CN103308200B - 测温热电偶固定用膨胀耐火泥 - Google Patents

Abstract

本发明涉及金属热处理测温领域，尤其涉及一种测温热电偶固定方法及其固定用材料。一种测温热电偶固定方法，首先在工件的被测位置上钻出测温孔，然后将热电偶触点置于测温孔的底部，再将膨胀耐火泥放入测温孔内捣实并使膨胀耐火泥与工件表面平齐，接着烘烤膨胀耐火泥(8)周围使其固化，使膨胀耐火泥材料固化，最后等工件冷却到室温时。一种测温热电偶固定用膨胀耐火泥，原料组份质量百分比为：粒径0.088~1mm的焦宝石30%~70%，粒径0.1mm以下的矾土粉5%~20%，粒径0.088mm以下的烧结莫来石10%~40%，粒径0.074mm以下的膨润土4%~12%，粒径0.1mm以下的石英粉2%~8%，铝酸盐粘合剂3%~15%。本发明通过一种膨胀耐火泥固定热电偶，方法简单可靠，非常适合生产应用。

Description

测温热电偶固定用膨胀耐火泥

技术领域

本发明涉及金属热处理测温领域，尤其涉及一种测温热电偶固定方法及其固定用材料。

背景技术

众所周知，高品质的金属材料，如板、管、圆坯等等，都需要通过热处理来获得良好的综合性能，以满足实际工况条件下使用，材料热处理其实就是升温、保温和冷却的过程，当然需要控制其速度和温度精度。随着人们对金属材料的要求越来越高，因此对金属材料的热处理控制精度也相应提高。从实际情况看，加热金属材料的热处理炉的仪表显示温度往往与工件的实际被加热温度存在一定的差异，这与炉结构、形状、燃气流量、生产节奏、产品的形状和加入量等相关联，这些因素都有可能导致炉温发生波动，从而使得金属材料的性能偏离人们所预想的结果-不合格。为探究其原因之一，需要实测材料的在热处理生产过程中的加热和冷却温度，以了解材料性能与温度之间的真实关系，同时也可以为调整加热参数，维修或改造热处理炉提供依据。现有的固定方法大致分为固定式测温点测量法和拖偶法两种。

固定式测温点测量法具体为，通过使用固定于热处理炉内的热电偶测量炉内不同部位温度，从而间接测量工件温度的方法，该方法也是工业生产中最常用的温度控制方法，但该方法无法应用于移动的工件芯部温度的实时测量。例如日本专利JP09096568A中公开的一种用于渗碳、渗氮等热处理炉的热电偶固定方法，该方法可根据需要将热电偶深入热处理炉体内，测量不同位置气氛温度，但这种方法适合于热处理炉，对于工业化大规模生产所使用的环形加热炉或热处理炉其使用存在一定的局限性。

拖偶法具体为，通过将热电偶一端固定在工件的芯部，在工件进行热处理时热电偶测温端随工件一起进入热处理炉，热电偶丝则延伸至热处理路外连接至测温仪器，使得工件在整个生产过程中的温度被测温仪所记录，该方法可以用于测量产品芯部在热处理过程中实际温度变化曲线，探究炉内不同位置工件的温度变化，是目前最精确的方法。，但目前固定电偶方法还存在一定的局限性。因为热电偶测温端随工件一起进入热处理炉，因此需要热电偶与产品的连接要牢靠，现有的一种热电偶固定方法如图1所示，热电偶触点5由保温棉3包裹后伸入工件4的芯部，然后用压板2压紧，压板2与工件4之间焊接密封固定，热电偶外套装陶瓷隔热护套1。由于压板2与外套装陶瓷隔热护套1之间具有缝隙6，而保温棉3又通常疏松，所以热电偶在受力、加热、冷却过程中，易使热电偶触点5脱离工件基体4，使所测温度不正确。另外，当需要将工件放入水中时，水会从压板2与陶瓷隔热护套1之间的缝隙6中进入，将导致热电偶触点5所测的为非工件4实际温度。而为了密封需要将陶瓷隔热护套1换成金属护套，然后用焊接方式将缝隙6密封的话，虽然能避免进水，但是这种热电偶抗折性能差，不易变形，难以在需要关闭炉门、多道大角度折弯的条件下等使用；另外在焊接过程中，护套薄壁易破裂，导致热电偶失去功效；使用螺纹紧固，又因为加工作业空间小，所以工件上的螺纹加工难度很大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种测温热电偶固定方法及固定用膨胀耐火泥，通过一种新型的膨胀耐火泥将测温热电偶直接压紧固定在工件的测温孔内，方法简单可靠，非常适合生产应用。

本发明是这样实现的：一种测温热电偶固定方法，首先在工件的被测位置上钻出测温孔，然后将热电偶触点置于测温孔的底部，再将膨胀耐火泥放入测温孔内捣实并使膨胀耐火泥与工件表面平齐，接着烘烤膨胀耐火泥周围使其固化，最后等工件冷却到室温时，检测热电偶触点与工件导电即完成测温热电偶的固定。

所述的将膨胀耐火泥放入测温孔内并捣实具体为，逐步将少量膨胀耐火泥推入测温孔内捣实后，再推入部分膨胀耐火泥捣实，重复该步骤直到膨胀耐火泥与工件表面平齐为止。

在进行烘烤使膨胀耐火泥固化前还包括检测保证热电偶触点与工件导电的步骤。

所述的烘烤膨胀耐火泥周围使膨胀耐火泥材料固化的火焰温度为150℃~450℃，时间为3分钟~15分钟。

所述的测温孔直径为4~20mm深度为10~30mm的孔。

一种测温热电偶固定用膨胀耐火泥，原料组份质量百分比如下：

       粒径为0.088~1mm的焦宝石         30%~70%

       粒径为0.1mm以下的矾土粉         3%~20%

       粒径为0.088mm以下的烧结莫来石   8%~40%

粒径为0.074mm以下的膨润土       4%~12%

粒径为0.1mm以下的石英粉         2%~8%

粒径为0.088~1mm的红柱石         2%~15%

铝酸盐粘合剂                      3%~12%。

该膨胀耐火泥的原料中还包括总质量百分比0.5%~2%的保存剂，保存剂选自工业纯柠檬酸、草酸或酒石酸，以增加膨胀耐火泥的保存期。

所述的铝酸盐粘合剂选自磷酸二氢铝、硫酸铝或二者之间任意比例混合物。

本发明测温热电偶固定方法通过一种膨胀耐火泥固定热电偶，方法简单可靠，非常适合生产应用，为正确制定工件的热处理工艺和及时维修和改善热处理炉提供了依据。本发明根据膨胀耐火泥的使用条件，采用性价比较高的焦宝石为主原料。焦宝石是一种硬质粘土，成分稳定，结构致密，耐火性完全能满足膨胀耐火泥的使用温度要求。并且焦宝石价格较低，可控制膨胀耐火泥的成本，另外，焦宝石具有良好的抗热震性，以使膨胀耐火泥具有良好的抗急冷急热性能。根据耐火性和抗热震性的要求，细粉采用烧结莫来石和矾土粉配合，加入膨润土使耐火泥具有良好的可塑性和粘性。石英粉在低温下可产生一定的膨胀，红柱石在中温下有一定的膨胀，这样可减少耐火泥使用过程中的收缩，与热电偶一直保持良好的结合。采用铝酸盐粘合剂不但能使膨胀耐火泥具有良好的粘结性能，还能确保耐火泥具有足够的常温和中温强度，加入保存剂后使膨胀耐火泥在一定的时间内保持良好的可塑性，也即可延长膨胀耐火泥的保存期。

附图说明

图1为现有的测温热电偶固定方法固定示意图；

图2为本发明测温热电偶固定方法的固定示意图。    

图中：1陶瓷隔热护套、2压板、3保温棉、4工件、5热电偶触点、6缝隙、7测温孔、8膨胀耐火泥、9辅助热电偶。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明表述的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

如图2所示，一种测温热电偶固定方法，首先在工件4的被测位置上钻出测温孔7，测温孔7直径为4~20mm深度为10~30mm，然后将热电偶触点5置于测温孔7的底部，再将膨胀耐火泥8放入测温孔7内捣实并使膨胀耐火泥8与工件4表面平齐，接着烘烤膨胀耐火泥8周围使其固化，烘烤膨胀耐火泥8时应尽量避免火焰直接接触热电偶，以防烧坏热电偶，最后等工件4冷却到室温时，检测热电偶触点5与工件4导电即完成测温热电偶的固定。

在本发明测温热电偶固定方法中，所述的将膨胀耐火泥8放入测温孔7内并捣实具体为，逐步将少量膨胀耐火泥8推入测温孔7内捣实后，再推入部分膨胀耐火泥8捣实，重复该步骤直到膨胀耐火泥8与工件4表面平齐为止，这样逐步填实膨胀耐火泥8的过程能使膨胀耐火泥8与热电偶结合更加紧密，使热电偶固定的更加牢固，提高了热电偶触点5的工作可靠性。此处捣实的效果由膨胀耐火泥的可塑性决定，可塑性是膨胀耐火泥在外力作用下发生塑性变形的能力，可塑性越好，说明耐火泥越容易揉捏、拍打或捣打，便于施工。

本发明测温热电偶固定方法中，为了减少固定返工的次数，提高施工的效率，在进行烘烤使膨胀耐火泥8固化前还包括检测保证热电偶触点5与工件4导电的步骤，通过提前检测热电偶触点5与工件4的接触情况，以避免后续步骤的浪费。

在本发明中热电偶触点5与工件4导电情况通过一个辅助热电偶9完成，将一个辅助热电偶9接触在工件4上，然后利用电表测试辅助热电偶9和热电偶触点5是否导通，得到热电偶触点5与工件4的导电情况。

在本实施例中，所述的烘烤膨胀耐火泥8周围使膨胀耐火泥8材料固化的火焰温度为150℃~450℃，时间为3分钟~15分钟。

为了能实现本发明的测温热电偶固定方法，需要一种新的膨胀耐火泥材料，该膨胀耐火泥材料要求，常温下可塑性、粘性好，能把热电偶紧紧粘结固定住；在＜1300℃工作温温度情况下，具有足够的强度、耐火性和良好的体积稳定性。膨胀耐火泥施工后很短时间内升温至目标温度，要求膨胀耐火泥具有优良的抗热震性，根据埋住热电偶的间隙较小的特点，材料的最大颗粒不大于1mm。

一种测温热电偶固定用膨胀耐火泥，原料组份质量百分比如下：

       粒径为0.088~1mm的焦宝石         30%~70%

       粒径为0.1mm以下的矾土粉         5%~20%

       粒径为0.088mm以下的烧结莫来石   10%~40%

粒径为0.074mm以下的膨润土       4%~12%

粒径为0.1mm以下的石英粉         2%~8%

粒径为0.088~1mm的红柱石         2%~15%

铝酸盐粘合剂                      3%~15%。

在本发明的膨胀耐火泥中，石英粉在低温下可产生一定的膨胀，红柱石在中温下有一定的膨胀，能减少膨胀耐火泥使用过程中收缩，使其能与热电偶一直保持良好的结合。

在实施例中，为能使得到的膨胀耐火泥在一定的时间内保持良好的可塑性，也即可延长膨胀耐火泥的保存期，该膨胀耐火泥的原料中还包括总质量百分比0.5%~2%的保存剂，保存剂选自工业纯柠檬酸、草酸、酒石酸或者他们之间的任意混合物。

本发明中测温热电偶固定用膨胀耐火泥的制造方法为，按重量百分比配置好原料后称出总质量，首先将焦宝石和红柱石均匀混合，混合时加入总质量5%的水搅拌；然后加入矾土粉、烧结莫来石、膨润土和石英粉搅拌均匀；再加入铝酸盐粘合剂和保存剂继续搅拌均匀后放入池内静置24~48h，静置时池内密封；最后静置完毕再次搅拌均匀得到膨胀耐火泥，将得到的膨胀耐火泥密封包装，存放在阴凉处。在本发明中，所述的铝酸盐粘合剂选自磷酸二氢铝、硫酸铝或二者之间任意比例混合物。

根据以上的配方和制造方法，使用各种配比试验，最后制得的膨胀耐火泥，经过测试后具体参数性能如表1所示，

表1为膨胀耐火泥的原料组份和所得膨胀耐火泥的性能，表中组份数据为总质量百分比含量。

Claims (3)

1.一种测温热电偶固定用膨胀耐火泥，其特征是，原料组份质量百分比如下：

       粒径为0.088~1mm的焦宝石，30%~70%；

       粒径为0.1mm以下的矾土粉，3%~20%；

       粒径为0.088mm以下的烧结莫来石，8%~40%；

粒径为0.074mm以下的膨润土，4%~12%；

粒径为0.1mm以下的石英粉，2%~8%；

       粒径为0.088~1mm的红柱石，2%~15%；

铝酸盐粘合剂 ，3%~12%。

2.如权利要求1所述的测温热电偶固定用膨胀耐火泥，其特征是：该膨胀耐火泥的原料中还包括总质量百分比0.5%~2%的保存剂，保存剂选自工业纯柠檬酸、草酸、酒石酸或者他们之间的任意混合物。

3.如权利要求1所述的测温热电偶固定用膨胀耐火泥，其特征是：所述的铝酸盐粘合剂选自磷酸二氢铝、硫酸铝或二者之间任意比例混合物。