第31卷第3期2010年6月热处理技术与装备
RECHUL I J I SHU Y U ZHUANG BE I Vol . 31, No . 3Jun . 2010
・设 备・
管式炉炉温均匀性的测量方法
贾佳林
(西北有色金属研究院超导材料研究所, 陕西西安 710016)
摘 要:本文简要介绍了炉温均匀度的测量方法, 下面着重以我院超导材料研究所的管式热处理炉
为例进行讨论分析与评定, 并提出了一些改进方法。关键词:管式炉; 炉温均匀性; 测量方法中图分类号: T M924. 03 文献标识码: B 文章编号:1673-4971(2010) 02-0066-03
M ea sur i n g M ethods of the Un i form ity For J 2(Centre, Northwest I nstitute for Nonferr ous
Research, Xian Shanxi 710016, China )
Abstract:This paper briefly intr oduces the measuring method of furnace te mperature unif or m ity . Here we f ocus on tube 2type heat treat m ent furnace in SuperconductingMaterials Research I nstitute as an exa mp le t o discuss and analyze and put f or ward s ome i m p r oving mathods .
Key words:tube 2type furnace; furnace te mperature unifor m ity; measuring method
0 前言
热处理炉是实现材料热处理的主要设备, 工业
的发展对零件质量提出更高的要求, 从而推动热处理炉的设计与制造工艺不断发展与更新。没有先进的热处理炉, 就不能实现先进的热处理工艺。材料热处理工艺的现代化, 实质是热处理设备(主要是热处理炉) 的现代化。炉温均匀性问题, 对提高热处理产品质量极为重要, 所以定期对热处理炉炉温均匀性进行测量是必要的。
热处理过程中要求将工件在炉内加热到所需要的温度, 并保持一定的时间, 要求测量的温度应该是
[1]
热处理工艺所要求的真实温度。在热处理加热及保温过程中, 加热元件、炉内介质、炉壁、样品以及感温元件之间进行着复杂的热交换过程, 实际上要使
炉内达到绝对的热平衡是不可能的。实际的炉温测量中, 炉膛的实际温度和测温热电偶反映的温度之间存在一定的差别。因此, 炉温均匀性测试就尤为重要。目的是为了测出炉膛内温度的空间分布特性、时间分布特性和温度波动的大小, 从而决定均温
[2]
区的大小和位置。均温区和炉温均匀性不但是制定热处理工艺的依据, 而且对提高热处理的质量十分重要。
近年来我所不断开发新材料, 对热处理工艺、质量要求也越来越高。这对我所热处理炉尤其是管式热处理炉的性能提出了更高的要求。因此在验收过程中, 炉温的均匀性是主要验收指标之一。经过跟电炉厂技术人员共同探讨, 总结了一套针对管式炉炉温均匀性的测试方法。本文主要以QRK1022非标
收稿日期:2009-12-24
作者简介:贾佳林(1981-) , 女, 助理工程师, 主要从事超导材料研究。
联系电话:029-86231079; E -mail:J [email protected]
第2期贾佳林:管式炉炉温均匀性的测量方法・67・
气氛管式炉为例进行讨论与分析。1 测试方法
最后一点距炉口2530mm 。测试原理如图1所示。
测量温度方法采用位移法, 即通过一支热电偶在炉内移动, 测炉管内各部分的温度。炉管两头设耐火材料的定位块; 用铂铑30-铂铑6热电偶, 按JJG351-96检定规程检定合格, 符合工作用Ⅱ级; 数字温度电压表按JJG124-2005检定规程检定合格, 符合0. 5级。由于炉管直径不大, 径向温度场对实验影响不大, 所以主要沿轴向测炉温。
将定位块装入管式炉两端, 使其与炉端贴紧, 必要时用石棉塞紧炉管两头, 起到保温作用, 防止炉温窜动, 影响测试结果。测温热电偶插入测温孔中, 尽量让测量端位于炉管中轴线上, 冷端用钢支架支撑, 接好线路, , 。在炉温h 。在开始测量, 以后每5～10in , 直到各测试点连续出现3个以上
以QRK1022非标气氛管式炉为例, 炉管为
假设均温区为2000mm , 第一点距炉口530mm
,
图1Fig . 1m of te mperature measurement in tube 2type furnace
在控温精度范围以内的读数, 即测量结束。若达到
检验温度, 保温时间超过2h, 个别测试点的温度仍不合格, 则就原定工作区而言, 判该加热炉不合格
。
图2 不同温度下均温区的测试曲线图(a ) (b ) (c ) (d )
Fig . 2The test curves of unifor m temperature z one in different te mperatures
・68・热处理技术与装备第31卷
图2为测试结果:分别测试了700℃、800℃、900℃和1000℃。2 数据分析
方法如下:一种是直接给温度设定值加上偏差值, 一种是在P LC 触摸显示屏的主画面上按“系统设置”钮进入设置画面, 按“补偿”钮进入“温度补偿”画面, 加上补偿值。调整原则:对照表, P LC 显示值比实际值高时, 应减少补偿值, P LC 显示值比实际值低时, 应增加补偿值。这两种办法的区别是:第一种办法在每次使用时都必须加上偏差, 所以比较麻烦。第二种办法在参数设置中加上补偿偏差值后, 在以后的使用过程中不用再设置。
出现全负偏差的原因, 由于测试热电偶距炉管发热体较远, , 所以, , 。
经过实践证明, 这种测试方法对于检测各种管式热处理炉温度场是可行的, 但随环境及其他因素的影响也存在一定的局限性。对于每台热处理炉而言, 影响因素可能会有所不同, 所以在实际测试中应根据各炉的情况, 分析主要影响因素, 然后采取措施, 有目的有步骤地进行调整, 达到最满意的炉温控制结果
[4]
图2是炉温测试结果。各检测点的真实温度值减去设定温度, 即为各检测点的温度差值。最大差值即最大温度偏差, 就是该热处理炉的保温精度(炉温均匀性)
[3]
。
从图2可以看出, 同一热处理炉, 不同温度时均温区的长度及保温精度是不同的。图2a 设定温度700℃时, 实际最高温度680℃, 最大偏差为-20℃,
在800mm 长度内温度均匀性为±4. 5℃; 图2b 设定温度800℃时, 实际温度783℃, 最大偏差-17℃, 在600mm 长度内温度均匀性为±2. 5℃; 图2c 设定温
度900℃时, 实际温度890℃, 最大偏差-℃500mm . 2d 温度1000℃时, ℃, -4℃, 在700mm ±2℃。3 炉温均匀性的评定
参考气氛管式热处理炉的技术参数:均温区尺寸
。
参
考
文
献
个检测点的恒温区都大于500mm , 恒温区的温度均匀性都在±10℃之内, 所以该加热炉为合格。
对于700℃、800℃、900℃、1000℃各个检测点的温度偏差全为负偏差, 可以理解为热处理炉的实际工作温度达不到设定温度值, 须加上补偿偏差值来减小误差。这是由于P LC 系统自身存在温度显示误差造成了P LC 温度已经严重偏离正常值。这种情况可以通过调整P LC 温度补偿值实现温度的校正。
[1] 宋正华. 热处理炉炉温均匀性测试[J ].计测技术,
2001, (3) :16-18.
[2] 欧阳亚秋. 热处理炉温场检测方法探讨[J ].计量技
术, 2003, (3) :16-18.
[3] 张文尚. 热处理炉有效加热区测定方法[J ].金属热处
理, 1993, (12) :25-27.
[4] 潘继宗, 王光霞. 影响炉温均匀性的因素及消除办法
[J ].四川兵工学报, 2003, (2) :36-37.
第31卷第3期2010年6月热处理技术与装备
RECHUL I J I SHU Y U ZHUANG BE I Vol . 31, No . 3Jun . 2010
・设 备・
管式炉炉温均匀性的测量方法
贾佳林
(西北有色金属研究院超导材料研究所, 陕西西安 710016)
摘 要:本文简要介绍了炉温均匀度的测量方法, 下面着重以我院超导材料研究所的管式热处理炉
为例进行讨论分析与评定, 并提出了一些改进方法。关键词:管式炉; 炉温均匀性; 测量方法中图分类号: T M924. 03 文献标识码: B 文章编号:1673-4971(2010) 02-0066-03
M ea sur i n g M ethods of the Un i form ity For J 2(Centre, Northwest I nstitute for Nonferr ous
Research, Xian Shanxi 710016, China )
Abstract:This paper briefly intr oduces the measuring method of furnace te mperature unif or m ity . Here we f ocus on tube 2type heat treat m ent furnace in SuperconductingMaterials Research I nstitute as an exa mp le t o discuss and analyze and put f or ward s ome i m p r oving mathods .
Key words:tube 2type furnace; furnace te mperature unifor m ity; measuring method
0 前言
热处理炉是实现材料热处理的主要设备, 工业
的发展对零件质量提出更高的要求, 从而推动热处理炉的设计与制造工艺不断发展与更新。没有先进的热处理炉, 就不能实现先进的热处理工艺。材料热处理工艺的现代化, 实质是热处理设备(主要是热处理炉) 的现代化。炉温均匀性问题, 对提高热处理产品质量极为重要, 所以定期对热处理炉炉温均匀性进行测量是必要的。
热处理过程中要求将工件在炉内加热到所需要的温度, 并保持一定的时间, 要求测量的温度应该是
[1]
热处理工艺所要求的真实温度。在热处理加热及保温过程中, 加热元件、炉内介质、炉壁、样品以及感温元件之间进行着复杂的热交换过程, 实际上要使
炉内达到绝对的热平衡是不可能的。实际的炉温测量中, 炉膛的实际温度和测温热电偶反映的温度之间存在一定的差别。因此, 炉温均匀性测试就尤为重要。目的是为了测出炉膛内温度的空间分布特性、时间分布特性和温度波动的大小, 从而决定均温
[2]
区的大小和位置。均温区和炉温均匀性不但是制定热处理工艺的依据, 而且对提高热处理的质量十分重要。
近年来我所不断开发新材料, 对热处理工艺、质量要求也越来越高。这对我所热处理炉尤其是管式热处理炉的性能提出了更高的要求。因此在验收过程中, 炉温的均匀性是主要验收指标之一。经过跟电炉厂技术人员共同探讨, 总结了一套针对管式炉炉温均匀性的测试方法。本文主要以QRK1022非标
收稿日期:2009-12-24
作者简介:贾佳林(1981-) , 女, 助理工程师, 主要从事超导材料研究。
联系电话:029-86231079; E -mail:J [email protected]
第2期贾佳林:管式炉炉温均匀性的测量方法・67・
气氛管式炉为例进行讨论与分析。1 测试方法
最后一点距炉口2530mm 。测试原理如图1所示。
测量温度方法采用位移法, 即通过一支热电偶在炉内移动, 测炉管内各部分的温度。炉管两头设耐火材料的定位块; 用铂铑30-铂铑6热电偶, 按JJG351-96检定规程检定合格, 符合工作用Ⅱ级; 数字温度电压表按JJG124-2005检定规程检定合格, 符合0. 5级。由于炉管直径不大, 径向温度场对实验影响不大, 所以主要沿轴向测炉温。
将定位块装入管式炉两端, 使其与炉端贴紧, 必要时用石棉塞紧炉管两头, 起到保温作用, 防止炉温窜动, 影响测试结果。测温热电偶插入测温孔中, 尽量让测量端位于炉管中轴线上, 冷端用钢支架支撑, 接好线路, , 。在炉温h 。在开始测量, 以后每5～10in , 直到各测试点连续出现3个以上
以QRK1022非标气氛管式炉为例, 炉管为
假设均温区为2000mm , 第一点距炉口530mm
,
图1Fig . 1m of te mperature measurement in tube 2type furnace
在控温精度范围以内的读数, 即测量结束。若达到
检验温度, 保温时间超过2h, 个别测试点的温度仍不合格, 则就原定工作区而言, 判该加热炉不合格
。
图2 不同温度下均温区的测试曲线图(a ) (b ) (c ) (d )
Fig . 2The test curves of unifor m temperature z one in different te mperatures
・68・热处理技术与装备第31卷
图2为测试结果:分别测试了700℃、800℃、900℃和1000℃。2 数据分析
方法如下:一种是直接给温度设定值加上偏差值, 一种是在P LC 触摸显示屏的主画面上按“系统设置”钮进入设置画面, 按“补偿”钮进入“温度补偿”画面, 加上补偿值。调整原则:对照表, P LC 显示值比实际值高时, 应减少补偿值, P LC 显示值比实际值低时, 应增加补偿值。这两种办法的区别是:第一种办法在每次使用时都必须加上偏差, 所以比较麻烦。第二种办法在参数设置中加上补偿偏差值后, 在以后的使用过程中不用再设置。
出现全负偏差的原因, 由于测试热电偶距炉管发热体较远, , 所以, , 。
经过实践证明, 这种测试方法对于检测各种管式热处理炉温度场是可行的, 但随环境及其他因素的影响也存在一定的局限性。对于每台热处理炉而言, 影响因素可能会有所不同, 所以在实际测试中应根据各炉的情况, 分析主要影响因素, 然后采取措施, 有目的有步骤地进行调整, 达到最满意的炉温控制结果
[4]
图2是炉温测试结果。各检测点的真实温度值减去设定温度, 即为各检测点的温度差值。最大差值即最大温度偏差, 就是该热处理炉的保温精度(炉温均匀性)
[3]
。
从图2可以看出, 同一热处理炉, 不同温度时均温区的长度及保温精度是不同的。图2a 设定温度700℃时, 实际最高温度680℃, 最大偏差为-20℃,
在800mm 长度内温度均匀性为±4. 5℃; 图2b 设定温度800℃时, 实际温度783℃, 最大偏差-17℃, 在600mm 长度内温度均匀性为±2. 5℃; 图2c 设定温
度900℃时, 实际温度890℃, 最大偏差-℃500mm . 2d 温度1000℃时, ℃, -4℃, 在700mm ±2℃。3 炉温均匀性的评定
参考气氛管式热处理炉的技术参数:均温区尺寸
。
参
考
文
献
个检测点的恒温区都大于500mm , 恒温区的温度均匀性都在±10℃之内, 所以该加热炉为合格。
对于700℃、800℃、900℃、1000℃各个检测点的温度偏差全为负偏差, 可以理解为热处理炉的实际工作温度达不到设定温度值, 须加上补偿偏差值来减小误差。这是由于P LC 系统自身存在温度显示误差造成了P LC 温度已经严重偏离正常值。这种情况可以通过调整P LC 温度补偿值实现温度的校正。
[1] 宋正华. 热处理炉炉温均匀性测试[J ].计测技术,
2001, (3) :16-18.
[2] 欧阳亚秋. 热处理炉温场检测方法探讨[J ].计量技
术, 2003, (3) :16-18.
[3] 张文尚. 热处理炉有效加热区测定方法[J ].金属热处
理, 1993, (12) :25-27.
[4] 潘继宗, 王光霞. 影响炉温均匀性的因素及消除办法
[J ].四川兵工学报, 2003, (2) :36-37.