文/張永武·西安電爐研究所有限公司

熱處理爐溫度檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)介紹

文/張永武·西安電爐研究所有限公司

張永武，工程師、室主任，主要從事電爐及工業(yè)爐質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)工作，主持全國(guó)第三次電阻爐產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督抽查工作，負(fù)責(zé)起草國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)2項(xiàng)，擁有專(zhuān)利3項(xiàng)。

本文對(duì)鍛壓行業(yè)熱處理爐溫度檢測(cè)相關(guān)的GB/T 10066.4、GB/T 9452、HB 5425、AMS 2750E和JJF 1376等5項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，從適用范圍、檢測(cè)參數(shù)、技術(shù)要求三個(gè)方面進(jìn)行了介紹。

近年來(lái)，鍛壓行業(yè)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來(lái)越嚴(yán)格，各種生產(chǎn)管理質(zhì)量體系認(rèn)證也逐步推廣，由于熱處理質(zhì)量直接影響鍛壓質(zhì)量，而熱處理質(zhì)量好壞很大程度上取決于熱處理爐溫度性能的優(yōu)劣，因此在鍛壓行業(yè)質(zhì)量體系認(rèn)證過(guò)程中，熱處理爐溫度檢測(cè)工作也逐漸被重視。鍛壓行業(yè)常見(jiàn)的熱處理爐，按工藝需求分為退火爐、正火爐、淬火爐、調(diào)質(zhì)爐和時(shí)效爐等；按加熱方式分為燃料爐、電阻爐和感應(yīng)爐等；按爐型結(jié)構(gòu)分為臺(tái)車(chē)爐、井式爐、輥底爐。鑒于熱處理爐種類(lèi)繁多，對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品質(zhì)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也不盡相同，因此選擇正確的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)作為熱處理爐的質(zhì)量評(píng)價(jià)依據(jù)十分必要，本文將重點(diǎn)介紹鍛壓行業(yè)質(zhì)量認(rèn)證涉及的熱處理爐溫度檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

目前國(guó)內(nèi)熱處理爐溫度檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要有5項(xiàng)，分別是GB/T 10066.4-2004《電熱設(shè)備的試驗(yàn)方法第4部分：間接電阻爐》、GB/T 9452-2012《熱處理爐有效加熱區(qū)測(cè)定方法》、HB 5425-2012《航空制件熱處理爐有效加熱區(qū)測(cè)定方法》、AMS 2750E《高溫測(cè)量》和JJF 1376-2012《箱式電阻爐校準(zhǔn)規(guī)范》。現(xiàn)分別從這5項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的適用范圍、檢測(cè)參數(shù)、技術(shù)要求三個(gè)方面介紹。

GB/T 10066.4-2004《電熱設(shè)備的試驗(yàn)方法 第4部分：間接電阻爐》

適用范圍

GB/T 10066.4-2004等同IEC（國(guó)際電工委員會(huì)）60397:1994《Test methods for batch furnaces with metallic heating resistors, NEQ》，由全國(guó)工業(yè)電熱標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)歸口。本標(biāo)準(zhǔn)適用額定溫度在250～1800℃范圍內(nèi)的各類(lèi)實(shí)驗(yàn)用和工業(yè)用電阻爐（如井式爐、箱式爐、臺(tái)車(chē)式爐、罩式爐或其他結(jié)構(gòu)型式的爐子）等主要是加熱和熱處理用間歇式和連續(xù)式電阻爐。本標(biāo)準(zhǔn)是間接電阻爐的專(zhuān)用標(biāo)準(zhǔn)，與GB/ T 10067.4-2005《電熱裝置基本技術(shù)條件 第4部分：間接電阻爐》配合使用，規(guī)定了爐子參數(shù)和技術(shù)數(shù)據(jù)的試驗(yàn)條件、試驗(yàn)項(xiàng)目和試驗(yàn)方法。GB/T 10066.4-2004主要應(yīng)用于新建熱處理爐項(xiàng)目驗(yàn)收檢測(cè)。

檢測(cè)參數(shù)

GB/T 10066.4-2004涉及熱處理爐檢測(cè)參數(shù)有工作區(qū)尺寸、爐襯質(zhì)量、加熱元件制造質(zhì)量、金屬加熱元件冷態(tài)直流電阻、加熱元件對(duì)爐殼短路檢查、安全聯(lián)鎖和報(bào)警系統(tǒng)試驗(yàn)等6項(xiàng)冷態(tài)試驗(yàn)項(xiàng)目和空爐升溫時(shí)間、額定功率、最高工作溫度、空爐升溫能耗、空爐損失、空爐能耗、達(dá)穩(wěn)時(shí)間、相對(duì)效率、爐溫均勻度、爐溫穩(wěn)定度、表面溫升、加熱能力、裝料運(yùn)行檢驗(yàn)、控制氣氛電阻爐的檢漏、泄漏電流、生產(chǎn)率、熱態(tài)試驗(yàn)后檢查等17項(xiàng)熱態(tài)試驗(yàn)項(xiàng)目，其中在熱處理爐項(xiàng)目驗(yàn)收檢測(cè)過(guò)程中，主要檢測(cè)爐溫均勻度、爐溫穩(wěn)定度、表面溫升等3項(xiàng)檢測(cè)參數(shù)。

爐溫均勻度反映了熱處理爐在試驗(yàn)溫度下的熱穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)爐子工作區(qū)內(nèi)的溫度均勻程度，具體檢測(cè)過(guò)程大致如下，根據(jù)爐型和工作區(qū)尺寸，首先確定測(cè)溫點(diǎn)數(shù)量和位置，然后將熱電偶牢固地固定在測(cè)溫架上并作好標(biāo)記，用補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)將熱電偶依標(biāo)記序號(hào)分別連接到溫度巡檢儀上，測(cè)溫架一般在室溫下入爐，送電升溫后，當(dāng)溫度達(dá)到試驗(yàn)溫度后，應(yīng)適當(dāng)保溫一段時(shí)間，預(yù)先檢測(cè)一下各檢測(cè)點(diǎn)的溫度。經(jīng)判斷確知爐子達(dá)到熱穩(wěn)定狀態(tài)后，測(cè)量各檢測(cè)點(diǎn)的溫度，計(jì)算爐溫均勻度。爐溫穩(wěn)定度反映了熱處理爐在試驗(yàn)溫度下的熱穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)控溫點(diǎn)溫度的穩(wěn)定程度，具體檢測(cè)過(guò)程與爐溫均勻度檢測(cè)過(guò)程類(lèi)似，用爐溫均勻度檢測(cè)過(guò)程中在控溫點(diǎn)上所測(cè)得的溫度，計(jì)算爐溫穩(wěn)定度。表面溫升反映了熱處理爐在最高溫度下的熱穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，爐體外表面指定范圍內(nèi)任意點(diǎn)的溫度與環(huán)境溫度的差，具體檢測(cè)過(guò)程大致如下，在熱處理爐最高工作溫度下的熱穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)用表面溫度計(jì)或其他能給出可靠讀數(shù)的測(cè)溫裝置，先測(cè)出電阻爐的表面溫度，然后減去測(cè)量時(shí)的環(huán)境溫度即得到表面溫升。

技術(shù)要求

GB/T 10066.4-2004及GB/T 10067.4系列產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，按熱處理爐爐體結(jié)構(gòu)不同，對(duì)爐溫均勻度、爐溫穩(wěn)定度、表面溫升等主要技術(shù)參數(shù)，明確了技術(shù)要求，詳見(jiàn)表1。

表1 GB/T 10066.4及GB/T 10067.4系列產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)要求

GB/T 9452-2012《熱處理爐有效加熱區(qū)測(cè)定方法》

適用范圍

GB/T 9452-2012《熱處理爐有效加熱區(qū)測(cè)定方法》由全國(guó)熱處理標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)歸口。本標(biāo)準(zhǔn)適用于評(píng)定熱處理爐內(nèi)滿(mǎn)足熱處理工藝規(guī)定的加熱溫度和溫度均勻性的有效加熱區(qū)，不適用于連續(xù)加熱爐中沒(méi)有固定的工藝規(guī)定加熱溫度或不要求溫度均勻性的加熱區(qū)。本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了熱處理爐按爐溫均勻性分類(lèi)、實(shí)施條件和測(cè)定周期、檢測(cè)裝置、檢測(cè)方法、有效加熱區(qū)的評(píng)定等。GB/T 9452-2012主要應(yīng)用于一般熱處理爐日常生產(chǎn)有效加熱區(qū)測(cè)定。

檢測(cè)參數(shù)

GB/T 9452-2012涉及熱處理爐檢測(cè)參數(shù)主要有溫度均勻性和有效加熱區(qū)2項(xiàng)試驗(yàn)項(xiàng)目。溫度均勻性反映了熱處理爐實(shí)際保溫溫度相對(duì)于工藝規(guī)定溫度的精確程度，是指各測(cè)試點(diǎn)溫度相對(duì)于設(shè)定溫度的最大溫度偏差。有效加熱區(qū)反映了熱處理爐經(jīng)溫度檢測(cè)而確定的滿(mǎn)足工藝規(guī)定溫度及溫度均勻性的工作空間。具體檢測(cè)過(guò)程大致如下：根據(jù)工藝溫度要求，選擇熱電偶、補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)、溫度巡檢儀等，根據(jù)熱處理爐子結(jié)構(gòu)和假定有效加熱區(qū)，選擇熱電偶位置及數(shù)量，將熱電偶固定在測(cè)溫架上，通過(guò)補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)連接至溫度巡檢儀，將測(cè)溫架送入爐內(nèi)，通電升溫至設(shè)定工藝溫度，開(kāi)始采集數(shù)據(jù)，計(jì)算溫度均勻性，確定有效加熱區(qū)。

技術(shù)要求

GB/T 9452-2012按溫度均勻性高低將熱處理爐分為7類(lèi)，對(duì)有效加熱區(qū)溫度均勻性、控溫儀表準(zhǔn)確度、記錄儀表準(zhǔn)確度、測(cè)量周期等，明確了技術(shù)要求，詳見(jiàn)表2。

表2 GB/T 9452有效加熱區(qū)溫度均勻性檢測(cè)技術(shù)要求

HB 5425-2012《航空制件熱處理爐有效加熱區(qū)測(cè)定方法》

適用范圍

HB 5425-2012《航空制件熱處理爐有效加熱區(qū)測(cè)定方法》由中國(guó)航空綜合技術(shù)研究所、中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司航空材料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)負(fù)責(zé)單位歸口。本標(biāo)準(zhǔn)適用于航空制件熱處理用周期爐及連續(xù)爐的有效加熱區(qū)測(cè)定。本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了航空制件熱處理爐和工藝儀表分類(lèi)與要求、有效加熱區(qū)測(cè)定的測(cè)定周期和測(cè)試溫度、測(cè)量系統(tǒng)、測(cè)量方法等。HB 5425-2012主要應(yīng)用于航空制件熱處理爐日常生產(chǎn)有效加熱區(qū)測(cè)定。

檢測(cè)參數(shù)

HB 5425-2012涉及熱處理爐檢測(cè)參數(shù)主要有溫度均勻性和有效加熱區(qū)2項(xiàng)試驗(yàn)項(xiàng)目。溫度均勻性反映了爐子有效加熱區(qū)在一定時(shí)間內(nèi)不同位置的溫度相對(duì)于工藝溫度的偏離程度，也稱(chēng)為溫度偏差。有效加熱區(qū)反映了爐膛內(nèi)經(jīng)溫度檢測(cè)確定的滿(mǎn)足熱處理工藝和溫度均勻性要求的允許裝料空間，也稱(chēng)為工作區(qū)。具體檢測(cè)過(guò)程大致如下，首先將所有測(cè)量?jī)x表器具（熱電偶、補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)、溫度巡檢儀等）按要求校準(zhǔn)或檢定合格，采用合適方式將熱電偶固定在測(cè)溫架上，將測(cè)溫架放在熱處理爐內(nèi)預(yù)先規(guī)定的工作區(qū)，將熱電偶引出端通過(guò)補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)連接至溫度巡檢儀，將熱處理爐送電升溫至規(guī)定測(cè)試溫度，記錄各測(cè)試點(diǎn)溫度，計(jì)算溫度均勻性，確定有效加熱區(qū)。

技術(shù)要求

HB 5425-2012按有效加熱區(qū)溫度均勻性要求將熱處理爐分為6類(lèi)，對(duì)有效加熱區(qū)溫度均勻性、控溫儀表準(zhǔn)確度、記錄儀表準(zhǔn)確度、正常測(cè)量周期等，明確了技術(shù)要求，詳見(jiàn)表3。

表3 HB 5425有效加熱區(qū)溫度均勻性檢測(cè)技術(shù)要求

AMS 2750E《高溫測(cè)量》

適用范圍

AMS 2750E《高溫測(cè)量》由SAE（國(guó)際汽車(chē)工程師協(xié)會(huì)）發(fā)布，由SAE技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)下設(shè)的AMS（航空理事會(huì)管理的航空材料工程委員會(huì)材料組B委員會(huì)）歸口。本規(guī)范為美國(guó)宇航材料規(guī)范，適用于航空航天材料熱處理過(guò)程中用到的熱處理設(shè)備的高溫測(cè)量要求。本規(guī)范主要應(yīng)用于航空航天行業(yè)產(chǎn)品熱處理質(zhì)量體系認(rèn)證（如NADCAP認(rèn)證等）熱處理爐檢測(cè)。

檢測(cè)參數(shù)

AMS 2750E涉及熱處理爐檢測(cè)參數(shù)主要有系統(tǒng)精確度測(cè)試（SAT）和溫度均勻性測(cè)試（TUS）2項(xiàng)試驗(yàn)項(xiàng)目。系統(tǒng)精確度反映了熱處理爐控溫區(qū)顯示溫度與實(shí)際溫度的偏差，與熱電偶、補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)、儀表精度等因素有關(guān)，具體檢測(cè)過(guò)程主要是用已校準(zhǔn)測(cè)試儀表/導(dǎo)線(xiàn)/傳感器讀數(shù)或數(shù)值與熱處理爐控溫儀表/導(dǎo)線(xiàn)/傳感器現(xiàn)場(chǎng)比較進(jìn)行測(cè)量。溫度均勻性反映了熱處理爐有效工作區(qū)內(nèi)爐內(nèi)溫度相對(duì)工藝設(shè)定溫度的偏差，與爐體結(jié)構(gòu)、保溫材料等因素相關(guān)，具體檢測(cè)過(guò)程與HB 5425溫度均勻性測(cè)量類(lèi)似。

技術(shù)要求

AMS 2750E按有效加熱區(qū)溫度均勻性要求將熱處理爐分為6類(lèi)，對(duì)溫度均勻性、系統(tǒng)精確度等核心技術(shù)指標(biāo)，明確了技術(shù)要求，詳見(jiàn)表4。

表4 AMS 2750E溫度均勻性及系統(tǒng)精確度技術(shù)要求

JJF 1376-2012《箱式電阻爐校準(zhǔn)規(guī)范》

適用范圍

JJF 1376-2012《箱式電阻爐校準(zhǔn)規(guī)范》由全國(guó)溫度計(jì)量技術(shù)委員會(huì)歸口。本規(guī)范適用于工作溫度不高于1300℃的箱式電阻爐校準(zhǔn)，其他類(lèi)似電阻爐也可參照本規(guī)范進(jìn)行校準(zhǔn)。本規(guī)范主要應(yīng)用于我國(guó)計(jì)量系統(tǒng)箱式電阻爐溫度量值溯源校準(zhǔn)測(cè)試。

檢測(cè)參數(shù)

JJF 1376-2012涉及熱處理爐測(cè)量參數(shù)主要有爐溫均勻度、爐溫穩(wěn)定度、爐溫偏差等3項(xiàng)。爐溫均勻度反映了熱處理爐工作區(qū)內(nèi)在校準(zhǔn)溫度穩(wěn)定狀態(tài)下的溫度均勻程度。爐溫穩(wěn)定度反映了熱處理爐在校準(zhǔn)溫度下的熱穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)控溫點(diǎn)溫度的穩(wěn)定程度。爐溫偏差反映了熱處理爐在校準(zhǔn)溫度下的熱穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，控溫儀表顯示溫度的平均值與工作區(qū)中心測(cè)溫點(diǎn)上實(shí)際溫度的差值。爐溫均勻度及爐溫穩(wěn)定度測(cè)量過(guò)程與GB/T 10066.4-2004類(lèi)似。爐溫偏差測(cè)量過(guò)程是在爐溫均勻度及爐溫穩(wěn)定度測(cè)量的基礎(chǔ)上，經(jīng)校準(zhǔn)取測(cè)溫儀器各測(cè)點(diǎn)溫度最大值和最小值與工藝設(shè)定溫度的差值計(jì)算得到。

技術(shù)要求

JJF 1376-2012按工作溫度范圍不同，對(duì)熱處理爐的爐溫均勻度和爐溫穩(wěn)定度等技術(shù)參數(shù)明確了技術(shù)要求，詳見(jiàn)表5。

表5 JJF 1376爐溫均勻度和爐溫穩(wěn)定度技術(shù)要求

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，GB/T 10066.4-2004、GB/T 9452-2012、HB 5425-2012、AMS 2750E和 JJF 1376-2012等5項(xiàng)熱處理爐溫度檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范歸口于不同的標(biāo)委會(huì)組織，雖然技術(shù)參數(shù)的名稱(chēng)和檢測(cè)方法有類(lèi)似之處，但適用范圍不同，應(yīng)用領(lǐng)域不同，參數(shù)定義不同，技術(shù)要求不同。因此，我們?cè)谏a(chǎn)管理質(zhì)量體系認(rèn)證過(guò)程中，選擇正確的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范作為熱處理爐質(zhì)量評(píng)價(jià)依據(jù)是十分必要的。