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大型板材真空退火炉多温区均温性控制

大型板材真空退火炉多温区均温性控制

近年来,稀有金属板材已广泛应用于航空航天、航海、核电、石油化工等领域,真空退火是稀有金属板材生产的重要工艺过程;严格控制真空退火炉室温度准确度与温区均温性,对提高钛、锆等稀有金属板材的质量具有重要意义。大型稀有金属板带材真空退火炉因其炉腔容积大、多温区均温性差异大、控温精度要求高,实现炉区温度高精确度和多温区高均温性的控制难度增大。真空退火炉温度控制系统为背景,结合钛、锆等稀有金属板带真空退火对控温精度及炉室均温性控制的要求,介绍稀有金属板材真空退火炉多温区均温性控制和技术特点,并对现场运行数据进行了分析验证。

1、均温性控制系统组

稀有金属板材真空退火炉为卧式真空内加热,加热炉室分为五个加热区,加热均温区为φ1900mm×3000mm,炉温均匀度要求≤±5℃,控温精度要求≤±1℃。温度控制采用工控机IPC+智能仪表欧陆3504+晶闸管调功器KTY3S带变压器的多温区均温控制系统,整个炉内真空度由真空计和压阻计来检测。

2、均温控制策略与实现

大型稀有金属板带材真空退火炉在加热过程中,由于被加热稀有金属存在不稳定的材料放气过程,以及材料的质量、体积、形状的差异,同时,加热炉室容积大、五个加热区不一致性、温度检测热偶和加热控制的时变性等因素影响,在实际生产很难实现温度的精确度和多温区均温性控制。通过实验与仿真研究,提出了大型稀有金属板带真空退火炉的Fuzzy-PID温度与均温控制策。

3、系统运行结果与分析该稀有金属板带材真空退火炉已于2010年4月投入生产运行。在生产过程中,分别进行了对退火炉控温精度及炉室均温性进行测试与分析。

对大型稀有金属板材真空退火炉加热工艺与设备特点,进行了多温区温度与均温性控制研究,建立基于Fuzzy-PID的控温与均温控制策略,进行了实际控温与均温性测试分析。结果表明:该真空退火炉控温精度≤±0.7℃,轴向和径向炉温均匀度≤±3℃,实现了真空退火炉加热多温区温度和均温性的精确控制,对提高稀有金属板材的真空退火质量具有重要意义。