氧探頭問題分析

1、氧探頭分析報(bào)告1氧探頭工作原理簡(jiǎn)介：氧化鋯探頭或稱氧傳感器，氧電池是利用氧化鋯在高溫時(shí)（大于650C度時(shí)）內(nèi) 外兩側(cè)不同的氧濃度所產(chǎn)生的氧電勢(shì)來測(cè)量被測(cè)部位的氧含量。當(dāng)氧化鋯部的溫 度外部溫度達(dá)到650C以上后.內(nèi)外兩側(cè)的不同的氧濃度會(huì)在氧化鋯的表面產(chǎn)生相 應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)。通過相應(yīng)的引出導(dǎo)線可測(cè)到該電勢(shì) ，并通過相應(yīng)的熱電偶可測(cè)到該部 的溫度值。當(dāng)知道氧化鋯管里部和外部?jī)蛇叺难鯘舛葧r(shí)，可按氧化鋯電勢(shì)計(jì)算公式計(jì)算出相應(yīng)的氧電勢(shì)。2、氧探頭基本結(jié)構(gòu)：我們采用的是馬拉松 CARBONSEER氧探頭，此為工業(yè)領(lǐng)域最受歡迎的主力 型探頭，合金保護(hù)管保證了其用途廣泛且堅(jiān)固耐用，被接受為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，圖片見 下圖：

2、3、該氧探頭特點(diǎn)如下：a. 可提供多種插入尺寸，最大可達(dá) 47 "（1200mm）b. “完美翻新”服務(wù)包括更換新的基材（感應(yīng)元件）和新的熱電偶，并提供基于此的12個(gè)月的質(zhì)保，可被多次翻新。c. 真正的RA330合金護(hù)套，此合金為高鎳合金d. 可內(nèi)嵌熱電偶提供“ K”，” R'和” S”型以備選擇e. 快速的探頭燒碳功能（90秒）以及快速的恢復(fù)時(shí)間。f. 探頭可斷開電路連接以完成簡(jiǎn)單的更換工作。g. 應(yīng)變消除鎖扣設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)終端直插配線。4、質(zhì)保情況：便用溫度質(zhì)雖保證期低丁 iooot12個(gè)月loooriosor右個(gè)月3個(gè)月高于uoor無我三=使用溫J變與相應(yīng)的質(zhì)吐保證期對(duì)照我

3、5、2012年氧探頭損壞和返修情況:馬拉松氧探頭年度規(guī)格型號(hào)采購數(shù)量（支）損壞數(shù)量（支）不合格率2012L=800S,無偶6757.5%L=800S，有偶100.0%L=1000,$ 22,無偶90.0%2012年總共有13支氧探頭因出現(xiàn)問題而返回，出質(zhì)保期的10支，3支在質(zhì)保 期內(nèi)。損壞報(bào)廢和返修情況：5支報(bào)廢，8支返修。通過和采購詢問，2012年購買 氧探頭86支，總報(bào)廢率為5.8%。對(duì)于成熟產(chǎn)品而言，故障率應(yīng)在 5%以內(nèi)較為合 理，此種情況說明損壞較嚴(yán)重。通過與供應(yīng)商和采購員溝通，沒有 2012年氧探頭 質(zhì)量損失明細(xì)，只有一個(gè)總的大約的數(shù)據(jù)，從2011年到2012年底損失約為6萬多 丿元

4、。損壞情況和原因的初步分析：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)反饋的情況，氧探頭損壞的主要現(xiàn)象 有護(hù)管腐蝕、護(hù)管腐蝕且鋯頭損壞、積碳、鋯頭歪斜、無標(biāo)識(shí)這幾方面。針對(duì)這 幾方面作如下分析，首先是護(hù)管腐蝕問題（如下圖）。通過和供應(yīng)商溝通，據(jù)稱在冷熱交替部位多容易出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，原因是由于氣 密性不好造成的。對(duì)于其他部位的腐蝕，供應(yīng)商沒有給出解釋。關(guān)于腐蝕的機(jī)理， 負(fù)責(zé)售后的人員不清楚，他已經(jīng)將此事反映給其技術(shù)人員，至今沒有回復(fù)，需要 繼續(xù)追蹤。積碳問題：積碳現(xiàn)象在使用過程中無法絕對(duì)避免，若出現(xiàn)時(shí)可以采用定期自動(dòng)空氣吹掃和手動(dòng)空氣吹掃的辦法解決。一般情況下積碳是一個(gè)漸進(jìn)的過程，不會(huì)出現(xiàn)急 劇積碳，急劇積碳與氧探頭本身無關(guān)，與爐

5、子的氣氛和氧探頭使用情況有關(guān)。若 使用方法得當(dāng)，不會(huì)出現(xiàn)明顯急劇的積碳現(xiàn)象，此問題需要結(jié)合爐子氣氛和具體 使用情況，具體問題具體分析。鋯頭歪斜 :可能會(huì)出現(xiàn)在運(yùn)輸過程中也可能出現(xiàn)在安裝過程中。主要原因是 機(jī)械振動(dòng)和磕碰。這就要求我們?cè)诎惭b之前要仔細(xì)檢查一下是否有鋯頭歪斜的情 況，若有，及時(shí)反饋解決。同時(shí)在安裝過程中要小心，避免磕碰。無標(biāo)識(shí)：此問題屬于運(yùn)輸或者使用管理問題，需要在氧探頭的使用過程 中加強(qiáng)管理解決。通過了解，每個(gè)人對(duì)氧探頭使用的方法不盡相同。有些細(xì)節(jié)方面不合理， 可能會(huì)對(duì)氧探頭的使用造成隱患。故建議針對(duì)氧探頭的正確使用問題組織有關(guān)技 術(shù)人員編寫氧探頭安裝使用和維護(hù)操作規(guī)范。然后組織

6、技術(shù)討論評(píng)審，定稿后下 發(fā)到相關(guān)人員手中，遵照?qǐng)?zhí)行。在使用新的氧探頭前幾天應(yīng)對(duì)氧探頭的完好性進(jìn) 行檢測(cè)。具體辦法是：氧探頭氧化鋯探頭損壞的判定：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 5mv。如果在關(guān)閉或打 開參比氣時(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。若 在質(zhì)保期內(nèi)發(fā)現(xiàn)氧化鋯探頭損壞，可及時(shí)聯(lián)系供應(yīng)商更換，避免大的質(zhì)量損失。 若在氧探頭固定后且使用一段時(shí)間（暫定 1 個(gè)月）后情況正常，則可以有較大把 握的認(rèn)為該氧探頭可以正常使用。 6、附錄：氧探頭在可控氣氛加熱爐中使用的要點(diǎn)及常見故障的處理 1在可控氣氛加熱爐中氧探頭的使用要點(diǎn)（1）

7、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(dòng)氧探頭，聽聽氧探頭內(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 50100mm,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

8、殼保持良好的密封性,不要漏氣。氧探頭聯(lián)線使 用屏蔽信號(hào)線,屏蔽不要接地,注意接線的正負(fù)極,最好屏蔽信號(hào)線單獨(dú)走線, 防止信號(hào)干擾。( 4)氧探頭最好在室溫裝入爐內(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 20mm/2min 以內(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)新爐進(jìn)行預(yù)滲碳 24h 以上,建議不要在新爐剛開 始預(yù)滲碳時(shí)就安裝氧探頭。因?yàn)樵陬A(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

9、影響。( 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)氣氛種類選擇適當(dāng)?shù)腃O比率(如標(biāo)準(zhǔn)的氮甲醇?xì)夥誄O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 比率、碳勢(shì)、 氧探頭毫伏值以及相應(yīng)的對(duì)照表。通過多次定碳,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

10、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)的修正。(9) 氧探頭有效測(cè)量范圍，應(yīng)選擇在氣氛溫度 750C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38h。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。如果自動(dòng)燒炭

11、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 820C以上，檢查阻抗值，通常在 0.150kQ。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(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)記錄曲線是否正常，正常的碳勢(shì)記 錄曲線是鋸齒狀波動(dòng)曲線，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。可能是周期

12、燒炭時(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)下降。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^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、接頭是否密封良好； B 通向爐內(nèi)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(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)?、?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820C以上，檢查阻抗值，通常在0.150 kQ;K電極短路檢查，氧探頭被短路15S, 測(cè)量恢復(fù)到原來的毫伏值讀數(shù)的 99%所需的時(shí)間，如果超過60s,說明氧探頭