氧气、氢气、露点传感器在保护气氛退火炉中的应用

2024-04-11


在对金属冶炼、铸造的历程中,是不可缺乏淬火这道工艺过程的,不然金属品的延展性便会很低,没办法应用。在开展淬火的情况下,就需要使用退火炉了。

 

退火炉,作为一种热处理设备,广泛应用于多个工业领域,包括化工、石油、食品、冶金、机械、轻工、电力、船舶、造纸、矿山、医药以及集中供热等。这些工业过程中的加热、冷却、冷凝和蒸发等工艺,都离不开退火炉的重要作用。

在金属热处理过程中,退火是一个极为关键的环节。通过将金属缓慢加热到一定温度,保持足够的时间,然后再进行冷却(可以是缓慢冷却或控制冷却),可以显著改善金属的塑性和韧性,使其化学成分更加均匀,同时也能消除残余应力,甚至获得预期的物理性能。

退火炉内气体检测的意义

退火炉工作时,炉内处于正压状态且氧含量几乎为零,这是为了防止外界空气进入。然而,由于炉内氧分压不足,空气中的氧还是会少量扩散到炉内。当退火炉内的氧含量出现异常时,可能源于以下几种原因:

(1)预热段入口密封棍密封性能不足或密封氮气效果欠佳;

(2)加热炉辐射管出现烧穿现象,导致加热段氧气含量上升;

(3)冷却段循环风机入口处及相关管道阀件存在漏气现象,如轴承、仪表接口、管道与炉壁法兰处。

退火炉内,氢气的主要作用是带走钢件表面在外界或加热区域中产生的氧化物,以及还原消耗炉内的微量氧气。氢气的浓度在通入炉内时是固定的。经过预热、加热、冷却等工艺流程后,氢气的浓度是逐渐降低的。氢气消耗得多,说明发生的还原反应消耗掉的氢气多,带走的钢件氧化物的总量也就比较多,说明反应越充分,出来的产品质量也就越稳定。

退火炉内气氛的露点是炉内保护气体中含水量的标志,露点的高低可影响钢件表面氧化铁的还原。通过炉内露点的测量与分析可间接地推断炉内保护气体成分变化和钢带表面被氢气还原的状态。控制露点的目的在于避免氧化反应的发生,合理利用氢气的还原反应。因此,要增加氢气在炉子中的浓度,尽量降低水蒸气的浓度,这就是合理的控制露点的要求。另外,退火炉密封出现异常导致外界氧气进入和炉内氢气发生反应产生水蒸气,这也会导致露点值异常升高。

保护气氛退火炉通常采用氮氢混合气作为保护气体。通过连续在线监测炉内的氢气、露点和氧含量,需要实时在线检测炉内各种气体的含量,通过分析气体的含量进行过程控制和安全监管,以满足安全生产和产品质量标准的要求。

 

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