氧探頭

氧探頭是熱處理控制氣氛常用的感測器,是一種確定含碳氣氛中氧分壓的測量探頭,該方法可間接測量爐內氣氛的碳勢。它是利用氧化鋯在高溫時(>650℃時)內外兩側不同的氧濃度所產生的氧電勢來測量被測部位的氧含量。

基本介紹

  • 中文名:氧探頭
  • 外文名:Oxygen probe
  • 別稱:氧感測器、氧電池
  • 屬性感測器
工作原理,結構特點,整體式,組合式,使用及維護,

工作原理

以高溫氧化鋯作固體電介質,在高溫下若電介質兩側氧濃度不同時,便形成氧濃差電池。濃差電池產生的電勢與兩側氧濃度有關,如一側氧濃度固定,即可通過測量濃差電勢來測量另一側的氧含量。通過爐外氧P1O1和爐內氧P2O2在氧化鋯兩側產生的一個氧電勢,及在被測氣氛的絕對溫度下根據能斯特公式:E=1/NF·RT·LnP1O1/P2O2(mv)表達式。
氧探頭

結構特點

氧探頭的種類多種多樣,但從總體結構講分兩大類:整體式和組合式。

整體式

氧探頭
整體式結構是將氧化鋯製成一個完整的長管,參比氣路在其管內,電極與氧化鋯管燒結在一起,成為一個整體。其優點:氣密性好,內阻小,輸出信號強度較高且穩定,探頭的互換性好。缺點:易受震動而脫落或破裂,且一旦損壞不易修復。

組合式

組合式的RHO氧化鋯一般製成球形、片狀及錐形。通過彈簧嚴緊與氧化鋁管緊密配合氧化鋯頭,起到密封作用。電極、氧化鋁管都是各自獨立的元件,組合一起成為一個組合體。其主要特點是:由於探頭加工精度裝配精度及工藝技術的提高,目前已基本能夠達到整體式所具備的優點。由於氧化鋁管與片狀或球狀感測元件是彈性壓接結構,因而解決了抗震問題,其且本身具有耐溫度急驟變化的性能,同時解決了耐溫問題。組合式的氧化鋯頭、電極、氧化鋁管等元件各自獨立,可以任意更換,再生能力強。近幾年,組合式探頭深受廣大用戶喜愛。
氧探頭

使用及維護

1. 氧探頭在爐中工作時,潔淨的參比空氣應該持續通入。通入量在1~2L/min。
2. 探頭的核心部件時陶瓷管,使用時應儘量避免急冷、急熱,防止激烈的振動及機械碰撞。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,常常是積炭已經很嚴重了而氧探頭輸出電勢並不高,此時一定要控制富化介質(煤油、丙酮、丙/丁烷等)通入量,不可過多。否則會使氧探頭上產生嚴重結炭,從而造成氧探頭永久性損壞。控制富化介質(煤油、丙酮、丙/丁烷等)通入量,不要設定過高的碳勢,防止氧探頭積炭。
4. 無馬弗爐在新的或舊爐大修後爐子預滲碳時先不裝氧探頭,待爐子預滲結束後再裝上氧探頭。
5. 燒碳裝置對氧探頭定期燒碳操作,當氧探頭在爐子上工作時,推薦的空氣流量為5~9L/min,燒炭持續2min,燒碳間隔在2~4h。探頭的燒碳對探頭本身是無害的。
6. 氧探頭在700℃以下是不起作用的。

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