氧探头问题分析

1、氧探头分析报告1氧探头工作原理简介：氧化锆探头或称氧传感器，氧电池是利用氧化锆在高温时（大于650C度时）内 外两侧不同的氧浓度所产生的氧电势来测量被测部位的氧含量。当氧化锆部的温 度外部温度达到650C以上后.内外两侧的不同的氧浓度会在氧化锆的表面产生相 应的电动势。通过相应的引出导线可测到该电势 ，并通过相应的热电偶可测到该部 的温度值。当知道氧化锆管里部和外部两边的氧浓度时，可按氧化锆电势计算公式计算出相应的氧电势。2、氧探头基本结构：我们采用的是马拉松 CARBONSEER氧探头，此为工业领域最受欢迎的主力 型探头，合金保护管保证了其用途广泛且坚固耐用，被接受为行业标准，图片见 下图：

2、3、该氧探头特点如下：a. 可提供多种插入尺寸，最大可达 47 "（1200mm）b. “完美翻新”服务包括更换新的基材（感应元件）和新的热电偶，并提供基于此的12个月的质保，可被多次翻新。c. 真正的RA330合金护套，此合金为高镍合金d. 可内嵌热电偶提供“ K”，” R'和” S”型以备选择e. 快速的探头烧碳功能（90秒）以及快速的恢复时间。f. 探头可断开电路连接以完成简单的更换工作。g. 应变消除锁扣设计可实现终端直插配线。4、质保情况：便用温度质虽保证期低丁 iooot12个月loooriosor右个月3个月高于uoor无我三=使用温J变与相应的质吐保证期对照我

3、5、2012年氧探头损坏和返修情况:马拉松氧探头年度规格型号采购数量（支）损坏数量（支）不合格率2012L=800S,无偶6757.5%L=800S，有偶100.0%L=1000,$ 22,无偶90.0%2012年总共有13支氧探头因出现问题而返回，出质保期的10支，3支在质保 期内。损坏报废和返修情况：5支报废，8支返修。通过和采购询问，2012年购买 氧探头86支，总报废率为5.8%。对于成熟产品而言，故障率应在 5%以内较为合 理，此种情况说明损坏较严重。通过与供应商和采购员沟通，没有 2012年氧探头 质量损失明细，只有一个总的大约的数据，从2011年到2012年底损失约为6万多 丿元

4、。损坏情况和原因的初步分析：根据现场反馈的情况，氧探头损坏的主要现象 有护管腐蚀、护管腐蚀且锆头损坏、积碳、锆头歪斜、无标识这几方面。针对这 几方面作如下分析，首先是护管腐蚀问题（如下图）。通过和供应商沟通，据称在冷热交替部位多容易出现腐蚀现象，原因是由于气 密性不好造成的。对于其他部位的腐蚀，供应商没有给出解释。关于腐蚀的机理， 负责售后的人员不清楚，他已经将此事反映给其技术人员，至今没有回复，需要 继续追踪。积碳问题：积碳现象在使用过程中无法绝对避免，若出现时可以采用定期自动空气吹扫和手动空气吹扫的办法解决。一般情况下积碳是一个渐进的过程，不会出现急 剧积碳，急剧积碳与氧探头本身无关，与炉

5、子的气氛和氧探头使用情况有关。若 使用方法得当，不会出现明显急剧的积碳现象，此问题需要结合炉子气氛和具体 使用情况，具体问题具体分析。锆头歪斜 :可能会出现在运输过程中也可能出现在安装过程中。主要原因是 机械振动和磕碰。这就要求我们在安装之前要仔细检查一下是否有锆头歪斜的情 况，若有，及时反馈解决。同时在安装过程中要小心，避免磕碰。无标识：此问题属于运输或者使用管理问题，需要在氧探头的使用过程 中加强管理解决。通过了解，每个人对氧探头使用的方法不尽相同。有些细节方面不合理， 可能会对氧探头的使用造成隐患。故建议针对氧探头的正确使用问题组织有关技 术人员编写氧探头安装使用和维护操作规范。然后组织

6、技术讨论评审，定稿后下 发到相关人员手中，遵照执行。在使用新的氧探头前几天应对氧探头的完好性进 行检测。具体办法是：氧探头氧化锆探头损坏的判定：关闭参比气流量后观察氧 探头毫伏值变化，正常情况下，氧探头毫伏值下降不超过 5mv。如果在关闭或打 开参比气时，氧探头毫伏值变化很快，基本上可以断定氧化锆探头已经损坏。若 在质保期内发现氧化锆探头损坏，可及时联系供应商更换，避免大的质量损失。 若在氧探头固定后且使用一段时间（暂定 1 个月）后情况正常，则可以有较大把 握的认为该氧探头可以正常使用。 6、附录：氧探头在可控气氛加热炉中使用的要点及常见故障的处理 1在可控气氛加热炉中氧探头的使用要点（1）

7、氧探头属于一种高精度、高灵敏感的传感仪器，其核心元件氧化锆头是球状或管状结构陶瓷件，很容易受冲击破碎。在新的氧探头使用之前，应仔细检查氧探头是否受过碰撞，氧探头是否有弯曲，氧探头外管有无裂纹， 探头部位氧化锆是否有裂纹或破裂、 或有陶瓷状 碎片；轻轻摇动氧探头，听听氧探头内部是否有响声。如有响声，可能是氧探头 的氧化锆头已经破裂。(2) 氧探头在安装时要注意安装位置须插入炉膛 50100mm,安装在炉气较 稳定的区域内。不要靠近各种渗剂的滴注口、风扇附近；不要安装在炉内口、角 落、振动大的的部位。如安装在井式炉炉盖等处时,应在氧探头前端加保护套并 注意气氛流通良好。( 3)注意氧探头安装座与炉

8、壳保持良好的密封性,不要漏气。氧探头联线使 用屏蔽信号线,屏蔽不要接地,注意接线的正负极,最好屏蔽信号线单独走线, 防止信号干扰。( 4)氧探头最好在室温装入炉内,随炉升温到使用温度,避免急冷、急热。 安装时注意轻拿轻放。如遇特殊情况,在高温状态下需要拔出或插入氧探头时, 拔出或插入速度控制在 20mm/2min 以内,并且在氧探头拔出加热炉时,应停供可 燃气氛,降低炉压,以避免高温氧探头拔出引燃气氛被火苗烫伤。(5)初次使用氧探头,需对新炉进行预渗碳 24h 以上,建议不要在新炉刚开 始预渗碳时就安装氧探头。因为在预渗碳时,炉中可能还存在较多水分等杂质, 气氛不稳定,会对氧探头的使用造成不良

9、影响。( 6)氧探头上的参比气管、烧炭空气管安装位置要正确,不能接反。确认参 比气管、烧炭气管接头、电磁阀、流量计等密封良好,不漏气。氧探头使用的参 比气、烧炭空气应保证纯洁无杂质,尽可能选用微量空气泵,在微量空气泵出气 端加空气过滤装置。(7) 正确设定氧探头的参比气、烧炭空气流量、烧炭时间、烧炭周期、烧炭 时碳势保持时间等参数。(8) 根据气氛种类选择适当的CO比率(如标准的氮甲醇气氛CO比率为20%, 滴注式气氛 CO 比率为 33.3)，不同厂家的氧探头对应有不同的 CO 比率、碳势、 氧探头毫伏值以及相应的对照表。通过多次定碳,修正炉气实际碳势。在修正炉 气实际碳势时, 注意不要简单

10、根据测量结果, 直接偏移氧探头毫伏值或改变 CO 比 率等修正。尤其是新渗碳设备,炉膛气氛渗入耐火材料,达到饱和状态有个过程, 实际控制碳势会略低于设定值。一般渗碳设备需连续运行 15 天以上,耐火材料方 达到气氛饱和状态。建议在气氛达到饱和状态后,再做碳势的修正。(9) 氧探头有效测量范围，应选择在气氛温度 750C以上，在许多碳控仪中有 测量起始温度的选择。起始温度过低,对碳势的控制已经失去实际意义。(10) 注意氧探头烧炭时的烧炭时间和碳势的变化情况,一般在正常运行工艺 中可设置固定周期烧炭，时间在38h。也可以选择在工艺结束后，每次自动烧炭； 观察烧炭时的碳势是否下降很快。如果自动烧炭

11、时,碳势下降很慢,可能是氧探 头上积炭较多,可增加一到两次手动烧炭。( 11)定期用定碳片检查校正炉内碳势,正常情况下每周进行一次。一般氧探 头在使用一段时间后,所测量的毫伏值会衰减,可按定碳片检查结果进行补偿。 正常使用三个月左右，在 820C以上，检查阻抗值，通常在 0.150kQ。2氧探头常见故障及处理(1) 在可控气氛加热炉中,要首先确认设备本身是否存在影响碳势控制的因素。要检查、排除了其他因素后,再来确认氧探头是否存在故障。（2）氧探头测量的毫伏值偏高。观察碳势记录曲线是否正常，正常的碳势记 录曲线是锯齿状波动曲线，在碳势达到设定控制要求稳定受控时，富化气通入量 基本稳定。可能是周期

12、烧炭时，空气通入量不足，氧探头积炭较多，影响碳势的 测量。处理方法是手动烧炭一次，时间控制在 1min 之内，使碳势下降。若未降到 0.01以下，可再手动烧炭一次。但切忌反复多次烧炭，因为过多的手动烧炭会缩 短氧探头的使用寿命，甚至会直接烧坏氧探头。（3）氧探头测量的毫伏值偏低或不变。 A 先检查可控气氛加热炉是否漏气， 包括各种密封门、接头是否密封良好； B 通向炉内的管路、阀门等是否通畅； C 各 种气体的流量是否正常； D 炉内压力是否在正常范围、 是否稳定； E 观察废气排放 火焰是否稳定、 颜色是否正常等； F 循环水是否泄漏到炉膛中； G 气氛中是否有氧 化性气氛进入； H 富化气、载气中水等氧化性杂质含量是否超标，工艺氮气、氨 气等的纯度是否符合要求； I 氧探头的安装位置是否正确； J 检查氧探头的阻抗， 在820C以上，检查阻抗值，通常在0.150 kQ;K电极短路检查，氧探头被短路15S, 测量恢复到原来的毫伏值读数的 99%所需的时间，如果超过60s,说明氧探头