CN103196974A - 一种定磷传感器的制造方法 - Google Patents

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李琳
于景坤
颜正国
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Abstract

一种定磷传感器的制造方法，涉及一种对转炉炉内钢水中磷含量进行在线检测技术，主要解决现有检测技术不能在线快速检测钢水中磷含量的技术问题。本发明是在ZrO2(CaO)固体电解质两侧涂覆或热喷涂磷离子导电的固体电解质材料，其中磷离子导电的固体电解质成分质量百分比含量是：CaO为0-40％、4CaO·P2O5为100-60％。本发明用于炼钢氧气顶吹转炉，对炉内钢水磷含量进行在线快速检测。

Description

一种定磷传感器的制造方法
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，对炉内钢水的温度、氧含量、碳含量可采用在线检测，但没有钢水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水中的磷含量，之后才能进行下一步冶炼操作或出钢。对钢水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水中的磷含量，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、提高钢水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，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检测钢水中磷含量的定磷传感器，对钢水进行在线检测。主要解决现有检测技术不能在线快速检测钢水磷含量的技术问题。
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水中氧含量的ZrO2(CaO)固体电解质，在ZrO2(CaO)固体电解质的两侧涂覆或热喷涂磷离子导电的固体电解质材料；磷离子导电固体电解质成分质量百分含量：CaO为0-40％、4CaO·P2O5为60-100％。
定磷传感器的电池形式如下：
Mo|Sn-P熔体|CaO+4CaO·P2O5|ZrO2(CaO)|CaO+4CaO·P2O5|[P]Fe|Mo
其中Sn-P熔体表示参比电极，[P]Fe表示钢水中的P含量，Mo表示电极引线。
发明的有益效果是：本发明提出了在ZrO2(CaO)固体电解质的两侧涂覆或热喷涂磷离子导电的固体电解材料的方法进行在线检测转炉钢水中磷含量的新思路，能在线快速检测钢水中的磷含量，达到转炉炼钢节能降耗的目的。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。图中：1表示ZrO2(CaO)固体电解质；2表示磷离子导电的CaO+4CaO·P2O5固体电解质。
具体实施方式
实施例1，参照图1：一种用于检测钢水中磷含量的测磷传感器，是在ZrO2(CaO)固体电解质1的两侧涂覆磷离子导电的CaO+4CaO·P2O5固体电解质，磷离子导体材料的成分百分含量：4CaO·P2O5为100％。利用该传感器对1500℃的钢水进行定磷实验，定磷数据如下表所示。
Figure BSA00000653717200021
将上表中磷传感器的电动势数据和1500℃钢水中的磷含量线性回归所得关系式为：
E(mV)＝41.767ln[P％]+61.188
测得磷传感器的电动势即可利用上式得到1500℃钢水中的磷含量。
实施例2，在ZrO2(CaO)固体电解质两侧表面涂覆磷离子导体材料，其成分质量百分比含量：CaO为10％、4CaO·P2O5为90％。
实施例3，在ZrO2(CaO)固体电解质两侧表面等离子喷涂喷涂磷离子导体材料，其成分质量百分比含量：CaO为15％、4CaO·P2O5为85％。
实施例4，在ZrO2(CaO)固体电解质两侧表面火焰喷涂磷离子导体材料，其成分质量百分比含量：CaO为20％、4CaO·P2O5为80％。
实施例5，在ZrO2(CaO)固体电解质两侧表面激光喷涂磷离子导体材料，其成分质量百分比含量：CaO为30％、4CaO·P2O5为70％。

Claims (3)

1.一种用于在线检测钢水中磷含量的定磷传感器，包括氧离子导电的ZrO2(CaO)固体电解质，其特征是在ZrO2(CaO)固体电解质的两侧涂覆或热喷涂磷离子导电的固体电解质材料。
2.根据权利要求1所述的用于检测钢水中磷含量的定磷传感器，其特征是所述的磷离子导电的固体电解质成分质量百分比含量是：CaO为0-40％、4CaO·P2O5为100-60％。
3.根据权利要求1所述的用于检测钢水中磷含量的定磷传感器，其特征是定磷传感器的电池形式为：
Mo|Pt-P熔体|CaO+4CaO·P2O5|ZrO2(CaO)|CaO+4CaO·P2O5|[P]Fe|Mo
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