鎧裝熱電偶在磁粉生產(chǎn)中的應(yīng)用

       熱電偶是被廣泛應(yīng)用的溫度傳感器。隨著科技的進步，熱電偶的種類、制作工藝也有很大的進步，由傳統(tǒng)的偶絲、絕緣瓷管外套不銹鋼管結(jié)構(gòu)發(fā)展到鎧裝熱電偶，其結(jié)構(gòu)由熱電極、高絕緣氧化物、外套不銹鋼保護管3者構(gòu)成,如圖1、圖2所示。鎧裝熱電偶具有測溫范圍寬、性能穩(wěn)定、能彎曲、耐高壓、熱響應(yīng)時間短和堅固耐用等許多優(yōu)點。現(xiàn)在的鎧裝熱電偶可以輕松做到φ0.5mm至φ4mm以上,便于在固體表面、蒸氣和氣體介質(zhì)下使用。

1熱電偶失效問題的發(fā)現(xiàn)
       磁粉在現(xiàn)代生活中重要性需求量越來越大，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于計算機通訊、汽車、儀器儀表、自動化技術(shù)、家電等各個領(lǐng)域(23)。2012年我所引進由某大學課題研究成果，將釹鐵硼合金破碎鑄錠通過HDDR(氫化一歧化反應(yīng)一脫氫一再結(jié)合)工藝制備出高性能各向異性NdFeB磁粉4，以期規(guī)模化生產(chǎn)高品質(zhì)磁體。設(shè)備通過調(diào)試試運行，生產(chǎn)出的磁粉性能指標符合要求。使用一段時間后磁粉性能開始下降，半年后(即2012年12月)性能下降明顯，成批產(chǎn)生廢品。從現(xiàn)場檢查沒有查出明顯的問題，于是建議所有計量器具重新檢測。
       2013年1月查出測溫用的兩支鎳鉻鎳硅熱電偶數(shù)據(jù)異常由于生產(chǎn)過程是在820C環(huán)境下完成的，于是檢測800℃.850℃兩點，檢定結(jié)果誤差值嚴重偏大，如表1所示。

       重新更換經(jīng)檢定合格的熱電偶后，生產(chǎn)試驗恢復(fù)正常。過幾個月,類似情況再次出現(xiàn)。熱電偶經(jīng)檢定，誤差值偏大，如表2所示。
       11月重新購置經(jīng)檢定合格的熱電偶，同時縮短檢定周期,隨時跟蹤檢定。2013年12月檢測結(jié)果，誤差已接近或超出允許誤差，如表3所示。

       根據(jù)使用情況,設(shè)備生產(chǎn)7~8爐磁粉，熱電偶就不能再用了。如此造成了熱電偶更換頻繁，延誤生產(chǎn),成批廢品產(chǎn)生，生產(chǎn)成本居高不下。生產(chǎn)工藝開發(fā)進人瓶頸,規(guī)模化生產(chǎn)線建設(shè)處于停頓狀態(tài)。
2熱電偶失效原因分析和預(yù)防措施
2.1熱電偶失效原因分析
       釹鐵硼合金低溫吸氫并在820℃發(fā)生歧化反應(yīng),歧化相在820℃真空狀態(tài)下重新再結(jié)合生成Nd2Fe14B硬磁相。通過控制反應(yīng)過程中溫度及氫氣壓力,可獲得具有各向異性組織的NdFeB磁粉。而在這一過程中,普通熱電偶裸露的電極鎳鉻鎳硅中的鉻成分最易被氫吸附,氫原子進人金屬的晶格內(nèi),聚合為氫分子,造成晶格的外扭,產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力,嚴重時金屬產(chǎn)生裂紋,即金屬材料的“氫脆"現(xiàn)象5]。熱電偶的內(nèi)應(yīng)力是影響其熱電性能的重要因素,是要盡量消除的[6]。由于熱電偶電極材料內(nèi)應(yīng)力存在,使其熱電性能發(fā)生變化，出現(xiàn)測溫不準的狀況。隨時間的延長內(nèi)應(yīng)力加大，誤差增大。
2.2預(yù)防措施
       綜合以上因素,決定換堅固密封性好的鎧裝熱電偶測溫。鎧裝熱電偶的電極絲周圍被高絕緣氧化物緊密包圍,外加不銹鋼保護管，保護熱電極不受生產(chǎn)環(huán)境影響,確保其熱電性能穩(wěn)定,正確控制生產(chǎn)過程溫度。根據(jù)生產(chǎn)需要選擇鎳鉻鎳硅電極絲、氧化鎂作絕緣材料,外套1Cr18Ni9Ti不銹鋼保護管。鎧裝熱電偶購進時的檢定結(jié)果如表4所示。換過熱電偶后生產(chǎn)穩(wěn)定,產(chǎn)品性能滿足要求。使用20~30爐復(fù)檢,檢定數(shù)據(jù)如表5所示。
       鎧裝熱電偶熱電極被周圍致密的氧化物粉末所包圍,隔絕了氫對導(dǎo)線的腐蝕,保證熱電偶熱電性能穩(wěn)定,延長使用壽命。經(jīng)生產(chǎn)產(chǎn)品檢驗、計量器具檢定結(jié)果表明,磁粉品質(zhì)得到控制，試驗生產(chǎn)磁粉有了突破性進展。