Способ управления процессом зонального отжига

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК И 9) (1 И В) 4 С 21 Р 11 00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМЪГ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ ИОТКРЫТИЙ(56) Васильев А.В., Энго И.К. Автоматизация пламенных печей в машиностроении. М.: Металлургия, 1970,с. 24, 46, 55, 98, 200.(54) (57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМЗОНАЛЬНОГО ОТЖИГА, заключающийся вравномерном перемещении объекта отжига относительно трех источниковнагрева, измерении температуры искорости изменения температуры по" верхности объекта в зоне каждого источника нагрева, сравнении измеренных значений температуры с заданнымзначением температуры и изменениимощности нагрева, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повыше ния качества отжига, мощность каждого из трех источников изменяют пропорционально разности измеренной изаданной температур объекта в начале зоны нагрева, скорости измененияэтой разности и текущей величине изменения мощности данного источника,причем указанные изменения мощности производят с запаздыванием, равнымвремени прохождения каждой точкойобъекта расстояния, равного длинеисточника, мощность которого, изменяют.Изобретение относится к термической обработке и может быть использовано при управлении процессами зонального отжига металлоизделий при помощи индукционных, элЕктронно) лучевых и других термических установок, в частности для отжига протяженных объектов, перемещаемых в процессе отжига относительно источника меньших размеров, чем отжигаемый объ О ект.Целью изобретения является повышение качества отжига.На фиг,1 приведена схема устройства, реализующего способ управления; на фиг,2 - распределение мощностей трех последовательно расположенных источников Р Г и Р и распределение температуры Я,(х) в зоне нагрева О , создаваемой этими источ никами; на фиг.З - изменение уклонения температуры ЬЯ в зоне первого источника при ступенчатом возмущении по температуре в начале первого источника. 2 эСпособ рассматривается на примере зонального отжига кольцевого объекта (фиг, 1).При отжиге кольцевых объектов необходимо корректировать мощность источ- Зе ника, так как начиная с некоторого момента времени в зону нагрева приходят точки объекта с отличной от нуля и оприорно неизвестной температурой. 35Кольцевая тонкостенная деталь 1 отжигается при помощи последовательно расположенных источников 2-4. Деталь 1 вращается в процессе отжига с постоянной угловой скорос гью и таким 40 образом, чтобы все ее точки последовательно проходили зону нагрева ОЯ.Температура в точках О, 1 1 и 1 з измеряется пирометром 5 со сканируюшим зеркалом б, приводимым во вра щение приводом 7.Информация о положении контролируемой точки со сканирующего привода 7 подается в блок 8 синхронизации и дешифратор 9, а оттуда - на вход блока 10 задания температуры и в вычислительное устроиство 11.В блоке 12 сравнения сигналы с пирометра, соответствующие текущему значению температуры в контролиру-емых точках, сравниваются с сигналами, соответствующими требуемому значению температуры. Сигналы, со 1 где Р, программная составляющая,обеспечивающая нагрев объФекта до температуры Я,при мо = Оь Р - переменная составляющая,компенсирующая уклонениеоВеличина ьР формируется следующим образом.В Установившемся режиме И (С)Роь Ро= О и программное управление Г обеспечивает в точкеМх=1 температуру О . При этом ь Г,(1)= = О.Предположим, что в момент времениО изменилась скачком температура материала, входящего в зону нагреответствующие разности температур, с блока 12 сравнения подаются на вход вычислительного устройства 11, в котором вырабатываются сигнаЛы, соответствующие значениям управляющего воздействия каждого из трех источников.На выходах блоков 13-15 управления формируются сигналы, пропорциональные величинам мощности соответствующих источников 2-4.Сущность изобретения состоит в следующем,1При отжиге требуется нагреть каждую точку изделия до заданной температуры Я о и выдержать ее при этой температуре в течение заданного времени Т . Причем в зону нагрева иэделие поступает с температурой, р, которая может отличаться от расчетного значения , на некоторую неизвестнуюзаранее величину 6 ,(1)= ф 0- 0"Объект при его равномерном перемещении последовательно без пауз нагревается при помощи трех источников интенсивности Г, У 2 и РЪ .Первый источник интенсивности Рл предназначен для компенсации потерь тепла вследствие теплопроводности на участок Х с О и для нагрева точек объекта от температуры , до заданной температуры й,. При этом по измеренным значениям ц, (ь) формируются сигналы ь ш, (1 ) и Ь р,(1), а величина Р,(1) изменяется таким образом, чтобы температура в точке х=1 достигала всегда одного и того же значения Величина У 1 задается в виде суммы222 б 9 О 5 20 ОсСс 2,Здесь о =11/Ч - запаздывание, равное времени прохода материала от точки х-О до точки хсо скоростью Ч;К ,К 2- коэффициенты пропорциональности,Управление, пропорциональное производной от возмущения, компенсирует скачок температуры в точке х=1 с30а управление, пропорциональное возмущению уменьшает уклонение температуры до нуля за время дПоскольку управлений ь 7 (С) распределено на всем отрезке 0,1то в момент С = ( температура скачком изменится не только в точке х==1(, а на всем отрезке 0,3 ь и в точке х=О появится скачок температуры,величина которого равна К, (фиг.Зв).40После того, как этот скачок, перемещаясь вдоль отрезка (.0,1( (фиг.Зг),подойдет к точке х=1, величина еговследствие теплоотдачи станет равнойК, (фиг.Зд). Для его компенсации45потребуется новая комбинация сигналов д и, ь ь)ц, ьсдвинУтых.на 2В результате;дГ, =- К, К д(ц,С,)+ Кд(п, С -Ц- -(к,(к,ь(ь,(ь.гк)ькььь,(ь гк,50ОсСсЯ где К -К При использовании предлагаемогоспособа снижается процент брака за счет контроля температурного режима с помощью оптического пирометра и гибкого управления "введением" энергии в зону отяигаь а также снижается расход материалов за счет обеспечения требуемых прочностных свойств при повышенной пластичности сварных соединений. ва, т.е. изменилась скачком величина ь, от нуля до единицы (фиг.За). Тогда к моменту времени С=1 Ч (где Ч - линейная скорость движения источников относительно изделия) уклонение температуры д Ц в точке х= =1, равно дд = К,ь)п= К где К,с - коэффициент, учитывающий остывание материала за время его прохода от точки х=О до точки х=1 (фиг.Зб). Для того, чтобы компенсировать это возмущение в точке х=1, управление Р(С) формируется пропорционально сумме возмущений температуры в точке х=1 и производной по времени от возмущения в точке х=1,. ьк(ь): к,(кьььь,(к-ккьь(к,(.-кЦ,4В момент С = 27 образуется новый меньший скачок температуры в точ 2ке х=О, равный К, (фиг,Зе). Дляоего компенсации потребуются сигналы дцо и д и(, , сдвинутые на З. Получаем управление ь Р,(С)в следующем общем виде:ь дГ,(Ц-К К 2 дпоС ")+"ди"Ц+кк,г. (к)"(кьькь,(ь-(ки 1 к)ьк,ьгь,(ь-(кк)к 111(:( Из полученного выражения следует, что второе слагаемое представляет собой величину 7,(С-).Таким образом, выражение для ЬГ,(С) можно записать.в виде д 1( )" КьК 2 д(по(-")+К, дря,(+-".)+К, дГ,(С=1, (З)Аналогичным образом для второго и третьего источников; дГФ= КФдРеь(к("-(21)фК 2 де А д КьдГ 2(С "Д(4)дай ГК 2 д)пе И 4+К 8 д)"(е 2(кС Й К)д "( "4ГДЕ к 2 =(1 с - 1 )Ч, с.- коэффициенты пропорциональности;- скорость. движения объекта.Предлагаемый способ повьппает качество отжига путем обеспечения заданного температурного режима с более высокой точностью. Например, при отжиге тонкостенных сварных соединений иэ термоупрочняемого сплава ВТобеспечивается точность поддержания температуры в зоне отжига 900+5 С.1222691 Составитель Т,Наумовдактор Л.шандор ТехредГ.Гербер орректор С.Чер 552 одписное по дел3035, Мо ское предприят Проектная,Ужгор оиэводственноЗакаэ 1 ВО/25НИИПИ Го арственного иэобретений а, Ж, Ра митета ССоткрытийкая наб