連續(xù)式加熱爐雙孔控溫檢測(cè)熱電偶穩(wěn)定性實(shí)現(xiàn)

摘要:文章針對(duì)目前企業(yè)連續(xù)式加熱爐運(yùn)行中控溫熱電偶引起的誤差導(dǎo)致有效加熱區(qū)溫場(chǎng)均勻性不穩(wěn)定，影響燒結(jié)質(zhì)量等問題提出了改進(jìn)方案，并通過具體實(shí)例給出了解決辦法。
　　企業(yè)在熱處理工藝中井式爐、箱式爐、鐘罩式、連續(xù)式加熱爐等形式的熱處理爐使用較廣泛。熱處理爐內(nèi)有效加熱區(qū)的均勻性、穩(wěn)定性是加熱爐的主要性能指標(biāo)，是保證熱處理產(chǎn)品質(zhì)量的重要工藝參數(shù)。
　　連續(xù)式加熱爐有效加熱區(qū)溫場(chǎng)均勻性的檢測(cè)需要科學(xué)的檢測(cè)方法及措施。使用氫氮混合保護(hù)氣氛的連續(xù)式加熱爐，控溫區(qū)達(dá)7個(gè)，其中前端1、2、3區(qū)為預(yù)熱區(qū)，后邊4、5、6、7區(qū)為工作區(qū)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜。燒結(jié)產(chǎn)品時(shí)需要通以氫氮混合保護(hù)氣氛，當(dāng)工件到達(dá)第7區(qū)時(shí)需要垂直壓制產(chǎn)品，采用常規(guī)的連續(xù)式加熱爐測(cè)試方法，移動(dòng)測(cè)溫框架不能實(shí)施，通常參照周期式箱式熱處理爐，固定測(cè)溫位置按照GB/T9452-2003《熱處理爐有效加熱區(qū)測(cè)定方法》進(jìn)行測(cè)定。
1存在的主要問題
1.1連續(xù)式加熱爐溫場(chǎng)測(cè)試實(shí)施困難
　　在測(cè)定有效加熱區(qū)溫場(chǎng)時(shí)不能正常生產(chǎn)，每次測(cè)試前首先要停產(chǎn)，然后再用氮?dú)鉀_淡混合氣氛中氫氣含量，使之含量達(dá)到安全范圍，避免操作中氫氣爆炸對(duì)人身和設(shè)備的傷害，每次測(cè)定有效加熱區(qū)都投人大量的人力和物力，不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控有效加熱區(qū)溫場(chǎng)均勻性，保證控溫的穩(wěn)定性。
　　在工作狀態(tài)時(shí)控溫?zé)犭娕汲霈F(xiàn)異常狀況是不容易被及時(shí)發(fā)現(xiàn)的，比如控溫?zé)犭娕际局党顣?huì)導(dǎo)致保溫精度下降，致使有效加熱區(qū)溫場(chǎng)不能滿足熱處理工藝規(guī)定的要求，直到產(chǎn)品過燒或加熱不足造成批量廢品后，才發(fā)現(xiàn)是由于控溫系統(tǒng)異常導(dǎo)致，此時(shí)已對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量造成了不可挽回的影響。
1.2購(gòu)置溫場(chǎng)檢測(cè)設(shè)備需要大量資金
　　連續(xù)式加熱爐屬于I類熱處理爐，可以選用I級(jí)工業(yè)用鎳鉻-鎳硅(K型)鎧裝熱電偶，測(cè)量溫場(chǎng)需要配置測(cè)溫用鎧裝熱電偶，對(duì)于爐體有效加熱區(qū)長(zhǎng)5m、寬0.4m,控溫區(qū)7個(gè)，按GB/T9452-2003《熱處理爐有效加熱區(qū)測(cè)定辦法》要求，需設(shè)置11個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，若配置11只I級(jí)工業(yè)用K型鎧裝校驗(yàn)熱電偶，約需6萬(wàn)元;配置11只II級(jí)工業(yè)用S型鎧裝校驗(yàn)熱電偶，需20萬(wàn)元以上，為保證測(cè)試數(shù)據(jù)的正確，還要配備精度高巡檢顯示儀表約需2萬(wàn)元，昂貴的溫場(chǎng)檢測(cè)設(shè)備需要大量資金支持。
2解決辦法
2.1加強(qiáng)測(cè)量設(shè)備的8常管理
　　嚴(yán)格執(zhí)行測(cè)量設(shè)備的確認(rèn)間隔計(jì)劃，定期檢測(cè)、保養(yǎng)、維護(hù);對(duì)熱處理爐凡屬于下列狀況之一者，需重新測(cè)定有效加熱區(qū):(1)新購(gòu)置的;(2)經(jīng)過大修或技術(shù)改造的;(3)生產(chǎn)對(duì)象或工.藝變更需要改變保溫精度的;(4)控溫或記錄熱電偶的位置變更時(shí)。
2.2對(duì)連續(xù)式加熱爐控溫系統(tǒng)進(jìn)行改造
　　最初連續(xù)式加熱爐安裝的控溫?zé)犭娕疾捎?a href="http://www.szsjrt.com/rdo/228.html">裝配式熱電偶，如圖1所示。
 
　　對(duì)在用的裝配式控溫?zé)犭娕歼M(jìn)行改進(jìn)，采用雙孔控溫、校驗(yàn)鎧裝熱電偶，可以實(shí)現(xiàn)控溫、校驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行。將裝配式控溫?zé)犭娕?WRN-130)系列更換為雙孔控溫、校驗(yàn)鎧裝熱電偶(KG2-205)，如圖2所示。保護(hù)管用1Cr25Ni20耐高溫合金，直徑φ22,強(qiáng)度高,雙層保護(hù)，熱響應(yīng)及可靠性高，雙孔控溫、校驗(yàn)鎧裝熱電偶的頂端并排兩孔，一孔為控溫口，另一孔為校驗(yàn)口。平時(shí)一孔安裝高溫鎧裝控溫?zé)犭娕夹驹诤辖鸸軆?nèi)，另一孔，在校驗(yàn)加熱爐溫場(chǎng)時(shí)再安裝鎧裝校驗(yàn)熱電偶，并和鎧裝控溫?zé)犭娕纪瑫r(shí)插人合金管內(nèi)，插人深度一致，這樣可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)爐溫狀況和控溫?zé)犭娕歼\(yùn)行狀態(tài)。通?？梢灾话惭b鎧裝控溫?zé)犭娕伎刂圃O(shè)定點(diǎn)溫度，定期用鎧裝校驗(yàn)熱電偶(充分保證鎧裝校驗(yàn)熱電偶示值正確)與鎧裝控溫?zé)犭娕际局颠M(jìn)行比對(duì)，以保證鎧裝控溫?zé)犭娕际局嫡_和性能穩(wěn)定。通過鎧裝控溫?zé)犭娕己玩z裝校驗(yàn)熱電偶連續(xù)幾次測(cè)試的測(cè)試示值變化量，就可以判定鎧裝控溫?zé)犭娕歼\(yùn)行狀況是否良好，只有鎧裝控溫?zé)犭娕际局捣€(wěn)定，才能更好地保證連續(xù)式加熱爐溫場(chǎng)的均勻性、穩(wěn)定性，從而為產(chǎn)品質(zhì)量性能的穩(wěn)定提供保障。連續(xù)式加熱爐改造后4個(gè)高溫區(qū)控溫?zé)犭娕级ㄆ跍y(cè)試數(shù)據(jù)如表1所示，所用控溫偶和校驗(yàn)偶的配套顯示儀表精度等級(jí)分別為0.2級(jí)和0.05級(jí)。
 
 
　　由表1中數(shù)據(jù)可知，4~7區(qū)的鎧裝校驗(yàn)偶和鎧裝控溫偶的測(cè)試示值穩(wěn)定，變化很小，剔除環(huán)境因素的影響，可以認(rèn)為鎧裝控溫偶運(yùn)行良好，連續(xù)式加熱爐控溫穩(wěn)定，溫場(chǎng)均勻，設(shè)備運(yùn)行正常。
　　通過連續(xù)幾年來(lái)跟蹤觀察高溫區(qū)雙孔控溫、校驗(yàn)鎧裝熱電偶(常用溫度870℃左右)使用情況，雙孔控溫、校驗(yàn)鎧裝熱電偶使用壽命是裝配式熱電偶的3~5倍，溫場(chǎng)監(jiān)測(cè)簡(jiǎn)單易行，并且操作根據(jù)實(shí)際情況可隨時(shí)進(jìn)行測(cè)試，一般每?jī)芍芏ㄆ趶?fù)檢一次。
　　目前使用的冷壓鋸片7溫區(qū)連續(xù)式加熱爐控溫系統(tǒng)全部改造完畢，用4只雙孔控溫、校驗(yàn)鎧裝熱電偶取代原設(shè)備高溫帶上4只裝配式熱電偶。試運(yùn)行6年來(lái)，爐體控溫性能穩(wěn)，定，工作第4、5、6、7區(qū)有效加熱區(qū)溫場(chǎng)均勻性小于5℃，預(yù)熱第1、2、3區(qū)溫場(chǎng)性能稍差一些，但滿足生產(chǎn)技術(shù)要求，6年來(lái)沒再發(fā)生因控溫缺陷導(dǎo)致的質(zhì)量問題，解決了控溫?zé)犭娕荚谠O(shè)備運(yùn)行時(shí)校驗(yàn)和實(shí)時(shí)監(jiān)控的難題，并在行業(yè)內(nèi)推廣使用。
2.3選擇合適的測(cè)量設(shè)備
　　對(duì)于新制造或改造大修后進(jìn)行驗(yàn)收時(shí)確保合格的連續(xù)式I類加熱爐，在定期或臨時(shí)進(jìn)行有效加熱區(qū)溫場(chǎng)檢測(cè)時(shí)，可選擇用一只足夠長(zhǎng)的II級(jí)工業(yè)用鎧裝熱電偶測(cè)試有效工作區(qū)中心區(qū)域，采用軸向移動(dòng)依次變化有效檢測(cè)點(diǎn)(為了便于操作，--般選溫場(chǎng)中心區(qū)域)，從高溫區(qū)向低溫區(qū)方向移動(dòng)，不必按GB/T9452--2003《熱處理爐有效加熱區(qū)測(cè)定辦法》規(guī)定再配置12只鎧裝熱電偶，只需移動(dòng)一只鎧裝熱電偶到每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)恒溫后讀出數(shù)據(jù)，記錄測(cè)試結(jié)果并存檔，便于以后比較參數(shù)。這樣配置-一只長(zhǎng)度為8m、直徑為φ8mm的I級(jí)工業(yè)用K型鎧裝校驗(yàn)熱電偶，約需8千元，0.05級(jí)過程記錄儀約需1萬(wàn)元，就能實(shí)現(xiàn)有效工作區(qū)中心區(qū)域溫場(chǎng)測(cè)試，當(dāng)新設(shè)備驗(yàn)收時(shí)可以委托第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行，這樣可節(jié)省大量購(gòu)置檢測(cè)設(shè)備.的資金。平時(shí)定期或臨時(shí)檢測(cè)溫場(chǎng)時(shí)，用一只鎧裝校驗(yàn)偶測(cè)試有效工作區(qū)中心區(qū)域溫場(chǎng)即可，連續(xù)式加熱爐在正常運(yùn)行時(shí)只對(duì)4個(gè)主要工作區(qū)雙孔控溫、校驗(yàn)鎧裝熱電偶示值進(jìn)行比對(duì)，就能保證控溫設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行和溫場(chǎng)的均勻。
　　根據(jù)定期檢測(cè)的溫場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)按GB/T9452-2003《熱處理爐有效加熱區(qū)測(cè)定辦法》判斷連續(xù)式熱處理爐是否符合原精度等級(jí)，應(yīng)根據(jù)測(cè)量結(jié)果給出有效工作區(qū)，待處理的工件必須放置在有效工作區(qū)內(nèi)。
2.4測(cè)試數(shù)據(jù)的處理
　　當(dāng)某測(cè)量結(jié)果顯示爐溫均勻性存在較大誤差時(shí)應(yīng)設(shè)法消除，當(dāng)無(wú)法消除時(shí)可給出修正值，儀，表設(shè)定溫度為工藝規(guī)定溫度加修正值。
3結(jié)論
　　通過使用雙孔控溫、檢驗(yàn)鎧裝熱電偶替代裝配式熱電偶控溫的連續(xù)式加熱爐，在校驗(yàn)控溫?zé)犭娕紩r(shí)變得簡(jiǎn)單易行，控溫性能更趨穩(wěn)定，比較適用于有保護(hù)氣氛的大型連續(xù)式加熱爐。停爐測(cè)試溫場(chǎng)比較繁瑣，測(cè)試用的外圍設(shè)備較多，操作起來(lái)較困難的可用該方法輔助測(cè)試，只要鎧裝控溫偶和鎧裝校驗(yàn)偶在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)同等條件下測(cè).試的數(shù)據(jù)差值穩(wěn)定，燒制產(chǎn)品質(zhì)量性能穩(wěn)定，則可以認(rèn)為設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)良好。
　　該方法可操作性強(qiáng)，在使用中當(dāng)產(chǎn)品性能出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)，立即用鎧裝校驗(yàn)偶復(fù)檢鎧裝控溫偶，快速排查控溫系統(tǒng)故障，便于查找其他引起質(zhì)量波動(dòng)的因素。