189232. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés hőkezelő termékek,főleg hőkezelő kemencében történő hőkezelési folyamatának szabályozására
1 2 189 232 A találmány tárgya eljárás hökezelendő termékek főleg hőkezelő kemencében történő hőkezelési folyamatának szabályozására. A találmány tárgya továbbá berendezés hökezelendö termékek, főleg hőkezelő kemencében történő hőkezelési folyamatának szabályozására, amely szabályozható hőmérsékletű hőkezelő kemencét, azzal soros elrendezésben egymás után összekapcsolt hőmérséklet-szabályozó egységet, automatikus mintadarabvevő, hűtő és vizsgáló egységet, anyagjellemzőt összehasonlító egységet, érzékszervi jelző egységet tartalmaz. Ismeretes, hogy a hőkezelési folyamat szabályozására eddig többféle megoldást használtak. Ezek közül korszerűnek vehető az előre megadott hőkezelési program szerinti felfűtésre, hőntartásra, illetve lehűtésre, kemence légtér- vagy betéthőmérsékletre történő automatikus szabályozás. Ezzel a szabályozási móddal biztosítható a hőkezelési technológia szűk határok közötti betartása. Ez a hőmérséklet-szabályozási mód csak a legkorszerűbb hőkezelő kemencékre jellemző, általánosságban még nem terjedt el. A hőkezelő kemencék zöménél nem valósítható meg az előre megadott program szerinti felfűtés, hőntartás, lehűtés. Az ezeknél alkalmazott szabályozási formánál általában a légtér hőntartási hőmérséklete szabályozható. A felfűtés és a lehűtés hőmérsékletét a hőkezelő kemence paramétereiből becslésszerűen, hozzávetőlegesen állapítják meg, amely a betét tömegétől, elrendezésétől függően jelentősen változhat. A hőkezelt anyag hőmérséklete, mivel a szabályozást nem közvetlenül az anyag hőmérsékletét figyelembe véve végzik, csak nagy szórással biztosítható. Minthogy a hőkezelési folyamat célja meghatározott tulajdonságokkal felruházott termék előállítása, a hőkezelési folyamat kidolgozásához szükséges annak megállapítása, hogy miként változnak a hőkezelendő termék anyagjellemzői a hőmérséklet és az időtartam függvényében. Az anyag lágyulási görbéjét kísérleti úton állapítják meg. A napjainkban alkalmazott gyártási technológiák esetén a hőkezelendő termék összetétele, gyártási előélete, s ezzel együtt lágyulási görbéje eltéréseket mutathat. Következésképpen még pontosan reprodukált hőkezelések esetében is csak akkor nyerhetnek azonos tulajdonságú terméket, ha az egyes betétek lágyulási görbéje megegyező, ugyanis minden egyes új hőkezelendő betét lágyulási görbéjét ' laboratóriumban nem határozhatják meg. A hőkezelt termék előírt tulajdonságainak szűk szórása esetén nagy az esélye annak, hogy a termék anyagjellemzői révén selejt százalékba kerül. Ismeretes továbbá, hogy a hőkezelő kemencékben a hőkezelési folyamatot a kemence különböző felfütési, hőntartási stb. műveleteivel általában a kemence légtér, ritkábban a hőkezelendő betét hőmérsékletét alapulvéve szabályozzák. Mind a légtér, mind a betét hőmérsékletére történő szabályozásnál a lágyulási görbétől nagy hőmérsékleti intervallum eltérésekkel és ezzel együtt jelentős energiafelesleg felhasználással valósítják meg a hőkezelési folyamatot. Kisebb mértékben hasonló jelenség tapasztalható a programozott fűtésű kemencéknél. (Szombatfalvi Árpád: Hőkezelés, Műszaki Könyvkiadó, Budapest) További hátránya a szokásos megoldásoknak, hogy a kemence hőmérséklet-szabályozása kísérleti, tapasztalati úton megállapított jellemzőkön alapul és a terméket az előírt tulajdonsággal csak bizonyos szórással, selejtszázalékkal ruházza fel. Összegezve a hátrányokat megállapítható, hogy a technika jelenlegi állása szerint hőkezelő kemen- 10’ céknél a hőmérséklet-szabályozás valamely formáját használják fel meghatározott tulajdonságokkal rendelkező termékek előállítására. A szabályozás tehát nem a hőkezelendő termék előírt tulajdonságait veszi mértékül, ezáltal jelentős bizonytalansági tényező merül fel. A kemencék hőmérsékletszabályozásának pontosságát fokozva az előírt terméktulajdonság megvalósításában ezt a bizonytalansági tényezőt nem tudják kiküszöbölni. A találmánnyal célunk a fenti hiányosságok kiküszöbölése, azaz a hőkezelési folyamat szabályozásának továbbfejlesztése, azaz olyan eljárás kidolgozása, amely lényegesen jobb hatásfokkal jellemezhető, mint az ismert megoldások. A találmánnyal célunk továbbá a megjelölt hiá- 25 nyosságok kiküszöbölése, azaz a hőkezelő kemencében történő hőkezelést szabályozó berendezés tökéletesítése, amely lényegesen jobb hatásfokkal működik, mint az ismert megoldások. A találmánnyal feladatunk olyan eljárás kidol- 30 gozása a hőkezelő kemencében történő hőkezelési folyamat szabályozására, amely az előírt anyagjellemzők jobb megvalósításával jellemezhető. A találmánnyal feladatunk továbbá ojyan berendezés kialakítása, amely a hőkezelési folyamat sza- 35 bályozását a hőkezelendő termék előírt tulajdonságait jobban közelítve, hagyományos hőkezelő kemencékkel is megvalósíthatjuk. A kitűzött feladót a találmány szerint úgy oldottuk meg, hogy a hőkezelő kemence hőmérsékletsza- 40 bályozásához közvetlenül a hőkezelt termék minőségét meghatározó anyagjellemzőt használjuk fel. Célszerű az olyan foganatosítási mód az egyszerű megvalósíthatóság miatt, amelynél a hőkezelendő termékével azonos hőmérsékletű második kemen- 45 cébe helyezzük a hőkezelendő termékből vett anyagvizsgálati mintadarabokat, azokból periódusonként egyet-egyet kiveszünk, lehűtjük, a hőkezelt termék minőségét meghatározó anyagjellemzőt mérjük, és az eredménytől függően szabályozzuk a 50 hőkezelő kemence működését. Továbbá a kitűzött feladatot a találmány szerint úgy oldottuk meg, hogy a hőmérsékletszabályozó egység és az automatikus mintadarabvevő, hűtő, és vizsgáló egység közé kapcsolt, a hőkezelendő ter- 55 mékével azonos hőmérsékletű második kemencével van ellátva, amelynek hőmérséklet-érzékelője egy hőmérsékletszabályozó egység második bemenetéhez csatlakozik, ahol a hőmérsékletszabályozó egység első bemenetével az első kemence hőmérséklet- 60 érzékelője van összekötve és a hőmérsékletszabályozó egység kimenőjele a második kemence vezérlőegységéhez van csatlakoztatva. A találmány szerinti eljárást a továbbiakban foganatosítási példa segítségével ismertetjük. Az ön- 65 magában ismert szabályozható hőmérékletű hőke1
