地址：中国武汉关山二路1号国际企业中心锦丰楼邮编:430074电话：027-*******HMA 碳势传感器基本结构： 1.HMA 碳势传感器的核心部件采用澳大利亚SIRO 2氧化锆氧传感器（详见图2），SIRO 2氧化锆氧传感器有一个两端开孔的氧化铝管，管的一端有一个氧化锆电解质块。氧化铝管与氧化锆块用一种高温低共熔混合物焊接的专利技术永久性接合。SIRO 2氧化锆氧传感器典型性能特性如下：零点误差：≤±2mv ；真空泄漏率（1
大气压差）：
700℃≤0.12ml/min ；1200℃，≤0.002ml/min 。交流电阻（1500赫兹）：（700℃）≤100千欧；（1100℃）≤5千欧。响应时间（700-1300℃）：≤1秒
2.HMA 碳势传感器采用先进的块状
合金电极技术，有较强的抗渗碳，抗污
染能力。设计有碳黑清除通道，可方便
图3。
3．技术性能：
使用温度：700℃-1100℃；
碳势控制范围：0.3-1.5%C ；
碳势控制精度：±0.05%C
响应时间：≤1秒
；氧化铝管氧化锆焊接材料外电极内电极图2SIRO 2氧传感器结构原理图
图3HMA 碳势传感器结构原理图
地址：中国武汉关山二路1号国际企业中心锦丰楼邮编:430074电话：027-*******碳势传感器的安装
合理的安装是保证碳势传感器可靠运行的关键，许多使用问题均由于碳势传感器安装不当造成的，希望用户一定要特别注意这一点，安装碳势传感器请尽量考虑碳势传感器的安装要求：
一、测量点：
确定测量点是首要的工作。应遵循如下几项原则：
（1）选择测量点要求能正确反映炉内的气氛和温度，以保证碳势传感器输出信号的真实性，尽量避开回风死角。
（2）测量点不可靠近渗剂入口，特别是采用滴注式气氛时。否则会造成碳势传感器检测值失真且波动，且很容易在碳势传感器表面形成碳黑，影响传感器使用寿命！不要过于靠近搅拌风扇，以免风扇的震动和气流的冲刷影响传感器的使用寿命。
（3）避免放在工件进出炉时可能碰撞的位置，保证传感器的安全。
（4）测量点处温度要求均匀，无波动。
二．碳势传感器的安装方式：
（1）在可能的情况下，碳势传感器尽量采取垂
直安装。
特别提醒：如确需水平安装，碳势传感器伸进炉内
的长度应控制在15cm 以下，不益太长。如碳势传感器
伸进炉内超过15cm ，要加装瓷套管，否则在长期高温下，外电极管会产生变形，影响碳势传感器使用寿命。
瓷套管的内径在35mm 左右为宜，安装方式参见图6。
图6瓷套管安装示意图
图7碳势传感器安装示意图
（2）碳势传感器安装所用接头为专用接头。如用户有其它类型的接头，只要安装尺寸相同，符合密封要求也可替代本接头。碳势传感器的专用接头上，要按要求装密封石棉绳，以确保密封，否则会影响测量精度或造成信号波动，详见图7。
（3）碳势传感器穿过炉墙的孔最好预埋瓷套管，这样可以极大地提高碳势传感器的使用寿命！瓷套管的内径在35mm左右。如果条件不允许预埋瓷套管，炉墙的开孔尺寸应保持在35mm左右，且孔要开得要尽量规则。开孔不可过大，炉内开孔处炉墙不可以
出现开口过大的情况，否则会影响碳势传感器Array使用寿命！炉壁的开孔要与炉墙上的开孔保持
同心。碳势传感器安装完成后，在锁紧以前，
碳势传感器应能很轻松地通道内来回运动，确
保没有侧向力压迫碳势传感器的外保护管，以
保证碳势传感器在长期高温状态工作时外电
极管不会变形(详见图7)。
（4）碳势传感器最好在设备维修时的室温
状态安装。确有必要热装时，在安装之前首先
预热一下，在可能的情况下应尽量缓慢地入
炉，以保证碳势传感器的使用寿命。遇特殊情
况需将碳势传感器从炉内拔出时，也应尽量缓
慢地出炉，出炉后还应放在石棉中缓慢冷却。
在新炉或大修炉上安装碳势传感器一定要等
烘炉完成后，碳势传感器方可装进炉内，否则
碳势传感器检测值偏低，且会影响碳势传感器
使用寿命。
（5）碳势传感器的信号引出线要用屏蔽线，
以消除干扰。热电偶引线要用相应的补偿导
线。
（6）碳势传感器在井式炉上的安装方式
碳势传感器在连续式渗碳炉和密封箱
式炉上使用，工作环境比较稳定，对碳势传感
器正常工作有利。在井式渗碳炉上使用，由于
工作环境的特殊性，对碳势传感器的安装方
式，保护措施及日常的维护都有更高的要求。在井式炉上使用碳势传感器，一般采取在炉盖上垂直安装。检测点最好选在炉内挡风板的上方，且应在滴注孔的上风位置，以免碳势传感器积碳黑（如图8）。碳势传感器插入炉内15--20公分(具体尺寸视炉型定)，这样既能正确反映炉内气氛，又可避免开炉时发生碰撞。如果条件允许，在碳势传感器伸入炉内部分的外面再加一段耐高温保护套管，这样在
万一发生碰撞时，不至直接危及碳势传感器。另外，保护套管也可缓冲开炉对碳势传感器的热冲击，和搅拌气流对碳势传感器外电极的直接冲刷。但在保护套管前端必须开出4--6个对流孔，保证碳势传感器充分接触炉内气氛(详见图8)。这将改善碳势传
感器在井式炉上使用的工作环境，有利于碳势传感器正常工作，延长使用寿命。
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碳势传感器的使用和维护
一．参比气：
特别提醒：没有参比气碳势传感器将不能正常工作，如参比气中含有水分，会使碳势传感器很快失效！
参比气是碳势传感器正常工作的最基本要素！传感器工作时，必须始终有正确的参比气供应，没有参比气碳势传感器将不能正常工作。供应传感器的参比气应使用新鲜干燥的空气，参比气流量应控制在100-600毫升／分钟。参比气输入孔的位置请参考结构示意图（图3、图5）。参比气最好由专用气泵提供，民用的氧鱼泵即可。最好不用工厂集中提供的压缩空气。因这种压缩空气含水量较大，去水装置长期不维护会失效。如参比气中含有水分，会使碳势传感器很快失效！希望用户一定要注意这一点！
二．新装或更换碳势传感器时碳势值的修正方法：
特别提醒：用户新装或更换碳势传感器时，均应校正碳控仪的碳势显示值。不进行此项工作，更换新的传感器后，碳控仪的检测碳势可能会与实际碳势产生偏差，从而影响产品质量。
碳势值的修正原理及方法：
由于利用碳势传感器检测炉气碳势实际是一种间接测量碳势的方式。我们实际检测的还是炉内的氧含量和温度，而炉内的氧含量和碳浓度在一定的温度下存在一定的化学平衡关系，因此我们可以通过测量氧电势和温度电势来推算出碳势值，这一部分工作是由碳控仪实现的（请参考第一部分“热处理碳势传感器工作原理”）。但不同的渗碳气氛中CO含量是不同的，因此氧电势、温度电势和碳势之间的对应关系，只有在某一确定的渗碳气氛中，或者说一定的CO含量下才有明确的对应关系（见附表1、表2）。虽然在理论上我们可以计算出各种渗碳气氛中稳定的CO含量，但在实际使用时，由于各个厂使用渗剂的微小差别，炉子结构的差别等等，都会影响到CO含量。CO含量的变化会直接影响碳势传感器检测值、温度与炉内实际碳势的对应关系，因此附表1、表2表明的只是理论计算值，并不代表精确的实际对应关系。要得到较好的实际碳势控制精度，必需进行碳势检测的修正工作。
修正工作一般通过定碳法来进行，具体做法是：在炉内气氛稳定时，用定碳片准确测定炉内实际碳势
值，将测定的实际碳势值作为当时炉内的标准碳势值。将这个值与当时碳控仪的显示值比较，如有偏差，通过调整碳控仪的补偿参数值来修正碳势显示值（具体参数请参考您所使用的碳控仪说明书），使其符合实际碳势值。
定碳片碳势计算方法：
C1=[(W1-W0)/W1]x100%+C0
其中：C1---炉内实际含碳量C0---试验前定碳片实际含碳量
W1--试验后定碳片的重量（±0.5毫克）W0---试验前定碳片的重量（±0.5毫克）
（称重天平应用精度为万分之一克的化学分析天平。）
碳势传感器在刚开始使用时应首先检查碳势传感器的内阻，在使用一段时间后(如3--4个月)，定期检查碳势传感器的内阻。碳势传感器的内阻在碳势传感器正常工作时，可由专用仪器检测，一般的碳控仪上均有这项功能。正常情况碳势传感器的内阻应在
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50kΩ以下，并且随着使用时间的增加，内阻会缓慢的上升。随着内阻的逐步升高，输出信号会逐步降低，应定期通过定碳片来重新校验碳控仪上氧电势和碳势的对应值以便及时修正。有些微机控制系统可自动予以监测补偿。
如果碳势传感器的内阻大于50kΩ，或内阻发生急剧的变化，则碳势传感器已经失效，需要换或维修。
三．碳黑对碳势传感器的影响及碳黑清除方法：
特别提醒：根据我们多年经验，在用户要求我们维修的碳势传感器中，绝大多数都是因为积累了过多的碳黑而造成碳势传感器的失效！因此希望用户一定要注意本段说明。
由于碳势传感器前端长期工作在渗碳炉内，其在炉内的敏感元件表面很容易积碳，这将使碳势传感器的输出信号失真，而且会产生较大的波动，因此要定期清除碳势传感器前端的积碳。在需要清除碳势传感器前端的碳黑时，只要将空气通入碳势传感器的烧碳黑孔，流量控制在800-1000毫升／分钟，清除时间视碳黑积累的程度和烧碳黑的周期定。最佳的烧碳黑方法是在渗碳过程中，每隔一定时间就烧一次碳黑。例如，每30分钟烧一次，每次30秒钟。但这种烧碳黑方式要求碳控仪有相应的功能，或使用碳势传感器自动维护仪。如用户没有配备以上条件，在烧碳黑时一定要遵守以下操作规程：
（1）由于在烧碳黑的过程中，碳势传感器的氧电势会下降，，这时检测的氧电势不代表炉内的气氛，
所以烧除积碳不应在工件正常渗碳时进行。如遇特殊情况（工作过程中氧电势异常）必需烧碳黑时，一定要将控制系统转换到手动状态，否则会使控制系统误动作，造成灾难性的后果！
（2）烧碳黑空气的流量应控制在800-1000毫升/分钟不要为了省事将参比气直接接在烧碳黑孔上烧碳黑，因为参比气流量太小，无法烧碳黑！如果在在流量计显示烧碳黑空气流量足够的情况下，氧电势输出值未能达到相应数值。这时应该考虑是否因为管路或炉压的原因导致实际进入氧探头的气量过少造成。如果长期不充分的烧碳，造成碳黑的积累也会导致烧除难度的增加，这时应该采取其他辅助手段来处理。
（3）由于操作的复杂性，人工烧碳黑的间隔时间比自动烧碳黑的间隔时间要长，因此人工烧碳黑每次的持续时间应在1-3分钟为宜。如长时间没有烧碳黑，在不影响生产的情况下，可以适当延长持续时间。但应尽量避免这种情况的发生，这种烧碳黑方式会大大缩短碳势传感器的使用寿命。建议每天烧碳黑一次，每次2分钟。炉况较好的炉子，每周烧一次碳黑，每次5分钟。
（4）烧碳黑的通道是与炉内直接相通的，每次在烧完碳黑后，应将清除碳黑孔堵死，防止炉气泄漏，影响碳势传感器的检测。
（5）由于烧碳黑过程中空气的通人，在碳黑燃烧处会产生剧烈的温升，为了保证探头的安全，应观察探头热电偶的输出值，其值不能超过1000℃，如果超过应立即停止，如果觉得碳黑还未烧尽，可以反
复多次直到达到要求。
由于烧碳黑工作在现场环境下较为复杂，容易产生人为误操作。为了提高碳势传感器检测的准确性和使用寿命，降低人为操作失误，建议最好采用我公司生产的专门为我公司碳势传感器设计的PS系列碳势传感器自动维护仪（详细情况请参见有关资料或向我公司咨询）。
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