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昌晖国产K型热电偶的研制

品牌/型号：昌晖（）库号：H1049583

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昌晖

王同辰先生是我国研制K型热电偶的技术先驱，文中王同辰先生以人称方式向仪表人回顾他参与K型热电偶研制的经历。昌晖仪表以此文铭记和弘扬老一辈仪表人的历史功绩和锲而不舍的创新精神。

热电偶为温度测量中用途广、使用多的仪表，而众多型号热电偶之设计，又多以仿制K型为主。所以，了解K型热电偶的发展史，即可知晓我国热电偶的发展全貌。

1941年，我进入资源委员会北碚焦油厂工作。1945年抗日战争胜利后，我奉调赴锦州，参与接收日军汽油厂，掌管自动化课。这是我生平次接触热电偶。1950年，我进入上海华仪工程贸易行(简称“华仪行”)，任工程师。有志于我国仪表事业的30余位技术专家、教授，以其薪给之余，集资从事仪表进口业，先商后厂，谋求创始中国仪表工业，以免受制于外国。1951年，由联邦德国进口的S型铂铑热电偶成品、K型“镍铬/镍铝热电偶”成品及其半成品“偶芯”交我负责仿制。从此，我与热电偶结缘，至今60余年。
1、三件大事成就K型装配式热电偶
上海华仪工程贸易行以其经营仪表进口之赢利，创办上海综合仪器厂，生产仪器仪表，热电偶是其中之一。我主要做了三件大事。
①仿制K型镍铬/镍铝热电偶
有了进口半成品“偶芯”，我们能车制接线盒，也能烧制热电偶陶瓷配件，但缺“耐1300℃高温合金热电偶保护管”。于是，在上海全市搜购耐高温合金钢板。取样在高温电炉中用1300℃烧试，取其能耐烧者，裁条卷焊成“热电偶保护管”，并与接线盒、陶瓷配件组成“K型装配式镍铬/镍铝热电偶”。迄今工厂仍仿制出售未变。现国内已能生产1300℃的高温合金钢管。
②试制“globar”1300℃高温电炉
烧试耐高温合金钢板需要1300℃电炉，可是1951年时国内还没有。于是，由华仪行从西欧进口golbar电热原件。我用之以设计试制1300℃箱式电炉与管试电炉，用于热电偶丝测试，迄今全国仍沿用此法。国产矽碳棒1300℃高温电炉始于此，我将golbar译为“矽碳棒”，现市场已改称为“硅碳棒”。
③试制硅碳棒globar
当时，各式1300℃电炉需求量日增，但globar基本依赖进口，我就萌念生产“矽碳棒（globar）”。其制备原理虽为简单的“碳之矽化”，但制之却不易。因矽取材不同，而生产工艺迥异。试制成功后不久，我就奉调参加机械工业部（简称“一机部”）上海热工仪表研究所的建所工作，担任特殊材料特殊元件研究室主任。上海综合仪器厂停止生产“矽碳棒”，依旧靠进口globar生产电炉。

2、国际标准水土不服
①“易于生产管理”比“国际通用”更重要
自从有了K型热电偶，工厂根据经验淬火的都改用它来保证工件质量，“偶芯”进口量日增。冶金系统的大连钢厂和一机部系统的上海电器科学研究所，分别进行研制“K型热电偶偶丝合金”(正极合金KP，负极合金KN)工作。1964年，上海市委书记陈丕显蹲点上海自动化仪表三厂，搞“城市桃园经验”，调我到上海自动化仪表三厂以加强技术工作。

1965年，在上海召开的国家高温基地会议，讨论了“K型热电偶合金定制”及“K型热电偶国家标准”工作。会上，钢铁总院阎光珠工程师和电器所张晨工程师各自汇报了其研制“K型热电偶偶丝合金”的成果。大连钢厂沿用苏联镍铬/镍铝的技术方案，6对合金配对成偶。电器所采取镍铬/镍铝技术方案，却能达到1对合金KP、KN，90%自由配对成电偶。两方案各有短长。镍铬/镍铝技术方案国际通用，并经过核辐射考验，但多到6对合金配对成偶，不仅冶炼复杂，其使用管理也困难。镍铬/镍铝技术方案仅为1对合金，较易冶炼，却未经核辐射考验，优点在于管理方便。

我从仪表生产厂的角度来看，认为镍铬/镍铝技术方案国际通用并经核辐射考验，因其制成的K型热电偶质量稳定可靠，但如果用它制造的热电偶因管理困难而导致产品质量问题时，则“稳定可靠”就毫无意义。故“易于生产管理”比“国际通用”更重要。我提出“大配对”的建议，就是我国生产的K型热电偶合金偶丝，只许有统一标准的KP、KN，100%自由配对，支持我国采用镍铬/镍硅技术方案。

上海电器科学研究所建议由该所草拟“K型热电偶国家标准”。

这次会议同意了我的意见，它让K型热电偶镍铬/镍硅偶丝处于合法地位，能够稳定生产。从此，我国K型热电偶蓬勃发展，满足了全国工业生产的需要，再也不依靠进口。并且更使后来创造“K型热电偶新型品种”、获得合格偶丝有了保证，从而能顺利完成其新型产品，例如“铠装热电偶”、“软线型热电偶”等。

②“穿镁珠，拉铠偶”工艺让K型铠装热电偶遍布全国
1965年，02单位因原子能工程需用“sheath thermo-couple”,安排该单位上海办事处负责人聂锦麟工程师协助我试制，我译其为“铠装热电偶”。这项试制任务要解决的重点问题有二：一为绝缘材料，二是制造工艺。
a、绝缘材料
按照铠偶试制技术要求，应用“高纯电熔镁砂粉”。可是当时，聂工也仅能取得东北大石桥菱苦土矿“浅黄色块状氧化镁”，已是国内优产品，其纯度明显达不到试制要求。不得已而求其次，于是设法请上海一化工厂试制高纯度氧化镁，再经高温煅烧，希望其能够合格。后来，洛阳耐火材料研究所研制成“高纯电熔镁砂粉”，交山东王村材料厂生产。
b、制造工艺
铠偶试制者众多，方案纷纷。我的工艺方案是：外套管采用不锈钢管；烧制“高纯度氧化镁”短柱（简称“镁珠”），既可以为KP、KN两根热电偶丝间绝缘，又可在制造过程中借以精确固定偶丝的位置；再仿照首饰穿珠，将镁珠穿在KP、KN两根电热偶丝上，然后将穿有镁珠的KP、KN两根电热偶丝放入不锈钢管中。当时，其他试制者多采用“震动灌装氧化镁粉”的工艺。
在工艺讨论会上，我提出以拉管机拉制，但遭到反对。我坚持认为：首拉，则镁珠碎成粉，粉、丝、管三者已被压实，成为一整体实心棒；继续再拉，实心棒将被逐步拉细，成为铠偶。会后，我到一拉管厂借机试拉，果不出所料，拉铠装热电偶成功。

拉铠装热电偶成功的第二天，我就被打入“牛棚”，铠装热电偶工作另派别人。3年后，我被认定为“无问题”，下放车间劳动，5年后再恢复技术工作，仍和杨金炼一起从事“铠装热电偶改进”工作。这时，厂里已设有铠装热电偶工作小组，也有了拉管机。经过几番试制，确定了生产工艺，交付车间正常生产。不久，我奉一机部调令，又回上海热工仪表研究所工作。

经过传经、取经，现在“穿镁珠，拉铠偶”工艺遍地开花，铠装热电偶工厂遍布全国，占领了整个热电偶市场。

4、“软线偶”、“软带偶”*打造高性能“纤维绝缘软型热电偶”
1950年，由联邦德国引进热电偶丝料，制造“装配式热电偶”，它们用“电子瓷件”为绝缘，是代热电偶。1965年，由于“核能”需要，我们奉命试制成功试用的热电偶偶缆，并制成热电偶，命名为“铠装热电偶”，它们以“压实电熔氧化镁粉”为绝缘，是第二代热电偶。

到20世纪80年代末90年代初，铜仁合金厂、华仪测控公司以“玻璃纤维”为绝缘制造的热电偶，用以测量400℃低温，这是以“纤维”为绝缘的第三代热电偶之雏形。又过了10余年，始有砂石纤维入市，用来制造1000℃中温的“软线偶”。20余年后，陶瓷纤维入市，用来制造1260℃高温的“软带偶”陆续出世。这些都是“纤维绝缘”的第三代热电偶。“软线偶”、“软带偶”都是我的*。

如果和“铠装热电偶”相比较，“纤维绝缘软型热电偶”不仅在使用性能方面有许多优点，而且在生产经营和生产技术方面还有不少特点，如：无环境污染；投资少，出产快，质量优，无废品；操作简单，管理方便等。

热电偶除K型外，尚有S、R、B、T、J、N、E等多种型号。但其制造工艺均脱胎于K型热电偶。所以研究K型热电偶发展历程，也是研究中国热电偶的发展历程。

我陪伴热电偶事业发展达60年之久，觉得还有一些应当做而未做的事情，如：核电站用的“铠装热电偶”还在进口，“非金属热电偶”还未见商品，天价的“铂铑热电偶”尚无代用品等，亟待我们研制。

作者简介
王同辰，1916年5月出生，江苏人，毕业于清华大学电机工程系，高级工程师；历任上海工业自动化仪表研究所主任工程师、研究室主任，上海华美霓虹灯厂有限公司董事、常务副总经理，上海华谊测控技术工程公司董事、总经理，上海罗伦高温技术研究所所长兼总工程师等职，主要研究高温技术和仪器仪表领域内的材料、元器件、工艺，国内首创高温电热元件硅碳棒、大膜片、铠装热电偶、超微型铂热电阻、悬浮区熔硅单晶等。

读K型热电偶过去的故事，也应该了解现在K型热电偶的技术发展，大家移步http://yunrun.com.cn/product/118.html，了解K型热电偶的前世今生。