专利名称：铁水快速定硫测头的制作方法
技术领域：
本发明属于借助测定材料的化学或物理性质来测试或分析材料的技术领域。
铁水的含硫量是生铁冶炼时的重要质量指标，又是控制高炉炉况的主要参数，因此，也是炉况调剂的依据，如果愈早愈准确地知道铁水硫含量，对高炉生产及铁水预处理愈有利。
目前，普遍采用的化学分析定硫须要炉前取样，分析时间至少也需20—30分钟以上的时间才能报告结果，尤其对于炉外脱硫过程，希望能直接、准确、快速定硫，才能更好地控制冶炼过程的进行，否则炉外脱硫过程是难以控制的。关于研究快速定硫测头，20多年来不少学者作了大量工作，但至今未见到有工业测头问世。钢水快速定氧测头是一种氧浓差电池，当测头插入钢水后，形成下列电池〔O〕||ZrO2·MgO||MO，MoO2电池的右侧为正极，其氧分压取决于下列反应。电池的左侧为负极，其氧分压取决于固体电解质(ZrO2·MgO)和钢液界面上的氧分压，只要测得电池的电动势和工作温度，就可测得钢液的氧活浓度。
本发明目的是应用固体电解质电池法的原理，在定氧快速测头的固体电池的左侧负极增添斑点状辅助电极，通过测定电池电动势及工作温度，可得到相应的硫的活度，再根据铁水的平均成分求得硫的成分，从而实现铁水直接。快速测定硫。
本发明原理是将本装置插入铁水后，形成下列电池〔S〕Fe|AB||ZrO2·MgO||Mo，MoO2此电池的电动势与铁水中的硫活度有定量关系，由铁水平均成分计算出一定的硫活度时硫的浓度。测头插入铁水后20秒内测出电势，一分钟内可得知硫的浓度。电池中AB为辅助电极，电池右侧为正极，其氧分压取决于下列反应电池左侧为负极，其氧分压取好固体电解质(ZrO2，MgO)，铁液与辅助电极三相界面上的氧分压，且服从于下列反应平衡[O]=12O2]]>并由此可以导出E=RTFlnPo2(M)14+Pe14(eΔGO[S]-ΔGOCaS+ΔGCaOORT)-12]]>·aS12+Pe′14]]>式中Pe′—固体电介质的电子特征氧分压E—电池电动势T—电池工作温度F—法拉第常数R—气体常数故只要测得电池电动势及工作温度，就可得知相应的硫活度，再由铁水的平均成分求得硫的成分。
本发明快速定硫测头的附
图1和附图2，防渣帽(1)，辅助电极(2)，氧化锆管状固体电解质(3)，参比材料(电池正极)(4)，铝丝(5)，刚玉毛毛管(6)，耐火纤(接下页)维棉(8)、高温水泥(9)、耐火泥头(10)、大纸管(11)、塑料绝缘管(12)、铜引线(13)、小纸管(14)、塑料插座(15)、插头外套管(16)、插头铜环(17)、插头绝缘座(18)、绝缘引线(19)、插头绝缘环(20)、铜引线(21)、钼棒(22)、微型热电偶(23)。
本发明快速定硫测头结构，包括氧化锆管状固体电解质AB为辅助电极，是由氧化物和硫化物构成，参比材料(Mo/MoO2)，氧化铝粉，钼丝，耐火纤维棉，高温水泥和耐火泥头，固体电解质(ZrO2·MgO)管的外壁表面为呈斑点状烧结的辅助电极，斑点厚为2—3mm，直径为2—3mm，均匀地分布在固体电解质外壁表面，且要求辅助电极的斑点所占面积为全部表面积的60-80％，且有钼棒、微型热电耦。在固体电解质电池，钼棒和微型热电耦之间填充水泥填料，相应引出钼丝、微型热电耦、钼棒的铜引线，用水泥填料隔离后，接小纸管，内套塑料插座，插头绝缘环，插头绝缘座，绝缘引线，以及插头外套管，大纸管等。
本发明快速定硫测头，采用粘结辅助电极氧化锆管(ZrO2·MgO)固体电解质以形成电池负极，在固体电介质ZrO2·MgO管表面粘结的辅助电极，辅助电极材料是由氧化物与硫化物组成，氧化物为碱土金属氧化物，如Li2O、BaO、CaO等，硫化物是Li2S、BaS、MgS、CaS等，其中硫化物占辅助电极总量的10—50％。辅助电极材料中，还需加入高温粘结剂，它们可以是Ca2F，SiO2，Al2O3等，其加入量占辅助电极材料质量的0.5—5％。辅助材料和高温粘结剂分别磨细达200目(0.075mm)以下，相互混匀后，用甘油调成糊状呈均匀分布的点状斑点，粘结于ZrO2·MgO表面，在1550-1610℃温度下，恒温保持0.5-3小时，然后空冷至室温(接下页)烧结温度和时间是根据辅助电极材料和粘结剂确定。
本发明实施例1的辅助电极材料氧化物为MgO50％，硫化物MgS50％，高温粘结剂为SiO22％，甘油为辅助电极材料质量的1％左右，辅助电极斑点2mm，直径2mm，斑点分布均匀，所占面积为固体电介质面积的60％，烧结温度为1550-1610℃，恒温2小时。
本发明实施例2辅助极材料为氧化物BaO为90％，硫化物为BaS10％，高温粘结剂Al2O3为5％，甘油为总量的1％左右，斑点厚2.5mm，直径3mm，斑点均匀分布，斑点所占面积为固体电介表面积的70％，烧结温度1550-1610℃，恒温1.5小时。
本发明快速定硫测头的技术指标测定温度范围1350-1550℃，响应时间≤4秒、平台持续时间≥4秒，定硫的准确度≤±0.005％，测成率为≥90％。
本发明的快速定硫测头的使用仪表为输入内阻抗＞106欧姆的双臂式电子平衡仪，同时测热电势和电池电动势，电动势测量范围为1—1000mv。
图1为铁水，钢水快速定硫测头的总体结构图的剖面图。
图2为铁水，钢水快速定硫测头的剖面图。
权利要求
1.铁水快速定硫测头，包括防渣铁皮帽，氧化锆管，参比材料(Mo/MoO2)，刚玉毛细管，钼丝，钼棒，微型热电耦，其特征在于固体电解质(ZrO2·MgO)管的外壁表面粘结呈斑点状烧结的辅助电极，斑点厚为2—3mm，直径为2—3mm，均匀分布在固体电解质管的外壁表面，辅助电极斑点所占面积为固体电解质管的全部表面积的60-80％，辅助电极材料为氧化物和硫化物细粉，氧化物为LiO2，BaO，MgO或CaO，硫化物为Li2S，BaS，MgS或CaS等，其中硫化物占辅助电极总量的10-50％，其高温粘结剂为Ca2F，SiO2或Al2O3等。其加入量占辅助极材料质量的0.5-5％，用甘油调辅助电极材料呈糊状，呈点状粘结于(ZrO2·MgO)固体电介质管表面均匀分布，烧结温度为1550-1610℃，恒温保持0.5—3小时。
2.根据权利要求1所述铁水快速定硫测头，其特征在于辅助电极材料的氧化物MgO为50％，硫化物MgS为50％，高温粘结剂SiO2为2％，甘油为辅助电极材料总量的1％左右，斑点厚2mm，直径2mm，斑点所占面积为固体电介质面积的60％，烧结温度为1550-1610℃，恒温2小时。
3.根据权利要求1所述铁水快速定硫测头，其特征在于辅助电极材料的氧化物BaO为90％，化物BaS为10％，高温粘结剂Al2O3为5％，甘油约为总量的1％左右，斑点厚2.5mm，直径3mm，斑点分布均匀，斑点所占面积为固体电介质表面积的70％，烧结温度1550-1610℃，恒温时间1.5小时。
全文摘要
本发明铁水快速定硫测头，属于测定材料的化学和物理性质来分析材料的技术领域。它是利用氧浓差电池原理来测定铁液中硫含量的方法。本发明结构在固体电解质表面增加均匀分布的辅助电极的斑点，材质为LiO
文档编号G01N27/411GK1123412SQ9411830
公开日1996年5月29日 申请日期1994年11月22日 优先权日1994年11月22日
发明者张谦象, 董喜平, 高洪义, 秦洪来, 吴培良, 宋建成, 蔡爱平, 张宗旺 申请人:北京科技大学, 承德钢铁水泥总厂, 杭州钢铁厂