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:熱處理爐制造商正在采用新特點的設(shè)計改進(jìn)他們設(shè)備的總體溫度分布：伴隨改進(jìn)的環(huán)境流模式，仔細(xì)設(shè)計的能量與動力密度已經(jīng)帶來非常好的有用的工作能力。
　　對航空（典型的，Nadcap 和AMS2750美軍標(biāo)準(zhǔn)）與汽車（TS16949試驗裝置）客戶來說，過程一致性是主要的問題，兼容更高的可接受的標(biāo)準(zhǔn)正在熱處理設(shè)備制造商與客戶之間建立信心。當(dāng)熱處理爐設(shè)計與專家過程控制系統(tǒng)的設(shè)計匹配時，這是特別真實的。歐陸（Eurotherm）公司已經(jīng)具有航空與汽車熱處理規(guī)范的獨特知識。這些知識和特別設(shè)計的產(chǎn)品與系統(tǒng)幫助確保被控參數(shù)時刻保持在可接受的范圍內(nèi)。
　　現(xiàn)代控制系統(tǒng)設(shè)計主要考慮三個問題：
　　① 有低熱量物質(zhì)隔離的大多數(shù)現(xiàn)代熱處理爐的增益和熱滯后正在變成負(fù)荷大小與設(shè)定點的主要因素，而不是熱處理爐結(jié)構(gòu)或其本身部件。
　?、?特別考慮實際工作量的溫度，客戶正在他們的控制算法中尋找，因此更多熱處理利用特定工作量溫度優(yōu)化的方法。
　　③ 可接受的熱處理一般通過特定分級定義熱處理爐批準(zhǔn)。為獲得生產(chǎn)規(guī)劃的最大效率和工作量能力的最高值，熱處理設(shè)備一直在最恰當(dāng)?shù)燃壒ぷ骱荜P(guān)鍵。
　　客戶反復(fù)出現(xiàn)的問題都是過量的工作量溫度漂移，它發(fā)生在啟動或軌跡斜坡，甚至發(fā)生在被控區(qū)域與要求的熱軌跡非常接近時。因為許多工件有不同的截面積，討厭的溫度漂移導(dǎo)致破壞性的后果，特別在負(fù)荷的薄截面零件。這些漂移能引起熱處理爐故障審計。正因為此，許多用戶轉(zhuǎn)而采用過度消除與增益優(yōu)化相當(dāng)粗劣的方法，它一直添加到熱處理循環(huán)時間內(nèi)。
　　典型的熱循環(huán)如圖1所示，不需要考慮根據(jù)負(fù)荷要求優(yōu)化熱處理爐控制。

圖1 典型的熱循環(huán)

　　圖1顯示控制非常謹(jǐn)慎的方法，確保沒有額外的溫度漂移， 它使部分原件處理延遲時間變長,也延長了處理工作時間.
一些公司提供容易實施的解決方案，在他們的多回路，軟接線產(chǎn)品中建立一定范圍的控制策略。典型的案例如圖2所示：

圖2控制策略

這樣安排的好處如下：
① 根據(jù)數(shù)學(xué)函數(shù)，有能力從一定量熱電偶中做出選擇；
② 超前程序斜坡/保持變換（ramp/dwell transition），避免軌跡斜坡超調(diào)；
③ 主從回路獨特的反逆（cutback）特點，實現(xiàn)最快的工作溫度校正，而不妥協(xié)穩(wěn)態(tài)控制的調(diào)節(jié)；
④ 主從控制回路之間共享積分智能；
⑤ 程序段的斷點（Holdback），保證保持時間（dwell time）；
⑥ 根據(jù)設(shè)定點或具有設(shè)定范圍的過程變量，提供串級—前饋，確保控制薄厚截面材料溫度微分；
⑦ 主從回路PID控制，確?？焖贌崽幚頎t回路與緩慢的工件回路之間恰當(dāng)?shù)目刂苾?yōu)化；
⑧ 可變動態(tài)調(diào)節(jié)，改進(jìn)黑熱/輻射熱（black-heat/radiant- heat）邊界過渡；
⑨ 輸出閥動裝置特點用于非線性熱處理爐系統(tǒng)；
⑩ 注入過量空氣
熱循環(huán)中的變化如圖3所示：

圖3 具有串級控制和熱電偶選擇的典型循環(huán)

　　圖3顯示當(dāng)解決方案有能力精確控制熱位差（thermal head）時，從此在熱處理爐內(nèi)儲存熱，它有可能實現(xiàn)快速工件溫度校正時間，連續(xù)保持被認(rèn)可的精度范圍。
　　隨著越來越多的用戶使用熱處理設(shè)備，改進(jìn)熱處理成本，兼容更高的可接受的標(biāo)準(zhǔn)，熱處理設(shè)備的用戶認(rèn)識到對他們的熱處理爐及其設(shè)備的控制性能稍加注意就能帶來處理時間，能量使用，審計兼容的好處。歐陸提供優(yōu)化設(shè)備服務(wù)來滿足這種需要。
　　歐陸公司致力于開發(fā)和設(shè)計熱處理解決方案，連續(xù)加強和改進(jìn)世界范圍內(nèi)熱處理客戶的競爭力。
　　關(guān)于作者
　　Jim Tebbs是歐陸公司負(fù)責(zé)熱處理解決方案的全球商務(wù)經(jīng)理，他已經(jīng)在歐陸工作27年，期間，他一直從事熱處理商務(wù)和技術(shù)工作。在加入到歐陸之前，他在位于英格蘭達(dá)比市的羅爾斯•羅伊斯公司航空引擎集團(tuán)公司（Rolls-Royce Aero Engine group）工作，負(fù)責(zé)材料處理和控制系統(tǒng)。
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