CN103045810A

CN103045810A - 一种热处理用真空炉大空间炉膛及控温方法

Info

Publication number: CN103045810A
Application number: CN2012105921884A
Authority: CN
Inventors: 陈红进; 程马勇; 刘军
Original assignee: Jiangsu Fengdong Thermal Technology Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Fengdong Thermal Technology Co Ltd
Priority date: 2012-12-29
Filing date: 2012-12-29
Publication date: 2013-04-17

Abstract

本发明公开了一种热处理用真空炉大空间炉膛及控温方法，所述热处理用真空炉大空间炉膛包括炉膛本体，所述炉膛本体被区分为若干独立的加热区，每一个所述独立的加热区都设置有可调节温度的装置。本发明采用将大空间炉膛有效加热区布置成若干个大加热区，每个大加热区分成复数个独立的小加热区，每个小加热区的加热单独控制，并在每个小加热区配置一个控温热电偶的方式实现有效加热区长度超过1200mm的热处理用真空炉的大空间炉膛的温度均匀性。

Description

一种热处理用真空炉大空间炉膛及控温方法

技术领域

本发明涉及一种热处理用真空炉的大空间炉膛及其控温方法，属于金属热处理设备技术领域。

背景技术

真空炉被作为热处理行业设备更新换代的装备之一,其重要原因是真空炉处理的产品零件表面光亮、少无氧化、性能好、精度高,真空炉生产运行中易实现节能、降耗、减污,属于清洁生产装备,符合当今环保的要求。真空中气体分子极少，分子的自由程变大，因此可以生产出常压下无法得到的轻稀有金属、难熔金属、稀有金属及其它特种合金材料等。

与传统冶金相比真空冶金具有低能耗、回收率高、无污染、经济效益好等优势，故越来越受到人们的重视。但真空冶金过程的研究在很大程度上依赖于真空冶炼设备的开发。随着真空冶金技术的不断发展，真空冶炼设备需要不断的完善，提高自动化程度，使真空冶炼设备向智能化，集成化方向发展。温度是金属冶炼的重要工艺参数，在金属冶炼过程中，对温度的精确控制往往决定了产品的质量。随着电子、计算机和网络技术的发展，自动化控制系统经历了组合式模拟控制系统、集中式数字控制系统、分布式控制系统，发展到现场总线控制系统和以太网系统阶段。控制系统的发展呈现出向分散化、网络化、智能化发展的方向。其中，尤以生产过程自动化、仪表监控诊断等方面网络化趋势最为显著。分布式控制就是本地计算机通过网络系统对远端设备进行监测与控制，包括设备的数据采集、监控和维护。系统分布式控制是大型设备安全稳定运行的关键技术之一，也是提高机电系统工作效率和可靠性，进行预知维修及预知管理的基础。

目前，热处理用真空炉的炉膛有效加热区一般都不是很大，通常有效加热区尺寸为300×300×500、400×400×600、600×600×900和800×800×1200(mm)，有效加热区长度超过1200mm的炉膛几乎没有，主要是因为长的加热区炉温均匀性得不到保证，而炉温均匀性是影响产品质量和性能的一个非常重要的参数。目前，热处理用真空炉的炉膛加热方式一般采用三角形/星型连接的接法或者采用两个独立加热区两个三角形的接法，基本能够满足一般真空炉设计的要求，连接简洁、可靠、方便。

但这几种接法存在如下缺点：

（1）不能满足大空间炉膛温度均匀性的要求，大空间的炉膛容易在某几个区域温度过低，超出温度均匀性的要求;

（2）大空间炉膛的温度均匀性不能自动控制。

发明内容

鉴于上述现有技术存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明要解决的技术问题是，如何克服现有技术中存在的大空间炉膛温度均匀性得不到保证的缺陷，以使得能够保证热处理用真空炉的大空间炉膛的温度均匀性。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种热处理用真空炉大空间炉膛，包括炉膛本体，所述炉膛本体被区分为若干独立的加热区，每一个所述独立的加热区都设置有可调节温度的装置。

作为本发明所述热处理用真空炉大空间炉膛的一种优选方案，其中：所述炉膛本体被区分为第一加热区和第二加热区。

作为本发明所述热处理用真空炉大空间炉膛的一种优选方案，其中：所述第一加热区分为三个独立的小加热区，所述第二加热区分为三个独立的小加热区。

作为本发明所述热处理用真空炉大空间炉膛的一种优选方案，其中：所述可调节温度的装置为功率调节器和控温热电偶。

另外，本发明进一步要解决的技术问题是，真空炉大空间炉膛温度均匀性不能自动控制的问题，从而在整个加热过程中实现对温度均匀性的自动控制。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种热处理用真空炉大空间炉膛的控温方法，其是将预定工作的PLC及被控制的真空炉每一个所述独立的加热区上电，并向PC机发送准备就绪信号，利用PC机启动整个系统的控制运行；当PLC接收到PC机发出的数据提取命令后，就把采集到的真空炉每一个所述独立的加热区温度状态数据向PC机发送，之后，PLC又继续控制真空炉每一个所述独立的加热区的加热；PLC对真空炉每一个所述独立的加热区的温度控制依靠对所述可调节温度的装置的调节来控制调压器的输出电流的大小，进而控制加热温度的高低，实现对温度的控制。

作为本发明所述热处理用真空炉大空间炉膛的控温方法的一种优选方案，其中：工作过程中，PLC一方面实时地维持与PC机之间的数据通信，一方面根据PC机所发出的控制指令来控制真空炉每一个所述独立的加热区的加热。

作为本发明所述热处理用真空炉大空间炉膛的控温方法的一种优选方案，其中：在加热保温过程中，所述独立的加热区可单独控制，当某个区域或某几个区域温度超出温度均匀性要求时，通过控温热电偶将温度信号反馈到PLC，通过PLC的比较控制，对温度异常的区域进行加大或减小加热功率，保证温度均匀性不超出公差范围。

本发明采用将大空间炉膛有效加热区布置成若干个大加热区，每个大加热区分成复数个独立的小加热区，每个小加热区的加热单独控制，并在每个小加热区配置一个控温热电偶的方式实现有效加热区长度超过1200mm的热处理用真空炉的大空间炉膛的温度均匀性。

本发明同时提供一种相应的控温方法，其具有如下优点:

(l)保证设备的稳定运行，提高运行效率;

(2)减少故障率，保证安全性，延长设备的使用寿命;

(3)控制方式灵活，控制质量提高，产品质量明显改善;

(4)减轻劳动强度，提高管理水平。

附图说明

图1是本发明一个实施例热处理用真空炉大空间炉膛的结构示意图。

图2是本发明控温方法原理示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

图中，控温热电偶1，加热电阻2，功率调节器3,第一加热区4，第二加热区5。

如图1所示，在该实施例中，该热处理用真空炉大空间炉膛的炉膛本体被区分为第一加热区4和第二加热区5，其中，所述第一加热区4分为三个独立的小加热区，所述第二加热区5分为三个独立的小加热区。并且，每个独立的小加热区皆设置有可调节温度的装置，所述可调节温度的装置为功率调节器和控温热电偶，如此，在加热保温过程中，每个独立的小加热区能够单独控制。当某个区域或某几个区域温度超出温度均匀性要求时，通过控温热电偶将温度信号反馈到PLC，通过PLC的比较控制，对温度异常的区域进行加大或减小加热功率，保证温度均匀性不超出公差范围。

在这一实施例中，大空间炉膛分为两个大的加热区，即第一加热区4和第二加热区5，并将第一加热区4分为三个独立的小加热区，每个小加热区设置有一个独立的功率调节器，同时在小加热区三个区域各配置一支控温热电偶，第二加热区5也按第一加热区4的方式布置。即两个大的加热区，六个小加热区，每个加热区设置一个独立的功率调节器，同时在六个小的加热区各配置一支控温热电偶。

当某个小加热区所对应的区域温度过低或过高时，则该小加热区所对应的热电偶将温度信号传输给PLC，PLC经过分析比较后发出指令，调整此小加热区的加热功率，将此小加热区的温度提升或降低到公差范围内，从而保证了大空间炉膛温度的均匀性，并实现了温度均匀性的自动控制。

如图2所示，图2为本发明控温方法原理示意图。此控温方法，首先，将预定工作的PLC及被控制的真空炉上电，并向PC机发送准备就绪信号。此后，利用PC机启动整个系统的控制运行。工作过程中，PLC一方面实时地维持与PC机之间的数据通信，一方面根据PC机所发出的控制指令来控制真空炉的加热。当PLC接收到PC机发出的数据提取命令后，就把采集到的真空炉温度状态数据向PC机发送，之后，PLC又继续控制真空炉的加热。PLC对真空炉的温度控制主要依靠对所述可调节温度的装置的调节来控制调压器的输出电流的大小，进而控制加热温度的高低，实现对温度的控制。

其中，可调节温度的装置可以为控温热电偶1、加热电阻2以及功率调节器3。

此控温原理中，

(1)PC机的主要功能为参数设置，数据显示，保存数据，人机通信等。

(2)PLC的主要功能为接收PC机传送的预设参数，在预先设定好的程序下将为将PC机的控制命令转换成电流控制信号，通过对加热输出电流和真空泵的控制，以达到控制温度和真空度的目的。同时将真空炉内的温度、压力、电流、电压等信号实时的发送给PC机进行处理。

(3)可调节温度的装置的主要功能为将高电压的市电转换为低电压、大电流电能，以满足真空炉加热的需要。

该控温方法不仅仅实现了控温的自动化，而且具有如下功能：

(1)监测功能:对真空炉的温度进行检测，监视;

(2)显示功能:可显示真空炉内温度变化状况，以及温度工艺的设定，实际运行曲线和参数;

(3)管理功能:随时将数据存盘，作为实验的原始记录，以便保存和查阅;

(4)通信功能:PC机和PLC可编程控制器之间的数据和信息交换;

(5)数据处理功能:系统可自动对采集的温度信号进行运算处理，并输出相应的控制量;

(6)控制功能:根据操作前的设定值，进行升温和保温，并拥有PC机和PLC两套控制系统，Pc机控制系统为主，PLC控制系统为辅。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种热处理用真空炉大空间炉膛，包括炉膛本体，其特征在于：所述炉膛本体被区分为若干独立的加热区，每一个所述独立的加热区都设置有可调节温度的装置。

2.如权利要求1所述的热处理用真空炉大空间炉膛，其特征在于：所述炉膛本体被区分为第一加热区（4）和第二加热区（5）。

3.如权利要求2所述的热处理用真空炉大空间炉膛，其特征在于：所述第一加热区（4）分为三个独立的小加热区，所述第二加热区（5）分为三个独立的小加热区。

4.如权利要求1所述的热处理用真空炉大空间炉膛，其特征在于：所述可调节温度的装置为功率调节器（3）和控温热电偶（1）。

5.一种如权利要求1所述的热处理用真空炉大空间炉膛的控温方法，其特征在于：将预定工作的PLC及被控制的真空炉每一个所述独立的加热区上电，并向PC机发送准备就绪信号，利用PC机启动整个系统的控制运行；当PLC接收到PC机发出的数据提取命令后，就把采集到的真空炉每一个所述独立的加热区温度状态数据向PC机发送，之后，PLC又继续控制真空炉每一个所述独立的加热区的加热；PLC对真空炉每一个所述独立的加热区的温度控制依靠对所述可调节温度的装置的调节来控制调压器的输出电流的大小，进而控制加热温度的高低，实现对温度的控制。

6.如权利要求5所述的控温方法，其特征在于：工作过程中，PLC一方面实时地维持与PC机之间的数据通信，一方面根据PC机所发出的控制指令来控制真空炉每一个所述独立的加热区的加热。

7.如权利要求5所述的控温方法，其特征在于：在加热保温过程中，所述独立的加热区可单独控制，当某个区域或某几个区域温度超出温度均匀性要求时，通过控温热电偶（1）将温度信号反馈到PLC，通过PLC的比较控制，对温度异常的区域进行加大或减小加热功率，保证温度均匀性不超出公差范围。