抵抗炉内の温度を効果的に制御するためには、温度調節の原理と利用可能な様々な方法を理解することが不可欠です。
第一の目標は、熱処理プロセスの特定の要求を満たすために炉内の温度を一定に保つことです。
そのためには、高度な温度制御システムを使用し、さまざまなタイプの抵抗炉とその発熱体を理解する必要があります。
抵抗炉内の温度を制御する5つの主な方法
1.マッフル炉における自動制御の原理
- フィードバック調整プロセス:抵抗炉の温度制御はフィードバック調整プロセスで作動します。
- これは実際の炉温度と所望の温度を比較して偏差を求めるものです。
- この偏差に基づいて制御信号が生成され、抵抗炉の熱出力が調整されます。
- 一般的な調整法:温度自動制御には二位置、三位置、比例、比例積分（PI）、比例積分微分（PID）などの法則が一般的に使用されます。
- PID制御はプロセス制御で最も広く使用されている形式で、偏差の比例、積分、微分に基づいて制御関数を生成します。
2.抵抗炉の種類
- 輻射式抵抗炉と対流式抵抗炉:抵抗炉は伝熱方式によって分類されます。
- 輻射抵抗炉は主に輻射伝熱を利用します。
- 対流抵抗炉は空気循環抵抗炉としても知られ、対流熱伝達を利用します。
- 後者は通常 650°C以下の温度で作動します。
- 直接加熱と間接加熱:電気熱の発生方法によって、抵抗炉は直接加熱（発熱体が負荷に直接接触している）と間接加熱（発熱体が負荷から分離されている）に分類されます。
3.発熱体と温度制御システム
- 発熱体:炉内で熱を発生させる重要な部品です。
- 炉内全体を正確かつ均一に加熱し、熱処理プロセスに必要な温度を一定に保ちます。
- 温度制御システム:チャンバー内の熱を監視・調整する高度な温度制御システムが組み込まれています。
- このシステムにより、全プロセスを通じて所望の温度プロファイルが達成され、正確に維持されます。
4.温度制御の方法
- 工業炉温度制御システム:これらのシステムは燃料の流量を制御することができ、比例システムは燃料と空気の供給を制御し、パルス制御システムは高い火炎速度を維持しながら燃料と空気の一定比率を供給する。
- SCRパワーレギュレーション:SCR (Silicon Controlled Rectifier)電力制御方式により抵抗炉の温度を制御します。
- これは加熱電圧の正弦波の数を変化させ、所定の周期でSCRのオン・オフ状態を制御することで温度調整を実現します。
5.炉の設計に関する考察
- 均一な温度分布:炉の設計では、部品の加熱不足や過熱を避けるため、熱が均一に供給されるようにする必要があります。
- このためには小型のドアや開口部からの熱損失を最小化し、場合によっては強制的な空気循環や大気循環を行う必要があります。
- 炉内での焼入れ:浸炭のようなプロセスでは、炉内で部品を急冷するための設備が必要になることがあります。
これらの重要なポイントを理解することで、抵抗炉内の温度を効果的に制御し、最適な性能を確保し、様々な熱処理プロセスの特定のニーズを満たすことができます。
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