Термоэлектрическое устройство для регулирования температуры в термической печи

, СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН АНИЕ ИЗОБРЕТЕН Н АВТОРСН ИДЕТЕЛЬСТВ т (РЭ) ь Херб УСТРОЙСТВОРАТУРЫ В тся к области 3 ювй ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(54) ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕТЕРМИЧЕСКОЙ ПЕЧИ(57) Изобретение относи яии 168(50 4 Р 27 0 19/00 С 21 Р 11/00 изотермомагнитной обработки анизотропных постоянных магнитов. Цель изобретения - повышение качества термообработки. Согласно изобретению пообеим сторонам размещенной в середи-,не зоны обработки термопары 5, контактируя с обрабатываемым материалом 4, располагаются термопары 11,12каждая из которых встречно включенас термопарой в зонах подогрева. Термопары 11,12 сообщаются соответственнос регулирующими блоками 13, 14, к которым подключены силовые блоки 15, 16для регулирования температуры в зонах подогрева. 1 ил.Изобретение относится к изотермомагнитной обработке анизотропных постоянных магнитов, при которой изотермическое состояние во всей зоне обработки устанавливается под дейст 5вием з он п одогр ев а, р аспол ожени ых по бокам зоны обработки, путем термоэлектрического измерения температуры в пределах зон нагрева и соответствующего регулирования мощности, идущей на нагрев зон подогрева и обработки.Термическая обработка известныхферромагнитных сплавов, например,постоянных магнитов из сплавов типа 15А 1 Я.Со или РеСгСо, под действием мощного магнитного поля приводит к возникновению анизотропии магнитных свойств с высокими магнитными показателями в предпочтительном направлении, определяемом приложенньщ магнитным полем, При воздействии магнитного поля под постоянной температурой,т,е. при изотермомагнитной обработке, некоторые из этих материалов приобретают особенно высокие магнитныепоказатели. При этом важно создатьизотермические условия во всей зонеобработки во время нагрева и во время выдержки темпратуры обработки.Это 30 связано с трудностями в печах для термической обработки, работающих в магнитном поле, так как полезное поперечное сечение печи определяется воздушным зазором электромагнита и35 потому относительно мало. Для получения необходимой для обработки напряженности поля, составляющей 80- 240 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 вы 45 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 пе 55 чи, нагревательные элементы и тепло- изоляцию причем температура обработРй ки, составляющая от 600 до 850 С, как изотермпческое состояние должна выдерживаться во всей зоне обработкис высокой точностью (допуск 5 С).Поддержание такого иэотермическогосостояния весьма затрудняется из-заограниченных возможностей теплоизоляции и в значительной мере нарушается вследствие высокой степени заполнения при загрузке обрабатываемого материала. Такие нарушения термическойпечной системы отчасти устраняютсяна известных печах для термической обработки путем размещения зон подогрейа рядом с зоной обработки. Однако,как показывают следующие известныепечи для термической обработки и способы регулирования температуры, досих пор не удалось полностью устранить эти термические нарушения в условиях размещения в воздушном зазоре электромагнита.В заявке ФРГ В 2630676,кл. С 21 Э 11/00, 1978 описаны способ и устройство для регулированиятемпературы печи для термической обработки, Способ включает регулирование температуры печи во время фазынагрева и предусматривает раздельноерегулирование имеющихся в печи зонпо температуре и времени, причемпервая зона печи нагревается в соответствии с заданным извне значением,а фактическое значение первой зоныпечи образует значение, заданноедля нагрева остальных зон печи, Заданным значением первой зоны печи может быть и переменная программа температура - время.В качестве, нагревательного устройства при использовании этого способанагрева предлагается печь для термической обработки, в которой каждаязона печи имеет раздельно регулируемые нагревательные элементы и собственные устройства для измерения температуры в виде термоэлементов, аустройство регулирования для каждойзоны печи состоит из собственногопреобразователя измеряемой величинытемпературы, собственного регулятора и собственного усилителя,Недостатком такого регулированиянагрева печи является предписаннаяв виде цепной последовательностизависимость регулируемой величины каждой эоны нагрева только от фактической величины температуры предыдущейзоны подогрева, где температура наодну ступень ниже, так как в регули 1416844руемые величины температура обрабатываемого материала входит лишь косвенно в виде относительного падения температуры, Если изменение температу 5 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 26 температуры в зонах подогрева и термической обработки.Согласно изобретению эта задача решается таким образом, что в середине 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 4 О третьему регулирующим блокам образуют зависимые от разности температур цепи термоэлектрического тока, подтключенные 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 использованиюопорных элементов термопары с контактом для измерения температуры непосредственно на обрабатываемом материале удается надежно избегатьопасных перегревов, которые могутиметь место в известных устройствах регулирования температуры в краевых зонах камеры для обработки,Схематически показано термоэлектрическое устройство регулированиятемпературы в печи для термическойобработки постоянных магнитов в магнитном поле.Печь для термической обработкисостоит из активной трубы 1, окруженной снаружи нагревательными элементами 2, включенными так, что ониобразуют раздельные цепи накала,изкоторых одна находится в зоне обработки 1 и по одной цепи - в обеихзонах подогрева 11 и 111, Активная труба 1 с нагревальными элементами 2 располагается в воздушном зазоре электромагнита 3, принимая взоне обработки 1, расположенной ввоздушном зазоре, обрабатываете материал 4, состоящий из постоянныхмагнитов, направленно уложенных слоями в резервуаре,Для термозчектрического измерениятемпературы в середине зоны обработки 1, контактируя с активной трубой 1, располагается термопара 5,а в зонах подогрева 11 и 111термопары 6 и 7. Термопара 5 в зонеобработки 1 сообщается с регулирующим блоком 8, который по температуре, установленной задатчиком 9 длязоны обработки 1 через силовойблок 10 регулирует ток нагрева длязоны обработки 1.Термопары 6 и 7 зон подогрева 11и 111 встречно включены с опорнымиэлементами 11 и 12, сообщаясь с ре-,гулирующими блоками 13 и 14, причем опорные элементы термопары 11 и12 через отверстия в активной трубе 1входят 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 1 и зонамиподогрева 11 и 111, анализируетсяи в виде регулируемой величины токовнагрева подается в зоны подогрева1416844 ПИ Заказ 4057/39 Тираж 560Подписное ВНИИПроизв.-полигрпр-тие, гжгород, у . рЪ 7 л. П оектная,11 и 111, При работе печи для термической обработки зона обработки 1 по задатчику 9, регулирующему блок 8 и силовому блоку 11 прежде всего доводится до заданной температуры. Термопара 5 для сравнения заданногозначения служит для сообщения актуальной температуры в зоне обработ,ки 1, Зоны подогрева 11 и 111 путем 10встречного включения термопар 6 и 7 с опорными элементами термопары 11 и 12 устанавливаются но соответствующим регулирующим блокам 13 и 14 так, чтобы по силовым блокам 15 и 16 ус танавливался определенный подъем температуры по краю зоны обработки 1, .Во время регулирования порожней печи для термической обработки опорные эле" менты термопары 11 и 12 находятся 20 в середине активной трубы 1.Путем выбора технологически некритической переломной температуры на задатчьпе 9 температура зоны обра;ботки 1; ранее установленная на тем пературу обработки, понижается до 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 переключать на температуру обработки, В противном случае необходимо дождаться термической компенсации, из- ц 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 11 и 111, образующих термические буферы, идет мощность, незначительно превышающая регулируемую мощность на удержание, Причина заключается в том, что на контуры регулирования для зон подогрева 11 и 111 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 преймущественно с двумя зонами подогрева и зоной обработки для термической обработки постоянньгл 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 задатчику 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.