渗碳/碳氮共渗及渗氮集散式电脑控制系统的异常问题及补救方法

　　HT9841型井式渗碳/碳氮共渗及渗氮集散式电脑控制系统成套装置由工业PC机、智能控温仪、HT9841智能碳控仪、HT9841N智能氮控仪、热电偶、氧探头、滴注电磁阀和可控硅等组合而成。是我厂RJJ-105-9T井式渗碳炉改造后应用的电脑控制系统，它具有操作简单、可视性等特点。适用于井式炉气体渗碳、气体碳氮共渗、渗氮和保护加热淬火工艺过程中的温度、碳势、氨分解率和渗层质量的控制。本文就我厂在使用过程中的几种异常现象及补救方法进行了探讨。
　　1　系统的异常问题及补救办法
　　原因及补救措施：我们知道在PC机的使用过程中难免会出现误操作引起的电脑死机或因突然断电等原因导致原设定工艺无法正常运行，使炉台无法正常按原工艺工作，这时会出现屏幕显示与控制柜数据显示不符，控制柜会按控制系统中控制参数的默认值进行工作。首先根据历史记录，重新确定工艺类型、温度、碳势和时间等工艺参数。然后在分段法工艺控制面板上设定相应的参数值。必须将阶段类型设为升温-保温-保温（渗碳/碳氮共渗强渗或扩散温度）-结束。这时炉温温度已达到渗碳/碳氮共渗强渗或扩散温度，所以升温和段保温时间不必设定太长时间，段保温时间结束就会显示排气阶段完成，报警响，这样程序就会继续进行下去，此时我们可以看到在程序全貌中的表面碳势就会发生变化，逐渐升起来，然后渗层就会显示出来，重新制定的工艺开始执行。
　　2　氧探头异常现象及补救办法
　　2.1 氧探头氧电势输出很低
　　原因及补救措施：氧探头氧电势输出很低，主要原因是由于缺乏参比空气引起的。在正常情况下，参比空气是由炉子的空气系统（小气泵）不断供给的，但是如果流量计或空气管路被堵塞、断开或气泵皮碗破裂等，就没有足够的新鲜空气进入电极的参比端，氧的浓度就变得大大低于20.9%，并且输出的毫伏电压降低。实践证明，每一个氧探头给予正常的空气流量为100～200mL/min，通过接通气路、清理堵塞、更换气泵即能可靠地恢复正常输出。
　　2.2 氧探头氧电势高输出
　　原因及补救措施：氧探头持续的氧电势高输出是氧探头的氧化锆球、氧化锆片或电极严重积炭的结果。这是由于在给定温度下，超过饱和奥氏体碳浓度的范围运行所引起的，因为任何气体要到达感应元件，必须穿过一层坚实的炭层，并且氧探头显示出很高的碳浓度，所以氧探头对于浓气体流量的减少无反应，可通过手动方式通入清洁空气，烧掉氧探头上的炭黑。炭黑严重时，只能取出氧探头并拆开、彻底清理炭黑，或更换氧化锆球、氧化锆片。炉子积炭严重时，应停炉进行烧炭黑，使氧探头恢复到初始状态，并获得Z长的工作寿命。
　　2.3 氧探头氧电势输出基本为零
　　原因及补救措施：炉温在800℃以上，炉内碳势正常时，氧电势输出基本为零，这是由于电极引出线路断开，Al₂O₃高瓷管、氧化锆等出现裂纹，可更换式的氧化锆球、氧化锆片有松动，氧探头内部断线等情况引起的。通过检修或更换氧探头即可。
　　2.4 氧探头输出的氧电势大幅度起伏
　　原因及补救措施：这是由于氧探头漏气，氧化锆球、氧化锆片与Al₂O₃（支承面）管、氧化锆管之间的密封破坏，Al₂O₃管、氧化锆管头出现小裂纹等引起的，可以取下氧探头，对于可更换式的氧化锆球、氧化锆片氧探头，可以进一步旋紧氧化锆球、氧化锆片与氧探头的Al₂O₃（支承面）管、氧化锆管之间的密封螺纹，必要时更换新的氧探头。
　　2.5 氧探头显示的碳势出现不稳定现象
　　原因及补救措施：首先应检查氧探头上的参比气管壁连接是否良好，然后检查参比气流量和压力是否正常。如果这些都正常，通过检修或更换氧探头即可。
　　2.6 氧探头在一定时间内达不到设定值，但显示的碳势比较稳定
　　原因及补救措施：其原因除了参比空气不正常外，还可能是氧探头内进了潮气，氧化锆球、氧化锆片被炭黑包裹，内电阻的接触电阻偏大（正常为小于4.0Ω），更新的氧探头插入过深等原因造成的。
　　2.7 氧探头正常工作时，在一定时间达不到设定碳势值
　　原因及补救措施：其原因可能是炉气循环风扇轴承、介质滴注管的冷却水套渗漏水，造成炉内碳势的降低。
　　3　碳势控制发生较大幅度的上下振荡
　　其原因有二方面：一是富化剂（如煤油）或丙、丁烷的流量过大，二是PID值参数设定不当。
　　解决方法是减少富化剂（如煤油）或丙、丁烷的流量，不要因氧电势上升得慢而过分增加流量，在整个渗碳过程中不要随意改变甲醇和煤油手动针形阀的开度。煤油的Z大滴量应保持在甲醇滴量频率为60次/min时的2/3，不应过大。
　　4　仪表显示异常故障处理及补救办法
　　（1）炉温显示正常，未供富化剂（如煤油）时，仪表碳势显示过高（如2.00），氧电势保持在~290mV，远高于氧探头正常电压(正常时应<1200mV)。其原因是氧探头输入信号开路。应试着将仪表后两个端子短接，看显示是否回零，回零则证明故障由信号开路造成，应检查氧探头及从氧探头至仪表后两个端子的接线有无断线和虚接情况。
　　（2）氧探头电势始终处于极低或零　从氧探头接线盒处，摘掉至仪表的信号线，在700～800℃以上直接测量氧探头上的电压，正常时应为几百mV。
　　若不是，表明是从氧探头至仪表（仪表两个端子）之间引线有不通或电阻极大或短路情况，应更换导线，若仍为零或极低，则可能是氧探头内引线到接线架之间接触不良或短路及氧探头坏（一般为内部断线）。
　　（3）低温时（<700℃）氧电势异常　氧探头在低温时（<700℃）为绝缘体，氧探头的正负极之间信号为悬浮态，无确定电势，当炉温高于700℃自然恢复正常。
　　（4）正常温度下（>700℃）氧电势异常，比正常值高或低许多（如100多mV）其原因是氧探头负极引出线路断（或脱）开，使氧探头负极与系统地不通，为悬浮态，氧探头正极对微机系统地无确定电势。
　　5　HT9841N智能氮控仪显示异常及补救办法
　　正常温度下，HT9841N智能氮控仪分解率显示100，起不到调节分解率的作用。氮化分解率达不到，对零件氮化影响很大。经检查发现氨分解率测定仪中的惠斯登电桥损坏，更换氨分解率测定仪后达到工艺要求，可以顺利进行氮化工艺。
　　6　小结
　　通过对以上异常现象的了解和补救，就可以让HT9841型井式渗碳/碳氮共渗及渗氮集散式电脑控制系统在生产过程中更好地工作，同时也可以提高操作工人的实践操作技能。