氣體分析儀在真空退火爐氣氛分析中的應用（氫氧露點）

一、行業背景：

退火爐屬熱處理爐的一種是一種換熱設備，廣泛應用于化工、石油、食品、冶金、機械、輕工、電力、船舶、造紙、礦山、醫藥、集中供熱等工業部門的加熱、冷卻、冷凝、蒸發等工藝過程中。

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，并移除其殘余應力，或得到預期的物理性能。

以冶金行業為例，退火爐作為一種熱處理工藝有著廣泛的應用，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生氧化反應；氫氣是還原性氣體，可以鋼件中的氧元素發生還原反應，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的氣氛壓力直接影響著退火爐內產品質量和退火爐的安全。因此就需要實時在線檢測爐內各種氣體的含量，通過分析氣體的含量來進行工藝控制及安全監督，以滿足安全生產及產品質量達標。

二、退火爐內氣體分析的意義

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。當退火爐內氧含量異常時，可能是以下的原因導致。

 

1）預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）冷卻段循環風機入口處及相關管道閥件漏氣，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，氫氣作用是帶走鋼件表面在外界或加熱區域中產生的氧化物，以及還原消耗爐內的微量氧氣。

氫氣的濃度含量通入爐內時含量是固定的，經過預熱、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，說明發生還原反應消耗掉的氫氣多，帶走的鋼件氧化物的總量也就比較多，說明反應越充分出來的產品質量穩定。

3、露點分析的目的：

退火爐內氣氛的露點是爐內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。通過爐內露點的測量與分析可間接地推斷爐內保護氣體成分變化和鋼帶表面被氫氣還原的狀態。控制露點的目的在于避免氧化反應的發生，合理利用氫氣的還原反應。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異常，外界氧氣進入和爐內氫氣發生反應產生水蒸氣，這也會導致露點值異常升高。