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(diǎn)的設(shè)計(jì)改進(jìn)他們?cè)O(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(jì)的能量與動(dòng)力密度已經(jīng)帶來(lái)非常好的有用的工作能力。
　　對(duì)航空（典型的，Nadcap 和AMS2750美軍標(biāo)準(zhǔn)）與汽車（TS16949試驗(yàn)裝置）客戶來(lái)說(shuō)，過(guò)程一致性是主要的問(wèn)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(jì)與專家過(guò)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)匹配時(shí)，這是特別真實(shí)的。歐陸（Eurotherm）公司已經(jīng)具有航空與汽車熱處理規(guī)范的獨(dú)特知識(shí)。這些知識(shí)和特別設(shè)計(jì)的產(chǎn)品與系統(tǒng)幫助確保被控參數(shù)時(shí)刻保持在可接受的范圍內(nèi)。
　　現(xiàn)代控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要考慮三個(gè)問(wèn)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(diǎn)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(shí)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。
　?、?可接受的熱處理一般通過(guò)特定分級(jí)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?jí)工作很關(guān)鍵。
　　客戶反復(fù)出現(xiàn)的問(wèn)題都是過(guò)量的工作量溫度漂移，它發(fā)生在啟動(dòng)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(shí)。因?yàn)樵S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(jì)。正因?yàn)榇?，許多用戶轉(zhuǎn)而采用過(guò)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(shí)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(méi)有額外的溫度漂移， 它使部分原件處理延遲時(shí)間變長(zhǎng),也延長(zhǎng)了處理工作時(shí)間.
一些公司提供容易實(shí)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(dú)特的反逆（cutback）特點(diǎn)，實(shí)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(diǎn)（Holdback），保證保持時(shí)間（dwell time）；
⑥ 根據(jù)設(shè)定點(diǎn)或具有設(shè)定范圍的過(guò)程變量，提供串級(jí)—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(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，改進(jìn)黑熱/輻射熱（black-heat/radiant- heat）邊界過(guò)渡；
⑨ 輸出閥動(dòng)裝置特點(diǎn)用于非線性熱處理爐系統(tǒng)；
⑩ 注入過(guò)量空氣
熱循環(huán)中的變化如圖3所示：

圖3 具有串級(jí)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(shí)，從此在熱處理爐內(nèi)儲(chǔ)存熱，它有可能實(shí)現(xiàn)快速工件溫度校正時(shí)間，連續(xù)保持被認(rèn)可的精度范圍。
　　隨著越來(lái)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(shí)到對(duì)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(lái)處理時(shí)間，能量使用，審計(jì)兼容的好處。歐陸提供優(yōu)化設(shè)備服務(wù)來(lái)滿足這種需要。
　　歐陸公司致力于開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)熱處理解決方案，連續(xù)加強(qiáng)和改進(jìn)世界范圍內(nèi)熱處理客戶的競(jìng)爭(zhēng)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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