравнению с цементацией в твёрдом карбюризаторе, поэтому её широко применяют на заводах, изготовляющих детали массовыми партиями.

В случае с газовой цементацией можно получить заданную концентрацию углерода в слое; сокращается длительность процесса, так как отпадает необходимость прогрева ящиков, наполненных малотеплопроводным карбюризатором; обеспечивается возможность полной механизации и автоматизации процессов, и значительно упрощается последующая термическая обработка деталей, так как закалку можно проводить непосредственно из цементационной печи.

РЕАЛИЗАЦИЯ

Примененные решения

Управляющий контроллер DELTA Electronics DVP, включая модули аналоговые и дискретные ввода-вывода, разработка ПО в среде ISP SOFT

Сенсорная панель оператора Weintek MT8071iE для визуализации процесса и удобного конфигурирования техпроцесса, разработка в Easy Builder Pro

Промышленный коммутатор MOXA EDS205 для связи со SCADA

Насосы дозировочные Etatron DLX-VFT

Кислородный зонд Gold Probe GP205 с термопарой К

Пневматическое оборудование Camozzi

РЕЗУЛЬТАТ

Описание работы готовой системы

Разработанная нами установка контроля и регулировки углеродного потенциала осуществляет управление в автоматическом режиме процессом цементации конструкционной стали в печи.
В процессе работы задействованы дозировочные и вакуумные насосы для подготовки смеси триэтаноламина и ее последующей подачи в печь. Параметры газовой смеси в печи контролируются промышленным высокотемпературным кислородным зондом.
Алгоритм работы является коммерческой тайной компании заказчика.