氣體分析儀在真空退火爐氣氛分析中的應(yīng)用（氫氧露點）

一、行業(yè)背景：

退火爐屬熱處理爐的一種是一種換熱設(shè)備，廣泛應(yīng)用于化工、石油、食品、冶金、機械、輕工、電力、船舶、造紙、礦山、醫(yī)藥、集中供熱等工業(yè)部門的加熱、冷卻、冷凝、蒸發(fā)等工藝過程中。

退火是金屬熱處理中的重要工序，它是將金屬緩慢加熱到一定溫度，保持足夠時間，然后冷卻（緩慢冷卻或控制冷卻），改善其塑性和韌性，使其化學成分均勻化，并移除其殘余應(yīng)力，或得到預(yù)期的物理性能。

以冶金行業(yè)為例，退火爐作為一種熱處理工藝有著廣泛的應(yīng)用，如冷軋線、鍍鋅線、硅鋼線等，其目的是降低硬度，改善切削加工性，消除組織缺陷等，在退火工藝過程中其氣氛構(gòu)成主要是氮氣和氫氣，氮氣是惰性氣體作為保護氣，防止外界空氣的氧氣和鋼件發(fā)生氧化反應(yīng)；氫氣是還原性氣體，可以鋼件中的氧元素發(fā)生還原反應(yīng)，帶走鋼件中的氧元素達到氧化鐵還原目的；除了氮氣和氫氣外，退火爐內(nèi)還會存在少量的氧氣和水蒸氣。

這些氣體的含量及退火爐內(nèi)的氣氛壓力直接影響著退火爐內(nèi)產(chǎn)品質(zhì)量和退火爐的安全。因此就需要實時在線檢測爐內(nèi)各種氣體的含量，通過分析氣體的含量來進行工藝控制及安全監(jiān)督，以滿足安全生產(chǎn)及產(chǎn)品質(zhì)量達標。

二、退火爐內(nèi)氣體分析的意義

1、氧含量分析的目的：

退火爐工作時其爐內(nèi)為正壓且氧含量幾乎為零，這是為了防止外界空氣進入，不過也導致了氧分壓不足，所以空氣中的氧多少還是會擴散到爐內(nèi)。當退火爐內(nèi)氧含量異常時，可能是以下的原因?qū)е隆?/span>

1）預(yù)熱段入口密封棍密封不嚴或密封氮氣效果不佳

2）加熱爐輻射管燒穿，導致加熱段氧氣含量高

3）冷卻段循環(huán)風機入口處及相關(guān)管道閥件漏氣，如軸承、儀表接口、管道與爐壁法蘭處。

2、氫含量分析的目的：

在退火爐內(nèi)，氫氣作用是帶走鋼件表面在外界或加熱區(qū)域中產(chǎn)生的氧化物，以及還原消耗爐內(nèi)的微量氧氣。

氫氣的濃度含量通入爐內(nèi)時含量是固定的，經(jīng)過預(yù)熱、加熱、冷卻等工藝流程后，氫氣的濃度含量是逐漸降低的，氫氣消耗的多，說明發(fā)生還原反應(yīng)消耗掉的氫氣多，帶走的鋼件氧化物的總量也就比較多，說明反應(yīng)越充分出來的產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。

3、露點分析的目的：

退火爐內(nèi)氣氛的露點是爐內(nèi)保護氣體中含水量的標志，露點的高低可影響鋼件表面氧化鐵的還原。通過爐內(nèi)露點的測量與分析可間接地推斷爐內(nèi)保護氣體成分變化和鋼帶表面被氫氣還原的狀態(tài)。控制露點的目的在于避免氧化反應(yīng)的發(fā)生，合理利用氫氣的還原反應(yīng)。所以要增加氫氣再爐子中的濃度，盡量降低水蒸氣的濃度，這就是合理的控制露點的要求。

還有就是退火爐密封出現(xiàn)異常，外界氧氣進入和爐內(nèi)氫氣發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生水蒸氣，這也會導致露點值異常升高。