1

．在可控氣氛加熱爐中氧探頭的使用要點

（

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構陶瓷件，

很容易受沖擊破碎。

在新的氧

探頭使用之前，

應仔細檢查氧探頭是否受過碰撞，

氧探頭是否有彎曲，

氧探頭外管有無裂紋，

探頭部位氧化鋯是否有裂紋或破裂、

或有陶瓷

狀碎片；輕輕搖動氧探頭，聽聽氧探頭內部是否有響聲。如有響聲，

可能是氧探頭的氧化鋯頭已經破裂。

（

2

）

氧探頭在安裝時要注意安裝位置須插入爐膛

50

～

100mm

，

安

裝在爐氣較穩定的區域內。不要靠近各種滲劑的滴注口、風扇附近；

不要安裝在爐內口、角落、

振動大的的部位。如安裝在井式爐爐蓋等

處時，應在氧探頭前端加保護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。

氧探頭聯線使用屏蔽信號線，屏蔽不要接地，注意接線的正負極，zui

好屏蔽信號線單獨走線，防止信號干擾。

（

4

）氧探頭在室溫裝入爐內，隨爐升溫到使用溫度，避免

急冷、急熱。安裝時注意輕拿輕放。如遇特殊情況，在高溫狀態下需

要拔出或插入氧探頭時，拔出或插入速度控制在

30mm/min

以內，并

且在氧探頭拔出加熱爐時，應停供可燃氣氛，降低爐壓，以避免高溫

氧探頭拔出引燃氣氛被火苗燙傷。

（

5

）初次使用氧探頭，需對氧探頭進行預滲碳

8

～

24h

，建議不

要在新爐剛開始預滲碳時就安裝氧探頭。

因為在新爐預滲碳時，

爐中

可能還存在較多水分等雜質，

氣氛不穩定，

會對氧探頭的使用造成不

良影響；

一般在新加熱爐烘爐結束，

用甲醇預滲碳

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。確認參比氣管、燒炭氣管接頭、電磁閥、流量計等密封良好，

不漏氣。氧探頭使用的參比氣、燒炭空氣應保證純潔無雜質，盡可能

選用微量空氣泵，在微量空氣泵出氣端加空氣過濾裝置。

（

7

）正確設定氧探頭的參比氣、燒炭空氣流量、燒炭時間、燒

炭周期、燒炭時碳勢保持時間等參數。

（

8

）根據氣氛種類選擇適當的

CO

比率（如標準的氮甲醇氣氛

CO

比率為

20

％，滴注式氣氛

CO

比率為

33.3

％）

，不同廠家的氧探頭

對應有不同的

CO

雙率、碳勢、氧探頭毫伏值以及相應的對照表。通

過多次定碳，修正爐氣實際碳勢。在修正爐氣實際碳勢時，注意不要

簡單根據測量結果，直接偏移氧探頭毫伏值或改變

CO

比率等修正。

尤其是新滲碳設備，

爐膛氣氛滲入耐火材料，

達到飽和狀態有個過程，

實際控制碳勢會略低于設定值。

一般滲碳設備需連續運行

15

天以上，

耐火材料方達到氣氛飽和狀態。

建議在氣氛達到飽和狀態后，

再做碳

勢的zui終修正。

（

9

）氧探頭有效測量范圍，應選擇在氣氛溫度

750

℃以上，在許

多碳控儀中有測量起始溫度的選擇。

起始溫度過低，

對碳勢的控制已

經失去實際意義。

（

10

）注意氧探頭燒炭時的燒炭時間和碳勢的變化情況，一般在

正常運行工藝中可設置固定周期燒炭，時間在

3

～

8h

。也可以選擇在

工藝結束后，每次自動燒炭；觀察燒炭時的碳勢是否下降很快，是否

能下降到

0.01

％左右。如果自動燒炭時，碳勢下降很慢，可能是氧

探頭上積炭較多，可增加一到兩次手動燒炭。

（

11

）定期用定碳片檢查校正爐內碳勢，正常情況下每周進行一

次。一般氧探頭在使用一段時間后，所測量的毫伏值會衰減，可按定

碳片檢查結果進行補償。正常使用三個月左右，在

820

℃以上，檢查

阻抗值，通常在

0.1

～

50k

Ω

。

2

．氧探頭常見故障及處理

（

1

）

在

可控氣氛加熱爐中，要首先確認設備本身是否存在影響

碳勢控制的因素。要檢查、

排除了其他因素后，再來確認氧探頭是否

存在故障。

（

2

）氧探頭測量的毫伏值偏高。觀察碳勢記錄曲線是否正常，

正常的碳勢記錄曲線是鋸齒狀波動曲線，

在碳勢達到設定控制要求穩

定受控時，富化氣通入量基本穩定。可能是周期燒炭時，空氣通入量

不足，

氧探頭積炭較多，

影響碳勢的測量。

處理方法是手動燒炭一次，

時間控制在

1min

之內，

使碳勢降到

0.01

％以下。

若未降到

0.01

％以

下，可再手動燒炭一次。但切忌反復多次燒炭，因為過多的手動燒炭

會縮短氧探頭的使用壽命，甚至會直接燒壞氧探頭。

（

3

）氧探頭測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、接頭是否密封良好；

B

通向爐內的管

路、閥門等是否通暢；

C

各種氣體的流量是否正常；

D

爐內壓力是否

在正常范圍、是否穩定；

E

觀察廢氣排放火焰是否穩定、顏色是否正

常等；

F

循環水是否泄漏到爐膛中；

G

氣氛中是否有氧化性氣氛進入；

H

富化氣、載氣中水等氧化性雜質含量是否超標，工藝氮氣、氨氣等

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

，

測量恢復到原來的毫伏值讀數的

99

％所

需的時間，如果超過

60s

，說明氧探頭靈敏度有問題。

（

4

）氧探頭測量的毫伏值波動較大。

A

富化氣、載氣流量不穩定

造成爐內氣氛不穩定；

B

可控氣氛加熱爐密封不好，存在泄漏現象；

C

氧探頭氧化鋯探頭損壞。

關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

5mv

。如果在關閉或打開參比

氣時，

氧探頭毫伏值變化很快，

基本上可以斷定氧化鋯探頭已經損壞。

——摘自

《熱處理》

（

2007

，

No

．

5

）

氧探頭的

PID

的數值應該是三個數值，

即：

比例

（

P

）

，

積分

（

I

）

，

微分（

D

）

，氧探頭的數值（

P=2.5

，

I=:10

，

D=5

）一般是不會變動的，

其調整的原則是：如果碳勢長時間在一個方向偏離（偏低或偏高）

，

可以適當減小

I

的參數；

反之，

當長時間在設定值上下大幅度震蕩而

久久不能穩定在設定值范圍的±

0.05%

的范圍時，可加大

I

的值。

P

和

D

的參數一般不動，否則會造成失控。