微型热处理加热炉

（河北科技师范学院）

摘要:在冶金工业中，加热炉习惯上是指把金属加热到轧制成锻造温度的工业炉，包括有

连续加热炉和室式加热炉等。金属热处理用的加热炉另称为热处理炉。初轧前加热钢锭或使钢锭内部温度均匀的炉子称为均热炉。广义而言，加热炉也包括均热炉和热处理炉。

热处理是机械工业的一项重要基础技术，通常像轴、轴承、齿轮、连杆等重要的机械零件和工模具都是要经过热处理的，而且，只要选材合适，热处理得当，就能使机械零件和工模具的使用寿命成倍、甚至十几倍的提高，实现“搞好热处理，零件一顶几”的目标，收到事半功倍的效果。热处理对于充分发挥金属材料的性能潜力，提高产品的内在质量，节约材料，减少能耗，延长产品的使用寿命，提高经济效益都具有十分重要的意义。 关键字：热处理，加热炉。

我国热处理加工工艺的现状和发展。

建国以来，我国的热处理技术有了很大的发展，现有热处理生产厂点一万余家，职工15万人，专业科技人员约1000余人，热处理加热设备11万台，年生产能力660万吨钢件，年产值约50亿元，全员劳动生产率约3万元/人*年。目前我国在热处理的基础理论研究和某些热处理新工艺、新技术研究方面，与工业发达国家的差距不大，但在热处理生产工艺水平和热处理设备方面却存在着较大的差距，还没有完全扭转热处理生产工艺和热处理设备落后、工件氧化脱碳严重、产品质量差、生产效率低、能耗大、成本高、污染严重的局面。为促进我国热处理技术的发展，我们应全面了解热处理技术的现状和水平，掌握其发展趋势，大力发展先进的热处理新技术、新工艺、新材料、新设备，用高新技术改造传统的热处理技术，实现“优质、高效、节能、降耗、无污染、低成本、专业化生产”，力争到 2000年时达到工业发达国家八十年代中期的水平。

1加炉的种类

一、加热温度：高温炉、中温炉、低温炉。

二、加热方式：真空炉、燃气炉、电炉、感应淬火机床等。

三、装炉方式：网带炉、台车炉、箱式炉、多用炉、井式炉、连续推杆炉等。 还可以按照功能分：渗碳炉、氮化炉等。

热处理炉分为退火炉、淬火炉、回火炉、正火炉、调质炉，主要用于大型碳钢、合金钢零件的退火；表面淬火件回火；焊件消除应力退火、时效等热处理工艺。加热方式有电加热、燃油、燃气、燃煤、热风循环。 退火炉是一种新型换热设备。退火炉是节能型周期式作业炉,超节能结构，采用纤维结构，节电60%。

牵引式热处理炉：广泛应用于冷轧带钢的镀锡、镀锌和硅钢、不锈钢的展开连续热处理，近

年来还用于深冲钢带的退火。牵引式炉大致分卧式和立式两种。卧式有单程的（直通卧式炉）和多程的（折叠式炉）；立式也有单程的（立式炉）和多程的（塔式炉）。牵引式热处理炉比罩式炉具有建设周期短、占地少、产品质量好(平整、均匀)、自动化程度高的优点，但设备复杂。塔式炉牵引带钢的速度可高达每秒钟10米，多用辐射管或电热体加热，可通控制气氛，处理温度为700～950℃。

工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程，有时只有加热和冷却两个过程。这些过程互相衔接，不可间断。这个过程可以借助陶瓷换热器来实现，陶瓷换热器的生产工艺与窑具的生产工艺基本相同，导热性与抗氧化性能是材料的主要应用性能。它的原理是把陶瓷散热器放置在烟道出口较近，温度较高的地方，不需要掺冷风及高温保护，当窑炉温度1250-1450℃时，烟道出口的温度应是1000-1300℃，陶瓷换热器回收余热可达到450-750℃，将回收到的的热空气送进窑炉与燃气形成混合气进行燃烧，这样直接降低生产成本，增加经济效益。

在冶金工业中，加热炉习惯上是指把金属加热到轧制成锻造温度的工业炉，包括有连续加热 炉和室式加热炉等。金属热处理用的加热炉另称为热处理炉。初轧前加热钢锭或使钢锭内部温度均匀的炉子称为均热炉。广义而言，加热炉也包括均热炉和热处理炉。

连续加热炉包括推钢式炉、步进式炉、转底式炉、分室式炉等连续加热炉,但习惯上常指推钢式炉。连续加热炉多数用于轧制前加热金属料坯，少数用于锻造和热处理。主要特点是：料坯在炉内依轧制的节奏连续运动，炉气在炉内也连续流动；一般情况，在炉料的断面尺寸、品种和产量不变的情况下，炉子各部分的温度和炉中金属料的温度基本上不随时间变化而仅沿炉子长度变化。

加热炉工作方式：在锻造和轧制生产中，钢坯一般在完全燃烧火焰的氧化气氛中加热。采用不完全燃烧的还原性火焰(即“自身保护气氛”，来直接加热金属，可以达到无氧化或少氧化的目的。这种加热方式称为明火式或敞焰式无氧化加热，成功地应用于转底式加热炉和室式加热炉。

2我国大型热处理加热炉的微型控制系统。

加热炉的温度控制是工业生产过程中最常见的控制要求之一，由于电加热炉本身是大惯 性的非线性多变量藕合过程，因而使得加热炉的控制存在很大困难.尤其是对金属热处理加热炉，要求炉内温度按一定曲线分布，且要求控制精度高，因此控制的难度就更大，下面针对热处理加热炉，提出了一种简单易行、功能齐全、操作方便的控制方案. 1系统的组成和功能

该系统由调节器、数据采集器和PC工控机组成.调节器和数据采集器均采用单片机，12位A/D,D/A芯片，它们由单片机的串行口通讯控制器与PC工控机联接，同时完成与下面调节器、数据采集器的通讯. 本控制系统的主要功能有:

1)实时显示炉膛温度分布曲线;

2)实时显示各区炉膛温度和控制电流信号; 3)对炉膛温度进行实时精确控制;

4)实时辨识系统模型及自动/手动无扰动切换;PID控制算法的实时在线无扰动切换; 5)故障自动到手动切换，超限声光报警等.

2系统软件

本系统的软件由PC工控机和调节器服务两部分组成.PC控制机上的软件主要完成通讯、计时、A/D量到工作量的转换、工艺流程图和工艺参数给定值、A/D自校信号显示、记录加热情况和声光报警，人机对话完成对调节器和数据采集器的控制组态，参数设定了在线查询修改参数等.该软件用两种语言编写:一部分用C语言，另一部分用汇编语言.它是一个中断服务程序，中断源有两个:时钟中断和通讯中断.

由于在本控制系统中采用了PC总线工业控制计算机作为主控机，从而可以充分利用其支持高级语言编程的功能，为软件编制和维护以及高级控制算法的实现提供了良好的基础. 另一部分则是调节器和数据采集器的工作软件，它的主要功能是系统初始化、系统管理、自诊断和掉电保护、采样、滤波、控制计算及输出通讯处理等.程序全部采用模块化结构，程序间完全独立，而且各自都有自己专用的数据库，以免数据信息混乱，全部控制算法都成表格产生，即软件工程中的“表格驱动”.都用三字节浮点数，其中二字节尾数，一字节阶码格式如下:

符号位~b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0 b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0 尾数码

符号位~b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0 阶码一

阶码符号位:b7=0表示负数，b7=1表示正数.尾数码符号位:b7=0表示正数，b7=1表示负数.表达范围:+_0.5x21或为8. 5x 10\分辩率:0. 25 x 2-127或为1 x10-37基本运算子程序有浮点数加法、减法、乘法、除法、开方、定点数到浮点转换和浮点数到定点数转换.滤波方式有中值滤波、均值滤波值等.

程序全部采用表格进行管理，即从采样、滤波方式到控制算法、控制参数、控制周期等全由表格定义，而这些表格都可以在上位机上生成并可随时作在线修改.