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。
[0022] 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。
[0023] 所述排气装置9上设置有点火装置27。
[0024] 在氨气管道18上设置有氨气流量计28。
[00巧]在液化气管26上设置有液化气电磁阀29。
[00%] -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W下步骤进行： 1) 预抽真空：打开氮化炉炉口，装进零件后关闭炉口，关闭排气阀口后，打开真空累，开 启风机W及加热溫控装置，抽真空至设定的真空度20~35pa时真空累关闭； 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，氮化炉的炉溫升至120°C~250°C时，打开乙醇电 磁阀，通入除纯化膜乙醇溶液至Ξ针滴度计后进入炉内，按氮化工艺要求调节Ξ针滴度计 控制滴速，保持通氮至炉溫达250°C~400°C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口使炉压控制在设定值，氨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：氮化炉的炉溫达到400°C~500°C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) 保溫氮化：氮化炉继续升溫，氮化炉的炉溫达到560°C~580°C时进入氮化保溫阶 段，保溫计时开始，保溫时间180~300min，压力进入闭环控制，控制在10~28厘米水柱， 设定单段或Ξ段氨分解率，实现不诱钢滑片软氮化的总时间低于300min; 6) 降溫出炉：保溫时间结束后，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溫冷却至280°CW下，炉口开启，产 品出炉。
[0027] 所述常量调节阀和控制量调节阀总流量为2~4m3A，PLC控制器记录氨分解率 和氨流量时间曲线。
[0028] 所述热电偶4分为上部热电偶和下部热电偶，分别用于检测炉体上部和下部的溫 度情况，当检测的溫度及时传给加热溫控装置7,在由加热溫控装置7控制电炉丝31进行炉 体加热，加热溫控装置同时受PLC控制和把信号反馈回化C。
[0029] 本发明解决传统软氮化的污染大、能耗大、效率低、手动或半自动控制的气体氮化 不均匀性及解决传统气体软氮化装炉量低等情况，完成单次装炉大于5000件空调压缩机 滑片的多层密集不诱钢批量气体软氮化，实现不诱钢零件批量高效软氮化。该设备包括氮 化炉1和PLC控制器2,压力传感器8、氨探头3、热电偶4、叶片5、风机6、加热溫控装置7、 排气装置9等装置，零件通过脱脂、清洗、表面处理后在炉内通过真空累10、氮气、氨气、乙 醇W及溫度、压力的闭环反馈控制完成对高速钢、不诱钢等各类常用氮化钢材的软氮化。
[0030] 本发明各控制参数可实时在触摸屏上显示及监控，参数历史记录可W查看及保存 和调用参数，可对新材料的软氮化实现数据对比、调整，快速确定工艺参数，对已经确定工 艺的氮化材料可直接调用PLC控制器2保存的工艺参数，保存工艺参数数量可达1000条W 上，其氮化产品总渗层深度、白亮层、网状层和零件氮化均匀性均达到理想状态；通过对氮 化前零件表面预处理和对炉内气流流体力学有限元分析，使多层密集小零件氮化不均匀和 氮化效率低等情况得W解决，设备重点实现了多层密集不诱钢薄片零件的氮化渗层均匀， 气体原料消耗量低，单次装炉量大氮化效率高，氮化用时少的四大问题。
【主权项】
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)与真空栗（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) 以及真空栗（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) 〇4. 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. -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，打开真空栗，开 启风机以及加热温控装置，抽真空至设定的真空度20~35pa时真空栗关闭； 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°C~250°C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°C~400°C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°C~500°C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°C~580°C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°C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。
【专利摘要】本发明公开了一种气体碳氮共渗自动化控制方法及装置，该设备包括氮化炉1和PLC控制器，压力传感器、氢探头、热电偶、叶片、风机、加热温控装置、排气装置9等装置，零件通过脱脂、清洗、表面处理后在炉内通过真空泵、氮气、氨气、乙醇以及温度、压力的闭环反馈控制完成对高速钢、不锈钢等各类常用氮化钢材的软氮化，本发明节能高效、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。
【IPC分类】C23C8/32
【公开号】CN105369190
【申请号】CN201510910528
【发明人】王国志, 唐登炜, 彭德银, 凌志鸿, 蓝华
【申请人】贵州西南工具(集团)有限公司
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年12月10日