热处理炉均匀性测试研究

　　对于热处理炉温度均匀性测试，有国家标准GB/T9452—2003《热处理炉有效加热区测定方法》。但在实际使用中，按此标准配备测量设备，并不能满足企业对测量不确定度的要求。这时，需要对这个问题进行研究。按照本地企业提出的要求，在不需要增加太大的设备成本的条件下，通过对检测所用的传感器进行分组筛选，研制组合了一套测量系统，提高了测量能力，满足了企业的需求。

　　1 主要技术指标

　　客户提出的指标为在炉区保温温度为600℃左右和800℃左右两个区域，炉区有效加热区的温度不均匀性的扩展测量不确定度(k=2)小于2.8℃。

　　2 装置简述

　　检测装置由热电偶、补偿导线、Hydra设备、专用接线盒、电脑及测温架等组成，检测装置如图1所示。

　　3 筛选技术

　　保证整个测试系统能够达到要求的关键是热电偶组及补偿导线组的筛选。为了提高筛选的效率，应该和热电偶制造商取得联系，保证备选的一批热电偶和补偿导线由同一批材料在同一套设备上，由同一生产小组制作完成。这样，尽量保证这一批传感器的一致性。热电偶及补偿导线都进行编号，一一对应。在以后的测量过程中，保持这种对应性。

　　将备选的一批热偶与标准热电偶捆扎一起，置入检定炉中。由于这些热电偶与标准热电偶处于检定炉内的同一截面上，我们有理由认为，这一面上的温度是同一的，即备选热电偶是置于温度不均匀性为零的环境下，这时由备选热电偶测出的温度的不一致性仅仅反映了传感器(热电偶加补偿导线)之间的不一致性。调节检定炉的温度在需要测量的热处理炉的工作温度附近，进行传感器的筛选。经过多次测试，选择温度分散性在一定范围内的热电偶及对应的补偿导线，配成一组。

　　在实际测试过程中，要每隔一段时间对这样的一组传感器在热电偶检定装置上进行测试，及时更换不符合技术要求的传感器，保证测量的准确性。

　　4 不确定度评定

　　根据企业淬火和退火的要求，炉区保温温度一般在600℃和800℃，所以对炉区温度的均匀性测试，在炉区保温温度附近进行。不确定度的计算也在该保温温度下进行。

　　以下为在保温800℃左右时的不确定度的评定。

　　4.1 定义及公式

　　温度均匀性是指炉子处于热平衡状态下可利用空间的不同点温差范围。一般取有效加热区内炉子处于热平衡状态下任意两点间温差的最大值来表示不均匀性。

　　式中: Δt为电阻炉有效加热区某一保温温度下的温度不均匀性;t_max为某一保温温度下电阻炉有效加热区内的温度最高点的温度;t_min为某一保温温度下电阻炉有效加热区内的温度最低点的温度。