熱處理爐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種熱處理爐。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有技術(shù)中，在調(diào)整過的爐內(nèi)氣氛中對被處理物進(jìn)行熱處理的熱處理爐已被人所知。例如，在專利文獻(xiàn)I中，記載了將氫氣送入爐內(nèi)，使氫氣與爐內(nèi)的氧氣發(fā)生反應(yīng)，從而降低氧氣濃度的方法。并且，記載了將對應(yīng)于由分析計檢測出的爐內(nèi)的氧氣濃度與氧氣濃度目標(biāo)值間的偏差的調(diào)節(jié)信號，輸出至用于將氫氣送入爐內(nèi)的流量調(diào)整閥，從而通過反饋控制將氧氣濃度控制在目標(biāo)值以下的方法。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn):
[0004]專利文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本國特開2010-255056號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]但是，在通過反饋控制來確定的調(diào)節(jié)信號等操作量用于流量調(diào)整閥等控制單元的情況下，有時會出現(xiàn)進(jìn)行極端控制如氫氣的流量過多或過少的情況。其結(jié)果，有時會出現(xiàn)爐內(nèi)的氣氛處于極端狀態(tài)如爐內(nèi)的氧氣濃度不會充分降低或氫氣濃度變得過高的情況。
[0007]本發(fā)明是為解決這種課題所提出的，其主要目的在于更好地抑制處理空間的氧氣濃度過高及氫氣濃度過高中的至少一種情況。
[0008]為達(dá)到上述主要目的，本發(fā)明采用了以下的方法。
[0009]本發(fā)明的熱處理爐具備:
[0010]爐體，其在內(nèi)部具有對對象物進(jìn)行熱處理的處理空間；
[0011]氧氣傳感器，其用于檢測所述處理空間的氧氣濃度；
[0012]流量調(diào)整單元，其可以在上限流量至下限流量的流量范圍內(nèi)對流向所述處理空間的氫氣流量進(jìn)行調(diào)整，并將所述氫氣流量調(diào)整為已輸入的操作流量；
[0013]操作量決定單元，其基于所述氧氣傳感器檢測出的氧氣濃度與該氧氣濃度的目標(biāo)值，通過反饋控制在操作量上限值至操作量下限值的操作量范圍內(nèi)決定操作量；及
[0014]換算單元，其用于導(dǎo)出將所述操作量范圍換算成限制范圍時的操作流量，并向所述流量調(diào)整單元輸出導(dǎo)出的所述操作流量，其中，所述限制范圍是通過對所述流量范圍進(jìn)行減小上限側(cè)值及提高下限側(cè)值中的至少一種而縮小的范圍，所述操作流量是對已決定的所述操作量進(jìn)行所述換算后的值。
[0015]在本發(fā)明的熱處理爐，基于氧氣傳感器檢測出的處理空間的氧氣濃度及氧氣濃度的目標(biāo)值，通過反饋控制在操作量上限值至操作量下限值的操作量范圍內(nèi)決定操作量。接著，導(dǎo)出將操作量范圍換算為限制范圍時的操作流量，其中所述限制范圍是通過對可由流量調(diào)整單元調(diào)整氫氣流量的流量范圍減小上限側(cè)值及提高下限側(cè)值中的至少一種而縮小的范圍，所述操作流量是對已決定的操作量進(jìn)行換算后的值。之后，向流量調(diào)整單元輸出導(dǎo)出的操作流量。因此，流量調(diào)整單元流向處理空間的氫氣的流量成為，與流量范圍相比通過減小上限側(cè)值及提高下限側(cè)值中的至少一種而縮小的限制范圍內(nèi)的流量。因此，若限制范圍為通過減小流量范圍的上限側(cè)值而縮小的范圍，則可更好地抑制氫氣流量過剩，從而能夠更好地抑制處理空間的氫氣濃度變得過高的情況。另外，若限制范圍為通過提高流量范圍的下限側(cè)值而縮小的范圍，則可更好地抑制氫氣流量不足，從而能夠更好地抑制處理空間的氧氣濃度變得過高的情況。這樣，能夠更好地抑制處理空間的氧氣濃度過高及氫氣濃度過高中的至少一種情況。在該情況下，限制范圍可以是通過對流量范圍減小上限側(cè)值及提高下限側(cè)值這兩種而縮小的范圍。
[0016]本發(fā)明的熱處理爐具備多個所述氧氣傳感器，所述操作量決定單元可以基于多個所述氧氣傳感器中的一個以上檢測出的氧氣濃度及所述目標(biāo)值來決定所述操作量。在該情況下，所述操作量決定單元可以基于多個所述氧氣傳感器中信賴性較高的氧氣傳感器檢測出的氧氣濃度來決定所述操作量。另外，所述熱處理爐具備:存儲單元，其用于存儲多個所述氧氣傳感器中的一個以上檢測出的氧氣濃度；及信賴性判定單元，其基于存儲在所述存儲單元中的氧氣濃度與多個所述氧氣傳感器檢測出的當(dāng)前的氧氣濃度，判定多個所述氧氣傳感器中信賴性最高的氧氣傳感器。所述操作量決定單元可以基于判定為多個所述氧氣傳感器中信賴性最高的氧氣傳感器檢測出的氧氣濃度及所述目標(biāo)值，決定所述操作量。
[0017]采用具備多個氧氣傳感器這一方案的本發(fā)明熱處理爐可以具備:存儲單元，其用于存儲多個所述氧氣傳感器中的一個以上所檢測出的氧氣濃度；和故障判定單元，其基于存儲在所述存儲單元中的氧氣濃度及多個所述氧氣傳感器檢測出的當(dāng)前的氧氣濃度，判定多個所述氧氣傳感器是否存在故障。這樣，在具備多個氧氣傳感器的情況下，能夠基于氧氣傳感器所檢測出的過去的氧氣濃度與當(dāng)前的氧氣濃度，判定氧氣傳感器是否存在故障。在該情況下，所述故障判定單元可以對多個氧氣傳感器中，存儲在所述存儲單元中的氧氣濃度與檢測出的當(dāng)前的氧氣濃度的差值超過規(guī)定閾值的氧氣傳感器，判定其發(fā)生了故障。
[0018]在采用具備故障判定單元這一方案的本發(fā)明的熱處理爐中，所述故障判定單元可以用于在每個判定時間段判定是否存在所述故障，在該判定時間段判定沒有故障時，將該判定時所使用的所述當(dāng)前的氧氣濃度存儲在所述存儲單元中，并在所述判定時間段內(nèi)，基于判定沒有所述故障的最后的判定時間段所存儲的所述氧氣濃度與多個所述氧氣傳感器檢測出的當(dāng)前的氧氣濃度來判定是否存在所述故障。這樣，由于將判定沒有故障時的氧氣濃度存儲下來并用于之后的故障判定中，因此提高了故障的判定精度。例如，若基于在不是判定時間段的其他時間段所存儲的氧氣濃度及當(dāng)前的氧氣濃度來判定故障，會存在已存儲的氧氣濃度本身已是由發(fā)生故障的氧氣傳感器檢測出的值，從而不能正確地進(jìn)行判定這一情況，但本發(fā)明能夠更好地抑制這種情況。在該情況下，所述故障判定單元可以以如下方式構(gòu)成:在所述判定時間段判定有故障時，該判定時所使用的所述當(dāng)前的氧氣濃度不會存儲在所述存儲單元。
[0019]在采用具備故障判定單元這一方案的本發(fā)明的熱處理爐中，在通過所述故障判定單元判定為存在故障的氧氣傳感器與判定為沒有故障的氧氣傳感器存在的情況下，基于多個所述氧氣傳感器中被判定為沒有該故障的氧氣傳感器中的一個以上所檢測出的氧氣濃度與所述目標(biāo)值，決定所述操作量；所述換算單元在通過所述故障判定單元判定為存在故障的氧氣傳感器與判定為沒有故障的氧氣傳感器存在的情況下，可以使用通過對所述限制范圍進(jìn)行減小上限側(cè)值及提高下限側(cè)值中的至少一種而縮小的故障時的限制范圍來代替所述限制范圍，進(jìn)行所述換算而導(dǎo)出所述操作流量。這樣，在判定為有故障的氧氣傳感器存在的情況下，能夠使用沒有故障的其他氧氣傳感器，繼續(xù)進(jìn)行基于反饋控制的氫氣流量的調(diào)整。而且，使用通過對限制范圍進(jìn)行減小上限側(cè)值及提高下限側(cè)值中的至少一種而縮小的故障時的限制范圍來代替限制范圍，從而導(dǎo)出操作流量。因此，在判定為有故障的氧氣傳感器存在的情況下，與直接使用限制范圍的情況相比，能更好地抑制處理空間的氧氣濃度過高及氫氣濃度過高之中的至少一種情況。
[0020]本發(fā)明的熱處理爐可以具備切換單元，其用于在所述流量調(diào)整單元輸入由所述換算單元導(dǎo)出的所述操作流量和所述流量調(diào)整單元輸入規(guī)定的操作流量來代替導(dǎo)出的所述操作流量之間進(jìn)行切換。在此處，“規(guī)定的操作流量”例如是固定的操作流量，可以是預(yù)先使氧氣濃度保持在目標(biāo)值附近的方式所確定的固定的值。另外，“規(guī)定的操作流量”也可以是用戶可設(shè)定(變更)的值。所述切換單元可以在用戶輸入切換指示的情況下，進(jìn)行所述切換。另外，所述切換單元也可以判定否進(jìn)行切換，在判定進(jìn)行切換時，進(jìn)行所述切換。例如，在判定所有的氧氣傳感器(在僅具備唯一一個氧氣傳感器的情況下，指這唯一一個氧氣傳感器)有故障的情況下，可以進(jìn)行所述切換以使所述流量調(diào)整單元輸入所述規(guī)定的操作流量。這樣，能更好地抑制基于使用有故障的氧氣傳感器所檢測出的氧氣濃度而進(jìn)行的反饋控制，對氫氣流量進(jìn)行調(diào)整的情況。由此，在所有的氧氣傳感器發(fā)生故障時，能夠更好地抑制處理空間處于氧氣濃度過高及氫氣濃度過高中至少一種狀態(tài)的情況。
[0021]本發(fā)明的熱處理爐可以具備分支流路形成部，所述分支流路形成部設(shè)置在比所述流量調(diào)整單元靠下游且比所述處理空間靠上游的位置，并且在中途形成分支的流路，以使氫氣能從多處流入所述處理空間。這樣，與流路不進(jìn)行分支而使氫氣從一處流入處理空間的情況相比，在處理空間內(nèi)不易發(fā)生氫氣濃度不均勻的情況。因此，能更好地抑制處理空間的一部分氧氣濃度過高或處理空間的一部分氫氣濃度過高的情況。
【附圖說明】
[0022]圖1是示出熱處理爐10的縱剖視圖。
[0023]圖2是圖1的A-A剖視圖。
[0024]圖3是示出故障判定程序的一例的流程圖。
[0025]圖4是示出氧氣濃度輸出程序的一例的流程圖。
[0026]圖5是示出氫氣主控制程序的一例的流程圖。
[0027]圖6是示出氫氣副控制程序的一例的流程圖。
[0028]附圖標(biāo)記說明
[0029]10:熱處理爐；11:爐體；lla:處理空間；12:前端面；13:后端面；14、15:開口 ；18:進(jìn)氣管；19:排氣管；20:加熱器；22:罩體；24:支撐輥；25:搬運(yùn)輥子；27:排氣閥；28、29:第一、第二氧氣傳感器；30:氣體供應(yīng)部；31:氫氣供應(yīng)源；32:氮?dú)夤?yīng)源；33:水供應(yīng)源；34-37:質(zhì)量流量控制器(MFC) ;38:氣化器；40:控制裝置；41:控制部；42:故障判定部；44:氧氣濃度輸出部；46:存儲部；50:氫氣主控制裝置；52:操作量決定部；54:換算部；56:存儲部；60:氫氣副控制裝置；62:切換部；64:存儲部；74:操作面板；95:承燒板；96:被處理物
【具體實施方式】
[0030]接著，使用附圖對本發(fā)明的實施方案進(jìn)行說明。圖1是本發(fā)明一實施方案的熱處理爐10的縱剖視圖。圖2是圖1的A-A剖視圖。對熱處理爐10而言，其作為在爐體11的處理空間Ila內(nèi)搬運(yùn)載置有多個被處理物96的承燒板95的同時對被處理物96進(jìn)行熱處理的輥道窯而構(gòu)成。熱處理爐