·30 北京科技大学学报 2006年第1期 程是￡。由预定值变得越来越小的过程.可以从 验，初始氧含量也不相同， En一t的变化判断熔池中氧含量的变化. 从图2和图3可以看出电势的变化.初始状 2短路脱氧实验装置和实验步骤 态，外电路电压值很高，在前20min内下降很快， 最终达到一个恒定的值.曲线大致可以分为4个 本实验的装置如图1所示.各相应的部件名 区.在第1区，外电路构成了闭合回路，电池从相 称列于图1中，具体实验步骤如下 对平衡的开路状态转为短路状态，由于此区时间 很短，所以这一阶段从金属熔体中脱除的氧量可 以忽略不计.在第2区电压变化平缓，但仍缓慢 下降，可认为脱氧过程由短路电池的总电阻控制 氩气出口 在第3区，脱氧电势呈指数下降，随着脱氧过程进 行，氧化锆管外侧附近的氧迅速耗尽，电池急剧发 氧化铝管 生极化，电压和电流也都急剧下降，由于金属液 定氧测头 中的氧离子需要经过长距离迁移才能到达氧化锆 钼电极 管表面，氧离子向氧化锆管的迁移过程成为反应 二氧化锆管 的限速环节，在第4区，随着迁移距离加大，电压 氧化铝坩埚 继续下降.此时氧化锆管内外的氧位差较小，电 脱氧剂铝 )·加热元件钼丝 池电动势变小，故短路电流也很小，可认为反应已 铜液 经达到稳态.由于体系的密闭性不是很好，气相 缸气入口 中的氧有可能溶解进入铜液，这样也就形成了一 图1短路脱氧实验装置图 个脱氧和渗氧过程的动态平衡. Fig.I Schematic diagram of short-circuited deoxidization ex- 0.35o perimental setup 0.30 0.25 将加工好的铜料放入坩埚(OD=49.2mm; 0.20 ID=43.7mm;L=78.0mm)内，将坩埚放入Fe- 0.15 Cr一AL炉中，随炉加热，上面加一个带有三个孔 0.10 的坩埚盖，并通氩气对铜液进行保护，待温度升 0.05 至1423K,铜完全熔化，用定氧探头测定铜液中 0 20 40 6080100 min 熔解氧的含量.并用石英管取少许铜样，用来做 图2实验1外电路电压与时间的关系 化学分析，测定初始状态下铜液中的氧含量.在 Fig.2 Change of open circuit voltage with time in Experiment 1 锆管(0D=14.2mm;ID=10.2mm;L=120.0 mm)内放入脱氧剂，再将氧化锆管插入铜液中， 12 将一根钼电极放入铜液中，另一根钼电极插入氧 1.0 化锆管内的脱氧剂中，两根钼电极分别接在由导 0.8 线、电流表和电压表构成的回路中，对铜液进行短 0.6/ 880 0*3 路脱氧， 0.4 先测定初始的外电路电压，再将双掷开关置 0.2 于电流档，记下电流值，每隔1min换向，测定一 20 4060080°160 次电压值，这样就能同时得到实验过程中相互对 tmin 应的电流和电压值.待到外电路电压降至很低， 图3实验2外电路电压与时间的关系曲线 且趋于恒定时，取样进行化学分析，同时用定氧测 Fig.3 Change of open circuit voltage with time in Experiment 2 头测定铜液中的氧含量 4 理论分析 3实验结果 体系的脱氧是通过氧离子在固体电解质中的 实验1和实验2是利用不同的铜块进行的实 迁移而实现的，氧离子迁移的速率大小直接决定北 京 科 技 大 学 学 报 肠 年第 期 程是 。 由预定值变得 越 来越 小 的过 程 可 以 从 一 的变化判断熔池 中氧含量的变化 短路脱氧实验装置和实验步骤 本实验 的装置如 图 所 示 各相 应 的部件名 称列 于 图 中 ， 具体实验 步骤 如 下 氢气出口 氧化铝管 定氧测头 铝电极 二氧化错管 氧化铝增祸 脱氧剂铝 加热元件钥丝 铜液 氢气人 口 鉴三 日 日 日口 「 日 口口 日日 口日 图 短路脱级实验装里图 验 ， 初始氧含量也不相同 从 图 和 图 可以看 出 电势的变化 初始状 态 ， 外 电路 电压值很高 ， 在前 内下 降很 快 ， 最终达到一个恒定 的值 曲线大 致可 以 分为 个 区 在第 · 区 ， 外 电路构成 了 闭合回路 ， 电池从相 对平衡 的开路 状 态转 为短 路 状 态 ， 由于 此 区 时 间 很短 ， 所以这一 阶段从 金属 熔 体 中脱 除的氧 量 可 以忽 略不 计 在第 区 电压变化平缓 ， 但仍缓慢 下降 ， 可认为脱氧过程 由短路 电池 的总 电阻控制 在第 区 ， 脱氧 电势呈指数下降 ， 随着脱氧过程进 行 ， 氧化错管外侧附近 的氧迅速耗尽 ， 电池急剧发 生极 化 ， 电压和 电流 也都急剧 下 降 由于 金 属 液 中的氧离子需要经过长距离迁 移才能到达氧化错 管表面 ， 氧离子 向氧 化错管 的迁 移过 程 成 为反 应 的限速环节 在第 区 ， 随着迁 移距离加大 ， 电压 继续 下 降 此 时氧 化错 管 内外 的氧 位 差 较 小 ， 电 池 电动势变小 ， 故短路 电流也很 小 ， 可认为反 应 己 经达 到 稳态 由于 体 系 的密 闭性 不是很 好 ， 气相 中的氧有可能溶解进入铜液 ， 这 样也 就形成 了一 个脱氧和渗氧过 程 的动态平衡 加 · 服 峥月 … ，‘ 奋自 将加工 好 的铜 料 放 入 钳 祸 〕 内 ， 将增祸放入 一 一 炉 中 ， 随炉 加 热 ， 上 面 加 一 个 带 有 三 个 孔 的增祸 盖 ， 并通 氢 气对铜 液进行保护 待温 度 升 至 ， 铜 完全熔 化 ， 用 定 氧探 头 测 定铜 液 中 熔解 氧的含量 并 用 石英管取 少 许铜 样 ， 用 来做 化学 分析 ， 测定初始状 态下铜 液 中的氧含 量 在 错管 二 五 内放 入 脱氧剂 ， 再 将 氧 化 错 管 插 入 铜 液 中 ， 将一根钥 电极 放 入 铜 液 中 ， 另一 根 铝 电极 插 入 氧 化错管 内的脱 氧剂 中 ， 两 根 铝 电极 分别接在 由导 线 、 电流表和 电压表构成的回路 中 ， 对铜液进行短 路脱氧 先测定初始的外 电路 电压 ， 再将双 掷开关 置 于电流档 ， 记 下 电流 值 ， 每隔 换 向 ， 测 定 一 次电压值 ， 这 样就 能 同时得 到 实验过 程 中相 互对 应 的 电流 和 电压值 待 到 外 电路 电压 降至 很 低 ， 且趋于恒定时 ， 取样进行化学分析 ， 同时用定氧测 头测定铜 液 中的氧含量 霭 蕊 。 节一不犷一城万下奋一该厂节俞 口 图 实验 外电路电压与时间的关系 伴 川 袱 畴 甄认 “ 一护一成产下才一筋 代撇一花。 刀 图 实验 外电路电压与时间的关系曲线 血 伴 实验结果 实验 和 实验 是利 用不 同的铜块进行 的实 理论分析 体系的脱氧是通过 氧离子在 固体 电解质中的 迁移而 实现 的 ， 氧离 子迁 移 的速率大 小直接 决 定