[发明专利]一种用于真空渗碳过程的变频调速装置及其调速方法

说明书

本发明公开了一种用于真空渗碳过程的变频调速装置及其调速方法，该变频调速装置包括真空渗碳炉和若干辐射管，还包括：一变频调速风扇；设置于工作区上方、侧方以及下方中心位置的第一热电偶、第二热电偶和第三热电偶；设置于工作区上表面、侧表面以及下表面中心位置第一热传导探头、第二热传导探头和第三热传导探头；以及设置于工作区内工件的上表面、侧表面以及下表面中心位置的第四热电偶、第五热电偶和第六热电偶。本发明用于真空渗碳过程的变频调速装置及其调速方法，由计算机控制系统调节真空渗碳炉内渗碳气体的流量和压力以及调节变频调速风扇的转速，以控制工件在深冷过程中的升温、扩散和/或冷却的速度。

技术领域

本发明涉及真空渗碳技术领域，尤其涉及一种用于真空渗碳过程的变频调速装置及其调速方法。

背景技术

真空渗碳过程是一个脉冲式的工艺过程，即以强渗脉冲阶段和扩散阶段交替进行的过程。在强渗阶段向淬火炉内充入渗碳剂，在扩散阶段停止通入渗碳剂，并且通过真空泵系统把淬火炉内碳原子含量变低的残余气体抽出，使炉内达到工作真空度，在下一个脉冲到来时充入新的渗碳剂，以进行均匀地渗碳。

现有的真空渗碳淬火炉炉内一般都装有搅拌风扇，其目的是为了在炉膛内产生对流，均匀炉内气氛和温度。但现有装设在炉内的风扇不具有调速功能，工件的温度控制模式是通过工作区的热电偶测出的温度信号进行控制的，这种控温方式存在的问题是热电偶插入的位置和炉内气体的流动变化对测量的温度信号和气氛组成有很大的影响，造成工件各表面温度和气氛的波动、不准确和滞后等，严重影响了工件表面渗碳(渗氮)的均匀和渗碳层的深度。此外，这种控制方式因风扇转速调节是有限的，炉内各个部分的温度和气氛流动时的不均匀性无法通过风扇的转速来精确控制，造成工件在渗碳或碳氮共渗过程中表面碳的不均匀性、渗层均匀性和渗碳碳黑等。

因此，开发一种温度和气氛分布控制响应快、控制精度高的真空渗碳炉的变频调速装置是十分必要的。

发明内容

本发明为解决现有技术中的上述问题，提出一种用于真空渗碳过程的变频调速装置及其调速方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的第一个方面是提供一种用于真空渗碳过程的变频调速装置，包括真空渗碳炉和若干自炉外伸入炉内且均布在炉内工作区四周的辐射管，还包括：

一设置于所述真空渗碳炉顶部的变频调速风扇；

一一设置于所述工作区上方、侧方以及下方中心位置用于检测所述工作区相应位置温度的第一热电偶、第二热电偶和第三热电偶；

一一设置于所述工作区上表面、侧表面以及下表面中心位置用于检测所述工作区相应位置炉气气氛的第一热传导探头、第二热传导探头和第三热传导探头；以及

一一设置于所述工作区内工件的上表面、侧表面以及下表面中心位置用于检测所述工件相应位置表面温度的第四热电偶、第五热电偶和第六热电偶；

其中，各热电偶和热传导探头均连接计算机控制系统，所述计算机控制系统根据各热电偶实测各部位的温度以及不同部位的温差和各热传导探头实测各部位的气氛组成以及不同部位的气氛浓度差，调节所述真空渗碳炉内渗碳气体的流量和压力以及调节所述变频调速风扇的转速，以控制工件在深冷过程中的升温、扩散和/或冷却的速度。

进一步地，在所述的用于真空渗碳过程的变频调速装置上，所述变频调速风扇的电机连接变频器，通过所述变频器对所述电机进行无级调速。

进一步地，在所述的用于真空渗碳过程的变频调速装置上，所述辐射管通过总输送管分别与所述氮气管道和渗碳介质管道连接。

进一步地，在所述的用于真空渗碳过程的变频调速装置上，所述辐射管为空心状的电热合金管，且垂直分布于所述真空渗碳炉内。