1、連續(xù)滲碳爐用復(fù)合管型實(shí)體熱電偶
①連續(xù)滲碳爐用熱電偶
瓦房店軸承廠由美國引進(jìn)的電輻射加熱滲碳爐，用于鐵路車輛軸承滲碳。依據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量要求，滲碳劑為甲醇和乙酸乙脂，工藝溫度為(930±5)℃，每臺爐共分5個(gè)溫區(qū)，用熱電偶測量各部位的溫度。熱電偶安裝在由爐蓋上方垂直插入的10個(gè)測溫孔內(nèi)。原來采用不銹鋼(1Cr18Ni9Ti)保護(hù)管，選用K型熱電偶，長度為1250mm。
②存在問題
1)熱電偶壽命短、偏差大
瓦房店軸承廠的滲碳爐開始試運(yùn)行五個(gè)月內(nèi)發(fā)現(xiàn)安裝的10支K型熱電偶全部受到腐蝕、變質(zhì)、熱電勢超差，均不合格。由于試運(yùn)行，電爐時(shí)開時(shí)停，實(shí)際運(yùn)行時(shí)間僅兩周，熱電偶壽命太短，不能滿足生產(chǎn)要求。
自滲碳爐正式運(yùn)行20天后對新安裝的熱電偶進(jìn)行現(xiàn)場校驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)各測溫系統(tǒng)的測量誤差為15～25℃，全部報(bào)廢。更換上新熱電偶后，間隔一周多次進(jìn)行校驗(yàn)，計(jì)量室部分校驗(yàn)結(jié)果見表1。
表1 測溫異常的熱電偶檢定結(jié)果
由表1可以看出:
a、熱電偶的使用壽命僅為1～2周;
b、熱電偶的漂移方向均為負(fù)偏差，稍不注意容易發(fā)生工件過燒的質(zhì)量事故。
2)熱電偶腐蝕嚴(yán)重
使用后的K型熱電偶在測量端附近，負(fù)極變白、正極變綠，腐蝕嚴(yán)重。經(jīng)中科院大連化物所對使用后的熱電偶及其片狀剝落物進(jìn)行化學(xué)及X光結(jié)構(gòu)分析結(jié)果表明，正負(fù)極均含有微量碳。正極中Cr元素等因選擇性氧化與使用前相比明顯減少致使出現(xiàn)負(fù)偏差。實(shí)踐結(jié)果表明，普通的K型熱電偶，即使采用美國霍金斯(Hoskins)生產(chǎn)的偶絲，在滲碳爐中使用，其壽命也很短，偏差也很大，仍不適用。
3)改善方法
a、采用剛玉或陶瓷保護(hù)管，可使壽命延長50～60日，但陶瓷材料質(zhì)脆易碎，應(yīng)用受到限制;
b、采用復(fù)合管型實(shí)體熱電偶。若克服陶瓷材料的弊端，只有采用金屬或合金管，原來選用不銹鋼管，使用溫度一般不能超過871℃，而工藝溫度為930℃，顯然是不適宜的。自采用復(fù)合管型實(shí)體熱電偶(K型)至今，成效顯著，用戶很滿意。
③復(fù)合管型實(shí)體熱電偶
1)復(fù)合管型實(shí)體熱電偶的結(jié)構(gòu)
該種熱電偶由奧氏體耐熱合金鋼保護(hù)管、高性能熱電偶、填充劑等構(gòu)成實(shí)體結(jié)構(gòu)，因而是不可拆卸的。
2)復(fù)合管型實(shí)體熱電偶的特性
a、熱電性能穩(wěn)定
該種實(shí)體熱電偶同裝配式熱電偶相比，在高溫下難以氧化，提高了熱電偶的耐熱性，又因?yàn)椴捎昧烁邷卣辰Y(jié)劑密閉端頭，防止空氣對流及腐蝕性氣體侵入，使熱電偶的熱電性能更加穩(wěn)定可靠。
b、響應(yīng)速度快
裝配式熱電偶在兩層保護(hù)管間是空氣，空氣的熱傳導(dǎo)性能差，但復(fù)合管型實(shí)體熱電偶采用固體材料作填充劑形成實(shí)體結(jié)構(gòu)，熱傳導(dǎo)性能比空氣高幾個(gè)數(shù)量級，因此，傳感器的響應(yīng)特性及控制特性都將得到改善，可以獲得較好的控制效果。
c、耐溫高、使用壽命長
該種熱電偶的最大特點(diǎn)在于耐溫高、壽命長。由于采用耐熱鋼作保護(hù)管及高性能熱電偶，在相同條件下，將提高熱電偶的耐熱性、延長使用壽命。
d、耐壓防爆、安全可靠
由于熱電偶是實(shí)體結(jié)構(gòu)，因此耐壓、防爆，并能保證高溫高壓氣體不泄漏。
3)復(fù)合管型特種實(shí)體熱電偶的應(yīng)用
在滲碳爐內(nèi)陸續(xù)安裝10支實(shí)體熱電偶。為了能得到正確結(jié)論，在此期間，有意增加對實(shí)體熱電偶的現(xiàn)場校驗(yàn)次數(shù)，并縮短熱電偶的檢定周期，計(jì)量處的檢定結(jié)果如表所示
表2 實(shí)體熱電偶檢定結(jié)果(℃)
注1：5#熱電偶是因電爐出事故被燒毀的。
由表2可以看出，除5#熱電偶因意外事故損壞，1#、3#運(yùn)行15個(gè)月后超差報(bào)廢外，其余7支實(shí)體熱電偶運(yùn)行情況一直良好。由于采用實(shí)體化技術(shù)，使用后的熱電偶，其偏差有正也有負(fù)，說明該技術(shù)可以阻止正極中鉻的選擇性氧化，因而，延長了使用壽命，平均使用壽命達(dá)20個(gè)月，用戶很滿意。最近，在長春一汽、湖北二汽等公司使用反饋也很好，使用4個(gè)月后，熱電偶仍符合I級精度。
2、經(jīng)濟(jì)效益與社會效益
復(fù)合管實(shí)體熱點(diǎn)價(jià)格為國產(chǎn)普通熱電偶(K型)15倍，普通熱電偶(K型)在滲碳爐中的平均壽命為1周，實(shí)體熱電偶在滲碳爐中的平均壽命為12～20個(gè)月，使用過程中的經(jīng)濟(jì)賬大家都能算明白。
3、積極推廣實(shí)體熱電偶
由于實(shí)體熱電偶使用壽命長，不但提高了測溫系統(tǒng)的可靠性，是提高產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)量，安全生產(chǎn)，消除質(zhì)量事故的必要保證。而且極大地減少了熱電偶的更換效率及檢定次數(shù)，改善了工人的勞動條件，減輕了勞動強(qiáng)度。具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，是一種值得推廣的新型熱電偶。
4、結(jié)語
為了解決進(jìn)口滲碳爐中溫度傳感器國產(chǎn)化問題，復(fù)合管型特種實(shí)體熱電偶在瓦房店軸承廠等應(yīng)用取得良好效果，其使用壽命提高50倍，獲得用戶好評。多年來的實(shí)踐表明，復(fù)合管型特種實(shí)體熱電偶不僅可以替代進(jìn)口滲碳爐內(nèi)的溫度傳感器，節(jié)約費(fèi)用，還可以進(jìn)入國際市場推廣。
