Способ измерения углеродного потенциала науглероживающей атмосферы

Способ измерения углеродного потенциала науглероживающей атмосферы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (tij985144

Союз Советеиих

Социалистических

Респубттитт (6l ) Дополнительное к авт. саид-ву (51) М..КЛ.

С 23 С 11/10 (22) Заявлено 04,03.81 {21) 3254759/22-02 с присоединениевт заявки И

Ртиуаирстиеимй комитет

СССР ио дилан извврвтений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 30.12.82 Бюллетень № 48

Дата опубликования описания 05.01.83 (53) УД К621.785..5 (088.8) (72) Авторы (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛЕРОДНОГО HOTEHIIHAËÀ

НАУГЛЕРОЖИБАЮШЕЙ АТМОСФЕРЫ

Изобретение относится к измеритель ной технике и может быть использовано при химико-термической обработке стальных изделий для измерения углеродного потенциала науглероживающих атмосфер.

Известен способ измерения углеродного потенциала науглероживаюшей атмосферы путем помещения в нее стальной проволоки, измерения ее сопротивления по окончании диффузионных процессов и щ перевода значения этого сопротивления с учетом температуры в значение углеродного потенциала Pj .

Недостатком этого способа является узкий диапазон измерения. Это объясняется тем, что он может быть реализован только тогда, когда материал проволоки находится в аустенитной фазе. При углеродном потенциале, превышающем пре- го дел растворимости углерода в аустените, в стальной проволоке выделяется цементнт, вследствие чего зависимость сопрс тивления проволоки от углеродного потенциала утрачивается и измерение сгановится невозможным. Например, при температуре близкой к 723 С верхний предел измерения не может быть больше 0,8 . Кроме того, при выпадении сажи из контролируемой атмосферы на поверхность стальной проволоки снижает ся точность измерений.

Наиболее близким к предлагаемому является способ измерения углеродного потенциала, заключающийся в том, что в контролируемую науглероживаюшую атмьсферу помещают стальную проволоку, из .— меряют ее сопротивление и обезуглероживают ее путем обдува обезуглероживающим газом.

Обезуглероживание проводят в объеме печи путем заключения проволоки в трубу и обдува водородом лЮо эндогазом, насыщенным водой.

После того, как проволока полностью обезуглерожена, ее обдувают науглероживающей атмосферой, углеродный поте

ÉÜÛ44 пиал которой измеряют. При этом время, . 3 течение которого проводят обдув, выбирают таким, что даже при высоком уг леродном потенциале науглероживающей атмосферы содержание углерода в lfpo- 5 волоке не успевает превысить предел растворимости углерода в .аустените.

Затем снова обдувают проволоку обезуглероживающим газом и цикл повторяется. f0

Об измеряемом углеродном потенциале судят по процентному содержанию углерода в проволоке в конце цикла науглероживания. Указанный способ позвс ляет измеоять углеродный потенциал в 15 широком диапазоне высоких его значе-, ний $2(.

Недостаток известного способа — не» возможность непрерывного измерения углеродного потенциала, что обусловлено gp использованием в нем частого периодического обдува проволоки дополнительной обезуглерожнвающей атмосферой.

Кроме того, в процессе обдува проволоки контролируемой атмосферой с Вы- 5 соким углеродным потенциалом па проволоку .-ыпадает слой сажи, что снижает точность измеренИя.

1Яель изобретения - обеспечение непрерывности процесса измерения углерод- ур ного потенциала и повышение точности измерения.

Поставленная. цель достигается тем, что согласно способу измерения углеродного потенциала науглероживающей атмосферы, включающему помещение в последшою стальной проволоки, измерение сопротивления проволоки и периодическое обезуглероживание ее, обезугле» оживание производят до >e > B > ffo 40 жащей в пределах растворимости углерода в аустените и поддерживают ее постоянной путем подогрева атмосферы, окружающей проволоку, и по температу* ое этой атмосферы определяют углерод45 ный потенциал.

Принцип предлагаемого способа основан на том, что при повышении температуры науглероживающей атмосферы ее

50 углеродный поте шиал снижается.

Путем повышения температуры части атмосферы, окружающей проволоку, можно снизить содержание углерода в ней (т.е. обезуглеродить) до значения, лежащего в пределах растворимости углерода в аустените (например, до 0,5% для проволоки из технически чистого железа).

В случае поддержания постоянного по величине (например, 0,5%) углеродного потенциала части науглероживающей ат мосферы, окружающей проволоку, путем повышения ее температуры между значением температуры этой части атмосферы и углеродным потенциалом всей атмосферы устанавливается однозначное соответствие.

На чертеже изображено устройство, реализующее предлагаемый способ.

Устройство содержит подогреватель 1 газа, состоящий из трубы 2 и расположенного на ее внутренней поверхности нагревателя 3. Нагреватель 3 выполнен, например, в виде сп ирали. Внутри подогревателя 1 газа вдоль оси трубы 2 размещены стальная проволока 4 и термопара 5.

Подогреватель 1 газа помещен в пространство термической печи 6 таким образом, что ось трубы 2 расположена вертикально, а выводы от нагревателя 3, стальной проволоки 4 и термопары 5 выведены за пределы термической печи 6.

При этом выводы термопары 5 подсоединены к измерительному прибору 7, выводы нагревателя 3 подключены к выходу регулятора 8, а выводы стальной проволоки 4 †к измерителю 9 содержания углерода в проволоке. Вход измерителя 9 соединен с измерительным прибором 7, а выход - с регулятором 8.

Способ осуществляют следующим образомм.

После разогрева термической печи, например, ро 900 С включают устройство в сеть питания и подают в печь науглероживающую атмосферу, которая заполняет также и подогреватель 1 газа.

При этом подача атмосферы в подогр»ватель 1 осуществляется за счет конвективного массообмена, но может быть проведена отдельным вентилятором. Контролируемая науглероживающая атмосфера, проходя через подогреватель 1, приобретает его температуру в конце прохождения, и в указанной атмосфере заканчиваются все химические реакции (т.е. атмосфера становится равновесной).

В случае,,если углеродный потенциал науглероживающей атмосферы печи не превышает заданной величины (например, 0,5%), то сигнал на регулятор 8 с измерителя 9 не поступает, газ не подогревается и значение углеродного потенциала определяется по сопротивлению и темпера туре проволоки 4 измерителем 9.

985144

Если углеродный потенциал атмосферы превышает заданное значение, измеритель

9 выдает сигнал на регулятор 8, который подает ток нагрева на нагреватель 3. В результате повышения температуры науг лероживающей атмосферы внутри подогревателя 1 ее углеродный потенциал снижается и в дальнейшем поддерживается регулятором 8 на заданном значении.

Температура газа внутри подогревате=-10 ля 1 измеряется термопарой 5 и измерительным прибором 7, показания которого отражают углеродный потенциал атмосферы термической печи.

Обезуглероживание стальной проволоки до постоянной величины в пределах растворимости углерода в аустените путем подогрева части атмосферы, окру» жающей проволоку, обеспечивает непрерывное измерение углеродного потенциала науглероживающей атмосферы в широком диапазоне высоких его значений.

Вместе с тем, подогрев указанной части атмосферы позволяет исключить выпадение сажи на поверхность проволоки, что способствует повышению точности измерения углеродного потенциала.

Предлагаемый способ может быть ши- роко использован в системах автоматичес= кого регулирования контролируемых ат- 30 мосфер в термических печах, особенно при интенсивном науглероживании с целью получения глубоких цементированных слоев поверхностей стальных деталей, работающих в абразивной среде (например, втулок и пальцев звеньев гусениц тракторов, буровых долот и т.д.).

Формула изобретения

Способ измерения углеродного потенциала науглероживающей атмосферы путем помещения в нее стальной проволоки, измерения сопротивления проволо ки и периодического обезуглероживания ее, о т л и ч а ю m и и с я тем, что, с целью обеспечения непрерывности измерения углеродного потенциала и повышения точности измерения, обезуглеро живание производят до величины, лемамщей в пределах растворимости углерода в аустените и поддерживают ее постоянной путем подогрева атмосферы, окружающей проволоку, и по температуре этой атмосферы определяют углеродный потенциал.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Методы контроля углеродного пс тенциала. Перевод % U»76383. М., ВБП, 1976, с. 19-23.

2. Мунда В.А. Исследование массобмена в цементациониых печах с целью разработки способа регулирования. углеродного потенциала печной среды. Автореф. дис. на соиск, учен. степени канд. техн. наук. Свердловск, УПИ, 1979, с. 14-17.

585144

Составитель P. Клыкова

Редактор JI. филь Техред Т.Маточка Корректор Г. Огар

Заказ 10093/37 Тираж 1053 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 1 3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4