一種電阻絲熱模擬爐及精確控制加熱和冷卻的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于熱處理設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及一種電阻絲熱模擬爐及精確控制加熱和冷卻的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國工業(yè)設(shè)備的升級，許多設(shè)備不斷大型化，特別是能源工業(yè)領(lǐng)域的核壓力容器及加氫反應器等大型壓力容器設(shè)備，是用壁厚超過200_的特厚鍛件或極厚鋼板加以制造。這些特厚鍛件和極厚鋼板等大型工件在熱處理加熱和冷卻過程中，工件內(nèi)部各位置的加熱和冷卻速度差異較大，從而造成工件組織和性能的不均勻，無法保證設(shè)計要求。
[0003]研究大型工件材料的熱處理特性，提高產(chǎn)品的性能指標和組織性能均勻性，是材料研發(fā)和工藝改進的方向。利用小試樣(能取拉伸、沖擊、落錘及斷裂韌性等力學性能試樣)模擬大型工件產(chǎn)品的實際熱處理加熱和冷卻過程，即所謂的摸擬試驗方法。模擬試驗方法具有材料使用較少，能摸擬與實際工件相同的熱處理過程等優(yōu)點。
[0004]目前，常規(guī)的熱處理設(shè)備，無法模擬大型工件實際熱處理的加熱和冷卻過程。因此，急需開發(fā)能夠模擬大型工件熱處理時不同部位的加熱和冷卻過程，并能夠精確控制加熱和冷卻速度的模擬熱處理裝置。這種模擬熱處理裝置可以用于研究大型工件材料的基本熱處理特性，也可廣泛用于機械、冶金、化工等行業(yè)的熱處理實驗室對試樣或特殊工件實施快速加熱和冷卻的試驗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種電阻絲熱模擬爐，能夠模擬大型工件熱處理時不同部位的加熱和冷卻過程，并能夠精確控制加熱和冷卻速度。
[0006]本發(fā)明的另一個目的是提供一種能夠精確控制加熱和冷卻速度的方法。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案:
[0008]本發(fā)明提供一種電阻絲熱模擬爐，包括:爐體1，加熱電阻絲2，均溫風機4，對開式前爐門5，開合式冷卻窗口 6和冷卻風機7和控制系統(tǒng)，所述爐體1為橫截面為正六邊形的柱形爐體；所述對開式前爐門5設(shè)置于爐體1的一個側(cè)面；所述開合式冷卻窗口 6分別在爐體1的兩個側(cè)面各設(shè)置有一個，且每個開合式冷卻窗口 6之間及其與對開式前爐門5之間均間隔有爐體1的一個側(cè)面，每一個被間隔的側(cè)面內(nèi)壁上均設(shè)置有一組加熱電阻絲2 ;所述冷卻風機7設(shè)置于開合式冷卻窗口 6外側(cè)；所述均溫風機4設(shè)置于爐體1的頂部。
[0009]所述爐體1頂部還設(shè)置有紅外測溫裝置3。
[0010]所述對開式前爐門5和開合式冷卻窗口 6的開合程度和冷卻風機7的風速由控制系統(tǒng)控制，該控制系統(tǒng)包括模塊化的可編程控制器、溫度控制器、變頻器以及伺服電機。
[0011]所述每組加熱電阻絲2為多排設(shè)置。
[0012]所述爐體1外壁設(shè)有隔熱層。
[0013]該模擬爐具有如下性能:最大加熱速度為1°C /s，最高加熱溫度為1200°C，冷卻速度可實現(xiàn)0-120°C /min，控溫精度可達到± 1.5°C。
[0014]本發(fā)明提供一種電阻絲熱模擬爐的精確控制加熱和冷卻的方法:
[0015](1)加熱:打開對開式前爐門5，將試樣裝入爐體1中，關(guān)閉對開式前爐門5，可編程控制器接收紅外測溫裝置3測量的溫度信號，與設(shè)定的程序進行比對，根據(jù)偏差情況，反饋給加熱系統(tǒng)控制加熱電阻絲2的功率，加熱至設(shè)定溫度進行保溫；
[0016](2)冷卻:根據(jù)設(shè)定的冷卻速度，可編程控制器接收紅外測溫裝置3測量的溫度信號，與設(shè)定的程序進行比對，根據(jù)偏差情況，控制對開式前爐門5和開合式冷卻窗口 6的開口度以及冷卻風機7的送風量，達到控制冷卻速度的目的，降到設(shè)定溫度程序自動打開對開式爐門5，試樣出爐；
[0017]其中，均溫風機4可控制的運行保證熱模擬爐在加熱、保溫和冷卻過程中的溫度均勻性。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:
[0019](1)本發(fā)明是通過程序控制器、溫控器和變頻器對加熱和冷卻系統(tǒng)進行精確控制，控制裸露大功率電阻絲加熱體的功率，通過大功率冷卻風機調(diào)整風量控制冷卻速度，通過紅外溫度檢測裝置進行溫度控制，完全實現(xiàn)自動化。
[0020](2)本發(fā)明爐體可滿足包括拉伸、沖擊落錘及斷裂韌性等試樣的模擬加熱和冷卻熱處理試驗。
[0021](3)本發(fā)明采用大功率電阻絲加熱，最大加熱速度為1°C /s，最高加熱溫度為1200。。。
[0022](4)本發(fā)明爐體通過設(shè)置程序自動控制開合式冷卻窗口和兩個大功率冷卻風機，提高了試樣的冷卻能力和均勻性，冷卻速度可實現(xiàn)0-120°C /min。
[0023](5)本發(fā)明爐體頂部設(shè)置均溫風機，控溫精度可達到± 1.5°C。
[0024](6)本發(fā)明是為特厚鍛件和極厚鋼板材料研制而開發(fā)的模擬試驗裝置，但不限于此類應用，還可用于其他材料熱處理工藝的模擬試驗，是對新材料研究開發(fā)極為有用的裝置。
【附圖說明】
[0025]圖1為精確控制加熱和冷卻的電阻絲熱模擬爐的俯視圖
[0026]其中的附圖標記為:
[0027]1爐體2加熱電阻絲3紅外測溫裝置
[0028]4均溫風機5對開式前爐門6開合式冷卻窗口
[0029]7冷卻風機
【具體實施方式】
[0030]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進行進一步說明。
[0031]如圖1所示，本發(fā)明提供一種精確控制加熱和冷卻的電阻絲熱模擬爐，包括:橫截面為正六邊形的柱形熱模擬爐爐體1，爐體1的一側(cè)設(shè)有對開式前爐門5，爐體頂上設(shè)有紅外測溫裝置3。爐體1上與前爐門5間隔的兩個側(cè)面分別設(shè)置有程序自動控制的兩個開合式冷卻窗口 6，每個開合式冷卻窗口 6外部設(shè)置有大功率冷卻風機7。通過模塊化的可編程控制器、溫度控制器和變頻器，控制對開式前爐門5和開合式冷卻窗口 6的開合大小和冷卻風機7的風速。
[0032]爐體1內(nèi)壁上設(shè)置三組大功率加熱電阻絲2，分別位于對開式前爐門5及開合式冷卻窗口 6間隔的三個側(cè)面，并且多排設(shè)置，以保證爐內(nèi)有充足的均溫區(qū)。
[0033]爐體1頂部設(shè)有一臺均溫風機4，保證熱模擬爐在加熱、保溫和冷卻過程中的溫度均勻性。
[0034]優(yōu)選地，爐體1外壁設(shè)有隔熱層，保證高溫時爐體壁溫< 60°C，提高熱模擬爐操作安全性。
[0035]優(yōu)選地，對開式前爐門5和開合式冷卻窗口 6通過伺服電機控制壓緊和開合。
[0036]該模擬爐具有如下性能:最大加熱速度為1°C /s，最高加熱溫度為1200°C，冷卻速度可實現(xiàn)0-120°C /min,控溫精度可達到± 1.5°C。
[0037]采用本發(fā)明進行熱處理加熱和冷卻時的具體工作流程如下:
[0038](1)加熱:打開對開式前爐門5，將試樣裝入爐體1中，關(guān)閉對開式前爐門5，可編程控制器接收紅外測溫裝置3測量的溫度信號，與設(shè)定的程序進行比對，根據(jù)偏差情況，反饋給加熱系統(tǒng)控制加熱電阻絲2的功率，加熱至設(shè)定溫度進行保溫；
[0039](2)冷卻:根據(jù)設(shè)定的冷卻速度，可編程控制器接收紅外測溫裝置3測量的溫度信號，與設(shè)定的程序進行比對，根據(jù)偏差情況，控制前爐門5和開合式冷卻窗口 6的開口度以及冷卻風機7的送風量，達到控制冷卻速度的目的，降到設(shè)定溫度程序自動打開對開式爐門5，試樣出爐；
[0040]其中，均溫風機4可控制的運行保證熱模擬爐在加熱、保溫和冷卻過程中的溫度均勻性。
[0041]以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種電阻絲熱模擬爐，包括:爐體(1)，加熱電阻絲(2)，均溫風機(4)，對開式前爐門(5)，開合式冷卻窗口(6)和冷卻風機(7)和控制系統(tǒng)，其特征在于:所述爐體⑴為橫截面為正六邊形的柱形爐體；所述對開式前爐門(5)設(shè)置于爐體(1)的一個側(cè)面；所述開合式冷卻窗口(6)分別在爐體(1)的兩個側(cè)面各設(shè)置有一個，且每個開合式冷卻窗口(6)之間及其與對開式前爐門(5)之間均間隔有爐體(1)的一個側(cè)面，每一個被間隔的側(cè)面內(nèi)壁上均設(shè)置有一組加熱電阻絲(2);所述冷卻風機(7)設(shè)置于開合式冷卻窗口(6)外側(cè)；所述均溫風機(4)設(shè)置于爐體(1)的頂部。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電阻絲熱模擬爐，其特征在于:所述爐體(1)頂部還設(shè)置有紅外測溫裝置(3)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電阻絲熱模擬爐，其特征在于:所述對開式前爐門(5)和開合式冷卻窗口(6)的開合程度和冷卻風機(7)的風速由控制系統(tǒng)控制，該控制系統(tǒng)包括模塊化的可編程控制器、溫度控制器、變頻器以及伺服電機。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電阻絲熱模擬爐，其特征在于:所述每組加熱電阻絲(2)為多排設(shè)置。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電阻絲熱模擬爐，其特征在于:所述爐體(1)外壁設(shè)有隔熱層。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電阻絲熱模擬爐，其特征在于:該模擬爐具有如下性能:最大加熱速度為1°C /s，最高加熱溫度為1200°C，冷卻速度可實現(xiàn)0-120°C /min，控溫精度可達到 ±1.5°C。7.一種如權(quán)利要求1所述電阻絲熱模擬爐的精確控制加熱和冷卻的方法，其特征在于: (1)加熱:打開對開式前爐門(5)，將試樣裝入爐體(1)中，關(guān)閉對開式前爐門(5)，可編程控制器接收紅外測溫裝置(3)測量的溫度信號，與設(shè)定的程序進行比對，根據(jù)偏差情況，反饋給加熱系統(tǒng)控制加熱電阻絲(2)的功率，加熱至設(shè)定溫度進行保溫； (2)冷卻:根據(jù)設(shè)定的冷卻速度，可編程控制器接收紅外測溫裝置(3)測量的溫度信號，與設(shè)定的程序進行比對，根據(jù)偏差情況，控制對開式前爐門(5)和開合式冷卻窗口(6)的開口度以及冷卻風機(7)的送風量，達到控制冷卻速度的目的，降到設(shè)定溫度程序自動打開對開式爐門(5)，試樣出爐； 其中，均溫風機(4)可控制的運行保證熱模擬爐在加熱、保溫和冷卻過程中的溫度均勻性。
【專利摘要】本發(fā)明屬于熱處理設(shè)備領(lǐng)域，涉及一種電阻絲熱模擬爐及精確控制加熱和冷卻的方法。本發(fā)明包括：爐體(1)，加熱電阻絲(2)，均溫風機(4)，對開式前爐門(5)，開合式冷卻窗口(6)和冷卻風機(7)和控制系統(tǒng)，爐體(1)為橫截面為正六邊形的柱形爐體；對開式前爐門(5)設(shè)置于爐體(1)的一個側(cè)面；所述開合式冷卻窗口(6)分別在爐體(1)的兩個側(cè)面各設(shè)置有一個，且每個開合式冷卻窗口(6)之間及其與對開式前爐門(5)之間均間隔有爐體(1)的一個側(cè)面，每一個被間隔的側(cè)面內(nèi)壁上均設(shè)置有一組加熱電阻絲(2)；冷卻風機(7)設(shè)置于開合式冷卻窗口(6)外側(cè)；均溫風機(4)設(shè)置于爐體(1)的頂部。本發(fā)明能夠精確控制加熱和冷卻速度。
【IPC分類】C21D11/00, C21D1/40
【公開號】CN105331782
【申請?zhí)枴緾N201510855925
【發(fā)明人】何西扣, 劉正東, 包漢生, 李世榮
【申請人】鋼鐵研究總院
【公開日】2016年2月17日
【申請日】2015年11月30日