35#圓鋼工藝溫度儀表系統(tǒng)校準

閱讀 ?·? 發(fā)布日期 2022-11-06 11:02 ?·? admin
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35#圓鋼熱處理工藝是指將零件在某一加熱介質(zhì)中加熱至一定溫度,在該溫度下保溫一段時間,然后以一定方式冷卻,得到一定的組織和性能的熱加工方法。溫度、時間及冷卻方式是35#圓鋼熱處理過程中的三個主要因素,其中工藝溫度是關鍵,熱處理爐是提供符合熱處理工藝溫度要求的設備,爐子上配置的工藝溫度儀表系統(tǒng)用于熱處理溫度的控制、監(jiān)測和記錄。



熱處理工藝質(zhì)量判斷時,工藝溫度儀表顯示和記錄的數(shù)據(jù)是最重要的依據(jù)。美國宇航標準AMS2750E《高溫測量》根據(jù)工藝溫度儀表系統(tǒng)的復雜程度,將熱處理爐的工藝溫度儀表分為A、B、C、D、E等五種類型,國內(nèi)的HB5425《航空制件熱處理爐有校加熱區(qū)測定方法》和GB/T30825《熱處理溫度測量》也給出了同樣的規(guī)定。本文著重介紹工藝溫度儀表系統(tǒng)校準和調(diào)整的方法。



1.工藝溫度儀表系統(tǒng)校準



工藝溫度儀表系統(tǒng)由熱電偶(或熱電阻)、連接導線和溫度二次儀表組成。工藝溫度儀表系統(tǒng)校準是指工藝溫度儀表(含引線、傳感器)的讀數(shù)或值進行現(xiàn)場比較,以便確定已測量的溫度偏差是否均在有關要求范圍內(nèi)的一組操作。在AMS2750E也稱為“系統(tǒng)精度測試(SAT)或探針檢查”,其目的是確保爐子的控制系統(tǒng)及每個控制區(qū)的記錄儀表系統(tǒng)的準確度符合要求。



國內(nèi)、國外相關技術標準要求,新購置或大修后的熱處理爐,使用前除了對工藝溫度傳感器和儀表進行校準外,還需要完成兩項更重要的工作:一是進行工藝溫度儀表系統(tǒng)校準,以確定該系統(tǒng)的偏差是否符合要求;二是進行有效加熱區(qū)溫度均勻性檢測,確定圓鋼熱處理爐具有符合工藝要求的工作空間。在溫度均勻性檢測過程中,若檢測結果表明整體溫度偏高或偏低,則需要對工藝儀表進行調(diào)整。使用中的熱處理也需要按規(guī)定的時間間隔進行工藝溫度儀表系統(tǒng)校準,這是保證熱處理滿足工藝要求的重要手段之一,不可或缺。



2.變化的工藝溫度儀表系統(tǒng)



爐溫均勻性是考核爐子能否滿足工藝溫度要求的關鍵指標。爐溫均勻性檢測是一個復雜、使用傳感器多、檢測時間長,在非生產(chǎn)狀態(tài)下進行的過程,無法經(jīng)常性或短周期進行。



35#圓鋼生產(chǎn)時爐溫均勻性是否可靠,主要取決于熱處理爐內(nèi)加熱元件的發(fā)熱特性和工藝溫度儀表系統(tǒng)的測量與控制能力。在穩(wěn)定的控制條件下,加熱元件產(chǎn)生的熱量以及形成的溫度分布狀態(tài)具有較好的重復性。假若工藝溫度儀表系統(tǒng)是相對穩(wěn)定的,爐溫均勻性也會在上次檢測結果的較小范圍內(nèi)變化,有效實現(xiàn)工藝溫度的控制。因此,在兩次溫度均勻性檢測之間進行多次工藝溫度儀表系統(tǒng)校準是對爐溫進行控制的一個好辦法,盡管這不是保證爐溫均勻性符合工藝要求的唯一方法,卻是比較容易操作的方法。



那么,是什么原因?qū)е鹿に嚋囟葍x表系統(tǒng)變化呢?可從以下幾個方面進行分析:



(1)設備現(xiàn)場環(huán)境條件的影響,特別是環(huán)境溫度的變化,使得工藝溫度傳感器、連接導線和工藝溫度儀表的計量特性處在不斷變化之中。



(2)熱電偶在爐內(nèi)氣氛中被加熱和冷卻,會導致電偶的電極晶粒長大、氧化、腐蝕或成分揮發(fā)等,使得熱電偶的熱特性發(fā)生變化。



(3)工藝溫度儀表自身老化導致的計量特性變化。這些變化會導致工藝溫度儀表系統(tǒng)的變化,使熱處理爐的溫度控制點發(fā)生偏離,爐子的實際溫度偏離工藝溫度。在使用現(xiàn)場、使用過程中經(jīng)常性進行工藝溫度儀表系統(tǒng)校準,使其綜合偏差控制在一個可接受的范圍內(nèi),可保證工藝溫度在一個合理的范圍變化。



AMS2750E規(guī)定,工作用廉金屬熱電偶作為工藝傳感器,僅需在首次使用前校驗,之后無需再校準。根據(jù)歷次工藝溫度儀表系統(tǒng)校準結果的變化,確定是否需要更換工藝傳感器。

在AMS2750E、GJB509B和GB/T30825中給出了近似的規(guī)定。GJB509B沒有給出具體的操作要求。綜合不同標準的規(guī)定,在工藝溫度儀表系統(tǒng)校準時,應符合以下幾個方面的要求:



1.校準裝置



校準裝置是由校準用溫度傳感器(熱電偶或熱電阻)、連接導線和校準儀表組成,它應該是一個穩(wěn)定的、經(jīng)過校準已知誤差的系統(tǒng)。



校準用傳感器的示值誤差應符合±(1.1℃或0.4%讀數(shù)),其測量端與工藝傳感器測溫端之間的距離不大于76mm,越近越好,以便減少空間距離對校準結果的影響。在此后的校準中,校準用傳感器安裝的位置和方向應保持不變,以確保歷次校準數(shù)據(jù)之間的可比較性。



允許在進行校準的當時安裝校準用傳感器,也允許采用駐留校準用傳感器的方法。采用駐留校準用傳感器存在一定的風險,因為在熱處理爐的加熱和冷卻過程中,任何類型溫度傳感器的計量特性都會發(fā)生變化,這種變化無疑會反映在校準結果中,使得校準結果不可靠。



校準儀表的示值誤差應符合±(1.1℃或0.4%讀數(shù)),具有較高的分辨力和適應熱處理爐子工作現(xiàn)場環(huán)境條件的能力。應盡量減少連接導線對校準結果的影響,當以熱電偶為校準用傳感器時,應采用與傳感器和儀表相同分度號的經(jīng)過校準的補償導線;當以熱電阻為校準用傳感器,引線電阻則是考慮的關鍵因素。



2.校準溫度的選擇



校準可以在35#圓鋼熱處理工藝過程中進行,工藝溫度作為校準溫度,使得校準工作不影響生產(chǎn)進度。也可以單獨進行,可以選擇近期常用的工藝溫度或具有代表性的溫度作為校準溫度。不必在多個溫度進行校準,因為校準僅僅是對工藝溫度儀表系統(tǒng)準確度的驗證,只要能夠表明系統(tǒng)沒有較大的偏離或保持了必要的穩(wěn)定性即可。



3.校準算溫度差值的計算



測量數(shù)據(jù)的獲取和處理是工藝溫度儀表系統(tǒng)符合性判斷的重要環(huán)節(jié)。在讀取工藝溫度儀表和校準儀表的讀數(shù)時,需要滿足兩個條件:



其一,讀數(shù)應在爐溫處于穩(wěn)定狀態(tài)下進行,若工藝溫度儀表顯示值是穩(wěn)定的或呈周期性變化,則表明爐溫達到穩(wěn)定狀態(tài)。



其二,應同時讀取工藝儀表和校準儀表的讀數(shù),或在最短時間內(nèi)完成讀數(shù)的操作。這樣做可以減少爐溫波動對工藝溫度儀表系統(tǒng)校準結果的影響。



在進行測量數(shù)據(jù)處理時,為了準確獲得工藝溫度儀表系統(tǒng)的偏差,校準儀表的讀數(shù)需要根據(jù)校準用傳感器和儀表校準證書上給出的誤差進行修正。對于工藝儀表讀數(shù)而言,因為工藝儀表中可能存在因為儀表校準、工藝溫度儀表系統(tǒng)校準和爐溫均勻性檢測的調(diào)整值,情況略顯復雜,這些調(diào)整值改變了工藝儀表的讀數(shù)。根據(jù)調(diào)整值來源方式不同,分為以下幾種情況進行說明。



(1)若熱處理爐日常使用或溫度均勻性檢測時,工藝儀表設定值以及顯示和記錄的數(shù)據(jù)需要根據(jù)工藝傳感器和儀表的校準誤差進行修正的,在SAT數(shù)據(jù)處理時,也應根據(jù)最近一次工藝傳感器和儀表的校準誤差進行修正;若熱處理爐日常使用或溫度均勻性檢測時,工藝儀表設定值以及顯示和記錄的數(shù)據(jù)不需要根據(jù)工藝傳感器和儀表的校準誤差進行修正的,在SAT數(shù)據(jù)處理時,不應對工藝傳感器和儀表的校準誤差進行修正。



(2)工藝溫度儀表校準時,由于示值誤差超過了規(guī)定的允許誤差,對工藝儀表讀數(shù)進行的調(diào)整。調(diào)整的目的是為了使儀表的示值符合規(guī)定,SAT數(shù)據(jù)處理時,該調(diào)整值不用于工藝儀表讀數(shù)的修正。



(3)工藝溫度儀表系統(tǒng)校準時,若校準結果超出的范圍或接近邊界,對工藝儀表讀數(shù)進行調(diào)整。調(diào)整的目的是為了使工藝溫度儀表系統(tǒng)的偏差符合規(guī)定的要求,SAT數(shù)據(jù)處理時,該調(diào)整值不用于工藝儀表讀數(shù)的修正,否則,合格的結果重新回到不合格狀態(tài)。



(4)爐溫均勻性檢測時,由于控制點與實際溫度均勻性檢測結果的中心點存在偏差,對工藝儀表讀數(shù)進行的調(diào)整。調(diào)整是額外施加給工藝溫度儀表系統(tǒng)的,并非系統(tǒng)自身的偏離而實施的調(diào)整,SAT數(shù)據(jù)處理時,該調(diào)整值需要在工藝儀 表讀數(shù)中予以修正。



4.校準間隔的規(guī)定



AMS2750E、GJB509B、GB/T30825中給出了不同類別和不同儀表類型熱處理爐工藝溫度儀表系統(tǒng)的時間間隔。時間間隔與溫度均勻性的允許范圍有關,允許偏差越小,間隔越短;時間間隔與儀表類型有關,配置更多的工藝溫度儀表系統(tǒng),可通過這些測量數(shù)據(jù)之間的比較驗證確定工藝溫度的穩(wěn)定性,可以采用較長的間隔。時間間隔與工藝傳感器的穩(wěn)定性有關,若使用了鉑電阻、貴金屬熱電偶以及N型等較穩(wěn)定的工藝傳感器,也可以延長時間間隔。若爐子額外增加了工藝溫度儀表系統(tǒng),其他系統(tǒng)使用了穩(wěn)定的傳感器或多工藝傳感器進行及時更換,并對不同系統(tǒng)得到的數(shù)據(jù)及時進行相互驗證,也可以免除工藝溫度儀表系統(tǒng)校準。



5.需校準的工藝溫度儀表



不同類型儀表的熱處理爐配置不同數(shù)量的工藝傳感器和儀表,凡是數(shù)據(jù)用于熱處理質(zhì)量判斷的工藝溫度儀表系統(tǒng),均應進行校準;凡是數(shù)據(jù)不用于熱處理質(zhì)量判斷的工藝溫度儀表系統(tǒng),則不必進行校準,如僅用于超溫報警的儀表系統(tǒng)。對于控制傳感器而言,不僅需要對控制儀表的讀數(shù)進行校準,還要對記錄儀表的讀數(shù)進行校準。對于其他的附加系統(tǒng),如負載熱電偶,有效加熱區(qū)上次檢測確定的高溫傳感器和低溫傳感器等系統(tǒng),需要進行工藝溫度儀表系統(tǒng)校準。

為了保證工藝溫度滿足熱處理的要求,除了進行工藝溫度儀表系統(tǒng)校準外,還應按規(guī)定的時間間隔對工藝傳感器和儀表進行校準,還應按規(guī)定的時間間隔進行溫度均勻性檢測。對歷次的校準結果和檢測數(shù)據(jù)進行分析研究,掌握這些數(shù)據(jù)的變化規(guī)律,采取合理有效的措施,才是保證熱處理質(zhì)量的根本。
圓鋼是指截面為圓形的實心長條鋼材。其規(guī)格以直徑表示,單位毫米(mm),如“ 50mm”即表示直徑為50毫米的圓鋼。圓鋼分為熱軋、鍛制和冷拉三種。熱軋圓鋼的規(guī)格為5.5-250毫米。其中:5.5-25毫米的小圓鋼大多以直條成捆的供應,常用作鋼筋、螺栓及各種機械零件;大于25毫米的圓鋼,主要用于制造機械零件、無縫鋼管的管坯等。

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