[发明专利]熔融金属定硫探头

说明书

技术领域：

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。

背景技术：

硫含量是衡量熔融金属质量的重要指标。在冶炼过程中，金属硫含量的高低及变化趋势，在一定程度上表征了原料条件和冶炼工艺的优劣，实时、准确地掌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。因此，精确测定和在线检测熔融金属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要有两种：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，不但需要专门的设备和专业人员，而且滞后于生产过程，根本无法满足现代企业自动化操作的要求。

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属硫含量的精确方法。70年代研制的氧浓差电池成功地测定了钢水氧含量，因其快速、简便、高精度、在线测定和便于冶炼过程实现计算机闭环控制等一系列优点，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：

本发明所要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量。

一种可实现在线检测的定硫探头，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ZrO₂(MgO)或ZrO₂(CaO)为固体电解质管，管的外部涂覆一层辅助电极，管的内部插入钼丝，并依次填入参比电极和Al₂O₃粉，再用耐火材料将定硫半电池和热电偶包裹起来，即可组成定硫探头。举一例说明电池的工作原理：

Mo|[S]_Fe|ZrO₂、MgO、MgS和SiO₂|ZrO₂(MgO)|Mo，MoO₂|Mo

正极反应：O₂(p₁)+4e＝2O^2-

负极反应：2O^2--4e＝O₂(p₂)

电池反应：O₂(p₁)＝O₂(p₂)

E=RTFlnp11/4+pe1/4p21/4+pe1/4]]>

式中

F——法拉第常数；

P₁——正极氧分压；

P₂——负极氧分压；

P_e——电解质电子导电特征氧分压。

正极氧分压P₁由参比电极反应决定，即

MoO₂＝Mo+O₂(P₁)