專利名稱：一種熱處理用真空爐大空間爐膛及控溫方法
技術領域：
本發明涉及一種熱處理用真空爐的大空間爐膛及其控溫方法，屬于金屬熱處理設備技術領域。
背景技術：
真空爐被作為熱處理行業設備更新換代的裝備之一，其重要原因是真空爐處理的產品零件表面光亮、少無氧化、性能好、精度高，真空爐生產運行中易實現節能、降耗、減污，屬于清潔生產裝備，符合當今環保的要求。真空中氣體分子極少，分子的自由程變大， 因此可以生產出常壓下無法得到的輕稀有金屬、難熔金屬、稀有金屬及其它特種合金材料坐寸ο
與傳統冶金相比真空冶金具有低能耗、回收率高、無污染、經濟效益好等優勢，故越來越受到人們的重視。但真空冶金過程的研究在很大程度上依賴于真空冶煉設備的開發。隨著真空冶金技術的不斷發展，真空冶煉設備需要不斷的完善，提高自動化程度，使真空冶煉設備向智能化，集成化方向發展。溫度是金屬冶煉的重要工藝參數，在金屬冶煉過程中，對溫度的精確控制往往決定了產品的質量。隨著電子、計算機和網絡技術的發展，自動化控制系統經歷了組合式模擬控制系統、集中式數字控制系統、分布式控制系統，發展到現場總線控制系統和以太網系統階段。控制系統的發展呈現出向分散化、網絡化、智能化發展的方向。其中，尤以生產過程自動化、儀表監控診斷等方面網絡化趨勢最為顯著。分布式控制就是本地計算機通過網絡系統對遠端設備進行監測與控制，包括設備的數據采集、監控和維護。系統分布式控制是大型設備安全穩定運行的關鍵技術之一，也是提高機電系統工作效率和可靠性，進行預知維修及預知管理的基礎。
目前，熱處理用真空爐的爐膛有效加熱區一般都不是很大，通常有效加熱區尺寸為 300 X 300 X 500,400 X 400 X 600,600 X 600 X 900 和 800 X 800 X 1200 (mm)，有效加熱區長度超過1200mm的爐膛幾乎沒有，主要是因為長的加熱區爐溫均勻性得不到保證，而爐溫·均勻性是影響產品質量和性能的一個非常重要的參數。目前，熱處理用真空爐的爐膛加熱方式一般采用三角形/星型連接的接法或者采用兩個獨立加熱區兩個三角形的接法，基本能夠滿足一般真空爐設計的要求，連接簡潔、可靠、方便。
但這幾種接法存在如下缺點
(I)不能滿足大空間爐膛溫度均勻性的要求，大空間的爐膛容易在某幾個區域溫度過低，超出溫度均勻性的要求；
(2)大空間爐膛的溫度均勻性不能自動控制。發明內容
鑒于上述現有技術存在的問題，提出了本發明。
因此，本發明要解決的技術問題是，如何克服現有技術中存在的大空間爐膛溫度均勻性得不到保證的缺陷，以使得能夠保證熱處理用真空爐的大空間爐膛的溫度均勻性。
為解決上述技術問題，本發明提供了如下技術方案一種熱處理用真空爐大空間爐膛，包括爐膛本體，所述爐膛本體被區分為若干獨立的加熱區，每一個所述獨立的加熱區都設置有可調節溫度的裝置。
作為本發明所述熱處理用真空爐大空間爐膛的一種優選方案，其中所述爐膛本體被區分為第一加熱區和第二加熱區。
作為本發明所述熱處理用真空爐大空間爐膛的一種優選方案，其中所述第一加熱區分為三個獨立的小加熱區，所述第二加熱區分為三個獨立的小加熱區。
作為本發明所述熱處理用真空爐大空間爐膛的一種優選方案，其中所述可調節溫度的裝置為功率調節器和控溫熱電偶。
另外，本發明進一步要解決的技術問題是，真空爐大空間爐膛溫度均勻性不能自動控制的問題，從而在整個加熱過程中實現對溫度均勻性的自動控制。
為解決上述技術問題，本發明提供了如下技術方案一種熱處理用真空爐大空間爐膛的控溫方法，其是將預定工作的PLC及被控制的真空爐每一個所述獨立的加熱區上電，并向PC機發送準備就緒信號，利用PC機啟動整個系統的控制運行；當PLC接收到PC機發出的數據提取命令后，就把采集到的真空爐每一個所述獨立的加熱區溫度狀態數據向PC 機發送，之后，PLC又繼續控制真空爐每一個所述獨立的加熱區的加熱；PLC對真空爐每一個所述獨立的加熱區的溫度控制依靠對所述可調節溫度的裝置的調節來控制調壓器的輸出電流的大小，進而控制加熱溫度的高低，實現對溫度的控制。
作為本發明所述熱處理用真空爐大空間爐膛的控溫方法的一種優選方案，其中 工作過程中，PLC—方面實時地維持與PC機之間的數據通信，一方面根據PC機所發出的控制指令來控制真空爐每一個所述獨立的加熱區的加熱。
作為本發明所述熱處理用真空爐大空間爐膛的控溫方法的一種優選方案，其中 在加熱保溫過程中，所述獨立的加熱區可單獨控制，當某個區域或某幾個區域溫度超出溫度均勻性要求時，通過控溫熱電偶將溫度信號反饋到PLC，通過PLC的比較控制，對溫度異常的區域進行加大或減小加熱功率，保證溫度均勻性不超出公差范圍。
本發明采用將大空間爐膛有效加熱區布置成若干個大加熱區，每個大加熱區分成復數個獨立的小加熱區，每個小加熱區的加熱單獨控制，并在每個小加熱區配置一個控溫熱電偶的方式實現有效加熱區長度超過1200_的熱處理用真空爐的大空間爐膛的溫度均勻性。
本發明同時提供一種相應的控溫方法，其具有如下優點
(I)保證設備的穩定運行，提高運行效率；
(2)減少故障率，保證安全性，延長設備的使用壽命；
(3)控制方式靈活，控制質量提高，產品質量明顯改善；
(4)減輕勞動強度，提高管理水平。



圖1是本發明一個實施例熱處理用真空爐大空間爐膛的結構示意圖。
圖2是本發明控溫方法原理示意圖。
具體實施方式
下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
圖中，控溫熱電偶I，加熱電阻2，功率調節器3，第一加熱區4，第二加熱區5。
如圖1所示，在該實施例中，該熱處理用真空爐大空間爐膛的爐膛本體被區分為第一加熱區4和第二加熱區5，其中，所述第一加熱區4分為三個獨立的小加熱區，所述第二加熱區5分為三個獨立的小加熱區。并且，每個獨立的小加熱區皆設置有可調節溫度的裝置，所述可調節溫度的裝置為功率調節器和控溫熱電偶，如此，在加熱保溫過程中，每個獨立的小加熱區能夠單獨控制。當某個區域或某幾個區域溫度超出溫度均勻性要求時，通過控溫熱電偶將溫度信號反饋到PLC，通過PLC的比較控制，對溫度異常的區域進行加大或減小加熱功率，保證溫度均勻性不超出公差范圍。
在這一實施例中，大空間爐膛分為兩個大的加熱區，即第一加熱區4和第二加熱區5，并將第一加熱區4分為三個獨立的小加熱區，每個小加熱區設置有一個獨立的功率調節器，同時在小加熱區三個區域各配置一支控溫熱電偶，第二加熱區5也按第一加熱區4的方式布置。即兩個大的加熱區，六個小加熱區，每個加熱區設置一個獨立的功率調節器，同時在六個小的加熱區各配置一支控溫熱電偶。
當某個小加熱區所對應的區域溫度過低或過高時，則該小加熱區所對應的熱電偶將溫度信號傳輸給PLC，PLC經過分析比較后發出指令，調整此小加熱區的加熱功率，將此小加熱區的溫度提升或降低到公差范圍內，從而保證了大空間爐膛溫度的均勻性，并實現了溫度均勻性的自動控制。
如圖2所示，圖2為本發明控溫方法原理示意圖。此控溫方法，首先，將預定工作的PLC及被控制的真空爐上電，并向PC機發送準備就緒信號。此后，利用PC機啟動整個系統的控制運行。工作過程中，PLC—方面實時地維持與PC機之間的數據通信，一方面根據PC機所發出的控制指令來控制真空爐的加熱。當PLC接收到PC機發出的數據提取命令后，就把采集到的真空爐溫度狀態數據向PC機發送，之后，PLC又繼續控制真空爐的加熱。 PLC對真空爐的溫度控制主要依靠對所述可調節溫度的裝置的調節來控制調壓器的輸出電流的大小，進而控制加熱溫度的高低，實現對溫度的控制。
其中，可調節溫度的裝置可以為控溫熱電偶1、加熱電阻2以及功率調節器3。
此控溫原理中，
(I)PC機的主要功能為參數設置，數據顯示，保存數據，人機通信等。
(2) PLC的主要功能為接收PC機傳送的預設參數，在預先設定好的程序下將為將 PC機的控制命令轉換成電流控制信號，通過對加熱輸出電流和真空泵的控制，以達到控制溫度和真空度的目的。同時將真空爐內的溫度、壓力、電流、電壓等信號實時的發送給PC機進行處理。
(3)可調節溫度的 裝置的主要功能為將高電壓的市電轉換為低電壓、大電流電能， 以滿足真空爐加熱的需要。
該控溫方法不僅僅實現了控溫的自動化，而且具有如下功能
(I)監測功能對真空爐的溫度進行檢測，監視；
(2)顯示功能可顯示真空爐內溫度變化狀況，以及溫度工藝的設定，實際運行曲線和參數；
(3)管理功能隨時將數據存盤，作為實驗的原始記錄，以便保存和查閱；
(4)通信功能PC機和PLC可編程控制器之間的數據和信息交換；
(5)數據處理功能系統可自動對采集的溫度信號進行運算處理，并輸出相應的控制量；
(6)控制功能根據操作前的設定值，進行升溫和保溫，并擁有PC機和PLC兩套控制系統，Pc機控制系統為主，PLC控制系統為輔。
應說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發明的權 利要求范圍當中。
權利要求
1.一種熱處理用真空爐大空間爐膛，包括爐膛本體，其特征在于所述爐膛本體被區分為若干獨立的加熱區，每一個所述獨立的加熱區都設置有可調節溫度的裝置。
2.如權利要求1所述的熱處理用真空爐大空間爐膛，其特征在于所述爐膛本體被區分為第一加熱區(4)和第二加熱區(5)。
3.如權利要求2所述的熱處理用真空爐大空間爐膛，其特征在于所述第一加熱區(4)分為三個獨立的小加熱區，所述第二加熱區(5 )分為三個獨立的小加熱區。
4.如權利要求1所述的熱處理用真空爐大空間爐膛，其特征在于所述可調節溫度的裝置為功率調節器(3 )和控溫熱電偶(I)。
5.一種如權利要求1所述的熱處理用真空爐大空間爐膛的控溫方法，其特征在于將預定工作的PLC及被控制的真空爐每一個所述獨立的加熱區上電，并向PC機發送準備就緒信號，利用PC機啟動整個系統的控制運行；當PLC接收到PC機發出的數據提取命令后，就把采集到的真空爐每一個所述獨立的加熱區溫度狀態數據向PC機發送，之后，PLC又繼續控制真空爐每一個所述獨立的加熱區的加熱；PLC對真空爐每一個所述獨立的加熱區的溫度控制依靠對所述可調節溫度的裝置的調節來控制調壓器的輸出電流的大小，進而控制加熱溫度的高低，實現對溫度的控制。
6.如權利要求5所述的控溫方法,其特征在于工作過程中，PLC一方面實時地維持與PC機之間的數據通信，一方面根據PC機所發出的控制指令來控制真空爐每一個所述獨立的加熱區的加熱。
7.如權利要求5所述的控溫方法，其特征在于在加熱保溫過程中，所述獨立的加熱區可單獨控制，當某個區域或某幾個區域溫度超出溫度均勻性要求時，通過控溫熱電偶(I)將溫度信號反饋到PLC，通過PLC的比較控制，對溫度異常的區域進行加大或減小加熱功率，保證溫度均勻性不超出公差范圍。
全文摘要
本發明公開了一種熱處理用真空爐大空間爐膛及控溫方法，所述熱處理用真空爐大空間爐膛包括爐膛本體，所述爐膛本體被區分為若干獨立的加熱區，每一個所述獨立的加熱區都設置有可調節溫度的裝置。本發明采用將大空間爐膛有效加熱區布置成若干個大加熱區，每個大加熱區分成復數個獨立的小加熱區，每個小加熱區的加熱單獨控制，并在每個小加熱區配置一個控溫熱電偶的方式實現有效加熱區長度超過1200mm的熱處理用真空爐的大空間爐膛的溫度均勻性。
文檔編號C21D11/00GK103045810SQ201210592188
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月29日 優先權日2012年12月29日
發明者陳紅進, 程馬勇, 劉軍 申請人:江蘇豐東熱技術股份有限公司