鉄鋼製錬用酸素センサ向け固体電解質の電子伝導性パラメ-タの測定方法

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 62850123
• 研究機関: 千葉工業大学
• 研究代表者: 雀部 実 千葉工業大学, 工学部, 教授 (00016370)
• 研究分担者: 妹尾 弘己 大阪酸素工業, 計測器材部・市川工場, 工場長 ; 岩瀬 正則 京都大学, 工学部, 教授 (00026329)
• キーワード: 鉄鋼精錬 / 固体電解質 / 酸素センサ / ジルコニア / 電子伝導度

研究概要

本年度は岩瀬と雀部の共同にてSwinkels法と2極インピ-ダンスによる測定がまったく等しいデ-タとなることを確認した後、雀部と妹尾の共同でZrO_2ーMgO系固体電解質の電子伝導性パラメ-タを、温度およびMgO添加量の関数として測定した。
ついで、雀部と妹尾は市販の溶鉄用酸素センサ向け固体電解質の電子伝導性パラメ-タを同様の手法で測定した。さらに、雀部と妹尾は電子伝導性パラメ-タを測定した固体電解質を酸素センサに組み込み、これを用いて実験室規模で溶鉄中の酸素活量を測定した。得られた結果は以下の通りである。
1)交流2極インピ-ダンス法では、昇温上向で測定する場合と降温方向で測定する場合とで測定値がやや異なるので、降温方向で測定するとより精度の高い測定ができることを見出した。
2)雰囲気の酸素分圧は低い方から高い方へ上昇する方向で測定すると、より精度の高い測定ができることを見出した。
3)MgOの添加量の多いものほど電子伝導性パラメ-タは大きくなった。
4)製造メ-カが異なると同一組成でも、電子伝導性パラメ-タの値は異なる。
5)同一製造メ-タの製品でも製造バッチが異なると値が異なることがある。
6)電子伝導性パラメ-タを測定した固体電解質は、酸素センサに組込んだとき熱ショックで壊れやすい。

研究成果

• [文献書誌] 雀部実,宋小芳: "ジルコニア固体電解質の熱超電力におよぼす雰囲気の酸素分圧の影響" 鉄と鋼. 76. (1990)
• [文献書誌] M.SASABE 他4名: "Development of an Electrochemical Sensor for Determination of Si Contents in Molten Metals" Proc.7th Intl.Conf.on Solid State Ionics.
• [文献書誌] M.SASABE,M.IWASE 他3名: "Collaborate Research Activities of Sensor Sub-Committee of JSPS" Proc.7th Intl.Conf.on Sold State Ionics.
• [文献書誌] M.SASABE,M.IWASE 他3名: "Solid state Sensors Incorporating Auxiliary Electrode for Rapid Determination of Chromium in Molten Iron" Proc.7th Intl.Conf.on Solid State Ionics.
• [文献書誌] M.IWASE: "Rapid Determination of silicon Activities in Hot Metal by Means of Solid state Electrochemical Sensors Equippel with on Auxiliury Electrocles" Scandinavian Journal of Metallurgy. 17. 50-56 (1988)
• [文献書誌] M.Iwase,H.ABE H.Iritani: "TriーPnusec Zirconia Electrolyte for the inーsitu Determination of Silicon Activities in Hot Metal" Steel Research. 59. 433-437 (1988)
• [文献書誌] 雀部実,岩瀬正則,妹尾弘己 ほか: "製銅用センサの新しい展開ー固体電解質を中心として" 日本学術振興会, 400 (1989)