箱式电阻炉和马弗炉校准方式一样吗?
日期:2025-07-25 15:36 | 人气:37
箱式电阻炉和马弗炉(两者本质上是同一类设备,马弗炉是箱式电阻炉的别称,因早期用“马弗罩”隔离加热元件而得名)的校准方式完全一致。两者均以电加热为核心,用于高温灼烧、热处理等,校准核心是验证“温度示值误差、温场均匀性、升温速率”等关键参数,遵循相同的校准规范(如《箱式电阻炉校准规范》JJF 1301-2011)。
一、为何两者校准方式相同?(核心依据)
箱式电阻炉和马弗炉的结构与加热原理完全一致:
- 结构:均由炉壳、保温层、加热元件(电阻丝/硅碳棒)、温控系统(热电偶+温控仪)、炉膛(金属或陶瓷内胆)组成;
- 加热方式:通过电阻元件通电发热,热电偶检测炉膛温度,温控仪控制加热(达到设定温度后停止或恒温);
- 核心校准参数:均需验证“温度示值误差(显示温度与实际温度的偏差)、温场均匀性(炉膛内不同点的温度差异)、恒温稳定性(设定温度下的波动范围)”,这些参数的校准方法与设备名称无关。
二、具体校准方式(通用流程,适用于两者)
1. 校准前准备(核心:模拟实际使用场景)
设备与工具:
标准器:二等及以上标准热电偶(如S型铂铑热电偶,精度±1℃)+ 热电偶参考端恒温器(控制冷端温度)+ 高精度测温仪(分辨率0.1℃);
辅助工具:耐高温支架(将热电偶固定在炉膛内,避免接触炉壁)、温场测试用耐高温托盘(模拟实际放置样品的状态)、计时器(记录升温时间)。
环境与设备状态:
环境温度:15-35℃(避免环境温差过大影响测温精度),远离通风口、热源(如其他炉子);
炉膛清洁:清除炉膛内的焦渣、金属碎屑(避免影响热传导或污染热电偶);
预热:将炉温升至常用温度(如500℃)并恒温30分钟(让炉膛保温层充分蓄热,减少后续温度波动)。
2. 核心参数校准步骤
(1)温度示值误差校准(最关键参数)
校准点选择:选取3-5个常用温度点(覆盖使用量程的10%-90%,如0-1000℃的炉子,选300℃、500℃、800℃);
操作步骤:
将标准热电偶从炉门插入,热端固定在炉膛中心(与被校炉的热电偶位置一致,模拟其检测点);
设定炉温至第一个校准点(如300℃),启动加热,待温控仪显示“已恒温”(通常加热到设定值后再保持30分钟);
记录标准测温仪显示的实际温度(T标)和炉子温控仪显示的温度(T示),计算误差:δ = T示 - T标(允许误差:高温炉±5℃,中温炉±3℃,具体按设备精度等级)。
(2)温场均匀性校准(确保炉膛内温度一致)
测试点布置:在炉膛内按“三维分布”布点(避免仅测中心),例如:
水平方向:前、中、后3点(距炉门1/4、1/2、3/4炉膛深度);
垂直方向:上、中、下3点(距炉膛顶部和底部1/4高度);
共9个点(中心为第5点,与示值误差校准点重合)。
操作步骤:
将9支标准热电偶分别固定在各测试点(热端互不接触,距炉壁≥50mm);
设定炉温至常用恒温点(如800℃),恒温1小时(确保各点温度稳定);
记录各点实际温度,计算“最大温差”(最高温度-最低温度)—— 允许值:中温炉(≤600℃)≤±5℃,高温炉(>600℃)≤±10℃(具体按设备规格,如实验用马弗炉要求更严)。
(3)恒温稳定性校准(确保设定温度不波动)
操作步骤:
在炉膛中心放置1支标准热电偶,设定炉温至常用点(如500℃),恒温后开始计时;
每10分钟记录一次实际温度,持续1小时(共6次数据);
计算“波动度”(最高值-最低值)—— 允许波动:±2℃(精密马弗炉)或±5℃(工业电阻炉)。
(4)升温速率校准(按需校准,如快速升温型设备)
操作步骤:
设定升温目标(如从室温升至800℃),记录开始时间;
用热电偶记录达到目标温度的时间(t),计算升温速率=(800℃-室温)/t;
与设备标称速率对比(如标称10℃/min,实测应在±1℃/min内)。
3. 校准结果判定(合格标准)
| 校准参数| 中温炉(≤600℃)允许误差 | 高温炉(>600℃)允许误差 | 不合格示例(以800℃高温炉为例)|
| 温度示值误差 | ±3℃ | ±5℃ | 显示800℃,实际790℃(误差-10℃,超±5℃)|
| 温场均匀性 | ±5℃(最大温差) | ±10℃(最大温差) | 前点790℃,后点810℃(温差20℃,超±10℃)|
| 恒温稳定性 | ±2℃(波动度) | ±5℃(波动度) | 1小时内温度在795-808℃波动(波动13℃,超±5℃)|
三、校准注意事项(通用)
避免热电偶接触炉壁:炉壁温度比炉膛空气温度高10-20℃(加热元件附近更高),接触会导致测量值偏高(误判示值误差);
高温防护:校准800℃以上温度时,需戴隔热手套、护目镜,热电偶引线避免接触高温炉壳(防止烫伤或引线老化);
冷端温度修正:标准热电偶的冷端(非测温端)需用恒温器控制在0℃(或通过测温仪自动修正),否则冷端温度波动会导致±1-2℃误差;
校准周期:按使用频率和精度要求,通常1-2年校准1次(实验用马弗炉建议每年1次,工业用电阻炉可2年1次)。
总结
箱式电阻炉和马弗炉的校准方式完全相同,均需通过标准热电偶验证温度示值、温场均匀性、恒温稳定性等核心参数,校准流程和判定标准一致。两者仅是名称不同(马弗炉更强调“炉膛与加热元件隔离”的结构,本质仍属箱式电阻炉),不影响校准方法的选择。校准的核心是确保高温加热过程中温度准确、均匀、稳定,避免因温度偏差导致实验失败(如材料热处理过度)或产品质量问题(如陶瓷烧结不合格)。