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?一． 概述
金屬材料在許多情況下要進行低溫保護氣氛熱處理，例如鋼材的碳化物球化退火、鋼帶光亮退火、銅材光亮退火等，都需要在含氧量極低的保護氣氛中進行，使產品表面達到光亮、無氧化、不脫碳。根據氧化還原反應，鋼鐵材料在不同的溫度下有一個相應的平衡含氧量，例如：720℃時，平衡含氧量為10-21，低于此含氧量工件不會發(fā)生氧化。
應用低溫氧探頭及其溫度—氧勢—含氧量對照表能很方便地測控爐氣中的氧含量及碳勢，從而達到對鋼材球化退火的質量控制。
一般情況下球化退火的保護氣氛來自裂解爐的還原氣氛（如甲醇裂解爐、丙烷+空氣裂解爐等），再加上氮氣作為爐氣，也有用氮氣加直接滴注式氣氛（如甲醇、乙醇、煤油、丙烷等）。只要在球化爐內安裝低溫氧探頭就可以對氣氛進行測控。
低溫氧探頭采用具有水平的低溫氧傳感器，溫度500℃以上就能精確地測量氣氛中的含氧量，適宜在500℃——900℃各種保護氣氛中使用。這種氧探頭不需要裝微型加熱器，可以直接插入爐內測量氣氛中極微量的氧（10-15——10-30）。而裝有加熱器的氧探頭采用抽氣方式工作，一般適用于測氧范圍20%——10-6，這種氧探頭雖可以在任何溫度下工作，但在測量極微量氧含量時，誤差很大不宜使用。
??二、低溫氧探頭和普通氧探頭有何區(qū)別
??低溫氧探頭和普通碳傳感器氧探頭其工作原理是相同的，都是使用氧化鋯添加某些雜質制成固體電介質電池，由于鋯頭內外側分壓不同，在內外電極上產生濃差電勢E。
??E的大小符合NERNST方程
??E== 0.215×T×Ln(P01/P02) == 0.215×T×Ln(0.2095/P02) ————(1)
??其中： E為濃差電勢(mv);
??T為氧化鋯溫度(K0);
??P01為參比氣(空氣)中的氧分壓(0.2095);
??P02為爐內氣氛中的氧分壓;
??0.215為熱力學常數(mv/K0)
??根據爐氣中的CO平衡方程式：
??當爐氣中的CO分壓不變時，爐內氧含量越低，高活性碳原子含量越高，即碳勢越高。由公式(1)(2)可以得到以下結論：
??(1)當爐溫不變，爐內CO分壓不變時，則探頭上的氧電勢越高爐內的碳勢也越高。(單因素控制)
??(2)當爐溫不變，探頭上的氧電勢不變時，則爐內的CO分壓越高爐內碳勢也越高。
??由此可見，爐內碳勢是溫度、氧電勢及爐內CO分壓的函數。
??C% == f (T,E,PCO) ————(3)
??特別需要說明低溫氧探頭主要使用于各種在800℃以下的保護氣氛熱處理中。當溫度小于800℃時，實際上滲碳過程很難進行。碳勢對于工件來說意義不大。此時主要是防氧化問題，所以一般不建議用戶使用碳控儀來進行控制。而直接使用氧勢控制比較合理，控制精度也更高。
??這種固體電介質電池是一種半導體，它有一個啟動溫度，當外界溫度低于啟動溫度時固體電介質電池的內阻為無窮大。探頭開路，儀表上顯示的數據沒有意義。當溫度大于等于啟動啟動溫度時，固體電介質電池內阻迅速減小，而且溫度越高內阻越小，儀表上顯示的數據越準確。低溫氧探頭它的氧化鋯內的元素和雜質比例與普通氧化鋯不一樣，它的固體電介質電池的啟動溫度為500℃，而普通氧探頭啟動溫度為750℃，另外兩種探頭的電極也不相同。
??在球化退火工藝中一般爐溫為500℃—800℃，采用低溫氧探頭測量的氧勢碳勢在整個溫度段都是正確的，而普通氧探頭只有在750℃以上測量的氧勢和碳勢才是比較正確的。所以在球化退火爐上建議使用低溫氧探頭。
??三、用戶及實際使用效果
??我公司已經給壹佰幾十臺球化退火爐配套低溫氧探頭和氧勢-碳勢控制儀，其中和嘉善山翁，中國臺灣振昌等多家電爐廠形成長期合作關系。配套廠家有慈溪豐之純金屬制品有限公司、廈門安恒鋼材有限公司，浙江淡水谷金屬制品有限公司，浙江長華汽車配件有限公司、昆山正通銘金屬有限公司等數拾家企業(yè)，其中豐之純一家一次配套就達15套之多。!!!期中特別值得一提的是我們在廈門恒安解決了國內很多廠家都不能解決的大型高產量-滾底型連續(xù)式球化退火爐中的氣氛控制問題。這種爐子體型特別大爐中產品退火時脫碳比較厲害，產品常常不合格。要提高爐內碳勢就要提高裂解爐的碳勢，這樣的情況下裂解爐往往一個星期就堵死了。我們采用兩個爐都控制的辦法解決了氣氛控制問題。既解決了產品脫碳問題也解決了裂解爐的問題，用戶和廠家都很滿意。
??球化退火采用氧勢-碳勢控制系統(tǒng)后，解決了以下幾個問題：
??1、 對爐內的氧勢、碳勢實行了自動控制提高了產品質量，使每爐產品做出來都差不多，解決了出廢品問題。
??2、 找到了一個合適的點，當溫度、氧勢、碳勢都達到設定值后即可。減少了氮氣和富化劑(甲醇、乙醇、丙烷、等)的量。從而可以節(jié)約氮氣和富化劑，降低生產成本，有明顯的節(jié)能減排效果。
??a) 由于控制系統(tǒng)可以自動記錄爐溫(A、B、C)、氧勢、碳勢等，操作人員可以從儀表上看到爐內的溫度、氧勢、碳勢、含氧量等，及時地發(fā)現問題及時地采取措施防止誤操作。對企業(yè)加強產品質量管理、改進產品工藝都是非常有用的。
??總之在球化退火爐上采用低溫氧探頭和氧勢-碳勢控制系統(tǒng)后，明顯提高了產品質量，降低了生產成本，有利于節(jié)能減排，企業(yè)都比較滿意，這種設備值得推廣。
?一． 概述
金屬材料在許多情況下要進行低溫保護氣氛熱處理，例如鋼材的碳化物球化退火、鋼帶光亮退火、銅材光亮退火等，都需要在含氧量極低的保護氣氛中進行，使產品表面達到光亮、無氧化、不脫碳。根據氧化還原反應，鋼鐵材料在不同的溫度下有一個相應的平衡含氧量，例如：720℃時，平衡含氧量為10-21，低于此含氧量工件不會發(fā)生氧化。
應用低溫氧探頭及其溫度—氧勢—含氧量對照表能很方便地測控爐氣中的氧含量及碳勢，從而達到對鋼材球化退火的質量控制。
一般情況下球化退火的保護氣氛來自裂解爐的還原氣氛（如甲醇裂解爐、丙烷+空氣裂解爐等），再加上氮氣作為爐氣，也有用氮氣加直接滴注式氣氛（如甲醇、乙醇、煤油、丙烷等）。只要在球化爐內安裝低溫氧探頭就可以對氣氛進行測控。
低溫氧探頭采用具有水平的低溫氧傳感器，溫度500℃以上就能精確地測量氣氛中的含氧量，適宜在500℃——900℃各種保護氣氛中使用。這種氧探頭不需要裝微型加熱器，可以直接插入爐內測量氣氛中極微量的氧（10-15——10-30）。而裝有加熱器的氧探頭采用抽氣方式工作，一般適用于測氧范圍20%——10-6，這種氧探頭雖可以在任何溫度下工作，但在測量極微量氧含量時，誤差很大不宜使用。
??二、低溫氧探頭和普通氧探頭有何區(qū)別
??低溫氧探頭和普通碳傳感器氧探頭其工作原理是相同的，都是使用氧化鋯添加某些雜質制成固體電介質電池，由于鋯頭內外側分壓不同，在內外電極上產生濃差電勢E。
??E的大小符合NERNST方程
??E== 0.215×T×Ln(P01/P02) == 0.215×T×Ln(0.2095/P02) ————(1)
??其中： E為濃差電勢(mv);
??T為氧化鋯溫度(K0);
??P01為參比氣(空氣)中的氧分壓(0.2095);
??P02為爐內氣氛中的氧分壓;
??0.215為熱力學常數(mv/K0)
??根據爐氣中的CO平衡方程式：
??當爐氣中的CO分壓不變時，爐內氧含量越低，高活性碳原子含量越高，即碳勢越高。由公式(1)(2)可以得到以下結論：
??(1)當爐溫不變，爐內CO分壓不變時，則探頭上的氧電勢越高爐內的碳勢也越高。(單因素控制)
??(2)當爐溫不變，探頭上的氧電勢不變時，則爐內的CO分壓越高爐內碳勢也越高。
??由此可見，爐內碳勢是溫度、氧電勢及爐內CO分壓的函數。
??C% == f (T,E,PCO) ————(3)
??特別需要說明低溫氧探頭主要使用于各種在800℃以下的保護氣氛熱處理中。當溫度小于800℃時，實際上滲碳過程很難進行。碳勢對于工件來說意義不大。此時主要是防氧化問題，所以一般不建議用戶使用碳控儀來進行控制。而直接使用氧勢控制比較合理，控制精度也更高。
??這種固體電介質電池是一種半導體，它有一個啟動溫度，當外界溫度低于啟動溫度時固體電介質電池的內阻為無窮大。探頭開路，儀表上顯示的數據沒有意義。當溫度大于等于啟動啟動溫度時，固體電介質電池內阻迅速減小，而且溫度越高內阻越小，儀表上顯示的數據越準確。低溫氧探頭它的氧化鋯內的元素和雜質比例與普通氧化鋯不一樣，它的固體電介質電池的啟動溫度為500℃，而普通氧探頭啟動溫度為750℃，另外兩種探頭的電極也不相同。
??在球化退火工藝中一般爐溫為500℃—800℃，采用低溫氧探頭測量的氧勢碳勢在整個溫度段都是正確的，而普通氧探頭只有在750℃以上測量的氧勢和碳勢才是比較正確的。所以在球化退火爐上建議使用低溫氧探頭。
??三、用戶及實際使用效果
??我公司已經給壹佰幾十臺球化退火爐配套低溫氧探頭和氧勢-碳勢控制儀，其中和嘉善山翁，中國臺灣振昌等多家電爐廠形成長期合作關系。配套廠家有慈溪豐之純金屬制品有限公司、廈門安恒鋼材有限公司，浙江淡水谷金屬制品有限公司，浙江長華汽車配件有限公司、昆山正通銘金屬有限公司等數拾家企業(yè)，其中豐之純一家一次配套就達15套之多。!!!期中特別值得一提的是我們在廈門恒安解決了國內很多廠家都不能解決的大型高產量-滾底型連續(xù)式球化退火爐中的氣氛控制問題。這種爐子體型特別大爐中產品退火時脫碳比較厲害，產品常常不合格。要提高爐內碳勢就要提高裂解爐的碳勢，這樣的情況下裂解爐往往一個星期就堵死了。我們采用兩個爐都控制的辦法解決了氣氛控制問題。既解決了產品脫碳問題也解決了裂解爐的問題，用戶和廠家都很滿意。
??球化退火采用氧勢-碳勢控制系統(tǒng)后，解決了以下幾個問題：
??1、 對爐內的氧勢、碳勢實行了自動控制提高了產品質量，使每爐產品做出來都差不多，解決了出廢品問題。
??2、 找到了一個合適的點，當溫度、氧勢、碳勢都達到設定值后即可。減少了氮氣和富化劑(甲醇、乙醇、丙烷、等)的量。從而可以節(jié)約氮氣和富化劑，降低生產成本，有明顯的節(jié)能減排效果。
??a) 由于控制系統(tǒng)可以自動記錄爐溫(A、B、C)、氧勢、碳勢等，操作人員可以從儀表上看到爐內的溫度、氧勢、碳勢、含氧量等，及時地發(fā)現問題及時地采取措施防止誤操作。對企業(yè)加強產品質量管理、改進產品工藝都是非常有用的。
??總之在球化退火爐上采用低溫氧探頭和氧勢-碳勢控制系統(tǒng)后，明顯提高了產品質量，降低了生產成本，有利于節(jié)能減排，企業(yè)都比較滿意，這種設備值得推廣。
