官跃辉 邱文军

（江阴兴澄特种钢铁有限公司，江阴 214400）

早在20世纪50年代，国外就开始了固体电解质研究，并发明了固体电解质直接定氧技术，并于20世纪60年代末应用到炼钢工艺之中。直到20世纪80年代，我国才开始引入该项技术，经过了30余年的应用，目前我国内已经初步掌握了固体电解质直接定氧技术，但与欧美等发达国家相比，依然存在较大差距。因此，对固体电解质直接定氧技术在炼钢工艺中的应用进行研究具有重要意义，能够为我国炼钢行业发展奠定良好基础。

1 直接定氧技术原理

直接定氧技术需要采用相应的定氧测头，其主要由两部分构成：一是温度热电偶；二是氧浓度差电池。后者主要包括氧离子导体ZrQ2（MgO）、参比电级（Cr/Cr2O3或Mo/MoO2）以及回路电极（Mo棒或铁环）。在电池两端，表现体现形式完全不同，两端具体体现形式如式（1）、式（2）所示。

此外，在该电池内，电动势与氧离子导体两侧分压之间可以构建出Nernst方程，如式（3）所示。

通过观察该方程可以发现，若已知环境温度以及某电极氧分压，就能够推导出另外一个电极氧分压。针对这一原理即可准确测量出氧含量。若环境温度较高，而氧气含量较低，电池内的ZrQ2（MgO），将会出现大量自由电子，并逐渐向着电势高的方向移动，使整个电池内电动势不断减弱，近而导致测量出现误差。所以，还需要通过相应的Nernst方程对其校正，如式（4）所示。

式中，pe表示特性氧分压；K表示平衡系数。

2 固体电解质直接定氧技术在炼钢工艺中的应用

2.1 转炉终点控制

炼钢工艺主要在转炉内完成，在转炉运行时，可通过固体电解质直接定氧技术，测量转炉终点内各种物质含量，从而对转炉进行有效控制，提升整个炼钢工艺效果。……