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氧探頭討論上傳視頻

氧探頭[1]是熱處理控制氣氛常用的傳感器，是一種確定含碳?xì)夥罩醒醴謮旱臏y(cè)量探頭，該方法可間接測(cè)量爐內(nèi)氣氛的碳勢(shì)[1]氧氣探頭，是利用氧化鋯在高溫時(shí)內(nèi)外兩側(cè)不同的氧濃度所產(chǎn)生的氧電勢(shì)來測(cè)量被測(cè)部位的氧含量。

中文名

氧探頭

外文名

Oxygen probe

別名

氧傳感器

別名

氧電池

屬性

傳感器

應(yīng)用

冶金、熱處理、電力、陶瓷、汽車、環(huán)保

目錄

12??3

氧探頭工作原理

以高溫氧化鋯作固體電介質(zhì)，在高溫下若電介質(zhì)兩側(cè)氧濃度不同時(shí)，便形成氧濃差電池。濃差電池產(chǎn)生的電勢(shì)與兩側(cè)氧濃度有關(guān)，如一側(cè)氧濃度固定，即可通過測(cè)量濃差電勢(shì)來測(cè)量另一側(cè)的氧含量。通過爐外氧P1O1和爐內(nèi)氧P2O2在氧化鋯兩側(cè)產(chǎn)生的一個(gè)氧電勢(shì)，及在被測(cè)氣氛的絕對(duì)溫度下根據(jù)能斯特公式：E=1/NF·RT·LnP1O1/P2O2(mv)表達(dá)式。

正常的滲碳[2]氣體中，CO和H2的含量基本上是定值，如用丙烷或丁烷制備滲碳?xì)怏w，其中大致含24%CO和33%H2，爐氣中的CH4和O2對(duì)CO2和H2O的含量影響很大，當(dāng)增加滲劑滴量或富化氣體通入量，使CH4的含量增加時(shí)，CO2和H2O會(huì)迅速減少，其反應(yīng)是：

CH4+H2O=CO+3H2

CH4+CO2=2CO+2H2

當(dāng)O2量增加時(shí)，爐氣中的CO2和H2O會(huì)迅速增多，其反應(yīng)是

2H2+O2=2H2O

2CO+O2=2CO2

由此可知，只要控制爐氣中的CO2、H2O、CH4和CO2中的任何一種氣體的相對(duì)含量，也就能達(dá)到控制爐氣成分、調(diào)整碳勢(shì)的目的。根據(jù)上述原理，武漢華敏研究發(fā)現(xiàn)，低溫狀態(tài)也可以使用氧探頭，金屬材料在許多情況下要進(jìn)行低溫保護(hù)氣氛熱處理，在球化退火工藝中，有一種是采用氮?dú)饧颖?strong>氧氣探頭，為了保持一定的爐壓，要通入適量的氮?dú)夂捅槌Ａ?，體上安裝武漢華敏低溫氧探頭，并在線測(cè)量爐內(nèi)氣氛，精確控制爐內(nèi)碳勢(shì)。

氧探頭結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

氧探頭[2]的種類多種多樣，但從總體結(jié)構(gòu)講分兩大類：導(dǎo)流式和直插式。

氧探頭導(dǎo)流式

導(dǎo)流式

導(dǎo)流式氧探頭：利用一根長(zhǎng)導(dǎo)流管將被測(cè)氣體導(dǎo)入氧化鋯檢測(cè)室，然后加熱元件把氧化鋯加熱到工作溫度（700℃以上）。氧化鋯一般采用管狀二氧化碳報(bào)警器，電極采用多孔鉑電極。因此不受檢測(cè)氣體溫度的影響，通過采用不同的導(dǎo)流管可以檢測(cè)各種溫度氣體中的氧含量。

氧探頭直插式

直插式

直插式氧化鋯探頭：直插式檢測(cè)是將氧化鋯直接插入高溫氣體檢測(cè)其中的氧含量，這種檢測(cè)方式一般適宜被檢測(cè)氣體溫度在700℃～1100℃時(shí)（特殊可到1400℃），它利用被測(cè)氣體的高溫使氧化鋯達(dá)到工作溫度。這種方法的技術(shù)關(guān)鍵是陶瓷材料的高溫密封和電極問題。

氧探頭使用及維護(hù)

1. 氧探頭在爐中工作時(shí)，潔凈的參比空氣應(yīng)該持續(xù)通入。通入量在1~2L/min。

2. 探頭的核心部件時(shí)陶瓷管，使用時(shí)應(yīng)盡量避免急冷、急熱，防止激烈的振動(dòng)及機(jī)械碰撞。如果必須要將氧探頭從熱爐膛中抽出，那么抽出或者插入的速度都不要超過600mm/min的速度。

3. 積炭是造成氧探頭失效的重要原因。在爐罐（馬弗爐）或爐磚（無馬弗爐）滲碳初期天然氣檢測(cè)儀，常常是積炭已經(jīng)很嚴(yán)重了而氧探頭輸出電勢(shì)并不高，此時(shí)一定要控制富化介質(zhì)（煤油、丙酮、丙/丁烷等）通入量，不可過多。否則會(huì)使氧探頭上產(chǎn)生嚴(yán)重結(jié)炭，從而造成氧探頭永久性損壞。控制富化介質(zhì)（煤油、丙酮、丙/丁烷等）通入量，不要設(shè)定過高的碳勢(shì)，防止氧探頭積炭。

4. 無馬弗爐在新的或舊爐大修后爐子預(yù)滲碳時(shí)先不裝氧探頭氧氣探頭，待爐子預(yù)滲結(jié)束后再裝上氧探頭。

5. 燒碳裝置對(duì)氧探頭定期燒碳操作，當(dāng)氧探頭在爐子上工作時(shí)，推薦的空氣流量為5~9L/min，燒炭持續(xù)2min，燒碳間隔在2~4h。探頭的燒碳對(duì)探頭本身是無害的。

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參考資料

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