張小輝

（中國空空導(dǎo)彈研究院，河南 洛陽 471000）

1 問題來源

本單位在熱處理爐的計(jì)量檢測過程中，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)熱處理的均勻性合格，但偏差十分大。這就讓我們產(chǎn)生了疑問，為何作為生產(chǎn)產(chǎn)品的關(guān)鍵設(shè)備，它的偏差怎么這么大？

2 原因分析

（1）通過對各生產(chǎn)單位的現(xiàn)場人員詢問發(fā)現(xiàn)，每年，各單位都必須對熱處理爐的熱電偶和儀表進(jìn)行校準(zhǔn)，熱電偶型號不同，校準(zhǔn)的周期不同，最常用的K型熱電偶的建議周期為半年，儀表根據(jù)使用的標(biāo)準(zhǔn)和熱處理爐的級別不同而有效期不同，有一個月到一年不等。通過對控制儀表校準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)，儀表沒有問題，其它在中間起到影響作用的還有補(bǔ)償導(dǎo)線，補(bǔ)償導(dǎo)線一般各個單位沒有校準(zhǔn)周期，只是安裝前進(jìn)行了計(jì)量，為排除補(bǔ)償導(dǎo)線的問題我們，我們將補(bǔ)償導(dǎo)線拆下來進(jìn)行了計(jì)量，補(bǔ)償導(dǎo)線誤差在零點(diǎn)幾度，符合要求，同樣我們對熱電偶拆下來也進(jìn)行了校準(zhǔn)，也符合要求，可以排除儀表、熱電偶、和補(bǔ)償導(dǎo)線的不準(zhǔn)的問題[1]。

圖1 熱電偶有效加熱區(qū)位置布置圖

（2）排除以上造成的影響，我們重新回到爐子本身，橫向比較，為何有這么多熱處理爐都出了問題，它們都有什么共同點(diǎn)？通過對比，我們發(fā)現(xiàn)這些熱處理爐結(jié)構(gòu)簡單，是D型，也就是說，這些熱處理爐只有控溫偶和報(bào)警偶，而且加熱方式簡單，只有一個加熱區(qū)，且只有一個熱電偶控制整個加熱區(qū)的溫度，從這里我們可以發(fā)現(xiàn)，熱處理爐有兩個熱電偶，一個是控制偶，一個是報(bào)警偶，那么即使一個不準(zhǔn)，那么為什么另外一個報(bào)警偶也不準(zhǔn)呢？我們通過對爐子的熱電偶對比發(fā)現(xiàn)這些熱電偶大部分都是雙芯熱電偶，顧名思義，就是一根外保護(hù)套管，里面兩根熱電偶，兩個熱電偶的位置一樣，而位置一樣了，那么溫度就自然而然相同了，而且有些不良廠家會把報(bào)警和控制接一根熱電偶，這樣只有一根熱電偶，那不管是控制儀表還是報(bào)警儀表顯示的溫度自然是相同的，那么會不會是熱電偶的位置問題呢？我們對某廠家型號為TQF-17-E的熱處理爐在溫度830℃時進(jìn)行檢測，測試方法選用GB/T 9452-2012《熱處理有效加熱區(qū)測定方法》，熱電偶布置位置見圖1，測試結(jié)果見表1。

表1 某熱處理控制偶總插入深度與爐溫關(guān)系表

通過表1我們發(fā)現(xiàn)控制熱電偶在開始位置時有效加熱區(qū)整體偏差為33.8℃，對比其它控制偶位置時的測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該熱處理爐的控制偶總插入深度在50cm以下時有效加熱區(qū)的整體偏差才符合要求。

（3）有時，熱處理爐的控制偶插入深度是固定死的，而其熱處理爐也會產(chǎn)生偏差，我們將其控制偶拆除發(fā)現(xiàn)，控制偶的偶絲較短，沒有到保護(hù)套管的底部，這種情況也可以歸為熱電偶位置產(chǎn)生的影響，需要選擇適合的熱電偶絲方可[2]。

3 改進(jìn)

既然分析出了原因，那我們就不難對熱處理爐的爐溫偏差進(jìn)行調(diào)整，通過具體設(shè)備，選擇合適控制偶插入深度，然后對熱處理爐進(jìn)行了校準(zhǔn)。

從表1還可以發(fā)現(xiàn)在插入深度為50cm時，爐內(nèi)溫度已經(jīng)符合熱處理爐要求，在插入深度為55cm時和50cm時爐溫區(qū)別不大，根據(jù)實(shí)際情況，所以理想的熱電偶插入深度應(yīng)該為50cm。

4 過程分析

通過此類熱處理爐測試時發(fā)生的情況分析總結(jié)，此類由熱電偶插入深度引起的爐溫偏差，其原理非常簡單，就是控制偶的控制位置，不在熱處理爐的有效控制位置上，造成這種現(xiàn)象的原因主要有：

（1）熱電偶本身有質(zhì)量問題，這一類主要是偶絲較短，伸不到保護(hù)套管的底部所造成的。

（2）熱電偶安裝不規(guī)范所引起的，目前，各單位的控制熱電偶絕大多數(shù)都是K型，而JJF1637廉金屬熱電偶校準(zhǔn)規(guī)范建議的校準(zhǔn)周期為半年，目前，各單位也都按照此標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，熱電偶每次拆下來送檢后，安裝必須恢復(fù)原位，而且安裝后必須再次校準(zhǔn)爐溫。這一點(diǎn)在GB/T 9452、HB 5425、GB/T 30825、AMS 2750E,等標(biāo)準(zhǔn)里面都提到了這一點(diǎn)，控制偶不得挪動，否則必須重新測量爐溫均勻性，而這一點(diǎn)是正是造成爐溫偏差的關(guān)鍵。熱處理爐的校準(zhǔn)周期根據(jù)爐子級別分三個月到半年不等，不過很多單位為了減少成本，只一年檢測一次。

這就和熱電偶的檢測標(biāo)準(zhǔn)對應(yīng)不起來，而且，由于熱處理爐是使用非常頻繁的設(shè)備，這就造成控制偶的損壞較多，而各單位在熱電偶損壞后，只會換一根檢測合格的新的熱電偶，而爐子熱電偶有都在有效期內(nèi)，為省事而不去測試爐溫均勻性，這樣更是造成風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)一步加大，造成大部分單位熱處理的管理在這一點(diǎn)上都無法滿足。而且截止目前各單位工藝包擴(kuò)實(shí)驗(yàn)人員都認(rèn)為，拆下來以后，只要安裝在原來位置，不用再次測量爐溫，這也是一種錯誤的認(rèn)識。

5 如何避免

（1）通過以上分析可知，熱處理爐在使用過程中，需要測試爐溫和控制偶，必須先測完熱電偶后緊接著再測試爐溫，而且如果中間存熱電偶損壞或挪動，必須重新校準(zhǔn)爐溫。

（2）之所以更換熱電偶后安裝位置不對，或者更換熱電偶的熱處理爐不去重新測量爐溫，歸根結(jié)底還是使用單位，對熱處理爐重視不夠，管理有漏洞，所以更應(yīng)該加強(qiáng)現(xiàn)場操作人員和工藝人員的培訓(xùn)。

（3）審查有漏洞，檢查時過于在于文字性的描述，而忽視現(xiàn)場的審查，各單位應(yīng)該對熱處理爐的控制偶送檢和更換時，有明確的記錄，并記錄詳細(xì)的拆裝時間，進(jìn)行歸檔，做到有據(jù)可查。

（4）從設(shè)備上杜絕，此類由控制偶位置不正確造成爐溫偏差的熱處理設(shè)被，都是D型熱處理設(shè)備，結(jié)構(gòu)簡單，只有控制偶和超溫報(bào)警兩只，而且大部分，還采用雙芯，爐溫超差時無法發(fā)現(xiàn)，要是有隨載熱電偶，來監(jiān)控產(chǎn)品的溫度，或者用高低溫?zé)犭娕紒肀O(jiān)控爐膛有效加熱區(qū)最低溫度點(diǎn)和最高溫度點(diǎn)，即使控制偶位置不對，爐溫超差，那么其他熱電偶也能及時發(fā)現(xiàn)。這樣就不會再造成爐溫偏差[3-5]。

6 總結(jié)

熱處理爐是一種非常重要加工設(shè)備，對整個后續(xù)產(chǎn)品的性能起到一個奠基的作用，產(chǎn)品要是基礎(chǔ)沒打牢，后續(xù)做再多的工作也是空中樓閣。如何更準(zhǔn)確、更高效的控制爐溫才是一個熱處理工藝的核心所在。