RAPID ANALYSIS OF METAL

Определение активности кислорода в жидких металлах основано на  использовании высокотемпературной гальванической электрохимической ячейки с твёрдым электролитом из стабилизированной оксидом магния двуокиси циркония. Генерируемая этой ячейкой ЭДС (Е) согласно закону Нернста связана с активностью кислорода в стали следующим уравнением:

где: Е – ЭДС, мВ, Т - температура, К, R - газовая постоянная, F – постоянная Фарадея, pО2 сталь и рО2 эталон – парциальные давления кислорода, равновесные соответственно с анализируемым расплавом и эталонным электродом.

Измерив, значение ЭДС ячейки и температуру анализируемого металла, и, зная парциальное давление кислорода, равновесное с материалом эталонного электрода, по уравнению закона Нернста можно рассчитать парциальное давление кислорода, равновесное с кислородом, растворённым в анализируемым расплавом:

где а(О) – в ppm, Е=ЭДС + 24, мВ, Т- температура, °С.

Для расплавов нелегированной стали коэффициент активности кислорода близок к 1,0 и поэтому активность кислорода практически равна концентрации растворенного кислорода. Результат измерения активности кислорода является основой для расчётов содержаний углерода и алюминия.

Зависимость между а(О) и ЭДС при различной температуре стали

При выплавке стали в конвертерах и электродуговых печах в конце окислительного периода плавки на основании равновесия реакции 2С + О2 = 2СО и, полагая, что рСО=1 атм, содержание углерода может быть рассчитано по уравнению:

где Т– температура, °С, а(о) – в ppm.

Процентное содержание углерода в функции от активности кислорода

Тесная взаимосвязь между активностью кислорода и содержанием алюминия может быть использована для:

  • расчёта массы раскислителя, вводимого в металл при выпуске плавки из печи;
  • расчёта массы добавок алюминия на установках внепечной обработки стали
  • определения конечного содержания алюминия в стали

Соотношение алюминий-кислород при 1873 К

 
Поиск