专利名称：一种工业钻石合成装置及合成方法
技术领域：
本发明属于本发明属于电加热自动控制领域，是一种精确控制工业钻石合成温度的合成装置及合成方法。
背景技术：
在工业钻石的合成过程中，工业钻石是在一定的压力、温度条件下生长的，压力通过挤压合成块产生高压，温度通过给合成块中合成腔内的碳管通电产生高温。在工业化生产过程中，主要是通过控制合成压力和合成腔温度，从而控制工业钻石的合成质量。由于工业化生产过程中，原材料的波动以及周围环境的改变，影响着合成压力以及合成腔里面的温度。在合成过程中，要想使合成质量进一步的稳定，只有通过进一步的控制合成压力和合成腔里面的温度，才能保证质量的稳定性。然而由于合成腔里面的温度高达130(Γ1500度， 只有通过钼铑合金电阻丝测量，但钼铑合金电阻丝价格昂贵不能重复测量，不能适应工业化生产。目前在的工业化生产过程中，主要是通过上一次的合成效果来调节本次的合成温度和压力，这样只能对合成条件进行一个大致的调节。如果在合成过程未结束前就能够通过一个简单的方法判断出合成腔里面的温度高低，从而对合成温度进行调节，则能使合成质量得到大幅度的提高。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够精确地自动控制工业钻石合成温度，操作简便，性能可靠的工业钻石合成装置及合成方法。实现本发明的目的所采取的技术方案是一种工业钻石合成装置，包括工业钻石合成压机和电加热系统，其中，电加热系统连接有PLC可编程控制器和电流互感器，PLC 可编程控制器设有合成温度自动控制系统，电流互感器设置在电加热系统的功率输出端， PLC可编程控制器的指令信号输出端通过信号传输线与电加热系统的控制机构连接。所述PLC可编程控制器设有加热信息显示操作界面。—种工业钻石合成方法，是按以下步骤进行
1)确定标准电流差值对一批工业钻石合成原料取样，按照合成工艺进行人工操作试验，在电加热系统输出功率达到合成工艺设定的功率，进行中停的时间内设定两个加热工艺时间点，当试得最佳合成温度时，检测记录两工艺时间点的电流差值，并将该差值设定为标准电流差值输入PLC可编程控制器的合成温度自动控制系统；
2)合成工业钻石按照常规方法完成准备工作后，启动所述电加热系统和PLC可编程控制器的合成温度自动控制系统，即自动完成超硬材料的合成。在工业钻石合成过程中，由于碳管在高压环境下电阻随着温度的变化而变化，从工艺时间点a到工艺时间点b，在工艺确定和温度稳定的条件下，电流的变化量基本上是一个定值，如果合成腔里面的温度发生了较大的变化，电流的变化量也随之发生变化，本发明利用这一原理，在各个合成压机上，在温度合适的条件下，从工艺时间点a到工艺时间点b， 试验找出电流的变化量，并把这一变化量在原材料不变的前提下做为压机的电流变化基准 I，然后在以后各次的合成中，用从工艺时间点a到工艺时间点b电流的实时变化量与I进行对比，然后再根据对比的差值对当前合成腔里面的温度通过调整加热系统输出功率进行调整。该方法不用等到合成结束就能够对合成腔里面的温度做出一个判断，并能及时的进行调整。本发明的工业钻石合成装置及合成方法适用于工业钻石的工业化大规模合成，通过PLC可编程控制器及合成温度自动控制系统的设置，实现了工业钻石加热合成的完全自动化，而且使合成更加操作简便，合成质量的可靠性、合成效率以及经济效益大幅度提高。
图1是本发明工业钻石合成装置的结构示意图； 图2是图1中加热信息显示操作界面示意图。
具体实施例方式参看图1，本发明的工业钻石合成装置，由工业钻石合成压机1和电加热系统2组成，其中，电加热系统2连接有PLC可编程控制器3和电流互感器5，电流互感器5设置在电加热系统2的功率输出端，用于采集电加热系统2输出的电流信号，并传输给PLC可编程控制器3。PLC可编程控制器3的指令信号输出端通过信号传输线与电加热系统2的控制机构连接。PLC可编程控制器3内设有合成温度自动控制系统，用于根据设定的合成工艺对电流信号进行逻辑处理，并对电加热系统2的控制机构发送调节控制信号，PLC可编程控制器3设有加热信息显示操作界面4，用于显示电加热系统2输出电流的实时变化以及输出电流和功率的调整控制值。参看图2，是加热信息显示操作界面4的结构示意图，图中按钮a、b为根据工艺而设定的两个时间点，I为经过试验确定的时间点a、b的标准电流差值，c、d分别为工艺时间点a、b的实时电流值，e为根据工艺时间点a、b的实时电流值计算得出的实时电流差值， r、s分别为电流差值与标准电流差值比较得出的正负差值，t、ν分别为根据r、s显示电流差值对电加热系统输出功率的应调整值，f为根据设定的I值与e比较后的自动调节量，P 为此程序的启用取消按钮。一种工业钻石合成方法，是按以下步骤进行
1)确定标准电流差值对一批工业钻石合成原料取样，按照合成工艺进行人工操作试验，在电加热系统输出功率达到合成工艺设定的功率，进行中停的时间内设定两个加热工艺时间点，当试得最佳合成温度时，检测记录两工艺时间点的电流差值，并将该差值设定为标准电流差值输入PLC可编程控制器的合成温度自动控制系统；
2)合成工业钻石按照常规方法完成工业钻石合成工位的准备工作后，点按合成温度自动控制程序启动按钮P，即由合成温度自动控制系统对合成加热温度进行实时监测和调节，直至完成工业钻石的合成。最后说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应覆盖在本发明的保护要求范围内。
权利要求
1.一种工业钻石合成装置及合成方法，包括工业钻石合成压机和电加热系统，其特征在于电加热系统连接有PLC可编程控制器和电流互感器，PLC可编程控制器设有合成温度自动控制系统，电流互感器设置在电加热系统的功率输出端，PLC可编程控制器的指令信号输出端通过信号传输线与电加热系统的控制机构连接。
2.如权利要求1所述的工业钻石合成装置及合成方法，其特征在于所述PLC可编程控制器设有加热信息显示操作界面。
3.一种应用权利要求1所述工业钻石合成装置进行工业钻石合成的方法，其特征在于它是按以下步骤进行1)确定标准电流差值对一批工业钻石合成原料取样，按照合成工艺进行人工操作试验，在电加热系统输出功率达到合成工艺设定的功率，进行中停的时间内设定两个加热工艺时间点，当试得最佳合成温度时，检测记录两工艺时间点的电流差值，并将该差值设定为标准电流差值输入PLC可编程控制器的合成温度自动控制系统；2)合成工业钻石按照常规方法完成准备工作后，启动所述电加热系统和PLC可编程控制器的合成温度自动控制系统，即自动完成超硬材料的合成。
全文摘要
本发明公开了一种工业钻石合成装置，包括工业钻石合成压机和电加热系统，其特征在于电加热系统连接有PLC可编程控制器和电流互感器，PLC可编程控制器设有合成温度自动控制系统，电流互感器设置在电加热系统的功率输出端，PLC可编程控制器的指令信号输出端通过信号传输线与电加热系统的控制机构连接。同时，利用加热电流与加热温度的对应关系，对合成温度进行自动控制，实现了工业钻石加热合成的完全自动化，而且使合成更加操作简便，合成质量的可靠性、合成效率以及经济效益大幅度提高。
文档编号B01J3/06GK102350268SQ20111018262
公开日2012年2月15日 申请日期2011年7月1日 优先权日2011年7月1日
发明者刘福军, 刘鑫, 张帅, 赵海军 申请人:中南钻石股份有限公司