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钢液定铝传感器的研究 李福采何洪鹅李丽芬 (采京}4tt．X学目瘁电解质冶盒测试技术国家专业实验室，100083) 接妻：捌用丑儡㈣固体电解质和(^酥卅h弧lF‘)辅助电报组成定铝电池。实验量占果表明： 当这种定错传毫器捶人钢液后，lo，左右即可获得稳定的电动势；所得电动势和铝的亨利活度之间符合 响应速度快，测量饽准★性较高，可望不久的将来始在工业中得到应用． ■ ． 关键谓：铝传感嚣辅助电扳 1．前 言 铝的含量是钢铁冶炼过程中一个报重要的参数．铝对钢的浇铸过程、钢的表面质量和 性能都有根大影响。因此，快建、准确地测定钢中的余铝量十分重要． 由于影响铝收得率豹疆秉多丽复杂，很难从铝的加入量来确定钢中的余铝量，丽根据 连锌前全铝量的光普分析进行校正又来不及．因此，很久以来入们就渴望找到一个能在连 铸期间内快速丽准话培测定钢泣中铝含量的方法．以便及时地调整钢液成分，提高钢的质 量及成品率．但并未见到有关的工作报道． 目前快速测定钢液中铝含量的方法主要是通过定氧电池来进行的．由于钢液中的氧含 量和杂质元素(或合金元素)之间有一定的制约关系，在一定的冶炼条件下，找出定氧电动 势和余错量之间的关系”j，就可通过定氧电池电动势计算出铝含量． 式(1)中E为定氧电弛电动势，d和6为经验常数，它是和一定的冶炼条件相关的，若冶炼 条件(如加铝方式、包衬．Ar气保护等)改变了，a和6值也随之改变，因此给实际应用带 来了许多不便． 作者提出了一种新型的辅助电扳塑定铝传感器，能够实现钢液中铝含量的快速宣接测 定，从而克服了嗣用定氧传基器测定铝含量时出现的问题． 2．实验原理 定铝传感器中辅助电极妁作用是使钢液中的【Alj．【O】在固俸电解质界面达到局部平 衡．最筒单的方莹是直接在五鹞。蝴的表面捺上固态魁_0，，但由于固态涂层对氧离 子的传导具有舶碍作用，并且^概的瓷结量度报高．高温烧结又会使^b侥的反应活性 (舢妇州妇正珥d露系帕勰相翻田．由圈可知，在炼钢的量度范围内。通过调整^b岛和 №“Ⅲ艮的比饲。可贽圈态^骗和熔体平奢共存．这样不仅可在电解质，钢藏界面处保持 棚态越A{掌在。面且。由于鸯熔体存在，氧离子的传导不会受弱阻碍． -18I- 实验焦用的电化学电池衰达式如下 r+肌啪州勃Q肛阳钢哟W^蹦鸟删口‘IIA以^Mo(-) 当电池插入钢液时，在固体电解质和钢液界匾存在如下平衡反应： 鹾=-Lg几一4／3L脚 (3) 其中aAt、po,分别是铝以重量1％溶液为标准态的亨利活度和氧分压，盖为反应(2瑚平衡 常数．铝的亨利活度由下式计算： Lga．a=幻妒“i1+《；，’钥口(4) 其中，％t腚溶解于钢液中铝的重量百分含量：艺是元素f对^l的相互作用系羲．本文 计算铝含量所用的热力学数据见表1． 表1计算错含量时所采甩的热力学致据 项目 方程 ．文蘸 At国；f^l】fI槲吩dGB(JA∞母=正3H8_7矗II．U1 1／202=[OJa,,aa呻甜(j钿n—117¨啦8盯 [41 2AIll)+3／202=AlzO|甜zlGa(J／tnoO一1679106+J21．02T网 相互作用系数 e：：=0．0,／5 D1 网 胁+岛i胁D’舶9#饷神一；衔7私+J记船r 3．实 验 定铝传感器的半电池主要由舀QO姆0)固体电解质管，参比电极0缸婚幻0帅辅助电 毒 下处理300min后而制得．制备后压鸽@姆0管表面应呈均匀白色．