论文部分内容阅读
锰是钢铁中非常重要的合金元素,可以提高钢的强度和淬透性,改变硫化物的形态及分布,有效防止钢产生热脆,提高钢的热加工性能。不同的钢种对锰含量的要求不同,生产高品质钢,需要在冶炼过程中严格控制锰含量。但是目前钢铁中测锰的方法多为取样分析,测量时间长,信息滞后,难以满足现代钢铁生产的需求。因此,本研究采用测量速度较快的固体电解质传感法测量铁液中的锰活度,为实现锰传感器的工业应用奠定理论及实验基础。本研究采用固相合成法制备了(Zr02)0.92(MgO)0.08固体电解质,以MnO为辅助电极材料,PVA为粘结剂,采用涂覆烧结法在(ZrO2)0.92(MgO)0.08固体电解质管表面制备了辅助电极,以Cr和Cr2O3混合粉末为参比电极材料,Mo丝和Mo金属陶瓷棒为电极引线,制成两种锰传感器,其电池形式如下：Mo|Cr, Cr2O3|ZrO2(MgO)|MnO|[Mn]Fe|Mo-ZrO2在1600℃下,利用制备的两种不同结构的锰传感器测定了不同锰含量的铁液中锰的活度。研究得到了以下结果：(1)实验采用热压铸成型,经一次烧结制备了(ZrO2)0.92(MgO)0.08固体电解质管,固体电解质结构致密、成分均匀。气密性检测表明,固体电解质管的气密性良好,可用来制作锰传感器探头。(2)实验采用涂覆烧结法在(ZrO2)0.92(MgO)0.08固体电解质管表面制备了MnO辅助电极,在固体电解质管表面有约150μm的MnO渗透层,与固体电解质结合紧密。结果表明,辅助电极达到了锰传感器的要求,涂覆烧结法可以用于制备传感器MnO辅助电极；(3)实验设计并组装了两种不同结构的辅助电极型锰传感器。抗热震测试实验结果表明,制备的锰传感器探头具有较好的抗热震性,可以在1600℃的铁液中工作。(4)实验采用自制的锰传感器测定了1600℃铁液中锰的电动势。实验结果表明：Ⅰ型锰传感器的响应时间约3s,稳定电动势可以保持7s左右,Ⅱ型锰传感器的响应时间约10s,稳定电动势可以保持10s左右,测量精度为±1mV。