钢铁冶金熔渣电导率测试技术及应用进展

作为钢铁冶金过程中必不可少的物质,冶金熔渣发挥关键作用,电导率是其重要特性之一。对于高温熔渣而言,其电导率与熔渣中阳离子迁移数量和阴离子聚合物复杂程度密切相关,故通过熔渣电导率测试可以了解熔渣结构,为熔渣组分设计与性能调控提供理论依据。由于熔渣电导率的测定方法繁杂且优劣不一,目前关于熔渣电导率的研究较为缺乏。就电导率测定设备而言,主要有数字电桥和电化学工作站。其中,数字电桥具有测量快速的特点,但电导池内存在电容、电感等因素会对实验结果产生影响;电化学工作站测试时间较长、测试过程较为复杂。但是,基于电化学工作站的电化学阻抗谱法可以将电导池内的容抗和感抗以等效电路的形式体现出来,故精确度更高;而基于电化学工作站的计时电流法可以测量出高温熔体的离子迁移数量和电子迁移数量,从而可更加深入地研究高温熔体电导率的本质。就电导率测定方法而言,有相对测量法和绝对测量法。其中,相对测量法是在测量待测熔体前,使用已知电导率的标准溶液或熔体对电导池常数进行标定,但由于电导池差异,存在测量精度不高、操作难度较大、适用范围受限制等缺点;绝对测量法无需对电解池常数进行标定,但在测量过程中,需对高温熔体进行多次测量电阻,测量过程繁琐,且计算复杂。基于冶金熔渣各性能的内在联系,电导率测试在研究高温熔渣的析晶、玻璃化转变温度、熔点和同化性方面发挥重要作用。但是,用已有方法测量熔渣电导率时,若使用直流电,会引起严重的浓差极化;若使用较高电压,很有可能使得熔渣被电解,引起化学极化。两者均会造成熔渣组分分布不均,影响测试结果,因此,在测试过程应使用交流电来减小实验误差。本文通过综述高温熔渣电导率测试技术及应用进展,对其测试原理、设备及方法、应用进行概括总结,分析各种测试方法的优缺点,为钢铁冶金熔渣电导率的精确测量提供理论指导。