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日本Motoyama直插式氧化鋯氧傳感器：750–1400 ℃工業爐內氧分壓在線測量

發布時間： 2025-11-12　　點擊次數： 154次

　　在陶瓷燒結、滲碳淬火、玻纖池窯等高溫工序中，爐內氧分壓(PO?)直接決定產品色澤、強度及能耗水平。日本Motoyama(本鄉電裝)推出的直插式氧化鋯氧傳感器，將鋯池、熱電偶與保護管集成于一體，可在 750–1400 ℃煙道或爐膛內連續運行，無需采樣、無需參比氣泵，以 ±5 mV 以內的電動勢精度實時輸出氧電勢，成為高溫熱處理行業氧含量在線測控的核心利器。

　　一、一體直插結構：爐壁開孔即可測，免采樣零滯后

　　傳感器采用 Φ12–25 mm 整體氧化鋯固體電解質管，外側燒結多孔鉑電極，內側以空氣自參比，省略了傳統抽氣泵與參比氣管。保護管選用 Inconel 600 或剛玉-鉬復合材質，可插入 600、800、900 mm 乃至 950 mm 定制長度，直接抵達爐內均溫區，響應時間 T??<3 s，消除取樣管冷凝、吸附造成的測量滯后。

　　二、750–1400 ℃寬溫域：陶瓷燒成、滲碳、玻纖池窯全場景

　　陶瓷輥道窯：1050 ℃下控制 PO?=10?? atm，抑制 Fe²?→Fe³?變色，成品白度提升 2 度；

　　滲碳爐：880 ℃配合 CO?2C+O?反應，通過氧電勢實時計算碳勢(CP)，精度 ±0.03 %C，替代露點儀，工藝周期縮短 15 %；

　　玻纖池窯：1250 ℃熔融玻璃液面上方維持 PO?≈10?? atm，降低鉑銠漏板氧化損耗 30 %，年省貴金屬 0.8 kg。

　　三、微量氧到高氧全量程：1 ppm–10²? atm PO?

　　依據能斯特方程 E=(RT/4F)·ln(PO?_ref/PO?_sam)，傳感器在 750 ℃時 1 mV 對應約 2.4 倍 PO? 變化；儀表內置 0–1500 mV 線性化曲線，可覆蓋 1 ppm 至 10²? atm 的低氧段，滿足光亮熱處理、3D 打印金屬退火等苛刻工藝。

　　四、免維護長壽命：鋯池抗熱震，壽命≥36 個月

　　氧化鋯管采用 8 mol% Y?O? 全穩定立方相，抗熱震 ΔT>200 ℃；鉑電極外覆多孔 Al?O? 保護層，阻擋 SiO?、PbO 等揮發物中毒；現場實測在 1200 ℃陶瓷窯連續運行 30 個月，電動勢漂移 <3 mV，無需標定補償。

　　五、智能變送與互聯

　　輸出：氧電勢 0–1500 mV + R 型熱電勢，隔離 4–20 mA 與 RS-485 (Modbus RTU)；

　　校準：出廠附帶 8 %O? 標準氣體驗證數據，現場僅需單點空氣(20.6 %O?)30 s 完成校準；

　　診斷：鋯池阻抗實時監測，阻抗 >50 kΩ 自動報警，提示更換，避免突發性斷偶失效。

　　結語

　　Motoyama 直插式氧化鋯氧傳感器以"免采樣、寬溫域、高鋯池壽命"三大優勢，為 750–1400 ℃工業爐提供毫秒級氧分壓在線測控手段，從陶瓷、金屬到玻璃，助力熱處理向低能耗、高良率、數字化再邁一步。

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