Método y medición para el control de una superficie de carga activa en el procedimiento de cementación a baja presión.

Sistema de medición para el control de una superficie de carga activa en el procedimiento de cementación a baja presión,

en el intervalo de presiones de 0, 1 a 10 kPa y en el intervalo de temperaturas de 800 a 1.100ºC, provisto de un sistema experto, caracterizado porque comprende el circuito de derivación de retorno conectado al complejo tecnológico de una bomba o conjunto de bombas de vacío (8) y horno de vacío (10), a continuación el circuito de derivación de retorno contiene, en una conexión en serie, el conversor de flujo de masas (5) para la muestra de gas de escape y la válvula de calibración (6), conectado mediante la válvula de referencia (4) a un sistema que suministra gases de referencia destinados al sistema de calibración.

Método y medición para el control de una superficie de carga activa en el procedimiento de cementación a baja presión.

La presente invención se refiere a un método y sistema de medición para el control de una superficie de carga activa en el procedimiento de cementación con gases a baja presión, ventajosamente en una atmósfera de una mezcla de cementación ternaria que incluye etileno, acetileno e hidrógeno.

A partir de la publicación de patente japonesa nº JP 2002/173759, es conocido un sistema de control de una atmósfera gaseosa y un dispositivo que funciona conjuntamente con el mismo, utilizado para la cementación al vacío. En este sistema, el potencial de carbono (PC) de la atmósfera, creado a partir de hidrocarburos, se mide y se regula mediante un sistema de cálculo basado en las señales procedentes de los sensores de presión del procedimiento y de presión parcial de hidrógeno en la cámara de procedimiento o en las tuberías de salida.

A partir de la solicitud de patente alemana nº DE 10359554 se conoce en detalle el conjunto de cementación en horno de vacío, un conjunto que puede ajustar el suministro de carbono a las demandas exactas reales. En el conjunto, en la cámara del horno en funcionamiento o en las tuberías de salida delante de la bomba de vacío, se han instalado los sensores, el sensor de concentración de hidrógeno y/o de acetileno y/o de contenido combinado de carbono, por ejemplo del espectrómetro de masas, que transfirieren las señales de los sensores, tras el procesamiento en el sistema de cálculo, generando un impulso en la válvula dosificadora de una cantidad proporcional demandada, por ejemplo de acetileno, apropiada a la demanda temporal de la carga dependiente del contenido de carbono real en el acero.

Otra solución ha sido presentada en la patente US nº 6.846.366, en la que se proporciona la descripción de un dispositivo y un método de cementación a una presión de entre 13 y 1.000 Pa, en una atmósfera que contiene menos de 20% de monóxido de carbono, el contenido del cual se controla mediante la medición de la conducción de calor con el medidor de vacío de Pirani, a fin de regular los parámetros de proceso de temperatura, presión y atmósfera gaseosa.

El documento DE 10242616A1 da a conocer un sistema para regular un procedimiento de cementación, en el que el caudal de masa de gas carburante se determina pesando un cuerpo de referencia con un área superficial conocida antes y después de la cementación, y regulando el flujo de gas carburante en dependencia del caudal calculado de masa.

A partir de la publicación de patente polaca nº P-356754 se conoce la mezcla ternaria que contiene etileno, acetilo e hidrógeno o amonio, que durante el procedimiento de cementación en presión negativa demuestra un efecto sinérgico de hidrocarburos de grado elevado sobre la superficie cargada, lo que resulta en una hábil transmisión de carbono desde la mezcla hasta la superficie cargada sin creación de incómodos productos secundarios en forma de alquitrán y/o hollín. Durante el procedimiento, tiene lugar la transferencia de carbono de la atmósfera al área cargada mediante una fase indirecta creada sobre el área cargada completa - un depósito de carbono hidrogenado (Kula et al., 2006) . La transmisión de carbono hasta la superficie resulta ser altamente intensiva, y basándose en lo anterior el procedimiento tecnológico se divide en varias etapas cortas, de algunos minutos, de refuerzo con carbono y una etapa de distribución totalmente difusiva del carbono en el acero. Éstas son condiciones no estacionarias y de no equilibrio del procedimiento, de entre las que el curso de los efectos y el crecimiento de la capa difusiva pueden ser totalmente programados basándose en una simulación por ordenador a través del sistema experto, que incluye la base de datos sobre los materiales tratados y el modelo físico y matemático del procedimiento. Bajo las condiciones de una línea productiva modificable, el sistema experto programa el curso del procedimiento de modo correcto, con la condición de que el operador introduzca en el mismo los parámetros de capa requeridos, la temperatura del procedimiento, el grado del acero y la superficie de carga activa, que resulta difícil de estimar bajo las condiciones de producción, lo que puede resultar en cierto grado de error.

La naturaleza del método según la invención se basa en el hecho de que las señales procedentes del conversor de flujo de masa recogidas en el intervalo de tiempo entre los segundos 30 y 300, durante la primera etapa de refuerzo con carbono, se transmiten al sistema experto con el fin de compararlas con las fijadas experimentalmente en la función de superficie de carga activa, con las características del modelo para sus indicaciones, y con el fin de estimar una corrección para una superficie de carga establecida aceptada en el sistema.

Respecto a la naturaleza del sistema, según la invención, éste se basa en el hecho de que el circuito de desviación de retorno, conectado al conjunto tecnológico de bomba o conjunto de bombas de vacío, y horno de vacío, que contiene entre otros el conversor de flujo de masa para la muestra de gases de escape y la válvula de calibración, se encuentra conectado mediante una válvula de referencia a un sistema que suministra gases de referencia, los cuales están destinados al sistema de calibración.

Aparentemente resulta beneficioso desconectar el circuito de derivación, que contiene en la conexión en serie la primera válvula de cierre, la segunda válvula de corte del filtro de gases, el conversor de flujo de masa, la válvula de calibración y la tercera válvula de corte, entre la entrada y la salida del conjunto de bombas de vacío, y conectar simultáneamente la salida de la válvula de referencia entre la válvula de corte y el filtro de gases.

Simultáneamente, aparentemente también resulta beneficioso conectar el circuito de derivación, que contiene en conexión en serie la primera válvula de cierre, el filtro de gases, la segunda válvula de cierre, que proporciona soporte a la bomba de vacío, el reductor de estabilización de la presión, el conversor de flujo de masas, la válvula de calibración y la tercera válvula de corte, entre la entrada de la bomba de vacío y la salida de la válvula tecnológica de cierre del horno de vacío, y conectar simultáneamente la salida de la válvula de referencia entre la salida de la bomba de vacío de soporte y el reductor.

El método y el sistema que constituyen el sistema compacto de medición, según la invención, eliminan el riesgo de daños debido a la carga, y/o los daños a las instalaciones, resultantes de la posibilidad de error y de los datos imprecisos en el área de los elementos tratados introducidos por el operario.

Se describe la invención haciendo referencia a las figuras adjuntas, en las que:

la figura 1 es un sistema de medición y control con un conversor de flujo de masa situado en el circuito de derivación de retorno de una bomba de vacío principal,

y

la figura 2 es una variante del sistema con el conversor de flujo de masa situado en el circuito de derivación de retorno del sistema de bomba principal en el lado de vacío.

El sistema en la figura 1 de una primera variante presentado se instala a modo de circuito de derivación de retorno de la bomba o conjunto de bombas de vacío (8) , la entrada del cual se encuentra conectada, mediante la válvula tecnológica de cierre (9) , al horno de vacío (10) . Además, se encuentra activada una rama de desvío entre la entrada y la salida del conjunto de bomba de vacío (8) , el cual contiene, conectados en serie, los dispositivos siguientes: primera válvula de cierre (1) , filtro de gases (2) , segunda válvula de cierre (3) , conversor de flujo de masa (5) , muestreador de gases de salida, válvula de calibración (6) y tercera válvula de cierre (7) , encontrándose activada la salida de la válvula de referencia entre la válvula de cierre (1) y el filtro de gases (2) , la cual es una válvula que suministra los gases de referencia externos al sistema de calibración.

La estimación del volumen del flujo de referencia en el sistema se lleva a cabo mediante el método de gases haciendo referencia al valor de flujo de masas de gases de calibración, por ejemplo nitrógeno, helio o aire, que ha sido prefijado por la válvula de referencia (4) , el conversor de flujo de masas (5) , la válvula de calibración (6) y la válvula de cierre (7)... [Seguir leyendo]

1. Sistema de medición para el control de una superficie de carga activa en el procedimiento de cementación a baja presión, en el intervalo de presiones de 0, 1 a 10 kPa y en el intervalo de temperaturas de 800 a 1.100ºC, provisto de un sistema experto, caracterizado porque comprende el circuito de derivación de retorno conectado al complejo tecnológico de una bomba o conjunto de bombas de vacío (8) y horno de vacío (10) , a continuación el circuito de derivación de retorno contiene, en una conexión en serie, el conversor de flujo de masas (5) para la muestra de gas de escape y la válvula de calibración (6) , conectado mediante la válvula de referencia (4) a un sistema que suministra gases de referencia destinados al sistema de calibración.

2. Sistema de medición según la reivindicación 1, en el que el circuito de derivación, que contiene en la conexión en serie la primera válvula de cierre (1) , el filtro de gases (2) , la segunda válvula de cierre (3) , el conversor de flujo de masas (5) , la válvula de calibración (6) y la tercera válvula de cierre (7) , se encuentra activado entre la salida y la entrada del conjunto de bombas de vacío (8) , mientras que la salida de la válvula de referencia (4) se encuentra activada entre la válvula de cierre (1) y el filtro de gases (2) .

3. Sistema de medición según la reivindicación 1, en el que el circuito de derivación, que contiene en la conexión en serie, la primera válvula de cierre (1) , el filtro de gases (2) , la segunda válvula de cierre (3) , la bomba de vacío de soporte (11) , el reductor de estabilización de la presión (12) , el conversor de flujo de masas (5) , la válvula de calibración (6) y la tercera válvula de cierre (7) , se encuentra activado entre la salida el conjunto de bombas de vacío

(8) y la salida de la válvula tecnológica de cierre (9) del horno de vacío (10) , mientras que la salida de la válvula de referencia (4) se encuentra activada entre la salida de la bomba de vacío de soporte (11) y el reductor (12) .

4. Método para controlar una superficie de carga activa en el procedimiento de cementación a baja presión, en el intervalo de presiones de 0, 1 a 10 kPa y en el intervalo de temperaturas de 800 a 1.100ºC, con el sistema de medición según la reivindicación 1 ó 2 ó 3, caracterizado porque las señales, que reflejan el flujo de masas de la muestra de gas de escape, recogidas en el intervalo de tiempo entre los segundos 30 y 300 del tiempo en que continúa la primera etapa de refuerzo de carbono, se transmiten al sistema experto con el fin de compararlas con las fijadas experimentalmente en la función de superficie de carga activa, con las características del modelo para sus indicaciones, y con el fin de estimar la corrección para la superficie de carga estimada, una aceptada en el sistema.