鐵液中錳活度測(cè)定的傳感法研究.pdf

1、錳是鋼鐵中非常重要的合金元素，可以提高鋼的強(qiáng)度和淬透性，改變硫化物的形態(tài)及分布，有效防止鋼產(chǎn)生熱脆，提高鋼的熱加工性能。不同的鋼種對(duì)錳含量的要求不同，生產(chǎn)高品質(zhì)鋼，需要在冶煉過程中嚴(yán)格控制錳含量。但是目前鋼鐵中測(cè)錳的方法多為取樣分析，測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)，信息滯后，難以滿足現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)的需求。因此，本研究采用測(cè)量速度較快的固體電解質(zhì)傳感法測(cè)量鐵液中的錳活度，為實(shí)現(xiàn)錳傳感器的工業(yè)應(yīng)用奠定理論及實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
　　本研究采用固相合成法制備了(ZrO

2、2)0.92(MgO)0.08固體電解質(zhì)，以MnO為輔助電極材料，PVA為粘結(jié)劑，采用涂覆燒結(jié)法在(ZrO2)0.92(MgO)0.08固體電解質(zhì)管表面制備了輔助電極，以Cr和Cr2O3混合粉末為參比電極材料，Mo絲和Mo金屬陶瓷棒為電極引線，制成兩種錳傳感器，其電池形式如下:MoCr, Cr2O3ZrO2(MgO)MnO[Mn]Fe Mo-ZrO2
　　在1600℃下，利用制備的兩種不同結(jié)構(gòu)的錳傳感器測(cè)定了不同錳含量的鐵液中錳的

3、活度。研究得到了以下結(jié)果:
　　(1)實(shí)驗(yàn)采用熱壓鑄成型，經(jīng)一次燒結(jié)制備了(ZrO2)0.92(MgO)0.08固體電解質(zhì)管，固體電解質(zhì)結(jié)構(gòu)致密、成分均勻。氣密性檢測(cè)表明，固體電解質(zhì)管的氣密性良好，可用來制作錳傳感器探頭。
　　(2)實(shí)驗(yàn)采用涂覆燒結(jié)法在(ZrO2)0.92(MgO)0.08固體電解質(zhì)管表面制備了MnO輔助電極，在固體電解質(zhì)管表面有約150μm的MnO滲透層，與固體電解質(zhì)結(jié)合緊密。結(jié)果表明，輔助電極達(dá)到了錳傳

4、感器的要求，涂覆燒結(jié)法可以用于制備傳感器MnO輔助電極;
　　(3)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)并組裝了兩種不同結(jié)構(gòu)的輔助電極型錳傳感器?？篃嵴饻y(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，制備的錳傳感器探頭具有較好的抗熱震性，可以在1600℃的鐵液中工作。
　　(4)實(shí)驗(yàn)采用自制的錳傳感器測(cè)定了1600℃鐵液中錳的電動(dòng)勢(shì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:Ⅰ型錳傳感器的響應(yīng)時(shí)間約3s，穩(wěn)定電動(dòng)勢(shì)可以保持7s左右，Ⅱ型錳傳感器的響應(yīng)時(shí)間約10s，穩(wěn)定電動(dòng)勢(shì)可以保持10s左右，測(cè)量精度為±1m