一种适用于板条形金属试样热处理的直接电阻加热设备的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种适用于板条形金属试样热处理的直接电阻加热设备，一种适用于板条形金属试样热处理的直接电阻加热设备，包括保温壳体、设于保温壳体内的主体、控制装置；主体包括底板、固定于底板上的固定加热电极、滑动加热电极、固定于底板上的滑动装置、张力装置，滑动加热电极固定于滑动装置上，张力装置与滑动加热电极底部连接；控制装置包括变压器以及依次连接的热电偶、数据采集装置、计算机控制系统、档位选择模块、可控硅控制器、可控硅，可控硅与变压器原边连接，变压器副边分别与固定加热电极、滑动加热电极连接。该设备允许热处理的试样尺寸大且可有效预防导电试样的变形，控温精确性、重复性、保温温度精确性优异、效率高。
【专利说明】—种适用于板条形金属试样热处理的直接电阻加热设备
【技术领域】
[0001]本发明属于钢铁生产设备领域，特别涉及一种适用于板条形金属试样热处理的直接电阻加热设备。
【背景技术】
[0002]我国钢铁企业的热处理实验设备研究温度控制不精确，一般只能进行空冷、随炉冷却和水淬，无法满足复杂、精确的冷却控制要求。而退火是一种对金属材料、非金属材料的热处理工艺，指的是将金属缓慢加热到一定温度，保持足够时间，然后以适宜速度冷却；其目的是降低硬度，改善切削加工性，消除残余应力，稳定尺寸，减少变形与裂纹倾向，细化晶粒，调整组织，消除组 织缺陷。由此可见，退火工艺对产品的最终性能有着重要的影响，通过对退火工艺的模拟研究可以有效地降低产品成本，优化退火工艺，改善产品性能。
[0003]目前国内外在退火实验研究方面普遍采用热处理炉、热模拟试验机以及专门的连续退火模拟装置。普通热处理炉(如电阻炉、盐浴炉等)是我国钢铁企业的退火实验研究的最主要的设备之一，其缺点是冷却速度很难精确控制，一般只能进行空冷、随炉冷却和水淬，无法满足复杂、精确的冷却控制要求；而热力模拟试验机热循环过程控制较好，不足之处是试样小，不能进行后续拉伸和深冲实验，另一不足是不能开展退火过程表面反应方面的研究；而连续退火模拟装置，需要成卷的原料，实验成本高，周期长，并且工艺参数调整不灵活。
【发明内容】
[0004]发明目的:为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于一种适用于板条形金属试样热处理的直接电阻加热设备。
[0005]技术方案:本发明提供的一种适用于板条形金属试样热处理的直接电阻加热设备，包括保温壳体、设于保温壳体内的主体、控制装置；所述主体包括底板、固定于底板上的固定加热电极、滑动加热电极、固定于底板上的滑动装置、张力装置，所述滑动加热电极固定于滑动装置上，所述张力装置与滑动加热电极底部连接；控制装置包括变压器以及依次连接的热电偶、数据采集装置、计算机控制系统、档位选择模块、可控硅控制器、可控硅，可控硅与变压器原边连接，变压器副边分别与固定加热电极、滑动加热电极连接。
[0006]作为改进，保温壳体包括盒体、上盖、设于壳体和上盖内的耐高温隔热涂层。
[0007]作为另一种改进，所述盒体包括主盒体和平行设置于主盒体内的盒体端筋板；所述上盖包括盖顶板、设于盖顶板相对边上的压条板、设于盖顶板顶部的手柄和设于盖顶板底部的盖筋板。
[0008]作为另一种改进，所述滑动装置包括导轨和与导轨配合的滑动轴承，所述导轨固定于底板上，滑动加热电极固定于滑动轴承上。
[0009]作为另一种改进，所述张力装置包括螺杆、套接在螺杆上的弹簧、设于弹簧底部的螺帽。[0010]有益效果:
[0011]具体而言，相对于现有技术，具有以下突出的优势:
[0012]I)相比于箱式电阻炉，直接电阻加热设备为金属板材试样提供一个稳定的热环境，可实现精确控制保温温度和时间、加热和冷却速度，其控温精确性和重复性更优异；
[0013]2)相比于箱式电阻炉，直接电阻加热设备硬件系统可及时检测系统问题，便于拆卸和维修；软件系统便于调试和检测问题，软件运行效率高、运行速度快；
[0014]3)相比于箱式电阻炉，直接电阻加热设备自动性能更好，不需实验人员手工记录，可提闻实验的精确性、节省实验时间、提闻效率；
[0015]4)相比于箱式电阻炉，直接电阻加热设备具有张力系统，可有效防止热处理试样的变形，保证热处理试样后续的显微组织和力学性能分析测试的制样要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为上盖的结构示意图。
[0017]图2为上盖的仰视图。
[0018]图3为盒体 的结构示意图。
[0019]图4为主体的结构示意图。
[0020]图5为该装置局部放大图。
[0021]图6为控制装置结构示意图。
[0022]图7为数据采集装置的采集原理图。
[0023]图8为数据采集卡AD双端输入连接方法；
[0024]图9为数据采集卡DA模拟量输出的信号连接方法；
[0025]图10为数据采集卡DO数字量输出的信号连接方法；
[0026]图11为档位选择模块的自动模式下电路原理图；
[0027]图12为档位选择模块的档位切换模块程序框图；
[0028]图13为档位选择模块的手动模式下2v控制电路原理图；
[0029]图14为可控硅控制器电路原理图；
[0030]图15为温度控制和测量系统的原理图；
[0031]图16为数据采集模块流程图；
[0032]图17为数据采集模块程序框图；
[0033]图18为温度控制模块程序框图；
[0034]图19为箱式电阻炉保温5min时，14次重复试验实际控制效果图；
[0035]图20为本发明直接电阻加热设备保温5min时，7次重复试验实际控制效果图。
【具体实施方式】
[0036]下面结合附图对本发明做出进一步说明。
[0037]适用于板条形金属试样热处理的直接电阻加热设备，包括保温壳体1、设于保温壳体I内的主体2、控制装置3。
[0038]所述保温壳体I,见图1-3，包括盒体11、上盖12、设于壳体11和上盖12内的耐高温隔热涂层，盒体11包括主盒体111和平行设置于主盒体111内的盒体端筋板112 ;所述上盖12包括盖顶板121、设于盖顶板121相对边上的压条板122、设于盖顶板121顶部的手柄123和设于盖顶板底部的盖筋板124。
[0039]所述主体2，见图4，包括底板21、固定于底板21上的固定加热电极22、滑动加热电极23、固定于底板21上的滑动装置24、张力装置25，所述滑动加热电极23固定于滑动装置24上，所述张力装置25与滑动加热电极23底部连接。具体而言，所述滑动装置24包括导轨241和与导轨241配合的滑动轴承242，所述导轨241固定于底板21上，滑动加热电极23固定于滑动轴承242上；所述张力装置25包括螺杆251、套接在螺杆251上的弹簧252、设于弹簧252底部的螺帽253，螺杆251与滑动电极底部连接，张力装置利用连接到可滑动的电极基座上的螺杆251，在螺杆251上套上弹簧252，然后用螺帽253对弹簧252进行压缩，从而对试样4加载荷。
[0040]固定加热电极22、滑动加热电极23分别与铜排26、过渡电极27连接，再连接于变压器37两端，见图5。具体地，变压器37次级线圈的两个输出端分别与过渡电极27连接，过渡电极27通过铜排26与固定加热电极22、滑动加热电极23连接，试样(4)的两端通过张力装置(25)与固定加热电极22、滑动加热电极23紧密接触，形成电流回路。
[0041]控制装置3，见图6，包括变压器37以及依次连接的热电偶31、数据采集装置32、计算机控制系统33、档位选择模块34、可控硅控制器35、可控硅36，可控硅36与变压器37原边连接，变压器37副边分别与固定加热电极22、滑动加热电极23连接。电流互感器(38)设于变压器37副边电路上。
[0042]380v交流电通过变压器(37)之后，变压器(37)将380V转变为0_8V，以小电压加在试样⑷两端，并对试样⑷加热，热电偶(31)可以实时地测出试样⑷上面的温度，通过数据采集装置32反馈到计算机控制系统(33)中，通过档位选择模块(34)计算出下一时刻的输出电压，通过控制可控硅控制器(35)的导角，利用可控硅(36)调节变压器(37)初级线圈的匝数，从而达到调控次级电压的效果，进而达到控制试样4温度的目的。加热电流的大小通过电流互感器(38)测量。
[0043]更具体的，本发明提供的控制装置3，包括:
[0044]一.数据采集装置32:指从传感器和其它待测设备等模拟和数字被测单元中自动采集非电量或者电量信号，送到上位机中进行分析处理。所采集信号包括电流、电压和温度，数据采集装置将采集到的信号经滤波、放大，送至A/D转换器，再以数字量形式送入计算机，其采集原理见图7。
[0045]本发明选用数据采集卡为阿尔泰公司PCI2006数据采集卡。
[0046]该数据采集卡各类信号连接方法:采用双端输入方式，其连接见图8-10所示，16路模拟输入信号正端接到AIO-AI15端，其模拟输入信号负端接到AI16-AI31端，现场设备与PCI2006板共用模拟地AGND。
[0047]PCI2006数据采集卡各接口引脚的选择:该设备共要求3路模拟信号输入(电流、电压和温度)、1路模拟信号输出和4路数字信号输出。其中，为了提高抗干扰能力，3路模拟信号输入采用双端输入的方式。PCI2006数据采集卡的引脚有3个，分别是AD、DA模拟量输入输出连接器62芯D型插头CN1、DI数字量信号输入连接器Pl和DO数字量信号输出连接器P2。表1为各路信号选取的引脚。
[0048] 表1设备引用引脚号及其功能
【权利要求】
1.一种适用于板条形金属试样热处理的直接电阻加热设备，其特征在于:包括保温壳体(1)、设于保温壳体(1)内的主体(2)、控制装置(3);所述主体(2)包括底板(21)、固定于底板(21)上的固定加热电极(22)、滑动加热电极(23)、固定于底板(21)上的滑动装置(24)、张力装置(25)，所述滑动加热电极(23)固定于滑动装置(24)上，所述张力装置(25)与滑动加热电极(23)底部连接；控制装置(3)包括变压器(37)以及依次连接的热电偶(31)、数据采集装置(32)、计算机控制系统(33)、档位选择模块(34)、可控硅控制器(35)、可控硅(36)，可控硅(36)与变压器(37)原边连接，变压器(37)副边分别与固定加热电极(22)、滑动加热电极(23)连接。
2.根据权利要求1所述的一种适用于板条形金属试样热处理的直接电阻加热设备，其特征在于:保温壳体(1)包括盒体(11)、上盖(12)、设于壳体(11)和上盖(12)内的耐高温隔热涂层。
3.根据权利要求2所述的一种适用于板条形金属试样热处理的直接电阻加热设备，其特征在于:所述盒体(11)包括主盒体(111)和平行设置于主盒体(111)内的盒体端筋板(112);所述上盖(12)包括盖顶板(121)、设于盖顶板(121)相对边上的压条板(122)、设于盖顶板(121)顶部的手柄(123)和设于盖顶板底部的盖筋板(124)。
4.根据权利要求1所述的一种适用于板条形金属试样热处理的直接电阻加热设备，其特征在于:所述滑动装置(24)包括导轨(241)和与导轨(241)配合的滑动轴承(242)，所述导轨(241)固定 于底板(21)上，滑动加热电极(23)固定于滑动轴承(242)上。
5.根据权利要求1所述的一种适用于板条形金属试样热处理的直接电阻加热设备，其特征在于:所述张力装置(25)包括螺杆(251)、套接在螺杆(251)上的弹簧(252)、设于弹簧(252)底部的螺帽(253)。
【文档编号】C21D1/26GK103966404SQ201410214136
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年5月20日 优先权日:2014年5月20日
【发明者】朱鸣芳, 冯赛, 戴挺, 孙召亮 申请人:东南大学