【摘要】本文依據(jù)JJF 1376—2012《箱式電阻爐校準(zhǔn)規(guī)范》的內(nèi)容，對(duì)箱式電阻爐構(gòu)造特征和使用中的注意事項(xiàng)進(jìn)行概述，并介紹了目前箱式電阻爐校準(zhǔn)常用的方法，提出了箱式電阻爐校準(zhǔn)方法中存在的問(wèn)題，對(duì)箱式電阻爐校準(zhǔn)方法進(jìn)行了探究，提升了箱式電阻爐的校準(zhǔn)水平，以供相關(guān)人員參考借鑒。

【關(guān)鍵詞】箱式電阻爐；校準(zhǔn)

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2023.02.024

Research on Calibration Method of Box-type Resistance Furnace

CAO Yu

（Liaoyang Centre for Market Regulatory Services，Liaoyang 111010，China）

Abstract：According to the contents of JJF 1376—2012 Calibration Specification for Box-type Resistance Furnace，this paper summarizes the structural characteristics and precautions in use of box-type resistance furnace，introduces the commonly used methods for the calibration of box-type resistance furnace，puts forward the problems in the calibration methods of box-type resistance furnace，probes into the calibration methods of box-type resistance furnace，improves the calibration level of box-type resistance furnace，and provides references for relevant personnel.

Key words：box-type resistance furnace；calibration

1箱式電阻爐概述

1.1構(gòu)造特征

箱式電阻爐的構(gòu)造特征主要有以下幾點(diǎn)：1）外殼選用耐熱防腐漆材；2）控制面板采用PID數(shù)字顯示智能控制板，可靠性高、精密性高，配以電流表，結(jié)構(gòu)新穎；3）爐門采用加厚型，結(jié)構(gòu)更牢固，防止變形；4）爐襯采用優(yōu)質(zhì)保溫棉，保溫性能極佳；5）在不加熱的情況下，爐膛的具體溫度也會(huì)顯示出來(lái)，方便觀察爐膛的狀態(tài)；6）布線簡(jiǎn)單，說(shuō)明清晰，使用方便；7）具有過(guò)載、短路等保護(hù)功能；8）爐殼由優(yōu)質(zhì)厚板彎曲和焊接而成，爐子由耐火材料制成，加熱元件置于爐體內(nèi)，爐體和爐身之間由絕熱材料堆疊。

1.2使用中的注意事項(xiàng)

箱式電阻爐使用中的注意事項(xiàng)主要有以下幾點(diǎn)：1）在使用過(guò)程中，避免超過(guò)電阻爐的最高溫度；2）為了避免電擊，在安裝試樣時(shí)必須切斷開關(guān)；3）為了延長(zhǎng)電阻爐的壽命，在裝載試驗(yàn)品時(shí)，爐口開啟時(shí)間應(yīng)該盡量短；4）禁止將所有液體倒入熔膛；5）不要把帶有水分和油脂的樣品放在爐膛，不能使用帶有油污和水的夾子來(lái)盛放樣品；6）在裝樣品時(shí)，應(yīng)佩戴特殊類型的橡膠手套以避免燙傷；7）試樣放置在爐膛中央，整齊放置，嚴(yán)禁隨意傾倒；8）不要隨便觸摸加熱器和周圍的試樣；9）在使用完畢后要切斷電源、水路；10）未經(jīng)管理人員同意，不得使用電阻爐，使用時(shí)要按機(jī)械設(shè)備的使用規(guī)程進(jìn)行實(shí)際作業(yè)；11）使用時(shí)不得使?fàn)t膛溫度高于爐溫的最高溫度；12）工作條件：溫度0～50℃，濕度小于80%，不產(chǎn)生導(dǎo)電粉塵，不含可燃物質(zhì)及有腐蝕性的氣體。

2箱式電阻爐校準(zhǔn)方法介紹

本文以JJF 1376—2012《箱式電阻爐校準(zhǔn)規(guī)范》為技術(shù)依據(jù)，對(duì)箱式電阻爐進(jìn)行具體的校準(zhǔn)。

2.1外觀檢查

箱式電阻爐的外觀檢查可用目測(cè)方法進(jìn)行檢驗(yàn)，產(chǎn)品標(biāo)識(shí)上的詳細(xì)信息必須完整，包括產(chǎn)品名稱、型號(hào)、應(yīng)用溫度范圍、產(chǎn)品的生產(chǎn)日期和制造商等。箱式電阻爐調(diào)整部分的溫度控制結(jié)構(gòu)應(yīng)完好，顯示文字作用符號(hào)、數(shù)據(jù)和物理代號(hào)應(yīng)符合相應(yīng)的規(guī)格，并且必須清楚和正確?？販?zé)犭娕嫉难a(bǔ)償導(dǎo)線一定要接觸到溫控儀。接上電源后，要檢查箱式電阻爐的各個(gè)部分是否運(yùn)轉(zhuǎn)正常。在進(jìn)行外觀檢查時(shí)還應(yīng)該檢查連接箱式電阻爐和溫控?zé)犭娕嫉膶?dǎo)線是否連接。通常情況下，箱型電阻爐的溫控器和熱電偶之間有一根普通的導(dǎo)線連接，由于箱型電阻爐工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生高溫，所以溫控?zé)犭娕嘉捕说奈恢帽容^靠近爐膛，如果用普通導(dǎo)線代替補(bǔ)償導(dǎo)線會(huì)嚴(yán)重影響箱式電阻爐的實(shí)際溫控性能。

2.2標(biāo)稱溫度的選擇

通常情況下，檢定人員會(huì)根據(jù)客戶的需求選擇一個(gè)常用的工作環(huán)境，也可以將箱式電阻爐的最高工作溫度和最低工作溫度視為標(biāo)稱溫度。在測(cè)量中，如果客戶僅使用特定的溫度，則通常將該溫度作為標(biāo)稱溫度。比如，在面粉加工行業(yè)，通常用550℃作為灰分實(shí)驗(yàn)的標(biāo)稱溫度，而在水泥行業(yè)中，950℃是常用的標(biāo)稱溫度。而在校準(zhǔn)時(shí)，標(biāo)稱溫度的標(biāo)定是由客戶決定的。

3校準(zhǔn)步驟

校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)裝置通常由檢測(cè)熱電偶、開關(guān)、測(cè)試儀和補(bǔ)償導(dǎo)線組成。一般在空載狀態(tài)下進(jìn)行校準(zhǔn)。由耐熱材料制作的細(xì)線將檢測(cè)熱電偶安裝在預(yù)先設(shè)定的測(cè)溫架上，并做好標(biāo)記，接著將測(cè)溫架裝入爐中，將熱電偶參考端從箱式電阻爐的爐體外部引出來(lái)，然后關(guān)閉箱式電阻爐的爐口，按照熱電偶的極性用補(bǔ)償導(dǎo)線對(duì)應(yīng)序號(hào)，通過(guò)開關(guān)連接到檢測(cè)裝置上，最后檢查熱電偶、補(bǔ)償導(dǎo)線、切換開關(guān)和測(cè)試儀的連接，確保工作狀態(tài)正常。

加熱至要求的溫度，然后在溫度穩(wěn)定后逐步讀取數(shù)值，記錄準(zhǔn)確的測(cè)量數(shù)據(jù)，在60分鐘之內(nèi)，每隔3分鐘記錄一次測(cè)溫，至少測(cè)量20次，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，即可得到爐溫均勻度、爐溫穩(wěn)定性、爐溫誤差和爐溫最大溫差等計(jì)量校驗(yàn)特性?，F(xiàn)在檢定中大多采用電腦自動(dòng)采集數(shù)據(jù)，一旦檢測(cè)完成，檢測(cè)人員就可以打開存儲(chǔ)在電腦中的資料，查看處理結(jié)果。

4箱式電阻爐校準(zhǔn)方法存在的不足

目前箱式電阻爐的檢測(cè)裝置主要由熱電偶、補(bǔ)償導(dǎo)線、檢測(cè)儀表、轉(zhuǎn)換開關(guān)和測(cè)溫架等組成。利用熱電偶對(duì)爐中的溫度進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)溫，并將結(jié)果發(fā)送至檢測(cè)儀器，校準(zhǔn)人員依據(jù)該儀器采集數(shù)據(jù)資料。但其中也有不足，主要表現(xiàn)為以下幾方面：

1）將測(cè)溫架插入到箱式電阻爐后關(guān)閉爐門時(shí)，會(huì)引起補(bǔ)償導(dǎo)線的轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致熱電偶位置發(fā)生變化，從而對(duì)測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性產(chǎn)生一定的影響。

2）測(cè)定爐溫必須要將熱電偶綁在測(cè)溫架上，這會(huì)使準(zhǔn)確測(cè)定爐溫之前的計(jì)劃時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。

3）由于熱電偶受償導(dǎo)線從爐口縫隙進(jìn)入測(cè)溫區(qū)，會(huì)導(dǎo)致爐口密封不嚴(yán)，從而使測(cè)量精度受到一定的限制。

4）熱電偶通過(guò)爐門進(jìn)入爐內(nèi)，關(guān)閉后會(huì)發(fā)生彎曲，極易損壞，需要經(jīng)常更換，這會(huì)增加檢測(cè)成本。

5）有些箱式電阻爐在加熱后，電爐絲會(huì)暴露在爐子里，檢查時(shí)很有可能會(huì)碰到加熱電爐絲，造成檢定人員觸電或損壞儀器的情況發(fā)生。

6）校準(zhǔn)步驟低效。規(guī)范要求一般在空載條件下進(jìn)行校正。熱電偶參考端從熔煉爐外部引出，按照相應(yīng)的標(biāo)號(hào)分別與測(cè)量?jī)x器連接。關(guān)閉爐子，通電加熱，把箱式電阻爐的溫控儀器設(shè)定為必需的溫度值。達(dá)到標(biāo)定的溫度，在加熱穩(wěn)定后逐步讀取數(shù)值。60分鐘后，每隔3分鐘記錄一次，至少進(jìn)行20次。校準(zhǔn)大型爐，需要工人進(jìn)入爐內(nèi)部進(jìn)行感應(yīng)裝置的布設(shè)，安裝好感應(yīng)裝置后，才能通電。對(duì)于煤炭和冶金行業(yè)的中小規(guī)模的爐來(lái)說(shuō)，在實(shí)際工作中會(huì)遇到箱式電阻爐經(jīng)常處于不關(guān)機(jī)狀態(tài)，冷卻后又重新調(diào)高溫度，直接對(duì)用戶工作造成了影響。中小規(guī)模的箱式電阻爐從室溫升高到800℃需要1.5～2個(gè)小時(shí)，而從加熱到穩(wěn)定狀態(tài)，通常要0.5～1小時(shí)。如果按照最短的時(shí)間來(lái)計(jì)算，校準(zhǔn)一臺(tái)箱式電阻爐至少要3個(gè)小時(shí)，所以規(guī)范中的該要求就顯得不適用于實(shí)際檢定工作。

7）測(cè)量不確定度的評(píng)定分析?！盃t溫誤差”的定義是：在規(guī)定的時(shí)間間隔內(nèi)，在箱式電阻爐的溫度穩(wěn)定條件下，所測(cè)得的最大溫度和最小溫度的上下誤差?！皹?biāo)稱溫度”的定義是：按照試驗(yàn)方法或事先設(shè)定的溫度值。按照上述兩條定義，對(duì)箱式電阻爐進(jìn)行校準(zhǔn)，不記錄箱式電阻爐的測(cè)量范圍。測(cè)量爐溫偏差時(shí)，最大實(shí)際的溫度和箱式電阻爐的平均測(cè)量范圍之間的差異是爐溫偏差△t+，最小實(shí)際的溫度和箱式電阻爐的測(cè)量范圍的平均偏差為爐溫偏差△t-。相反，最大實(shí)際溫度和標(biāo)稱溫度之間的差別是爐溫誤差△t-。在特定的運(yùn)行和校準(zhǔn)中，通常標(biāo)稱溫度是給定值或者是設(shè)定值。JJF 1001—2011《通用計(jì)量術(shù)語(yǔ)及定義》將“校準(zhǔn)”一詞理解為：一套在特定條件下的實(shí)踐活動(dòng)。第一個(gè)步驟是用這個(gè)數(shù)據(jù)的內(nèi)容來(lái)說(shuō)明測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)提供的量值與相應(yīng)示值之間的關(guān)系，第二個(gè)準(zhǔn)確地測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)給出的量值和相應(yīng)的示值都具有不確定性。由此發(fā)現(xiàn)，在規(guī)范中關(guān)于爐內(nèi)溫差的界定上存在著一定的偏見，這與“校準(zhǔn)”的定義相矛盾。

5箱式電阻爐校準(zhǔn)方法探究

5.1測(cè)溫輔助模塊

傳感器的布置及測(cè)溫架的應(yīng)用，可配合測(cè)溫輔助模塊進(jìn)行解決。按照通用箱式（中?。t的爐口尺寸，利用耐熱絕緣材料制造一系列與被校電阻爐相匹配的測(cè)溫輔助控制單元（其基本原理與對(duì)熱電偶檢定爐進(jìn)行徑向溫場(chǎng)的測(cè)量時(shí)所用的相同），在中心和四個(gè)端角處都有一個(gè)小的圓形孔洞，在兩邊裝配便于操作的把手。如果標(biāo)準(zhǔn)器具使用貴金屬熱電偶，在穿孔位置進(jìn)行改造，長(zhǎng)度及位置按測(cè)溫區(qū)的要求確定。

在校正時(shí)，用輔助控制器代替爐門，按規(guī)范要求插入熱電偶，在高溫下也可以進(jìn)行，從而提高了工作效率。需特別留意在高溫下不能快速插拔熱電偶，在實(shí)際工作中要緩慢插入或取出，以免縮短熱電偶的壽命。另外，使用進(jìn)口的、柔軟的金屬材料制作的熱電偶可以解決這個(gè)問(wèn)題，但是該材料目前在國(guó)內(nèi)還無(wú)法量產(chǎn)，進(jìn)口價(jià)格相對(duì)較高。另外，修訂產(chǎn)品規(guī)范，并在電阻器上預(yù)先設(shè)置溫度測(cè)量孔洞也是解決這一問(wèn)題的一個(gè)很好的辦法。

5.2新型校準(zhǔn)方法的應(yīng)用

針對(duì)現(xiàn)有校準(zhǔn)方法的不足，開發(fā)新型校準(zhǔn)裝置，使用隔熱材料作為新型裝置的主要原料，保證校準(zhǔn)裝置與受檢的爐壁充分匹配，根據(jù)不同的需求將表面用鐵皮包裹。

對(duì)材質(zhì)為剛玉的管子進(jìn)行實(shí)踐，直徑5 mm以下根據(jù)檢查位置的具體需要進(jìn)行爐溫處理，通常是測(cè)量溫度的5個(gè)測(cè)量孔，將相應(yīng)的管子插入測(cè)溫孔后進(jìn)行校正。溫度測(cè)量孔的直徑要和管子的尺寸基本相符，根據(jù)保護(hù)管和套管的性能檢查在實(shí)際工作中剛玉管的保護(hù)作用，要根據(jù)爐膛的內(nèi)部位置對(duì)電偶的深度、角度進(jìn)行分析，必要時(shí)可以進(jìn)行觀測(cè)孔洞的設(shè)置，對(duì)內(nèi)部的構(gòu)造情況進(jìn)行觀測(cè)分析，提高校準(zhǔn)的便利性和合理性。

5.3對(duì)規(guī)范修訂的建議

第一，建議不要在設(shè)置了感應(yīng)裝置后再通電加熱；第二，將爐溫調(diào)至校準(zhǔn)要求的溫度，然后在加熱穩(wěn)定后，分別采用在30分鐘之內(nèi)讀取不低于15次，60分鐘不低于20次兩種方式對(duì)同一臺(tái)電阻爐進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，兩種方法測(cè)試結(jié)果的精度在不確定度的變化過(guò)程中得到了很好的一致性。因此，為了增加工作效率，可以將這條規(guī)定改為“30分鐘之內(nèi)至少讀數(shù)15次”。第三，修正“爐溫偏差”的定義：在保證加熱穩(wěn)定的條件下，在規(guī)定的時(shí)間間隔中，測(cè)量范圍中的最大和最小的具體溫度分別與測(cè)量范圍的上下誤差，并記錄電阻爐測(cè)溫計(jì)的示值。計(jì)算爐溫偏差時(shí)，最大特定溫度和箱型電阻爐的測(cè)量?jī)x表的平均偏差是爐溫偏差△t+，最小的特定溫度和箱式電阻爐的測(cè)溫儀表的平均偏差是爐溫偏差△t-。第四，分別對(duì)爐溫均勻度、穩(wěn)定度、溫差和最大溫差進(jìn)行不確定度的評(píng)定。

6結(jié)論

綜上所述，JJF 1376—2012《箱式電阻爐校準(zhǔn)規(guī)范》對(duì)箱式電阻爐的校準(zhǔn)提供了有力的技術(shù)保障，對(duì)于檢定人員來(lái)說(shuō)，需要嚴(yán)格按照J(rèn)JF 1376—2012《箱式電阻爐校準(zhǔn)規(guī)范》的內(nèi)容進(jìn)行校準(zhǔn)，同時(shí)也需要根據(jù)實(shí)際的校準(zhǔn)環(huán)境制定更有針對(duì)性的校準(zhǔn)方案，以此來(lái)滿足不同的箱式電阻爐校準(zhǔn)需求，促進(jìn)熱工計(jì)量的不斷發(fā)展。

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【作者簡(jiǎn)介】

曹宇，女，1972年出生，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)闊峁ゎ愑?jì)量器具的檢定、校準(zhǔn)與研究。

（編輯：李加鵬）