SU1416844A1 - Термоэлектрическое устройство дл регулировани температуры в термической печи - Google Patents

Description

VJ

гтэоо

oootooooooo оо

OOOOOOQOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO

У///////1У///Щ ж

гг

оо

.72

I эооооооо)

Од OD

4il Olib

, Изобретение относитс  к изотермо- магнитной обработке анизотропных ;посто нных магнитов, при которой изотермическое состо ние во всей зоне :обработки устанавливаетс  под действием зон подогрева, расположенных по бокам зоны обработки, путем термоэлектрического измерени  температуры в пределах зон нагрева и соответствую- д щего регулировани  мощности, идущей на нагрев зон подогрева и обработки.

Термическа  обработка известных ферромагнитных сплавов, например,по- сто нных магнитов из сплавов типа 5 AlNiCo или FeCrCo, под действием мощного магнитного пол  приводит к возникновению анизотропии магнитных свойств с высокими магнитными пока- зател ми в предпочтительном направле- 20 НИИ, определ емом приложенным магнит- ным полем. При воздействии магнитно- го пол  под посто нной температурой, т.е. при изотермомагнитной обработке , некоторые из этих материалов при-25 обретают особенно высокие магнитные показатели. При этом важно создать

изотермические услови  во всей зоне 1 обработки во врем  нагрева и во врем  вьщержки темпратуры обработки.Это 30 св зано с трудност ми в печах дл  термической обработки, работающих в магнитном поле, так как полезное поперечное сечение печи определ етс  воздушным зазором электромагнита и потому относительно мало. Дл  прлуче ни  необходимой дл  обработки напр женности пол 5 составл ющей 80- 240 КА/м, требуютс  больпше затраты, св занные с мощным электромагнитом или с соответствующей катушкой с.воздушным сердечником. По причине экономии дл  соответствующих магнитных систем под оборудование печи дл  термической обработки в магнитном поле выдел ютс  лишь незначительные объемы. I

Поэтому на практике размещение

зоны обработки печи дл  термической обработки в очень маленькомg особенно по длине5 воздушном зазоре (около jQ 100-150 мм) электромагнита св зано со значительными проблемами, так как нар ду с пространством собственно под размещение обрабатьгеаемого материала требуетс  место под корпус пе-55 чи, нагревательные элементы и теплоизол цию , причем температура обработки , составл юща  от 600 до 850 С, как изотермическое состо ние должна

40

5 20 25

30

jQ е-55 к

35

40

держиватьс  во всей зоне обработки с высокой точностью (допуск ±5°С). Поддержание такого изотермического состо ни  весьма затрудн етс  из-за ограниченных возможностей теплоизол ции и в значительной мере нарушаетс  вследствие высокой степени заполнени  при загрузке обрабатываемого ма- терисша. Такие нарушени  термической печной системы отчасти устран ютс  на известных печах дл  термической обработки путем размещени  зон подогрева р дом с зоной обработки. Однако, как показывают следующие известные печи дл  термической обработки и способы регулировани  температуры, до сих пор не удалось полностью устранить эти термические нарушени  в услови х размещени  в воздушном зазоре электромагнита.

В за вке ФРГ Г 2630676, кл. С 21 D 11/00, 1978 описаны способ и устройство дл  регулировани  температуры печи дл  термической обработки . Способ включает регулирование температуры печи во врем  фазы нагрева и предусматривает раздельное регулирование имеющихс  в печи зон по температуре и времени, причем .перва  зона печи нагреваетс  в соответствии с заданным извне значением, а фактическое значение первой зоны печи образует значение, заданное дл  нагрева остальных зон печи. Заданным значением первой зоны печи может быть и переменна  программа температура - врем .

В качестве, нагревательного устройства при использовании этого способа нагрева предлагаетс  печь дл  термической обработки, в которой кажда  зона печи имеет раздельно регулируемые нагревательные элементы и собственные устройства дл  измерени  температуры в виде термоэлементов, а устройство регулировани  дл  каждой зоны печи состои,т из собственного преобразовател  измер емой величины температуры, собственного регул тора и собственного усилител .

I

Недостатком такого регулировани  нагрева печи  вл етс  предписанна  в виде цепной последовательности зависимость регулируемой величины каждой зоны нагрева только от фактической величины температуры предьщущей зоны подогрева, где температура на одну ступень ниже, так как в регули3 .

руемые величины температура обрабатываемого материала входит лишь косвенно в виде относительного падени  температуры . Если изменение температуры обрабатьгоаемого материала следует за имеющейс  в зоне печи температурой медленно, то дл  зон подогрева и дл  зоны обработки, в зависимости от степени заполнени  печи, задаетс  слишком высока  температура, что при непрерьшной и при прерывистой работе печи приводит к перепадам температуры на пере содных участках, преп тству  установлению желаемого изо- термического состо ни  в зоне обработки .

Цель изобретени  - повьшение качества термообработки.

В основу изобретени  положена за- дача усовершенствовани  принципа определени  и реализации регулируемых величин на базе нагрева печи дл  термической обработки, регулируемого путем термоэлектрического измерени  температуры в зонах подогрева и термической обработки.

Согласно изобретению эта задача решаетс  таким образом, что в сере

дине зоны обработки, на активной тру- зо магнитов, направленно уложенных сло -35

бе располагаетс  термопара дл  первого регулирующего блока с задатчи- ком и силовым блоком, а по бокам, контактиру  с обрабатываемьм материалом , - опорные элементы термопары, причем один опорньш элемент вместе с термопарой на первой зоне.подогрева , а другой опорный элемент вместе с термопарой на другой зоне подогрева соответственно по второму и 40 третьему регулирующим блокам образуют зависимые от разности температур цепи термоэлектрического тока, подключенные к силовым блокам дл  регулировани  температуры в зонах подо- грева.

Устройство регулировани  температуры регулирует печь дл  термической обработки с высокой скоростью разогрева , что обеспечивает соответствен-gg;,вход т в зону обработки, контактиру 

но высокую пропускную способность при обработке материала. Нар ду с таким повьш1ением производительности, в первую очередь достигаетс  повьштение посто нства температуры в зоне обра- gg ботки, что позвол ет при изотермических услови х равномерно поднимать тепловой потенциал до температуры обработки , обусловленной обрабатываемым

с обрабатьшаемым материалом 4 в цел х пр мого измерени  температуры. В регулирующих блоках 13 и 14. температурное напр жение, устанавливающеес  в результате перепада температуры между зоной обработки 1 и зонами подогрева II и III, анализируетс  к в виде регулируемой величины токов нагрева подаетс  в зоны подогрева

материалом. Благодар  использованию опорных элементов термопары с контактом дл  измерени  температуры непосредственно на обрабатываемом материале удаетс  надежно избегать опасных перегревов, которые могут иметь место в известных устройствах регулировани  температуры в краевых зонах камеры дл  обработки.

Схематически показано термоэлектрическое устройство регулировани  температуры в печи дл  термической обработки посто нных магнитов в магнитном поле.

Печь дл  термической обработки состоит из активной трубы 1, окруженной снаружи нагревательными элементами 2, включенными так, что они образуют раздельные цепи накала,из которых одна находитс  в зоне обработки 1 и по одной цепи - в обеих зонах подогрева II и 11Т„ Активна  труба 1 с нагревальнымк элементами 2 располагаетс  в воздушном зазоре электромагнита 3, принима  в зоне обработки I, расположенной в воздушном зазоре, обрабатываемьш материал 4, состо щий из посто нных

5

0

ми в резервуаре,

Дл  термозпектри шского измерени  температуры в середине зоны обработ ки I, контактиру  с активной трубой 1, располагаетс  термопара 5j а в зонах подогрева II и III - термопары 6 и 7. Термопара 5 в зоне обработки I сообщаетс  с регулирующим блоком 8, который по температуре , установленной задатчиком 9 дл  зоны обработки I, через силовой блок 10 регулирует ток нагрева дл  зоны обработки I,

Термопары 6 и 7 зон подогрева II и III встречно включены с опорными элементами 11 и 12, сообща сь с ре-, гулирующими блоками 13 и 14, причем опорные элементы термопары 11 и 12 через отверсти  в активной трубе 1

,вход т в зону обработки, контактиру 

с обрабатьшаемым материалом 4 в цел х пр мого измерени  температуры. В регулирующих блоках 13 и 14. температурное напр жение, устанавливающеес  в результате перепада температуры между зоной обработки 1 и зонами подогрева II и III, анализируетс  к в виде регулируемой величины токов нагрева подаетс  в зоны подогрева

5

II и III, При работе печи дл  термической обработки зона обработки I по задатчику 9, регулирующему блок и силовому блоку 11 прежде всего доводитс  до заданной температуры, : Термопара 5 дл  сравнени  заданного ; значени  служит дл  сообщени  акту- I альной температуры в зоне обработ- ки I, Зоны подогрева II и III путем : встречного включени  термопар 6 и 7

с опорными элементами термопары 11 ; и 12 устанавливаютс  по соответствую ; щим регулирующим блокам 13 и 14 так I чтобы по силовым блокам 15 и 16 ус- ;танавливалс  определенньй подъем (температуры по краю зоны обработки I Во врем  регулировани  порожней печ дл  термической обработки опорные эл Jменты термопары 11 и 12 наход тс  В середине активной трубы 1„

Путем выбора технологически некри ;тической переломной температуры на ;задатчшсе 9 температура зоны обра- i ботки Ij ранее установленна  на тем- iпературу обработки, понижаетс  до этой равновесной температуры. Когда iравновесна  температура достигает требуемого температурного профил  (f2 C) , цикл обработки начинаетс  с быстрой загрузки обрабатываемого мтериала 4, предварительно нагретого за пределами печи до равновесной температуры . При этом опорные элементы термопары 11 и 12 после загрузки об рабатываемого материала 4 вход т с ним в контакт, получа  свою температуру сравнени  непосредственно от об рабатываемого материала 4.

Если .загрузка обрабатьтаемого материала 4 производитс  достаточно быстро, то задатчик 9 можно сразу же Переключать на температуру обработки . В противном случае необходимо дождатьс  термической компенсации, из- меренной на обрабатьгоаемом материале 4,

После переключени  задатчика .9 на температуру обработки на нагрев

0

5

16844

0

6

зоны обработки I идет максимальна  мощность. На нагрев обеих зон подогрева II и III, образующих термические буферы, идет мощность, незначительно превьппающа  регулируемую мощность на удержание. Причина заключаетс  в том, что на контуры регулировани  дл  зон подогрева II и III подаетс  только фактическа  температура обрабатываемого материала 4,

Б период наибольшей скорости разогрева , составл ющей примерно 60-80% от преодолеваемого перепада температуры , перепад температуры в пределах обрабатываемого материала 4 остаетс  ниже +5°С, что оп ть полностью компенсируетс  с приближением к температуре обработки. Посредством регул тора при установлении температуры обработки подключаетс  необходимое дл  термомагнитной обработки магнитное поле на электромагните 3.

Claims (1)

1. 25 Формула изобретени 

   Термоэлектрическое устройство дл регулировани  температуры в термической печи преимущественно с двзш  зонами подогрева и зоной обработки дл  термической обработки посто н-

   жащее дл  каждой зоны термопару,соединенную с регул тором, выход которого соединен с силовым блоком, причем регул тор зоны обработки подсоединен также к задатчику температуры,о т- л и чающеес  тем, что, с целью повьппени  качества термообработки, оно снабжено третьей и четвертой термопарами , расположенными по обе стороны от термопары, установленной в середине зоны обработки, причем треть  и четверта  термопары выполнены с возможностью контакта с обрабатываемым материалом и соединены с регул торами зон подогрева и встречно- с термопарами, расположенными в зонах подогрева.