1、连续渗碳炉用复合管型实体热电偶
①连续渗碳炉用热电偶
瓦房店轴承厂由美国引进的电辐射加热渗碳炉，用于铁路车辆轴承渗碳。依据产品质量要求，渗碳剂为甲醇和乙酸乙脂，工艺温度为(930±5)℃，每台炉共分5个温区，用热电偶测量各部位的温度。热电偶安装在由炉盖上方垂直插入的10个测温孔内。原来采用不锈钢(1Cr18Ni9Ti)保护管，选用K型热电偶，长度为1250mm。
②存在问题
1)热电偶寿命短、偏差大
瓦房店轴承厂的渗碳炉开始试运行五个月内发现安装的10支K型热电偶全部受到腐蚀、变质、热电势超差，均不合格。由于试运行，电炉时开时停，实际运行时间仅两周，热电偶寿命太短，不能满足生产要求。
自渗碳炉正式运行20天后对新安装的热电偶进行现场校验，发现各测温系统的测量误差为15～25℃，全部报废。更换上新热电偶后，间隔一周多次进行校验，计量室部分校验结果见表1。
表1 测温异常的热电偶检定结果
由表1可以看出:
a、热电偶的使用寿命仅为1～2周;
b、热电偶的漂移方向均为负偏差，稍不注意容易发生工件过烧的质量事故。
2)热电偶腐蚀严重
使用后的K型热电偶在测量端附近，负极变白、正极变绿，腐蚀严重。经中科院大连化物所对使用后的热电偶及其片状剥落物进行化学及X光结构分析结果表明，正负极均含有微量碳。正极中Cr元素等因选择性氧化与使用前相比明显减少致使出现负偏差。实践结果表明，普通的K型热电偶，即使采用美国霍金斯(Hoskins)生产的偶丝，在渗碳炉中使用，其寿命也很短，偏差也很大，仍不适用。
3)改善方法
a、采用刚玉或陶瓷保护管，可使寿命延长50～60日，但陶瓷材料质脆易碎，应用受到限制;
b、采用复合管型实体热电偶。若克服陶瓷材料的弊端，只有采用金属或合金管，原来选用不锈钢管，使用温度一般不能超过871℃，而工艺温度为930℃，显然是不适宜的。自采用复合管型实体热电偶(K型)至今，成效显著，用户很满意。
③复合管型实体热电偶
1)复合管型实体热电偶的结构
该种热电偶由奥氏体耐热合金钢保护管、高性能热电偶、填充剂等构成实体结构，因而是不可拆卸的。
2)复合管型实体热电偶的特性
a、热电性能稳定
该种实体热电偶同装配式热电偶相比，在高温下难以氧化，提高了热电偶的耐热性，又因为采用了高温粘结剂密闭端头，防止空气对流及腐蚀性气体侵入，使热电偶的热电性能更加稳定可靠。
b、响应速度快
装配式热电偶在两层保护管间是空气，空气的热传导性能差，但复合管型实体热电偶采用固体材料作填充剂形成实体结构，热传导性能比空气高几个数量级，因此，传感器的响应特性及控制特性都将得到改善，可以获得较好的控制效果。
c、耐温高、使用寿命长
该种热电偶的最大特点在于耐温高、寿命长。由于采用耐热钢作保护管及高性能热电偶，在相同条件下，将提高热电偶的耐热性、延长使用寿命。
d、耐压防爆、安全可靠
由于热电偶是实体结构，因此耐压、防爆，并能保证高温高压气体不泄漏。
3)复合管型特种实体热电偶的应用
在渗碳炉内陆续安装10支实体热电偶。为了能得到正确结论，在此期间，有意增加对实体热电偶的现场校验次数，并缩短热电偶的检定周期，计量处的检定结果如表所示
表2 实体热电偶检定结果(℃)
注1：5#热电偶是因电炉出事故被烧毁的。
由表2可以看出，除5#热电偶因意外事故损坏，1#、3#运行15个月后超差报废外，其余7支实体热电偶运行情况一直良好。由于采用实体化技术，使用后的热电偶，其偏差有正也有负，说明该技术可以阻止正极中铬的选择性氧化，因而，延长了使用寿命，平均使用寿命达20个月，用户很满意。最近，在长春一汽、湖北二汽等公司使用反馈也很好，使用4个月后，热电偶仍符合I级精度。
2、经济效益与社会效益
复合管实体热点价格为国产普通热电偶(K型)15倍，普通热电偶(K型)在渗碳炉中的平均寿命为1周，实体热电偶在渗碳炉中的平均寿命为12～20个月，使用过程中的经济账大家都能算明白。
3、积极推广实体热电偶
由于实体热电偶使用寿命长，不但提高了测温系统的可靠性，是提高产品质量、产量，安全生产，消除质量事故的必要保证。而且极大地减少了热电偶的更换效率及检定次数，改善了工人的劳动条件，减轻了劳动强度。具有显著的经济效益和社会效益，是一种值得推广的新型热电偶。
4、结语
为了解决进口渗碳炉中温度传感器国产化问题，复合管型特种实体热电偶在瓦房店轴承厂等应用取得良好效果，其使用寿命提高50倍，获得用户好评。多年来的实践表明，复合管型特种实体热电偶不仅可以替代进口渗碳炉内的温度传感器，节约费用，还可以进入国际市场推广。
