熱處理臺(tái)車(chē)爐密封性測(cè)試與研究

黑龍江 張禹

引言

熱處理過(guò)程中，爐溫的均勻性是影響產(chǎn)品質(zhì)量及性能的最重要因素，而影響爐溫均勻性的重要因素是爐膛的密封性，即不受外界溫度、濕度的干擾。

熱處理過(guò)程要求將零件在爐內(nèi)加熱到所需要的溫度，而且使零件中心也達(dá)到這個(gè)溫度，并保持一定的時(shí)間,要求測(cè)量的溫度應(yīng)該是零件的真實(shí)溫度。只有被測(cè)介質(zhì)、零件和熱電偶之間的熱交換過(guò)程達(dá)到完全的動(dòng)態(tài)平衡，熱電偶檢測(cè)到的溫度才能代表零件的溫度。在實(shí)際的爐溫測(cè)量中，爐膛溫度和零件溫度之間，零件的實(shí)際溫度與熱電偶所反應(yīng)的溫度之間總是存在著差別。因此，采用在爐膛內(nèi)放一支熱電偶進(jìn)行溫度控制和溫度測(cè)量的方法并不理想。熱電偶測(cè)出的溫度只是爐膛內(nèi)的局部溫度而不是零件真實(shí)溫度，尤其是爐膛內(nèi)有較大溫度梯度的情況下，兩者的差別就更大。這就要求爐膛內(nèi)各處溫度分布必須均勻，但由于爐體結(jié)構(gòu)和電熱體布置原因,熱處理爐爐內(nèi)實(shí)際溫度分布是不均勻的，使用熱電偶配用顯示儀表檢測(cè)爐溫時(shí)，測(cè)量和控制的僅是爐內(nèi)局部溫度，而熱處理工藝所要求的卻是某一工作空間的溫度，而且要求在工作空間內(nèi)的溫度分布均勻，并能長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定。在控制和測(cè)量局部溫度的條件下，為了確定爐內(nèi)空間的大小和位置，需要對(duì)熱處理爐整個(gè)爐膛的溫度進(jìn)行均勻性測(cè)量。

通常用爐溫的空間分布特性和時(shí)間分布特性來(lái)表示。爐溫的空間分布特性參數(shù)描述溫度的均勻性。溫度的時(shí)間分布特性描述溫度的穩(wěn)定性。爐溫均勻性測(cè)量的目的是測(cè)出爐膛內(nèi)溫度的空間分布特性和時(shí)間分布特性以及溫度波動(dòng)的大小，從而決定有效工作區(qū)的大小和位置。新?tīng)t投產(chǎn)前或使用中的加熱爐大修后，以及加熱部件更換后，均應(yīng)進(jìn)行均勻性檢驗(yàn)。

一、臺(tái)車(chē)爐的結(jié)構(gòu)

臺(tái)車(chē)爐由爐體和電控兩部分組成。爐體部分主要包括爐殼、爐襯、加熱元件、爐門(mén)及臺(tái)車(chē)。而爐門(mén)的密封性決定著設(shè)備性能。為此，設(shè)備應(yīng)多次并定期進(jìn)行檢測(cè)。

二、測(cè)試點(diǎn)的選擇與測(cè)溫結(jié)果

1.測(cè)試點(diǎn)的選擇

根據(jù)《熱處理爐有效加熱區(qū)測(cè)定方法》及實(shí)際情況，我們的箱式爐通常選擇9點(diǎn)測(cè)溫方式。臺(tái)車(chē)式電阻爐的工作容積＞0.1—1，測(cè)試點(diǎn)數(shù)量應(yīng)≥9個(gè)，測(cè)試點(diǎn)位置應(yīng)以從下向上，從左向右，從里向外的順序定為9點(diǎn)，電阻爐中心位置定為第5點(diǎn)。

2.測(cè)溫結(jié)果

對(duì)臺(tái)車(chē)式電阻爐進(jìn)行測(cè)溫，設(shè)定溫度為580℃，以一組九點(diǎn)，共五組計(jì)數(shù)，測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)結(jié)果如下：

第 1 組 ：558.45、573.23、561.54、571.95、579.80、579.00、580.92、573.63、581.08；

第 2 組 ：558.91、574.12、561.22、572.18、580.07、579.43、581.15、573.80、581.18；

第 3 組 ：558.84、573.91、561.36、572.60、580.49、579.83、581.21、574.08、581.78；

第 4 組 ：558.42、574.22、562.08、573.01、580.79、580.18、581.43、574.40、581.97；

第 5 組 ：559.14、574.46、562.99、573.43、580.79、580.10、581.53、574.28、581.77。

三、結(jié)果分析

從電偶頒布及數(shù)據(jù)看出，靠近爐膛內(nèi)側(cè)溫度超出設(shè)定溫度—10℃，此爐檢定結(jié)果為不合格。

那么，致使?fàn)t內(nèi)溫度不均勻并且超出規(guī)定范圍的原因是什么呢？測(cè)溫結(jié)束后，細(xì)查看爐壁密封，因?yàn)槊芊庑允怯绊懢鶆蛐缘淖钪匾蛩亍y(cè)溫?cái)?shù)據(jù)表明，爐內(nèi)溫度下端低于上端。查看臺(tái)車(chē)爐四周需密封處，電阻爐四周的防火沙放置不均勻，并且后側(cè)防火沙明顯減少，使?fàn)t門(mén)緊閉，此時(shí)料盤(pán)底座與爐壁密封不夠，甚至有縫隙，致使?fàn)t內(nèi)后側(cè)溫度超低。

四、解決方法

1.填補(bǔ)防火沙，均勻鋪放在沙槽內(nèi)

優(yōu)點(diǎn)：經(jīng)濟(jì)便捷，填補(bǔ)方便；

缺點(diǎn)：由于每次開(kāi)關(guān)爐門(mén)時(shí)，都會(huì)在料盤(pán)底座與爐壁摩擦后密封，而這種摩擦?xí)股倭糠阑鹕郴錾巢郏?jīng)多次開(kāi)關(guān)門(mén)后，密封性會(huì)再次出現(xiàn)問(wèn)題，如不及時(shí)發(fā)現(xiàn)，將對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量及性能產(chǎn)生影響。建議正常使用期間，每?jī)蓚€(gè)月進(jìn)行填補(bǔ)一次。

2.將防火沙更換為防火棉

優(yōu)點(diǎn)：密封性好，不會(huì)因摩擦滑落，每?jī)赡昕蓮氐赘鼡Q一次；

缺點(diǎn)：由于防火棉有蓬松性，多次開(kāi)關(guān)門(mén)或長(zhǎng)時(shí)間關(guān)門(mén)會(huì)使棉中部分位置因擠壓變薄，再經(jīng)高溫、氧化等直至棉層開(kāi)裂，也會(huì)再次出現(xiàn)密封性問(wèn)題。

比較：原理相同，都是在爐壁四周密封處添加防火填充物，從而增強(qiáng)密封性，使用防火棉的效果要比防火沙好，并且填補(bǔ)頻率比防火沙小。

對(duì)箱式電阻爐的密封處進(jìn)行填補(bǔ)后，測(cè)溫結(jié)果如下：

第 1 組 ：575.45、577.28、575.54、578.95、579.94、579.00、580.87、578.73、581.04；

第 2 組 ：574.91、577.62、575.42、578.18、580.27、579.44、581.05、573.80、581.08；

第 3 組 ：574.87、577.51、575.66、578.60、580.35、579.73、581.11、574.06、581.28；

第 4 組 ：575.32、577.48、575.68、578.01、580.46、580.05、581.24、574.20、581.47；

第 5 組 ：575.19、577.64、575.49、578.43、580.58、580.17、581.25、574.28、581.66。