CN117268119B - 一种用于真空烧结炉的气氛控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于真空烧结炉的气氛控制系统，数据采集单元、数据分析单元、异常分析单元、正常监测单元、异常调节单元和信息输出单元，本发明涉及烧结炉技术领域，解决了根据操作人员的经验进行气氛调控会造成工作过程中误差较大，进一步会直接影响产品的最终性能的技术问题，本发明通过对烧结炉内部的气氛进行监测，通过对其含氧量和压力进行监测，并根据其内部产生的实时数据来对过往数据进行合理的修正，进一步地根据获取到的实时数据来对烧结炉内部的气氛系统进行调节，并针对出现异常的情况来进行二次调节分析，避免根据操作人员经验进行调节造成工作过程中的误差较大情况，从而能够避免影响后续整体质量。

Description

一种用于真空烧结炉的气氛控制系统

技术领域

本发明涉及烧结炉技术领域，具体为一种用于真空烧结炉的气氛控制系统。

背景技术

烧结炉是一种在高温下，使陶瓷生坯固体颗粒的相互键联，晶粒长大，空隙（气孔）和晶界渐趋减少，通过物质的传递，其总体积收缩，密度增加，最后成为具有某种显微结构的致密多晶烧结体的炉具，行业中，将烧结炉分为高温真空烧结炉、超高温真空烧结炉。

根据申请号为CN202310500679.X的专利显示，该专利包括：确定模块、检测模块、判断模块、注入模块和控制模块，确定模块用于获取烧结产品的特征信息，根据特征信息确定超高温真空烧结炉的氧气需求量，检测模块用于检测超高温真空烧结炉的数据信息，判断模块用于根据实际氧含量与氧气需求量之间的关系判断是否需要向超高温真空烧结炉内注入空气或氮气，注入模块用于向超高温真空烧结炉内实时注入空气或氮气，控制模块用于对检测模块、判断模块和注入模块进行管理和控制。本发明可以解决无法对超高温真空烧结炉的气氛进行精准控制的技术问题，既减少了气体的浪费，又提高了烧结产品的最终性能。

当前超高温真空烧结炉在工作过程中，对超高温真空烧结炉内的气氛调节控制大多是通过工作人员按经验进行修正，由于烧结原材料的不同，所需要的烧结气氛条件也不同，因此这种现有的气氛控制方法误差较大。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于真空烧结炉的气氛控制系统，解决了根据操作人员的经验进行气氛调控会造成工作过程中误差较大，进一步会直接影响产品的最终性能的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种用于真空烧结炉的气氛控制系统，包括：

数据采集单元，用于获取目标对象基础数据并将其传输到数据分析单元，其中目标对象为：真空烧结炉，基础数据包括：气压和含氧量。

数据分析单元，用于获取到传输的目标对象基础信息并对其进行分析，首先对目标对象内部真空状态进行检测并生成真空检测结果，接着根据目标对象基础数据结合真空检测结果对其进行分析生成对应的分析结果，其中分析结果包括：正常结果和异常结果，同时将正常结果传输到正常监测单元，将异常结果传输到异常分析单元，且生成分析结果的具体方式如下：

S1：通过对目标对象内部真空状态进行检测生成对应的真空检测结果，其中包括：真空状态和非真空状态，若真空检测结果为真空状态则对目标对象基础数据直接分析，反之若真空检测结果为非真空状态，则需要对目标对象进行真空处理；此处需要说明的是，通过采用压缩式真空计来对烧结炉内部的真空状态进行检测，针对非真空状态需要将内部的气体排出，直至烧结炉内部为真空状态。

S2：接着对目标对象基础数据中的气压进行分析，获取到目标对象的气压并将其记作为Y，同时将其与预设值Ys进行比较，且预设值Ys根据烧结炉内反应物质所需要的压力进行设定，具体数值由操作人员设定，若Y满足预设值Ys，则表示目标对象的气压正常并生成正常信号，反之若Y不满足预设值Ys，则表示目标对象的气压异常并生成异常信号。此处需要说明的是，在利用烧结炉进行工作时，内部的气压决定工作的状态，通过获取到内部的气压并对其进行分析来判断是否需要进行合适的调整，针对烧结炉内不同物质的反应，所需求的压力也是不相同的，针对不同的压力需求来对其进行合理的调整。

正常监测单元，用于获取到传输的正常结果，并结合目标对象基础数据对正常结果进行监测并生成监测结果，同时将监测结果传输到异常调节单元。具体地，对正常结果进行监测的时候，通过对目标对象含氧量进行监测生成对应的监测结果，具体的监测方式与异常分析单元中对含氧量监测方式相同，在此不做过多的赘述。

异常分析单元，用于获取到传输的异常结果，并结合目标对象基础数据对其进行分析，通过对异常结果对应的压力进行调节生成对应的调节结果，接着根据目标对象基础数据中的含氧量对调节结果进行分析生成对应的分析结果，其中分析结果包括：压力正常结果和压力异常结果，并将分析结果传输到异常调节单元，且生成分析结果的具体方式如下：

P1：获取到异常结果对应的压力Y，同时获取到预设值Ys，并将二者进行差值计算计算得到压力调节值Yc同时生成对应的调节结果；此处需要说明的是，根据生成的调节结果来对烧结炉内部的压力进行调节，将压力调节后再对输入内部的气体含氧量进行分析。

P2：接着获取到目标对象内部的含氧量记作为HY，同时获取到其对应的标准含氧量记作为HYz，并将二者进行比较，若HY不满足HYz则表示输入气体的含氧量不满足标准值同时生成调节信号，若HY满足HYz则表示输入气体的含氧量满足标准值同时生成满足信号；此处需要说明的是，对含氧量分析表示为在对烧结炉内部物质进行加工时内部对应的实时含氧量，不同物质加工处理对应不同的含氧量标准，通过对应的含氧量标准比较来判断是否需要对其进行调节工作，其本申请中的含氧量表示的为氧气注入量。

P3：获取到生成的调节信号并对其进行分析，具体的分析方式如下：

P31：计算含氧量HY与标准含氧量HYz的差值，并以含氧量差值HYc作为含氧量输入值，接着对调节后的目标对象压力进行分析；此处需要说明的是，经过计算得到的含氧量差值HYc为后续需要输入的含氧量。

P32：获取到单位体积含氧量与压力的变化值记作为B，接着获取到目标对象的实时压力记作Y1，同时将实时压力Ys、变化值B和含氧量输入值HYc代入公式计算得到当输入含氧量值HYc后目标对象的计算压力值Ya，其中k为预设比例系数，具体数值由操作人员自行设定；

P33：接着将得到的计算压力值Ya与预设值Ys进行比较，若Ya不满足Ys，则表示计算压力值Ya不符合压力标准值Ys并生成压力异常结果，反之若Ya满足Ys，则表示计算压力值Ys符合压力标准值Ys并生成压力正常结果。此处需要说明的是，此处计算出来的压力值Ya表示为注入氧气后目标对象的整体压力值，正常监测单元在对气体进行分析的时候同样会生成对应的压力异常结果和压力正常结果。

异常调节单元，用于获取到传输的压力异常结果并对其进行分析，通过对目标对象内部含氧量的实时消耗进行分析，从而来判断目标对象是否需要进行二次调节控制，并生成对应的二次调节信息，其中包括：需要调节和不需要调节，同时将二次调节信息传输到信息输出单元，且生成二次调节信息的具体方式如下：

A1：获取到时间周期t内目标对象的剩余含氧量记作为HY1，接着根据公式计算得到含氧消耗量，同时根据公式计算得到单位含氧消耗量/>，其中/>为影响因子，且具体数值由操作人员自行设定；

A2：接着获取到目标对象的标准反应时长记作为Tb，同时根据单位含氧消耗量HYd和剩余含氧量HY1来计算剩余反应时间，其中/>为影响因子，且具体数值由操作人员自行设定；A3：将计算得到的剩余反应时间T1与时间周期t进行求和计算得到预设反应时长T2，同时将预设反应时长T2和标准反应时长Tb进行比较，若T2≥Tb则表示标准含氧量HYz正常同时生成不需要调节信息，反之若T2＜Tb则表示标准含氧量HYz异常同时需要调节信息，接着对需要调节信息进行分析，具体的分析方式如下：

计算T2与Tb之间的时间差值记作为Tc，同时获取到单位含氧消耗量HYd，并将二者代入公式计算得到含氧添加量，其中c为预设比例系数，且具体数值由操作人员自行设定。

信息输出单元，用于获取到传输的二次调节信息，并将其通过显示设备显示给操作人员。

有益效果

本发明提供了一种用于真空烧结炉的气氛控制系统。与现有技术相比具备以下有益效果：

本发明通过对烧结炉内部的气氛进行监测，通过对其含氧量和压力进行监测，并根据其内部产生的实时数据来对过往数据进行合理的修正，进一步地根据获取到的实时数据来对烧结炉内部的气氛系统进行调节，并针对出现异常的情况来进行二次调节分析，避免根据操作人员经验进行调节造成工作过程中的误差较大情况，从而能够避免影响后续整体质量。

附图说明

图1为本发明系统流程图。

实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本申请提供了一种用于真空烧结炉的气氛控制系统，包括：

数据采集单元，用于获取目标对象基础数据并将其传输到数据分析单元，其中目标对象为：真空烧结炉，基础数据包括：气压和含氧量。

数据分析单元，用于获取到传输的目标对象基础信息并对其进行分析，首先对目标对象内部真空状态进行检测并生成真空检测结果，接着根据目标对象基础数据结合真空检测结果对其进行分析生成对应的分析结果，其中分析结果包括：正常结果和异常结果，同时将正常结果传输到正常监测单元，将异常结果传输到异常分析单元，且生成分析结果的具体方式如下：

S1：通过对目标对象内部真空状态进行检测生成对应的真空检测结果，其中包括：真空状态和非真空状态，若真空检测结果为真空状态则对目标对象基础数据直接分析，反之若真空检测结果为非真空状态，则需要对目标对象进行真空处理；此处需要说明的是，通过采用压缩式真空计来对烧结炉内部的真空状态进行检测，针对非真空状态需要将内部的气体排出，直至烧结炉内部为真空状态。

S2：接着对目标对象基础数据中的气压进行分析，获取到目标对象的气压并将其记作为Y，同时将其与预设值Ys进行比较，且预设值Ys根据烧结炉内反应物质所需要的压力进行设定，具体数值由操作人员设定，若Y满足预设值Ys，则表示目标对象的气压正常并生成正常信号，反之若Y不满足预设值Ys，则表示目标对象的气压异常并生成异常信号。此处需要说明的是，在利用烧结炉进行工作时，内部的气压决定工作的状态，通过获取到内部的气压并对其进行分析来判断是否需要进行合适的调整，针对烧结炉内不同物质的反应，所需求的压力也是不相同的，针对不同的压力需求来对其进行合理的调整。正常监测单元，用于获取到传输的正常结果，并结合目标对象基础数据对正常结果进行监测并生成监测结果，同时将监测结果传输到异常调节单元。具体地，对正常结果进行监测的时候，通过对目标对象含氧量进行监测生成对应的监测结果，具体的监测方式与异常分析单元中对含氧量监测方式相同，在此不做过多的赘述。

异常分析单元，用于获取到传输的异常结果，并结合目标对象基础数据对其进行分析，通过对异常结果对应的压力进行调节生成对应的调节结果，接着根据目标对象基础数据中的含氧量对调节结果进行分析生成对应的分析结果，其中分析结果包括：压力正常结果和压力异常结果，并将分析结果传输到异常调节单元，且生成分析结果的具体方式如下：

P1：获取到异常结果对应的压力Y，同时获取到预设值Ys，并将二者进行差值计算计算得到压力调节值Yc同时生成对应的调节结果；此处需要说明的是，根据生成的调节结果来对烧结炉内部的压力进行调节，将压力调节后再对输入内部的气体含氧量进行分析。

P2：接着获取到目标对象内部的含氧量记作为HY，同时获取到其对应的标准含氧量记作为HYz，并将二者进行比较，若HY不满足HYz则表示输入气体的含氧量不满足标准值同时生成调节信号，若HY满足HYz则表示输入气体的含氧量满足标准值同时生成满足信号；此处需要说明的是，对含氧量分析表示为在对烧结炉内部物质进行加工时内部对应的实时含氧量，不同物质加工处理对应不同的含氧量标准，通过对应的含氧量标准比较来判断是否需要对其进行调节工作，其本申请中的含氧量表示的为氧气注入量。

P3：获取到生成的调节信号并对其进行分析，具体的分析方式如下：

P31：计算含氧量HY与标准含氧量HYz的差值，并以含氧量差值HYc作为含氧量输入值，接着对调节后的目标对象压力进行分析；此处需要说明的是，经过计算得到的含氧量差值HYc为后续需要输入的含氧量。

P32：获取到单位体积含氧量与压力的变化值记作为B，接着获取到目标对象的实时压力记作Y1，同时将实时压力Ys、变化值B和含氧量输入值HYc代入公式计算得到当输入含氧量值HYc后目标对象的计算压力值Ya，其中k为预设比例系数，具体数值由操作人员自行设定；

P33：接着将得到的计算压力值Ya与预设值Ys进行比较，若Ya不满足Ys，则表示计算压力值Ya不符合压力标准值Ys并生成压力异常结果，反之若Ya满足Ys，则表示计算压力值Ys符合压力标准值Ys并生成压力正常结果。此处需要说明的是，此处计算出来的压力值Ya表示为注入氧气后目标对象的整体压力值，正常监测单元在对气体进行分析的时候同样会生成对应的压力异常结果和压力正常结果。

异常调节单元，用于获取到传输的压力异常结果并对其进行分析，通过对目标对象内部含氧量的实时消耗进行分析，从而来判断目标对象是否需要进行二次调节控制，并生成对应的二次调节信息，其中包括：需要调节和不需要调节，同时将二次调节信息传输到信息输出单元，且生成二次调节信息的具体方式如下：

A1：获取到时间周期t内目标对象的剩余含氧量记作为HY1，接着根据公式计算得到含氧消耗量，同时根据公式计算得到单位含氧消耗量/>，其中/>为影响因子，且具体数值由操作人员自行设定；

A2：接着获取到目标对象的标准反应时长记作为Tb，同时根据单位含氧消耗量HYd和剩余含氧量HY1来计算剩余反应时间，其中/>为影响因子，且具体数值由操作人员自行设定；

A3：将计算得到的剩余反应时间T1与时间周期t进行求和计算得到预设反应时长T2，同时将预设反应时长T2和标准反应时长Tb进行比较，若T2≥Tb则表示标准含氧量HYz正常同时生成不需要调节信息，反之若T2＜Tb则表示标准含氧量HYz异常同时需要调节信息，接着对需要调节信息进行分析，具体的分析方式如下：

计算T2与Tb之间的时间差值记作为Tc，同时获取到单位含氧消耗量HYd，并将二者代入公式计算得到含氧添加量，其中c为预设比例系数，且具体数值由操作人员自行设定。此处需要说明的是，通过将反应时长与标准反应时长进行比较来判断含氧量是否需要进行调整，一方面能够针对含氧量不足的情况进行及时地补充，另一方面能够对过往的数据进行修正。

信息输出单元，用于获取到传输的二次调节信息，并将其通过显示设备显示给操作人员。

同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，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法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。

Claims (4)

1.一种用于真空烧结炉的气氛控制系统，其特征在于，包括：

数据采集单元，用于获取目标对象基础数据并将其传输到数据分析单元，其中目标对象为：真空烧结炉，基础数据包括：气压和含氧量；

数据分析单元，用于获取到传输的目标对象基础信息并对其进行分析，首先对目标对象内部真空状态进行检测并生成真空检测结果，接着根据目标对象基础数据结合真空检测结果对其进行分析生成对应的分析结果，其中分析结果包括：正常结果和异常结果，同时将正常结果传输到正常监测单元，将异常结果传输到异常分析单元，且数据分析单元生成分析结果的具体方式如下：

S1：通过对目标对象内部真空状态进行检测生成对应的真空检测结果，其中包括：真空状态和非真空状态，若真空检测结果为真空状态则对目标对象基础数据直接分析，反之若真空检测结果为非真空状态，则需要对目标对象进行真空处理；

S2：接着对目标对象基础数据中的气压进行分析，获取到目标对象的气压并将其记作为Y，同时将其与预设值Ys进行比较，若Y满足预设值Ys，则表示目标对象的气压正常并生成正常信号，反之若Y不满足预设值Ys，则表示目标对象的气压异常并生成异常信号；

正常监测单元，用于获取到传输的正常结果，并结合目标对象基础数据对正常结果进行监测并生成监测结果，同时将监测结果传输到异常调节单元；

异常分析单元，用于获取到传输的异常结果，并结合目标对象基础数据对其进行分析，通过对异常结果对应的压力进行调节生成对应的调节结果，接着根据目标对象基础数据中的含氧量对调节结果进行分析生成对应的分析结果，其中分析结果包括：压力正常结果和压力异常结果，并将分析结果传输到异常调节单元，且异常分析单元生成分析结果的具体方式如下：

P1：获取到异常结果对应的压力Y，同时获取到预设值Ys，并将二者进行差值计算计算得到压力调节值Yc同时生成对应的调节结果；

P2：接着获取到目标对象内部的含氧量记作为HY，同时获取到其对应的标准含氧量记作为HYz，并将二者进行比较，若HY不满足HYz则表示输入气体的含氧量不满足标准值同时生成调节信号，若HY满足HYz则表示输入气体的含氧量满足标准值同时生成满足信号；

P3：获取到生成的调节信号并对其进行分析生成对应的分析结果；

异常调节单元，用于获取到传输的压力异常结果并对其进行分析，通过对目标对象内部含氧量的实时消耗进行分析，从而来判断目标对象是否需要进行二次调节控制，并生成对应的二次调节信息，其中包括：需要调节和不需要调节，同时将二次调节信息传输到信息输出单元。

2.根据权利要求1所述的一种用于真空烧结炉的气氛控制系统，其特征在于，所述P3中对调节信号的具体分析方式如下：

P31：计算含氧量HY与标准含氧量HYz的差值，并以含氧量差值HYc作为含氧量输入值，接着对调节后的目标对象压力进行分析；

P32：获取到单位体积含氧量与压力的变化值记作为B，接着获取到目标对象的实时压力记作Y1，同时将实时压力Ys、变化值B和含氧量输入值HYc代入公式计算得到当输入含氧量值HYc后目标对象的计算压力值Ya，其中k为预设比例系数，具体数值由操作人员自行设定；

P33：接着将得到的计算压力值Ya与预设值Ys进行比较，若Ya不满足Ys，则表示计算压力值Ya不符合压力标准值Ys并生成压力异常结果，反之若Ya满足Ys，则表示计算压力值Ys符合压力标准值Ys并生成压力正常结果。

3.根据权利要求1所述的一种用于真空烧结炉的气氛控制系统，其特征在于，所述异常调节单元生成二次调节信息的具体方式如下：

A1：获取到时间周期t内目标对象的剩余含氧量记作为HY1，接着根据公式计算得到含氧消耗量，同时根据公式计算得到单位含氧消耗量/>，其中/>为影响因子，且具体数值由操作人员自行设定；

A2：接着获取到目标对象的标准反应时长记作为Tb，同时根据单位含氧消耗量HYd和剩余含氧量HY1来计算剩余反应时间，其中/>为影响因子，且具体数值由操作人员自行设定；

A3：将计算得到的剩余反应时间T1与时间周期t进行求和计算得到预设反应时长T2，同时将预设反应时长T2和标准反应时长Tb进行比较，若T2≥Tb则表示标准含氧量HYz正常同时生成不需要调节信息，反之若T2＜Tb则表示标准含氧量HYz异常同时需要调节信息，接着对需要调节信息进行分析，具体的分析方式如下：

计算T2与Tb之间的时间差值记作为Tc，同时获取到单位含氧消耗量HYd，并将二者代入公式计算得到含氧添加量，其中c为预设比例系数，且具体数值由操作人员自行设定。

4.根据权利要求3所述的一种用于真空烧结炉的气氛控制系统，其特征在于，所述信息输出单元，用于获取到传输的二次调节信息并将其通过显示设备显示给操作人员。