CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM
2.3. Các thiết bị thực nghiệm
Thiết bị chính của thực hiện quá trình nhiệt luyện tôi và ram lò buồng Nabertherm N11/H (CHLB Đức) với thông số kỹ thuật như sau:
- Lò điều khiển theo chương trình - lò buồng điện trở.
- Nhiệt độ tối đa của lò là 1280oC.
- Công suất lò: 3,6kW.
Hình 2.5. Nabertherm N11/H 2.3.2. Thiết bị phosphat hóa nóng
Để tiến hành phosphat hóa nóng, đề tài sử dụng một lò may xo cỡ nhỏ kèm theo một nhiệt kế để khống chế nhiệt độ của quá trình phosphat hóa.
51 2.3.3. Lò thấm nitơ
Lò thấm N thí nghiệm kiểu lò giếng, được thiết kế và chế tạo tại bộ môn Vật Liệu Học Xử Lý Nhiệt & Bề Mặt (hình 2.6), thông số kỹ thuât:
- Công suất của lò P = 5KW.
- Nhiệt độ làm việc tối đa của lò khoảng 8000C.
- Khí thấm đưa vào lò từ phía dưới.
- Có hệ thống quạt làm đồng đều khí thấm trong lò
- Hệ thống nước làm mát nắp lò để bảo vệ hệ thống gioăng cao su chịu nhiệt của nắp lò và các phớt dầu của trục quạt, hạn chế khí thấm thoát ra và ổn định áp suất lò
Hình 2.6. Lò thấm nitơ 2.3.4. Hệ điều khiển lưu lượng khí
Khí N2 và NH3 được đưa từ các bình chứa vào lò thông qua hệ thống khí, áp lực khí đưa vào lò duy trì ở mức 2atm, khí được đo và điều chỉnh bởi các lưu lượng kế (hình 2.7).
52
Hình 2.7. Bảng điều chỉnh lưu lượng khí 2.3.5. Hệ thống đo độ phân hủy NH3
a. Cấu tạo
Đã được nêu trên hình 1.15.
b. Quy trình đo
Bước 1: Đuổi hết khí ra khỏi hệ thống đo. Van 3 mở, van 4 đóng, nhấc bình 6 cho cột nước trong ống 2 ở vịt trí cao nhất, sau đó đóng van 3, mở van 4 nối thông sang ống b rồi hạ bình 6 xuống. Như thế cột nước trong ống thông nhau sẽ nâng lên hết trong bình thông bên trái, không khí bị đuổi hết trong bình đo bên trái.
Tiếp theo ta đóng van 3, nối thông van 4 sang ống a rồi nhấc bình 6 lên để cột nước nâng lên vị trí I, như vậy không khí bị đuổi hết trong ống 2, sau đó đóng van 4. Như vậy trong hệ thống hoàn toàn kín.
Bước 2: mở van (4) để lấy khí đi từ đường (a) sang đường (c) đồng thời hạ bình (6) xuống dưới ngang vị trí (II) để lấy khí từ lò vào. Khi khí vào tới vị trí (II) thì khoá van (4) lại.
53
Bước 3: mở van (4) để khí đi từ đường (c) sang đường (b) đồng thời nâng bình (6) lên cao (cao hơn van số (4) để đẩy khí sang bình (5)) Lặp lại thao tác nâng hạ bình (6) đến khi thể tích khí không đổi
Bước 4: Hạ bình (6) xuống cho khí về hết ống (2), khoá van (4) điều chỉnh để mực nước trong bình (6) và ống (2) ngang nhau, đọc kết quả độ phân hủy.
2.3.6. Cảm biến hydro - Sensor hydro
Cảm biến H2 (sensor hydro) cho phép đo khí độ phân hủy NH3 một cách đơn giản.
Khí trong lò dẫn ra qua một đường ống được đưa vào sensor hydro ở ngoài lò để phân tích. Cơ sở của phương pháp dựa vào tính dẫn nhiệt khác nhau của các chất khí thường tồn tại trong môi trường thấm. Do H2 có độ dẫn nhiệt cao hơn nhiều các loại khí khác như NH3, O2, N2, CO, CO2 và H2O nên các thiết bị loại này được sử dụng để xác định hàm lượng hydro trong hỗn hợp khí nhất định (hình 2.8).
Hình 2.8. Độ dẫn nhiệt của các khí (Theo Hartmann & Braun)
* Nguyên lý hoạt động:
Cảm biến hydrobao gồm một cầu Wheatstone (hình 2.9) gồm bốn dây điện trở phụ thuộc vào nhiệt độ. Hai điện trở song song được đặt trong khí đang được phân tích (Sensor) và hai điện trở còn lại nằm trong buồng đo (buồng khí chuẩn). Trong quá trình
54
đo, cả 4 điện trở này đều được nung tới trên 500oC. Độ dẫn nhiệt của khí trong môi trường phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng hydro. Do vậy, điện trở trong buồng đo sẽ thay đổi. Dựa trên sự thay đổi tín hiệu dòng điện ra sẽ xác định được nồng độ H2 của môi trường.
(a) (b)
Hình 2.9. Cầu Wheatstone (a) và sơ đồ nguyên lý hoạt động cảm biến hydro (b) Cảm biến hydro của hãng Stange (hình 2.10)
được sử dụng để đo khí ngoài lò với các đặc tính kĩ thuật cơ bản sau:
+ Đo được nồng độ H2 : 0÷75%;
+ Điện áp nguồn : 24V, dùng nguồn một chiều;
+ Dòng ra: 4÷20 mA. (Chuẩn công nghiệp) Cảm biến hydro có thể đặt thẳng đứng hoặc nằm ngang tùy thuộc vào vị trí cần đo. Phạm vi đo rộng nên có độ chính xác cao và rất ổn định, dễ điều khiển.
Hình 2.10. Cảm biến hydro (STANGE - Đức)
Điện trở chuẩn
Điện trở chuẩn
Đường khí dẫn vào Điện trở
chuẩn
Khí phân tích
Nhận tín hiệu
Nguồn Khuếch đại Hiển thị
55 2.3.7. Hệ thống đo áp suất
Áp suất là một thông số quan trọng ảnh hưởng tới quá trình thấm nitơ. Do quá trình phân hủy NH3 sẽ sinh ra nhiệt làm nhiệt độ trong buồng lò không ổn định. Để quá trình thấm nitơ có thể dễ dàng điều khiển được cần duy trì mức áp suất trong buồng lò trong khoảng 1,2atm. Áp suất trong lò được hiển thị thông qua