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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(lái)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(chē)、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(guò)測(cè)量濃差電勢(shì)來(lái)測(cè)量另一側(cè)的氧含量。通過(guò)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浚w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(lèi)多種多樣,但從總體結(jié)構(gòu)講分兩大類(lèi):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(guò)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(wèn)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(guò)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(wú)馬弗爐)滲碳初期天然氣檢測(cè)儀,常常是積炭已經(jīng)很?chē)?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(guò)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(guò)高的碳勢(shì),防止氧探頭積炭。
4. 無(wú)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(wú)害的。
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參考資料
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