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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。

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

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。根據上述原理，武漢華敏研究發現，低溫狀態也可以使用氧探頭，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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