热处理电阻炉的性能参数测定

李 蓉 ，牛 元 ，李金方

（1.海军蚌埠士官学校机械系，安徽蚌埠233012；2.海军92474部队教练室，海南三亚 572018）

在机械、冶金等行业中，热处理是保证产品质量、提高产品使用寿命的重要工序。拖拉机、汽车和轴承行业有70%以上的零件需经热处理，机床行业需经热处理的零件约占60%以上，而全部刃具都需经过热处理才能使用。因此，热处理在机械制造和冶金生产中具有重要作用。特别是随着传统生产技术与新材料技术、计算机技术、信息技术、自动化技术以及现代管理技术的紧密结合，对热处理工艺和产品质量的要求越来越高，迫切需要技术人员和安装工人熟练掌握热处理炉的安装与维修技术，特别是性能参数测定技术，以保证热处理炉的稳定运行。

1 电阻和功率的测定

（1）绝缘电阻的测定。电阻炉经烘炉冷却后的干燥状态下，用500 MΩ表测量相与相之间和相与地之间的绝缘电阻不低于0.5 MΩ。

（2）金属电热元件冷态直流电阻测定。用直流电桥测量。单相接线时测量总电阻；三相接线时测量并计算各相的电阻。

（3）额定功率测定。电阻炉烘炉后，空炉由室温开始升温，当炉温将达到最高工作温度，而温度控制仪表尚未起作用时，用功率表进行测量；对位式控温电阻炉，也可在炉温达到额定温度以后的通电期间内测量，测量结果应按下式进行折算：

式中，

pn——额定功率（kW）；

pn'——在电压u与un的偏差不超过±5%时测得的功率（kW）；

un——额定电压（V）；

u——测量功率时的电压(V)。

2 温度的测定

（1）最高工作温度测定。在空炉升温时间测定中，用电阻炉本身配备的温度仪表测量。如电阻炉本身未配备测量仪表，则用其他合适的仪表测量。

（2）空炉升温时间测定。空炉升温时间，通常指在额定电压下，把一台经过充分干燥的、没有装炉料的电阻炉，从冷态加热到最高工作温度所需的时间。对于配备调压器或变压器等的电阻炉，空炉升温时间是指按企业产品标准中规定的升温程序进行升温所需的时间。对多控制区电阻炉，是指所有控制区都达到试验温度所需的时间。

测量空炉升温时间的方法，应根据电阻炉所用加热元件的性质和控制方式选择。对采用某些控制方式（如晶闸管移相控制）的电阻炉，其电参数目前还不能准确测量时，应当断开原有的控制系统，而改用其他适当的控制系统。若电阻炉的工作电压低于电源电压，则应用调压器或变压器等降压。对于采用镍铬合金和铁铬铝合金等电阻温度系数不大的材料，作为加热元件的电阻炉，凡采用位式控制或晶闸管过零控制者（晶闸管过零控制系统应处“手动”控制位置），有条件时，在测量过程中应使输入电压的波动不超过其额定值的±2%；否则，可测出试验过程中的平均输入功率，而近似地用下式计算：

式中，

t——电阻炉的空炉升温时间（h）；

t'——实测升温时间（h）；

pn——电阻炉的额定功率（kW）；

p'——期间的平均输入功率（kW）。

对于无级调压电阻炉，其输入功率的偏差应在±2%范围内；对于有级调压电阻炉，其输入功率的偏差应在±10%范围内，试验结果也应用上述方法折算。对于采用钼、碳化硅、二硅化钼等电阻温度系数大的材料和石墨作为加热元件的电阻炉，在测量时其输入电压应先调节在最低值上，然后根据企业产品标准中所规定的升温程序逐渐升高电压。

对于多控制区电阻炉，以所有控制区都达到最高工作温度所需的时间为空炉升温时间。

（3）炉门、炉盖、炉壳等外表面温升测定。在电阻炉最高工作温度下的热稳定状态时，按产品标准规定的位置（一般除炉门口、炉盖口、加热元件和热电偶引出孔以及炉衬穿透紧固件附近外），用接触良好的表面温度计或铂电阻温度计等，测量炉门、炉盖、炉壳等外表面温度与环境温度的差。在需要自动记录表面温度的场合，推荐用铂电阻温度计和相应的记录仪。

3 加热能力试验

加热能力是表征间歇式电阻炉是否足够输入功率的指标。通常表示为：在产品标准规定的试验条件下，把炉料装入炉内后，炉温能在规定的时间内从环境温度上升（如对真空炉）或从开始加料时的温度回升（对一般电阻炉）到规定的温度。可用下述方法之一进行试验。

（1）直接法。在产品标准规定的试验条件下，把一批等于规定重量的炉料装入炉内，记录炉温上升或回升到试验温度的时间，应符合产品标准的要求。

试验用炉料除产品标准另有规定或制造厂与用户另有协议者外，对于金属材料，其直径或壁厚应不大于25 mm。炉料的放置应尽可能有利于热能的吸收。

（2）间接法。利用空炉加热试验所测数据进行估算。即对热炉装料的情况，当下式成立时，电阻炉即被认为具有足够大的加热能力：

式中，

pn——电阻炉的额定功率（kW）；

p0——电阻炉的空炉损失（kW）；

tn——在产品标准中规定的加热能力的试验时间（h）；

G——规定的炉料质量（kg）；

△H——炉料从初始温度(取基准环境温度20℃)加热到试验温度时，其热焓的增加量[（kW·h）/kg]。

具体采用哪一种方法，在企业产品标准中规定或由制造厂和用户商定。条件许可时，应采用直接法，并以直接法的试验结果为准。间接法不适用于真空炉和盐浴炉。

4 温度均匀度试验

温度均匀度(曾用名“炉温均匀性”)是指电阻炉在试验温度下的热稳定状态时，炉内的温度均匀程度。通常炉温均匀度表示为：在规定的各个测温点上所测得的最高和最低温度分别与在控温点上所测得的温度的差(各点温度值分别是同样次数测量的平均值)。没有特别说明时，一般指在空炉情况下。

对热电偶测温的电阻炉，炉温均匀度应在电阻炉不装炉料(空炉)的热稳定状态情况下测量。用户要求在装料情况下测量时，炉料的材质、形状、大小、布置方式，测温点的位置，要求达到的指标等，由制造厂和用户另行商定。

对具有风机的电阻炉，在试验期间风机应正常运转。对布设在控温点和各测温点上的热电偶，应当通过转换开关用同一只精确度至少为0.1级，分辨率不低于0.0l mV的直流数字电压表进行温度测量。控温热电偶应固定在设计规定的位置上，其端点不应伸入到工作区内。

5 空炉损失试验

空炉损失，是指没有装炉料的电阻炉的炉体部分，在最高工作温度下的热稳定状态时所损失的功率。电阻炉的空炉损失，在电阻炉空炉最高工作温度内热稳定状态时测量，其方法有平均功率法、表面温升法和经验判断法。炉内气氛应与正常工作时相同。炉内风机所消耗的功率应包括在内。

6 结束语

箱式热处理电阻炉可用于碳钢、合金钢的退火、正火、淬火、回火和固体渗碳等，无论是低温箱式炉、中温箱式炉、还是高温箱式炉，结构都大同小异，性能参数类型基本一致，不同的是性能参数数值有差别，但测定方法都是一样的，都可以按上述方法实施测定。

[1]吴光英.热处理炉进展[M].北京：国防工业出版社，1995.

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[3]翠碧海.安装技术[M].北京：机械工业出版社，2002.

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