CN107363096A - 大直径厚壁铠装热电偶的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大直径厚壁铠装热电偶的制作方法,包括以下步骤:先将单层铠装热电偶装入外层金属套管内,然后加热到750‑1150℃,再放入热轧机中进行轧制;或者先将外层金属套管加热到750‑1150℃,然后将单层铠装热电偶装入外层金属套管内,再放入热轧机中进行轧制;轧制后空冷或者在保温状态下缓慢冷却,轧制后成品的外径大于等于14mm、成品外层金属套管的壁厚大于等于3mm;外层金属套管采用铁铬铝合金材料或者其它适宜热加工且可作热电偶保护套管的金属材料。本发明通过改变外层金属套管的材质,并热轧加工出大直径厚壁的铠装热电偶,从而显著地提高了铠装热电偶的使用寿命,尤其是高温腐蚀环境下的使用寿命,具有构思巧妙、生产容易和成本低等特点。
Description
技术领域
本发明属于热电偶技术领域,具体地讲,特别涉及一种大直径厚壁铠装热电偶的制作方法。
背景技术
目前,传统的铠装热电偶由金属套管、绝缘材料和偶丝三者组合冷拔加工制成。其中金属套管普遍采用不锈钢或镍基高温合金制成,在1100℃以下具有良好的抗氧化、抗腐蚀能力。由于金属套管只有一层,在一些高温腐蚀的恶劣环境下,传统单层铠装热电偶的使用寿命较短,不利于成本的控制和效率的提高。因此,一些企业开发了双层金属套管的铠装热电偶,在原有单层铠装热电偶外再套装一个外层金属套管,然后二次冷拔或冷锻,使内外两层金属套管紧密贴合在一起,并且外层金属套管一般也采用适于冷加工的镍基高温合金材质。但是,对于一些极端恶劣的高温腐蚀环境,这种双层铠装热电偶的使用寿命虽然优于传统的铠装热电偶,但仍然不能满足极端恶劣的高温腐蚀环境下的工业生产需要。
目前,提高铠装热电偶使用寿命的思路,主要有以下两种:
一、采用更耐高温腐蚀的材质作为外层套管。目前常用的是镍基高温合金,其市场价格在400元/公斤左右,使用镍基高温合金作外层套管的热电偶,比不锈钢作外层套管的热电偶使用寿命更长,但是镍基高温合金的市场价格比不锈钢高十倍以上,因此,使用镍基高温合金来延长铠装热电偶使用寿命,其性价比不高;事实上,比镍基高温合金更便宜、更耐高温腐蚀的材料很多,但是受限于加工工艺以及各方面综合考虑,均没有在热电偶上得到良好的应用和推广。
二、适当加大直径和壁厚。目前市面上单层铠装热电偶的最大外径一般为8mm、壁厚不超过1.2mm;市面上的双层铠装热电偶,外层直径一般不大于13mm,外层壁厚一般不大于2.5mm,由于使用冷拔或冷锻工艺,加工难度较大,只在少数试验性场合有应用,而且延长使用寿命的作用较小,性价比不高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种大直径厚壁铠装热电偶的制作方法,用于提高铠装热电偶的使用寿命,尤其是极端恶劣高温腐蚀环境下的使用寿命。
本发明的技术方案如下:一种大直径厚壁铠装热电偶的制作方法,其特征在于,包括以下步骤:先将单层铠装热电偶装入外层金属套管内,然后加热到750-1150℃,再放入热轧机中进行轧制;或者,先将外层金属套管加热到750-1150℃,然后将单层铠装热电偶装入外层金属套管内,再放入热轧机中进行轧制;轧制后空冷或者在保温状态下缓慢冷却,成品的外径大于等于14mm、成品外层金属套管的壁厚大于等于3mm;所述外层金属套管采用铁铬铝合金材料或者其它适宜热加工且可作热电偶保护套管的金属材料。
本发明通过将外层金属套管更换为铁铬铝合金材料或者其它适宜热加工且可作热电偶保护套管的金属材料,采用热轧使外层金属套管与内装单层铠装热电偶紧密贴合在一起,同时进一步压实内装的单层铠装热电偶内的绝缘材料,从而加工出大直径厚壁的铠装热电偶,显著地提高了铠装热电偶的使用寿命,尤其是高温腐蚀环境下的使用寿命,事实上,其显著的进步主要在于以下三点:
一、创造性地在铠装热电偶的制造过程中使用热轧工艺。在本发明之前,在铠装热电偶制造过程中未发现有使用热轧方法,一般是冷拔,少数情况有冷锻。本发明创造性地采用热轧方法生产双层铠装热电偶,不仅使铁铬铝合金这类不适于冷拔或冷锻的金属材料可用于铠装热电偶,扩展了铠装热电偶金属套管材料的选择范围,而且原来适于冷加工的镍基高温合金、耐热钢、不锈钢等金属材料也可以通过热轧的方法得以进一步增加热电偶套管的直径和壁厚,从而提高了铠装热电偶的使用性能和应用范围。
二、突破性地将无法冷拔或冷锻加工的铁铬铝合金套管应用于铠装热电偶。由于铁铬铝合金材料优异的耐高温腐蚀性能,使双层铠装热电偶的使用寿命得到了显著的提高。经试验,在相同的高温腐蚀工况下,现有镍基高温合金双层铠装热电偶的使用寿命不到一个月,而本发明制作的大直径厚壁铠装热电偶使用寿命长达三个月以上。
三、极大地降低了耐高温腐蚀铠装热电偶的成本。铁铬铝合金材料的市场价格为30元/公斤左右,其价格不到镍基高温合金的十分之一,虽然热轧的工艺成本比冷拔高,但是综合考虑材料成本和使用寿命等多种因素,采用本发明制作方法生产的铠装热电偶,经济效益远远高于现有的镍基高温合金双层铠装热电偶。
作为优选,所述外层金属套管采用FeCr25Al5合金材料。
所述外层金属套管由棒材深孔钻加工而成,或者由热轧管的方法获得,或者由粉末冶金的方法获得。
出于高温耐腐蚀性能和灵敏度的综合考虑,成品的外层金属套管壁厚为3-6mm。
轧制之前加热到950℃。
在轧制之后进行适度整形,然后空冷。
有益效果:本发明将外层金属套管更换为铁铬铝合金材料,并热轧加工出大直径厚壁的铠装热电偶,从而显著地提高了铠装热电偶的使用寿命,尤其是高温腐蚀环境下的使用寿命,具有构思巧妙、生产容易和生产成本低等特点。
具体实施方式
下面通过对本发明的具体实施方式作进一步的描述,使本发明的技术方案及其有益效果更加清楚、明确。
实施例一:
本实施例包括以下步骤:
步骤一:将一次冷拔过的单层铠装热电偶装入外层金属套管内。
所述外层金属套管采用铁铬铝合金材料,本实施例优选所述外层金属套管采用FeCr25Al5合金材料。事实上,外层金属套管还可以采用其它适宜热加工且可作热电偶保护套管的金属材料。
所述外层金属套管可以是采购的棒材钻孔加工而成,或者由热轧管的方法获得,或者由粉末冶金的方法获得。本实施例优选所述外层金属套管由棒材深孔钻加工而成。
所述单层铠装热电偶可以是现有的单层铠装热电偶成品,其金属套管的材质不做限定,内部可以是单对偶芯、也可以是多对偶芯,偶芯与金属套管之间的绝缘材料可以是氧化镁,也可以是其他材质,均不做限定。本实施例优选所述单层铠装热电偶的直径为8~11mm。
步骤二:将外层金属套管和该外层金属套管内的单层铠装热电偶一起加热到750-1150℃,本实施例优选加热到950℃。加热的方式不做限定,可以是在惰性气体环境中随炉加热,也可以是在空气炉内加热,也可以采用对工件通电加热。本实施例优选在空气加热炉中30分钟范围内加热到950℃。
步骤三:将加热后的外层金属套管连同其内的单层铠装热电偶快速放入热轧机中进行快速轧制。将外层金属套管连同其内单层铠装热电偶放入热轧机的速度应确保外层金属套管的温度不低于750℃,轧制速度应确保1分钟以内完成轧制,本实施例优选在20秒以内完成轧制。轧制过程中对轧辊喷淋皂化液降温。
步骤四:轧制后空冷或者在保温状态下缓慢冷却。同时,可以进行适当整形,整形可以是采用校直机进行校直,也不限于校直。本实施例优选在轧制之后进行整形,然后空冷。
热轧以后的成品外径大于等于14mm,成品的外径具体数值不做限定,可以是采用热轧之前外径18mm的外层金属套管,制作出的成品外径为16mm;也可以是采用热轧之前外径20mm或者22mm或者24mm的外层金属套管,分别制作出外径为18mm或者20mm或者22mm的成品。成品外层金属套管的壁厚大于等于3mm,本实施例优选成品的外层金属套管壁厚为3-6mm。
实施例二:
本实施例包括以下步骤:
步骤一:将外层金属套管加热到750-1150℃。本实施例优选加热到950℃。
加热的方式不做限定,可以是在惰性气体环境中随炉加热,也可以在空气炉内加热,也可以采用对工件通电加热。本实施例优选在空气加热炉中30分钟范围内加热到950℃。
所述外层金属套管采用铁铬铝合金材料,本实施例优选所述外层金属套管采用FeCr25Al5合金材料。事实上,外层金属套管还可以采用其它适宜热加工且可作热电偶保护套管的金属材料。
所述外层金属套管可以是采购的棒材钻孔加工而成,或者由热轧管的方法获得,或者由粉末冶金的方法获得。本实施例优选所述外层金属套管由棒材深孔钻加工而成。
步骤二:将一次冷拔过的单层铠装热电偶快速装入加热后的外层金属套管内。
所述单层铠装热电偶,可以是现有的单层铠装热电偶成品,其金属套管的材质不做限定,内部可以是单对偶芯、也可以是多对偶芯,偶芯与金属套管之间的绝缘材料可以是氧化镁,也可以是其他材质,均不做限定。本实施例优选所述单层铠装热电偶的直径为8~11mm。
步骤三:将加热后的外层金属套管连同其内的单层铠装热电偶快速放入热轧机中进行快速轧制。本实施例的后续步骤与实施例一相同,在此不做赘述。
Claims (5)
1.一种大直径厚壁铠装热电偶的制作方法,其特征在于,包括以下步骤:先将单层铠装热电偶装入外层金属套管内,然后加热到750-1150℃,再放入热轧机中进行轧制;或者,先将外层金属套管加热到750-1150℃,然后将单层铠装热电偶装入外层金属套管内,再放入热轧机中进行轧制;
轧制后空冷或者在保温状态下缓慢冷却,成品的外径大于等于14mm、成品外层金属套管的壁厚大于等于3mm;
所述外层金属套管采用铁铬铝合金材料或者其它适宜热加工且可作热电偶保护套管的金属材料。
2.根据权利要求1所述的大直径厚壁铠装热电偶的制作方法,其特征在于:所述外层金属套管采用FeCr25Al5合金材料。
3.根据权利要求1或2所述的大直径厚壁铠装热电偶的制作方法,其特征在于:所述外层金属套管由棒材深孔钻加工而成,或者由热轧管的方法获得,或者由粉末冶金的方法获得。
4.根据权利要求3所述的大直径厚壁铠装热电偶的制作方法,其特征在于:成品的外层金属套管壁厚为3-6mm。
5.根据权利要求4所述的大直径厚壁铠装热电偶的制作方法,其特征在于:轧制之前加热到950℃。
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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CB02 | Change of applicant information |
Address after: 400700 Feng Shi Road, Beibei District, Chongqing City, No. 290 Applicant after: Chongqing Dazheng instrument Limited by Share Ltd Address before: 400711 Feng - Shi Road, south of Beibei District, Chongqing City, No. 290 Applicant before: Dazheng Temp Meter Co., Ltd., Chongqing City |
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CB02 | Change of applicant information | ||
GR01 | Patent grant | ||
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