熱處理電阻爐的性能參數測定

李 蓉 ，牛 元 ，李金方

（1.海軍蚌埠士官學校機械系，安徽蚌埠233012；2.海軍92474部隊教練室，海南三亞 572018）

在機械、冶金等行業中，熱處理是保證產品質量、提高產品使用壽命的重要工序。拖拉機、汽車和軸承行業有70%以上的零件需經熱處理，機床行業需經熱處理的零件約占60%以上，而全部刃具都需經過熱處理才能使用。因此，熱處理在機械制造和冶金生產中具有重要作用。特別是隨著傳統生產技術與新材料技術、計算機技術、信息技術、自動化技術以及現代管理技術的緊密結合，對熱處理工藝和產品質量的要求越來越高，迫切需要技術人員和安裝工人熟練掌握熱處理爐的安裝與維修技術，特別是性能參數測定技術，以保證熱處理爐的穩定運行。

1 電阻和功率的測定

（1）絕緣電阻的測定。電阻爐經烘爐冷卻后的干燥狀態下，用500 MΩ表測量相與相之間和相與地之間的絕緣電阻不低于0.5 MΩ。

（2）金屬電熱元件冷態直流電阻測定。用直流電橋測量。單相接線時測量總電阻；三相接線時測量并計算各相的電阻。

（3）額定功率測定。電阻爐烘爐后，空爐由室溫開始升溫，當爐溫將達到最高工作溫度，而溫度控制儀表尚未起作用時，用功率表進行測量；對位式控溫電阻爐，也可在爐溫達到額定溫度以后的通電期間內測量，測量結果應按下式進行折算：

式中，

pn——額定功率（kW）；

pn'——在電壓u與un的偏差不超過±5%時測得的功率（kW）；

un——額定電壓（V）；

u——測量功率時的電壓(V)。

2 溫度的測定

（1）最高工作溫度測定。在空爐升溫時間測定中，用電阻爐本身配備的溫度儀表測量。如電阻爐本身未配備測量儀表，則用其他合適的儀表測量。

（2）空爐升溫時間測定。空爐升溫時間，通常指在額定電壓下，把一臺經過充分干燥的、沒有裝爐料的電阻爐，從冷態加熱到最高工作溫度所需的時間。對于配備調壓器或變壓器等的電阻爐，空爐升溫時間是指按企業產品標準中規定的升溫程序進行升溫所需的時間。對多控制區電阻爐，是指所有控制區都達到試驗溫度所需的時間。

測量空爐升溫時間的方法，應根據電阻爐所用加熱元件的性質和控制方式選擇。對采用某些控制方式（如晶閘管移相控制）的電阻爐，其電參數目前還不能準確測量時，應當斷開原有的控制系統，而改用其他適當的控制系統。若電阻爐的工作電壓低于電源電壓，則應用調壓器或變壓器等降壓。對于采用鎳鉻合金和鐵鉻鋁合金等電阻溫度系數不大的材料，作為加熱元件的電阻爐，凡采用位式控制或晶閘管過零控制者（晶閘管過零控制系統應處“手動”控制位置），有條件時，在測量過程中應使輸入電壓的波動不超過其額定值的±2%；否則，可測出試驗過程中的平均輸入功率，而近似地用下式計算：

式中，

t——電阻爐的空爐升溫時間（h）；

t'——實測升溫時間（h）；

pn——電阻爐的額定功率（kW）；

p'——期間的平均輸入功率（kW）。

對于無級調壓電阻爐，其輸入功率的偏差應在±2%范圍內；對于有級調壓電阻爐，其輸入功率的偏差應在±10%范圍內，試驗結果也應用上述方法折算。對于采用鉬、碳化硅、二硅化鉬等電阻溫度系數大的材料和石墨作為加熱元件的電阻爐，在測量時其輸入電壓應先調節在最低值上，然后根據企業產品標準中所規定的升溫程序逐漸升高電壓。

對于多控制區電阻爐，以所有控制區都達到最高工作溫度所需的時間為空爐升溫時間。

（3）爐門、爐蓋、爐殼等外表面溫升測定。在電阻爐最高工作溫度下的熱穩定狀態時，按產品標準規定的位置（一般除爐門口、爐蓋口、加熱元件和熱電偶引出孔以及爐襯穿透緊固件附近外），用接觸良好的表面溫度計或鉑電阻溫度計等，測量爐門、爐蓋、爐殼等外表面溫度與環境溫度的差。在需要自動記錄表面溫度的場合，推薦用鉑電阻溫度計和相應的記錄儀。

3 加熱能力試驗

加熱能力是表征間歇式電阻爐是否足夠輸入功率的指標。通常表示為：在產品標準規定的試驗條件下，把爐料裝入爐內后，爐溫能在規定的時間內從環境溫度上升（如對真空爐）或從開始加料時的溫度回升（對一般電阻爐）到規定的溫度。可用下述方法之一進行試驗。

（1）直接法。在產品標準規定的試驗條件下，把一批等于規定重量的爐料裝入爐內，記錄爐溫上升或回升到試驗溫度的時間，應符合產品標準的要求。

試驗用爐料除產品標準另有規定或制造廠與用戶另有協議者外，對于金屬材料，其直徑或壁厚應不大于25 mm。爐料的放置應盡可能有利于熱能的吸收。

（2）間接法。利用空爐加熱試驗所測數據進行估算。即對熱爐裝料的情況，當下式成立時，電阻爐即被認為具有足夠大的加熱能力：

式中，

pn——電阻爐的額定功率（kW）；

p0——電阻爐的空爐損失（kW）；

tn——在產品標準中規定的加熱能力的試驗時間（h）；

G——規定的爐料質量（kg）；

△H——爐料從初始溫度(取基準環境溫度20℃)加熱到試驗溫度時，其熱焓的增加量[（kW·h）/kg]。

具體采用哪一種方法，在企業產品標準中規定或由制造廠和用戶商定。條件許可時，應采用直接法，并以直接法的試驗結果為準。間接法不適用于真空爐和鹽浴爐。

4 溫度均勻度試驗

溫度均勻度(曾用名“爐溫均勻性”)是指電阻爐在試驗溫度下的熱穩定狀態時，爐內的溫度均勻程度。通常爐溫均勻度表示為：在規定的各個測溫點上所測得的最高和最低溫度分別與在控溫點上所測得的溫度的差(各點溫度值分別是同樣次數測量的平均值)。沒有特別說明時，一般指在空爐情況下。

對熱電偶測溫的電阻爐，爐溫均勻度應在電阻爐不裝爐料(空爐)的熱穩定狀態情況下測量。用戶要求在裝料情況下測量時，爐料的材質、形狀、大小、布置方式，測溫點的位置，要求達到的指標等，由制造廠和用戶另行商定。

對具有風機的電阻爐，在試驗期間風機應正常運轉。對布設在控溫點和各測溫點上的熱電偶，應當通過轉換開關用同一只精確度至少為0.1級，分辨率不低于0.0l mV的直流數字電壓表進行溫度測量。控溫熱電偶應固定在設計規定的位置上，其端點不應伸入到工作區內。

5 空爐損失試驗

空爐損失，是指沒有裝爐料的電阻爐的爐體部分，在最高工作溫度下的熱穩定狀態時所損失的功率。電阻爐的空爐損失，在電阻爐空爐最高工作溫度內熱穩定狀態時測量，其方法有平均功率法、表面溫升法和經驗判斷法。爐內氣氛應與正常工作時相同。爐內風機所消耗的功率應包括在內。

6 結束語

箱式熱處理電阻爐可用于碳鋼、合金鋼的退火、正火、淬火、回火和固體滲碳等，無論是低溫箱式爐、中溫箱式爐、還是高溫箱式爐，結構都大同小異，性能參數類型基本一致，不同的是性能參數數值有差別，但測定方法都是一樣的，都可以按上述方法實施測定。

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