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影响热处理炉炉温均匀性的几点因素简要分析

1、炉温均匀性测试工作的重要性

根据国军标GJB509A-95《热处理工艺质量控制要求》，按照国标GB9452-88《热处理炉温有效加热区测定方法》，需要对热处理车间的热处理炉进行有效加热区保温精度（即炉温均匀性）的周期检测。影响炉温均匀性的因素有很多，这些因素不仅涉及到热处理炉的等级使用，而且严重影响热处理产品质量。正由于这些因素的存在造成炉内温度不均匀，仪表指示温度和实际炉温不一致，工件热处理性能达不到要求。以井式炉渗碳为例，在相同的保温时间和渗剂供给量相等的前提下，当工艺温度900℃上下时，温度每变化10℃时，渗碳层深度相应变化0.1mm。所以，真实地检测炉温均匀性，解决影响炉温均匀性的各种因素（有的因素需协同有关部门解决），是温度计量人员的责任。

2、调节方式对炉温的影响和不同电炉结构形成不同的温场分布

（1）、热处理炉大致分为井式炉、台车式炉、箱式炉、盐浴炉、油浴炉等。电炉控制系统的调节方式对炉温均匀性具有很大影响。一般常用的是位式调节和PID调节，因炉温调节品质的指标如过渡时间、振荡频率、振荡幅度、静差等都会影响炉温均匀性，PID调节的指标优于位式调节，所以PID调节炉温均匀性比位式调节的炉温均匀性好。用热学理论分析并通过实测结果都表明：用同一种调节方式，炉温均匀性以盐浴炉、油浴炉较好，井式炉适中，台车式炉和箱式炉较差。井式炉在机械类工厂中能够对各种机械零件进行氮化、渗碳、淬火和回火，以改变其金属物理性能和金相组织来适应各种不同需要，所以应用较广。下面以井式渗碳炉为例进行重点分析，其基本方法可延伸到其它炉型。

（2）、不同电炉结构对炉温的影响：以井式炉为例，井式炉的结构特殊，温场竖直分布，仪表测温热电偶在坩锅外，而工件热处理则在坩锅内，因此存在坩锅内外的温差问题；井式渗碳炉采用两区加热，所以又存在上下温差问题。由上下两根平行插于坩锅外的热电偶测量炉温，再由温度仪表完成对炉温的控制，通过电炉丝加热后热能量幅射传导至坩锅内，顶部的风扇供风迫使炉气循环，以期坩锅内温度均匀，在使用风扇循环供风情况下气流直吹底部后沿坩锅壁反复循环。电炉加热过程中，除供给炉体和工件的热量外，还需要补充炉体向四周环境散失的热量，这便是井式炉渗碳热平衡的工作状况。

（3）、电炉的三相电功率平衡性，炉体的保温性，温度仪表的误差，热电偶的误差，热电偶插入深度，仪表调节方式，风扇启动等因素都会使坩锅内外和坩锅内部上下区产生较大的温差，也会影响炉温均匀性。炉体的保温性可以从炉体的外观及炉体表面的温升状况直接得知，风扇的轴承、叶片也可直观检查，比较重要的是三相功率平衡、热电偶和温度仪表的性能。实践证明，减小热电偶的时间常数对于电炉的温度控制具有很重要的作用。PID调节控制方式因其控制过程优良的特性，对于控温的精准度效果非常好。

对于多区的控制，辉达工控的多区温控技术有很好的控制经验。不用使用PLC，也不用很高的编程技术，不用下载程序就可以各区功率自动分配，不用技术工人设置调节，同时可以满足一键启动，自动同步控制升温动作和升温速率，自动化的各项功能能够有效避免人工操作工程中的误差，导致对电炉炉温均匀性造成影响。

总之，实际影响热处理电炉炉温均匀性的因素有很多，对每台热处理而言，各项因素的影响夹杂在一起产生综合的效果，应该根据实际情况详细来分析主要的因素，然后采取有效的措施。另外采用技术更先进的仪表和温控系统对于炉温均匀性的控制也有很好的效果。

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