碳王氧探头 马拉松高温氧探测传感器 炉气控制系统 适配渗碳炉

“碳王氧探头”是美国马拉松（Marathon Monitors Inc.）公司旗下Carbon King系列氧化锆氧探头的俗称，是工业热处理领域用于测量炉内氧分压、推算碳势的核心传感器。

它通过检测氧含量来间接控制渗碳、淬火等工艺的碳浓度，确保产品质量。

核心原理：氧化锆浓差电池

碳王氧探头基于氧化锆（ZrO₂）固体电解质的浓差电池效应工作：

参比端：探头内部持续通入洁净空气（氧含量约20.95%），作为基准。

测量端：探头前端直接插入炉膛，接触炉内气氛。

电势差：在高温（通常>650℃）下，氧化锆管两侧的氧浓度差会驱动氧离子迁移，产生电势信号（遵循能斯特方程）。控制器通过测量这个电压信号，结合炉温数据，即可jing确计算出炉内的碳势（Carbon Potential）。

主要技术特点

高抗积碳能力：采用RA330镍铬合金保护管，耐高温腐蚀，在高碳势环境下不易积碳失效，寿命通常可达18-24个月。

快速响应：响应时间通常小于1秒，能实时捕捉炉内气氛波动，实现jing准闭环控制。

集成测温：部分型号（如TW08010K）内置K型热电偶，可同步测量炉温，无需额外安装测温探头。

烧碳维护：设有专用空气管路，可定期通入高压空气（5-9 L/min）进行“烧碳”操作，清除探头表面的积碳，恢复灵敏度。

典型应用场景

渗碳/碳氮共渗：主要用于多用炉、井式渗碳炉、网带炉等设备，控制工件表面的碳浓度，防止脱碳或过渗碳。

光亮淬火/退火：在保护气氛炉中监测氧含量，防止工件氧化变色。

连续生产线：适用于推杆炉、辊棒炉等连续热处理生产线，实现自动化气氛控制。

选型与维护建议

长度选择：常见规格有600mm、800mm、1000mm，需根据炉膛深度和安装位置选择，确保探头端部位于炉气循环良好的区域。

维护周期：建议每周进行一次烧碳清洁，每6个月进行一次标定校准，以确保测量jing度。