热处理设备与炉温均匀性

xy_microkernel · 发表于 2013-9-9 14:58:41

本人最近对热处理设备突然特别有兴趣.于是跑了几家做炉子的企业.其中一家:箱式炉1500X900X900,使用温度200度.当时碰巧正在出厂前自检.设定温度180度,前后区温差6度.九点测温显示也是如此.
我好奇的是:温控表显示180度,与设定温度相同.问:你们区域内一共有(9+4=)13个测稳点,没有一个是180度,为何你的控制那个刚好显示180度?
回来想了一下,也许温控表为了满足控制精度的要求,不显示实际测量的温度,而显示平均值或其他他想显示的温度.
郁闷,如此做法也能保证温度均匀?(顶部装了4台风机.)

hackyue · 发表于 2013-9-9 15:29:07

控温表显示的只是连接控温仪表的热电偶那一点测量的结果，是实际温度。但是因为温场不是一个标准均匀的空间，所以在空间内个点温度都有所不同啊。如果多点测温达到了±6℃要求，说明就是达到了工艺允许误差的要求，可以进行相关生产的。只能跟你说，更小的空间也实现不了你说的那种每个测温点都显示180℃。

hongqk · 发表于 2013-9-9 23:52:16

炉内的加热控制是由温控仪控制，设定温度与控温偶的实际温度一致表示测温与控温达到了一个稳态，而炉温均匀性所测的13点温度只起显示，不起控作用。

hongqk · 发表于 2013-9-9 23:52:25

炉内的加热控制是由温控仪控制，设定温度与控温偶的实际温度一致表示测温与控温达到了一个稳态，而炉温均匀性所测的13点温度只起显示，不起控作用。

朱建林 · 发表于 2013-9-10 08:13:58

温度的均匀靠风机循环。靠近辐射管温度就高点。

xy_microkernel · 发表于 2013-9-10 12:01:17

看来大家未完全理解我的意思:我想表述的是:1\一般要求控温精度±1度.而做炉子的达不到,怪温控表厂家,温控表厂家很委屈,又没办法,就运用中国人变通的办法,我只显示你设定的温度.至于我实际检测到的温度,我只用于我自己的控制,不给你看.呵呵!(证明:如...不说了,有人会不愿意听的.)2\从现在炉子的结构及布局看,控制温度在±1度内收敛,是不可能的.(为什么呢?因为,控制对象选取有问题.)3\至于加风扇,增加炉内气氛流动的模式,改善温度均匀性,在我看来有点像搅浑水摸鱼.

hongqk · 发表于 2013-9-10 14:31:21

本帖最后由 hongqk 于 2013-9-10 14:34 编辑

xy_microkernel 发表于 2013-9-10 12:01
看来大家未完全理解我的意思:我想表述的是:1\一般要求控温精度±1度.而做炉子的达不到,怪温控表厂家,温控表 ...

现在设备控温精度在±1℃不是什么难事，应该都要做到；
就算用国内最普通带PID的温控仪也可以，如果达不到，应重调PID参数。
不管是仪表还是炉子，都是设备制造厂家的责任。
控温精度是在恒温阶段，炉温的上下波动值与设定值之差。
炉温均匀性是在一个特定控温点，有效加热区内不同地方的温差。
增加风扇提高炉温均匀性是一个必须的手段，真空炉除外。

xy_microkernel · 发表于 2013-9-10 15:02:16

现在设备控温精度(你的控温对象指的是热介质,空气或其他保护性气体?)在±1℃不是什么难事，(...呵呵!好大的口气!...假设你的炉膛内是2个立方,假设你的炉子密封很好,你知道温度增加1度,需要给2m3的空气多少能量?Q=C(质量热容)*V*P(密度)*(T1-T0)=?,我没有精确计算,但我可以告诉你,是个小的你没办法控制的数字.根据现有的模式,做到,可能吗?更为要命的是,你还得把怎么小的热量,平均分配到,2m3的空间中.)应该都要做到(实际状况是,决大多数没做到)；
增加风扇提高炉温均匀性是一个必须的手段，真空炉除外。(太绝对了!至少我不怎么认为!)

hongqk · 发表于 2013-9-10 19:20:15

xy_microkernel 发表于 2013-9-10 15:02
现在设备控温精度(你的控温对象指的是热介质,空气或其他保护性气体?)在±1℃不是什么难事，(...呵呵!好大的 ...

设备温度的控制根本不需要去计算加热这个炉膛及零件需要多少热量，这个应该发生在设备设计阶段，一当设备设计制造出来后，实际的升温过程，是走的另一个过程。
设定温度是多少，实际温度是多少，再根据这个差值决定仪表输出的比例是多少，这就是PID参数中的P值作用。
但是只有P值控制可能永远也到不了设定值，因为越接近目标值，输出比例就减少，没有偏差就没有输出，这样加入了积分，后再加入了微分来预测温度变化的趋热，提前控制。
PID是工业控制领域内成熟的控制模型，也是应该最广泛的，不是谁的口气大小问题。

hongqk · 发表于 2013-9-10 19:28:07

xy_microkernel 发表于 2013-9-10 15:02
现在设备控温精度(你的控温对象指的是热介质,空气或其他保护性气体?)在±1℃不是什么难事，(...呵呵!好大的 ...

在气氛的条件下，炉内的气氛对流非常强烈，大量的热气向上升形成自然对流，如果没有风扇的辅助，要保证炉内的温度均匀性不说不可能，只能说很难。我去看多用炉有风扇、井式炉有风扇，网带回火炉有网，有马弗的网带加热炉加不了风扇，只能做成多区控温的形式。
在真空条件下，加热方式主要靠辐射，不存在气氛对流的情况，所以可以在没有风扇的条件下，做到正负5度的炉温均匀性。

rclsb · 发表于 2013-9-10 21:42:30

本帖最后由 rclsb 于 2013-9-10 21:51 编辑

控温精度我们一般解释为：热电偶通过补偿导线到仪表控制时的精度，根据热电偶精度正负偏差0.3度，补偿导线偏差0.3度，控制仪表偏差0.3度，实际热电偶在炉膛测到600度时，仪表有可能显示600.9度，高精度仪表可感应0.2度温差的时候PID开始调功控制温度，如我公司给三一重工做的支承回火炉，220度保温时，温度始终显示是220度恒温，这个指的是控温精度。
炉温均匀性：热处理的都知道，如果按你说的设定温度180度,前后区温差6度.九点测温显示也是如此，炉温均匀性应该是±3度，这个不错了，不加风机是不可能达到的。我公司给西安航空做的高温加热炉6米长2米宽1.2米高，24点测温也能达到±3度以内，采用的就是特制风机。
控制热电偶只是控制炉腔内某一点温度，如果不是在测试点上，肯定和测试点温度有差异的，因为炉内没有达到±0度的温度均匀性。
备注：因为你是突然感兴趣的，所以给你普及一下，一般人我不告诉他，嘿嘿（因为热处理人都知道）！

hongqk · 发表于 2013-9-10 23:28:30

rclsb 发表于 2013-9-10 21:42
控温精度我们一般解释为：热电偶通过补偿导线到仪表控制时的精度，根据热电偶精度正负偏差0.3度，补偿导线 ...

您解释的控温精度应该为系统精度，系统精度为热电偶+补偿导线+控温仪表叠加之后的测量结果。
控温精度应该是在动态的控温过程中，炉内温度变化的上下限度差值。
您举例220度恒温不变化是因为仪表的显示精度造成，有的1度跳一下，如果不超过0.5度的话，就没有变化。
如果您看到的温度为220度，实际可能是219.5～220.4之间的温度。

hongqk · 发表于 2013-9-10 23:33:18

rclsb 发表于 2013-9-10 21:42
控温精度我们一般解释为：热电偶通过补偿导线到仪表控制时的精度，根据热电偶精度正负偏差0.3度，补偿导线 ...

您理解为炉温均匀性有一定道理，现实中有很多人也按这种方式操作，但这种处理方式没有将炉内温度的中心与控温仪表控温点作对比，如果控温点与中心重合，那么没有问题，如果不重合的话，就可能变-1～-7，炉内最高点和最低点还是差6度。

hongqk · 发表于 2013-9-10 23:40:09

根据GBT10066.4的解释，炉温均匀性的中心为各点算术平均值，最高点-算术平均值为上限点，最低点-算术平均值为下限点。

xy_microkernel · 发表于 2013-9-11 15:38:57

根据GB/T13324-2006 4.1.6的定义:炉温均匀度,炉子在实验温度下的热稳定状态时的炉内温度均匀程度.通常指在空炉状态时,在规定的各个测温点所测得的最高\最低温度分别与控温点上所测温度的差.
本人又查了一下,ASM2750D的中文版,美国人在开篇就详细的对控温热电偶\仪表等的校准使用等做了详细的规范.
可以理解,控温点,是设备的一个温度控制基准点.
我电话问了一下,国内的一家做温控表的厂家技术人员,他们的温控表未做计量认证.我不知道原因,但有兴趣的热处理厂家可以拿你的某块表去做一下计量认证.
这么多废话的意思是:1\基准点准确吗?2\也许我死较真:有人会说,抛开前面不谈,我13个点测得的温度在±3度内,有理由认为温度均匀达标.并且第14个点在允许偏差范围内.我认可这一点.但,我想问:制定标准的人,为什么要详细的规定温度均匀性指标?不外乎有二个理由:设备性能的衡量;生产工艺的需求.暂不谈第一个理由,我们考察一下,生产工艺的需求.做热处理,希望炉内工件最好是个等温体(基本做不到),但至少,工件本身温差在我可允许的范围内,±3,±6等.我们做一个假设:井式炉,上测温点897度,下测温点903度;中间距离1米.密封很好.有循环装置(好炉子啊!),那么我们计算后得出的结果是什么呢?上端发热体与下端发热体间,温度差,至少100度.假设此炉子没循环风,那是很难看的.
与其说循环风保证了炉温均匀,不如说循环风掩盖了炉温不均匀.
当然,认识\现有技术条件等决定了现状.
呵呵!希望我是错的.请高手批评!

rclsb · 发表于 2013-9-11 20:44:06

本帖最后由 rclsb 于 2013-9-11 21:42 编辑

铝合金热处理炉对温度的均匀性要求很高，而炉膛内工件四周加热体没有，所有的热量是通过引风机从加热腔内引出来，按你的“与其说循环风保证了炉温均匀，不如说循环风掩盖了炉温不均匀”是不科学的，就是循环风保证了炉温均匀性。
普通炉子加热体都是布置在工件四周，靠的是辐射加热，热电偶只可以控制某一面的某一部分中的某一点温度，尽可能的反应那一部分炉膛的真实温度，而炉膛中间和四周始终是有差异的，即使你把热电偶插到炉膛中间控制，那四周靠近加热体的部分温度会比热电偶的温度高，这种情况下，高精度设备只能通过强制热风来满足均温要求，如我上述提到的西安航空一共4家公司供货，严格的检测下只有我公司一家合格，运用的就是设计精良的风机，客户后加定8台。
按你假设“井式炉上端发热体与下端发热体间,温度差,至少100度”，你要求不加风机，炉温均匀。我公司给重庆一家军用单位做过一直径600，高800的井式真空多用炉，采用高度方向分9区控温，可以达到你要求的不用风机，也可以温度均匀性很好，但仅限于小直径井式炉，如果直径较大，中心和四周还是会温差较大。热处理时，工件形状、装料方式都会对工件每个部位实际升温造成偏差，但如果有风机强制循环热量，相对来说工件表面受到的温差就小。
较真不要紧，理解很重要，希望专家来拍砖。

rclsb · 发表于 2013-9-11 21:03:53

本帖最后由 rclsb 于 2013-9-11 21:12 编辑

hongqk 发表于 2013-9-10 23:28
您解释的控温精度应该为系统精度，系统精度为热电偶+补偿导线+控温仪表叠加之后的测量结果。
控温精度应 ...

是的，没错！呵呵，原则上理解控温精度就是仪表控制时反应的温度变化，但考量时可以将硬件温度差算进去，我说的设定220度时，使用中仪表220度没有变化，这个也只能算是温控精度±1℃，如果使用中仪表温度变成221℃，那只能理解温控精度±2℃。很多厂家提出说自己的温控精度达到±1℃，是没有考量硬件温度差的，如果检测机构同样用高精度检测器检测同一点温度，可能偏差会达到2℃。

hongqk · 发表于 2013-9-11 21:28:21

xy_microkernel 发表于 2013-9-11 15:38
根据GB/T13324-2006 4.1.6的定义:炉温均匀度,炉子在实验温度下的热稳定状态时的炉内温度均匀程度.通常指在 ...

炉温均匀性还是一个非常有趣的话题。
规范一点的企业，在设备投产前，至少会测试一下仪表、热电偶及炉温均匀性，热电偶及仪表出厂附的检验和合格证对于用户方不会认可，这不仅是AMS 2750的要求，也是质量管理体系的基本要求。
同意您的风扇观点，如果没有风扇，炉温均匀性会很差。但是加了风扇的炉子，不仅温度均匀，气氛也均匀，这也是合格的好设备啊。

xy_microkernel · 发表于 2013-9-12 12:45:02

...........但是加了风扇的炉子，不仅温度均匀，气氛也均匀，这也是合格的好设备啊。........
正如我前面描述的:认识与现有技术决定了现状.热处理是门科学,严格的说,事实上也是,牵涉到自动化\材料科学\热工\与现代物理学.目前,我觉得,在后 3 个点,都有人类未理解的点,所以,热处理大多时间还只是一个经验性产业.(我对经验与技术的理解是:知道这么做是对的,但不知道为什么,叫经验.知道不这么做是不对的,并且能准确预知后果,并解释原因的叫技术.)从这个角度讲,为什么许多小电炉厂,存在并活的挺好就好解释了.扯这些的原因是:我想做一个数学模型,准确模拟炉子的运行工作状况,为将来的控制模型奠定坚实的理论及实践基础.有兴趣的可提供信息或需求,将来做成了,第一时间通知您!呵呵,有所求!

hongqk · 发表于 2013-9-13 10:11:14

xy_microkernel 发表于 2013-9-12 12:45
...........但是加了风扇的炉子，不仅温度均匀，气氛也均匀，这也是合格的好设备啊。........
正如我前面描 ...

您要来做这个数学模型，这可是我们梦寐以求东西，如果有什么进展，可要第一时间通知啊。
据我所知，现在关于加热模拟这一块，已有很多的分析软件，国内在这块有较深入研究的有上海交大潘健生领衔的团队在做，在各种会议和期刊都有发表。

xy_microkernel · 发表于 2013-9-13 10:37:41

记得提出此想法时,无锡的一个老板也提到了潘院士的研究的其中一个分支也是如此.简单的说:以工件为对象的温度场控制模式.可惜,正如我前面说的,材料科学(也许我孤陋寡闻,未见相关报道.)未对温度控制提出更高的要求.换句话说,现在设备可以用啊.也许有一天,材料中热流对热处理的影响被提出,对做炉子的会有更高的要求.否则,现在只能说,对设备节能有一点现实意义.
国人喜欢花大价钱去买别人的炉子,不喜欢自己做点基础研究.呵呵!现实残酷啊!

hongqk · 发表于 2013-9-13 16:47:13

xy_microkernel 发表于 2013-9-13 10:37
记得提出此想法时,无锡的一个老板也提到了潘院士的研究的其中一个分支也是如此.简单的说:以工件为对象的温 ...

盐浴炉是泡热的，气氛炉是吹热的，真空炉是照热的，炉内零件的加热过程确实没有太多的研究。
国内都喜欢做短平快的事，基础研究给别人去做吧，这是现实。

hackyue · 发表于 2013-9-14 08:37:31

hongqk 发表于 2013-9-13 16:47
盐浴炉是泡热的，气氛炉是吹热的，真空炉是照热的，炉内零件的加热过程确实没有太多的研究。
国内都喜欢 ...

这也是发展中国家的一个特征嘛。
到时候我们把老外的东西都研究透了，实在没得研究了，也就开始搞自己的了。哈哈

wshore · 发表于 2014-1-11 14:50:39

180度能够±3度真的不错了！温控表上并不代表整个炉内所有点的温度都是180度！

hongqk · 发表于 2014-1-11 15:45:36

wshore 发表于 2014-1-11 14:50
180度能够±3度真的不错了！温控表上并不代表整个炉内所有点的温度都是180度！ ...

也许表本身就差了好多度，还有偶的误差还没有算啊。

tianwei · 发表于 2015-4-17 14:47:54

热处理炉系统准确性高温测量AMS2750E（0-1350度）炉温均匀性热处理炉有效加热区测定方法GB/T9452-2012高温测量AMS（0-1350度）有CNAS检测资质，有丰富测试经验。
田工 13771750028 QQ 504336855

温度均匀性 · 发表于 2015-5-5 08:24:34

与工业炉厂家签订供货合同时，验收项目中建议增加温度均匀性检测项目。不合格扣除７０％的货款，这样谁也不敢马虎。洗洗脚ＫＫ歌验收炉子的时代过去了。

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