专利名称：熔融金属定硫探头的制作方法
技术领域：
本发明属于髙温电化学领域，特别适用于熔融金屈硫含量的在线检测。
背豕技术
硫含量是衡量熔融金W质量的重耍指标。在冶炼过程屮，金屈硫含量的高低及变化趋势， 在-'定程度上表征了原料条件和冶炼工艺的优劣，实时、准确地牮握熔融金属硫含量及变化 趋势，为冶炼过程提供更多的信息，不但有利于提高产品合格率，而且有利于实现冶炼过程
的科学性。w此，精确测定和在线检测熔融金w硫含量是冶炼过程中一项至关重要的任务。
传统检测硫含量的方法主耍有两种化学分析法和红外线定硫法。这两种方法都需要经 过取样、冷却、制样和分析这一繁琐过程，不但需耍专门的设各和专业人员，而且滞后于生 产过程，根本无法满足现代企业g动化操作的耍求。
长期以来，国内外研究者一直努力寻求一种快速测定熔融金腐硫含量的精确方法。70年 代研制的諷浓差电池成功地测定了钢水氧含量，因其快速、简便、髙精度、在线测定和便于 冶炼过程实现计算机闭环控制等--系列优点，得到了迅速发展和广泛应用。氧浓差电池的成 功开发推动了利用固体电解质电化学方法测定熔融金属硫含量研究工作的开展。
发明内容
本发明所嬰解决的技术问题是如何在实际生产过程中实现在线检测，快速测定熔融金属
中的硫含s。
-种可实现在线检测的定硫探头，其特征在于定硫探头主耍由定硫半电池和热电偶组成，
其中定硫半电池用Zr02 (MgO)或ZK)2 (CaO)为同体电解质管，管的外部涂樓--层辅助电
极，皆的内部插入铂丝，并依次填入参比电极和Al203粉，再用耐火材料将定硫半电池和热
电偶包裹起來，即可组成定硫探头。举-例说明电池的丁.作原理
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该探头可在15s内向吋测量出电动势和温度，因此可立即求出熔融金属的硫活度。本发 明使ffl温度1000-16501C:测量范围0.001"0.4%S。
K面结合附图对本发明作进一步说明
图l为熔融金属快速定硫探头的总体结构图的剖面图
图2为熔融金腐定硫半电池的剖面图
图屮1铜帕、2防热SI铁W、 3辅助电极、4筑化物问体电解质、5参比电极、6AbO3 粉、7 ft温水泥、8钼丝、9塑料座套、10铁管、U铜导线、12耐火涂料、13纸管、14插 接件、15热电偶、16耐火水泥、17硅胶、18树脂砂芯、19树脂砂套.
具体实施例方式
实施例l:将含有85"/。ZK)2， 5"/。MgO和10^MgS的分体混合均匀并磨细，用5%的甘 油将混合物调制成糊状，然后均匀地涂樓在MgO部分稳定的Zr02同体电解质管外表面，在 氩气气氛卜'T 17001C烧结3h,获得了厚度为30,的辅助电极层。将*0.5mm的针状钼丝插 入并同定在电解质管底部，并依次装入Mo, Mo02参比电极，AW)3粉，最后用高温水泥封 装。
用附热S铁帕罩住定硫半电池，并和热电偶--同焊接在铜导线的一端，将其固定在塑料 座套和塑料插座上，然后插入铁管中，用树脂砂芯填充，并用髙温水泥封装，铁管外用树脂 砂包裹，并币铜帽翠住定硫半电池和热电偶，最后将铁管的另一端插入到大纸管内，
利用组装的定硫探头对铁水中的硫含量进行测量。铁水温度范围为1550TC，硫含量为 0.005%。探头的响应时间15秒，通过测量并计算后的硫含量为0.0048%.
实施例2:实施例l:将含有85。/。Zr02， 5y。MgO和10C/i!CaS的分体混合均匀并磨细， 用5%的甘油将泡合物调制成糊状，然JTf均匀地涂樓在MgO部分稳定的Zi02同体电解质管 外表面，在氩气气氛下于17501C烧结2h，获得了厚度为40nm的辅助电极层。将刺.5mm的 针状钼丝插入并岡定在电解质管底部，并依次装入Mo, Mo02参比电极，AW)3粉，最后ffl A温水泥封装。
用附热S铁帽罩住定硫半电池，并和热电偶一同焊接在铜导线的一端，将其固定在塑料 座套和塑料插座上，然后插入铁管中，用树脂砂芯填充，并用髙温水泥封装，铁管外用树脂 砂包裹，并用铜帕翠住定硫半电池和热电偶，最后将铁管的另一端插入到大纸管内。
利用组装的定硫探头对钢水屮的硫含量进行测量。钢水温度范围为16501C,硫含量为 0.0045%。探头的响应吋间12扭，通过测量并计算后的硫含量为0.0045%,
权利要求
1一种可实现在线检测的熔融金属定硫探头，包括铜帽、防热震铁帽、定硫固体电解质管、参比电极、氧化铝粉、高温水泥、钼丝、塑料座套，铁管、铜导线、耐火涂料、纸管、插接件、热电偶、耐火水泥和树脂砂套。其特征在于定硫探头主要由定硫半电池和热电偶组成，其中半电池由ZrO2(MgO)或ZrO2(CaO)或ZrO2(Y2O3)固体电解质管和涂覆在管外层的辅助电极构成，管的内部插入钼丝，并依次填入参比电极和Al2O3粉。
全文摘要
本发明属于高温电化学领域，特别适用于熔融金属硫含量的在线检测。其特征在于定硫探头主要由定硫半电池和热电偶组成，其中定硫半电池用ZrO<sub>2</sub>(MgO)或ZrO<sub>2</sub>(CaO)或ZrO<sub>2</sub>(Y<sub>2</sub>O<sub>3</sub>)为固体电解质管，管的外部涂覆一层辅助电极。辅助电极由ZrO<sub>2</sub>、CaO、MgO、Y<sub>2</sub>O<sub>3</sub>和SiO<sub>2</sub>氧化物中的一种或几种与MgS、CaS、Y<sub>2</sub>S<sub>3</sub>以及ZrS<sub>2</sub>硫化物中的一种或几种构成。其中ZrO<sub>2</sub>、CaO、MgO、Y<sub>2</sub>O<sub>3</sub>以及SiO<sub>2</sub>等氧化物的合量为60-95％，MgS、CaS、Y<sub>2</sub>S<sub>3</sub>以及ZrS<sub>2</sub>等硫化物的合量为5-40％。管的内部插入钼丝，并依次填入参比电极和Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>粉。本发明可在15秒内同时测量由上述半电池与熔融金属构成电池的电动势和熔融金属温度，并由能斯特方程求出熔融金属的硫活度。本发明使用温度1000-1650℃；测量范围0.001-0.4％S。
文档编号G01N27/406GK101196488SQ20061013447
公开日2008年6月11日 申请日期2006年12月4日 优先权日2006年12月4日
发明者于景坤, 涛 刘 申请人:于景坤;刘 涛