一種適用于板條形金屬試樣熱處理的直接電阻加熱設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種適用于板條形金屬試樣熱處理的直接電阻加熱設(shè)備，一種適用于板條形金屬試樣熱處理的直接電阻加熱設(shè)備，包括保溫殼體、設(shè)于保溫殼體內(nèi)的主體、控制裝置；主體包括底板、固定于底板上的固定加熱電極、滑動(dòng)加熱電極、固定于底板上的滑動(dòng)裝置、張力裝置，滑動(dòng)加熱電極固定于滑動(dòng)裝置上，張力裝置與滑動(dòng)加熱電極底部連接；控制裝置包括變壓器以及依次連接的熱電偶、數(shù)據(jù)采集裝置、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、檔位選擇模塊、可控硅控制器、可控硅，可控硅與變壓器原邊連接，變壓器副邊分別與固定加熱電極、滑動(dòng)加熱電極連接。該設(shè)備允許熱處理的試樣尺寸大且可有效預(yù)防導(dǎo)電試樣的變形，控溫精確性、重復(fù)性、保溫溫度精確性優(yōu)異、效率高。
【專利說明】—種適用于板條形金屬試樣熱處理的直接電阻加熱設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋼鐵生產(chǎn)設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及一種適用于板條形金屬試樣熱處理的直接電阻加熱設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)鋼鐵企業(yè)的熱處理實(shí)驗(yàn)設(shè)備研究溫度控制不精確，一般只能進(jìn)行空冷、隨爐冷卻和水淬，無法滿足復(fù)雜、精確的冷卻控制要求。而退火是一種對(duì)金屬材料、非金屬材料的熱處理工藝，指的是將金屬緩慢加熱到一定溫度，保持足夠時(shí)間，然后以適宜速度冷卻；其目的是降低硬度，改善切削加工性，消除殘余應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸，減少變形與裂紋傾向，細(xì)化晶粒，調(diào)整組織，消除組 織缺陷。由此可見，退火工藝對(duì)產(chǎn)品的最終性能有著重要的影響，通過對(duì)退火工藝的模擬研究可以有效地降低產(chǎn)品成本，優(yōu)化退火工藝，改善產(chǎn)品性能。
[0003]目前國(guó)內(nèi)外在退火實(shí)驗(yàn)研究方面普遍采用熱處理爐、熱模擬試驗(yàn)機(jī)以及專門的連續(xù)退火模擬裝置。普通熱處理爐(如電阻爐、鹽浴爐等)是我國(guó)鋼鐵企業(yè)的退火實(shí)驗(yàn)研究的最主要的設(shè)備之一，其缺點(diǎn)是冷卻速度很難精確控制，一般只能進(jìn)行空冷、隨爐冷卻和水淬，無法滿足復(fù)雜、精確的冷卻控制要求；而熱力模擬試驗(yàn)機(jī)熱循環(huán)過程控制較好，不足之處是試樣小，不能進(jìn)行后續(xù)拉伸和深沖實(shí)驗(yàn)，另一不足是不能開展退火過程表面反應(yīng)方面的研究；而連續(xù)退火模擬裝置，需要成卷的原料，實(shí)驗(yàn)成本高，周期長(zhǎng)，并且工藝參數(shù)調(diào)整不靈活。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于一種適用于板條形金屬試樣熱處理的直接電阻加熱設(shè)備。
[0005]技術(shù)方案:本發(fā)明提供的一種適用于板條形金屬試樣熱處理的直接電阻加熱設(shè)備，包括保溫殼體、設(shè)于保溫殼體內(nèi)的主體、控制裝置；所述主體包括底板、固定于底板上的固定加熱電極、滑動(dòng)加熱電極、固定于底板上的滑動(dòng)裝置、張力裝置，所述滑動(dòng)加熱電極固定于滑動(dòng)裝置上，所述張力裝置與滑動(dòng)加熱電極底部連接；控制裝置包括變壓器以及依次連接的熱電偶、數(shù)據(jù)采集裝置、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、檔位選擇模塊、可控硅控制器、可控硅，可控硅與變壓器原邊連接，變壓器副邊分別與固定加熱電極、滑動(dòng)加熱電極連接。
[0006]作為改進(jìn)，保溫殼體包括盒體、上蓋、設(shè)于殼體和上蓋內(nèi)的耐高溫隔熱涂層。
[0007]作為另一種改進(jìn)，所述盒體包括主盒體和平行設(shè)置于主盒體內(nèi)的盒體端筋板；所述上蓋包括蓋頂板、設(shè)于蓋頂板相對(duì)邊上的壓條板、設(shè)于蓋頂板頂部的手柄和設(shè)于蓋頂板底部的蓋筋板。
[0008]作為另一種改進(jìn)，所述滑動(dòng)裝置包括導(dǎo)軌和與導(dǎo)軌配合的滑動(dòng)軸承，所述導(dǎo)軌固定于底板上，滑動(dòng)加熱電極固定于滑動(dòng)軸承上。
[0009]作為另一種改進(jìn)，所述張力裝置包括螺桿、套接在螺桿上的彈簧、設(shè)于彈簧底部的螺帽。[0010]有益效果:
[0011]具體而言，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具有以下突出的優(yōu)勢(shì):
[0012]I)相比于箱式電阻爐，直接電阻加熱設(shè)備為金屬板材試樣提供一個(gè)穩(wěn)定的熱環(huán)境，可實(shí)現(xiàn)精確控制保溫溫度和時(shí)間、加熱和冷卻速度，其控溫精確性和重復(fù)性更優(yōu)異；
[0013]2)相比于箱式電阻爐，直接電阻加熱設(shè)備硬件系統(tǒng)可及時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)問題，便于拆卸和維修；軟件系統(tǒng)便于調(diào)試和檢測(cè)問題，軟件運(yùn)行效率高、運(yùn)行速度快；
[0014]3)相比于箱式電阻爐，直接電阻加熱設(shè)備自動(dòng)性能更好，不需實(shí)驗(yàn)人員手工記錄，可提聞實(shí)驗(yàn)的精確性、節(jié)省實(shí)驗(yàn)時(shí)間、提聞效率；
[0015]4)相比于箱式電阻爐，直接電阻加熱設(shè)備具有張力系統(tǒng)，可有效防止熱處理試樣的變形，保證熱處理試樣后續(xù)的顯微組織和力學(xué)性能分析測(cè)試的制樣要求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為上蓋的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2為上蓋的仰視圖。
[0018]圖3為盒體 的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖4為主體的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖5為該裝置局部放大圖。
[0021]圖6為控制裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖7為數(shù)據(jù)采集裝置的采集原理圖。
[0023]圖8為數(shù)據(jù)采集卡AD雙端輸入連接方法；
[0024]圖9為數(shù)據(jù)采集卡DA模擬量輸出的信號(hào)連接方法；
[0025]圖10為數(shù)據(jù)采集卡DO數(shù)字量輸出的信號(hào)連接方法；
[0026]圖11為檔位選擇模塊的自動(dòng)模式下電路原理圖；
[0027]圖12為檔位選擇模塊的檔位切換模塊程序框圖；
[0028]圖13為檔位選擇模塊的手動(dòng)模式下2v控制電路原理圖；
[0029]圖14為可控硅控制器電路原理圖；
[0030]圖15為溫度控制和測(cè)量系統(tǒng)的原理圖；
[0031]圖16為數(shù)據(jù)采集模塊流程圖；
[0032]圖17為數(shù)據(jù)采集模塊程序框圖；
[0033]圖18為溫度控制模塊程序框圖；
[0034]圖19為箱式電阻爐保溫5min時(shí)，14次重復(fù)試驗(yàn)實(shí)際控制效果圖；
[0035]圖20為本發(fā)明直接電阻加熱設(shè)備保溫5min時(shí)，7次重復(fù)試驗(yàn)實(shí)際控制效果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做出進(jìn)一步說明。
[0037]適用于板條形金屬試樣熱處理的直接電阻加熱設(shè)備，包括保溫殼體1、設(shè)于保溫殼體I內(nèi)的主體2、控制裝置3。
[0038]所述保溫殼體I,見圖1-3，包括盒體11、上蓋12、設(shè)于殼體11和上蓋12內(nèi)的耐高溫隔熱涂層，盒體11包括主盒體111和平行設(shè)置于主盒體111內(nèi)的盒體端筋板112 ;所述上蓋12包括蓋頂板121、設(shè)于蓋頂板121相對(duì)邊上的壓條板122、設(shè)于蓋頂板121頂部的手柄123和設(shè)于蓋頂板底部的蓋筋板124。
[0039]所述主體2，見圖4，包括底板21、固定于底板21上的固定加熱電極22、滑動(dòng)加熱電極23、固定于底板21上的滑動(dòng)裝置24、張力裝置25，所述滑動(dòng)加熱電極23固定于滑動(dòng)裝置24上，所述張力裝置25與滑動(dòng)加熱電極23底部連接。具體而言，所述滑動(dòng)裝置24包括導(dǎo)軌241和與導(dǎo)軌241配合的滑動(dòng)軸承242，所述導(dǎo)軌241固定于底板21上，滑動(dòng)加熱電極23固定于滑動(dòng)軸承242上；所述張力裝置25包括螺桿251、套接在螺桿251上的彈簧252、設(shè)于彈簧252底部的螺帽253，螺桿251與滑動(dòng)電極底部連接，張力裝置利用連接到可滑動(dòng)的電極基座上的螺桿251，在螺桿251上套上彈簧252，然后用螺帽253對(duì)彈簧252進(jìn)行壓縮，從而對(duì)試樣4加載荷。
[0040]固定加熱電極22、滑動(dòng)加熱電極23分別與銅排26、過渡電極27連接，再連接于變壓器37兩端，見圖5。具體地，變壓器37次級(jí)線圈的兩個(gè)輸出端分別與過渡電極27連接，過渡電極27通過銅排26與固定加熱電極22、滑動(dòng)加熱電極23連接，試樣(4)的兩端通過張力裝置(25)與固定加熱電極22、滑動(dòng)加熱電極23緊密接觸，形成電流回路。
[0041]控制裝置3，見圖6，包括變壓器37以及依次連接的熱電偶31、數(shù)據(jù)采集裝置32、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)33、檔位選擇模塊34、可控硅控制器35、可控硅36，可控硅36與變壓器37原邊連接，變壓器37副邊分別與固定加熱電極22、滑動(dòng)加熱電極23連接。電流互感器(38)設(shè)于變壓器37副邊電路上。
[0042]380v交流電通過變壓器(37)之后，變壓器(37)將380V轉(zhuǎn)變?yōu)?_8V，以小電壓加在試樣⑷兩端，并對(duì)試樣⑷加熱，熱電偶(31)可以實(shí)時(shí)地測(cè)出試樣⑷上面的溫度，通過數(shù)據(jù)采集裝置32反饋到計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(33)中，通過檔位選擇模塊(34)計(jì)算出下一時(shí)刻的輸出電壓，通過控制可控硅控制器(35)的導(dǎo)角，利用可控硅(36)調(diào)節(jié)變壓器(37)初級(jí)線圈的匝數(shù)，從而達(dá)到調(diào)控次級(jí)電壓的效果，進(jìn)而達(dá)到控制試樣4溫度的目的。加熱電流的大小通過電流互感器(38)測(cè)量。
[0043]更具體的，本發(fā)明提供的控制裝置3，包括:
[0044]一.數(shù)據(jù)采集裝置32:指從傳感器和其它待測(cè)設(shè)備等模擬和數(shù)字被測(cè)單元中自動(dòng)采集非電量或者電量信號(hào)，送到上位機(jī)中進(jìn)行分析處理。所采集信號(hào)包括電流、電壓和溫度，數(shù)據(jù)采集裝置將采集到的信號(hào)經(jīng)濾波、放大，送至A/D轉(zhuǎn)換器，再以數(shù)字量形式送入計(jì)算機(jī)，其采集原理見圖7。
[0045]本發(fā)明選用數(shù)據(jù)采集卡為阿爾泰公司PCI2006數(shù)據(jù)采集卡。
[0046]該數(shù)據(jù)采集卡各類信號(hào)連接方法:采用雙端輸入方式，其連接見圖8-10所示，16路模擬輸入信號(hào)正端接到AIO-AI15端，其模擬輸入信號(hào)負(fù)端接到AI16-AI31端，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與PCI2006板共用模擬地AGND。
[0047]PCI2006數(shù)據(jù)采集卡各接口引腳的選擇:該設(shè)備共要求3路模擬信號(hào)輸入(電流、電壓和溫度)、1路模擬信號(hào)輸出和4路數(shù)字信號(hào)輸出。其中，為了提高抗干擾能力，3路模擬信號(hào)輸入采用雙端輸入的方式。PCI2006數(shù)據(jù)采集卡的引腳有3個(gè)，分別是AD、DA模擬量輸入輸出連接器62芯D型插頭CN1、DI數(shù)字量信號(hào)輸入連接器Pl和DO數(shù)字量信號(hào)輸出連接器P2。表1為各路信號(hào)選取的引腳。
[0048] 表1設(shè)備引用引腳號(hào)及其功能
【權(quán)利要求】
1.一種適用于板條形金屬試樣熱處理的直接電阻加熱設(shè)備，其特征在于:包括保溫殼體(1)、設(shè)于保溫殼體(1)內(nèi)的主體(2)、控制裝置(3);所述主體(2)包括底板(21)、固定于底板(21)上的固定加熱電極(22)、滑動(dòng)加熱電極(23)、固定于底板(21)上的滑動(dòng)裝置(24)、張力裝置(25)，所述滑動(dòng)加熱電極(23)固定于滑動(dòng)裝置(24)上，所述張力裝置(25)與滑動(dòng)加熱電極(23)底部連接；控制裝置(3)包括變壓器(37)以及依次連接的熱電偶(31)、數(shù)據(jù)采集裝置(32)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(33)、檔位選擇模塊(34)、可控硅控制器(35)、可控硅(36)，可控硅(36)與變壓器(37)原邊連接，變壓器(37)副邊分別與固定加熱電極(22)、滑動(dòng)加熱電極(23)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于板條形金屬試樣熱處理的直接電阻加熱設(shè)備，其特征在于:保溫殼體(1)包括盒體(11)、上蓋(12)、設(shè)于殼體(11)和上蓋(12)內(nèi)的耐高溫隔熱涂層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種適用于板條形金屬試樣熱處理的直接電阻加熱設(shè)備，其特征在于:所述盒體(11)包括主盒體(111)和平行設(shè)置于主盒體(111)內(nèi)的盒體端筋板(112);所述上蓋(12)包括蓋頂板(121)、設(shè)于蓋頂板(121)相對(duì)邊上的壓條板(122)、設(shè)于蓋頂板(121)頂部的手柄(123)和設(shè)于蓋頂板底部的蓋筋板(124)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于板條形金屬試樣熱處理的直接電阻加熱設(shè)備，其特征在于:所述滑動(dòng)裝置(24)包括導(dǎo)軌(241)和與導(dǎo)軌(241)配合的滑動(dòng)軸承(242)，所述導(dǎo)軌(241)固定 于底板(21)上，滑動(dòng)加熱電極(23)固定于滑動(dòng)軸承(242)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于板條形金屬試樣熱處理的直接電阻加熱設(shè)備，其特征在于:所述張力裝置(25)包括螺桿(251)、套接在螺桿(251)上的彈簧(252)、設(shè)于彈簧(252)底部的螺帽(253)。
【文檔編號(hào)】C21D1/26GK103966404SQ201410214136
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年5月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月20日
【發(fā)明者】朱鳴芳, 馮賽, 戴挺, 孫召亮 申請(qǐng)人:東南大學(xué)