李 蓉 ，牛 元 ，李金方

（1.海軍蚌埠士官學(xué)校機械系，安徽蚌埠233012；2.海軍92474部隊教練室，海南三亞 572018）

在機械、冶金等行業(yè)中，熱處理是保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高產(chǎn)品使用壽命的重要工序。拖拉機、汽車和軸承行業(yè)有70%以上的零件需經(jīng)熱處理，機床行業(yè)需經(jīng)熱處理的零件約占60%以上，而全部刃具都需經(jīng)過熱處理才能使用。因此，熱處理在機械制造和冶金生產(chǎn)中具有重要作用。特別是隨著傳統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)與新材料技術(shù)、計算機技術(shù)、信息技術(shù)、自動化技術(shù)以及現(xiàn)代管理技術(shù)的緊密結(jié)合，對熱處理工藝和產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來越高，迫切需要技術(shù)人員和安裝工人熟練掌握熱處理爐的安裝與維修技術(shù)，特別是性能參數(shù)測定技術(shù)，以保證熱處理爐的穩(wěn)定運行。

1 電阻和功率的測定

（1）絕緣電阻的測定。電阻爐經(jīng)烘爐冷卻后的干燥狀態(tài)下，用500 MΩ表測量相與相之間和相與地之間的絕緣電阻不低于0.5 MΩ。

（2）金屬電熱元件冷態(tài)直流電阻測定。用直流電橋測量。單相接線時測量總電阻；三相接線時測量并計算各相的電阻。

（3）額定功率測定。電阻爐烘爐后，空爐由室溫開始升溫，當爐溫將達到最高工作溫度，而溫度控制儀表尚未起作用時，用功率表進行測量；對位式控溫電阻爐，也可在爐溫達到額定溫度以后的通電期間內(nèi)測量，測量結(jié)果應(yīng)按下式進行折算：

式中，

pn——額定功率（kW）；

pn'——在電壓u與un的偏差不超過±5%時測得的功率（kW）；

un——額定電壓（V）；

u——測量功率時的電壓(V)。

2 溫度的測定

（1）最高工作溫度測定。在空爐升溫時間測定中，用電阻爐本身配備的溫度儀表測量。如電阻爐本身未配備測量儀表，則用其他合適的儀表測量。

（2）空爐升溫時間測定?？諣t升溫時間，通常指在額定電壓下，把一臺經(jīng)過充分干燥的、沒有裝爐料的電阻爐，從冷態(tài)加熱到最高工作溫度所需的時間。對于配備調(diào)壓器或變壓器等的電阻爐，空爐升溫時間是指按企業(yè)產(chǎn)品標準中規(guī)定的升溫程序進行升溫所需的時間。對多控制區(qū)電阻爐，是指所有控制區(qū)都達到試驗溫度所需的時間。

測量空爐升溫時間的方法，應(yīng)根據(jù)電阻爐所用加熱元件的性質(zhì)和控制方式選擇。對采用某些控制方式（如晶閘管移相控制）的電阻爐，其電參數(shù)目前還不能準確測量時，應(yīng)當斷開原有的控制系統(tǒng)，而改用其他適當?shù)目刂葡到y(tǒng)。若電阻爐的工作電壓低于電源電壓，則應(yīng)用調(diào)壓器或變壓器等降壓。對于采用鎳鉻合金和鐵鉻鋁合金等電阻溫度系數(shù)不大的材料，作為加熱元件的電阻爐，凡采用位式控制或晶閘管過零控制者（晶閘管過零控制系統(tǒng)應(yīng)處“手動”控制位置），有條件時，在測量過程中應(yīng)使輸入電壓的波動不超過其額定值的±2%；否則，可測出試驗過程中的平均輸入功率，而近似地用下式計算：

式中，

t——電阻爐的空爐升溫時間（h）；

t'——實測升溫時間（h）；

pn——電阻爐的額定功率（kW）；

p'——期間的平均輸入功率（kW）。

對于無級調(diào)壓電阻爐，其輸入功率的偏差應(yīng)在±2%范圍內(nèi)；對于有級調(diào)壓電阻爐，其輸入功率的偏差應(yīng)在±10%范圍內(nèi)，試驗結(jié)果也應(yīng)用上述方法折算。對于采用鉬、碳化硅、二硅化鉬等電阻溫度系數(shù)大的材料和石墨作為加熱元件的電阻爐，在測量時其輸入電壓應(yīng)先調(diào)節(jié)在最低值上，然后根據(jù)企業(yè)產(chǎn)品標準中所規(guī)定的升溫程序逐漸升高電壓。

對于多控制區(qū)電阻爐，以所有控制區(qū)都達到最高工作溫度所需的時間為空爐升溫時間。

（3）爐門、爐蓋、爐殼等外表面溫升測定。在電阻爐最高工作溫度下的熱穩(wěn)定狀態(tài)時，按產(chǎn)品標準規(guī)定的位置（一般除爐門口、爐蓋口、加熱元件和熱電偶引出孔以及爐襯穿透緊固件附近外），用接觸良好的表面溫度計或鉑電阻溫度計等，測量爐門、爐蓋、爐殼等外表面溫度與環(huán)境溫度的差。在需要自動記錄表面溫度的場合，推薦用鉑電阻溫度計和相應(yīng)的記錄儀。

3 加熱能力試驗

加熱能力是表征間歇式電阻爐是否足夠輸入功率的指標。通常表示為：在產(chǎn)品標準規(guī)定的試驗條件下，把爐料裝入爐內(nèi)后，爐溫能在規(guī)定的時間內(nèi)從環(huán)境溫度上升（如對真空爐）或從開始加料時的溫度回升（對一般電阻爐）到規(guī)定的溫度?？捎孟率龇椒ㄖ贿M行試驗。

（1）直接法。在產(chǎn)品標準規(guī)定的試驗條件下，把一批等于規(guī)定重量的爐料裝入爐內(nèi)，記錄爐溫上升或回升到試驗溫度的時間，應(yīng)符合產(chǎn)品標準的要求。

試驗用爐料除產(chǎn)品標準另有規(guī)定或制造廠與用戶另有協(xié)議者外，對于金屬材料，其直徑或壁厚應(yīng)不大于25 mm。爐料的放置應(yīng)盡可能有利于熱能的吸收。

（2）間接法。利用空爐加熱試驗所測數(shù)據(jù)進行估算。即對熱爐裝料的情況，當下式成立時，電阻爐即被認為具有足夠大的加熱能力：

式中，

pn——電阻爐的額定功率（kW）；

p0——電阻爐的空爐損失（kW）；

tn——在產(chǎn)品標準中規(guī)定的加熱能力的試驗時間（h）；

G——規(guī)定的爐料質(zhì)量（kg）；

△H——爐料從初始溫度(取基準環(huán)境溫度20℃)加熱到試驗溫度時，其熱焓的增加量[（kW·h）/kg]。

具體采用哪一種方法，在企業(yè)產(chǎn)品標準中規(guī)定或由制造廠和用戶商定。條件許可時，應(yīng)采用直接法，并以直接法的試驗結(jié)果為準。間接法不適用于真空爐和鹽浴爐。

4 溫度均勻度試驗

溫度均勻度(曾用名“爐溫均勻性”)是指電阻爐在試驗溫度下的熱穩(wěn)定狀態(tài)時，爐內(nèi)的溫度均勻程度。通常爐溫均勻度表示為：在規(guī)定的各個測溫點上所測得的最高和最低溫度分別與在控溫點上所測得的溫度的差(各點溫度值分別是同樣次數(shù)測量的平均值)。沒有特別說明時，一般指在空爐情況下。

對熱電偶測溫的電阻爐，爐溫均勻度應(yīng)在電阻爐不裝爐料(空爐)的熱穩(wěn)定狀態(tài)情況下測量。用戶要求在裝料情況下測量時，爐料的材質(zhì)、形狀、大小、布置方式，測溫點的位置，要求達到的指標等，由制造廠和用戶另行商定。

對具有風(fēng)機的電阻爐，在試驗期間風(fēng)機應(yīng)正常運轉(zhuǎn)。對布設(shè)在控溫點和各測溫點上的熱電偶，應(yīng)當通過轉(zhuǎn)換開關(guān)用同一只精確度至少為0.1級，分辨率不低于0.0l mV的直流數(shù)字電壓表進行溫度測量?？販?zé)犭娕紤?yīng)固定在設(shè)計規(guī)定的位置上，其端點不應(yīng)伸入到工作區(qū)內(nèi)。

5 空爐損失試驗

空爐損失，是指沒有裝爐料的電阻爐的爐體部分，在最高工作溫度下的熱穩(wěn)定狀態(tài)時所損失的功率。電阻爐的空爐損失，在電阻爐空爐最高工作溫度內(nèi)熱穩(wěn)定狀態(tài)時測量，其方法有平均功率法、表面溫升法和經(jīng)驗判斷法。爐內(nèi)氣氛應(yīng)與正常工作時相同。爐內(nèi)風(fēng)機所消耗的功率應(yīng)包括在內(nèi)。

6 結(jié)束語

箱式熱處理電阻爐可用于碳鋼、合金鋼的退火、正火、淬火、回火和固體滲碳等，無論是低溫箱式爐、中溫箱式爐、還是高溫箱式爐，結(jié)構(gòu)都大同小異，性能參數(shù)類型基本一致，不同的是性能參數(shù)數(shù)值有差別，但測定方法都是一樣的，都可以按上述方法實施測定。

[1]吳光英.熱處理爐進展[M].北京：國防工業(yè)出版社，1995.

[2]馬志奇，童占榮.安裝工程檢測技術(shù)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2006.

[3]翠碧海.安裝技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2002.

[4]葛 霖.筑爐手冊[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1994.

[5]吉澤升，張雪龍.熱處理爐[M].哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)出版社，1999.