[发明专利]一种基于燃气耗用速率测算的工件加热透烧时间预报方法

说明书

技术领域

本发明属于材料热加工技术领域，涉及一种基于燃气耗用速率测算的工件加热透烧时间预报方法，适用于工件在以煤气、天然气等燃气为燃料的加热炉（含热处理炉）内加热透烧时间预报。

背景技术

材料热加工是机械制造中不可或缺的环节，在肯定其具有改善材料性能优势的同时，其加热工序带来的巨大能量损耗同样值得关注。目前，工件（尤其大型铸锻件）加热的均温时间及保温时间还没有一套比较完整的无损预报标准。张中发表一文《箱式电炉透烧时间的测量》中采用记录工件心部到温方法证明实际测量的工件透烧时间比通常使用的透烧时间要短，顾坚发表一文《对我厂大锻件热处理炉的煤气消耗特性分析》中提到，大锻件煤气热处理炉的有效热能利用率在4%以下。

实际生产中，工件的保温时间通常依据工艺人员的经验确定。为确保工件透烧，实际加热时间普遍宁长勿短，从而导致有效热能利用率降低、生产效率不高、能源损耗严重且环境污染加剧。目前，工件透烧时间不确定、加热时间过长是造成我国热加工行业能源损耗严重的主要原因。

发明内容

本发明的目的在于克服以上技术缺陷，提出一种基于燃气耗用速率测算的工件加热透烧时间预报方法，以期用于工件甚至大型铸锻件的加热工序中，实现加热透烧时间的无损可控预报，以节约能源，提高生产效率。

本发明的技术依据如下：

工件加热至透烧前，燃气的消耗一部分用于工件的加热，另一部分用于炉体的损耗。工件透烧后，心部与表面温度一致，即工件达到吸热平衡，燃气炉消耗的燃气全部用于炉体损耗。假设工件心部到达设定温度即透烧时刻为t，燃气耗用总量为G，则燃气耗用速率v可表示为：

v=dG/dt

在工件透烧后燃气的耗用速率v（dG/dt）为常数，该常数的起始点时刻t对应工件的透烧时刻。

本发明方法的技术方案如下：

采用装有燃气流量计且燃气耗用总量可测的燃气加热炉，将单件或批量工件置于燃气炉内，设定所需加热温度后进行封闭加热，同时开始记录燃气耗用总量，绘制燃气耗用总量―加热时间关系曲线，在此基础上获得燃气耗用速率随加热时间的变化规律。燃气耗用速率降至最低且开始保持不变的时刻，即记录为工件完全透烧时刻。

本发明的优点是：采用本发明方法无需在工件中心敷埋电偶，不受工件形状及转炉量影响，可精确测量工件由加热至透烧的燃气损耗率变化，实现工件加热透烧时间的准确预报，进而实现工件透烧的可控性，克服常规生产中工件透烧时间的不确定性，提高有效热能利用率，大幅度节约能源，操作简便，提高生产效率。

附图说明

图1是实施例1的燃气耗用总量―加热时间关系曲线图。

具体实施方式

实施例1

将圆柱型工件（φ5000×3000mm）置于装有燃气流量计且燃气耗用总量可测的燃气加热炉中，设定工件加热温度为950℃后进行封闭加热，同时开始记录燃气耗用总量，绘制燃气耗用总量―加热时间关系曲线，在此基础上获得燃气耗用速率―加热时间的关系曲线，读取燃气耗用速率降至最低且开始保持不变的时刻，记录为工件完全透烧时刻。为验证该方法准确性，在本实施例中实测了工件的心部温度及到温时刻，与本发明测量所得透烧时刻相对应，测量结果如图1所示。