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對于連續(xù)生產(chǎn)的加熱爐, 根據(jù)能量守恒定律,在穩(wěn)定狀態(tài)下,單位時間的熱輸入量與單位時間熱輸出量相等。輸入熱量來源于燃料燃燒產(chǎn)生的熱, 輸出熱量包括加熱爐有效利用熱量及各種損失。當(dāng)加熱爐處于穩(wěn)定(動態(tài)熱交換)運行時,加熱爐的動態(tài)熱平衡就與有效利用熱量有關(guān)系。當(dāng)有效利用熱量的物體數(shù)量變化時, 要維系熱平衡原則,若不及時做出工藝調(diào)整,加熱物體性能將得不到保證。

1、熱電偶插入深度與溫控均勻性的關(guān)系

熱電偶插入越深越接近加熱鋼管, 測得的溫度越真實？熱電偶控制的是爐膛各段溫度而不是鋼管溫度, 熱電偶越接近加熱鋼管所反映的溫度與當(dāng)時鋼管狀態(tài)下的溫度接近, 而不是爐膛各段控制溫度。冷鋼管進爐后在各控制段加熱是一個升溫過程。在預(yù)熱段、加熱段接近鋼管處測得的溫度比預(yù)熱段、加熱段爐膛控制溫度低, 在均熱的段部分品種可能會繼續(xù)加熱升溫, 部分品種可能會降溫均熱, 越接近鋼管測得的溫度受鋼管當(dāng)時狀態(tài)影響較大, 不能真實反映爐膛控制溫度。在鋼管內(nèi)部的溫度檢測點和鋼管附近溫度對比的趨勢圖, 我們可以發(fā)現(xiàn)以下幾個特點。

( 1 )鋼管在爐內(nèi)加熱是一個升溫過程,預(yù)熱段、加熱段升溫快, 均熱段升溫慢。在加熱時間能夠保證的條件下, 鋼管溫度無限接近爐溫。

( 2)安裝在實體鋼管旁邊的測爐內(nèi)溫度的熱電偶真實的反映了處于鋼管旁的空氣溫度變化情況,也是一個升溫過程,比同時段鋼管升溫要高,但又低于各段爐溫控制值。

結(jié)論:熱電偶離鋼管越近受被測物溫度影響,測溫的準確性得不到保證?！兑苯鸸I(yè)自動化儀表通用安裝圖冊》中對熱電偶伸入爐膛內(nèi)部分長度的要求為大約5 0 m m ～2 00mm,熱電偶安裝必須按規(guī)范進行安裝。熱處理爐同一加熱段在使用合格電偶, 且插入深度基本一致的情況下, 應(yīng)檢查該加熱段燒嘴火焰是否一致, 燃燒系統(tǒng)的空燃氣配比是否恰當(dāng)。

大多數(shù)操作工和部分技術(shù)人員認為同一規(guī)格品種熱處理鋼管均熱段爐溫和管溫應(yīng)該有一個相對固定的差值。均熱段爐溫和管溫的差值受多個參數(shù)影響,主要有加熱段溫度設(shè)定值、加熱周期的影響, 這些參數(shù)的變化會影響到鋼管在進入均熱段之前熱量吸收的多少。也基于這個原因,空爐進料的管坯出爐管溫較高。加熱段溫度設(shè)定值的高低可以影響鋼管出爐溫度接近均熱段溫度, 甚至有可能高于均熱段溫度。

熱處理鋼管許多規(guī)格品種均有爐溫控制要求管溫控制要求, 一旦爐溫和管溫出現(xiàn)異常時(工藝設(shè)備、測量設(shè)備故障) ,操作人員往往不知怎樣調(diào)整和處理, 或者進行錯誤處理, 產(chǎn)生質(zhì)量事故。當(dāng)爐溫和管溫出現(xiàn)差異時, 我們認為合理的處理步驟是: 首先了解當(dāng)時的工藝狀態(tài)和設(shè)備狀態(tài), 沒有變化和問題時先以爐溫控制指導(dǎo)生產(chǎn),然后再分析查找原因。

理由是: 一般的熱處理爐爐溫以均熱段控制為主, 均熱段為均熱Ⅰ段、均熱Ⅱ、均熱Ⅲ,通常每小段有A、B 兩個測溫點,熱電偶測量溫度和系統(tǒng)給定溫度之間溫差作為控制條件,若某一測溫點出現(xiàn)異常,相互之間溫度將受到影響, 可以認為爐溫控制有六支熱電偶做測量保證, 多支熱電偶同時發(fā)生故障的概率較低。

而管溫只有一支紅外測量設(shè)備,且容易受設(shè)備本身、周圍環(huán)境等因素影響, 所以發(fā)生差異時爐溫檢測的準確性更高。而出爐管溫的作用主要是通過出爐管溫溫度記錄趨勢圖, 檢查均熱段和加熱段的加熱質(zhì)量, 有異常時可以根據(jù)加熱工藝卡進行微調(diào), 這樣可以得到出爐管溫更加均勻的加熱效果。這一條實際生產(chǎn)中往往容易忽略, 這一被測參數(shù)在生產(chǎn)中未得到有效利用并指導(dǎo)生產(chǎn)。

熱處理生產(chǎn)經(jīng)常會遇到設(shè)備故障導(dǎo)致出現(xiàn)悶爐或空齒情況, 

從大多數(shù)記錄曲線分析來看, 操作人員認為可以通過溫度自動控制正?？刂茽t溫, 仍按照原有的加熱工藝生產(chǎn), 爐內(nèi)各段溫控曲線和管溫測量曲線容易超過工藝控制要求, 鋼管性能被破壞。
 

設(shè)備偶發(fā)故障不能避免, 但發(fā)生故障時我們應(yīng)該有應(yīng)急預(yù)案進行調(diào)整和干預(yù),才能保證加熱鋼管性能不遭受破壞。上述兩種情況: 悶爐和空齒均打破了正常狀態(tài)下的動態(tài)熱平衡, 悶爐時鋼管未按預(yù)設(shè)周期加熱,加熱時間過長。空齒時爐內(nèi)吸熱物少,鋼管溫度上升加快,這兩種情況若工藝未及時調(diào)整,均會破壞鋼管性能,產(chǎn)生批量質(zhì)量事故。建議制定非正常情況下的應(yīng)急預(yù)案,質(zhì)量事故只可能在非正常情況下生產(chǎn), 要控制廢品就必須進行調(diào)整和干預(yù)。

5、 其他方面

制定工藝制度應(yīng)是一個非常嚴謹?shù)倪^程,在實驗室獲得相關(guān)數(shù)據(jù)后,在向大生產(chǎn)轉(zhuǎn)換之初,技術(shù)人員應(yīng)該進行跟蹤,并通過質(zhì)量檢測進行驗證, 最終轉(zhuǎn)化成可執(zhí)行的工藝制度,沿襲使用,組織連續(xù)生產(chǎn)。在實際生產(chǎn)過程中,工廠為了追求產(chǎn)品產(chǎn)量,提高產(chǎn)品生產(chǎn)節(jié)奏。提高節(jié)奏最有效的辦法是提高加熱溫度, 實際操作中經(jīng)常采用提高設(shè)定溫度, 盡量按工藝控制溫度上限的辦法,但實際上,不管是減少加熱時間還是提高溫度均不利于加熱過程中的質(zhì)量控制, 同時也容易誤導(dǎo)完成工藝制定的科技人員。

最后還可以從“人、機、料、法、環(huán)”等幾個方面對測量過程進行分析: 比如測量和校檢人員的資質(zhì);測量設(shè)備的準確,標(biāo)準統(tǒng)一, 制定新工藝和實際生產(chǎn)中的測量設(shè)備( 包括實驗室)進行檢、校,以保證測量的準確性; 標(biāo)準檢測設(shè)備和測量設(shè)備合理量程范圍; 測量環(huán)境的影響等因素。