TW202038036A - 一種電熱輻射管溫度控制裝置及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本發明公開了一種電熱輻射管溫度控制裝置及其控制方法，該控制裝置包括伸入熱處理爐內部用於散熱的至少一個電熱輻射管，還包括：一設置于電熱輻射管內部的第一熱電偶；一嵌設于電熱輻射管管壁的第二熱電偶；以及一設置於熱處理爐工作區的第三熱電偶；第一熱電偶、第二熱電偶和第三熱電偶分別電連接溫度控制器，溫度控制器根據各熱電偶監測的溫度，通過PID演算法控制電熱輻射管電源啟閉，以對熱處理爐各階段溫度進行精准控制。本發明提供的溫度控制裝置利用輻射管自身發熱的結構，減少了輻射管的傳熱環節及熱阻，提高了加熱效率和速率，延長壽命；且採用本發明溫度控制方法，能保證測到爐溫訊號的穩定性、均勻性、精確性和靈敏性。
Description
本發明涉及一種熱處理設備加熱時控溫裝置，尤其是涉及一種電熱輻射管溫度控制裝置及其控制方法。
在金屬熱處理領域，採用輻射管進行間接加熱的方法已經得到了越來越廣泛的應用。現有的熱處理爐爐子溫度控制模式是通過工作區的熱電偶測出的溫度訊號進行控制的，這種控溫方式存在的問題是熱電偶插入的位置變化和爐內氣體的流動變化對測量的溫度訊號有很大的影響，造成溫度訊號的波動、不准確和滯後等。因此，針對現有技術中的缺陷開發一種溫度控制回應快、控制精度高的熱處理爐溫度控制裝置是十分必要的。
本發明為解決現有熱處理爐溫度測量過程中溫度波動範圍大、不准確以及滯後等問題，提出一種電熱輻射管溫度控制裝置及其控制方法。
為實現上述目的，本發明採用以下技術方案：
本發明的第一個方面是提供一種電熱輻射管溫度控制裝置，包括伸入熱處理爐內部用於散熱的至少一個電熱輻射管，還包括：
一設置於所述電熱輻射管內部用於加熱區溫度控制的第一熱電偶；
一嵌設於所述電熱輻射管管壁用於保溫階段的溫度控制以及升溫時的超溫報警的第二熱電偶；以及
一設置於所述熱處理爐工作區用於升溫階段溫度控制的第三熱電偶；
其中，所述第一熱電偶、第二熱電偶和第三熱電偶分別電連接溫度控制器，所述溫度控制器根據各熱電偶監測的溫度，通過PID演算法控制所述電熱輻射管電源啟閉，以對所述熱處理爐各階段溫度進行精准控制。
進一步地，在所述的電熱輻射管溫度控制裝置上，所述電熱輻射管自身為發熱體，無內置的發熱體。
進一步地，在所述的電熱輻射管溫度控制裝置上，所述電熱輻射管的側壁開有導流孔。
進一步地，在所述的電熱輻射管溫度控制裝置上，所述電熱輻射管的底部開設有開口。
進一步地，在所述的電熱輻射管溫度控制裝置上，所述電熱輻射管為多根，且每兩根所述電熱輻射管之間通過連接片串聯連接成對。
進一步地，在所述的電熱輻射管溫度控制裝置上，所述電熱輻射管裝設於所述熱處理爐頂部，且其壁厚呈上大下小。
本發明的第二個方面是提供一種電熱輻射管溫度控制方法，包括如下步驟：
步驟1，在熱處理爐內設置若干成對佈置的電熱輻射管，在電熱輻射管內部設置第一熱電偶，用於監測電熱輻射管內部溫度；在電熱輻射管管壁設置第二熱電偶，用於監測電熱輻射管管壁溫度；以及在電熱輻射管外部工作區設置第三熱電偶，用於監測在熱處理爐工作區的溫度；
步驟2，將第三熱電偶檢測的溫度傳給溫度控制器，所述溫度控制器執行控制程式進行計算與判斷，判斷所述熱處理爐的工作狀態為升溫階段或保溫階段；若工作狀態是升溫階段，則用第三熱電偶實測的溫度和目標溫度差值，控制所述電熱輻射管的輸入功率；
步驟3，在保溫階段，將第二熱電偶檢測的溫度傳給溫度控制器，所述溫度控制器根據設定的目標溫度，通過所述溫度控制器根據所述目標溫度自動控制所述電熱輻射管電源的啟閉，以調節該溫度控制區的溫度；在升溫階段，所述第二熱電偶不參與爐溫控制；
步驟4，將第一熱電偶檢測的溫度傳給溫度控制器，所述溫度控制器根據設定的報警溫度，判斷所述熱處理爐控溫區的溫度是否超過報警溫度；若超過報警溫度，則通過所述溫度控制器根據所述目標溫度自動控制所述電熱輻射管電源的通閉，使溫度小於報警溫度。
進一步地，在所述的電熱輻射管溫度控制方法中，所述步驟（2）、步驟（3）和步驟（4）中，通過所述第三熱電偶實測溫度與該溫度控制區目標溫度的差值，判斷所述熱處理爐的各溫度控制區的工作狀態處於升溫階段或保溫階段。
進一步優選地，在所述的電熱輻射管溫度控制方法中，當工作區的所述第三熱電偶檢測的溫度一直低於所述目標溫度時，則對應的熱處理爐控制區處於升溫階段；當工作區第三熱電偶檢測的溫度大於或等於所述目標溫度時，則對應的熱處理爐控制區進入保溫階段。
進一步優選地，在所述的電熱輻射管溫度控制方法中，當熱處理爐處於升溫階段，根據所述第三熱電偶實測溫度與該溫度控制區目標溫度的差值，通過PID演算法控制爐溫；當熱處理爐進入保溫階段，通過所述第二熱電偶實測溫度與該溫度控制區目標溫度的差值，通過PID演算法控制爐溫。
進一步地，在所述的電熱輻射管溫度控制方法中，步驟（3）中，所述電熱輻射管產生的焦耳熱一部分使自身溫度升高，另一部分通過導熱、輻射和對流方式傳輸給環境，使熱處理爐環境溫度升高，其中：
設所述電熱輻射管的外徑為φ，壁厚δ，電阻為R，電流通過輻射管時產生焦耳熱：
Q=U2
/R （1）
所述電熱輻射管（1）的電阻R由輻射管的材質和幾何尺寸綜合決定：
R=ρL/A （2）
式中，ρ為輻射管的電阻率，L為輻射管的長度，A為輻射管的截面積；
根據熱平衡，各部分熱量的總和與焦耳熱相等；
Q=Q1+Q2+Q3 （3）
式中，Q為焦耳熱，Q1為輻射管自身升溫吸收的熱，Q2為輻射管傳給外部環境（熱處理爐）的熱量，Q3為輻射管傳給管內環境的熱量；
（4）
式中，m為輻射管品質，Cp為定壓熱容，
為平均定壓熱容，Tr為輻射管溫度，Tm為室溫；
（5）
（6）
式（5）和（6）中，ho
為輻射管與管外環境之間的傳熱係數，hi
為輻射管與管內環境之間的傳熱係數，Tfo
為管外環境的溫度，Tr
為管壁溫度，Tfi
為管內環境溫度；
所述溫度控制器根據公式（3）通過以下公式（7）調節該溫度控制區的溫度：
（7）
式中，Tfo
為熱處理爐工作區溫度，Tr
為輻射管壁溫度，Tfi
為熱電偶測出的輻射管內溫度；
所述溫度控制器通過Tfo
、Tr
、（Tr
-Tfo
）和（Tr
-Tfi
）值，利用PID 演算法計算即時溫度與目標溫度的偏差輸出控制量，實現對熱處理爐進行升溫階段和保溫階段溫度的精確控制。
進一步地，在所述的電熱輻射管溫度控制方法中，所述升溫階段根據工作區溫度進行控溫；進入保溫階段後，根據輻射管壁的溫度訊號控溫。
本發明採用上述技術方案，與現有技術相比，具有如下技術效果：
（1）採用的電熱輻射管內部沒有電熱絲，直接用輻射管作為發熱體，電路接通時，電流通過輻射管時產生焦耳熱使輻射管溫度快速升高，直接加熱輻射管的優點在於減小了傳熱的環節和熱阻，提高了傳熱效率，在相同工作溫度下，發熱體表面溫度降低，延長了輻射管的使用壽命；
（2）基於電熱輻射管溫度控制裝置的控溫模式，將熱電偶分別佈置在輻射管的內部，輻射管壁和熱處理爐的工作區，不同階段採取不同的控溫方式，升溫階段根據工作區熱電偶的訊號控溫，進入保溫階段後，根據輻射管壁的溫度訊號控溫。由於熱電偶的位置固定、受氣流影響很小，利用PID 演算法計算即時溫度與設定溫度的偏差輸出控制量，從而實現對電阻爐溫度的精確控制。能保證測到爐溫訊號的穩定性、均勻性、精確性和靈敏性。
在以下詳細說明中，參考附圖，該附圖構成了本發明的一部分，幷且通過圖示以實施本發明的特定實施例的方式示出。
如圖1所示，本實施例提供一種電熱輻射管溫度控制裝置，包括伸入熱處理爐內部用於散熱的至少一個電熱輻射管1，還包括：一設置於所述電熱輻射管1內部用於加熱區溫度控制的第一熱電偶2；一嵌設於所述電熱輻射管1管壁用於保溫階段的溫度控制以及升溫時的超溫報警的第二熱電偶3；以及一設置於所述熱處理爐工作區用於升溫階段溫度控制的第三熱電偶4；其中，所述第一熱電偶2、第二熱電偶3和第三熱電偶4分別電連接溫度控制器，所述溫度控制器根據各熱電偶監測的溫度，通過PID演算法控制所述電熱輻射管1電源啟閉，以對所述熱處理爐各階段溫度進行精准控制。
本實施例提供的電熱輻射管溫度控制裝置，由溫度控制器根據各個熱電偶實測的溫度，通過PID演算法控制電熱輻射管1電源啟閉，對熱處理爐溫度進行控制。該電熱輻射管溫度控制裝置提出新的控溫模式，將熱電偶分別佈置在電熱輻射管的內部、輻射管壁和熱處理爐的工作區，針對不同階段採取不同的控溫方式：升溫階段根據工作區溫度進行控溫，並參考工作區溫度與壁溫的溫差進行綜合控溫；進入保溫階段後，根據輻射管壁的溫度訊號控溫，並參考壁溫與工作區平均溫度的溫差進行控溫。由於熱電偶的位置固定、受氣流影響很小，利用PID 演算法計算即時溫度與設定溫度的偏差輸出控制量，從而實現對電阻爐溫度的精確控制。能保證測到爐溫訊號的穩定性、均勻性、精確性和靈敏性。
作為一個優選實施例，不同於傳統的輻射管，本實施例所採用的所述電熱輻射管1為內部不帶電熱絲的金屬管，其自身為發熱體，無內置的發熱體。如圖2所示，所述電熱輻射管1的側壁開有導流孔5，且底部開設有開口6，利於氣體對流傳熱。具體地，該電熱輻射管1內部沒有電阻絲繞組，輻射管1自身就是發熱體，輻射管1連通到電源時，電流在輻射管的內外壁產生焦耳熱，用於加熱。電熱輻射管1由電熱合金製成；且輻射管1的表面積（直徑、長度和壁厚）等幾何尺寸根據加熱爐的功率確定；電熱輻射管1一端為電極，電極兩頭分別固定於爐殼外側和爐殼內側的保溫層。
傳統的電熱輻射管結構是由輻射管內部有一套電阻絲繞組，電阻絲通過導熱和輻射等方式將熱量傳給輻射管使輻射管溫度升高，進而輻射管通過導熱、輻射和對流方式加熱工件。而本實施例所採用的電熱輻射管1內部沒有電熱絲，直接用輻射管作為發熱體，電路接通時，電流通過輻射管時產生焦耳熱使輻射管溫度快速升高，直接加熱輻射管的優點在於減小了傳熱的環節和熱阻，提高了傳熱效率，在相同工作溫度下，發熱體表面溫度降低，延長了輻射管的使用壽命。
作為一個優選實施例，所述電熱輻射管1為多根，且每兩根所述電熱輻射管1之間通過連接片7串聯連接成對。如圖1所示，電熱輻射管1為兩根，其之間通過連接片7串聯連接。此外，該所述電熱輻射管1裝設於所述熱處理爐頂部，且其壁厚呈上大下小，以保證輻射管從上到下承受的單位面積承受的重力基本相等，減輕電熱輻射管在高溫條件下的不均勻蠕變。
作為另一個優選實施例，提供一種基於上述電熱輻射管溫度控制裝置的電熱輻射管溫度控制方法，具體包括如下步驟：
步驟1，在熱處理爐內設置若干成對佈置的電熱輻射管1，在電熱輻射管1內部設置第一熱電偶2，用於監測電熱輻射管1內部溫度；在電熱輻射管1管壁設置第二熱電偶3，用於監測電熱輻射管1管壁溫度；以及在電熱輻射管1外部工作區設置第三熱電偶4，用於監測在熱處理爐工作區的溫度；
步驟2，將第三熱電偶4檢測的溫度傳給溫度控制器，所述溫度控制器執行控制程式進行計算與判斷，判斷所述熱處理爐的工作狀態為升溫階段或保溫階段；如果工作狀態是升溫階段，就用第三熱電偶4實測的溫度和目標溫度差值，控制輻射管的輸入功率；
步驟3，在保溫階段，將第二熱電偶3檢測的溫度傳給溫度控制器，所述溫度控制器根據設定的目標溫度，通過所述溫度控制器根據所述目標溫度自動控制所述電熱輻射管（1）電源的啟閉，以調節該溫度控制區的溫度；在升溫階段，所述第二熱電偶3檢測溫度不參與爐溫控制；
步驟4，將第一熱電偶2檢測的溫度傳給溫度控制器，所述溫度控制器根據設定的報警溫度，判斷所述熱處理爐控溫區的溫度是否超過報警溫度；如果超過報警溫度，通過所述溫度控制器根據所述目標溫度自動控制所述電熱輻射管1電源的通閉，使溫度小於報警溫度。
在本實施例中，所述步驟（2）、步驟（3）和步驟（4）中，通過所述第三熱電偶4實測溫度與該溫度控制區目標溫度的差值，判斷所述熱處理爐的各溫度控制區的工作狀態處於升溫階段或保溫階段。
在本實施例中，當工作區的所述第三熱電偶4檢測的溫度一直低於所述目標溫度時，則對應的熱處理爐控制區處於升溫階段；當工作區第三熱電偶4檢測的溫度大於或等於所述目標溫度時，則對應的熱處理爐控制區進入保溫階段。
在本實施例中，當熱處理爐處於升溫階段，根據所述第三熱電偶4實測溫度與該溫度控制區目標溫度的差值，通過PID演算法控制爐溫；當熱處理爐進入保溫階段，通過所述第二熱電偶3實測溫度與該溫度控制區目標溫度的差值，通過PID演算法控制爐溫。
在本實施例中，步驟（3）中，所述電熱輻射管1產生的焦耳熱一部分使自身溫度升高，另一部分通過導熱、輻射和對流方式傳輸給環境，使熱處理爐環境溫度升高，其中：
設所述電熱輻射管1的外徑為φ，壁厚δ，電阻為R，U為電壓，電流通過輻射管時產生焦耳熱：
Q=U2
/R （1）
所述電熱輻射管1的電阻R由輻射管的材質和幾何尺寸綜合決定：
R=ρL/A （2）
式中，ρ為輻射管的電阻率，L為兩根輻射管的長度之和，A為輻射管的平均橫截面積；
根據熱平衡，各部分熱量的總和與焦耳熱相等；
Q=Q1+Q2+Q3 （3）
式中，Q為焦耳熱，Q1為輻射管自身升溫吸收的熱，Q2為輻射管傳給外部環境（熱處理爐）的熱量，Q3為輻射管傳給管內環境的熱量；
（4）
式中，m為輻射管品質，Cp為定壓熱容，為平均定壓熱容，Tr為輻射管溫度，Tm為室溫；
（5）
（6）
式（5）和（6）中，ho
為輻射管與管外環境之間的傳熱係數，hi
為輻射管與管內環境之間的傳熱係數，Tfo
為管外環境的溫度，Tr
為管壁溫度，Tfi
為管內環境溫度；
所述溫度控制器根據公式（3）通過以下公式（7）調節該溫度控制區的溫度：
（7）
式中，Tfo
為熱處理爐工作區溫度，Tr
為輻射管壁溫度，Tfi
為熱電偶測出的輻射管內溫度；在熱處理爐穩定工作階段，溫度值Tfo
、Tr
和Tfi
的平均值保持不變，相互之間存在確定的對應關係。在工藝驗證試驗時，根據實測的輻射管壁和管內外溫度對應曲線，可通過實驗確定這種對應關係，繼而採用所述溫度控制器通過Tfo
、Tr
、（Tr
-Tfo
）和（Tr
-Tfi
）值，利用PID 演算法計算即時溫度與目標溫度的偏差輸出控制量，實現對熱處理爐進行升溫階段和保溫階段溫度的精確控制。
此外，所述升溫階段根據工作區實測溫度與該區域目標溫度的差值進行控溫，並參考工作區溫度與壁溫的溫差進行綜合控溫，以達到目標溫度；進入保溫階段後，根據輻射管壁實測溫度與該區域目標溫度的差值控溫。
目前傳統的熱處理爐爐溫度是通過工作區的熱電偶測出的溫度訊號控制的，這種控溫方式存在的問題是熱電偶插入的位置變化和爐內氣體的流動變化對測量的溫度訊號有很大的影響，造成溫度訊號的波動、不准確和滯後等；與現有技術相比，本發明提出的基於電熱輻射管溫度控制裝置的控溫模式，熱電偶分別佈置在輻射管的內部，輻射管壁和熱處理爐的工作區，不同階段採取不同的控溫方式，升溫階段根據工作區熱電偶的訊號控溫，進入保溫階段後，根據輻射管壁的溫度訊號控溫。由於熱電偶的位置固定、受氣流影響很小，利用PID 演算法計算即時溫度與設定溫度的偏差輸出控制量，從而實現對電阻爐溫度的精確控制。能保證測到爐溫訊號的穩定性、均勻性、精確性和靈敏性。
綜上，利用輻射管自身發熱比傳統的電阻絲加熱簡化了輻射管的結構，減少了輻射管的傳熱環節及熱阻，提高了加熱效率和速率，延長壽命；同時，採用本發明提出的溫控方法，由於熱電偶的位置固定、受氣流影響很小，利用PID 演算法計算即時溫度與設定溫度的偏差輸出控制量，從而實現對電阻爐溫度的精確控制。能保證測到爐溫訊號的穩定性、均勻性、精確性和靈敏性。
以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明之申請專利權利；同時以上的描述，對於熟知本技術領域之專門人士應可明瞭及實施，因此其他未脫離本發明所揭示之精神下所完成的等效改變或修飾，均應包含在下述之申請專利範圍中。
1:電熱輻射管
2:第一熱電偶
3:第二熱電偶
4:第三熱電偶
5:導流孔
6:開口
7:連接片
閱讀以下詳細說明幷參照附圖之後，本發明的各個方面及優勢將顯而易見：
圖1為本發明一種電熱輻射管溫度控制裝置的結構示意圖。
圖2為本發明一種電熱輻射管溫度控制裝置的局部放大結構示意圖。
1:電熱輻射管
2:第一熱電偶
3:第二熱電偶
4:第三熱電偶
6:開口
7:連接片
Claims (10)
- 一種電熱輻射管溫度控制裝置，係包括伸入熱處理爐內部用於散熱的至少一個電熱輻射管（1），其中還包括： 一設置於該電熱輻射管（1）內部用於加熱區溫度控制的第一熱電偶（2）； 一嵌設於該電熱輻射管（1）管壁用於保溫階段的溫度控制以及升溫時的超溫報警的第二熱電偶（3）；以及 一設置於該熱處理爐工作區用於升溫階段溫度控制的第三熱電偶（4）； 其中，該第一熱電偶（2）、第二熱電偶（3）和第三熱電偶（4）分別電連接溫度控制器，該溫度控制器根據各熱電偶監測的溫度，通過PID演算法控制該電熱輻射管（1）電源啟閉，以對該熱處理爐各階段溫度進行精准控制。
- 如申請專利範圍第1項所述之電熱輻射管溫度控制裝置，其中該電熱輻射管（1）自身為發熱體，無內置的發熱體。
- 如申請專利範圍第1項所述之電熱輻射管溫度控制裝置，其中該電熱輻射管（1）的側壁開有導流孔（5）；以及該電熱輻射管（1）的底部開設有開口（6）。
- 如申請專利範圍第1項所述之電熱輻射管溫度控制裝置，其中該電熱輻射管（1）為多根，且每兩根該電熱輻射管（1）之間通過連接片（7）串聯連接成對。
- 如申請專利範圍第1項所述之電熱輻射管溫度控制裝置，其中該電熱輻射管（1）裝設於該熱處理爐頂部，且其壁厚呈上大下小。
- 一種電熱輻射管溫度控制方法，其中包括如下步驟： 步驟1，在熱處理爐內設置若干成對佈置的電熱輻射管（1），在電熱輻射管（1）內部設置第一熱電偶（2），用於監測電熱輻射管（1）內部溫度；在電熱輻射管（1）管壁設置第二熱電偶（3），用於監測電熱輻射管（1）管壁溫度；以及在電熱輻射管（1）外部工作區設置第三熱電偶（4），用於監測在熱處理爐工作區的溫度； 步驟2，將第三熱電偶（4）檢測的溫度傳給溫度控制器，該溫度控制器執行控制程式進行計算與判斷，判斷該熱處理爐的工作狀態為升溫階段或保溫階段；若工作狀態是升溫階段，則用第三熱電偶（4）實測的溫度和目標溫度差值，控制該電熱輻射管（1）的輸入功率； 步驟3，在保溫階段，將第二熱電偶（3）檢測的溫度傳給溫度控制器，該溫度控制器根據設定的目標溫度，通過該溫度控制器根據該目標溫度自動控制該電熱輻射管（1）電源的啟閉，以調節該溫度控制區的溫度；在升溫階段，該第二熱電偶（3）檢測溫度不參與爐溫控制； 步驟4，將第一熱電偶（2）檢測的溫度傳給溫度控制器，該溫度控制器根據設定的報警溫度，判斷該熱處理爐控溫區的溫度是否超過報警溫度；若超過報警溫度，則通過該溫度控制器根據該目標溫度自動控制該電熱輻射管（1）電源的通閉，使溫度小於報警溫度。
- 如申請專利範圍第6項所述之電熱輻射管溫度控制方法，其中該步驟（2）、步驟（3）和步驟（4）中，通過該第三熱電偶（4）實測溫度與該溫度控制區目標溫度的差值，判斷該熱處理爐的各溫度控制區的工作狀態處於升溫階段或保溫階段。
- 如申請專利範圍第7項所述之電熱輻射管溫度控制方法，其中當工作區的該第三熱電偶（4）檢測的溫度一直低於該目標溫度時，則對應的熱處理爐控制區處於升溫階段；當工作區第三熱電偶（4）檢測的溫度大於或等於該目標溫度時，則對應的熱處理爐控制區進入保溫階段。
- 如申請專利範圍第7項所述之電熱輻射管溫度控制方法，其中當熱處理爐處於升溫階段，根據該第三熱電偶（4）實測溫度與該溫度控制區目標溫度的差值，通過PID演算法控制爐溫；當熱處理爐進入保溫階段，通過該第二熱電偶（3）實測溫度與該溫度控制區目標溫度的差值，通過PID演算法控制爐溫。
- 如申請專利範圍第6項所述之電熱輻射管溫度控制方法，其中步驟（3）中，該電熱輻射管（1）產生的焦耳熱一部分使自身溫度升高，另一部分通過導熱、輻射和對流方式傳輸給環境，使熱處理爐環境溫度升高，其中： 設該電熱輻射管（1）的外徑為φ，壁厚δ，電阻為R，電流通過輻射管時產生焦耳熱： Q=U2 /R （1） 該電熱輻射管（1）的電阻R由輻射管的材質和幾何尺寸綜合決定： R=ρL/A （2） 式中，ρ為輻射管的電阻率，L為輻射管的長度，A為輻射管的截面積； 根據熱平衡，各部分熱量的總和與焦耳熱相等： Q=Q1+Q2+Q3 （3） 式中，Q為焦耳熱，Q1為輻射管自身升溫吸收的熱，Q2為輻射管傳給外部環境（熱處理爐）的熱量，Q3為輻射管傳給管內環境的熱量；（4） 式中，m為輻射管品質，Cp為定壓熱容，
為平均定壓熱容，Tr為輻射管溫度，Tm為室溫；
（5）
（6） 式（5）和（6）中，ho 為輻射管與管外環境之間的傳熱係數，hi 為輻射管與管內環境之間的傳熱係數，Tfo 為管外環境的溫度，Tr 為管壁溫度，Tfi 為管內環境溫度； 該溫度控制器根據公式（3）通過以下公式（7）調節該溫度控制區的溫度：
（7） 式中，Tfo 為熱處理爐工作區溫度，Tr 為輻射管壁溫度，Tfi 為熱電偶測出的輻射管內溫度； 該溫度控制器通過Tfo 、Tr 、（Tr -Tfo ）和（Tr -Tfi ）值，利用PID 演算法計算即時溫度與目標溫度的偏差輸出控制量，實現對熱處理爐進行升溫階段和保溫階段溫度的精確控制。
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