[发明专利]一种钢液定磷传感器辅助电极的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及固体电解质化学传感器领域，适用于炼钢氧气顶吹转炉内磷含量的在线检测。

背景技术

提高钢铁冶炼过程的自动化水平，特别是通过测定冶炼过程中熔融金属的温度和成分，然后根据控制模型及时准确地对冶炼过程进行动态监测和控制，实现冶炼终点预报和冶炼过程自动化，对于进一步提高钢铁冶炼过程的生产效率和钢铁产品质量以及减轻劳动强度和改善冶炼现场工作环境都具有十分重要的意义。

目前中国主要的炼钢设备为氧气顶吹转炉，在转炉冶炼过程中，对炉内钢液的温度、氧含量、碳含量可采用在线检测，但没有钢液中磷含量的在线检测技术和手段，而只能通过取样后将钢样送到化验室采用光谱分析的方法得知钢液中的磷含量，之后才能进行下一步冶炼操作或出钢。对钢液中磷含量的在线检测一直以来都是转炉炼钢的一个急需解决的难题。

快速精确检测转炉钢液中的磷含量，并根据检测所得数据进行相应的工艺操作，可提高终点命中率、缩短冶炼时间、提高钢液质量和降低各种消耗。

对于采用传感法研究冶炼过程中的磷，Fisher等人在70年代就报道过以4CaO·P₂O₅作固体电解质测量磷活度的研究，在1650℃下测的钢液中磷的活度，采用Pt-P熔体为参比电极。到80-90年代，Plessers等人以ZrO₂(MgO)为固体电解质，Al₂O₃+AlPO₄为辅助电极测定了1673℃的Fe-C-P熔体的含量。Yamanaka.K等人采用了ZrO₂(MgO)作固体电解质材料对Cu-Ni含磷合金在1300℃下通过测得氧活度计算出磷活度，Y.Kaida等用ZrO₂(MgO)固体电解质研究了含磷Cu-Fe合金中磷的活度，也是由氧势值间接计算，其中都受到氧含量的限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于在线检测钢液中磷含量的定磷传感器。主要解决现有检测技术不能在线快速检测钢液磷含量的技术问题。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种定磷传感器包括测量钢液中氧含量的ZrO₂(CaO)固体电解质管，在ZrO₂(CaO)固体电解质管的外表面涂覆或热喷涂辅助电极材料；辅助电极材料是由下列成分在1400～1700℃烧结1～10h的条件下制得：ZrO₂为0～70％，CaO为60～100％，P₂O₅为0～40％，其他成分(如CaF₂、SiO₂、Al₂O₃等)占0～5％等。

发明的有益效果是：本发明提出了在ZrO₂基固体电解质管的外表面涂覆或热喷涂辅助电极材料的方法进行在线检测转炉钢液中磷含量的新思路，能在线快速检测钢液中的磷含量，达到转炉炼钢节能降耗的目的。

附图说明

图1为外表面具有辅助电极的固体电解质管。图中：1表示ZrO₂基固体电解质管；2表示辅助电极材料。

具体实施方式

实施例1，参照图1：一种用于检测钢液中磷含量的定磷传感器是在ZrO₂(CaO)固体电解质管1的外表面涂覆CaZrO₃+CaO+4CaO·P₂O₅辅助电极，然后在1600℃保温2h。CaZrO₃+CaO+4CaO·P₂O₅辅助电极的制备方法是将质量百分含量为45％ZrO₂、45％CaO、10％P₂O₅和1％SiO₂的粉末混合均匀，200MPa压力下成型，然后在1600℃保温2h，冷却后将试样磨成粉末。将具有辅助电极的固体电解质组装成定磷传感器，电池形式如下：

Mo|Mo，MoO₂|ZrO₂(CaO)|CaZrO₃+CaO+4CaO·P₂O₅|[P]_Fe|Mo

其中Mo，MoO₂表示参比电极，[P]_Fe表示钢液中的P含量，Mo表示电极引线。