一种合金大棒连续调质热处理淬火炉炉温的检测方法.pdf

一种合金大棒连续调质热处理淬火炉炉温的检测方法，其特征是：包括有以下步骤：(a)制备测温装置，测温装置包括有待测样棒、Ⅰ号铠装热电偶、Ⅱ号铠装热电偶和Ⅲ号铠装热电偶以及多通道温度计；(b)组装测温装置；(c)对淬火炉进行点火，并升温加热2-3小时，直至达到工艺温度要求；(d)将待测样棒放置在淬火炉的V型传送辊道上；(e)每间隔10min记录多通道温度计上所显示的待测样棒上三个测温点的温度；(f)绘制三个铠装热电偶所检测到的炉体温度相对于测试时间的温度变化曲线，并判断三个铠装热电偶所检测到的温度是否在合格的范围之内；本发明操作简单、成本低廉，达到了对淬火炉炉温和待测样棒的加热温度实时监测的要求。

权利要求书
1.  一种合金大棒连续调质热处理淬火炉炉温的检测方法，其特征是：包括有以下步骤：
第一步：制备测温装置，测温装置包括有待测样棒、Ⅰ号铠装热电偶、Ⅱ号铠装热电偶和Ⅲ号铠装热电偶以及多通道温度计，所述待测样棒选用直径为200-250mm，长度为3000-14000mm的合金棒，在待测样棒后端装有用于引导线路的限位座，并在限位座中焊装有非转动式绕线盘，在待测样棒的柱形面上，从待测样棒的后端至中部开设有轴向布置的嵌线槽，嵌线槽的槽底上分别开设有前后布置的径向安装孔A和径向安装孔B，并在嵌线槽的前侧壁上开设有轴向安装孔C，其中安装孔A深入至待测样棒的中轴线部位，安装孔B深入至离待测样棒的中轴线1/2部位；所述Ⅰ号铠装热电偶、Ⅱ号铠装热电偶和Ⅲ号铠装热电偶均选用分度号为K，精度等级为Ⅰ级，测温范围为0-1100℃的铠装热电偶，其中各个铠装热电偶的信号引出线的长度均为100m；所述多通道温度计选用型号为CENTER-309的4通道RS232温度计；
第二步：组装，将Ⅰ号、Ⅱ号、Ⅲ号铠装热电偶的感温探头分别对应安装在安装孔A、B、C中，三个铠装热电偶的信号引出线均嵌装在嵌线槽中，同时向待测样棒的后侧延伸，在绕线盘上缠绕3-5圈之后从限位座中引导出去，并且根据淬火炉的长度与待测样棒在淬火炉的V型传送辊道上自转一圈所前进的距离，计算待测样棒走完整个行程所自转的圈数，将三个铠装热电偶的信号引出线以与待测样棒自转相反的方向旋转同样的圈数后，再分别与多通道温度计相连接;
第三步：对淬火炉进行点火，并按工艺温度要求，对淬火炉升温加热2-3小时，其中淬火炉前炉门至后炉门依次分为11个区域，并且炉体每个区域设定的工艺温度如下表所示：

第四步：将测温装置放置到位，即待淬火炉各个区域的炉温均控制达到工艺温度要求时，将待测样棒用行车吊装起来，并放置在淬火炉的V型传送辊道上，其中待测样棒上装有限位座的一端朝V型传送辊道的后侧布置，并且多通道温度计放置在淬火炉炉体的外部；
第五步：温度测量，每间隔10min记录多通道温度计上所显示的待测样棒上三个测温点的温度数据，直至待测样棒穿过淬火炉的后炉门并与淬火炉分离，此时停止记录；
第六步：绘制Ⅰ号铠装热电偶、Ⅱ号铠装热电偶和Ⅲ号铠装热电偶所检测到的炉体温度相对于测试时间的温度变化曲线，观测温升曲线的一致性，并且判断在炉体的每个区域内三个铠装热电偶所检测到的温度相对于工艺温度的平均偏差是否满足±10℃的要求，以此判断三个铠装热电偶所检测到的温度是否在合格的范围之内。

2.  根据权利要求1所述的一种合金大棒连续调质热处理淬火炉炉温的检测方法，其特征是：所述待测样棒的材质为42CrMo钢。

3.  根据权利要求1所述的一种合金大棒连续调质热处理淬火炉炉温的检测方法，其特征是：所述限位座具有两个扇形支臂，两个扇形支臂的大头端焊装在待测样棒的后端，且小头端向待测样棒的中轴线倾斜布置，并在端部装有引导环，引导环与待测样棒同中轴线布置，所述绕线盘焊装在两个扇形支臂之间，绕线盘的绕线槽与待测样棒上的嵌线槽相对应。

说明书一种合金大棒连续调质热处理淬火炉炉温的检测方法
技术领域
本发明涉及工业热处理生产线设备中淬火炉的温度检测，尤其是一种合金大棒连续调质热处理淬火炉炉温的检测方法。
背景技术
在材料热处理加工生产中，炉温的准确测量和精确控制是保证工件热处理质量的关键因素。因此，在材料热处理行业，炉体在投产前和运行周期完结后，都必须检测炉体有效工作区域内任意两点间的最大温差，即温场均匀度（TUS），同时了解工件在加热过程中的实际升温、保温、降温曲线。
对工件进行热处理的炉型主要采用合金大棒连续调质热处理淬火炉，该淬火炉具有以下结构:参见图4、图5，淬火炉具有隧道式炉体14，炉体的炉膛顶部设有保温材料制成的拱形炉顶15，炉体的炉膛两侧及底部设有耐火砖砌成炉衬16，两侧炉衬16之间沿传送方向排列有由若干斜向布置的V型炉辊组件组成的V型传送辊道，V型炉辊组件是由转动轴17、V型辊18、轴承座19及驱动电机20构成。在使用时，将合金大棒放置在V型传送辊道的V型辊18上，合金大棒在V型辊18的驱动下沿轴向向前运动，同时保持径向自转。
当前，对炉温和待测合金大棒的实际加热温度采用炉温测试仪埋入法（即“黑匣子”）和炉温测试拖偶法。
炉温测试仪埋入法（即“黑匣子”）在测试时将炉温曲线数据采集仪（选用：德国MyCode-6）埋入热处理材料中，在测试完成后将炉温曲线数据采集仪采集到的数据下载到电脑而形成工艺曲线。炉温测试仪埋入法适用于中型辊底热处理淬火炉，该淬火炉对炉温的要求在650℃以下，测试时间8小时以内；要求热处理的材料必须是单只运动的尺寸大于φ500mm的合金棒或横截面为方形且尺寸大于500mm×500 mm的合金柱体，由此可见，这种测试方法测试成本高，数据采集成功率低下，不适用于工艺温度在850℃-950℃的合金棒材自旋单根辊底式淬火炉，并且在测试过程中，较高的炉体内部温度对炉温曲线数据采集仪带来不可逆转的损害，造成巨大的经济损失。
炉温测试拖偶法即是将热电偶装在热处理材料，热处理材料在传送过程中对炉温进行检测。虽然，这种测试方法成本低，但是只适用于测试过程中热处理材料单向运动，不适用于合金棒材自旋单根辊底式淬火炉的高温、长时间多点测量，尤其是测试过程中在热处理材料旋转行走（三维运动）的特点。
发明内容
本发明的目的就是要解决当前对合金大棒连续调质热处理淬火炉的炉温进行检测时，采用炉温测试仪埋入法测试成本高，数据采集成功率低，不适用于850℃-950℃的工艺温度要求，造成了巨大的经济损失，而采用炉温测试拖偶法无法满足在测试过程中热处理材料旋转行走的要求等问题，为此提供一种合金大棒连续调质热处理淬火炉炉温的检测方法。
本发明的具体方案是：一种合金大棒连续调质热处理淬火炉炉温的检测方法，其特征是：包括有以下步骤：
第一步：制备测温装置，测温装置包括有待测样棒、Ⅰ号铠装热电偶、Ⅱ号铠装热电偶和Ⅲ号铠装热电偶以及多通道温度计，所述待测样棒选用直径为200-250mm，长度为3000-14000mm的合金棒，在待测样棒后端装有用于引导线路的限位座，并在限位座中焊装有非转动式绕线盘，在待测样棒的柱形面上，从待测样棒的后端至中部开设有轴向布置的嵌线槽，嵌线槽的槽底上分别开设有前后布置的径向安装孔A和径向安装孔B，并在嵌线槽的前侧壁上开设有轴向安装孔C，其中安装孔A深入至待测样棒的中轴线部位，安装孔B深入至离待测样棒的中轴线1/2部位；所述Ⅰ号铠装热电偶、Ⅱ号铠装热电偶和Ⅲ号铠装热电偶均选用分度号为K，精度等级为Ⅰ级，测温范围为0-1100℃的铠装热电偶，其中各个铠装热电偶的信号引出线的长度均为100m；所述多通道温度计选用型号为CENTER-309的4通道RS232温度计；
第二步：组装，将Ⅰ号、Ⅱ号、Ⅲ号铠装热电偶的感温探头分别对应安装在安装孔A、B、C中，三个铠装热电偶的信号引出线均嵌装在嵌线槽中，同时向待测样棒的后侧延伸，在绕线盘上缠绕3-5圈之后从限位座中引导出去，并且根据淬火炉的长度与待测样棒在淬火炉的V型传送辊道上自转一圈所前进的距离，计算待测样棒走完整个行程所自转的圈数，将三个铠装热电偶的信号引出线以与待测样棒自转相反的方向旋转同样的圈数后，再分别与多通道温度计相连接;
第三步：对淬火炉进行点火，并按工艺温度要求，对淬火炉升温加热2-3小时，其中淬火炉前炉门至后炉门依次分为11个区域，并且炉体每个区域设定的工艺温度如下表所示：

第四步：将测温装置放置到位，即待淬火炉各个区域的炉温均控制达到工艺温度要求时，将待测样棒用行车吊装起来，并放置在淬火炉的V型传送辊道上，其中待测样棒上装有限位座的一端朝V型传送辊道的后侧布置，并且多通道温度计放置在淬火炉炉体的外部；
第五步：温度测量，每间隔10min记录多通道温度计上所显示的待测样棒上三个测温点的温度数据，直至待测样棒穿过淬火炉的后炉门并与淬火炉分离，此时停止记录；
第六步：绘制Ⅰ号铠装热电偶、Ⅱ号铠装热电偶和Ⅲ号铠装热电偶所检测到的炉体温度相对于测试时间的温度变化曲线，观测温升曲线的一致性，并且判断在炉体的每个区域内三个铠装热电偶所检测到的温度相对于工艺温度的平均偏差是否满足±10℃的要求，以此判断三个铠装热电偶所检测到的温度是否在合格的范围之内。
本发明中所述待测样棒的材质为42CrMo钢。
本发明中所述限位座具有两个扇形支臂，两个扇形支臂的大头端焊装在待测样棒的后端，且小头端向待测样棒的中轴线倾斜布置，并在端部装有引导环，引导环与待测样棒同中轴线布置，所述绕线盘焊装在两个扇形支臂之间，绕线盘的绕线槽与待测样棒上的嵌线槽相对应。
本发明操作简单、设计巧妙，并且投入成本低，达到了实时、准确地对淬火炉炉体内部温度和待测合金大棒的加热温度进行监测的要求，不仅克服了现有的炉温测试仪埋入法测试成本高，数据采集成功率低，炉温测试范围达不到要求的问题，而且克服了现有的炉温测试拖偶法只适合于待测合金大棒在单向行走中进行炉温和棒体加热温度的测量，并且不能进行长时间、多点测量的问题。
附图说明
图1是本发明的安装结构示意图；
图2是本发明中待测样棒的俯视示意图；
图3是本发明中Ⅰ号、Ⅱ号、Ⅲ号铠装热电偶的测温曲线图；
图4是现有技术中合金大棒连续调质淬火炉的结构示意图；
图5是图4的A-A视图。
图中：1—待测样棒，2—Ⅰ号铠装热电偶，3—Ⅱ号铠装热电偶，4—Ⅲ号铠装热电偶，5—多通道温度计，6—限位座，7—绕线盘，8—嵌线槽，9—安装孔A，10—安装孔B，11—安装孔C，12—扇形支臂，13—引导环14—隧道式炉体，15—拱形炉顶，16—炉衬，17—转动轴，18—V型辊，19—轴承座，20—驱动电机。
具体实施方式
参见图1-3，本发明包括有以下步骤：
第一步：制备测温装置，测温装置包括有待测样棒1、Ⅰ号铠装热电偶2、Ⅱ号铠装热电偶3和Ⅲ号铠装热电偶4以及多通道温度计5，所述待测样棒1选用直径为200-250mm，长度为3000-14000mm的合金棒，在待测样棒1后端装有用于引导线路的限位座6，并在限位座6中焊装有非转动式绕线盘7，在待测样棒1的柱形面上，从待测样棒1的后端至中部开设有轴向布置的嵌线槽8，嵌线槽8的槽底上分别开设有前后布置的径向安装孔A9和径向安装孔B10，并在嵌线槽8的前侧壁上开设有轴向安装孔C11，其中安装孔A9深入至待测样棒1的中轴线部位，安装孔B10深入至离待测样棒1的中轴线1/2部位；所述Ⅰ号铠装热电偶2、Ⅱ号铠装热电偶3和Ⅲ号铠装热电偶4均选用分度号为K，精度等级为Ⅰ级，测温范围为0-1100℃的铠装热电偶，其中各个铠装热电偶的信号引出线的长度均为100m；所述多通道温度计5选用型号为CENTER-309的4通道RS232温度计；
第二步：组装，将Ⅰ号、Ⅱ号、Ⅲ号铠装热电偶2、3、4的感温探头分别对应安装在安装孔A9、安装孔B10、安装孔C11中，三个铠装热电偶的信号引出线均嵌装在嵌线槽8中，同时向待测样棒1的后侧延伸，在绕线盘7上缠绕3-5圈之后从限位座6中引导出去，并且根据淬火炉的长度与待测样棒1在淬火炉的V型传送辊道上自转一圈所前进的距离，计算待测样棒1走完整个行程所自转的圈数，将三个铠装热电偶的信号引出线以与待测样棒1自转相反的方向旋转同样的圈数后，再分别与多通道温度计5相连接;
第三步：对淬火炉进行点火，并按工艺温度要求，对淬火炉升温加热2-3小时，其中淬火炉前炉门至后炉门依次分为11个区域，并且炉体每个区域设定的工艺温度如下表所示：

第四步：将测温装置放置到位，即待淬火炉各个区域的炉温均控制达到工艺温度要求时，将待测样棒1用行车吊装起来，并放置在淬火炉的V型传送辊道上，其中待测样棒1上装有限位座6的一端朝V型传送辊道的后侧布置，并且多通道温度计5放置在淬火炉炉体的外部；
第五步：温度测量，每间隔10min记录多通道温度计5上所显示的待测样棒1上三个测温点的温度数据，直至待测样棒1穿过淬火炉的后炉门并与淬火炉分离，此时停止记录；
第六步：绘制Ⅰ号铠装热电偶2、Ⅱ号铠装热电偶3和Ⅲ号铠装热电偶4所检测到的炉体温度相对于测试时间的温度变化曲线，观测温升曲线的一致性，并且判断在炉体的每个区域内三个铠装热电偶所检测到的温度相对于工艺温度的平均偏差是否满足±10℃的要求，以此判断三个铠装热电偶所检测到的温度是否在合格的范围之内。
本实施例中所述待测样棒1的材质为42CrMo钢。
本实施例中所述限位座6具有两个扇形支臂12，两个扇形支臂12的大头端焊装在待测样棒1的后端，且小头端向待测样棒1的中轴线倾斜布置，并在端部装有引导环13，引导环13与待测样棒1同中轴线布置，所述绕线盘7焊装在两个扇形支臂12之间，绕线盘7的绕线槽与待测样棒1上的嵌线槽8相对应。
本实施例中淬火炉的长度为71000mm,待测样棒1在V型传送辊道自转一圈所前进的距离为2400mm，即可得待测样棒1走完整个行程所自转的圈数约为30圈。
参见图3，图3为Ⅰ号、Ⅱ号、Ⅲ号铠装热电偶的测温曲线图，其中虚线表示Ⅰ号铠装热电偶的测温曲线，实线表示Ⅱ号铠装热电偶的测温曲线，点划线表示Ⅲ号铠装热电偶的测温曲线。从图3中可以看出待测样棒1上三个测温点具有较好的一致性（三个测温点的升温曲线基本一致），并且三个测温点均在测试开始后260min温度达到平衡，并且温度达到平衡以后三个铠装热电偶所检测到的温度如下表所示：
 
由图表可知，三个铠装热电偶所检测到的温度达到平衡时，炉体内部温度的设定值为900℃，温度平均偏差满足±10℃的工艺要求，因此三个铠装热电偶所检测到淬火炉炉体内部三点的温度均在合格的范围之内。