電熱浴爐溫度參數(shù)校準(zhǔn)方法研究

【摘要】浴爐的種類很多，按熔體介質(zhì)分為鉛浴爐、鹽浴爐、油浴爐；按加熱方式分為內(nèi)熱式與外熱式（又分電熱及燃料加熱）；按結(jié)構(gòu)分為插入式、埋入式等。電熱浴爐被廣泛應(yīng)用于熱處理行業(yè)中，但是對其還沒有通用的測試法。本文研究了電熱浴爐的校準(zhǔn)方法，并對其爐溫均勻度進(jìn)行了不確定度分析。

【關(guān)鍵詞】電熱浴爐；爐溫均勻度；爐溫偏差

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2023.04.014

Research on the Calibration Method of Temperature Parameters for Electric Bath Furnaces

WANG Hao

（Liaoning Institute of Measurement， Shenyang 110004， China）

Abstract： There are many types of bath furnaces， which can be classified according to the melting medium into lead bath furnace， salt bath furnace， and oil bath furnace. They can also be classified according to the heating method into internal heating and external heating（further divided into electric heating and fuel heating）. Structurally， they can be categorized as plug-in or embedded， among others. Electric bath furnaces are widely used in the heat treatment industry， but there is no universal test method for them yet. This article investigates the calibration method of an electric bath furnace and performs an uncertainty analysis on its temperature uniformity.

Key words： electric bath furnace； furnace temperature uniformity； furnace temperature deviation

電熱浴爐主要由爐體和控制器等組成，爐體由浴槽、爐襯、爐殼、加熱元件或電極等部分構(gòu)成。電熱浴爐主要用于金屬零件在堿浴、鹽浴或油浴中進(jìn)行熱處理加熱。電熱浴爐在熱處理過程中有諸多優(yōu)點。例如：電熱浴爐的熱容量更大，浴劑中的波動度更?。痪C合換熱系數(shù)更大，工件升溫速度快；工件浸入浴劑熔液接觸緊密，浴劑內(nèi)溫度均勻；浴劑熔液化學(xué)狀態(tài)可控，可控制為中性狀態(tài)實現(xiàn)無氧化、無脫碳熱處理，也可進(jìn)行化學(xué)處理完成工件的局部加熱淬火、退火和回火。

1校準(zhǔn)項目和方法

1.1外觀檢查

電熱浴爐外形應(yīng)完好，結(jié)構(gòu)完整，名牌內(nèi)容（包括設(shè)備名稱、制造單位、出廠編號、規(guī)格型號、使用溫度上下限等）齊全。此外配套的溫控裝置應(yīng)外形結(jié)構(gòu)完好，能夠滿足控溫要求。控溫儀表顯示內(nèi)容中的數(shù)字與物理量符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)備接入電源后，還要檢查加熱功能、儀表顯示等各部分運行情況是否正常。

1.2測量標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備

測量過程中的標(biāo)準(zhǔn)器和其他配套設(shè)備的相關(guān)信息已整理如下，見表1。

1.3校準(zhǔn)項目

校準(zhǔn)項目為爐溫均勻度及爐溫偏差。爐溫均勻度應(yīng)符合表2的規(guī)定或滿足用戶的要求。

爐溫偏差應(yīng)符合技術(shù)說明書的規(guī)定或滿足用戶的要求。

1.4校準(zhǔn)方法

爐溫均勻度和爐溫偏差可以同時進(jìn)行校準(zhǔn)。

1.4.1標(biāo)稱溫度的選擇

根據(jù)客戶要求選擇實際的常用溫度，也可選擇電熱浴爐的最高工作溫度。

1.4.2測溫點的布置

工作區(qū)有效高度的底平面和離試驗浴液表面下50 mm處的頂平面所限制的工作區(qū)部分為測溫區(qū)。

對于測溫區(qū)呈長方體的電熱浴爐，布置測溫點時可選擇爐腔內(nèi)的中心和四個端角位置，共五個測溫點（如圖1所示）。對于測溫區(qū)呈圓柱體的電熱浴爐，測溫點共三點，其中一點位于測溫區(qū)中心，另外兩點分別位于測溫區(qū)頂平面和底平面的邊緣，并與中心點對稱（如圖2所示）。

1.4.3校準(zhǔn)步驟

校準(zhǔn)前將熱電偶測量端固定在測溫架的各個測溫點位置上，做好標(biāo)記，然后通電升溫，將電熱浴爐的控溫儀表按需要設(shè)定溫度值，待浴劑熔化后將測溫架放入浴液中。測量工作要在電熱浴爐達(dá)到熱穩(wěn)定狀態(tài)后進(jìn)行。除另有規(guī)定外，當(dāng)電熱浴爐在校準(zhǔn)溫度下保溫4 h后，就可認(rèn)為電熱浴爐已達(dá)到熱穩(wěn)定狀態(tài)。每個測溫點記錄實測值20次以上，可在60 min內(nèi)每隔3 min記錄一次，同時注意單點測溫時長不得超過1 min。

2數(shù)據(jù)處理

2.1爐溫均勻度

3電熱浴爐爐溫均勻度的測量不確定度評定

3.1校準(zhǔn)方法

布置測溫點時要根據(jù)爐腔形狀選取圖1或圖2所示的測溫點，將溫度校準(zhǔn)裝置中熱電偶的測量端固定在金屬測溫架上，等待爐腔內(nèi)浴劑充分熔化后，緩慢將金屬測溫架放置在測溫區(qū)。為防浴劑熔液飛濺，還需保證整個測溫架上的各測溫點完全浸沒于浴劑溶液中，待穩(wěn)定后即可開始測量。

各點最低實際溫度與中心點實際溫度之差的不確定度計算方法與以上方法相同。

4電熱浴爐使用時的注意事項

1）為了防止電熱浴爐中的水和浴劑爆沸，補充的新浴劑、校正劑、工件等在浸入前須烘干殘留水分。2）電熱浴爐周邊應(yīng)備有干粉滅火器和干砂，若浴爐在使用過程中起火，使用人員應(yīng)沉著冷靜使用干粉滅火器對準(zhǔn)火源根部滅火，或使用干砂蓋滅火源，切忌用水或者溶液。3）電熱元件之間若有金屬器件會造成短路，可能會損毀變壓器，影響電熱浴爐的正常功能。4）禁止用電熱浴爐的浴槽場鐵板對工件進(jìn)行預(yù)熱和烘烤，防止工件、爐壁、工夾具因短路而引發(fā)事故。5）為了杜絕隱患，工件應(yīng)距離爐底150～200 mm，距離浴面大于50 mm，且保證工件之間無接觸間隔距離大于5 mm。6）浴劑流入爐膛會損毀加熱電阻絲甚至引發(fā)爆炸，所以電熱浴爐須內(nèi)設(shè)擋板來防止浴劑流入爐膛。7）電熱浴爐的使用溫度不得超過生產(chǎn)廠家標(biāo)定的溫度范圍，一般的硝鹽浴爐使用溫度不得超過580℃，淬火堿浴爐使用溫度不得超過180℃。

5結(jié)束語

本文研究了電熱浴爐溫度參數(shù)的校準(zhǔn)方法，并給出了爐溫均勻度不確定度的評定實例，電熱浴爐在使用中有諸多注意事項，定期校準(zhǔn)可以避免發(fā)生危險，并有助于提升熱處理工藝水平。

【參考文獻(xiàn)】

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[2]曾健平，章兢，晏敏，等.鹽浴爐的溫度控制系統(tǒng)[J].湖南大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2003（3）：54-56.

【作者簡介】

王浩，男，1983年出生，高級工程師，碩士，研究方向為熱學(xué)計量。

（編輯：李加鵬）