王海成

（陜西漢德車橋有限公司，陜西 寶雞 722408）

RJJ-75-9TG井式氣體滲碳爐工藝滲碳軟件的應(yīng)用

王海成

（陜西漢德車橋有限公司，陜西 寶雞 722408）

選用北京培特公司技術(shù)開發(fā)的HT8002AC 井式爐滲碳/碳氮共滲工藝過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，技術(shù)改進(jìn)2臺(tái)RJJ-75-9TG井式氣體滲碳爐的滲碳控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)整個(gè)工藝滲碳全過程的模擬控制，并時(shí)刻跟蹤和修正現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備參數(shù)的動(dòng)態(tài)變化。提升了滲碳件的產(chǎn)品質(zhì)量，確保漢德公司兩到三年之內(nèi)的自制件，能夠達(dá)到國(guó)際出口標(biāo)準(zhǔn)。

HT8002AC工藝滲碳軟件；碳勢(shì)控制儀；氧探頭

CLC NO.:U471.2Document Code:BArticle ID:1671-7988(2014)08-86-02

引言

漢德公司橋五廠化學(xué)班在原有的2臺(tái)75KW井式氣體滲碳電阻爐的基礎(chǔ)上，改造電氣控制柜和爐蓋總成，增加HT8002AC工藝滲碳軟件，在改造后的爐蓋上新增氧探頭1支，實(shí)現(xiàn)了工藝滲碳軟件對(duì)化學(xué)滲碳過程的全過程控制和參數(shù)變化的記錄追溯，提供了產(chǎn)品返工的有用數(shù)據(jù)。在實(shí)際的生產(chǎn)運(yùn)行過程中，完成了銷、滾輪軸等零件的滲碳＋淬火工序，提高了產(chǎn)品加工在線的控制能力，降低了廢品損失，減輕了不同操作加工人帶來的人為操作誤差因素對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響。

1、RJJ-75-9TG井式氣體滲碳爐改造前的狀態(tài)

1.1 電氣控制柜布局圖（改造前）

1.2 存在問題

早期運(yùn)行使用的井式氣體滲碳爐電氣控制柜，主要由2

臺(tái)CJ10-150 ∕380V交流接觸器，分別對(duì)滲碳爐的上下區(qū)控制加熱通斷，實(shí)現(xiàn)溫度均勻平衡。熱電偶測(cè)量爐膛內(nèi)的溫度，并將測(cè)量值反饋給自動(dòng)平衡記錄儀，由自動(dòng)平衡記錄儀設(shè)定和控制工藝加工溫度參數(shù)值，確保工作溫度在920±10℃變化。自動(dòng)平衡記錄儀一方面控制和調(diào)整工藝溫度、一方面記錄溫度運(yùn)行曲線。老式控制柜原始設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，只對(duì)爐膛內(nèi)的溫度參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)和控制調(diào)整，無法對(duì)整個(gè)化學(xué)滲碳過程中的其它變量，進(jìn)行閉環(huán)控制。因此，產(chǎn)生的廢品率高，對(duì)操作加工人的技能水平依賴性大 ，工藝處理手段落后。

2、RJJ-75-9TG井式氣體滲碳爐改造后的狀態(tài)

2.1 電氣控制柜布局圖（改造后）

2.2 結(jié)構(gòu)組成

電氣控制柜主要由加熱主回路、二次測(cè)量回路、通風(fēng)機(jī)構(gòu)控制回路和主回路、爐蓋升降機(jī)構(gòu)的控制回路和主回路、加熱通斷、碳勢(shì)均衡調(diào)節(jié)控制回路組成。

加熱主回路由自動(dòng)空氣開關(guān)、電流互感器、快速插式熔斷器及增強(qiáng)型固態(tài)繼電器等組成。

二次測(cè)量回路由六塊交流電流表及二塊交流電壓表組成，用以檢測(cè)爐膛內(nèi)電阻絲的運(yùn)行狀態(tài)及三相電流的平衡性，為及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障提供數(shù)據(jù)參照依據(jù)。

電動(dòng)機(jī)控制回路主要用于通風(fēng)機(jī)構(gòu)、爐蓋升降電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和停止。

控制回路主要由滲碳工藝過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、加熱控制回路及儀表計(jì)量回路和超溫報(bào)警回路組成。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是滲碳爐的核心控制部分，它主要采集溫度控制儀和碳勢(shì)控制儀的信號(hào)，在計(jì)算機(jī)內(nèi)的滲碳軟件進(jìn)行計(jì)算后，控制下位機(jī)工作，從而完成整個(gè)的化學(xué)滲碳過程；控制回路主要由智能數(shù)顯SR93-8P-N-90-1050儀表控溫和HT9841/C碳勢(shì)控制儀控制爐膛內(nèi)的碳勢(shì)，協(xié)調(diào)穩(wěn)定爐內(nèi)碳勢(shì)的平衡，工藝溫度在控溫表上依據(jù)開爐前的測(cè)溫記錄進(jìn)行設(shè)定。超溫報(bào)警回路用以檢測(cè)電阻爐出現(xiàn)跑溫時(shí)，提醒加工人到現(xiàn)場(chǎng)處理。

井式滲碳爐主要由通風(fēng)機(jī)構(gòu)、爐蓋升降機(jī)構(gòu)、爐蓋、氧探頭、三孔滴量器、試樣孔、排氣孔、供（電）氣管路、馬弗罐、罐座、扇形板、爐膛、電阻絲、接線柱、熱電偶、輔助設(shè)施等部分組成。

2.3工作原理

HT8000AC 井式爐滲碳/碳氮共滲工藝過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)可用于井式爐氣體滲碳、氣體碳氮共滲和保護(hù)加熱淬火工藝過程中的溫度、碳勢(shì)和滲層質(zhì)量的控制。氣體滲碳/碳氮共滲時(shí)，工件的表面碳濃度、沿?cái)嗝娴奶紳舛确植继匦院陀不瘜由疃?，由工件的溫度、周圍氣氛的反?yīng)、工件表面對(duì)碳原子的吸附與解吸以及碳原子在工件內(nèi)部的擴(kuò)散綜合決定。本系統(tǒng)根據(jù)本公司最新獨(dú)創(chuàng)建立的通用數(shù)學(xué)模型，將先進(jìn)的氣氛碳勢(shì)控制理論與先進(jìn)的電子計(jì)算機(jī)的計(jì)算及控制技術(shù)結(jié)合，分析滲碳/ 碳氮共滲全過程每一瞬間的碳的分布與遷移狀態(tài)，對(duì)滲碳/碳氮共滲全工藝過程進(jìn)行全自動(dòng)控制，整個(gè)工藝過程全部由計(jì)算機(jī)控制自動(dòng)進(jìn)行，無需人工參與和看中間試棒。處理完畢后，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)鳴鈴?fù)ㄖ僮骷庸と顺鰻t。該控制系統(tǒng)主要進(jìn)行爐溫控制和碳勢(shì)控制，爐溫控制由溫度控制儀、中間繼電器、交流固態(tài)繼電器等組成基本控溫系統(tǒng)。首先按照工藝曲線在控制儀上進(jìn)行溫度設(shè)定，控溫儀內(nèi)部將設(shè)定溫度信號(hào)與熱電偶檢測(cè)到的信號(hào)進(jìn)行PID自適應(yīng)運(yùn)算比較，輸出電壓脈沖信號(hào)，經(jīng)過中間繼電器，控制固態(tài)繼電器的導(dǎo)通與斷開，來達(dá)到調(diào)節(jié)加熱功率、控制工藝溫度目的?？販貎x表控制及顯示滲碳爐內(nèi)部的工作溫度。碳勢(shì)控制由碳勢(shì)控制儀控制顯示爐膛內(nèi)的碳勢(shì)值，并輸出信號(hào)，控制和調(diào)節(jié)煤油與甲醇的滴入量，穩(wěn)定爐內(nèi)的碳勢(shì)值。每隔10秒鐘向滲碳系統(tǒng)上傳一次上下區(qū)溫度值和碳勢(shì)值，由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)模擬計(jì)算后，發(fā)出信號(hào)，對(duì)溫控儀和碳勢(shì)儀的測(cè)量值進(jìn)行修正，始終與模擬顯示值保持一致，形成系統(tǒng)閉環(huán)控制調(diào)整，直至完成整個(gè)滲碳工藝過程，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的質(zhì)量加工工藝要求。

2.4 設(shè)備升級(jí)后的技術(shù)參數(shù)

主要技術(shù)參數(shù)

額定功率 75KW控溫區(qū)數(shù) 2區(qū)數(shù)顯溫度控制儀表 SR93-8P-N-1050 0.3級(jí)碳勢(shì)控制儀表 HT9841/C 0.3級(jí)最高工作溫度 950℃電源 ～3N 380V 50Hz空爐升溫至900℃時(shí)間 ≤3h溫度均勻性 950±5℃工作區(qū)尺寸 ф600×1200（料架尺寸）最大裝載量 500kg爐體外壁表面溫升 ≤40℃爐蓋表面溫升 ≤70℃碳勢(shì)控制精度 ±0.05%C碳勢(shì)均勻度 ±0.05%

3、采取的可行性措施

用目前國(guó)內(nèi)較為先進(jìn)的、北京培特公司生產(chǎn)的HT8002AC滲碳軟件的電氣控制系統(tǒng)改造落后的電氣控制柜，使井式氣體滲碳爐整體工藝加工控制水平提高，廢品率降低，為公司節(jié)約成本投入。

投入調(diào)試運(yùn)行后的滲碳軟件，能模擬顯示爐膛內(nèi)化學(xué)滲碳的工藝過程，并隨時(shí)調(diào)整工藝參數(shù)，修正爐膛內(nèi)的溫度控制值和碳勢(shì)值，縮小滲碳實(shí)際層深和工藝設(shè)定層深的誤差，并將每一階段的滲碳過程工藝參數(shù)值錄入系統(tǒng)，作為生產(chǎn)運(yùn)行記錄和后期產(chǎn)品返工的數(shù)據(jù)參照。

4、改進(jìn)后效果分析

經(jīng)過6年來高負(fù)荷的生產(chǎn)運(yùn)行，不僅保證了工藝運(yùn)行的穩(wěn)定性，提高了生產(chǎn)效率，節(jié)能達(dá)到30%以上。同時(shí)，消除了人為操作因素帶來的誤差，給工藝修正系數(shù)PF提供了平臺(tái)，加強(qiáng)了對(duì)產(chǎn)品加工的控制能力。凡是按滲碳軟件參數(shù)正常設(shè)置運(yùn)行的爐次，加工人每20分鐘到現(xiàn)場(chǎng)看爐一次，出爐廢品率幾乎為0。

5、結(jié)束語

HT8002AC工藝滲碳軟件的投入應(yīng)用，提高了我分廠滲碳+淬火工藝的加工水平，帶來了大批量滲碳零件的加工，穩(wěn)定控制了產(chǎn)品質(zhì)量，為橋五廠在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)發(fā)展中，搶占了自己的一席之地。說的更遠(yuǎn)一點(diǎn)，也是為車橋產(chǎn)品自制件進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)，打下了堅(jiān)實(shí)的硬件基礎(chǔ)支撐。

[1] 金屬熱處理；2005.30（9）

[2] 熱處理手冊(cè)；

[3] 熱處理工藝操作規(guī)程；

[4] 機(jī)械制圖；

[5] 井式氣體滲碳爐的電氣原理圖和使用說明書。

RJJ-75-9TG pit gas carburizing furnace carburizing process software applications

Wang Haicheng
（Shaanxi Hande Axle Co., Ltd., Shaanxi Baoji 722408）

Selection of Beijing tissue culture technology development company HT8002AC pit furnace carburizing / carbonitriding process computer control systems, technical improvements 2 RJJ-75-9TG pit gas carburizing carburizing furnace control system, the entire computer analog control the whole process of carburizing process and time tracking and dynamic correction field device parameters. Improve product quality carburizing, ensuring homemade pieces Hande within two to three years to reach the international export standards.

HT8002AC Carburizing process software; Carbon potential control device; Oxygen probe

U471.2

B

1671-7988(2014)08-86-02

王海成，就職于陜西漢德車橋有限公司。