热处理炉炉膛温度测试分析

应用与I式验机械研究与应用热处理炉炉膛温度测试分析荆文成兰州兰石锻造热处理有限责任公司，甘肃兰州730050摘要通过对热处理炉空载状态下在有效加热区内的温度检测记录和检测数据的分析，阐明了热处理炉试验评定过程应考虑诸如炉膛均温性、热电偶的安装及分布、设计温度及过程测温规定、温度偏差计算等因素，提出了热处理炉符合API规范的实验评定方法，从而达到了热处理炉符合API规范的试验评定的目的，具有非常重要的实际意义。关键词热处理炉；有效加热区；热电偶；检测；偏差；计算中图分类号TG156文献标识码A文章编号10064414201104003003TESTANALYSISOFTHETEMPERATUREOFTHETEATTREATMENTFURNACEJINGWENCHENGLANZHOULSFONGANDHEATINGTREATMENTCO，LTD，LANZHOUGANSU730050，CHINAABSTRACTBYANALYZINGTHETEMPERATURETESTRECORDANDTHETESTDATAINWORKINGZONEOFHEATTREATINGFURNACE，THISANALYSISPOINTEDOUTTHATTHEEVALUATIONPROCESSOFHEATTREATINGFURNACETESTSHOULDCONSIDERTHEELEMENTBELOWSUCHA8THEINSTALLATIONANDDISTRIBUTIONOFTHENNOCOUPLE，THERULESOFDESIGNTEMPERATUREANDPROCESSOFTESTINGTEMPERATURE，ANDNUMERATIONOFTERNPERATUREDEPARTURE，ATESTASSESSMENTMETHODOFTHEHEATINGFUMACEWHICHMEETSTHEAPISPECIFICATIONISPUTFORWARDTHUSTHEPURPOSEOFTESTINGTHETEMPERATUREOFHEATTREATINGFURNACEWHICHHASVERYVITALPRTICALSIGNIFICANCEISACHIEVEDKEYWORDSHEATTREATMENTFURNACE；EFFECTIVEHEATINGAREA；THERMOCOUPLE；INSPECTION；DEVIATION；CALCULATION1前言某公司取得美国石油协会API8C、API8A、API4F、API7K规范证书。规范规定在热处理炉的工作区温度已升到设定温度后，在工作区内任一点温度与设定温度间的差别不得大于13，用于回火、时效和消除应力处理的炉子在其工作区温度已升到设定温度后，其温度与设定温度间的差别不得大于8。因此，对热处理炉炉膛温度进行符合性试验评定，是热处理炉满足API产品热处理工序的首要条件。热处理炉进行符合性试验评定，首先要保证炉膛有效加热区内的温度均匀性。温度均匀性是利用炉温的空间分布特征和时间分布特证来保证。炉温的空间分布特性是温度在整个炉膛内各处的分布情况，即描述温度的均匀性。温度的时间分布特性，是温度在工艺过程中的变化情况，即描述温度的稳定性。对热处理炉炉膛温度进行符合性试验评定，根据该公司炉膛的大小放置9个热电偶作为炉温测试点，在空载状态下，检测到的温度能够真实反映炉温的空间分布特征。GBT94521988热处理炉有效加热区测定方法对温度时间段的设定没有具体规定，只是对检测方法提出要求，好多热处理炉的实验评定，采取只设定一个温度进行检测和评定，虽然其结果也可以反映炉温的时间分布特征，但具有片面性，对热处理生产过程实际指导意义不大。结合热处理常见的工艺温度时间段，制定符合实际的工艺曲线，采取三次升温和保温，在规定的温度和时间内进行保温，记录检测到的温度，通过分析和计算温度的偏差和变化情况，即能够全面反映温度的时间分布特征，又验证了热处理常见温度时间段的温度的偏差和变化情况。利用测出的炉膛内温度的空间分布特性和时间分布特性以及温度波动的大小，经过分析和计算，确定炉温的均匀性和所设定温度下的实际温度与设定值的偏差值，如果计算出的偏差值在规定的温度允差范围内，就达到了试验评定的要求。试验评定的结果，具有非常重要的实际意义，也为该公司所取得的API8C证书的审核提供了重要的依据。2测试要求21测试所依据的技术文件API8CISO13533、API8A、API4F、API7KE、GBT94522003热处理炉有效加热区测定方法。22热电偶的安装及分布在炉车上放置4000MMX1000MINX1400MM长宽高的长方体钢结构支架，在支架的不同部位分收稿日期2011一O6一O8作者简介荆文成1967一，男，山西洪洞县人，工程师，主要从事技术、质量管理和产品质量检验工作。3O机械研究与应用别安装9个测温热电偶作为测温点有效区域为距离炉壁500MM，在炉膛有效加热区内部均匀分布，测温点分布示意图见图1。图1测温点分布示意图23设计温度及过程测温规定1设计温度为1000。2升温速度650C以下为自由升温；650IO00C匀速升温，升温速度240H；恒温LOMIN，保温30MIN。3当炉膛温度达到650、800、1000OC三个测温段时，为确保测定温度的均匀性，恒温LOMIN后。分别对各个测温点在同一温度段重复6次进行温度测量。计算平均数据；每两次测温间隔为5MIN。3测试所用的设备测试所用主要设备如表1所示。应用与I式验表L测试所用主要设备清单4设定的热处理温度时间工艺曲线设定的热处理温度时间工艺曲线如图2所示。_，保1OOO露；保850保8OO，恒温盟恒温噩恒温温10J301OI30L1030I时向D图2热处理温度时间工艺曲线5测试过程记录1室温下开始升温，当温度升至650OC进人保温阶段，LOMIN后每隔5RAIN记录热电偶的温度值，计算实际偏差温度与设定值偏差，见表2。2在650C保温结束后，升温到800OC进人保温阶段，LOMIN后每隔5MIN记录热电偶的温度值，计算实际偏差温度与设定值偏差，见表3。表2650T2保温阶段实测值及计算结果82O825830835840845850热电偶修正值实际最高偏差温度与设定值偏差实际最低偏差温度与设定值偏差6533650264986533650164826498336513651365036523651164936496236522652364916532652164916515一156531651365026541652465336536一136523652465046532653364726498246512650464926533655165326534313在800C保温结束后，升温到IO00C进人保温阶段，LOMIN后每隔5MIN记录热电偶的温度值，计算实际偏差温度与设定值偏差，见表4。6数据分析和计算保温阶段的每个检测点所得温度值分别减去热电偶的修正值检测仪表的误差忽略不计，即得该点温度的真实值，真实值减去设定温度，即得各检测点的温度偏差，通过最大偏差和最小偏差的计算，来确定该加热炉每个测温点的实际温度允差值。计算公式如下以1000C恒温阶段1号热电偶实测值为例，数据见表43L452457445114L8L；合。882324535453LO34222合2212223232L94279合88鲫应用与试验机械研究与应用表3800C保温阶段实测值及计算结果表41000C保温阶段实测值及计算结果1K型热电偶允差修正值2】公式00075LTI，保温温度1000C，即后O0075ITI00075100075由表4热电偶修正值可知，所用热电偶修正值在允差范围内。2实际温度偏差与设定值偏差计算ATMAXT1，T2，T3，T4，T5，T6，T7AK11000MAX10011，9987，9995，10025，10022，9994，10001AK1100010O25211OOO46CATMMMINTL，T2，T3，T4，T5，T6，T7AK11000MIN1001I，9987，9995，10025，10022，9994，10001AK】1000998721一L0OO08CC其中21见表4热电偶修正值其它8个点的最大和最小实际温度允差值计算方法同上，计算结果见表5。将9个测温点的实际温度允差值与API规范要求的允许偏差值8C【进行32比较，可以看出，9个点的实际温度允差值都在要求的允许偏差值范围内。表5最大和最小实际温度允差值计算结果ATI080334282939333367结论通过对记录温度值的分析和计算，当炉膛温度达到设定的650、800C、1000QC保温段，所得的三个测试保温阶段温度最大偏差值与设定的允许偏差值都在API规范允差范围内；与设定温度值比较，温度波动值很小，说明所设置的测温点的热电偶分布位置和保温时间能够准确的反映空间分布特征和时间分布特证，也验证了该炉膛的温度均匀性很好。因此，该热处理炉完全满足API规范要求，该热处理炉合格，所有API产品的热处理工序均可以在此下转第35页QHOBP。RH机械研究与应用4式中H。为油膜厚度H。一00035CM；为平导轨一个油垫支承的流量系数B1875；田为油的粘度，设计中选择。19710PAS所以Q114CMS故需油泵最大总流量Q3Q3L14343CMS8静压导轨的调整J81移动部件的浮起当供油系统的油泵启动后，多头泵各油口分别等量供油，当导轨油腔压力达到设计要求时，刀架、床鞍、尾座等移动部件即浮起。如果不能浮起，则主要有下列几方面的原因进油路堵塞，液压油无法进人导轨油腔；滤油器很脏或已损坏不能正常工作；导轨材料有疏松、砂眼等缺陷，液压油在油腔内泄漏太大；导轨精度太差，导轨的某些部分有金属接触，未能形成纯液体润滑；多头泵故障，无法等量供油。上述种种现象，可用压力表观察出来。一旦故障排除，油腔建立了正常压力后，移动部件便能浮起。82导轨间隙的调整移动部件浮起后，导轨间隙油膜厚度往往是不均匀的，这是由于受到下列原因的影响导轨加工精度误差的影响；受导轨弹性变形影响；各油垫支承上所承受的载荷不均匀分布；油压不稳定。为保证各油腔处的浮起量均匀，在油腔建立压力后，时千分表在移动部件的四个边角测量工作台的浮起量。如各处浮起量不同，应调整节流长度改变各油应用与试验腔处的间隙。对于间隙小的油腔，要减少节流阻力；对于间隙大的油腔，要增加节流阻力，通过节流阻力的改变，使工作台的浮起量符合设计要求的间隙值。经过上述调整后，如果工作台浮起量仍不符合设计要求，说明导轨的几何精度太差，或导轨的弹性变形大，此时应检查导轨精度并重新加工或调整导轨面。9结论根据以上分析和计算，便可按尺寸在导轨面上加工出油腔，选择多头泵。调整好导轨间隙，使机床正常工作。应用液体静压导轨得出以下结论。1由于导轨面间是纯液体摩擦，其摩擦系数极小约为00005左右，故驱动功率可大大降低。2因系纯液体摩擦，故导轨不会磨损，寿命长，能长期保持制造精度，减少了维修工作量。3油膜厚度几乎不受速度的影响，即使在极低速时，也不会产生爬行。4油膜承载能力大，刚度高，吸振性良好，导轨运动平稳。5油膜具有误差均化作用，可提高导轨运动精度。对于重型卧式车床而言，纵横向进给中采用静压导轨。不仅可提高进给部件的运动精度，而且也极大地降低了驱动电机的功率和扭矩，节约了能源，降低了成本，又提高了机床精度和效率。参考文献1机床设计手册编写组机床设计手册