連續(xù)式加熱爐雙孔控溫檢測熱電偶穩(wěn)定性實現(xiàn)

摘要:文章針對目前企業(yè)連續(xù)式加熱爐運行中控溫熱電偶引起的誤差導致有效加熱區(qū)溫場均勻性不穩(wěn)定，影響燒結(jié)質(zhì)量等問題提出了改進方案，并通過具體實例給出了解決辦法。
　　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，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)溫場均勻性的檢測需要科學的檢測方法及措施。使用氫氮混合保護氣氛的連續(xù)式加熱爐，控溫區(qū)達7個，其中前端1、2、3區(qū)為預熱區(qū)，后邊4、5、6、7區(qū)為工作區(qū)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復雜。燒結(jié)產(chǎn)品時需要通以氫氮混合保護氣氛，當工件到達第7區(qū)時需要垂直壓制產(chǎn)品，采用常規(guī)的連續(xù)式加熱爐測試方法，移動測溫框架不能實施，通常參照周期式箱式熱處理爐，固定測溫位置按照GB/T9452-2003《熱處理爐有效加熱區(qū)測定方法》進行測定。
1存在的主要問題
1.1連續(xù)式加熱爐溫場測試實施困難
　　在測定有效加熱區(qū)溫場時不能正常生產(chǎn)，每次測試前首先要停產(chǎn)，然后再用氮氣沖淡混合氣氛中氫氣含量，使之含量達到安全范圍，避免操作中氫氣爆炸對人身和設(shè)備的傷害，每次測定有效加熱區(qū)都投人大量的人力和物力，不能實現(xiàn)實時監(jiān)控有效加熱區(qū)溫場均勻性，保證控溫的穩(wěn)定性。
　　在工作狀態(tài)時控溫熱電偶出現(xiàn)異常狀況是不容易被及時發(fā)現(xiàn)的，比如控溫熱電偶示值超差會導致保溫精度下降，致使有效加熱區(qū)溫場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)異常導致，此時已對產(chǎn)品質(zhì)量造成了不可挽回的影響。
1.2購置溫場檢測設(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級工業(yè)用鎳鉻-鎳硅(K型)鎧裝熱電偶，測量溫場需要配置測溫用鎧裝熱電偶，對于爐體有效加熱區(qū)長5m、寬0.4m,控溫區(qū)7個，按GB/T9452-2003《熱處理爐有效加熱區(qū)測定辦法》要求，需設(shè)置11個檢測點，若配置11只I級工業(yè)用K型鎧裝校驗熱電偶，約需6萬元;配置11只II級工業(yè)用S型鎧裝校驗熱電偶，需20萬元以上，為保證測試數(shù)據(jù)的正確，還要配備精度高巡檢顯示儀表約需2萬元，昂貴的溫場檢測設(shè)備需要大量資金支持。
2解決辦法
2.1加強測量設(shè)備的8常管理
　　嚴格執(zhí)行測量設(shè)備的確認間隔計劃，定期檢測、保養(yǎng)、維護;對熱處理爐凡屬于下列狀況之一者，需重新測定有效加熱區(qū):(1)新購置的;(2)經(jīng)過大修或技術(shù)改造的;(3)生產(chǎn)對象或工.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。
2.2對連續(xù)式加熱爐控溫系統(tǒng)進行改造
　　最初連續(xù)式加熱爐安裝的控溫熱電偶采用裝配式熱電偶，如圖1所示。
 
　　對在用的裝配式控溫熱電偶進行改進，采用雙孔控溫、校驗鎧裝熱電偶，可以實現(xiàn)控溫、校驗同時進行。將裝配式控溫熱電偶(WRN-130)系列更換為雙孔控溫、校驗鎧裝熱電偶(KG2-205)，如圖2所示。保護管用1Cr25Ni20耐高溫合金，直徑φ22,強度高,雙層保護，熱響應及可靠性高，雙孔控溫、校驗鎧裝熱電偶的頂端并排兩孔，一孔為控溫口，另一孔為校驗口。平時一孔安裝高溫鎧裝控溫熱電偶芯在合金管內(nèi)，另一孔，在校驗加熱爐溫場時再安裝鎧裝校驗熱電偶，并和鎧裝控溫熱電偶同時插人合金管內(nèi)，插人深度一致，這樣可實時監(jiān)測爐溫狀況和控溫熱電偶運行狀態(tài)。通常可以只安裝鎧裝控溫熱電偶控制設(shè)定點溫度，定期用鎧裝校驗熱電偶(充分保證鎧裝校驗熱電偶示值正確)與鎧裝控溫熱電偶示值進行比對，以保證鎧裝控溫熱電偶示值正確和性能穩(wěn)定。通過鎧裝控溫熱電偶和鎧裝校驗熱電偶連續(xù)幾次測試的測試示值變化量，就可以判定鎧裝控溫熱電偶運行狀況是否良好，只有鎧裝控溫熱電偶示值穩(wěn)定，才能更好地保證連續(xù)式加熱爐溫場的均勻性、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個高溫區(qū)控溫熱電偶定期測試數(shù)據(jù)如表1所示，所用控溫偶和校驗偶的配套顯示儀表精度等級分別為0.2級和0.05級。
 
 
　　由表1中數(shù)據(jù)可知，4~7區(qū)的鎧裝校驗偶和鎧裝控溫偶的測試示值穩(wěn)定，變化很小，剔除環(huán)境因素的影響，可以認為鎧裝控溫偶運行良好，連續(xù)式加熱爐控溫穩(wěn)定，溫場均勻，設(shè)備運行正常。
　　通過連續(xù)幾年來跟蹤觀察高溫區(qū)雙孔控溫、校驗鎧裝熱電偶(常用溫度870℃左右)使用情況，雙孔控溫、校驗鎧裝熱電偶使用壽命是裝配式熱電偶的3~5倍，溫場監(jiān)測簡單易行，并且操作根據(jù)實際情況可隨時進行測試，一般每兩周定期復檢一次。
　　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。試運行6年來，爐體控溫性能穩(wěn)，定，工作第4、5、6、7區(qū)有效加熱區(qū)溫場均勻性小于5℃，預熱第1、2、3區(qū)溫場性能稍差一些，但滿足生產(chǎn)技術(shù)要求，6年來沒再發(fā)生因控溫缺陷導致的質(zhì)量問題，解決了控溫熱電偶在設(shè)備運行時校驗和實時監(jiān)控的難題，并在行業(yè)內(nèi)推廣使用。
2.3選擇合適的測量設(shè)備
　　對于新制造或改造大修后進行驗收時確保合格的連續(xù)式I類加熱爐，在定期或臨時進行有效加熱區(qū)溫場檢測時，可選擇用一只足夠長的II級工業(yè)用鎧裝熱電偶測試有效工作區(qū)中心區(qū)域，采用軸向移動依次變化有效檢測點(為了便于操作，--般選溫場中心區(qū)域)，從高溫區(qū)向低溫區(qū)方向移動，不必按GB/T9452--2003《熱處理爐有效加熱區(qū)測定辦法》規(guī)定再配置12只鎧裝熱電偶，只需移動一只鎧裝熱電偶到每個檢測點恒溫后讀出數(shù)據(jù)，記錄測試結(jié)果并存檔，便于以后比較參數(shù)。這樣配置-一只長度為8m、直徑為φ8mm的I級工業(yè)用K型鎧裝校驗熱電偶，約需8千元，0.05級過程記錄儀約需1萬元，就能實現(xiàn)有效工作區(qū)中心區(qū)域溫場測試，當新設(shè)備驗收時可以委托第三方檢測機構(gòu)進行，這樣可節(jié)省大量購置檢測設(shè)備.的資金。平時定期或臨時檢測溫場時，用一只鎧裝校驗偶測試有效工作區(qū)中心區(qū)域溫場即可，連續(xù)式加熱爐在正常運行時只對4個主要工作區(qū)雙孔控溫、校驗鎧裝熱電偶示值進行比對，就能保證控溫設(shè)備的穩(wěn)定運行和溫場的均勻。
　　根據(jù)定期檢測的溫場測試數(shù)據(jù)按GB/T9452-2003《熱處理爐有效加熱區(qū)測定辦法》判斷連續(xù)式熱處理爐是否符合原精度等級，應根據(jù)測量結(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測試數(shù)據(jù)的處理
　　當某測量結(jié)果顯示爐溫均勻性存在較大誤差時應設(shè)法消除，當無法消除時可給出修正值，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，在校驗控溫熱電偶時變得簡單易行，控溫性能更趨穩(wěn)定，比較適用于有保護氣氛的大型連續(xù)式加熱爐。停爐測試溫場比較繁瑣，測試用的外圍設(shè)備較多，操作起來較困難的可用該方法輔助測試，只要鎧裝控溫偶和鎧裝校驗偶在一個時間段內(nèi)同等條件下測.試的數(shù)據(jù)差值穩(wěn)定，燒制產(chǎn)品質(zhì)量性能穩(wěn)定，則可以認為設(shè)備運轉(zhuǎn)良好。
　　該方法可操作性強，在使用中當產(chǎn)品性能出現(xiàn)波動時，立即用鎧裝校驗偶復檢鎧裝控溫偶，快速排查控溫系統(tǒng)故障，便于查找其他引起質(zhì)量波動的因素。