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内腔空间大于5立方米的热处理加热炉,我们称之为大型热处理加热炉。为获得金属零件所需要的机械性能,改变其内部的组织结构或改变表层的化学成分,需要对金属零件进行一定时间的加热、保温和冷却。而对其所使用的加热炉有效加热区必须进行检定或校准,校准对象是对热处理炉内满足热处理工艺规定的加热温度及保温精度的有效加热区。在校准大型热处理炉有效加热区时,应注意以下几个问题。
1 校准依据
目前,国家没有大型热处理炉有效加热区的计量检定规程和校准规范,JJF(辽)69-2009《小型箱式电阻炉校准规范》覆盖不了大型热处理炉有效加热区的校准,GB/T9452-2003《热处理炉有效加热区测定方法》不能等同于计量校准方法。所以,在对于大型热处理炉有效加热区的校准时,可参照GB/T9452-2003《热处理炉有效加热区测定方法》和大型热处理炉使用说明书的技术要求,在征得用户同意的情况下,可自行制定校准方法。自行制定的校准方法,需经相关部门批准并备案。自行制定校准方法应包括:校准对象(加热炉的形式和等级)、测量条件、使用的标准器、测温点数量和位置示意图、校准方法及步骤等。在实际校准过程中,对同一个加热炉有效加热区校准,采用不同的校准方法,校准的结果也不一定相同。为保证量值统一、准确、可靠,应尽快制定检定规程或校准规范。
2 有效加热区的确定
为快速获得最佳有效加热区,在进行校准前,应根据热处理炉的结构、控制方式及其他条件,而预先假定测温空间,这个假定测温空间就是我们要测量的有效加热区。这个测温空间确定不好就要重复几次来确定,增加工作量,浪费时间和能源。所以,对首次校准加热炉有效区,应根据制造厂给出的参考值来确定假设有效加热区,对后续校准和更换了温度传感器或改变了温度传感器位置的有效加热区的校准,应根据上次校准所确定的有效加热区作参考来确定假定有效加热区,然后在假设有效加热区域内进行测量,并根据测量结果确定符合哪一等级和有效加热区大小。
3 影响有效加热区温度均匀性的主要因素
3.1 热电偶及补偿导线的影响
用热电偶测量有效加热区温度时,热电偶的安装一般分为垂直安装和水平安装两种。由于水平安装的热电偶受热变形弯曲下垂,导致热电偶测温点位置变化,使得原来的有效加热区的区间变大;固定垂直安装热电偶的螺丝松动,导致热电偶测温点下坠,使得原来的有效加热区的区间变小,这两种情况的发生都改变了有效加热区的大小,会直接影响有效加热区温度均匀性。所以在测量前后或使用前后要检查热电偶的使用状况是否有变化,如果有变化要及时纠正或更换热电偶,并重新确定有效加热区。在测量过程中使用的热电偶规格型号要一致、插入深度要一致,对插入深度作好标记,使用热电偶的补偿导线要与热电偶型号匹配,热电偶及补偿导线在安装使用前必须经过检定合格。
3.2 加热炉密封性的影响
加热炉密封性好不好直接影响有效加热区的区间大小和炉温的均匀性,可以用非接触式温度计(如红外温度计)检查密封口的密封性,如果密封得不好,必须重新密封,直到密封口温度均匀。
3.3 升温温度超过测量温度
根据有效加热区温度测量的经验,升温温度超过测量温度再降回到测量温度,在这个降温过程中,炉体会缓慢释放所吸收的热能,炉体释放热能不均匀,导致炉温不均匀,在短时间内测量,就会影响确定有效加热区。所以,在升温过程中要控制好温度,避免升到高于测量温度后再降回到测量温度进行测量。
4 测量点位置和数量
对于测量点位置分布,按照加热炉炉体形状分为箱式分布和井式分布,无论哪一种形状加热炉至少分为上、中、下(或者前、中、后)三个平面,比较大的炉可适当增加,测温点可分布在各个平面上。根据加热炉加热形式及假定有效加热区尺寸大小,装载情况(除特殊要求外,一般情况下采用空载测量),来确定数量。
5 校准结果
要求在校准结果中应给出:有效加热区尺寸及测温点示意图;装载情况(空载、半装载、满载);测量结果值是修正后的值;按炉温均匀性及技术要求分类(1—6类),确定属于哪一类;按分类情况给出校准时间间隔。
1 校准依据
目前,国家没有大型热处理炉有效加热区的计量检定规程和校准规范,JJF(辽)69-2009《小型箱式电阻炉校准规范》覆盖不了大型热处理炉有效加热区的校准,GB/T9452-2003《热处理炉有效加热区测定方法》不能等同于计量校准方法。所以,在对于大型热处理炉有效加热区的校准时,可参照GB/T9452-2003《热处理炉有效加热区测定方法》和大型热处理炉使用说明书的技术要求,在征得用户同意的情况下,可自行制定校准方法。自行制定的校准方法,需经相关部门批准并备案。自行制定校准方法应包括:校准对象(加热炉的形式和等级)、测量条件、使用的标准器、测温点数量和位置示意图、校准方法及步骤等。在实际校准过程中,对同一个加热炉有效加热区校准,采用不同的校准方法,校准的结果也不一定相同。为保证量值统一、准确、可靠,应尽快制定检定规程或校准规范。
2 有效加热区的确定
为快速获得最佳有效加热区,在进行校准前,应根据热处理炉的结构、控制方式及其他条件,而预先假定测温空间,这个假定测温空间就是我们要测量的有效加热区。这个测温空间确定不好就要重复几次来确定,增加工作量,浪费时间和能源。所以,对首次校准加热炉有效区,应根据制造厂给出的参考值来确定假设有效加热区,对后续校准和更换了温度传感器或改变了温度传感器位置的有效加热区的校准,应根据上次校准所确定的有效加热区作参考来确定假定有效加热区,然后在假设有效加热区域内进行测量,并根据测量结果确定符合哪一等级和有效加热区大小。
3 影响有效加热区温度均匀性的主要因素
3.1 热电偶及补偿导线的影响
用热电偶测量有效加热区温度时,热电偶的安装一般分为垂直安装和水平安装两种。由于水平安装的热电偶受热变形弯曲下垂,导致热电偶测温点位置变化,使得原来的有效加热区的区间变大;固定垂直安装热电偶的螺丝松动,导致热电偶测温点下坠,使得原来的有效加热区的区间变小,这两种情况的发生都改变了有效加热区的大小,会直接影响有效加热区温度均匀性。所以在测量前后或使用前后要检查热电偶的使用状况是否有变化,如果有变化要及时纠正或更换热电偶,并重新确定有效加热区。在测量过程中使用的热电偶规格型号要一致、插入深度要一致,对插入深度作好标记,使用热电偶的补偿导线要与热电偶型号匹配,热电偶及补偿导线在安装使用前必须经过检定合格。
3.2 加热炉密封性的影响
加热炉密封性好不好直接影响有效加热区的区间大小和炉温的均匀性,可以用非接触式温度计(如红外温度计)检查密封口的密封性,如果密封得不好,必须重新密封,直到密封口温度均匀。
3.3 升温温度超过测量温度
根据有效加热区温度测量的经验,升温温度超过测量温度再降回到测量温度,在这个降温过程中,炉体会缓慢释放所吸收的热能,炉体释放热能不均匀,导致炉温不均匀,在短时间内测量,就会影响确定有效加热区。所以,在升温过程中要控制好温度,避免升到高于测量温度后再降回到测量温度进行测量。
4 测量点位置和数量
对于测量点位置分布,按照加热炉炉体形状分为箱式分布和井式分布,无论哪一种形状加热炉至少分为上、中、下(或者前、中、后)三个平面,比较大的炉可适当增加,测温点可分布在各个平面上。根据加热炉加热形式及假定有效加热区尺寸大小,装载情况(除特殊要求外,一般情况下采用空载测量),来确定数量。
5 校准结果
要求在校准结果中应给出:有效加热区尺寸及测温点示意图;装载情况(空载、半装载、满载);测量结果值是修正后的值;按炉温均匀性及技术要求分类(1—6类),确定属于哪一类;按分类情况给出校准时间间隔。