钢液中氢含量的测定

0 前言

氢是炼钢过程中产生许多缺陷和造成失效的主要原因。VD炉的主要作用是真空脱气，利用真空泵对真空室进行抽真空，在真空状态下对钢液进行脱气，以降低钢液中氢、氮含量，同时利用钢渣界面反应进行脱硫处理。准确测定钢液中的氢含量是衡量VD炉脱气效果的一项主要技术指标。为了炼特钢的需要，经过VD处理后钢液中[H]的含量要求控制在每百克钢小于等于0.12ml.。杭钢昌兴电炉采用Heraeus 公司的浸入式直读定氢仪（Multi-lab Hydris System）来测定VD处理前后钢液中的氢含量。

1 Hydris定氢系统的测量原理
2 Hydris定氢系统的优点
2.1 采用热导率检测器（TCD）来监控氮载气体离开电热导线的热传导速度率，通过内置微处理器完成数据计算。测量的成功率高。系统精度: 在0~6ppm的测量范围内，误差 0.15ppm；在6~10ppm测量范围内，误差 0.20ppm。

2.2 对应于不同的钢种，氢活度系数fH 也不同。因此，对于钢号和冶炼温度变化大的钢厂，有必要采取不同的K/f系数。Hydris定氢系统提供一个RS-232串口供定氢仪表与二级计算机通讯用。测量前由操作人员手动输入炉号，钢号信息通过二级计算机网络取自化验室。仪表根据获得的钢号、钢温、测量数据，通过微处理器的运算，自动调整K/f系数，最终得出正确的氢含量。这有助于炼钢工人按所炼的号所要求的氢含量及时采取相应的措施。

2.3 仪表提供两个RS-232接口，供数据通讯之用，同时提供一个并口， 供接打印机。

2.4 测量范围在0.4~13ppm之间，测量时间在28秒~70秒之间，

2.5 测量记录保存容量为120条。

3　测量及操作顺序
3.1　检查气动柜氮气的进口压力及回路过滤器的使用情况、确认仪表画面右下脚闪烁光标指示为准备状态（READY）。

3.2　按下气动柜上的启动按钮或仪表上的F2键，系统开始工作，定氢枪口往外吹气。仪表屏幕上的吹气压力在不断上升。10秒左右，气动柜上的黄灯点亮，红灯保持。

3.3　小心安装探头，用力拧紧，但不可用力撞击。4~5秒后绿灯亮、红灯灭、黄灯保持。此时，仪表屏幕上的吹气压力在不断上升，到4500Pa左右，黄灯灭，只有绿灯亮，系统进入准备测量状态。

3.4　测量之前必须停止吹氩，使钢液平静1~2分钟。同时要避开在添加合金期间测量及避免添加合金后立刻进行测量。

3.5 小心提起定氢枪，插入钢液中，探头尽量保持垂直、插入钢液深度为300~400mm，把住抢托、保持平衡，不要左右晃动。在测量结束之前，绝对不能提起定氢枪，直到表示测量结束的红灯亮起（与此同时气动柜内蜂鸣器发出讯响）。

3.6　测量结束后，及时小心地取出探头，检查接触块是否清洁。放好定氢枪，不要把测完的探头留在定氢枪上，以免损坏定氢枪。

3.7 通过仪表内置微处理器的计算，氢含量显示在仪表屏幕上。

3.8　系统进入准备测量状态后（气动柜上绿灯亮），因故没有测量，系统在等待一段时间后会自动回复到启动状态。如需测量，则再做一次启动程序即可。在何时候按CLR+F2键都可中断测量工序。

4　影响氢含量测定的几个因素

在线定氢系统是一种高精度的检测仪表，操作不当，容易造成测量数据的不准确，同时也有可能对设备造成损坏。 [p]

4.1 为了确保系统能正常工作，测量前作空气模拟测试是必要的。氢含量要求在1.2ppm~1.6ppm之间，吸管压力Psu(Pvac)要求大于730 hPa。

4.2 正确设置仪表参数是确保氢含量测量准确性的一个重要环节。

4.3 回路过滤器是定氢系统的一个很重要的零件。过滤器可以清除管路中的水分、油和灰尘，因为它们会污染热导率检测器（TCD），并使泵和阀门的运动受阻。因此，在使用过程中，检查过滤器的寿命极为重要。一般来说，过滤器的使用寿命为35次。

4.4　一旦系统发生泄漏，测量工序将无法进行下去，必须先执行泄漏检测程序，检查相关环节，找出泄漏部件， 并采取密封措施。只有在泄漏检测结果OK后，方可进行定氢测量。

4.5 吸管压力（Psu）过高或过低都会造成测量工序无法进行下去。吸管压力（Psu）上限设定值为1150hpa，下限设定值为400 hpa。此类故障大硬件故障造成，如吸管堵塞、系统气路泄漏等。

4.6 吹管压力(Pbl)超出泵的上限（上限的标准设定值为2500hpa），说明吹管有堵塞现象，也许探头也损坏，检查测枪。

4.7 为了确保测量精度，仪器需要每个季度校验一次。

5 结束语

在线定氢系统是一种高精度的检测仪表。作为消耗件的定氢探头造价较高，为了最大程度地降低定氢探头的消耗同时也为了确保测量成功率及精度，在现场测量中必须严格按照有关操作规程操作。测量过程中出现问题，可依据仪表画面上的曲线记录去分析问题，找出问题之所在。同时，对仪表系统的维护和定期保养也很重要。