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对气氛炉在温控仪上的优化建议

发布时间:2018/1/19 8:57:00 点击量:4

  气氛炉又称钢包炉、气氛保护炉,通常包括一个可以抽真空充气氛的容器及一个可置于其内的箱式炉。气氛炉在工业领域用途很广,尤其适用于磁性材料行业磁芯的烧结,主要用于实验室的小试及小批量生产。磁芯的烧结过程对氧分压有一定的要求,通常是抽真空后充入氮气保护进行烧结。
  传统气氛炉采用硅碳棒加热,最高工作温度为1350℃,缺点是寿命短,存在老化问题,断一根需要一组全部更换,劳动强度大;此外加热元件是两侧均布,炉门、炉尾温度明显偏低,导致烧结产品的一致性差。在优化方案中,加热元件采用硅钼棒,其正常工作温度为1450℃,符合烧结高性能磁芯的温度要求,使用寿命长达1年左右,不存在老化问题,一根只需换一根,操作方便;炉尾部加装加热元件,成三面加热,同时靠炉门的热电偶前移,这样就能保证炉内温度的均匀性达到±5℃。
  传统气氛炉的温控仪只能设定温度~时间曲线,对于阻值一定的阻性负载,只要设定好适当的PID(比例、微分、积分)值,就能得到设定的温度曲线。而优化设计中的气氛炉加热元件是硅钼棒,其阻值随温度的变化而变化。特别是硅钼棒冷态阻值极小,初始升温时,即使电压调整器触发可控硅很小的导通角,反映到负载上的电流就可能很大,以致于烧毁快速熔断器或可控硅。传统的做法是在电压调整器上装一个10k电位器,对温控仪送给电压调整器的标准信号限幅,使负载上的电流减小。但随着温度的升高,硅钼棒的阻值迅速变大,这样又要求手工增大10k电位器的输出,一直到硅钼棒阻值变化不大时,才能把10k电位器调节到最大,以保证设定的温度曲线,这样达不到全自动升温的目的。
  在气氛炉温控仪的优化方案中,温控仪可自动地将送给电压调整器的标准信号通过程序来加以限幅,每一程序段增加一个限幅(F)参数,这样就能保证全自动升温。当然最理想的控温方式是自始至终限制最大电流值,这需要采用闭环控制,需增加硬件,比较繁琐。

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