本发明属于钢铁冶金分析，具体涉及一种实时监测钢中氧浓度的装置及方法。
背景技术：
1、微在铁液脱氧过程中，最常用的脱氧剂就是铝及铝合金，在一些需要氧含量很低的钢种中，例如轴承钢，大多会采用al脱氧和合金化。当前，第三代汽车用高铝钢得到飞速的发展，所以研究铝脱氧反应对于提高铝镇静钢的洁净度有着至关重要的作用。
2、钢液中的氧含量的多少直接影响钢材质量，钢液中氧含量越多则会对应氧化物夹杂数量越多，给钢液的洁净度带来危害。因此，在目前的齿轮钢，轴承钢等钢种的冶炼过程中，氧含量的高低是评价一批次钢材质量的指标。
3、出于监测手段的限制，在炼钢过程中很难实时监测钢中氧含量的变化，造成在实际的生产过程中，al合金的加入量多或者量不足的情况。多加al合金的情况下，一方面会造成钢中氧化铝夹杂物的严重超标，并造成资源的浪费。另一方面，al含量的严重超标还会造成钢中氧含量的升高。如果少加则起不到脱氧和合金化的效果。目前，很多钢铁企业均选择过量的加入，保证氧含量维持在很低的水平，这样就造成成本增加和氧化铝夹杂物多以及氧含量升高的风险。因此，需要开发实时监测钢中氧含量变化的装置，为精准脱氧和降低成本提供良好的方案。
技术实现思路
1、本发明的目的在于，提出一种实时监测钢中氧浓度的装置及方法。本发明通过混合气体传输单元向钢熔体输送混合气体，混合气体与钢熔体混合电解产生氧气，通过采集单元进行电化学工作，在给定电压施加到电化学电池的电极上，阳极组和钢熔体进行电解脱氧反应，氧气进入银熔体后，钼丝用于氧含量的实时收集，并传递至所述监测单元，实时监测钢中氧含量的变化，为精准脱氧和降低成本提供方案。
2、本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的。
3、本发明的目的之一是提供一种实时监测钢中氧浓度的装置，包括：监测单元、采集单元、混合气体传输单元和电阻炉；
4、所述电阻炉内设有坩埚，沿所述坩埚的高度方向、所述坩埚内依次放置有银熔体和钢熔体，所述银熔体连接所述采集单元；
5、所述采集单元用于所述电阻炉内氧含量的实时收集，并传递至所述监测单元，所述采集单元包括阳极组、阴极组和电解质管，所述阳极组的一端连接所述电解质管，另一端连接所述监测单元，所述阴极组的一端连接所述银熔体，另一端连接所述监测单元，所述电解质管的下端位于所述钢熔体内；
6、所述混合气体传输单元用于向所述钢熔体输送混合气体，混合气体与所述钢熔体混合电解产生氧气，所述混合气体传输单元包括混合气体管、通管和封堵水泥层，所述混合气体管通过通管向所述电解质管输送混合气体，所述通管的下端与所述电解质管连接，且连接处设有所述封堵水泥层。
7、进一步的，上述实时监测钢中氧浓度的装置，所述监测单元为电化学工作站，用于实时监测钢中氧含量的变化。
8、进一步的，上述实时监测钢中氧浓度的装置，所述坩埚为高纯刚玉材质，外径为73mm，内径为63mm，高度为100mm。
9、进一步的，上述实时监测钢中氧浓度的装置，所述电阻炉内设有托盘，所述托盘位于所述坩埚的下方，所述托盘内设有温度传感器。
10、进一步的，上述实时监测钢中氧浓度的装置，所述阳极组为铂丝，所述铂丝的直径是1.5mm；所述阴极组为钼丝，所述钼丝的直径为1mm。
11、进一步的，上述实时监测钢中氧浓度的装置，所述电解质管为含有氧化锆和氧化镁的复合材质，所述电解质管的外径为8mm，内径为6mm，高为70mm的单侧开口管；所述通管为氧化铝通管，氧化铝通管的外径25mm，内径为20mm，长为1000mm。
12、进一步的，上述实时监测钢中氧浓度的装置，所述混合气体为co2/co混合气体，所述co2和co的体积比为87：13。
13、本发明的目的之二是提供一种装置实时监测钢中氧浓度的方法，包括以下步骤：
14、s1、将钢熔体放入坩埚内，并加入金属al，开启电阻炉对坩埚升温至钢熔体和金属al熔体均匀，保温，此时银熔体也随之溶解，然后将阴极组插入银熔体内；
15、s2、将阳极组连接在电解质管上，将电解质管的下端置于钢熔体内，然后电解质管的上端与通管的下端连接后，并通过封堵水泥层将连接处密封封堵，且电解质管的上端与通管的下端连通，混合气体管经过通管电解质管输送混合气体，混合气体和钢熔体混合后，钢熔体和金属al进行脱氧反应，开启监测单元，经阴极组对氧含量的实时收集，并传递至所述监测单元，实时监测钢中氧含量的变化。
16、进一步的，所述金属al的添加量为0.01wt％～0.5wt％；升温的温度为1600℃～1630℃，保温的时间为30min～60min。
17、进一步的，所述混合气体的的用量为，流速为。
18、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
19、(1)本发明提供一种实时监测钢中氧浓度的装置，通过混合气体传输单元向钢熔体输送混合气体，混合气体与钢熔体混合电解产生氧气，通过采集单元进行电化学工作，在给定电压施加到电化学电池的电极上，阳极组和钢熔体进行电解脱氧反应，氧气进入银熔体后，钼丝用于氧含量的实时收集，并传递至所述监测单元，实时监测钢中氧含量的变化，为精准脱氧和降低成本提供方案。
20、(2)本发明通过金属al加入到钢熔体中，混合气体在氧化铝管内，在采集单元进行电化学工作后，通电将混合气体中氧离子电离出来，通过电解质管进行扩散到钢熔体中，与al进行进行脱氧反应，启监测单元，施加到电化学的电极上，并测量通过电池的电流，并传递至化学工作站，经化学工作站通过分析电流随电位变化的关系，能够实时监测钢中氧含量的变化。
1.一种实时监测钢中氧浓度的装置，其特征在于，包括：监测单元、采集单元、混合气体传输单元和电阻炉(1)；
2.根据权利要求1所述的实时监测钢中氧浓度的装置，其特征在于，所述监测单元为电化学工作站，用于实时监测钢中氧含量的变化。
3.根据权利要求1所述的实时监测钢中氧浓度的装置，其特征在于，所述坩埚(2)为高纯刚玉材质，外径为73mm，内径为63mm，高度为100mm。
4.根据权利要求1所述的实时监测钢中氧浓度的装置，其特征在于，所述电阻炉内设有托盘(11)，所述托盘(11)位于所述坩埚(2)的下方，所述托盘(11)内设有温度传感器(12)。
5.根据权利要求1所述的实时监测钢中氧浓度的装置，其特征在于，阳极组(5)为铂丝，所述铂丝的直径是1.5mm；所述阴极组(6)为钼丝，所述钼丝的直径为1mm。
6.根据权利要求1所述的实时监测钢中氧浓度的装置，其特征在于，所述电解质管(7)为含有氧化锆和氧化镁的复合材质，所述电解质管(7)的外径为8mm，内径为6mm，高为70mm的单侧开口管；所述通管(9)为氧化铝通管，氧化铝通管的外径25mm，内径为20mm，长为1000mm。
7.根据权利要求1所述的实时监测钢中氧浓度的装置，其特征在于，所述混合气体为co2和co混合气体，所述co2和co的体积比为87：13。
8.一种权利要求1所述的装置实时监测钢中氧浓度的方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的装置实时监测钢中氧浓度的方法，其特征在于，所述金属al的添加量为0.01wt％～0.5wt％；升温的温度为1600℃～1630℃，保温的时间为30min～60min。
10.根据权利要求8所述的装置实时监测钢中氧浓度的方法，其特征在于，所述混合气体的流速为1l/min。
