連續式加熱爐雙孔控溫檢測熱電偶穩定性實(shí)現

摘要:文章針對目前企業(yè)連續式加熱爐運行中控溫熱電偶引起的誤差導致有效加熱區溫場(chǎng)均勻性不穩定，影響燒結質(zhì)量等問(wèn)題提出了改進(jìn)方案，并通過(guò)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、連續式加熱爐等形式的熱處理爐使用較廣泛。熱處理爐內有效加熱區的均勻性、穩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。
　　連續式加熱爐有效加熱區溫場(chǎng)均勻性的檢測需要科學(xué)的檢測方法及措施。使用氫氮混合保護氣氛的連續式加熱爐，控溫區達7個(gè)，其中前端1、2、3區為預熱區，后邊4、5、6、7區為工作區，內部結構復雜。燒結產(chǎn)品時(shí)需要通以氫氮混合保護氣氛，當工件到達第7區時(shí)需要垂直壓制產(chǎn)品，采用常規的連續式加熱爐測試方法，移動(dòng)測溫框架不能實(shí)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測定方法》進(jìn)行測定。
1存在的主要問(wèn)題
1.1連續式加熱爐溫場(chǎng)測試實(shí)施困難
　　在測定有效加熱區溫場(chǎng)時(shí)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備的傷害，每次測定有效加熱區都投人大量的人力和物力，不能實(shí)現實(shí)時(shí)監控有效加熱區溫場(chǎng)均勻性，保證控溫的穩定性。
　　在工作狀態(tài)時(shí)控溫熱電偶出現異常狀況是不容易被及時(shí)發(fā)現的，比如控溫熱電偶示值超差會(huì )導致保溫精度下降，致使有效加熱區溫場(chǎng)不能滿(mǎn)足熱處理工藝規定的要求，直到產(chǎn)品過(guò)燒或加熱不足造成批量廢品后，才發(fā)現是由于控溫系統異常導致，此時(shí)已對產(chǎn)品質(zhì)量造成了不可挽回的影響。
1.2購置溫場(chǎng)檢測設備需要大量資金
　　連續式加熱爐屬于I類(lèi)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(chǎng)需要配置測溫用鎧裝熱電偶，對于爐體有效加熱區長(cháng)5m、寬0.4m,控溫區7個(gè)，按GB/T9452-2003《熱處理爐有效加熱區測定辦法》要求，需設置11個(gè)檢測點(diǎn)，若配置11只I級工業(yè)用K型鎧裝校驗熱電偶，約需6萬(wàn)元;配置11只II級工業(yè)用S型鎧裝校驗熱電偶，需20萬(wàn)元以上，為保證測試數據的正確，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)檢測設備需要大量資金支持。
2解決辦法
2.1加強測量設備的8常管理
　　嚴格執行測量設備的確認間隔計劃，定期檢測、保養、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:(1)新購置的;(2)經(jīng)過(guò)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(shí)。
2.2對連續式加熱爐控溫系統進(jìn)行改造
　　最初連續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(jìn)行改進(jìn)，采用雙孔控溫、校驗鎧裝熱電偶，可以實(shí)現控溫、校驗同時(shí)進(jìn)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(shí)一孔安裝高溫鎧裝控溫熱電偶芯在合金管內，另一孔，在校驗加熱爐溫場(chǎng)時(shí)再安裝鎧裝校驗熱電偶，并和鎧裝控溫熱電偶同時(shí)插人合金管內，插人深度一致，這樣可實(shí)時(shí)監測爐溫狀況和控溫熱電偶運行狀態(tài)。通?？梢灾话惭b鎧裝控溫熱電偶控制設定點(diǎn)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(jìn)行比對，以保證鎧裝控溫熱電偶示值正確和性能穩定。通過(guò)鎧裝控溫熱電偶和鎧裝校驗熱電偶連續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定，才能更好地保證連續式加熱爐溫場(chǎng)的均勻性、穩定性，從而為產(chǎn)品質(zhì)量性能的穩定提供保障。連續式加熱爐改造后4個(gè)高溫區控溫熱電偶定期測試數據如表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中數據可知，4~7區的鎧裝校驗偶和鎧裝控溫偶的測試示值穩定，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，連續式加熱爐控溫穩定，溫場(chǎng)均勻，設備運行正常。
　　通過(guò)連續幾年來(lái)跟蹤觀(guān)察高溫區雙孔控溫、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(chǎng)監測簡(jiǎn)單易行，并且操作根據實(shí)際情況可隨時(shí)進(jìn)行測試，一般每?jì)芍芏ㄆ趶蜋z一次。
　　目前使用的冷壓鋸片7溫區連續式加熱爐控溫系統全部改造完畢，用4只雙孔控溫、校驗鎧裝熱電偶取代原設備高溫帶上4只裝配式熱電偶。試運行6年來(lái)，爐體控溫性能穩，定，工作第4、5、6、7區有效加熱區溫場(chǎng)均勻性小于5℃，預熱第1、2、3區溫場(chǎng)性能稍差一些，但滿(mǎn)足生產(chǎn)技術(shù)要求，6年來(lái)沒(méi)再發(fā)生因控溫缺陷導致的質(zhì)量問(wèn)題，解決了控溫熱電偶在設備運行時(shí)校驗和實(shí)時(shí)監控的難題，并在行業(yè)內推廣使用。
2.3選擇合適的測量設備
　　對于新制造或改造大修后進(jìn)行驗收時(shí)確保合格的連續式I類(lèi)加熱爐，在定期或臨時(shí)進(jìn)行有效加熱區溫場(chǎng)檢測時(shí)，可選擇用一只足夠長(cháng)的II級工業(yè)用鎧裝熱電偶測試有效工作區中心區域，采用軸向移動(dòng)依次變化有效檢測點(diǎn)(為了便于操作，--般選溫場(chǎng)中心區域)，從高溫區向低溫區方向移動(dòng)，不必按GB/T9452--2003《熱處理爐有效加熱區測定辦法》規定再配置12只鎧裝熱電偶，只需移動(dòng)一只鎧裝熱電偶到每個(gè)檢測點(diǎn)恒溫后讀出數據，記錄測試結果并存檔，便于以后比較參數。這樣配置-一只長(cháng)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(guò)程記錄儀約需1萬(wàn)元，就能實(shí)現有效工作區中心區域溫場(chǎng)測試，當新設備驗收時(shí)可以委托第三方檢測機構進(jìn)行，這樣可節省大量購置檢測設備.的資金。平時(shí)定期或臨時(shí)檢測溫場(chǎng)時(shí)，用一只鎧裝校驗偶測試有效工作區中心區域溫場(chǎng)即可，連續式加熱爐在正常運行時(shí)只對4個(gè)主要工作區雙孔控溫、校驗鎧裝熱電偶示值進(jìn)行比對，就能保證控溫設備的穩定運行和溫場(chǎng)的均勻。
　　根據定期檢測的溫場(chǎng)測試數據按GB/T9452-2003《熱處理爐有效加熱區測定辦法》判斷連續式熱處理爐是否符合原精度等級，應根據測量結果給出有效工作區，待處理的工件必須放置在有效工作區內。
2.4測試數據的處理
　　當某測量結果顯示爐溫均勻性存在較大誤差時(shí)應設法消除，當無(wú)法消除時(shí)可給出修正值，儀，表設定溫度為工藝規定溫度加修正值。
3結論
　　通過(guò)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式加熱爐，在校驗控溫熱電偶時(shí)變得簡(jiǎn)單易行，控溫性能更趨穩定，比較適用于有保護氣氛的大型連續式加熱爐。停爐測試溫場(chǎng)比較繁瑣，測試用的外圍設備較多，操作起來(lái)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(gè)時(shí)間段內同等條件下測.試的數據差值穩定，燒制產(chǎn)品質(zhì)量性能穩定，則可以認為設備運轉良好。
　　該方法可操作性強，在使用中當產(chǎn)品性能出現波動(dòng)時(shí)，立即用鎧裝校驗偶復檢鎧裝控溫偶，快速排查控溫系統故障，便于查找其他引起質(zhì)量波動(dòng)的因素。