一種金剛石布拉磨塊燒結爐及其燒結工藝的制作方法
【專利摘要】一種金剛石布拉磨塊燒結爐及其燒結工藝，燒結爐包括爐體、設置于爐體中的加熱電路、多個溫度傳感器、多個壓力傳感器、PID調節器和可編程控制器，PID調節器用于接收溫度傳感器提供的實測溫度值和壓力傳感器提供的壓力值，并根據理想氣體狀態方程將壓力值轉換成間接溫度值，將實測溫度值和間接溫度值與設定溫度值進行比較得出偏差值，對偏差值進行PID運算得出控制量，然后將控制量傳遞給可編程控制器，可編程控制器與加熱電路連接，用于根據PID調節器提供的控制量控制加熱電路進行溫度調節工作，本發明可精確調節爐體內部溫度，并保證爐體內部溫度均勻性。
【專利說明】一種金剛石布拉磨塊燒結爐及其燒結工藝
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種金剛石布拉磨塊燒結爐及其燒結工藝。
【背景技術】
[0002]金剛石布拉磨塊主要應用于大理石和花崗巖等石材自動生產線的研磨與拋光，具有鋒利度好，磨削力強，磨削效率高，耐磨度好，可承受較大的負荷，能夠滿足高速磨削和精密磨削技術的要求等顯著特性。以金剛石顆粒為磨粒，由多種金屬或金屬化合物的粉末構成結合劑，經高溫燒結而成。
[0003]金剛石布拉磨塊的燒結過程在井式電阻爐中完成，燒結溫度一般控制在900°C以下。爐溫的均勻性是保證金剛石布拉磨塊質量的重要工藝參數，目前大多數電阻爐溫度控制方式不能保證爐內溫度實時調整，不能保證溫度的均勻性，另外為了提高生產效率，布拉磨塊模具在電阻爐中的擺放方式為相互疊加擺放的方式，這種方式嚴重影響了各布拉磨塊的受熱均勻性，導致同爐中布拉磨塊的質量差異大，影響布拉磨塊的質量和成品率。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種可精確調節爐體內部溫度，并保證爐體內部溫度均勻性的一種金剛石布拉磨塊燒結爐。
[0005]本發明的目的通過如下技術方案來實現:
[0006]一種金剛石布拉磨塊燒結爐，包括爐體、設置于爐體中的加熱電路，其特征在于:還包括
[0007]多個溫度傳感器，分區布置于爐體內部并與PID調節器輸入端連接，用于檢測爐體內部各區域溫度并傳遞給PID調節器；
[0008]多個壓力傳感器，分區布置于爐體內部并與PID調節器輸入端連接，用于檢測爐體內部各區域壓力并傳遞給PID調節器；
[0009]PID調節器，與可編程控制器連接，用于接收溫度傳感器提供的實測溫度值和壓力傳感器提供的壓力值，并根據理想氣體狀態方程將壓力值轉換成間接溫度值，將實測溫度值和間接溫度值與設定溫度值進行比較得出偏差值，對偏差值進行PID運算得出控制量，然后將控制量傳遞給可編程控制器；
[0010]可編程控制器，與加熱電路連接，用于根據PID調節器提供的控制量控制加熱電路進行溫度調節工作。
[0011]進一步的，本發明還包括設置于爐體內部的內循環風機，內循環風機與可編程控制器輸出端連接，PID調節器可對各實測溫度值和各間接溫度值進行比較，當任意兩溫度值之差大于預設值時，PID調節器生成風機啟動指令并傳遞給可編程控制器，可編程控制器根據該指令啟動風機，以使爐體內部各區域的溫度均勻。
[0012]進一步的，本發明還包括用于承載布拉磨塊模具的支架，該支架設置有沿垂直方向間隔布置的若干托盤。[0013]本發明的另一個目的是提供一種金剛石布拉磨塊燒結工藝，包括如下步驟:
[0014](I)、將裝有混合粉末的布拉磨塊模具放置在支架的托盤上并送入爐體中，布拉磨塊模具在托盤上的排列方式為圓周間隔排列；
[0015](2)、可編程控制器根據預設的溫度曲線控制加熱電路工作，并通過與可編程控制器連接的PID調節器獲取加熱電路的控制量，PID調節器根據多個溫度傳感器獲取爐體內部各區域的實測溫度值和根據多個壓力傳感器獲取爐體內部各區域的間接溫度值，將實測溫度值和間接溫度值與設定溫度值進行比較得出偏差值，對偏差值進行PID運算得出控制量，然后將控制量傳遞給可編程控制器，可編程控制器根據PID調節器提供的控制量控制加熱電路進行溫度調節工作。
[0016]進一步的，步驟(2)包括當PID調節器獲取的任意兩溫度值之差大于預設值時，PID調節器生成風機啟動指令并傳遞給可編程控制器，可編程控制器根據該指令啟動內循環風機，以使爐體內部各區域的溫度均勻。
[0017]進一步的，在托盤上的相鄰兩布拉磨塊模具之間的間隙大于單個布拉磨塊模具的體積。
[0018]進一步的，相鄰兩托盤上的布拉磨塊模具交錯排列。
[0019]進一步的，所述溫度曲線為:加熱2小時至溫度為200°C，然后保溫0.5小時；再加熱I小時至溫度為300°C，然后保溫0.5小時；再加熱I小時至溫度為500°C，然后保溫0.5個小時；再加熱I小時至溫度為800°C，然后保溫2小時，使布拉磨塊模具內的混合粉末燒結為金剛石布拉磨塊。
[0020]本發明具有如下有益效果:
[0021]本發明在通過溫度傳感器獲取實測溫度值的同時，還通過壓力傳感器獲取壓力值，并根據理想氣體狀態方程將壓力值換算成間接溫度值，通過實測溫度和間接溫度的冗余技術，更為準確地反饋爐體內部的各區域溫度，確保控制的有效性和可靠性。
[0022]PID調節器將獲取的實測溫度值和間接溫度值與設定溫度值進行比較得出偏差值，對偏差值進行PID運算得出控制量，然后將控制量傳遞給可編程控制器，可編程控制器根據PID調節器提供的控制量控制加熱電路進行溫度調節工作。
[0023]在爐體內部設置內循環風機，并設置成當任意兩溫度值之差大于預設溫度值時，啟動風機進行工作，以保證爐體內部各區域的溫度均勻性。
[0024]在金剛石布拉磨塊的燒結工藝中，本發明提供的支架和布拉磨塊模具的排列方式，可最大限度應用有限爐內空間，并使燒結體-空氣隙分布均一化，能夠減小燒結體對爐內溫度場均勻分布的影響，有利于溫度的均勻分布；布拉磨塊模具的排列方式結合本發明提供的特定溫度曲線，可生產出質量均一、成品率高、質量好的布拉磨塊。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]下面結合附圖對本發明作進一步詳細說明。
[0026]圖1為本發明的功能模塊圖。
[0027]圖2為本發明溫度傳感器的空間分布圖。
[0028]圖3為本發明壓力傳感器的空間分布圖。
[0029]圖4為本發明的控制原理圖。[0030]圖5為本發明提供的支架及布拉磨塊模具的排列圖。
[0031]圖6為托盤上布拉磨塊模具的排列圖。。
[0032]圖7為本發明的溫度曲線圖。
【具體實施方式】
[0033]參照圖1至圖7所示，一種金剛石布拉磨塊燒結爐，包括爐體(圖中未示出)、加熱電路6、溫度傳感器2、壓力傳感器4、PID調節器3、內循環風機5、PLC可編程控制器I和支架，其中，燒結爐為井式電阻爐，其爐體和加熱電路6為現有技術，在這里不再詳細說明。
[0034]溫度傳感器2設置于爐體內部，共有八個，采用II級工業用鎳鉻一鎳硅(K型)鎧裝熱電偶，熱電偶的分布如圖2所示，a、b、C、d、e、f、g、h代表八個溫度傳感器，各熱電偶以互為對比測量的方式測量各個區域的溫度，a與b互為參照，測量在同一水平面內的溫度，b與c互為參照，測量豎直平面內溫度，以此類推，從而精確地獲取爐體內部各區域的溫度，溫度傳感器2與PID調節器3輸入端連接，用于檢測爐體內部各區域溫度并傳遞給PID調節器3 ；
[0035]壓力傳感器4設置于爐體內部，共有三個，壓力傳感器4的分布方式如圖3所示，
1、j、k代表三個壓力傳感器4，壓力傳感器4與PID調節器3輸入端連接，用于檢測爐體內部各區域壓力并傳遞給PID調節器3，PID調節器3通過理想氣體狀態方程將壓力傳感器4提供的壓力值換算成間接溫度值。
[0036]PID調節器3與可編程控制器I連接，用于接收溫度傳感器2提供的實測溫度值和壓力傳感器4提供的壓力值，并根據理想氣體狀態方程將壓力值轉換成間接溫度值，將實測溫度值和間接溫度值與設定溫度值進行比較得出偏差值，對偏差值進行PID運算得出控制量，然后將控制量傳遞給可編程控制器I。
[0037]可編程控制器I的輸出端分別與加熱電路6和內循環風機5連接，用于根據PID調節器3提供的控制量控制加熱電路6進行溫度調節工作和控制內循環風機5工作，PID調節器3可對各實測溫度值和各間接溫度值進行比較，當任意兩溫度值之差5°C時，PID調節器3生成風機啟動指令并傳遞給可編程控制器I，可編程控制器I根據該指令啟動內循環風機6，爐體內部氣體在內循環風機6作用下循環流動使各區域的溫度均勻。
[0038]支架用于承載布拉磨塊模具8，該支架由立柱71和若干托盤72組成，托盤72沿垂直方向間隔布置在立柱71上。
[0039]本燒結加熱溫控的理論基礎如下:
[0040]理想氣體狀態方程在容積一定下的溫度-壓力函數關系和電能轉化為熱能并借助輻射與對流的傳熱方式。
[0041 ] ( I)由理想氣體狀態方程
[0042]PV=nRT
[0043]式中，n為爐內氣體的物質的量，R為常數。
[0044]已知電阻爐內體積為定值，電阻爐密閉，爐內氣體物質的量不變，則爐內氣體的壓強P與溫度T成正比，隨著爐內溫度的升高，壓強也在不斷升高。當燒結體與周圍進行熱輻射、熱交換時，通過壓力傳感器測量爐內的壓強，并通過理想氣體狀態方程轉換為溫度值，以此來配合熱電偶測得的溫度值共11個測量值來判斷并控制爐內溫度的均勻性，更加可A+^.0
[0045](2)在電阻爐內部，通過電熱元件將電能轉化為熱能并借助輻射與對流的傳熱方式加熱工件，通常可以用一下模型描述
[0046]
【權利要求】
1.一種金剛石布拉磨塊燒結爐，包括爐體、設置于爐體中的加熱電路，其特征在于:還包括 多個溫度傳感器，分區布置于爐體內部并與PID調節器輸入端連接，用于檢測爐體內部各區域溫度并傳遞給PID調節器； 多個壓力傳感器，分區布置于爐體內部并與PID調節器輸入端連接，用于檢測爐體內部各區域壓力并傳遞給PID調節器； PID調節器，與可編程控制器連接，用于接收溫度傳感器提供的實測溫度值和壓力傳感器提供的壓力值，并根據理想氣體狀態方程將壓力值轉換成間接溫度值，將實測溫度值和間接溫度值與設定溫度值進行比較得出偏差值，對偏差值進行PID運算得出控制量，然后將控制量傳遞給可編程控制器； 可編程控制器，與加熱電路連接，用于根據PID調節器提供的控制量控制加熱電路進行溫度調節工作。
2.根據權利要求1所述的一種金剛石布拉磨塊燒結爐，其特征在于:還包括設置于爐體內部的內循環風機，內循環風機與可編程控制器輸出端連接，PID調節器可對各實測溫度值和各間接溫度值進行比較，當任意兩溫度值之差大于預設值時，PID調節器生成風機啟動指令并傳遞給可編程控制器，可編程控制器根據該指令啟動風機，以使爐體內部各區域的溫度均勻。
3.根據權利要求1所述的一種金剛石布拉磨塊燒結爐，其特征在于:還包括用于承載布拉磨塊模具的支架，該支架設置有沿垂直方向間隔布置的若干托盤。
4.一種金剛石布拉磨塊燒結工藝，包括如下步驟: (I )、將裝有混合粉末的布拉磨塊模具放置在支架的托盤上并送入爐體中，布拉磨塊模具在托盤上的排列方式為圓周間隔排列； (2)、可編程控制器根據預設的溫度曲線控制加熱電路工作，并通過與可編程控制器連接的PID調節器獲取加熱電路的控制量，PID調節器根據多個溫度傳感器獲取爐體內部各區域的實測溫度值和根據多個壓力傳感器獲取爐體內部各區域的間接溫度值，將實測溫度值和間接溫度值與設定溫度值進行比較得出偏差值，對偏差值進行PID運算得出控制量，然后將控制量傳遞給可編程控制器，可編程控制器根據PID調節器提供的控制量控制加熱電路進行溫度調節工作。
5.根據要求4所述的一種金剛石布拉磨塊燒結工藝，其特征在于:步驟(2)包括當PID調節器獲取的任意兩溫度值之差大于預設值時，PID調節器生成風機啟動指令并傳遞給可編程控制器，可編程控制器根據該指令啟動內循環風機，以使爐體內部各區域的溫度均勻。
6.根據要求4所述的一種金剛石布拉磨塊燒結工藝，其特征在于:在托盤上的相鄰兩布拉磨塊模具之間的間隙大于單個布拉磨塊模具的體積。
7.根據要求4所述的一種金剛石布拉磨塊燒結工藝，其特征在于:相鄰兩托盤上的布拉磨塊模具交錯排列。
8.根據要求4或5或6或7所述的一種金剛石布拉磨塊燒結工藝，其特征在于:所述溫度曲線為:加熱2小時至溫度為200°C，然后保溫0.5小時；再加熱I小時至溫度為300°C，然后保溫0.5小時；再加熱I小時至溫度為500°C，然后保溫0.5個小時；再加熱I小時至溫度為800°C，然后保溫2小時，使布拉磨塊模具內的混合粉末燒結為金剛石布拉磨塊。
【文檔編號】F27B1/26GK103697686SQ201310749930
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月30日 優先權日:2013年12月30日
【發明者】陳秋平, 陳曉龍, 顧立志, 王建濤 申請人:泉州市洛江區雙陽金剛石工具有限公司