热处理炉温度检测技术标准介绍

文/张永武·西安电炉研究所有限公司

热处理炉温度检测技术标准介绍

文/张永武·西安电炉研究所有限公司

张永武，工程师、室主任，主要从事电炉及工业炉质量监督检验工作，主持全国第三次电阻炉产品质量监督抽查工作，负责起草国家标准2项，拥有专利3项。

本文对锻压行业热处理炉温度检测相关的GB/T 10066.4、GB/T 9452、HB 5425、AMS 2750E和JJF 1376等5项标准规范，从适用范围、检测参数、技术要求三个方面进行了介绍。

近年来，锻压行业对产品质量的要求越来越严格，各种生产管理质量体系认证也逐步推广，由于热处理质量直接影响锻压质量，而热处理质量好坏很大程度上取决于热处理炉温度性能的优劣，因此在锻压行业质量体系认证过程中，热处理炉温度检测工作也逐渐被重视。锻压行业常见的热处理炉，按工艺需求分为退火炉、正火炉、淬火炉、调质炉和时效炉等；按加热方式分为燃料炉、电阻炉和感应炉等；按炉型结构分为台车炉、井式炉、辊底炉。鉴于热处理炉种类繁多，对应的产品质量技术标准也不尽相同，因此选择正确的技术标准作为热处理炉的质量评价依据十分必要，本文将重点介绍锻压行业质量认证涉及的热处理炉温度检测技术标准。

目前国内热处理炉温度检测技术标准主要有5项，分别是GB/T 10066.4-2004《电热设备的试验方法第4部分：间接电阻炉》、GB/T 9452-2012《热处理炉有效加热区测定方法》、HB 5425-2012《航空制件热处理炉有效加热区测定方法》、AMS 2750E《高温测量》和JJF 1376-2012《箱式电阻炉校准规范》。现分别从这5项标准规范的适用范围、检测参数、技术要求三个方面介绍。

GB/T 10066.4-2004《电热设备的试验方法 第4部分：间接电阻炉》

适用范围

GB/T 10066.4-2004等同IEC（国际电工委员会）60397:1994《Test methods for batch furnaces with metallic heating resistors, NEQ》，由全国工业电热标准化委员会归口。本标准适用额定温度在250～1800℃范围内的各类实验用和工业用电阻炉（如井式炉、箱式炉、台车式炉、罩式炉或其他结构型式的炉子）等主要是加热和热处理用间歇式和连续式电阻炉。本标准是间接电阻炉的专用标准，与GB/ T 10067.4-2005《电热装置基本技术条件 第4部分：间接电阻炉》配合使用，规定了炉子参数和技术数据的试验条件、试验项目和试验方法。GB/T 10066.4-2004主要应用于新建热处理炉项目验收检测。

检测参数

GB/T 10066.4-2004涉及热处理炉检测参数有工作区尺寸、炉衬质量、加热元件制造质量、金属加热元件冷态直流电阻、加热元件对炉壳短路检查、安全联锁和报警系统试验等6项冷态试验项目和空炉升温时间、额定功率、最高工作温度、空炉升温能耗、空炉损失、空炉能耗、达稳时间、相对效率、炉温均匀度、炉温稳定度、表面温升、加热能力、装料运行检验、控制气氛电阻炉的检漏、泄漏电流、生产率、热态试验后检查等17项热态试验项目，其中在热处理炉项目验收检测过程中，主要检测炉温均匀度、炉温稳定度、表面温升等3项检测参数。

炉温均匀度反映了热处理炉在试验温度下的热稳定状态时炉子工作区内的温度均匀程度，具体检测过程大致如下，根据炉型和工作区尺寸，首先确定测温点数量和位置，然后将热电偶牢固地固定在测温架上并作好标记，用补偿导线将热电偶依标记序号分别连接到温度巡检仪上，测温架一般在室温下入炉，送电升温后，当温度达到试验温度后，应适当保温一段时间，预先检测一下各检测点的温度。经判断确知炉子达到热稳定状态后，测量各检测点的温度，计算炉温均匀度。炉温稳定度反映了热处理炉在试验温度下的热稳定状态时控温点温度的稳定程度，具体检测过程与炉温均匀度检测过程类似，用炉温均匀度检测过程中在控温点上所测得的温度，计算炉温稳定度。表面温升反映了热处理炉在最高温度下的热稳定状态时，炉体外表面指定范围内任意点的温度与环境温度的差，具体检测过程大致如下，在热处理炉最高工作温度下的热稳定状态时用表面温度计或其他能给出可靠读数的测温装置，先测出电阻炉的表面温度，然后减去测量时的环境温度即得到表面温升。

技术要求

GB/T 10066.4-2004及GB/T 10067.4系列产品标准，按热处理炉炉体结构不同，对炉温均匀度、炉温稳定度、表面温升等主要技术参数，明确了技术要求，详见表1。

表1 GB/T 10066.4及GB/T 10067.4系列产品标准技术要求

GB/T 9452-2012《热处理炉有效加热区测定方法》

适用范围

GB/T 9452-2012《热处理炉有效加热区测定方法》由全国热处理标准化委员会归口。本标准适用于评定热处理炉内满足热处理工艺规定的加热温度和温度均匀性的有效加热区，不适用于连续加热炉中没有固定的工艺规定加热温度或不要求温度均匀性的加热区。本标准规定了热处理炉按炉温均匀性分类、实施条件和测定周期、检测装置、检测方法、有效加热区的评定等。GB/T 9452-2012主要应用于一般热处理炉日常生产有效加热区测定。

检测参数

GB/T 9452-2012涉及热处理炉检测参数主要有温度均匀性和有效加热区2项试验项目。温度均匀性反映了热处理炉实际保温温度相对于工艺规定温度的精确程度，是指各测试点温度相对于设定温度的最大温度偏差。有效加热区反映了热处理炉经温度检测而确定的满足工艺规定温度及温度均匀性的工作空间。具体检测过程大致如下：根据工艺温度要求，选择热电偶、补偿导线、温度巡检仪等，根据热处理炉子结构和假定有效加热区，选择热电偶位置及数量，将热电偶固定在测温架上，通过补偿导线连接至温度巡检仪，将测温架送入炉内，通电升温至设定工艺温度，开始采集数据，计算温度均匀性，确定有效加热区。

技术要求

GB/T 9452-2012按温度均匀性高低将热处理炉分为7类，对有效加热区温度均匀性、控温仪表准确度、记录仪表准确度、测量周期等，明确了技术要求，详见表2。

表2 GB/T 9452有效加热区温度均匀性检测技术要求

HB 5425-2012《航空制件热处理炉有效加热区测定方法》

适用范围

HB 5425-2012《航空制件热处理炉有效加热区测定方法》由中国航空综合技术研究所、中国航空工业集团公司航空材料标准化技术负责单位归口。本标准适用于航空制件热处理用周期炉及连续炉的有效加热区测定。本标准规定了航空制件热处理炉和工艺仪表分类与要求、有效加热区测定的测定周期和测试温度、测量系统、测量方法等。HB 5425-2012主要应用于航空制件热处理炉日常生产有效加热区测定。

检测参数

HB 5425-2012涉及热处理炉检测参数主要有温度均匀性和有效加热区2项试验项目。温度均匀性反映了炉子有效加热区在一定时间内不同位置的温度相对于工艺温度的偏离程度，也称为温度偏差。有效加热区反映了炉膛内经温度检测确定的满足热处理工艺和温度均匀性要求的允许装料空间，也称为工作区。具体检测过程大致如下，首先将所有测量仪表器具（热电偶、补偿导线、温度巡检仪等）按要求校准或检定合格，采用合适方式将热电偶固定在测温架上，将测温架放在热处理炉内预先规定的工作区，将热电偶引出端通过补偿导线连接至温度巡检仪，将热处理炉送电升温至规定测试温度，记录各测试点温度，计算温度均匀性，确定有效加热区。

技术要求

HB 5425-2012按有效加热区温度均匀性要求将热处理炉分为6类，对有效加热区温度均匀性、控温仪表准确度、记录仪表准确度、正常测量周期等，明确了技术要求，详见表3。

表3 HB 5425有效加热区温度均匀性检测技术要求

AMS 2750E《高温测量》

适用范围

AMS 2750E《高温测量》由SAE（国际汽车工程师协会）发布，由SAE技术标准委员会下设的AMS（航空理事会管理的航空材料工程委员会材料组B委员会）归口。本规范为美国宇航材料规范，适用于航空航天材料热处理过程中用到的热处理设备的高温测量要求。本规范主要应用于航空航天行业产品热处理质量体系认证（如NADCAP认证等）热处理炉检测。

检测参数

AMS 2750E涉及热处理炉检测参数主要有系统精确度测试（SAT）和温度均匀性测试（TUS）2项试验项目。系统精确度反映了热处理炉控温区显示温度与实际温度的偏差，与热电偶、补偿导线、仪表精度等因素有关，具体检测过程主要是用已校准测试仪表/导线/传感器读数或数值与热处理炉控温仪表/导线/传感器现场比较进行测量。温度均匀性反映了热处理炉有效工作区内炉内温度相对工艺设定温度的偏差，与炉体结构、保温材料等因素相关，具体检测过程与HB 5425温度均匀性测量类似。

技术要求

AMS 2750E按有效加热区温度均匀性要求将热处理炉分为6类，对温度均匀性、系统精确度等核心技术指标，明确了技术要求，详见表4。

表4 AMS 2750E温度均匀性及系统精确度技术要求

JJF 1376-2012《箱式电阻炉校准规范》

适用范围

JJF 1376-2012《箱式电阻炉校准规范》由全国温度计量技术委员会归口。本规范适用于工作温度不高于1300℃的箱式电阻炉校准，其他类似电阻炉也可参照本规范进行校准。本规范主要应用于我国计量系统箱式电阻炉温度量值溯源校准测试。

检测参数

JJF 1376-2012涉及热处理炉测量参数主要有炉温均匀度、炉温稳定度、炉温偏差等3项。炉温均匀度反映了热处理炉工作区内在校准温度稳定状态下的温度均匀程度。炉温稳定度反映了热处理炉在校准温度下的热稳定状态时控温点温度的稳定程度。炉温偏差反映了热处理炉在校准温度下的热稳定状态时，控温仪表显示温度的平均值与工作区中心测温点上实际温度的差值。炉温均匀度及炉温稳定度测量过程与GB/T 10066.4-2004类似。炉温偏差测量过程是在炉温均匀度及炉温稳定度测量的基础上，经校准取测温仪器各测点温度最大值和最小值与工艺设定温度的差值计算得到。

技术要求

JJF 1376-2012按工作温度范围不同，对热处理炉的炉温均匀度和炉温稳定度等技术参数明确了技术要求，详见表5。

表5 JJF 1376炉温均匀度和炉温稳定度技术要求

结束语

综上所述，GB/T 10066.4-2004、GB/T 9452-2012、HB 5425-2012、AMS 2750E和 JJF 1376-2012等5项热处理炉温度检测技术标准规范归口于不同的标委会组织，虽然技术参数的名称和检测方法有类似之处，但适用范围不同，应用领域不同，参数定义不同，技术要求不同。因此，我们在生产管理质量体系认证过程中，选择正确的技术标准规范作为热处理炉质量评价依据是十分必要的。