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改进热处理性能的方法

供稿:653A294E-B5E1-4E23-9DC7-BFE7D2FF483E 2008/2/19 14:50:00

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abstract:Furnace builders are employing new design features to improve the overall temperature distribution of their equipment: Careful design of the energy and power density along with improved atmosphere flow patterns has led to very good useful working volumes.
摘要:热处理炉制造商正在采用新特点的设计改进他们设备的总体温度分布:伴随改进的环境流模式,仔细设计的能量与动力密度已经带来非常好的有用的工作能力。
对航空(典型的,Nadcap 和AMS2750美军标准)与汽车(TS16949试验装置)客户来说,过程一致性是主要的问题,兼容更高的可接受的标准正在热处理设备制造商与客户之间建立信心。当热处理炉设计与专家过程控制系统的设计匹配时,这是特别真实的。欧陆(Eurotherm)公司已经具有航空与汽车热处理规范的独特知识。这些知识和特别设计的产品与系统帮助确保被控参数时刻保持在可接受的范围内。现代控制系统设计主要考虑三个问题:
① 有低热量物质隔离的大多数现代热处理炉的增益和热滞后正在变成负荷大小与设定点的主要因素,而不是热处理炉结构或其本身部件。
② 特别考虑实际工作量的温度,客户正在他们的控制算法中寻找,因此更多热处理利用特定工作量温度优化的方法。
③ 可接受的热处理一般通过特定分级定义热处理炉批准。为获得生产规划的最大效率和工作量能力的最高值,热处理设备一直在最恰当等级工作很关键。
客户反复出现的问题都是过量的工作量温度漂移,它发生在启动或轨迹斜坡,甚至发生在被控区域与要求的热轨迹非常接近时。因为许多工件有不同的截面积,讨厌的温度漂移导致破坏性的后果,特别在负荷的薄截面零件。这些漂移能引起热处理炉故障审计。正因为此,许多用户转而采用过度消除与增益优化相当粗劣的方法,它一直添加到热处理循环时间内。
典型的热循环如图1所示,不需要考虑根据负荷要求优化热处理炉控制。

图1
图1 典型的热循环
图1显示控制非常谨慎的方法,确保没有额外的温度漂移, 它使部分原件处理延迟时间变长,也延长了处理工作时间.
一些公司提供容易实施的解决方案,在他们的多回路,软接线产品中建立一定范围的控制策略。典型的案例如图2所示:
图2控制策略
图2控制策略
这样安排的好处如下:
① 根据数学函数,有能力从一定量热电偶中做出选择;
② 超前程序斜坡/保持变换(ramp/dwell transition),避免轨迹斜坡超调;
③ 主从回路独特的反逆(cutback)特点,实现最快的工作温度校正,而不妥协稳态控制的调节;
④ 主从控制回路之间共享积分智能;
⑤ 程序段的断点(Holdback),保证保持时间(dwell time);
⑥ 根据设定点或具有设定范围的过程变量,提供串级—前馈,确保控制薄厚截面材料温度微分;
⑦ 主从回路PID控制,确保快速热处理炉回路与缓慢的工件回路之间恰当的控制优化;
⑧ 可变动态调节,改进黑热/辐射热(black-heat/radiant- heat)边界过渡;
⑨ 输出阀动装置特点用于非线性热处理炉系统;
⑩ 注入过量空气
热循环中的变化如图3所示:
图3
图3 具有串级控制和热电偶选择的典型循环
图3显示当解决方案有能力精确控制热位差(thermal head)时,从此在热处理炉内储存热,它有可能实现快速工件温度校正时间,连续保持被认可的精度范围。
随着越来越多的用户使用热处理设备,改进热处理成本,兼容更高的可接受的标准,热处理设备的用户认识到对他们的热处理炉及其设备的控制性能稍加注意就能带来处理时间,能量使用,审计兼容的好处。欧陆提供优化设备服务来满足这种需要。
欧陆公司致力于开发和设计热处理解决方案,连续加强和改进世界范围内热处理客户的竞争力。关于作者
Jim Tebbs是欧陆公司负责热处理解决方案的全球商务经理,他已经在欧陆工作27年,期间,他一直从事热处理商务和技术工作。在加入到欧陆之前,他在位于英格兰达比市的罗尔斯·罗伊斯公司航空引擎集团公司(Rolls-Royce Aero Engine group)工作,负责材料处理和控制系统。
更多详情,请联系:
Mobile Telephone +44 (0) 7713 502534
Email: jim.tebbs@eurotherm.co.uk
Office: +44 (0) 1903 695888

更多内容请访问 653A294E-B5E1-4E23-9DC7-BFE7D2FF483E(http://home.gongkong.com/profile/?uid=0-9652-22AE915C10E0)

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