一种预测热处理加热炉内耐磨钢球温度的方法与流程

一种预测热处理加热炉内耐磨钢球温度的方法
1.技术领域
2.本发明涉及热处理温度控制技术领域，尤其涉及一种预测热处理加热炉内耐磨钢球温度的方法。


背景技术：

3.在耐磨钢球热处理工艺中，用筐篮盛装已经铸造好的钢球通过加热炉加热至所需要的温度。然后将钢球放入淬火池里进行淬火处理。经过淬火处理的钢球再进入后道处理工序。如果加热炉加热钢球的实际加热时间长于理论最短加热时间的话，说明该加热操作浪费能源。因此，把握耐磨钢球热处理中的热工制度非常重要，对温度进行有效的预测，能准确地把握加热炉内的运行状况，为操作人员提供有效的指导，从而保证产品能高效的生产，为企业的节能降耗提供一定的指导意义。
4.申请号为201711041905.3的中国发明专利公开了一种基于过程神经网络的加热炉温度的计算机控制方法，包括步骤1：建立基于过程神经网络的加热炉温度预测模型；（1）数据采集并拟合；（2）采用三层过程神经网络预测模型预测加热炉温度值；（3）采用梯度下降方法进行学习训练，直至误差函数小于0.5，停止训练；步骤2：将给定的温度值减去步骤1中由三层过程神经网络预测模型预测出来的第k 1组加热炉温度值得到温度偏差，将该温度偏差通过pid控制器调节，以控制加热炉内温度调节器，调节加热炉内第k 1组实际加热炉温度值，使其与给定的温度值的偏差不超过
±
1℃。
5.申请号为201910568108.3的中国发明专利公开了一种热轧加热炉目标出炉温度预测控制方法，其控制步骤包括设计目标出炉温度及板坯相关参数读取；进行板坯尺寸影响系数计算；进行板坯钢种影响系数计算；进行初始板坯温度补偿计算；进行回炉板坯温度补偿计算；进行实际目标出炉温度计算；实际目标出炉温度的输出。其采用标准坯控制方式，结合加热炉布料状态及板坯特性系数的控制方式，计算出修正后的板坯目标出炉温度，提前做好计划的温度过渡，对涉及的热轧板坯加热温度进行预测控制。
6.现有技术中，对于加热炉温度的控制多停留在理论计算和补偿，对于耐磨钢球生产而言，其与钢板一样都是金属材料，但又有不同，钢球规格大小和批次处理的重量，甚至钢球在筐篮中的分布状态，都会影响加热炉的温度曲线，使加热炉无法稳定控制，常规作法都是提升加热温度，这样必然造成热能的损失，目前还未见相关报道。


技术实现要素：

7.本发明的目的是提供一种预测热处理加热炉内耐磨钢球温度的方法，克服现有技术的不足，确定加热炉最短加热时间预测基准值，找出各种情况下耐磨钢球加热所需的最短加热时间，有助于相关企业节能减排，并且提高生产率。
8.为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种预测热处理加热炉内耐磨钢球温度的方法，其特征在于，采用缩小体积的模拟筐篮盛装一定数量的缩小比例的模拟金属球模拟实际筐篮盛装的耐磨钢球，监测每一个模拟球在各种加热条件下所需的最短加热时间，具体模拟操作步骤如下：1）将多个带有热电偶和编号的模拟金属球随机装入缩小比例的筐篮内，堆积层数不少于三层；2）用补偿导线将所有模拟金属球的热电偶与多通道数据采集仪采集接口相连接；3）在常温下盛装有模拟金属球的筐篮放入已经加热至一定温度的电加热炉内，同时打开多通道数据采集仪记录每个球的升温过程；4）根据数据采集仪记录的数据确定升温最慢的模拟金属球的编号和位置以及该球被加热至规定的温度所需要的时间，该时间即为电加热炉加热钢球所需要的最短加热时间；5）通过相似比例换算得出实际耐磨钢球热处理的最短加热时间，安排实际生产调度。
9.进一步的，所述模拟金属球上钻有直径1mm~2mm的孔，孔深度到达模拟球的中心，孔中插入铠装热电偶抵达球的中心，并对所有模拟金属球和热电偶进行编号，模拟金属球和热电偶一一对应。
10.进一步的，所述电加热炉的功率与模拟金属球的重量的比例值用于修正升温曲线。
11.进一步的，所述筐篮设置在电加热炉中的轨道上，模拟试验采集筐篮在电加热炉中的位置信息。
12.进一步的，所述模拟金属球的材质与耐磨钢球一致。
13.进一步的，所述模拟金属球的体积在模拟筐篮中的占比值用于修正升温曲线。
14.进一步的，所述模拟操作一组最少做三次，取其最短加热时间的平均值做为预测基准时间。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1）通过模拟实验，确定加热炉中模拟金属球最短加热时间做为预测基准值，找出各种情况下耐磨钢球加热所需的最短加热时间，用于指挥生产，有助于相关企业节能减排，并且提高生产率；2）该预测方法也可适用于其他需要热处理的产品，通过对模拟实验得出的基准数据进行相似比例换算，即可得出各种材料、形状、分布形式等不同情况下的电加热热工制度，使生产调度更有针对性，节约电能消耗。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1是本发明实施例热处理工艺流程示意图；图2是本发明实施例模拟实验示意图。
18.图中：1-电加热炉；2-实验筐篮；3-模拟金属球；4-热电偶；5-补偿导线；6-多通道数据采集仪。
具体实施方式
19.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
20.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
22.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.通常在此处附图中描述和显示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。
24.见图1-2，是本发明一种预测热处理加热炉内耐磨钢球温度的方法实施例示意图，本发明用于耐磨钢球的热处理工艺中，在该热处理工艺中，耐磨钢球装入实验筐篮中送入电加热炉中，加热到920-980℃后，保温2小时后投入淬火池中淬火，使耐磨钢球的表面硬化hrc达到65以上。
25.在实施例的模拟实验中，是采用体积为实际体积1/2的模拟筐篮2盛装正常处理量1/3的模拟金属球3模拟实际筐篮盛装的耐磨钢球，模拟金属球的直径为正常耐磨钢球直径的0.5倍，监测每一个模拟球在各种加热条件下所需的最短加热时间，具体模拟操作步骤如下：1）将14个带有热电偶和编号的模拟金属球3随机装入实验筐篮2内，堆积层数为三层，模拟金属球上表面高于实验筐篮上沿，即将实验筐篮装满；2）用补偿导线5将所有模拟金属球的热电偶4与多通道数据采集仪6采集接口相连接，用于对每个模拟金属球做升温曲线绘制；3）在常温下盛装有模拟金属球3的实验筐篮2放入已经加热至200℃的电加热炉1内，同时打开多通道数据采集仪6记录每个球的升温过程；4）根据多通道数据采集仪6记录的数据确定升温最慢的模拟金属球3的编号和位置以及该球被加热至规定的温度所需要的时间，该时间即为电加热炉加热钢球所需要的最短加热时间；5）通过相似比例换算得出实际耐磨钢球热处理的最短加热时间，最直接的是按模
拟金属球的重量与实际重量做比例计算，安排实际生产调度。
26.热电偶4的安装过程是在模拟金属球3上钻有直径1mm~2mm的孔，孔深度到达模拟球的中心，孔中插入铠装热电偶4抵达球的中心，并对所有模拟金属球和热电偶进行编号，模拟金属球和热电偶一一对应。
27.为了进一步提高模拟实验对现实生产的指导意义，可以将电加热炉1的功率与模拟金属球3的重量的比例值用于修正升温曲线。将实验筐篮2设置在电加热炉1中的轨道上，模拟试验采集筐篮在电加热炉中的位置信息。模拟金属球3的材质与耐磨钢球一致。模拟金属球3的体积在模拟筐篮2中的占比值用于修正升温曲线。模拟操作一组最少做三次，取其最短加热时间的平均值做为预测基准时间。上述手段可以保证实验结论的合理性，据此安排实际生产偏差最小。
28.以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。