Термоэлектрическое устройство для регулирования температуры в термической печи

 

, СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОЫУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (89) DD/230564

j(21) 7773377/23-02 (22) 23.04.84 (31) MP С 21 D/251923, (32) 13.06.83 . (33) DD (46) 15.08.88, Бюл. И- 30 (7.1) фЕБ Веркцойгкомбинат (DD) (72) Шолль Роланд, Пешель Херберт

:и Фишер Дитер (DD) (53) 621.365.52(088.8) (54) ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯs ТЕМПЕРАТУРЫ В

ТЕРМИЧЕСКОЙ ПЕЧИ

:(57) Изобретение относится к области

ÄÄSUÄÄ 1416844 А 1 (5D 4 Г 27 0 19/00 С 21 D 11/00 изотермомагнитной обработки анизотропных постоянных магнитов. Цель изобретения — повьппение качества термообработки. Согласно изобретению по обеим сторонам размещенной в середи-. не зоны обработки термопары 5, контактируя с обрабатываемым материалом 4, располагаются термопары 11,12 каждая из которых встречно включена с термопарой в зонах подогрева. Термопары 11,12 сообщаются соответственно с регулирующими блоками 13, 14, к которым подключены силовые блоки 15, 16 для регулирования температуры в зонах подогрева. 1 ил.

1416844

Изобретение относится к изотермомагнитной обработке анизотропных постоянных магнитов, при которой изотермическое состояние во всей зоне обработки устанавливается под дейст5 вием зон подогрева, расположенных по бокам зоны обработки, путем термоэлектрического измерения температуры в пределах зон нагрева и соответствую-10 щего регулирования мощности, идущей на нагрев зон подогрева и обработки.

Термическая обработка известных ферромагнитных сплавов, например,постоянных магнитов из сплавов типа А1Я.Со или FeCrCo, под действием .мощного магнитного поля приводит к возникновению анизотропии магнитных свойств с высокими магнитными показателями в предпочтительном направле- 20 нии, определяемом приложенньм магнитным полем. При воздействии магнитного поля под постоянной температурой, т.е. при изотермомагнитной обработке, некоторые из этих материалов при- 25 обретают особенно высокие магнитные показатели. При этом важно создать изотермические условия во всей зоне

I обработки во время нагрева и во время выдержки темпратуры обработки.Это З0 связано с трудностями в печах для ! термической обработки, работающих в магнитном поле, так как полезное поперечное сечение печи определяется воздушным зазором электромагнита л

35 потому относительно мало. Для получения необходимой для обработки напряженности поля, составляющей 80240 КА/м, требуются большие затраты, связанные с мощным электромагнитом или с соответствующей катушкой с воздушным сердечником. По причине экономии для соответствующих магнитных систем под оборудование печи для термической обработки в магнитном поле вы45 деляются лишь незначительные объемы. !

Поэтому на практике размещение зоны обработки печи для термической обработки в очень маленьком, особенно по длине, воздушном зазоре (около

100-150 мм) электромагнита связано со значительными проблемами, так как наряду с пространством собственно под размещение обрабатываемого материала требуется место под корпус пе55 чи, нагревательные элементы и теплоизоляцию причем температура обработР

Ф ки, составляющая от 600 до 850 С, как изотермпческо cocToHHHe должна выдерживаться во всей зоне обработки с высокой точностью (допуск «-5 С).

Поддержание такого иэотермического состояния весьма затрудняется из-за ограниченных возможностей теплоизоляции и в значительной мере нарушается вследствие высокой степени заполнения при загрузке обрабатываемого материала. Такие нарушения термической печной системы отчасти устраняются на известных печах для термической обработки путем размещения зон подогрева рядом с зоной обработки. Однако, как показывают следующие известные печи для термической обработки и способы регулирования температуры, до сих пор не удалось полностью устранить эти термические нарушения в условиях размещения в воздушном зазоре электромагнита.

В заявке ФРГ Н - 2630676 кл. С 21 9 11/00, 1978 описаны способ и устройство для регулирования температуры печи для термической обработки, Способ включает регулирование температуры печи во время фазы нагрева и предусматривает раздельное регулирование имеющихся в печи зон по температуре и времени, причем первая зона печи нагревается в соответствии с заданным извне значением, а фактическое значение первой зоны печи образует значение, заданное для нагрева остальных зон печи, 3аданным значением первой зоны печи может быть и переменная программа температура — время.

В качестве. нагревательного устройства при использовании этого способа нагрева предлагается печь для термической обработки, в которой каждая зона печи имеет раздельно регулируемые нагревательные элементы и собственные устройства для измерения температуры в виде термоэлементов, а устройство регулирования для каждой зоны печи состоит из собственного преобразователя измеряемой величины температуры, собственного регулятора и собственного усилителя.

Недостатком такого регулирования нагрева печи является предписанная в виде цепной последовательности зависимость регулируемой величины каждой эоны нагрева только от фактической величины температуры предыдущей зоны подогрева, где температура на одну ступень ниже, так как в регули1416844 руемые величины температура обрабатываемого материала входит лишь косвенно в виде относительного падения температуры. Если изменение температу5 ры обрабатываемого материала "следует за имеющейся в зоне печи температурой медленно, то для зон подогрева и для зоны обработки, в зависимости от степени заполнения печи, задается слишком высокая температура, что при непрерывной и при прерывистой работе печи приводит к перепадам температуры на переходных участках, препятствуя установлению желаемого изотермического состояния в зоне обработки.

Цель изобретения — повышение качества термообработки.

В основу изобретения положена задача усовершенствования принципа определения и реализации регулируемых величин на базе нагрева печи для термической обработки, регулируемого путем термоэлектрического измерения 25 температуры в зонах подогрева и термической обработки.

Согласно изобретению эта задача решается таким образом, что в сере-дине зоны обработки, на активной тру- ЗО бе располагается термопара для первого регулирующего блока с задатчи. ком и силовым блоком, а по бокам, контактируя с обрабатываемым материалом, — опорные элементы термопары, причем один опорный элемент вместе с термопарой на первой зоне подогрева, а другой опорный элемент вместе с термопарой на другой зоне подогрева соответственно по второму и 411 третьему регулирующим блокам образуют зависимые от разности температур цепи термоэлектрического тока, подключенные к силовым блокам для регулирования температуры в зонах подогрева.

Устройство регулирования температуры регулирует печь для термической обработки с высокой скоростью разогрева, что обеспечивает соответствен- БО но высокую пропускную способность при обработке материала. Наряду с таким повышением производительности, в первую очередь достигается повышение постоянства температуры в зоне обработки, что позволяет при изотермических условиях равномерно поднимать тепловой потенциал до температуры обработки, обусловленной обрабатываемым материалом. Благодаря использованию опорных элементов термопары с контактом для измерения температуры непосредственно на обрабатываемом материале удается надежно избегать опасных перегревов, которые могут иметь место в известных устройствах регулирования температуры в краевых зонах камеры для обработки.

Схематически показано термоэлектрическое устройство регулирования температуры в печи для термической обработки постоянных магнитов в магнитном поле.

Печь для термической обработки состоит из активной трубы 1, окруженной снаружи нагревательными элементами 2, включенными так, что они образуют раздельные цепи накала,из которых одна находится в зоне обработки 1 и по одной цепи — в обеих зонах подогрева II и ТТТ. Активная труба 1 с нагревальными элементами 2 располагается в воздушном зазоре электромагнита 3, принимая в зоне обработки I, расположенной в воздушном зазоре, обрабатываежп материал 4, состоящий из постоянных магнитов, направленно уложенных слоя- ми в резервуаре.

Для термозчектрического измерения температуры в сердине зоны обработки I, контактируя с активной трубой 1, располагается термопара 5, а в зонах подогрева II u III термопары 6 и 7. Термопара 5 в зоне обработки I сообщается с регулирующим блоком 8, который по температуре, установленной задатчиком 9 для зоны обработки I через силовой блок 10 регулирует ток нагрева для зоны обработки I, Термопары 6 и 7 зон подогрева II и III встречно включены с опорными элементами 11 и 12, сообщаясь с ре-, гулирующими блоками 13 и 14, причем опорные элементы термопары 11 и

12 через отверстия в активной трубе 1 входят в зону обработки, контактируя . с обрабатываемым материалом 4 в целях прямого измерения температуры.

В регулирующих блоках 13 и 14. температурное напряжение, устанавливающееся в результате перепада температуры между зоной обработки Т и зонами подогрева II и III, анализируется и в виде регулируемой величины токов нагрева подается в зоны подогрева

1416844

Пи Зака 4057/39 Тираж 560 Подписное

ВНИИ

Произв.-полигр ° .np «> гV л. П оектная, II u III. При работе печи для термической обработки зона обработки I по задатчику 9, регулирующему блок 8 и силовому блоку 11 прежде всего доводится до заданной температуры.

Термопара 5 для сравнения заданного значения служит для сообщения актуальной температуры в зоне обработ:,ки I. Зоны подогрева II u III путем 10 встречного включения термопар 6 и 7 с опорными элементами термопары 11 и 1I2 устанавливаются но соответствующим регулирующим блокам 13 и 14 так, чтобы по силовым блокам 15 и 16 ус- 15 танавливался определенный подъем температуры по краю зоны обработки I.

Во время регулирования порожней печи для термической обработки опорные элементы термопары 11 и 12 находятся 20 в середине активной трубы 1.

Путем выбора технологически некритической переломной температуры на задатчьпсе 9 температура зоны обра;ботки Х, ранее установленная на тем пературу обработки, понижается до

I этой равновесной температуры. Когда равновесная температура достигает требуемого температурного профиля (+2 С), цикл обработки начинается ЭО с быстрой загрузки обрабатываемого материала 4, предварительно нагретого за пределами печи до равновесной температуры. При этом опорные элементы термопары 11 и 12 после загрузки обрабатываемого материала 4 входят с ним в контакт, получая свою температуру сравнения непосредственно от обрабатываемого материала 4.

Если,загрузка обрабатываемого ма- щ териала 4 производится достаточно быстро, то задатчик 9 можно сразу же йереключать на температуру обработки. В противном случае необходимо дождатьcsr термической компенсации, из меренной на обрабатываемом материале 4.

После переключения задатчика 9 на температуру обработки на нагрев зоны обработки 1 идет максимальная мощность. На нагрев обеих зон подогрева II и III, образующих термические буферы, идет мощность, незначительно превышающая регулируемую мощность на удержание, Причина заключается в том, что на контуры регулирования для зон подогрева II u III подается только фактическая температура обрабатываемого материала 4.

В период наибольшей скорости разогрева, составляющей примерно 60-807 от преодолеваемого перепада температуры, перепад температуры в пределах обрабатываемого материала 4 остается ниже +5 С, что опять полностью компенсируется с приближением к температуре обработки. Посредством регулятора при установлении температуры обработки подключается необходимое для термомагпитной обработки магнитное поле на электромагните 3.

Формула изобретения

Термоэлектрическое устройство для регулирования температуры в термической печи преимущественно с двумя зонами подогрева и зоной обработки для термической обработки постоянньгх магнитов в магнитном поле, содержащее для каждой зоны термопару,соединенную с регулятором, выход которого соединен с силовым блоком, причем регулятор зоны обработки подсоединен также к задатчнку температуры,о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества термообработки, оно снабжено третьей и четвертой термопарами, расположенными по обе стороны от термопары, установленной в середине зоны обработки, причем третья и четвертая термопары выполнены с возможностью контакта с обрабатываемым материалом и соединены с регуляторами зон подогрева и встречно-с термопарами, расположенными в зонах подогрева.