熱處理臺車爐密封性測試與研究

黑龍江 張禹

引言

熱處理過程中，爐溫的均勻性是影響產品質量及性能的最重要因素，而影響爐溫均勻性的重要因素是爐膛的密封性，即不受外界溫度、濕度的干擾。

熱處理過程要求將零件在爐內加熱到所需要的溫度，而且使零件中心也達到這個溫度，并保持一定的時間,要求測量的溫度應該是零件的真實溫度。只有被測介質、零件和熱電偶之間的熱交換過程達到完全的動態平衡，熱電偶檢測到的溫度才能代表零件的溫度。在實際的爐溫測量中，爐膛溫度和零件溫度之間，零件的實際溫度與熱電偶所反應的溫度之間總是存在著差別。因此，采用在爐膛內放一支熱電偶進行溫度控制和溫度測量的方法并不理想。熱電偶測出的溫度只是爐膛內的局部溫度而不是零件真實溫度，尤其是爐膛內有較大溫度梯度的情況下，兩者的差別就更大。這就要求爐膛內各處溫度分布必須均勻，但由于爐體結構和電熱體布置原因,熱處理爐爐內實際溫度分布是不均勻的，使用熱電偶配用顯示儀表檢測爐溫時，測量和控制的僅是爐內局部溫度，而熱處理工藝所要求的卻是某一工作空間的溫度，而且要求在工作空間內的溫度分布均勻，并能長時間保持穩定。在控制和測量局部溫度的條件下，為了確定爐內空間的大小和位置，需要對熱處理爐整個爐膛的溫度進行均勻性測量。

通常用爐溫的空間分布特性和時間分布特性來表示。爐溫的空間分布特性參數描述溫度的均勻性。溫度的時間分布特性描述溫度的穩定性。爐溫均勻性測量的目的是測出爐膛內溫度的空間分布特性和時間分布特性以及溫度波動的大小，從而決定有效工作區的大小和位置。新爐投產前或使用中的加熱爐大修后，以及加熱部件更換后，均應進行均勻性檢驗。

一、臺車爐的結構

臺車爐由爐體和電控兩部分組成。爐體部分主要包括爐殼、爐襯、加熱元件、爐門及臺車。而爐門的密封性決定著設備性能。為此，設備應多次并定期進行檢測。

二、測試點的選擇與測溫結果

1.測試點的選擇

根據《熱處理爐有效加熱區測定方法》及實際情況，我們的箱式爐通常選擇9點測溫方式。臺車式電阻爐的工作容積＞0.1—1，測試點數量應≥9個，測試點位置應以從下向上，從左向右，從里向外的順序定為9點，電阻爐中心位置定為第5點。

2.測溫結果

對臺車式電阻爐進行測溫，設定溫度為580℃，以一組九點，共五組計數，測溫數據結果如下：

第 1 組 ：558.45、573.23、561.54、571.95、579.80、579.00、580.92、573.63、581.08；

第 2 組 ：558.91、574.12、561.22、572.18、580.07、579.43、581.15、573.80、581.18；

第 3 組 ：558.84、573.91、561.36、572.60、580.49、579.83、581.21、574.08、581.78；

第 4 組 ：558.42、574.22、562.08、573.01、580.79、580.18、581.43、574.40、581.97；

第 5 組 ：559.14、574.46、562.99、573.43、580.79、580.10、581.53、574.28、581.77。

三、結果分析

從電偶頒布及數據看出，靠近爐膛內側溫度超出設定溫度—10℃，此爐檢定結果為不合格。

那么，致使爐內溫度不均勻并且超出規定范圍的原因是什么呢？測溫結束后，細查看爐壁密封，因為密封性是影響均勻性的最重要因素。測溫數據表明，爐內溫度下端低于上端。查看臺車爐四周需密封處，電阻爐四周的防火沙放置不均勻，并且后側防火沙明顯減少，使爐門緊閉，此時料盤底座與爐壁密封不夠，甚至有縫隙，致使爐內后側溫度超低。

四、解決方法

1.填補防火沙，均勻鋪放在沙槽內

優點：經濟便捷，填補方便；

缺點：由于每次開關爐門時，都會在料盤底座與爐壁摩擦后密封，而這種摩擦會使少量防火沙滑出沙槽，經多次開關門后，密封性會再次出現問題，如不及時發現，將對產品質量及性能產生影響。建議正常使用期間，每兩個月進行填補一次。

2.將防火沙更換為防火棉

優點：密封性好，不會因摩擦滑落，每兩年可徹底更換一次；

缺點：由于防火棉有蓬松性，多次開關門或長時間關門會使棉中部分位置因擠壓變薄，再經高溫、氧化等直至棉層開裂，也會再次出現密封性問題。

比較：原理相同，都是在爐壁四周密封處添加防火填充物，從而增強密封性，使用防火棉的效果要比防火沙好，并且填補頻率比防火沙小。

對箱式電阻爐的密封處進行填補后，測溫結果如下：

第 1 組 ：575.45、577.28、575.54、578.95、579.94、579.00、580.87、578.73、581.04；

第 2 組 ：574.91、577.62、575.42、578.18、580.27、579.44、581.05、573.80、581.08；

第 3 組 ：574.87、577.51、575.66、578.60、580.35、579.73、581.11、574.06、581.28；

第 4 組 ：575.32、577.48、575.68、578.01、580.46、580.05、581.24、574.20、581.47；

第 5 組 ：575.19、577.64、575.49、578.43、580.58、580.17、581.25、574.28、581.66。