1. Mô tả ứng dụng của lò thấm Ni tơ
1.1. Ứng dụng
Lò thấm ni tơ phù hợp với nhiều quá trình xử lý nhiệt khác nhau, chẳng hạn như: tôi, thấm ni tơ, thấm ni tơ – cacbon, ô xi hóa sơ bộ ... nhiệt độ làm việc lên đến 750°C.
1.2. Chu trình xử lý nhiệt cơ bản
Sau khi nạp khí, cửa lò sẽ được mở. Sử dụng xe nâng để đặt vật cần thấm vào vị trí trung tâm của khu gia nhiệt. Sau đó cửa sẽ đóng lại và quá trình xử lý nhiệt bắt đầu.
Hình 1 dưới đây thể hiện một chu trình cơ bản về thấm Ni tơ – cacbon. Trong quá trình gia nhiệt, khí sẽ được lọc để đảm bảo chu kỳ thấm rút ngắn và giá thành giảm.
Hình 1: Ví dụ về chu trình thấm Ni tơ – Cacbon
2. Thông số kỹ thuật của máy
Khối lượng và kích thước của phôi
|
Phạm vi làm việc (W x H x L)
|
500mm x 200mm x 700mm
|
Khối lượng phôi lớn nhất ở 750oC
|
300kg
|
Khối lượng phôi lớn nhất ở 600oC
|
400kg
|
Khả năng gia nhiệt
|
Nhiệt độ làm việc liên tục lớn nhất
|
600oC
|
Nhiệt độ làm việc lớn nhất cho một chu trình dài nhất là 1 giờ
|
750oC
|
Sai số nhiệt độ trong quá trình giữ nhiệt dải từ 250°C đến 600°C theo chuẩn DIN 17052-1
|
4oK
|
Vỏ lò
|
Chiều cao lò
|
1200mm
|
Mã vật liệu buồng gia nhiệt theo chuẩn DIN
|
1.4841
|
Bơm chân không
|
Bơm cánh quạt quay
|
Leybold SV 100B
|
Giá trị chân không
|
Khoảng 5mbar
|
Bảng
|
|
Bảng vận hành khí
|
Khí trơ
|
x Khí Ni tơ
|
|
x Van thông gió
|
Chức năng thấm Ni tơ
|
x 2 Khí Ni tơ
|
|
x 1 Khí A-mô-ni
|
|
x 1 Khí Cacbon di ôxit
|
|
x 1 Khí thường
|
|
x 1 Nước tinh chế
|
|
x 1 Cảm biến dẫn suất Hydro
|
Điều khiển nhiệt độ
|
Cảm biến nhiệt vật thể thấm
|
3 x Cảm biến kiểu N
|
Cảm biến nhiệt độ bình gia nhiệt
|
2 x Cảm biến kép kiểu K
x 1 Cảm biến điều khiển
x 1 Cảm biến quá nhiệt
|
Cảm biến nhiệt độ của lò
|
3 x Cảm biến kiểu N
3 x Phần tử điều khiển trong một vòng lặp
|
3. Các hệ thống phụ trợ
Công suất điện
|
Điện áp vận hành
|
3 pha / 400VAC5%/50HZ
|
Điện áp điều khiển
|
1 pha/230VAC5%/50HZ/24VDC
|
Công suất tải tổng thể
|
Khoảng 65kVA
|
Công suất gia nhiệt lắp đặt
|
45kW (3 x 15kW)
|
Công suất quạt tuần hoàn khí
|
5kW/5000m3/giờ
|
Quạt làm nguội
|
5kW
|
Công suất bơm chân không
|
2.2kW
|
Nước làm nguội
|
Lưu lượng nước
|
1.5m3/giờ
|
Áp lực dòng chảy nhỏ nhất
|
3.5 bar
|
Dải nhiệt độ đầu vào của nước
|
Nhỏ nhất 25 , lớn nhất 32
|
Khí bị đốt cháy khi gia nhiệt
|
Khí tự nhiên
|
3Nm3/giờ
|
Các thông số kỹ thuật có thể được thay đổi mà không báo trước.
4. Thiết kế của lò
Lò có kết cấu dạng than trụ, được làm bằng thép tấm chiều dày 8mm, chân đỡ của lò được làm bằng thép góc và có các tấm đỡ. Nền móng tại vị trí đặt lò phải chịu được áp lực khoảng 50.000kg/m2.
Phias trước của lò được trang bị một cửa xoay, nó có thể được đóng và khóa bởi một xy lanh thủy lực thông qua một khóa kiểu lưỡi lê.
Cửa lò được làm bằng vật liệu chịu nhiệt. Trên cửa có lắp một gioăng tròn, gioăng này có thể chịu áp lực khi đóng cửa. Cửa có thể được vận hành bằng 2 nút nhấn với chức năng Đóng – Mở.
Một cơ cấu trượt và lăn ở phía sau của lò sẽ thực hiện bù nhiệt tỏa ra của buồng gia nhiệt theo hướng trục quay chính.
Lò được lắp các phần tử gia nhiệt, các phần tử gia nhiệt này được xếp thành 3 nhóm trên than lò.
Bề mặt gioăng trên cửa và ống thông gió được làm mát bằng nước. Lưu lượng nước được kiểm soát bởi cảm biến lưu lượng. Trong quá trình đẩy khí và phun nước thì khí thải sau khi đốt cháy được thải ra ngoài thông qua một vòi thoát.
Cảm biến H2kiểm tra áp suất của lò, do đó quy trình xử lý được kiểm soát phù hợp với giá trị cài đặt, chính vì vậy quá trình thấm ni-tơ đảm bảo độ tin cậy cao.
Giá trị H2được hiển thị bởi Stange SE-604 và được lưu trữ trên phần mềm ECS2000.
5. Cảm biển H2
Đầu đo được nối trực tiếp với bảng mạch CAN của bộ Stange SE-607 thông qua 2 đầu vào.
Cảm biến đo độ thấm Ni-tơ
Cảm biến đo độ truyền nhiệt chuyển đổi:
Thiết bị có thể đo nồng độ khí ni-tơ trong một hỗ hợp khí phức tạp, nếu nó được thiết kế cho khí tiêu chuẩn (Khí Ni-tơ, amoni, hidro, cacbonic). Khoang đo được thiết kế với 2 điểm đo.
Đo nhiệt độ khí
|
500 - 600 (Nhiệt độ buồng đốt)
|
Đo áp suất khí
|
Nhỏ nhất 5mbar
|
Dải đo, thiết bị đo
|
Khí Hydro
|
10 – 60% thể tích
|
Khí Amoni
|
10 – 90% thể tích
|
Đầu ra
|
4 – 20mA
|
Thời gian thực hiên
|
Độ trễ đầu ra 6 – 20 giây
|
Độ chênh lệch và hiệu quả ảnh hưởng
|
2%
|
Tác động khí hậu
|
Nhiệt độ xung quanh (Nhiệt độ phòng)
|
Cách lắp đặt cảm biến
|
Nắp khít trong ống kín
|
Chiều dài
|
500mm,20 x 2mm
|
Cảm biến được lắp trực tiếp ở phần ra của bình gia nhiệt (phần thải khí) và trước van chân không.
6. Điều khiển lưu lượng khí
Đồng hồ điều khiển lưu lượng khí được thực hiện độc lập. Dải đo tham khảo bảng sau:
N2
|
1 – 10000 l/giờ
|
NH3
|
1 – 5000 l/giờ
|
CO2
|
0 – 300 l/giờ
|
Khí
|
0 – 4000 l/giờ
|
Nước tinh khiết
|
0 – 10 l/giờ
|
Van Slenoid sử dụng để mở hoặc thay đổi khí:
Van Slenoid để mở khí thường x 1
Van Slenoid để mở khí NH3với kim lưu lượng cài đặt x 1
Van Slenoid để mở khí CO2x 1
Van Slenoid để mở nước x 1
Van Slenoid khẩn cấp mở khí N2để thổi khí cháy x 1
7. Thông số kỹ thuật Phần cứng và phần mềm
7.1. Bộ điều khiển SE-604
Phần cứng
- Nguồn cung cấp:24V DC +/-20%,
- Công suất đầu vào khoảng 50W
- Màn hình hiển thị TFT 6.5” độ phân giải màn hình 640x480 (VGA)
- Bộ nhớ chính 256MB DRAM
- Thẻ nhớ Compact Flash 256MB
- Giao diện : COM (RS232) x 1, Internet (100Mbit) x 1, CAN x 1, PS/2 (Bàn phím) x 1, USB (Bộ nhớ tĩnh)
Phần mềm
- - Hệ điều hành VxWork, với độ an toàn vô cùng cao.
- - Chương trình đa mục đích theo yêu cầu IEC 61132.
- - Chương trình điều khiển lên đến 50 giá trị cài đặt.
- - Quản lý tới 250 công thức, được lưu trên bộ nhớ trong.
- - Có thể quản lý xuất/nhập thông qua USB.
- - Lưu trữ lên tới 30 vùng điều khiển.
- - Có 500 cảnh báo lỗi và được lưu lịch sử lỗi.
- - 8 mức đăng nhập.
- - Vận hành với phương thức cài đặt giá trị quỹ đạo với 3 giá trị cài đặt và 4 giá trị thực tế (có thể thiết lập) theo thời gian.
- - Mô phỏng hệ thống.
- - Chuyển đổi ngôn ngữ trực tuyến.
- - Điều khiển từ xa thông qua cổng Internet.
7.2. Thông số kỹ thuật của bộ ngắt nguồn tự động
Mạch đo giá trị thực với analog đầu vào
Tín hiệu đầu vào tiêu chuẩn:0...+10 V, 0(4)...20 mA,
Cảm biến nhiệt độ: Thiết lập tùy chỉnh với tất cả các kiểu cảm biến Pt100:công nghệ 3 dây hoặc 4 dây.
Độ phân dải: 16 Bit.
Thời gian đo: 100 ms/đầu vào.
MạchCANvới đầu vào và đầu ra số
Thông qua cảm biến quang24VDC 500 mA /đầu ra
Đèn di-ôt phát xạ cho mỗi đầu vào/đầu ra
MạchCANvới đầu raanalog
0(4)...20 mA, 0...10V,độ phân dải12 BIT
7.3. Thông số kỹ thuật phần mềm ECS-2000
Các chức năng sau có thể thực hiện thông qua phần mềm ECS-2000
- Mô phỏng hệ thống lò bằng hình ảnh
- Tính toán tham số thấm ni-tơ trực tuyến hoặc ngoại tuyến.
- Hiển thị cảnh báo.
- Hiển thị sơ đồ nhiệt độ thực.
- Lưu trữ dữ liệu.
- In dữ liệu.
8. Tủ điều khiển
Tủ điều khiển và tủ công suất có tổng kích thước2400 x 600 x 2000 (WxDxH) [mm]
vớiđế dày100 mm,bao gồm các khối sau:
•Công tắc nguồn chính
•Cầu chì phân phối230 V
• Khối chính 24 V
• Cầu chì phân phôi 24 V
• Cầu đấu và rơ le trung gian để điều khiển và xử lý tín hiệu.
• Ampe kế và Vôn kế
• Khởi động từ bảo vệ động cơ và tất cả hệ thống dẫn động
• Bộ điều khiển nhiệt độ thấp
• Thiết bị giới hạn quá nhiệt
• Thiết bị và ống đo chân không
• Đèn điều khiển và phần tử điều khiển
• Còi cảnh báo và đèn tín hiệu
• Bộ điều khiển SE 604 với mạch cơ sở CAN
• Mạch Analog đầu vào
• Mạch Analog đầu ra
• Mạch đầu vào và đầu ra số
• Modem bảo dưỡng từ xa – Lựa chọn them
9. Bộ điều khiển thổi khí
Chi tiết thấm có thể được làm nguội trong chân không, khí trơ tĩnh hoặc khí trơ tuần hoàn phụ thuộc vào:
• Đồng hồ đo lưu lượng khí, CO2, nước
• Đồng hồ đo lưu lượng NH3, N2
• Van Solenoid và van ngắt nguồn tự động
• Đồng hồ đo áp lực cho tất cả các quy trình
• Van kiểm tra sau môi quy trình
• Bộ chuyển tín hiệu áp lực Jumo -1 lên đến 1 bar
Tất cả các kết nối điện trên lò sẽ được kết nối từ một hộp giắc từ tủ điều khiển.