專利名稱：一種鋼液定磷傳感器輔助電極的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及固體電解質(zhì)化學(xué)傳感器領(lǐng)域，適用于煉鋼氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐內(nèi)磷含量的在線檢測(cè)。
背景技術(shù)：
提高鋼鐵冶煉過(guò)程的自動(dòng)化水平，特別是通過(guò)測(cè)定冶煉過(guò)程中熔融金屬的溫度和成分，然后根據(jù)控制模型及時(shí)準(zhǔn)確地對(duì)冶煉過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和控制，實(shí)現(xiàn)冶煉終點(diǎn)預(yù)報(bào)和冶煉過(guò)程自動(dòng)化，對(duì)于進(jìn)一步提高鋼鐵冶煉過(guò)程的生產(chǎn)效率和鋼鐵產(chǎn)品質(zhì)量以及減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和改善冶煉現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境都具有十分重要的意義。
目前中國(guó)主要的煉鋼設(shè)備為氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐，在轉(zhuǎn)爐冶煉過(guò)程中，對(duì)爐內(nèi)鋼液的溫度、氧含量、碳含量可采用在線檢測(cè)，但沒(méi)有鋼液中磷含量的在線檢測(cè)技術(shù)和手段，而只能通過(guò)取樣后將鋼樣送到化驗(yàn)室采用光譜分析的方法得知鋼液中的磷含量，之后才能進(jìn)行下一步冶煉操作或出鋼。對(duì)鋼液中磷含量的在線檢測(cè)一直以來(lái)都是轉(zhuǎn)爐煉鋼的一個(gè)急需解決的難題。
快速精確檢測(cè)轉(zhuǎn)爐鋼液中的磷含量，并根據(jù)檢測(cè)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的工藝操作，可提高終點(diǎn)命中率、縮短冶煉時(shí)間、提高鋼液質(zhì)量和降低各種消耗。
對(duì)于采用傳感法研究冶煉過(guò)程中的磷，F(xiàn)isher等人在70年代就報(bào)道過(guò)以4Ca0.P2O5作固體電解質(zhì)測(cè)量磷活度的研究，在1650°C下測(cè)的鋼液中磷的活度，采用Pt-P熔體為參比電極。到80-90年代，Plessers等人以ZrO2(MgO)為固體電解質(zhì)，A1203+A1P04為輔助電極測(cè)定了 1673°C的Fe-C-P熔體的含量。Yamanaka.K等人采用了 ZrO2 (MgO)作固體電解質(zhì)材料對(duì)Cu-Ni含磷合金在1300°C下通過(guò)測(cè)得氧活度計(jì)算出磷活度，Y.Kaida等用ZrO2 (MgO)固體電解質(zhì)研究了含磷Cu-Fe合金中磷的活度,也是由氧勢(shì)值間接計(jì)算,其中都受到氧含量的限制。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于在線檢測(cè)鋼液中磷含量的定磷傳感器。主要解決現(xiàn)有檢測(cè)技術(shù)不能在線快速檢測(cè)鋼液磷含量的技術(shù)問(wèn)題。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是:一種定磷傳感器包括測(cè)量鋼液中氧含量的ZrO2 (CaO)固體電解質(zhì)管，在ZrO2 (CaO)固體電解質(zhì)管的外表面涂覆或熱噴涂輔助電極材料；輔助電極材料是由下列成分在1400 1700°C燒結(jié)I IOh的條件下制得:Zr02為O 70%，Ca0 為 60 100%，P205 為 O 40%，其他成分(如 CaF2、SiO2、Al2O3 等)占 O 5%等。
發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明提出了在ZrO2基固體電解質(zhì)管的外表面涂覆或熱噴涂輔助電極材料的方法進(jìn)行在線檢測(cè)轉(zhuǎn)爐鋼液中磷含量的新思路，能在線快速檢測(cè)鋼液中的磷含量，達(dá)到轉(zhuǎn)爐煉鋼節(jié)能降耗的目的。


圖1為外表面具有輔助電極的固體電解質(zhì)管。圖中:I表ZrO2基固體電解質(zhì)管；2表示輔助電極材料。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1，參照?qǐng)D1:一種用于檢測(cè)鋼液中磷含量的定磷傳感器是在ZrO2(CaO)固體電解質(zhì)管I的外表面涂覆CaZr03+Ca0+4Ca0.P2O5輔助電極，然后在1600°C保溫2h。CaZr03+Ca0+4Ca0.Ρ205輔助電極的制備方法是將質(zhì)量百分含量為45% ZrO2,45% CaOUO%P2O5和1% SiO2的粉末混合均勻，200MPa壓力下成型，然后在1600°C保溫2h，冷卻后將試樣磨成粉末。將具有輔助電極的固體電解質(zhì)組裝成定磷傳感器，電池形式如下:
Mo I Mo，MoO21 ZrO2 (CaO) | CaZr03+Ca0+4Ca0.P2O51 [P] Fe | Mo
其中Mo，MoO2表示參比電極，[P]Fe表示鋼液中的P含量，Mo表示電極引線。
利用該傳感器對(duì)1600°C的鋼液進(jìn)行定磷實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示。
權(quán)利要求
1.一種用于在線檢測(cè)鋼液中磷含量的定磷傳感器，包括氧離子導(dǎo)電的ZrO2(CaO)固體電解質(zhì)管，其特征是在ZrO2(CaO)固體電解質(zhì)管的外表面涂覆或熱噴涂輔助電極材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于檢測(cè)鋼液中磷含量的定磷傳感器，其特征是所述的輔助電極材料由下列成分在1400 1700°C燒結(jié)I IOh的條件下制得=ZrO2為O 70%，CaO為60 100%，P2O5為O 40%，其他成分(如CaF2、SiO2、Al2O3等)占O 5%等。
全文摘要
一種鋼液定磷傳感器輔助電極的制造方法，涉及一種對(duì)轉(zhuǎn)爐鋼液中磷含量進(jìn)行在線檢測(cè)的傳感元件，主要解決現(xiàn)有檢測(cè)方法不能在線快速檢測(cè)鋼液中磷含量的技術(shù)問(wèn)題。本發(fā)明是在ZrO2(CaO)固體電解質(zhì)管的外表面涂覆或熱噴涂輔助電極材料；輔助電極材料由下列成分在1400～1700℃燒結(jié)1～10h的條件下制得ZrO2為0～70％，CaO為60～100％，P2O5為0～40％，其他成分(如CaF2、SiO2、Al2O3等)占0～5％等。本發(fā)明用于煉鋼氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐，對(duì)爐內(nèi)鋼水磷含量進(jìn)行在線快速檢測(cè)。
文檔編號(hào)G01N27/411GK103207228SQ20121000845
公開(kāi)日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2012年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月12日
發(fā)明者劉濤, 李琳, 于景坤, 顏正國(guó), 藺瑞 申請(qǐng)人:東北大學(xué)