1

．在可控氣氛加熱爐中氧探頭的使用要點(diǎn)

（

1

）氧探頭屬于一種高精度、高靈敏感的傳感儀器，其核心元

件氧化鋯頭是球狀或管狀結(jié)構(gòu)陶瓷件，

很容易受沖擊破碎。

在新的氧

探頭使用之前，

應(yīng)仔細(xì)檢查氧探頭是否受過(guò)碰撞，

氧探頭是否有彎曲，

氧探頭外管有無(wú)裂紋，

探頭部位氧化鋯是否有裂紋或破裂、

或有陶瓷

狀碎片；輕輕搖動(dòng)氧探頭，聽(tīng)聽(tīng)氧探頭內(nèi)部是否有響聲。如有響聲，

可能是氧探頭的氧化鋯頭已經(jīng)破裂。

（

2

）

氧探頭在安裝時(shí)要注意安裝位置須插入爐膛

50

～

100mm

，

安

裝在爐氣較穩(wěn)定的區(qū)域內(nèi)。不要靠近各種滲劑的滴注口、風(fēng)扇附近；

不要安裝在爐內(nèi)口、角落、

振動(dòng)大的的部位。如安裝在井式爐爐蓋等

處時(shí)，應(yīng)在氧探頭前端加保護(hù)套并注意氣氛流通良好。

（

3

）注意氧探頭安裝座與爐殼保持良好的密封性，不要漏氣。

氧探頭聯(lián)線(xiàn)使用屏蔽信號(hào)線(xiàn)，屏蔽不要接地，注意接線(xiàn)的正負(fù)極，zui

好屏蔽信號(hào)線(xiàn)單獨(dú)走線(xiàn)，防止信號(hào)干擾。

（

4

）氧探頭在室溫裝入爐內(nèi)，隨爐升溫到使用溫度，避免

急冷、急熱。安裝時(shí)注意輕拿輕放。如遇特殊情況，在高溫狀態(tài)下需

要拔出或插入氧探頭時(shí)，拔出或插入速度控制在

30mm/min

以?xún)?nèi)，并

且在氧探頭拔出加熱爐時(shí)，應(yīng)停供可燃?xì)夥?，降低爐壓，以避免高溫

氧探頭拔出引燃?xì)夥毡换鹈鐮C傷。

（

5

）初次使用氧探頭，需對(duì)氧探頭進(jìn)行預(yù)滲碳

8

～

24h

，建議不

要在新?tīng)t剛開(kāi)始預(yù)滲碳時(shí)就安裝氧探頭。

因?yàn)樵谛聽(tīng)t預(yù)滲碳時(shí)，

爐中

可能還存在較多水分等雜質(zhì)，

氣氛不穩(wěn)定，

會(huì)對(duì)氧探頭的使用造成不

良影響；

一般在新加熱爐烘爐結(jié)束，

用甲醇預(yù)滲碳

24h

以上再安裝氧

探頭較好。

（

6

）氧探頭上的參比氣管、燒炭空氣管安裝位置要正確，不能

接反。確認(rèn)參比氣管、燒炭氣管接頭、電磁閥、流量計(jì)等密封良好，

不漏氣。氧探頭使用的參比氣、燒炭空氣應(yīng)保證純潔無(wú)雜質(zhì)，盡可能

選用微量空氣泵，在微量空氣泵出氣端加空氣過(guò)濾裝置。

（

7

）正確設(shè)定氧探頭的參比氣、燒炭空氣流量、燒炭時(shí)間、燒

炭周期、燒炭時(shí)碳勢(shì)保持時(shí)間等參數(shù)。

（

8

）根據(jù)氣氛種類(lèi)選擇適當(dāng)?shù)?/p>

CO

比率（如標(biāo)準(zhǔn)的氮甲醇?xì)夥?/p>

CO

比率為

20

％，滴注式氣氛

CO

比率為

33.3

％）

，不同廠家的氧探頭

對(duì)應(yīng)有不同的

CO

雙率、碳勢(shì)、氧探頭毫伏值以及相應(yīng)的對(duì)照表。通

過(guò)多次定碳，修正爐氣實(shí)際碳勢(shì)。在修正爐氣實(shí)際碳勢(shì)時(shí)，注意不要

簡(jiǎn)單根據(jù)測(cè)量結(jié)果，直接偏移氧探頭毫伏值或改變

CO

比率等修正。

尤其是新滲碳設(shè)備，

爐膛氣氛滲入耐火材料，

達(dá)到飽和狀態(tài)有個(gè)過(guò)程，

實(shí)際控制碳勢(shì)會(huì)略低于設(shè)定值。

一般滲碳設(shè)備需連續(xù)運(yùn)行

15

天以上，

耐火材料方達(dá)到氣氛飽和狀態(tài)。

建議在氣氛達(dá)到飽和狀態(tài)后，

再做碳

勢(shì)的zui終修正。

（

9

）氧探頭有效測(cè)量范圍，應(yīng)選擇在氣氛溫度

750

℃以上，在許

多碳控儀中有測(cè)量起始溫度的選擇。

起始溫度過(guò)低，

對(duì)碳勢(shì)的控制已

經(jīng)失去實(shí)際意義。

（

10

）注意氧探頭燒炭時(shí)的燒炭時(shí)間和碳勢(shì)的變化情況，一般在

正常運(yùn)行工藝中可設(shè)置固定周期燒炭，時(shí)間在

3

～

8h

。也可以選擇在

工藝結(jié)束后，每次自動(dòng)燒炭；觀察燒炭時(shí)的碳勢(shì)是否下降很快，是否

能下降到

0.01

％左右。如果自動(dòng)燒炭時(shí)，碳勢(shì)下降很慢，可能是氧

探頭上積炭較多，可增加一到兩次手動(dòng)燒炭。

（

11

）定期用定碳片檢查校正爐內(nèi)碳勢(shì)，正常情況下每周進(jìn)行一

次。一般氧探頭在使用一段時(shí)間后，所測(cè)量的毫伏值會(huì)衰減，可按定

碳片檢查結(jié)果進(jìn)行補(bǔ)償。正常使用三個(gè)月左右，在

820

℃以上，檢查

阻抗值，通常在

0.1

～

50k

Ω

。

2

．氧探頭常見(jiàn)故障及處理

（

1

）

在

可控氣氛加熱爐中，要首先確認(rèn)設(shè)備本身是否存在影響

碳勢(shì)控制的因素。要檢查、

排除了其他因素后，再來(lái)確認(rèn)氧探頭是否

存在故障。

（

2

）氧探頭測(cè)量的毫伏值偏高。觀察碳勢(shì)記錄曲線(xiàn)是否正常，

正常的碳勢(shì)記錄曲線(xiàn)是鋸齒狀波動(dòng)曲線(xiàn)，

在碳勢(shì)達(dá)到設(shè)定控制要求穩(wěn)

定受控時(shí)，富化氣通入量基本穩(wěn)定?？赡苁侵芷跓繒r(shí)，空氣通入量

不足，

氧探頭積炭較多，

影響碳勢(shì)的測(cè)量。

處理方法是手動(dòng)燒炭一次，

時(shí)間控制在

1min

之內(nèi)，

使碳勢(shì)降到

0.01

％以下。

若未降到

0.01

％以

下，可再手動(dòng)燒炭一次。但切忌反復(fù)多次燒炭，因?yàn)檫^(guò)多的手動(dòng)燒炭

會(huì)縮短氧探頭的使用壽命，甚至?xí)苯訜龎难跆筋^。

（

3

）氧探頭測(cè)量的毫伏值偏低或不變。

A

先檢查可控氣氛加熱

爐是否漏氣，包括各種密封門(mén)、接頭是否密封良好；

B

通向爐內(nèi)的管

路、閥門(mén)等是否通暢；

C

各種氣體的流量是否正常；

D

爐內(nèi)壓力是否

在正常范圍、是否穩(wěn)定；

E

觀察廢氣排放火焰是否穩(wěn)定、顏色是否正

常等；

F

循環(huán)水是否泄漏到爐膛中；

G

氣氛中是否有氧化性氣氛進(jìn)入；

H

富化氣、載氣中水等氧化性雜質(zhì)含量是否超標(biāo)，工藝氮?dú)狻睔獾?/p>

的純度是否符合要求；

I

氧探頭的安裝位置是否正確；

J

檢查氧探頭

的阻抗，在

820

℃以上，檢查阻抗值，通常在

0.1

～

50 k

Ω

;K

電極短

路檢查，

氧探頭被短路

15S

，

測(cè)量恢復(fù)到原來(lái)的毫伏值讀數(shù)的

99

％所

需的時(shí)間，如果超過(guò)

60s

，說(shuō)明氧探頭靈敏度有問(wèn)題。

（

4

）氧探頭測(cè)量的毫伏值波動(dòng)較大。

A

富化氣、載氣流量不穩(wěn)定

造成爐內(nèi)氣氛不穩(wěn)定；

B

可控氣氛加熱爐密封不好，存在泄漏現(xiàn)象；

C

氧探頭氧化鋯探頭損壞。

關(guān)閉參比氣流量后觀察氧探頭毫伏值變化，

正常情況下，氧探頭毫伏值下降不超過(guò)

5mv

。如果在關(guān)閉或打開(kāi)參比

氣時(shí)，

氧探頭毫伏值變化很快，

基本上可以斷定氧化鋯探頭已經(jīng)損壞。

——摘自

《熱處理》

（

2007

，

No

．

5

）

氧探頭的

PID

的數(shù)值應(yīng)該是三個(gè)數(shù)值，

即：

比例

（

P

）

，

積分

（

I

）

，

微分（

D

）

，氧探頭的數(shù)值（

P=2.5

，

I=:10

，

D=5

）一般是不會(huì)變動(dòng)的，

其調(diào)整的原則是：如果碳勢(shì)長(zhǎng)時(shí)間在一個(gè)方向偏離（偏低或偏高）

，

可以適當(dāng)減小

I

的參數(shù)；

反之，

當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間在設(shè)定值上下大幅度震蕩而

久久不能穩(wěn)定在設(shè)定值范圍的±

0.05%

的范圍時(shí)，可加大

I

的值。

P

和

D

的參數(shù)一般不動(dòng)，否則會(huì)造成失控。