热处理炉零保温控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种热处理控制系统，尤其涉及一种热处理“零保温”的高精度控制系统。本实用新型专利技术所要解决的技术问题是提供一种可准确地、实时地确定被加热工件达到零保温条件的高精度热处理控制系统，其包括温度检测模块、功率控制单元、加热器功率检测模块；在加热炉中安装的加热器、加热工件、温度检测元件，温度检测模块通过温度检测元件实现对电加热炉中的温度进行检测；所述的温度检测元件至少包括靠近加热器的前温度检测元件和靠近工件的后温度检测元件。采用本实用新型专利技术的热处理炉零保温控制装置，实测温度与“零保温”目标温度的误差能够≤1℃，防止烧不透和“过烧”，缩短保温时间，节约能源，降低加工成本，提高产品质量。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种热处理控制系统，尤其涉及一种热处理“零保温”的高精度控制系统。
技术介绍
在机械加工领域，热处理是常规和必要的工序，一般都需要保证工件的加热均匀性，而目前所采用的工业炉加热中，工艺员往往根据经验编写热处理的加热工艺，包括加热器快速升温过程、接近工艺目标温度后的加热器输出功率下降逐渐升温到工艺目标温度的缓慢升温过程、达到工艺目标温度后加热器采用热平衡功率的保温过程。但在实际加热过程中，工件内部温度是否达到工艺要求的目标温度，不能通过准确手段检测，因此为了保证工艺要求，其加热的保温时间的选择都较为保守，一般都偏长，造成能源浪费，甚至出现“过烧”或者“烧不透”，造成工件报废，带来不必要的经济损失。近几十年，对于工件加热工艺，出现了既节能又省时的“零保温”理论，但其由于工艺检测手段不能满足实际要求，在实际中还是存在许多缺点，基本上还处于理论阶段，在实际应用中较少。中国专利申请号881059188，名称“工件热处理‘零保温’点微机测控装置”，由于其按照“零保温”理论和由热传导理论推导的数学模型进行控制，控制参数容易受到外部条件变化的影响，因此必然与实际的工件控制温度存在误差，造成工件受热不均而“烧不透”或“过烧”等，特别是对热处理要求高的工艺，其不能满足要求。中国专利申请号951060007，名称“电加热工艺参数控制仪”，其在设置控制参数“均温过程的工程技术判断依据K0”时也是根据经验值先期设定，如其说明书记载“保证均温温差△T＝T1-T3＜10℃”，所以其控制温差精度较低，而且炉膛温度T1达到目标值，物件心部温度T3虽然与之相差＜10℃，但物件心部温度仍在缓慢上升，说明物料还处于吸热过程中，以此不能判断物料零保温的温度条件。而且在实际加热过程中，对工件表面和内部温度的检测是十分困难甚至是无法实施的，对于工艺要求高的工艺，也不能满足其要求。同时上述两种技术都是利用炉温判定、工件内部温度判定及功率判定采用不断趋近的方式，对是否达到零保温的功率条件进行推导得出，因此往往在实际加热控制中存在温度偏差、功率偏差，不能达到高精度热处理的要求，这也是现有利用“零保温”理论的温度检测控制系统没有得到有效推广的原因。其主要是热处理控制系统控制温度精度不高、控制参数适应性不宽、检测电参数不全、检测电参数精度不高，存在稳定性差，错判误判等原因。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种可准确地、实时地确定被加热工件达到零保温条件的高精度热处理控制系统。本技术提供的热处理炉零保温控制系统，包括温度检测模块、功率控制单元、加热器功率检测模块；在加热炉中安装的加热器、加热工件、温度检测元件，温度检测模块通过温度检测元件实现对电加热炉中的温度进行检测；所述的温度检测元件至少包括靠近加热器的前温度检测元件和靠近工件的后温度检测元件。所述的前温度检测元件和后温度检测元件设置在热量流动方向的同一直线上；后温度检测元件是1个或多个，优选数量为2～4个。加热器、前温度检测元件、后温度检测元件和工件或加热炉内腔中心的同一直线上。在加热炉中不同的热量流动方向分别设置多组前温度检测元件、后温度检测元件。还设置有巡检温度传感器检测被加热工件的表面温度及其它炉内空间点温度。采用本技术的热处理炉零保温控制装置，能及时检测到工件的内部温度，实测温度与“零保温”目标温度的误差能够≤1℃，防止烧不透和“过烧”，缩短保温时间，节约能源，降低加工成本，提高产品质量。附图说明图1是本技术的检测元件布置示意图；图2是各检测点的温度和加热功率曲线示意图；图3是本电加热炉的控制图；图中所示：上位机1、下位机2、温度检测模块21、功率控制单元22、三相电压检测模块23、三相电流检测模块24、巡检温度模块25、加热器功率检测模块26，加热炉3、工件4、功率执行元件5、加热器6，前温度检测元件71，后温度检测元件72，巡检温度传感器73。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术进一步说明。本技术的热处理炉零保温控制系统，包括温度检测模块21、功率控制单元22、加热器功率检测模块26。温度检测模块21通过温度检测元件实现对电加热炉3中的温度进行检测，加热器功率检测模块26对加热器6的输出功率进行检测，功率控制单元22对加热器6的输出功率进行控制。如图1所示，在加热炉6中安装有加热器3，被加热工件4放置在加热炉3中。所述温度检测模块21通过安装在加热炉3中的至少两个温度检测元件实现对电加热炉3中的温度进行检测。温度检测元件至少包括靠近加热器6的前温度检测元件71和靠近工件4的后温度检测元件72。由于导热方向是从加热器6到被加热工件4，因此前温度检测元件71所检测到的温度T71在工件4升温过程中，将高于后温度检测元件72检测到的温度T72，其升温曲线如图2所示。如图2所示，在经过加热时间t0后，前温度检测元件71处的温度T71已经达到设定的热处理加热温度T0，而由于工件4的内部温度还未达到T0，因此工件4仍处于吸热升温阶段，加热炉3中的热量向工件4流动，所以后温度检测元件72检测到的温度T72也就还没有达到T0。在经过加热时间t1后，后温度检测元件72检测到的温度T72接近或达到T0，说明加热炉3中的温度基本恒定，热量不再流动，即工件4不再吸热，其内部温度应当达到设定温度T0。但由于工件4在实际升温过程中可能存在滞后和受环境影响的误差，工件4的内部温度是否真实达到热处理的设定温度T0，还需要进一步的核实和检验，因此本技术还提供了热处理炉零保温控制方法。因为前温度检测元件71和后温度检测元件72需要检测热量流动状况，因此应当设置在热量流动方向的同一直线上，如图1所示，由前温度检测元件71、后温度检测元件72构成的一组检测元件和加热器6、工件4中心在同一直线上，在工件4数量较多或中心不容易确定时，前温度检测元件71、后温度检测元件72、加热器6和加热炉内腔中心在同一直线上。前温度检测元件71和后温度检测元件72可以采用如专利号201420618854.1的“一种热电偶”，这样结构更为紧凑和效果更好。还为了提高更准确的检测结果，一组检测元件中后温度检测元件还可以多个分段布置，如图1中左侧所示，在前温度检测元件71、后温度检测元件72之间还增设一个后温度检测元件72a。后温度检测元件72优选数量为2～4个。在...

【技术保护点】
热处理炉零保温控制系统，包括温度检测模块(21)、功率控制单元(22)、加热器功率检测模块(26)；在加热炉(3)中安装的加热器(6)、加热工件(4)、温度检测元件，温度检测模块(21)通过温度检测元件实现对电加热炉(3)中的温度进行检测；其特征在于，所述的温度检测元件至少包括靠近加热器(6)的前温度检测元件(71)和靠近工件(4)的后温度检测元件(72)。

【技术特征摘要】
1.热处理炉零保温控制系统，包括温度检测模块(21)、功率控制单元(22)、
加热器功率检测模块(26)；在加热炉(3)中安装的加热器(6)、加热工件(4)、
温度检测元件，温度检测模块(21)通过温度检测元件实现对电加热炉(3)中
的温度进行检测；其特征在于，所述的温度检测元件至少包括靠近加热器(6)
的前温度检测元件(71)和靠近工件(4)的后温度检测元件(72)。
2.如权利要求1所述热处理炉零保温控制系统，其特征在于，所述的前温
度检测元件(71)和后温度检测元件(72)设置在热量流动方向的同一直线上；
后温度检测元件(72)的数量是1个或多个。
3.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋兴华，王静，赵茂林，张松，胡晓明，陈宇峰，张艳丽，
申请(专利权)人：成都工业学院，
类型：新型
国别省市：四川;51