引言

在熱處理工藝控制過程中，重點參數有很多，比如：爐膛溫度、氣氛的碳勢、流量控制、氨分解率、爐壓等等，這其中許多參數是可以用有效的分析儀進行測量和控制，但有時，熱處理的結果存在一些變化，可能是因為測量不準，也可能是根本無法測量。

復雜熱處理工藝流程中的困惑

CQI-9要求緊固件和小型金屬零件在處理產品之前（完成需要氨氣的處理后）是否進行了至少3小時的氧化燃盡？這條規定讓很多熱處理工藝員犯難，有些現場的做法是進出爐時，多開火鏈燒一下，等設備前室完成換氣，再過半小時。如果下一次產品也是碳氮共滲的話，有些工藝員只能適當縮短時間。這些種種碰運氣的操作只能是緩解一下，實質是缺乏專業測量儀表。為了解決這個問題，武漢華敏的研發團隊開始了深入研究。發現只有檢測爐內氨氣殘留的含量，才能判斷是否可以進行工藝切換。

滲氮與碳氮共滲的控制系統

滲氮過程中，氨氣按下式分解：

NH3-[N]+3/2H2

氮勢定義為：Kn=P(NH3)/P(H2)3/2

測量氮勢的現有方法有很多，氨分析儀、氫分析儀、氫探頭等都能進行簡單測量。但在使用上，往往會出現操作復雜、維護麻煩等種種問題。通過大量對比研究，用氨+氨分解氣為氣源或用其他氣源進行滲氮時，均可以用武漢華敏的激光氮勢分析系統，實現氮勢的自動控制。以TDLAS激光分析技術和高精度MENMS熱導傳感器，同時對尾氣中氨含量和氫含量進行精確地分析，排除掉中性氣體（N2、CO2等），然后使用二者的測量結果計算爐內的實時氮勢。

技術背景

TDLasIR 激光氣體檢測系統采用TDLAS（可調諧二極管激光吸收光譜）技術，發出的激光波長被調制精準到特定氣體的吸收線，能確保所發的單色激光只被特定氣體有選擇地吸收而其他氣體無吸收，所以測量過程中沒有其他氣體交叉干擾，不受粉塵水汽的干擾，能適應高溫、高水分、高粉塵、強腐蝕性和高流速的被測氣體環境，樣氣不需要預處理，測量精度高，能達到ppm級。

系統組成

氮勢控制主機：氮勢控制主機包含的主要設備有激光氨分析儀，熱導式氫分析儀，模擬量采集模塊，由西門子PLC為主要部件的的PID控制器，嵌入式人機界面等。

激光氮勢分析柜：取樣分析柜主要由激光探測氣室、MEMS熱導式氫分析模塊和工藝管路組成。

流量控制架

整套系統實現溫度—時間—氨分解率的統一自動控制，在夜間、少人值班等容易出現工藝問題的時段可以保證系統的穩定運行，大大降低了質量與安全事故發生的可能性。

結語

在如今由成本和技術主導的市場中，使用效率是人們追求的目標。武漢華敏的激光氮勢分析系統為如今的滲氮工藝提供了一種簡潔、高效的測量方法。根據這些信息，技術人員能夠了解、控制、優化和確認正在執行的熱處理工藝。為技術人員確保改善產品質量和提高產能。