浅谈箱式电阻炉校准方法及注意事项

胡涵星

摘要：随着科学技术的不断发展，产品日趋更新，社会对质量品质的要求在不断提升，因此企业对生产的源头把控也日益重视。在不同的生产领域，或多或少会接触到热处理的生产工艺，其中最常见的热处理设备就是箱式电阻炉。为了让设备能够持续有效的运行且保持良好的性能，箱式电阻炉的计量工作就显得尤为重要，计量过程中遇到的一些问题也有待注意。

关键词：箱式电阻炉 校准 计量特性 安全

箱式电阻炉，顾名思义，就是类似于箱体式的加热电炉。小到学校用于科学实验，大到科研机构实验室用于分析研究产品性能，企业用来烧结陶瓷、对金属制品进行热处理、以及用于产品退火等。它以电为能源，在某一规定的时间内，电流通过加热元件产生热量，通过传热、传导和对流等方式对所控区域进行加热。常见的有小型箱式电阻炉、程控炉、台车箱式电阻炉、工业退火炉等等。

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图1 控温与监测关系图

以一台箱式电炉为例，长度3m、宽度2m、高度2m，对其进行校准。校准时，外部不应有强烈磁场及振动，空气中不应有高浓度粉尘和腐蚀性气体。

校准步骤如下：

1 外观检查

箱式电阻炉的外形结构应完好，铭牌内容（名称、规格型号、使用温度范围、制造厂及出厂编号）应齐全，所配温控器的外形结构应完好，各按键均能正常工作。接通电源，用目测法检查箱式电阻炉各部分的运行情况是否正常。必要时，可以通过特定设备检查炉内气氛是否正常，以免在校准时，有不良气体溢出，对人体造成伤害。

2 确定传感器数量、布点位置和工作支架的制作情况

根据JJF 1376-2012《箱式电阻炉校准规范》，容积≥0.15m3，传感器布点数量为9支热电偶，使用标准器为温度巡检仪（配I级热电偶，尺寸长度10m，Ф2mm），系统扩展不确定度U=（0.7℃～1.0℃），满足规范要求且均有各点修正值，结合炉膛尺寸确定有效测温区，其中，有效测温区可以按图示，如下：

这是校准规范中一般情况下所参考的布点方式及位置，也可以按照客户需求或者工艺要求，选择相应的布点方式，并做标记，使用铜丝与支架相绑并固定。此外，里有两个容易忽略的问题，甚至可以称其为安全隐患。第一个，就是支架。由于大多数箱式电阻炉的电加热丝都裸露在外，在其加热过程中，万万不能与所使用的热电偶相接触，因为热电偶外部的金属层会与之导电，轻则损坏标准器，重则箱式电阻炉发生故障，导致安全事故。所以，如果校准时箱式电阻炉的使用温度较高，不建议使用铝质（熔点660℃）支架。另外有些铁合金由于质地不纯，遇高温后会软化，导致支架瘫掉，亦有安全隐患。支架的制作最好使用不锈钢、钢铁合金以及陶瓷这些耐高温材料来制作；第二个，炉口电源。在遇到的许多台车箱式电炉炉口或者侧面，有一些电连接装置，这个装置用于台车炉底面防火砖下面的加热，运行时会产生电流，在将传感器从炉口引出时应与现场工程师确认，必要时，要将9支热电偶尾部捆绑在一起，从安全处引出后，再关闭炉门，从而以消除安全隐患。

3 确认连接情况

一切准备就绪后，将传感器与记录仪相连，对应记录仪每通道示值与炉内所在位置，冷炉时，炉内温度应大致均匀，如有传感器显示异常，应及时查明原因。

4 对箱式电阻炉计量特性进行校准，并作数据处理

根据规范要求，对箱式电阻炉的温度均匀度、温度稳定度、温度偏差、炉内最大偏差进行校准，并计算结果：

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备注说明：

△θ+、△θ-——炉温均匀度

tp——中心点实际温度

tpmax、tpmin——各实测点实际最大、最小温度

△？啄+、△？啄-——炉温稳定度

tp'——中心点温度读数平均值

th——中心点大于tp'的值

tl——中心点小于tp'的值

△t+、△t-——炉温上、下偏差

tb——标称温度

△ts——炉内最大温差

tsmax——在每个测量周期内，各测温点测得的最大值（读数+修正值）

tsmin——在每个测量周期内，各测温点测得的最小值（读数+修正值）

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5 收尾工作

当校准结束后，如果温度过高（700℃以上），请暂时不要打开炉门，以免造成热电偶表面氧化，从而减短使用寿命。待炉内温度至室温时，进行收线，收线时应先关闭炉子电源，以免按键时误操作使炉内通电加热，造成人身伤害。

以上是本人在实际校准过程中遇到的一些情况，与广大同僚分享下，希望诸位专家和相关人士多提宝贵意见，不甚感激。

参考文献：

[1]JJF 1376-2012，箱式电阻炉校准规范[S].

[2]GB/T 9452-2012，热处理炉有效加热区测定方法国家标准[S].

[3]崔志尚.温度计量与测试[M].中国计量出版社.