Nghiên cứu điển hình này liên quan đến lò thấm nitơ thông minh hoàn toàn tự động, model WDL-IV-30A, sử dụng cấu trúc một trạm dạng chuông đơn thẳng đứng. Thiết bị có khả năng thấm nitơ ion và thấm nitơ mềm các loại hợp kim titan, thép hợp kim, thép khuôn và thép không gỉ.
Vùng làm việc hiệu quả của thân lò có đường kính 300 mm và cao 400 mm, với khả năng chịu tải tối đa là 100 kg. Phạm vi nhiệt độ hoạt động phổ biến là 500 đến 600°C, với nhiệt độ hoạt động tối đa là 650°C. Độ chân không tối đa không lớn hơn 6,7 Pa, tốc độ tăng áp suất không lớn hơn 5 Pa/h và thời gian cần thiết để bơm từ áp suất khí quyển đến chân không tối đa không quá 30 phút. Nhiệt độ bề mặt vỏ lò tăng không vượt quá 55°C.
Trong ký hiệu mô hình, IV đại diện cho hệ thống điều khiển kỹ thuật số thế hệ thứ tư, 30 đại diện cho dòng điện trung bình tối đa của nguồn cung cấp xung ở mức 30 ampe và A đại diện cho loại thông minh hoàn toàn tự động.
Quá trình thấm nitơ ion được tiến hành trong môi trường xả khí áp suất thấp và đường cong đặc tính volt-ampe của nó là phi tuyến tính. Quá trình thấm nitơ ion của vật liệu kim loại thường hoạt động trong đoạn "phóng điện bất thường" của đường đặc tính volt-ampe và điểm giới hạn trên G của đoạn này là điểm uốn nguy hiểm. Sự phóng điện khí, như một nguồn năng lượng, tạo ra một tải có đặc tính điện trở âm. Phôi, đóng vai trò là cực âm, có hình dạng bề mặt và môi trường xung quanh (xếp chồng phôi) đều ảnh hưởng đến mật độ dòng điện bề mặt.
Những đặc tính vật lý này xác định rằng nguồn điện ion phải vượt qua ba khó khăn kỹ thuật. Đầu tiên là phóng điện hồ quang: khi bề mặt phôi không sạch sẽ dễ hình thành màng dầu không dẫn điện. Khi điện tích tích tụ trên bề mặt đến một mức nhất định, nó sẽ bị phá vỡ và tạo thành dòng điện phóng điện cao nhất thời, tạo ra tia lửa năng lượng cao. Nếu không cắt nhanh sẽ gây mất điện và hư hỏng phôi. Thứ hai là hiệu ứng cathode rỗng: khi phôi có lỗ hoặc khe, khe hở giữa các phôi hoặc uốn cong không đều, trạng thái chồng lấp phóng điện phát sáng nghiêm trọng xảy ra ở áp suất khí nhất định. Điều này biểu hiện ở chỗ độ sáng phóng điện không đều trên bề mặt phôi, tương ứng với mật độ dòng điện bề mặt không đồng đều, gây ra sự phân bổ nhiệt độ không đồng đều. Thứ ba là mối quan hệ kết hợp giữa mật độ dòng điện và áp suất khí: áp suất khí ảnh hưởng đến độ dày ánh sáng, do đó ảnh hưởng đến mật độ dòng điện – áp suất cao hơn tạo ra ánh sáng mỏng hơn, có lợi cho sự đồng đều nhiệt độ; tuy nhiên, khi áp suất đủ cao để bao phủ đồng đều tất cả các bề mặt rãnh và lỗ, dòng điện sẽ vượt quá công suất cần thiết để cách điện phôi.
Nguồn điện xung được cấu hình cho thiết bị này có tần số đầu ra 20.000 Hz, dạng sóng đầu ra vuông, điện áp đầu ra có thể điều chỉnh liên tục từ 0 đến 900 V mà không tăng vọt đột ngột trên 200 V, chu kỳ làm việc được điều chỉnh liên tục trong phạm vi từ 10% đến 85%, dòng điện trung bình đầu ra xung tối đa là 30 A và thời gian dập tắt hồ quang không quá 2 μs.
Chu kỳ nhiệm vụ được định nghĩa là tỷ lệ giữa thời gian đúng và chu kỳ xung. Công suất sưởi ấm trung bình bằng điện áp cực đại nhân với dòng điện, sau đó nhân với chu kỳ làm việc. Việc đưa ra chu kỳ nhiệm vụ có thể điều chỉnh trong nguồn điện xung giải quyết một cách hiệu quả mâu thuẫn giữa công suất gia nhiệt trung bình và các điều kiện ngưỡng cần thiết để xử lý phôi – bản chất của mâu thuẫn này là, để đáp ứng mật độ dòng điện cần thiết cho vùng phủ ánh sáng đồng đều, công suất gia nhiệt có thể vượt quá công suất cần thiết để duy trì nhiệt độ phôi và việc điều chỉnh chu kỳ nhiệm vụ cho phép tách riêng hai yếu tố này.
Việc dập tắt hồ quang nhanh đạt được bằng cách sử dụng nguyên lý cảm ứng điện từ trong mạch phóng điện để phát hiện nhanh tín hiệu hồ quang (hầu như không có độ trễ), sau đó điều khiển ngay công tắc điện tử tốc độ cao của mạch dòng chính thông qua các thiết bị logic kỹ thuật số tốc độ cao, dập tắt hồ quang trong vòng 2 μs.
Việc áp dụng nguồn điện xung cũng mang lại một số hiệu ứng xử lý: thời gian tắt tuyệt đối của xung tương đối ngắn và sau khi tắt nguồn, nồng độ các hạt tích điện không giảm ngay về 0 mà giảm chậm. Trước khi nó giảm đi đáng kể, xung tiếp theo sẽ đến, dẫn đến nồng độ electron trung bình cao hơn và tốc độ ion hóa tăng lên; hiệu ứng âm cực rỗng bị triệt tiêu một cách hiệu quả; và do nguồn điện xung mở rộng phạm vi điều chỉnh của các tham số quá trình thấm nitơ, với mỗi tham số được điều chỉnh độc lập, nên nó có thể cải thiện tính đồng nhất của vùng phủ ánh sáng trên các phôi có hình dạng bề mặt phức tạp, từ đó nâng cao chất lượng lớp thấm và độ mịn bề mặt.
Hệ thống điều khiển sử dụng bộ điều khiển logic lập trình và màn hình cảm ứng làm trung tâm điều khiển chính. PLC là thiết bị dòng FX3G có dung lượng bộ nhớ chương trình 32K bước, tốc độ xử lý lệnh cơ bản là 0,21 μs và hai giao diện truyền thông tốc độ cao (RS422 và USB). Màn hình cảm ứng là loại TFT LCD 12 inch độ phân giải 1920×1080, cảm ứng điện trở bốn dây, tần số chính 1 GHz và được cài đặt sẵn phần mềm cấu hình McgsPro.
Hệ thống này sử dụng kiến trúc kỹ thuật số hoàn toàn, quản lý tập trung đa tác vụ và điều khiển phân tán, có khả năng đạt được đồng thời khả năng điều khiển vòng kín của ba thông số chính trong quá trình thấm nitơ ion: độ chính xác kiểm soát nhiệt độ ±1°C, độ chính xác kiểm soát áp suất ±1 Pa và độ chính xác kiểm soát dòng chảy ±0,5%.
Bộ điều khiển nhiệt độ sử dụng bộ điều khiển kỹ thuật số dòng Shimaden SRS13 của Nhật Bản với bộ điều chỉnh PID, tạo thành một hệ thống điều chỉnh nhiệt độ vòng kín với mạch điều khiển nhiệt độ và cặp nhiệt điện. Điều khiển áp suất cũng sử dụng bộ điều khiển kỹ thuật số Shimaden SRS13, tạo thành một hệ thống điều chỉnh áp suất khép kín với bộ biến tần và cảm biến áp suất. Kiểm soát lưu lượng được cấu hình bằng một đồng hồ đo lưu lượng khối chuyên dụng để kiểm soát lưu lượng khí.
Lộ trình thực hiện vòng kín áp suất như sau: bộ truyền áp suất đo áp suất lò và xuất tín hiệu dòng điện tiêu chuẩn tới bộ điều khiển kỹ thuật số. Bộ điều khiển thực hiện tính toán PID dựa trên giá trị áp suất cài đặt và giá trị lấy mẫu theo thời gian thực, sau đó xuất tín hiệu dòng điện tiêu chuẩn tới bộ biến tần. Bằng cách điều chỉnh tốc độ động cơ bơm chân không, tốc độ bơm được điều chỉnh, từ đó giữ cho áp suất lò không đổi ở giá trị cài đặt của quy trình. Phương pháp điều khiển này đạt được độ chính xác ±1 Pa, đồng thời việc sử dụng kết hợp bơm chân không và bộ biến tần giúp giảm đáng kể sự mài mòn cơ học của thân bơm trong quá trình khởi động và hoạt động ở tốc độ thấp trong thời gian dài có thể kéo dài đáng kể tuổi thọ sử dụng.
Điều khiển lưu lượng sử dụng máy đo lưu lượng khối dòng HORIBA S500 của Nhật Bản, với thời gian phản hồi dưới 0,3 ±2% giây từ trạng thái đóng hoàn toàn đến đạt điểm đặt khi quá trình điều khiển bắt đầu và khi điểm đặt được thay đổi trong quá trình điều khiển. Phạm vi điều khiển bao gồm toàn thang đo từ 1 đến 100%, hoạt động từ một nguồn điện DC24V phổ dụng duy nhất, với mạch nguồn bên trong được cách ly với các mạch đầu vào và đầu ra.
Thân lò sử dụng kết cấu chum chuông thẳng đứng, gồm 2 phần: chuông và đế. Xi lanh chuông sử dụng cấu trúc vách đôi làm mát bằng nước và hệ thống làm mát bằng nước đa kênh để đảm bảo tính đồng nhất của nhiệt độ lò. Sáu lớp tấm chắn nhiệt bằng thép không gỉ 310S được lắp đặt bên trong xi lanh và hai lớp tấm chắn nhiệt bằng thép không gỉ được lắp đặt ở phần trên của đế lò, cho phép vận hành ở nhiệt độ cao lâu dài và tiết kiệm năng lượng đáng kể. Một lớp bông cách nhiệt bằng nhôm silicat có độ dày 20 mm được thêm vào bên trong lớp cách nhiệt gần thành lò.
Tấm cực âm được đỡ trên đế lò bằng ba bộ mica đúc chất lượng cao, có thể điều chỉnh độ cao. Tấm catốt được làm bằng tấm thép không gỉ 310S có độ dày không dưới 30 mm; khung cố định khay nguyên liệu tiếp xúc với phôi cũng được làm bằng thép không gỉ 310S. Thiết bị kết nối cực âm được thiết kế như một kết nối chắc chắn để tránh hiện tượng quá nhiệt do các khớp nối nhanh bị lỏng.
Hai cặp nhiệt điện được đưa vào từ tấm đáy lò và đặt ở giữa tấm cực âm để mô phỏng đầu đo nhiệt độ. Một cái được sử dụng để kiểm soát nhiệt độ bằng nguồn cung cấp xung nhiệt ion, và cái còn lại được kết nối với thiết bị báo động để theo dõi nhiệt độ đa hướng. Trung tâm cơ sở có một cổng hút chân không và một đầu vào cực âm, được kết nối bằng mặt bích, ống thép không gỉ có thành dày và ống thổi bằng thép không gỉ, được làm kín bằng các vòng đệm cao su fluororubber chịu nhiệt độ cao.
Hệ thống chân không được sử dụng để hút bụi trước thân lò và để thay thế không khí và xả khí thải trong quá trình thấm nitơ. Hệ thống được trang bị một máy bơm cánh gạt quay 2X15 làm bộ phận chân không. Bộ máy bơm bao gồm một máy bơm chân không điện từ có van lạm phát và một van bướm chân không cao. Bơm cánh gạt quay là thiết bị thuộc dòng Guangdong Xunda 2X, có khả năng chống ăn mòn khí trong quá trình xử lý, được điều khiển bằng bộ biến tần và được trang bị van bướm chân không cao GI-50 làm van điều khiển chính.
Đo chân không sử dụng máy phát áp suất tuyệt đối màng điện dung loại ZJ-1C. Máy đo chân không này không bị ảnh hưởng bởi loại và thành phần của môi trường đo, cung cấp phép đo chính xác và đáng tin cậy, với giá trị đo được hiển thị bằng thiết bị hiển thị kỹ thuật số và tham gia kiểm soát áp suất lò.
Hệ thống phân phối khí được sử dụng để kiểm soát việc đưa khí xử lý vào lò, bao gồm nguồn khí, đồng hồ đo lưu lượng và đường ống tương ứng. Các khí xử lý (như amoniac) được người sử dụng cung cấp, đi qua đồng hồ đo lưu lượng khối rồi đưa vào thân lò thông qua bể trộn chuyên dụng theo công thức quy trình. Đường ống dẫn khí được làm bằng thép không gỉ, mỗi đường dẫn khí được trang bị van giảm áp, van ngắt thủ công, bộ lọc, đồng hồ đo áp suất và van điện từ.
Hệ thống nước làm mát áp dụng phương pháp làm mát tuần hoàn, với nguồn nước do tháp giải nhiệt và bơm nước cung cấp (người mua chịu trách nhiệm). Yêu cầu về nước làm mát: nhiệt độ nước đầu vào không quá 31°C, áp suất nước đầu vào từ 0,15 đến 0,25 MPa và tổng tốc độ dòng chảy là 20 m³/h. Mỗi nhánh nước làm mát được trang bị van đầu vào và đầu ra riêng biệt để điều chỉnh lưu lượng riêng. Tất cả các ống, van và phụ kiện nước làm mát gắn vào thiết bị đều được làm bằng thép không gỉ.
Đồng hồ đo áp suất tiếp xúc điện được lắp đặt trên đường ống vào chính để báo động trong trường hợp áp suất đầu vào bất thường và hệ thống điều khiển sẽ thực hiện các hành động bảo vệ tương ứng. Van cấp nước dự phòng được lắp đặt tại đường ống dẫn nước chính, nối với đường ống nước máy của người dùng – trong trường hợp mất điện hoặc mất nước đột xuất, thân lò có thể được làm mát bằng nước máy.
Hệ thống có các chức năng cảnh báo về nhiệt độ quá cao, quá áp suất, hư hỏng cặp nhiệt điện, thiếu nước và mất pha, với cả cảnh báo bằng âm thanh và hình ảnh cũng như cảnh báo giao diện điều khiển, thực hiện các hành động bảo vệ tương ứng như cấm bật nguồn, cấm sưởi, cắt hoặc tiếp tục sưởi theo các vấn đề cụ thể.
Hệ thống điều khiển có thể tự chẩn đoán lỗi thiết bị, nhắc nhở người dùng kiểm tra và sửa chữa các điểm lỗi tương ứng. Khi xảy ra lỗi, hệ thống sẽ tự động tắt tất cả các van. Hệ thống chân không có chức năng khởi động và dừng tuần tự, được trang bị cơ chế khóa liên động và khóa liên động hoàn chỉnh, với tất cả các van đều là loại ngắt nguồn.
Nghiên cứu điển hình này liên quan đến lò thấm nitơ thông minh hoàn toàn tự động, model WDL-IV-30A, sử dụng cấu trúc một trạm dạng chuông đơn thẳng đứng. Thiết bị có khả năng thấm nitơ ion và thấm nitơ mềm các loại hợp kim titan, thép hợp kim, thép khuôn và thép không gỉ.
Vùng làm việc hiệu quả của thân lò có đường kính 300 mm và cao 400 mm, với khả năng chịu tải tối đa là 100 kg. Phạm vi nhiệt độ hoạt động phổ biến là 500 đến 600°C, với nhiệt độ hoạt động tối đa là 650°C. Độ chân không tối đa không lớn hơn 6,7 Pa, tốc độ tăng áp suất không lớn hơn 5 Pa/h và thời gian cần thiết để bơm từ áp suất khí quyển đến chân không tối đa không quá 30 phút. Nhiệt độ bề mặt vỏ lò tăng không vượt quá 55°C.
Trong ký hiệu mô hình, IV đại diện cho hệ thống điều khiển kỹ thuật số thế hệ thứ tư, 30 đại diện cho dòng điện trung bình tối đa của nguồn cung cấp xung ở mức 30 ampe và A đại diện cho loại thông minh hoàn toàn tự động.
Quá trình thấm nitơ ion được tiến hành trong môi trường xả khí áp suất thấp và đường cong đặc tính volt-ampe của nó là phi tuyến tính. Quá trình thấm nitơ ion của vật liệu kim loại thường hoạt động trong đoạn "phóng điện bất thường" của đường đặc tính volt-ampe và điểm giới hạn trên G của đoạn này là điểm uốn nguy hiểm. Sự phóng điện khí, như một nguồn năng lượng, tạo ra một tải có đặc tính điện trở âm. Phôi, đóng vai trò là cực âm, có hình dạng bề mặt và môi trường xung quanh (xếp chồng phôi) đều ảnh hưởng đến mật độ dòng điện bề mặt.
Những đặc tính vật lý này xác định rằng nguồn điện ion phải vượt qua ba khó khăn kỹ thuật. Đầu tiên là phóng điện hồ quang: khi bề mặt phôi không sạch sẽ dễ hình thành màng dầu không dẫn điện. Khi điện tích tích tụ trên bề mặt đến một mức nhất định, nó sẽ bị phá vỡ và tạo thành dòng điện phóng điện cao nhất thời, tạo ra tia lửa năng lượng cao. Nếu không cắt nhanh sẽ gây mất điện và hư hỏng phôi. Thứ hai là hiệu ứng cathode rỗng: khi phôi có lỗ hoặc khe, khe hở giữa các phôi hoặc uốn cong không đều, trạng thái chồng lấp phóng điện phát sáng nghiêm trọng xảy ra ở áp suất khí nhất định. Điều này biểu hiện ở chỗ độ sáng phóng điện không đều trên bề mặt phôi, tương ứng với mật độ dòng điện bề mặt không đồng đều, gây ra sự phân bổ nhiệt độ không đồng đều. Thứ ba là mối quan hệ kết hợp giữa mật độ dòng điện và áp suất khí: áp suất khí ảnh hưởng đến độ dày ánh sáng, do đó ảnh hưởng đến mật độ dòng điện – áp suất cao hơn tạo ra ánh sáng mỏng hơn, có lợi cho sự đồng đều nhiệt độ; tuy nhiên, khi áp suất đủ cao để bao phủ đồng đều tất cả các bề mặt rãnh và lỗ, dòng điện sẽ vượt quá công suất cần thiết để cách điện phôi.
Nguồn điện xung được cấu hình cho thiết bị này có tần số đầu ra 20.000 Hz, dạng sóng đầu ra vuông, điện áp đầu ra có thể điều chỉnh liên tục từ 0 đến 900 V mà không tăng vọt đột ngột trên 200 V, chu kỳ làm việc được điều chỉnh liên tục trong phạm vi từ 10% đến 85%, dòng điện trung bình đầu ra xung tối đa là 30 A và thời gian dập tắt hồ quang không quá 2 μs.
Chu kỳ nhiệm vụ được định nghĩa là tỷ lệ giữa thời gian đúng và chu kỳ xung. Công suất sưởi ấm trung bình bằng điện áp cực đại nhân với dòng điện, sau đó nhân với chu kỳ làm việc. Việc đưa ra chu kỳ nhiệm vụ có thể điều chỉnh trong nguồn điện xung giải quyết một cách hiệu quả mâu thuẫn giữa công suất gia nhiệt trung bình và các điều kiện ngưỡng cần thiết để xử lý phôi – bản chất của mâu thuẫn này là, để đáp ứng mật độ dòng điện cần thiết cho vùng phủ ánh sáng đồng đều, công suất gia nhiệt có thể vượt quá công suất cần thiết để duy trì nhiệt độ phôi và việc điều chỉnh chu kỳ nhiệm vụ cho phép tách riêng hai yếu tố này.
Việc dập tắt hồ quang nhanh đạt được bằng cách sử dụng nguyên lý cảm ứng điện từ trong mạch phóng điện để phát hiện nhanh tín hiệu hồ quang (hầu như không có độ trễ), sau đó điều khiển ngay công tắc điện tử tốc độ cao của mạch dòng chính thông qua các thiết bị logic kỹ thuật số tốc độ cao, dập tắt hồ quang trong vòng 2 μs.
Việc áp dụng nguồn điện xung cũng mang lại một số hiệu ứng xử lý: thời gian tắt tuyệt đối của xung tương đối ngắn và sau khi tắt nguồn, nồng độ các hạt tích điện không giảm ngay về 0 mà giảm chậm. Trước khi nó giảm đi đáng kể, xung tiếp theo sẽ đến, dẫn đến nồng độ electron trung bình cao hơn và tốc độ ion hóa tăng lên; hiệu ứng âm cực rỗng bị triệt tiêu một cách hiệu quả; và do nguồn điện xung mở rộng phạm vi điều chỉnh của các tham số quá trình thấm nitơ, với mỗi tham số được điều chỉnh độc lập, nên nó có thể cải thiện tính đồng nhất của vùng phủ ánh sáng trên các phôi có hình dạng bề mặt phức tạp, từ đó nâng cao chất lượng lớp thấm và độ mịn bề mặt.
Hệ thống điều khiển sử dụng bộ điều khiển logic lập trình và màn hình cảm ứng làm trung tâm điều khiển chính. PLC là thiết bị dòng FX3G có dung lượng bộ nhớ chương trình 32K bước, tốc độ xử lý lệnh cơ bản là 0,21 μs và hai giao diện truyền thông tốc độ cao (RS422 và USB). Màn hình cảm ứng là loại TFT LCD 12 inch độ phân giải 1920×1080, cảm ứng điện trở bốn dây, tần số chính 1 GHz và được cài đặt sẵn phần mềm cấu hình McgsPro.
Hệ thống này sử dụng kiến trúc kỹ thuật số hoàn toàn, quản lý tập trung đa tác vụ và điều khiển phân tán, có khả năng đạt được đồng thời khả năng điều khiển vòng kín của ba thông số chính trong quá trình thấm nitơ ion: độ chính xác kiểm soát nhiệt độ ±1°C, độ chính xác kiểm soát áp suất ±1 Pa và độ chính xác kiểm soát dòng chảy ±0,5%.
Bộ điều khiển nhiệt độ sử dụng bộ điều khiển kỹ thuật số dòng Shimaden SRS13 của Nhật Bản với bộ điều chỉnh PID, tạo thành một hệ thống điều chỉnh nhiệt độ vòng kín với mạch điều khiển nhiệt độ và cặp nhiệt điện. Điều khiển áp suất cũng sử dụng bộ điều khiển kỹ thuật số Shimaden SRS13, tạo thành một hệ thống điều chỉnh áp suất khép kín với bộ biến tần và cảm biến áp suất. Kiểm soát lưu lượng được cấu hình bằng một đồng hồ đo lưu lượng khối chuyên dụng để kiểm soát lưu lượng khí.
Lộ trình thực hiện vòng kín áp suất như sau: bộ truyền áp suất đo áp suất lò và xuất tín hiệu dòng điện tiêu chuẩn tới bộ điều khiển kỹ thuật số. Bộ điều khiển thực hiện tính toán PID dựa trên giá trị áp suất cài đặt và giá trị lấy mẫu theo thời gian thực, sau đó xuất tín hiệu dòng điện tiêu chuẩn tới bộ biến tần. Bằng cách điều chỉnh tốc độ động cơ bơm chân không, tốc độ bơm được điều chỉnh, từ đó giữ cho áp suất lò không đổi ở giá trị cài đặt của quy trình. Phương pháp điều khiển này đạt được độ chính xác ±1 Pa, đồng thời việc sử dụng kết hợp bơm chân không và bộ biến tần giúp giảm đáng kể sự mài mòn cơ học của thân bơm trong quá trình khởi động và hoạt động ở tốc độ thấp trong thời gian dài có thể kéo dài đáng kể tuổi thọ sử dụng.
Điều khiển lưu lượng sử dụng máy đo lưu lượng khối dòng HORIBA S500 của Nhật Bản, với thời gian phản hồi dưới 0,3 ±2% giây từ trạng thái đóng hoàn toàn đến đạt điểm đặt khi quá trình điều khiển bắt đầu và khi điểm đặt được thay đổi trong quá trình điều khiển. Phạm vi điều khiển bao gồm toàn thang đo từ 1 đến 100%, hoạt động từ một nguồn điện DC24V phổ dụng duy nhất, với mạch nguồn bên trong được cách ly với các mạch đầu vào và đầu ra.
Thân lò sử dụng kết cấu chum chuông thẳng đứng, gồm 2 phần: chuông và đế. Xi lanh chuông sử dụng cấu trúc vách đôi làm mát bằng nước và hệ thống làm mát bằng nước đa kênh để đảm bảo tính đồng nhất của nhiệt độ lò. Sáu lớp tấm chắn nhiệt bằng thép không gỉ 310S được lắp đặt bên trong xi lanh và hai lớp tấm chắn nhiệt bằng thép không gỉ được lắp đặt ở phần trên của đế lò, cho phép vận hành ở nhiệt độ cao lâu dài và tiết kiệm năng lượng đáng kể. Một lớp bông cách nhiệt bằng nhôm silicat có độ dày 20 mm được thêm vào bên trong lớp cách nhiệt gần thành lò.
Tấm cực âm được đỡ trên đế lò bằng ba bộ mica đúc chất lượng cao, có thể điều chỉnh độ cao. Tấm catốt được làm bằng tấm thép không gỉ 310S có độ dày không dưới 30 mm; khung cố định khay nguyên liệu tiếp xúc với phôi cũng được làm bằng thép không gỉ 310S. Thiết bị kết nối cực âm được thiết kế như một kết nối chắc chắn để tránh hiện tượng quá nhiệt do các khớp nối nhanh bị lỏng.
Hai cặp nhiệt điện được đưa vào từ tấm đáy lò và đặt ở giữa tấm cực âm để mô phỏng đầu đo nhiệt độ. Một cái được sử dụng để kiểm soát nhiệt độ bằng nguồn cung cấp xung nhiệt ion, và cái còn lại được kết nối với thiết bị báo động để theo dõi nhiệt độ đa hướng. Trung tâm cơ sở có một cổng hút chân không và một đầu vào cực âm, được kết nối bằng mặt bích, ống thép không gỉ có thành dày và ống thổi bằng thép không gỉ, được làm kín bằng các vòng đệm cao su fluororubber chịu nhiệt độ cao.
Hệ thống chân không được sử dụng để hút bụi trước thân lò và để thay thế không khí và xả khí thải trong quá trình thấm nitơ. Hệ thống được trang bị một máy bơm cánh gạt quay 2X15 làm bộ phận chân không. Bộ máy bơm bao gồm một máy bơm chân không điện từ có van lạm phát và một van bướm chân không cao. Bơm cánh gạt quay là thiết bị thuộc dòng Guangdong Xunda 2X, có khả năng chống ăn mòn khí trong quá trình xử lý, được điều khiển bằng bộ biến tần và được trang bị van bướm chân không cao GI-50 làm van điều khiển chính.
Đo chân không sử dụng máy phát áp suất tuyệt đối màng điện dung loại ZJ-1C. Máy đo chân không này không bị ảnh hưởng bởi loại và thành phần của môi trường đo, cung cấp phép đo chính xác và đáng tin cậy, với giá trị đo được hiển thị bằng thiết bị hiển thị kỹ thuật số và tham gia kiểm soát áp suất lò.
Hệ thống phân phối khí được sử dụng để kiểm soát việc đưa khí xử lý vào lò, bao gồm nguồn khí, đồng hồ đo lưu lượng và đường ống tương ứng. Các khí xử lý (như amoniac) được người sử dụng cung cấp, đi qua đồng hồ đo lưu lượng khối rồi đưa vào thân lò thông qua bể trộn chuyên dụng theo công thức quy trình. Đường ống dẫn khí được làm bằng thép không gỉ, mỗi đường dẫn khí được trang bị van giảm áp, van ngắt thủ công, bộ lọc, đồng hồ đo áp suất và van điện từ.
Hệ thống nước làm mát áp dụng phương pháp làm mát tuần hoàn, với nguồn nước do tháp giải nhiệt và bơm nước cung cấp (người mua chịu trách nhiệm). Yêu cầu về nước làm mát: nhiệt độ nước đầu vào không quá 31°C, áp suất nước đầu vào từ 0,15 đến 0,25 MPa và tổng tốc độ dòng chảy là 20 m³/h. Mỗi nhánh nước làm mát được trang bị van đầu vào và đầu ra riêng biệt để điều chỉnh lưu lượng riêng. Tất cả các ống, van và phụ kiện nước làm mát gắn vào thiết bị đều được làm bằng thép không gỉ.
Đồng hồ đo áp suất tiếp xúc điện được lắp đặt trên đường ống vào chính để báo động trong trường hợp áp suất đầu vào bất thường và hệ thống điều khiển sẽ thực hiện các hành động bảo vệ tương ứng. Van cấp nước dự phòng được lắp đặt tại đường ống dẫn nước chính, nối với đường ống nước máy của người dùng – trong trường hợp mất điện hoặc mất nước đột xuất, thân lò có thể được làm mát bằng nước máy.
Hệ thống có các chức năng cảnh báo về nhiệt độ quá cao, quá áp suất, hư hỏng cặp nhiệt điện, thiếu nước và mất pha, với cả cảnh báo bằng âm thanh và hình ảnh cũng như cảnh báo giao diện điều khiển, thực hiện các hành động bảo vệ tương ứng như cấm bật nguồn, cấm sưởi, cắt hoặc tiếp tục sưởi theo các vấn đề cụ thể.
Hệ thống điều khiển có thể tự chẩn đoán lỗi thiết bị, nhắc nhở người dùng kiểm tra và sửa chữa các điểm lỗi tương ứng. Khi xảy ra lỗi, hệ thống sẽ tự động tắt tất cả các van. Hệ thống chân không có chức năng khởi động và dừng tuần tự, được trang bị cơ chế khóa liên động và khóa liên động hoàn chỉnh, với tất cả các van đều là loại ngắt nguồn.
