用设有时间继电器的二位式电阻炉进行热处理的方法及该电阻炉

摘要

用设有时间继电器的二位式电阻炉进行热处理的方法及该电阻炉，涉及二位式电阻炉。目的是解决现有二位式温控电阻炉超温告警失效问题，空炉情况下对电阻炉初次加电，待炉温在原有温控系统的控制下第二次到达给定温度之后，继续对该电阻炉的负载供电直至炉温达到告警温度。测量从炉温第二次达到给定温度至达到告警温度的时长值，将该时长值作为时间继电器的延时通电时长，该继电器的电源输入端连接电阻炉负载的电源输入端的电源线路，时间继电器的电源输出端连接声光告警模块，当电阻炉负载单次通电时长达到所述时长值时，声光告警模块得电发出声光。本方法及该电阻炉具有当发生超温时进行告警的优点。适用于二位式电阻炉热处理加工。

说明书

技术领域

本发明涉及用设有时间继电器的二位式电阻炉进行超温告警的方法及该电阻炉，应用于二位式温控电阻炉领域。

背景技术

电阻炉是利用电流使炉内电热元件或加热介质发热，从而对工件或物料加热的工业炉。电阻炉在机械工业中用于金属锻压前加热、金属热处理加热、钎焊、粉末冶金烧结、玻璃陶瓷焙烧和退火、低熔点金属熔化、砂型和油漆膜层的干燥等。

电阻炉炉温的调节(自动控制)方式一般有三种：二位式自动调节、连续PID自动调节和准连续自动调节。上个世纪的绝大多数电阻炉的炉温调节方式都属于二位式自动调节。接近或进入了本世纪之初，使用后两种调节方式的电阻炉的比例迅速增加。因为二位式自动调节电阻炉温度的电阻炉具有结构简单、价格便宜的优点，所以广泛应用于对炉温精度要求不高的金属热处理加工场景。

小功率二位式电阻炉使用单项交流电，较大功率或大功率二位式电阻炉使用三相交流电。使用三相交流电的电阻炉的供电电路上设置了三相刀闸开关，每一相都设置了1个热熔器和1个接触器；使用单相交流电的电阻炉的供电电路上设置了单相刀闸开关、热熔器和接触器。

常见的二位式温控电阻炉由炉体和控制机构组成。电阻炉炉体中的负载为电热元件，该电热元件通常为电热丝或碳化硅棒，反应这些电热元件对电流阻力大小的物理量称为电阻。所述控制机构由热电偶电路、补偿电路、电子电位差计和超温报警器等器件和诸多仪表组成，具有监测电阻炉炉温、控制所述接触器对所述电阻炉进行通电和断电、检测故障、实时报警等功能。所述热熔器的作用是过流保护。

二位式温度调节是以接触器控制主电路的通或断作为它的基本调节动作，总体上说，就是受温度仪表控制，炉子升温到给定温度时接触器使主电路断电，炉子降温到给定温度时接触器使主电路通电。用炉初始时温度低于给定温度，电阻炉输入功率为100％(全功率通电升温)，当炉温达到给定温度时，接触器使炉子断电，炉子输入功率降为零，此时，由于炉子具有热惯性，炉温仍继续小幅上升一段温度之后，方开始下降。炉温降到给定温度时，接触器又使炉子通电，全功率加热炉子，此时，由于炉子具有热惯性，炉温仍进行小幅下降，下降到最低点后方开始升温，当炉温升到给定温度时炉子又断电，此刻又因热惯性继续小幅升温。炉子如此连续通电、断电交替进行下去，炉温以给定值为中心，类似正弦曲线式的波动并长时间以较小的温差(偏差)维持炉温(平均值)为给定值，直至有改变温度给定值的指令出现。以上就是电阻炉二位式自动调节炉温的基本过程。在控温调节系统没发出改变温度给定值指令的情况下，若出现通电不止，必然导至炉温连续升高不止，超过正常控温范围的现象那就是超温。

即，在预定时间内，电阻炉的炉温总是保持(即自动控制)在加工工艺需要的某一温度值。通常把这一温度称为“给定温度”、“温度给定值”、“规定温度”或“工作温度”。电阻炉的温度控制也可称为“温度调节”。正常情况下，当发生电阻炉火线缺相或部分负载断路时，二位式电阻炉温度控制机构会检测到故障已发生并发出声光报警、切断电阻炉的电源，即电阻炉具有超温报警功能；但是，由于二位式电阻炉控制系统采用的多个电器件和多种仪表会受到诸多因素的影响，从而发生电阻炉炉温意外地超过给定温度却没有报警、也没有切断电阻炉的电源的现象，称为超温报警失效。若发生超温报警失效而没有被及时发现并制止，将会造成被加热工件不合格甚至被加热工件报废、电阻炉被烧毁的事故。

所述控制机构结构复杂、流程环节众多，其工作时将受多种因素影响，例如：温度、电涌、机械损害、振动和内部故障等；控制机构中若有一处出现故障便可能使炉子发生超温或超温报警失效故障。可见，二位式电阻炉的控制机构固有的脆弱性，是超温或超温报警失效屡现不止的根本原因。尽管控制机构中含有超温报警装置，但超温报警失效的故障还是时有发生。这就是本专利防止电阻炉发生超温或超温报警失效故障新方法的必要性。

关于火线断、负载(电热丝或碳化硅棒)断的常见原因一般是：电热元件或导线与元件相接处长期在高温下(1200℃～1400℃)与空气接触被氧化、老化和烧损、自然毁断；长期在高温下工作的托起电热元件的异形托砖破损或老化导致电热元件变形、离位或短路；保险丝断也属于火线断；人工操作不当如装出炉直接撞擦炉砖或电热元件，或工件与电热元件有接触等误操作都能引起火线断或负载断；丝状电热元件之间或元件与导线连接处焊口若有虚焊或有效横截面狭小或焊条材质不佳易被烧断；硅碳棒和其它非金属电热元件的老化和脆断。

发明内容

本发明的目的是为了解决二位式温控电阻炉超温告警失效问题，进而提出采用设有时间继电器的二位式电阻炉进行热处理的方法及该电阻炉。

本发明提供一种用设有时间继电器的二位式电阻炉进行热处理的方法的具体步骤为：

步骤一、将二位式温控电阻炉的负载(5)初次通电，当所述二位式温控电阻炉的炉内温度达到给定温度后，由所述二位式温控电阻炉的温度控制模块控制所述二位式温控电阻炉的负载(5)的供电线路上的3个接触器(3)同时断开，实现对所述二位式温控电阻炉的负载(5)断电，该二位式温控电阻炉的炉温因为热惯性会继续升高并回落；

步骤二、根据时间继电器的延时时间参数设定3个时间继电器(4)的延时通电时长A；将3个所述时间继电器(4)的电源输入端的火线端子分别依次连接到二位式温控电阻炉的负载(5)的三相电源线路的每一相线路上，所述3个时间继电器(4)的电源输入端的零线端子接地，每一个所述时间继电器(4)的电源输出端连接声光告警模块(7)；使得每一个所述时间继电器(4)在二位式温控电阻炉的负载(5)通电时开始工作；

步骤三、当所述二位式温控电阻炉的炉温下降到给定温度时，由所述二位式温控电阻炉的温度控制模块控制3个接触器(3)同时闭合，使所述二位式温控电阻炉的负载(5)通电，同时，所述时间继电器(4)开始工作；

步骤四、当所述二位式温控电阻炉的炉温到达给定温度时，所述二位式温控电阻炉的温度控制模块控制所述3个接触器(3)同时断开，所述3个时间继电器(4)停止工作；所述二位式温控电阻炉的炉温因为热惯性继续升高并回落；若所述二位式温控电阻炉的炉温到达给定温度时，(当3个接触器3应该断开但没有断开时)如果所述3个接触器(3)未断开，则所述3个时间继电器(4)继续工作，当任一所述时间继电器(4)的通电时长达到步骤二中设定的延时通电时间后，该时间继电器(4)对所述时间继电器的电源输出端连接的声光告警模块(7)供电，使该声光告警模块(7)发出声光告警；

步骤五、依次重复步骤三和步骤四，直至热处理过程完成；

其中，步骤二所述的时间继电器的延时时间参数的获取方法为：在满炉情况下，对所述二位式温控电阻炉的负载(5)初次通电，当其炉温初次达到给定温度时，对所述二位式温控电阻炉的负载(5)断电；当其炉温因热惯性继续升高然后回落到给定温度时，对所述二位式温控电阻炉的负载(5)通电并开始计时，其炉温因热惯性继续下降然后回升到给定温度时继续对所述二位式温控电阻炉的负载(5)通电，直至其炉温达到报警温度时停止计时并对所述二位式温控电阻炉的负载(5)断电，所得到的计时时间长度数值即为时间继电器(4)中设定的延时通电时长A；该方法适用于使用三相电源的二位式电阻炉。技术人员可根据被加工工件的数量和材质，对所述时间继电器的延时供电时长值进行微调。

一种设有时间继电器的二位式电阻炉，包括3相刀闸开关(1)、3个熔断器(2)、3个接触器(3)同时和二位式温控电阻炉的负载(5)，所述3相刀闸开关(1)的一端连接三相交流电源的每一相；所述3相刀闸开关(1)的另一端依次连接所述3个熔断器(2)的一端，所述3个熔断器(2)的另一端依次连接所述3个接触器(3)同时的一端；所述3个接触器(3)同时的另一端依次连接所述二位式温控电阻炉的负载(5)的电源输入端；所述设有时间继电器的二位式电阻炉还包括3个时间继电器(4)和3个声光告警模块(7)，所述3个时间继电器(4)的电源输入端的火线端子分别依次连接所述3个接触器(3)同时的另一端；所述3个时间继电器(4)的电源输入端的零线端子接地；所述3个时间继电器(4)的电源输出端分别依次连接3个声光告警模块(7)。

本发明的有益效果是：由于本发明采用上述技术方案，使二位式温控电阻炉在原有温控机构的基础上增加了通电时长控制，具有了双重控制的优点，有效保证了二位式温控电阻炉不发生超温、不发生超温告警失效事故，使热处理加工工件的合格率提升30％，从而达到本发明的目的。

附图说明

图1为实现用设有时间继电器的二位式电阻炉进行热处理的方法的流程图。

图2为一种设有时间继电器的二位式电阻炉的结构示意图。

图3为二位式电阻炉的温度调节特征曲线示意图。

图4为二位式电阻炉达到告警温度所需时间A的测量方法示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1至4说明本实施方式，本实施方式所述的一种用设有时间继电器的二位式电阻炉进行热处理的方法的具体步骤为：

步骤一、将二位式温控电阻炉的负载(5)初次通电，当所述二位式温控电阻炉的炉内温度达到给定温度后，由所述二位式温控电阻炉的温度控制模块控制所述二位式温控电阻炉的负载(5)的供电线路上的3个接触器(3)同时断开，实现对所述二位式温控电阻炉的负载(5)断电，该二位式温控电阻炉的炉温因为热惯性会继续升高并回落；

步骤二、根据时间继电器的延时时间参数设定3个时间继电器(4)的延时通电时长A；将3个所述时间继电器(4)的电源输入端的火线端子分别依次连接到二位式温控电阻炉的负载(5)的三相电源线路的每一相线路上，所述3个时间继电器(4)的电源输入端的零线端子接地，每一个所述时间继电器(4)的电源输出端连接声光告警模块(7)；使得每一个所述时间继电器(4)在二位式温控电阻炉的负载(5)通电时开始工作；

步骤三、当所述二位式温控电阻炉的炉温下降到给定温度时，由所述二位式温控电阻炉的温度控制模块控制3个接触器(3)同时闭合，使所述二位式温控电阻炉的负载(5)通电，同时，所述时间继电器(4)开始工作；

步骤四、当所述二位式温控电阻炉的炉温到达给定温度时，所述二位式温控电阻炉的温度控制模块控制所述3个接触器(3)同时断开，所述3个时间继电器(4)停止工作；所述二位式温控电阻炉的炉温因为热惯性继续升高并回落；若所述二位式温控电阻炉的炉温到达给定温度时，(当3个接触器3应该断开但没有断开时)如果所述3个接触器(3)未断开，则所述3个时间继电器(4)继续工作，当任一所述时间继电器(4)的通电时长达到步骤二中设定的延时通电时间后，该时间继电器(4)对所述时间继电器的电源输出端连接的声光告警模块(7)供电，使该声光告警模块(7)发出声光告警；

步骤五、依次重复步骤三和步骤四，直至热处理过程完成。

具体实施方式二：结合图1至4说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一的进一步说明，步骤二所述的时间继电器的延时时间参数的获取方法为：在满炉情况下，对所述二位式温控电阻炉的负载(5)初次通电，当其炉温初次达到给定温度时，对所述二位式温控电阻炉的负载(5)断电；当其炉温因热惯性继续升高然后回落到给定温度时，对所述二位式温控电阻炉的负载(5)通电并开始计时，其炉温因热惯性继续下降然后回升到给定温度时继续对所述二位式温控电阻炉的负载(5)通电，直至其炉温达到报警温度时停止计时并对所述二位式温控电阻炉的负载(5)断电，所得到的计时时间长度数值即为时间继电器(4)中设定的延时通电时长A；该方法适用于使用三相电源的二位式电阻炉。技术人员可根据被加工工件的数量和材质，对所述时间继电器的延时供电时长值进行微调。

具体实施方式三：结合图2至4说明本实施方式，本实施方式所述的一种设有时间继电器的二位式电阻炉，包括3相刀闸开关(1)、3个熔断器(2)、3个接触器(3)同时和二位式温控电阻炉的负载(5)，所述3相刀闸开关(1)的一端连接三相交流电源的每一相；所述3相刀闸开关(1)的另一端依次连接所述3个熔断器(2)的一端，所述3个熔断器(2)的另一端依次连接所述3个接触器(3)同时的一端；所述3个接触器(3)同时的另一端依次连接所述二位式温控电阻炉的负载(5)的电源输入端；所述设有时间继电器的二位式电阻炉还包括3个时间继电器(4)和3个声光告警模块(7)，所述3个时间继电器(4)的电源输入端的火线端子分别依次连接所述3个接触器(3)同时的另一端；所述3个时间继电器(4)的电源输入端的零线端子接地；所述3个时间继电器(4)的电源输出端分别依次连接3个声光告警模块(7)。