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氧氣探頭 氧探頭工作原理
發(fā)布時間:2021-04-02 16:02瀏覽次數(shù):

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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[1]氧氣探頭,是利用氧化鋯在高溫時內外兩側不同的氧濃度所產(chǎn)生的氧電勢來測量被測部位的氧含量。

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,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(chǎn)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(chǎn)生的一個氧電勢,及在被測氣氛的絕對溫度下根據(jù)能斯特公式:E=1/NF·RT·LnP1O1/P2O2(mv)表達式。

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氣體,其中大致含24%CO和33%H2,爐氣中的CH4和O2對CO2和H2O的含量影響很大,當增加滲劑滴量或富化氣體通入量,使CH4的含量增加時,CO2和H2O會迅速減少,其反應是:

CH4+H2O=CO+3H2

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CH4+CO2=2CO+2H2

當O2量增加時,爐氣中的CO2和H2O會迅速增多,其反應是

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含量,也就能達到控制爐氣成分、調整碳勢的目的。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行低溫保護氣氛熱處理,在球化退火工藝中,有一種是采用氮氣加丙烷氧氣探頭,為了保持一定的爐壓,要通入適量的氮氣和丙烷常量,體上安裝武漢華敏低溫氧探頭,并在線測量爐內氣氛,精確控制爐內碳勢。

氧探頭結構特點

氧探頭[2]的種類多種多樣,但從總體結構講分兩大類:導流式和直插式。

氧探頭導流式

導流式

導流式氧探頭:利用一根長導流管將被測氣體導入氧化鋯檢測室,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警器,電極采用多孔鉑電極。因此不受檢測氣體溫度的影響,通過采用不同的導流管可以檢測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:直插式檢測是將氧化鋯直接插入高溫氣體檢測其中的氧含量,這種檢測方式一般適宜被檢測氣體溫度在700℃~1100℃時(特殊可到1400℃),它利用被測氣體的高溫使氧化鋯達到工作溫度。這種方法的技術關鍵是陶瓷材料的高溫密封和電極問題。

氧探頭使用及維護

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

2. 探頭的核心部件時陶瓷管,使用時應盡量避免急冷、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)滲碳初期天然氣檢測儀,常常是積炭已經(jīng)很嚴重了而氧探頭輸出電勢并不高,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(chǎn)生嚴重結炭,從而造成氧探頭永久性損壞??刂聘换橘|(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后爐子預滲碳時先不裝氧探頭氧氣探頭,待爐子預滲結束后再裝上氧探頭。

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(xù)2min,燒碳間隔在2~4h。探頭的燒碳對探頭本身是無害的。

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參考資料

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標簽: 氧氣探頭
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