[发明专利]一种定磷传感器的制造方法

说明书

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。

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％。