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气体分析仪在真空退火炉气氛分析中的应用(氢氧露点)

发布时间:2021-12-02   点击次数:163次

一、行业背景:

退火炉属热处理炉的一种是一种换热设备,广泛应用于化工、石油、食品、冶金、机械、轻工、电力、船舶、造纸、矿山、医药、集中供热等工业部门的加热、冷却、冷凝、蒸发等工艺过程中。

退火是金属热处理中的重要工序,它是将金属缓慢加热到一定温度,保持足够时间,然后冷却(缓慢冷却或控制冷却),改善其塑性和韧性,使其化学成分均匀化,并移除其残余应力,或得到预期的物理性能。

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以冶金行业为例,退火炉作为一种热处理工艺有着广泛的应用,如冷轧线、镀锌线、硅钢线等,其目的是降低硬度,改善切削加工性,消除组织缺陷等,在退火工艺过程中其气氛构成主要是氮气和氢气,氮气是惰性气体作为保护气,防止外界空气的氧气和钢件发生氧化反应;氢气是还原性气体,可以钢件中的氧元素发生还原反应,带走钢件中的氧元素达到氧化铁还原目的;除了氮气和氢气外,退火炉内还会存在少量的氧气和水蒸气。

这些气体的含量及退火炉内的气氛压力直接影响着退火炉内产品质量和退火炉的安全。因此就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来进行工艺控制及安全监督,以满足安全生产及产品质量达标。


二、退火炉内气体分析的意义

1、氧含量分析的目的:

退火炉工作时其炉内为正压且氧含量几乎为零,这是为了防止外界空气进入,不过也导致了氧分压不足,所以空气中的氧多少还是会扩散到炉内。当退火炉内氧含量异常时,可能是以下的原因导致。

 

1)预热段入口密封棍密封不严或密封氮气效果不佳

2)加热炉辐射管烧穿,导致加热段氧气含量高

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

2、氢含量分析的目的:

在退火炉内,氢气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。

氢气的浓度含量通入炉内时含量是固定的,经过预热、加热、冷却等工艺流程后,氢气的浓度含量是逐渐降低的,氢气消耗的多,说明发生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稳定。


3、露点分析的目的:

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。所以要增加氢气再炉子中的浓度,尽量降低水蒸气的浓度,这就是合理的控制露点的要求。

还有就是退火炉密封出现异常,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。