<Desc/Clms Page number 1>
De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het meten van de activiteit van een element in vloeibaar metaal, volgens dewelke men een sonde met een elektrochemische cel in het vloeibaar metaal dompelt en men de door de cel afgegeven uitgangsspanning meet.
Elektrochemische cellen voor het meten van de activiteit van een chemisch element in vloeibaar metaal zijn op zichzelf bekend. Bij het in het vloeibaar metaal dompelen geven deze cellen een kleine elektrische spanning in functie van de activiteit van het te meten element waaruit dan het gehalte van dit element in het metaal kan worden afgeleid.
Uiteraard is de elektrochemische cel verschillend naar gelang het element waarvan de activiteit dient te worden gemeten. Zuurstofactiviteitsmeetcellen, die gebruikt worden voor het meten van de zuurstofactiviteit in vloeibaar staal of ijzer, zijn meestal van het zirconiumoxyde-type. Een dergelijke meetcel wordt door de aanvraagster in de handel gebracht onder het merk"Celox".
Aangezien de activiteit van het chemische element in het metaalbad afhangt van de temperatuur van dit bad, wordt samen met de elektrochemische cel meestal ook een thermokoppel gebruikt. Het thermokoppel en de elektrochemische cel worden verenigd in een meetsonde. Onder meer de Belgische octrooien nr. 828. 572 en nr. 894. 640 ten name van de aanvraagster hebben op een dergelijke meetsonde betrekking.
Door het inbrengen van de elektrochemische cel of de volledige meetsonde veroorzaakt men evenwel een plaatselijke storing van de activiteit van het te meten element in een metaalbad, doordat de elektrochemische cel of de sonde hoeveelheden van het gedoelde element bevat die in het metaalbad worden opgenomen of onzuiverheden bevat die het gedoelde element aan het metaalbad kunnen afgeven. In geval de referentiedruk groter is dan te meten druk, kan verdere verontreiniging
<Desc/Clms Page number 2>
optreden door diffusie, permeatie of ionentransport.
Door deze storing zal de elektrochemische cel in het begin pn spanning afgeven die overeenkomt met een te grote activiteit van het te meten element en duurt het een tijdje voor het evenwichtsniveau van de spanning overeenkomend met de correcte activiteit van het element in het bad wordt bereikt.
Dit is onder meer het geval bij het meten van de zuurstofactiviteit met behulp van een zuurstofactiviteitsmeetcel. Met de sonde wordt in het metaalbad een kleine hoeveelheid zuurstof gebracht samen met onzuiverheden die ook zuurstof aan het metaalbad kunnen afgeven. Zodra de elektrische cel geleidend wordt, stijgt de afgegeven spanning tot boven de evenwichtsspanning, die overeenkomt met de correcte zuurstofactiviteit van het metaalbad en wordt deze evenwichtsspanning slechts na enkele seconden bereikt.
Het feit dat de evenwichtsspanning slechts een tijd na het indompelen van de elektrochemische cel wordt bereikt, is vooral een bezwaar bij zogenoemde meetcellen met korte levensduur die slechts een tiental seconden in het bad van vloeibaar metaal mogen ondergedompeld zijn. Aangezien ook de eigenlijke meting binnen de tien seconden moet afgelopen zijn, is het van belang zo vlug mogelijk met deze meting te kunnen starten.
De uitvinding heeft nu tot doel een werkwijze voor het metenvan de activiteit van een element in vloeibaar metaal te verschaffen waarbij het bereiken van de met de correcte activiteit overeenkomende evenwichtsuitgangsspanning van de elektrochemische cel wordt versneld en de stabiliteit van de spanningscurve wordt bevorderd.
Tot dit doel voert men aan de, na het indompelen in het metaalbad geleidend geworden elektrochemische cel, eerst een zodanige gelijkstroompuls toe dat de door het indompelen van de sonde ontstane stoorinvloed verwijderd of versneld ver-
<Desc/Clms Page number 3>
wijderd wordt.
Dit heeft tot gevolg dat in geval de te meten druk groter is dan de referentiedruk gedurende het aanleggen van de elektrische puls een ionentransport zal optreden in de richting van de referentie zodat de stoorinvloed versneld wordt weggepompt. In geval de te meten druk kleiner is dan de referentiedruk wordt de ionenstroom omgekeerd, zodanig dat de stoorinvloed eveneens via ionaire weg verwijderd wordt in de richting van de referentie.
Hierbij wordt gebruik gemaakt van het op zichzelf gekende verschijnsel dat een elektrochemische cel die een spanning kan afgeven in functie van de verschillen tussen de te meten druk en de referentiedruk van een element ook een transfer van dit element kan veroorzaken indien een stroom aan de elektroden van de in het bad gedompelde cel wordt toegevoerd. De elektrochemische cel werkt dan niet als meetcel maar wel als pomp die het element uit het bad naar de cel overpompt, of omgekeerd naar gelang de polariteit van de aangelegde spanning.
Van dit verschijnsel wordt reeds gebruik gemaakt voor het elektrolytisch desoxyderen van vloeibaar ijzer zoals onder meer beschreven is in het artikel "Elektrolytische Desoxidation von Eisenschmelzen"van Dieter Janke versehenen in Arch. Eisenhüttenwes. 49 (197R) nr. 5. Met de elektrochemische cel wordt evenwel niet gemeten maar uitsluitend gedesoxydeerd. Daarbij wordt deze desoxydatie nit plaatselijk rond de elektrolytische cel uitgevoerd maar over het volledige bad en de afmetingen van de elektrolytische cel zijn met dit doel aangepast. De gebruikelijke elektrolytische meetellen die voor het meten van de activiteit worden gebruikt, zijn veel te klein om voor een dergelijke desoxydatie te kunnen worden gebruikt.
Bij de werkwijze volgens de uitvinding daarentegen wordt door het toevoeren van stroom aan de elektrochemische cel
<Desc/Clms Page number 4>
de transfer van het element waarvan de activiteit dient te worden gemeten, bij voorbeeld de zuurstofactiviteit in geval van een zuurstofactiviteitsmeetcel, slechts gedurende korte tijd en enkel in de onmiddellijke omgeving van de cel veroorzaakt om de storing weg te werken die door het inbrengen van de sonde in het metaalbad werd veroorzaakt en om dus zo vlug mogelijk een correcte meting van de activiteit van het element in het metaalbad toe te laten. Deze activiteit over het gehele bad gezien, mag uiteraard niet worden gewijzigd door de stroomtoevoering die uitsluitend als voorbereiding tot de eigenlijke activiteitsmeting wordt uitgevoerd.
Daarbij zal in het geval de referentiedruk groter is dan de te meten druk, de ionenstroom omgekeerd worden, terwijl in het geval de referentiedruk kleiner is dan de te meten druk deze ionenstroom versneld zal worden.
In een bijzondere uitvoeringsvorm van de uitvinding voert men een stroompuls aan de elektrochemische cel toe die tussen 0, 5 en 4 A is gelegen.
In een merkwaardige uitvoeringsvorm van de uitvinding voert men een stroompuls aan de elektrochemische cel toe gedurende 0, 5 en 4 seconden.
In een doelmatige uitvoeringsvorm van de uitvinding detecteert men het geleidend worden van de elektrochemische cel en start men het toevoeren van de stroompuls zodra de cel geleidend wordt.
De uitvinding heeft ook betrekking op een meetinrichting die bijzonder geschikt is voor het toepassen van de werkwijze volgens een van de vorige uitvoeringsvormen.
De uitvinding heeft bijgevolg ook betrekking op een meetinrichting voor het meten van de activiteit van een element in vloeibaar metaal, welke meetinrichting een sonde met een elektrochemische meetcel bevat, een spanningsmeter en een elektrische verbinding tussen de meetcel en de spannings-
<Desc/Clms Page number 5>
meter en waarvan het kenmerkende erin bestaat dat ze een gelijkstroombron bevat die een zodanige gelijkstroom kan leveren dat de door het indompelen van de sonde ontstane stoorinvloed verwijderd of versneld verwijderd wordt en een elektrische verbinding tussen deze stroombron en de elektroden van de meetcel.
Andere bijzonderheden en voordelen van de uitvinding zullen blijken uit de hier volgende beschrijving van een werkwijze voorhet meten van de activiteit van een element in vloeibaar metaal en een daarbij gebruikte meetinrichting, volgens de uitvinding ; deze beschrijving wordt enkel als voorbeeld gegeven en beperkt de uitvinding niet ; de verwijzingscijfers betreffen de hieraan toegevoegde tekening.
De figuur stelt het elektrische schema voor van een meetinrichting gebruikt voor het toepassen van de werkwijze volgens de uitvinding.
0m de zuurstofactiviteit van een bad van vloeibaar staal of ijzer te meten, dompelt men op een bekende manier een sonde met een elektrochemische zuurstofactiviteitsmeetcel 1 in het bad en meet men de door deze cel afgegeven spanning met behulp van een spanningsmeter 2.
Kenmerkend voor de uitvinding is dat men, voor het eigenlijke meten van de spanning, zodra de ingedompelde meetcel 1 geleidend wordt, een gelijkstroompuls aan de meetcel 1 toevoert.
De uitgangsspanning van de meetcel 1 ligt meestal tussen-200 en +300 mV. De aangelegde spanning dient zo gekozen dat een stroompuls van maximum 4 ampère bereikt wordt.
Men voert de stroompuls toe gedurende een korte periode, namelijk 0, 5 tot 4 seconden en bij voorkeur 1 tot 2 seconden.
Een geschikte stroomsterkte van de gelijkstroompuls is tussen 0, 5 en 4 A en bij voorkeur tussen 1 en 2 A gelegen.
<Desc/Clms Page number 6>
Door het toevoeren van de gelijkstroompuls aan de meetcel 1, werkt deze laatste als zuurstofpomp die zuurstof uit het metaalbad overpompt naar haar referentiemilieu.
Daardoor wordt de zuurstofaanrijking die door het inbrengen van de sonde in het bad plaatselijk werd veroorzaakt snel ongedaan gemaakt en worden eventuele onzuiverheden die met de sonde in het bad worden gebracht en die zouden zuurstof aan het metaal kunnen afgeven, gereduceerd. Onmiddellijk na de stroompuls, en dus zeer snel na het indompelen, heeft de door de meetcel afgegeven uitgangsspanning reeds haar evenwicht bereikt en kan dus het eigenlijk meten van de zuurstofactiviteit plaatsvinden.
Aangezien de door de meetcel 1 afgegeven spanning ook afhangt van de temperatuur, meet men meestal ook de temperatuur van het bad. In functie van de spanning en deze temperatuur kan men, op een bekende manier, bij voorbeeld met behulp van een microprocessor, de zuurstofactiviteit en bijgevolg het zuurstofgehalte van het bad vloeibaar staal of ijzer uitrekenen.
De hiervoor beschreven werkwijze is toepasbaar bij zuurstofactiviteitsmeetcellen van verschillende types en onder meer bij zuurstofactiviteitsmeetcellen met vast elektrolyt zoals de zogenoemde zirkoniumoxyde-elektrochemische cel.
Zoals reeds vermeld zijn dergelijke cellen op zichzelf bekend onder meer uit het Belgische octrooi nr. 828. 572 van de aanvraagster.
De meetinrichting volgens de figuur, waarmee de hiervoor beschreven werkwijze kan worden toegepast, bevat een dergelijke meetcel 1 met vast elektrolyt die hierna dan slechts beknopt wordt beschreven.
Het vast elektrolyt Zro2 gestabiliseerd met Mg0 heeft de vorm van een onderaan gesloten buisje 3. In dit buisje bevindt zieh onderaan het referentiemilieu 4 gevormd
<Desc/Clms Page number 7>
door metaal/metaaloxyde zoals cr/Cr0. Het buisje 3 is verder afgevuld met vulmateriaal 5 zoals A1203'
De contactelectrode 6 sluit onderaan op de binnenkant van het buisje 3 aan. De andere elektrode van de cel, namelijk de badelektrode 7, is volledig buiten het buisje 3 gelegen. Deze elektrode is bij voorbeeld van ijzer.
De twee elektroden 6 en 7 van de meetcel 1 zijn door middel van elektrische leidingen 8, 9 over een omschakelaar 10 met de spanningsmeter 2 verbonden. Het tussen de omschakelaar 10 en de meetcel 1 gelegen gedeelte van elke elektrische leiding is met het verwijzingscijfer 8 aangeduid terwijl het tussen de omschakelaar 10 en de meter 2 gelegen gedeelte van elke leiding 8, 9 met het verwijzingscijfer 9 is aangeduid.
De omschakelaar 10 is tevens gemonteerd in een elektrische keten 11 waarin een gelijkstroombron 12 is gemonteerd. Deze gelijkstroombron 12 is een bron met constante stroomsterkte tussen 0, 5 en 4 A en bij voorbeeld 2 A. De spanning van de stroombron 12 bedraagt bij voorbeeld-10 V.
In ruststand stelt de omschakelaar 10 de gedeelten 8 en 9 van de leidingen 8, 9 met elkaar in verbinding zodat de meetcel 1 rechtstreeks in verbinding staat met de spanningsmeter 2. In de andere stand, stelt de omschakelaar 10 de gedeelten 8 in verbinding met de keten 11 zodat de gelijkstroombron 12 de meetcel 1 voedt.
De omschakelaar 10 wordt bestuurd door een instelbaar tijdrelais 13 dat in serie met een gelijkstroombron 14 en een microschakelaar 15 in een elektrische keten 16 is geschakeld. De microschakelaar 15 is gemonteerd in de spanningsmeter 2 en wordt bestuurd door de wijzer van deze meter.
Wanneer de wijzer de laagst mogelijke spanning op de wijzerschaal aanduidt, welke spanning uiteraard merkelijk lager ligt dan de uitgangsspanning van de meetcel 1 bij de te meten zuurstofactiviteit, duwt de wijzer de microschakelaar 15
<Desc/Clms Page number 8>
tegen een veertje in, in open stand zodat de elektrische keten 16 wordt onderbroken en het tijdrelais 13 geen stroom ontvangt. zodra het tijdrelais 13 stroom ontvangt, beveelt het de omschakelaar 10 om te schakelen naar de stand waarbij de gelijkstroombron 12 op de meetcel 1 wordt aangesloten. Het tijdrelais 13 houdt de omschakelaar 10 in deze stand gedurende de ingestelde tijd, waarna de omschakelaar 10 terug naar zijn ruststand omschakelt.
Bij het in het bad dompelen van de meetcel l legt men aan de meter 2 een zogenoemde burnoutspanning aan door middel van een accumulator 17 die in serie is geschakeld met een zeer grote weerstand 18 van bij voorbeeld 1 M ohm. Deze accumulator 17 en de weerstand 18 zijn in parallel geschakeld ten opzichte van de omschakelaar 10.
Door deze burnoutspanning bevindt de wijzer van de meter 2 zich in de stand waarbij hij de microschakelaar 15 in open stand houdt.
Dit betekent dus dat bij het in het bad brengen van de meetcel 1 de omschakelaar 10 zich in de in de figuur voorgestelde ruststand bevindt.
De meetcel 1 die niet-geleidend was, wordt zodra ze zieh in het bad vloeibaar metaal bevindt, zeer snel ionengeleidend. Haar inwendige weerstand daalt zeer snel waardoor dus de burnoutspanningsbron, dat is de accumulator 17 die in serie is geschakeld met een zeer grote weerstand, wordt uitgeschakeld.
De wijzer van de spanningsmeter 2 zal zijn uiterste stand verlaten waardoor onmiddellijk de microschakelaar 15 wordt gesloten en het tijdrelais 13 stroom ontvangt en de omschakelaar 10 van stand verandert.
Zodra dus de meetcel 1 geleidend wordt, wordt, door het veranderen van stand van de omschakelaar 10, door de gelijkstroombron 12 een stroom toegevoerd aan de meetcel 1 en
<Desc/Clms Page number 9>
dit gedurende de tijd ingesteld op het tijdrelais 13.
Na de laatsgenoemde tijd keert de omschakelaar 10 naar zijn ruststand terug en wordt de uitgangsspanning van de meetcel 1 die reeds onmiddellijk de evenwichtsuitgangsspanning is overeenkomend met de zuurstofactiviteit in het bad, door de spanningsmeter 2 gemeten.
De meetcel geeft dus vrij snel na het indompelen haar evenwichtsuitgangsspanning af en het eigenlijke meten kan dus zeer snel na het indompelen plaatsvinden en in elk geval binnen de tijd waarbij de meetcel die van korte levensduur is, in het bad vloeibaar staal of ijzer mag worden ingedompeld.
De uitvinding is geenszins beperkt tot de hiervoor beschreven uitvoeringsvormen van de werkwijze en de inrichting, en binnen het raam van de octrooiaanvrage kunnen aan de beschreven uitvoeringsvormen vele veranderingen worden aangebracht, onder meer wat betreft de vorm, de samenstelling, de schikking en het aantal van de onderdelen die voor het verwezenlijken van de uitvinding worden gebruikt.
<Desc / Clms Page number 1>
The invention relates to a method for measuring the activity of an element in liquid metal, according to which a probe with an electrochemical cell is immersed in the liquid metal and the output voltage supplied by the cell is measured.
Electrochemical cells for measuring the activity of a chemical element in liquid metal are known per se. When immersed in the liquid metal, these cells give a small electrical voltage in function of the activity of the element to be measured, from which the content of this element in the metal can then be derived.
Obviously, the electrochemical cell is different according to the element whose activity is to be measured. Oxygen activity measuring cells, which are used to measure oxygen activity in liquid steel or iron, are usually of the zirconia type. Such a measuring cell is marketed by the applicant under the trade name "Celox".
Since the activity of the chemical element in the metal bath depends on the temperature of this bath, a thermocouple is usually used together with the electrochemical cell. The thermocouple and the electrochemical cell are united in a probe. The Belgian patents Nos. 828, 572 and Nos. 894, 640 in the name of the applicant relate to such a measuring probe.
However, insertion of the electrochemical cell or the complete measuring probe causes a local disturbance of the activity of the element to be measured in a metal bath, because the electrochemical cell or the probe contains quantities of the target element which are absorbed in the metal bath or impurities that can deliver the targeted element to the metal bath. If the reference pressure is greater than the pressure to be measured, further contamination may occur
<Desc / Clms Page number 2>
occur by diffusion, permeation or ion transport.
Due to this disturbance, the electrochemical cell will initially deliver pn voltage corresponding to excessive activity of the element to be measured and it will take a while for the equilibrium level of voltage corresponding to the correct activity of the element in the bath to be reached.
This is the case, inter alia, when measuring the oxygen activity using an oxygen activity measuring cell. With the probe, a small amount of oxygen is introduced into the metal bath along with impurities which can also deliver oxygen to the metal bath. As soon as the electric cell becomes conductive, the delivered voltage rises above the equilibrium voltage, which corresponds to the correct oxygen activity of the metal bath, and this equilibrium voltage is reached only after a few seconds.
The fact that the equilibrium voltage is reached only a time after immersion of the electrochemical cell is a drawback in particular with so-called short-life measuring cells which may be immersed in the liquid metal bath for only ten seconds. Since the actual measurement must also be completed within ten seconds, it is important to be able to start this measurement as soon as possible.
The object of the invention is now to provide a method of measuring the activity of a liquid metal element in which the achievement of the equilibrium output voltage of the electrochemical cell corresponding to the correct activity is accelerated and the stability of the voltage curve is promoted.
For this purpose, the electrochemical cell, which has become conductive after immersion in the metal bath, is first supplied with such a direct current pulse that the interference influence generated by immersing the probe is removed or accelerated.
<Desc / Clms Page number 3>
is removed.
As a result, if the pressure to be measured is greater than the reference pressure during the application of the electric pulse, an ion transport will occur in the direction of the reference, so that the interference influence is pumped away at an accelerated rate. In case the pressure to be measured is smaller than the reference pressure, the ion flow is reversed, such that the interference influence is also removed by ionic way in the direction of the reference.
This makes use of the well-known phenomenon that an electrochemical cell that can deliver a voltage in function of the differences between the pressure to be measured and the reference pressure of an element can also cause a transfer of this element if a current is applied to the electrodes of the cell immersed in the bath is supplied. The electrochemical cell then does not function as a measuring cell, but rather as a pump that pumps the element from the bath into the cell, or vice versa depending on the polarity of the applied voltage.
This phenomenon is already used for the electrolytic deoxidization of liquid iron as described inter alia in the article "Electrolytic Desoxidation von Eisenschmelzen" by Dieter Janke versehenen in Arch. Eisenhüttenwes. 49 (197R) No. 5. However, the electrochemical cell does not measure, but only deoxidizes. In addition, this deoxidation is not performed locally around the electrolytic cell, but over the entire bath and the dimensions of the electrolytic cell have been adapted for this purpose. The usual electrolytic counters used to measure activity are far too small to be used for such deoxidation.
In the method according to the invention, on the other hand, by supplying current to the electrochemical cell
<Desc / Clms Page number 4>
the transfer of the element whose activity is to be measured, for example the oxygen activity in the case of an oxygen activity measuring cell, causes only a short time and only in the immediate vicinity of the cell to eliminate the interference caused by the insertion of the probe in the metal bath and thus allow as soon as possible a correct measurement of the activity of the element in the metal bath. Obviously, this activity over the entire bath should not be changed by the power supply which is carried out only in preparation for the actual activity measurement.
In the event that the reference pressure is greater than the pressure to be measured, the ion flow will be reversed, while in the case the reference pressure is less than the pressure to be measured, this ion flow will be accelerated.
In a special embodiment of the invention, a current pulse is applied to the electrochemical cell which is between 0.5 and 4 Å.
In a curious embodiment of the invention, a current pulse is applied to the electrochemical cell for 0, 5 and 4 seconds.
In an effective embodiment of the invention, the electrochemical cell becomes conductive and the current pulse is applied as soon as the cell becomes conductive.
The invention also relates to a measuring device which is particularly suitable for applying the method according to one of the previous embodiments.
The invention therefore also relates to a measuring device for measuring the activity of an element in liquid metal, which measuring device contains a probe with an electrochemical measuring cell, a voltage meter and an electrical connection between the measuring cell and the voltage
<Desc / Clms Page number 5>
meter, the characteristic of which is that it contains a direct current source which can supply direct current such that the disturbance caused by the immersion of the probe is removed or accelerated, and an electrical connection between this current source and the electrodes of the measuring cell.
Other particularities and advantages of the invention will become apparent from the following description of a method for measuring the activity of an element in liquid metal and a measuring device used therewith, according to the invention; this description is given by way of example only and does not limit the invention; the reference numbers refer to the accompanying drawing.
The figure represents the electrical diagram of a measuring device used for applying the method according to the invention.
In order to measure the oxygen activity of a bath of liquid steel or iron, a probe is immersed in a known manner with an electrochemical oxygen activity measuring cell 1 in the bath and the voltage supplied by this cell is measured with the aid of a voltage meter 2.
Characteristic of the invention is that, for the actual measurement of the voltage, as soon as the immersed measuring cell 1 becomes conductive, a direct current pulse is applied to the measuring cell 1.
The output voltage of the measuring cell 1 is usually between -200 and +300 mV. The applied voltage must be chosen in such a way that a current pulse of maximum 4 amperes is reached.
The current pulse is applied for a short period, namely 0.5 to 4 seconds and preferably 1 to 2 seconds.
A suitable current of the direct current pulse is between 0.5 and 4 A and preferably between 1 and 2 A.
<Desc / Clms Page number 6>
By supplying the direct current pulse to the measuring cell 1, the latter functions as an oxygen pump which transfers oxygen from the metal bath to its reference environment.
Thereby, the oxygen enrichment caused locally by introducing the probe into the bath is quickly depleted and any impurities introduced into the bath with the probe which could release oxygen to the metal are reduced. Immediately after the current pulse, and thus very quickly after immersion, the output voltage supplied by the measuring cell has already reached its equilibrium and the oxygen activity can actually be measured.
Since the voltage supplied by the measuring cell 1 also depends on the temperature, the temperature of the bath is usually also measured. Depending on the voltage and this temperature, it is possible to calculate, in a known manner, for example with the aid of a microprocessor, the oxygen activity and, consequently, the oxygen content of the bath, liquid steel or iron.
The method described above is applicable to oxygen activity measuring cells of different types and, inter alia, to oxygen activity measuring cells with solid electrolyte, such as the so-called zirconia electrochemical cell.
As already mentioned, such cells are known per se, inter alia, from the applicant's Belgian patent No. 828,572.
The measuring device according to the figure, with which the above-described method can be applied, contains such a measuring cell 1 with solid electrolyte, which is then only briefly described below.
The solid electrolyte Zro2 stabilized with Mg0 has the form of a tube 3 closed at the bottom. In this tube the reference environment 4 is formed at the bottom.
<Desc / Clms Page number 7>
by metal / metal oxide such as cr / Cr0. The tube 3 is further filled with filling material 5 such as A1203 '
The contact electrode 6 connects to the inside of the tube 3 at the bottom. The other electrode of the cell, namely the bath electrode 7, is located completely outside the tube 3. For example, this electrode is made of iron.
The two electrodes 6 and 7 of the measuring cell 1 are connected to the voltage meter 2 by means of electrical lines 8, 9 via a change-over switch 10. The part of each electrical line located between the change-over switch 10 and the measuring cell 1 is indicated by the reference numeral 8, while the part of each line 8,9 located between the change-over switch 10 and the meter 2 is indicated by the reference number 9.
The change-over switch 10 is also mounted in an electrical circuit 11 in which a direct current source 12 is mounted. This DC source 12 is a constant current source between 0.5 and 4 A and, for example, 2 A. The voltage of the current source 12 is, for example, -10 V.
In the rest position, the change-over switch 10 connects the sections 8 and 9 of the lines 8, 9 so that the measuring cell 1 is directly connected to the voltage meter 2. In the other position, the change-over switch 10 connects the sections 8 to the circuit 11 so that the DC source 12 feeds the measuring cell 1.
The changeover switch 10 is controlled by an adjustable timer relay 13 which is connected in series with a direct current source 14 and a micro switch 15 in an electrical circuit 16. The micro switch 15 is mounted in the voltage meter 2 and is controlled by the pointer of this meter.
When the pointer indicates the lowest possible voltage on the pointer scale, which voltage is of course considerably lower than the output voltage of the measuring cell 1 at the oxygen activity to be measured, the pointer pushes the micro switch 15
<Desc / Clms Page number 8>
against a spring, in open position, so that the electric circuit 16 is interrupted and the time relay 13 does not receive any power. as soon as time relay 13 receives power, it recommends that the changeover switch 10 be switched to the position where the DC source 12 is connected to the measuring cell 1. The time relay 13 keeps the change-over switch 10 in this position for the set time, after which the change-over switch 10 switches back to its rest position.
When the measuring cell 1 is immersed in the bath, a so-called burnout voltage is applied to the meter 2 by means of an accumulator 17 which is connected in series with a very large resistance 18 of, for example, 1 M ohm. This accumulator 17 and the resistor 18 are connected in parallel with the change-over switch 10.
Due to this burnout voltage, the pointer of the meter 2 is in the position in which it holds the micro switch 15 in the open position.
This means that when the measuring cell 1 is brought into the bath, the change-over switch 10 is in the rest position shown in the figure.
The measuring cell 1, which was non-conductive, becomes ion conductive very quickly as soon as it is in the bath liquid metal. Its internal resistance drops very quickly, thus turning off the burnout voltage source, that is, the accumulator 17 connected in series with a very large resistance.
The pointer of the voltage meter 2 will leave its extreme position, as a result of which the micro switch 15 is immediately closed and the time relay 13 receives power and the switch 10 changes position.
Thus, as soon as the measuring cell 1 becomes conducting, by changing the position of the change-over switch 10, a current is supplied by the direct current source 12 to the measuring cell 1 and
<Desc / Clms Page number 9>
this is set on time relay 13 during the time.
After the latter time, the change-over switch 10 returns to its rest position and the output voltage of the measuring cell 1, which is already immediately the equilibrium output voltage corresponding to the oxygen activity in the bath, is measured by the voltage meter 2.
The measuring cell therefore gives off its equilibrium output voltage fairly quickly after immersion and the actual measuring can therefore take place very quickly after immersion and in any case within the time in which the measuring cell, which has a short lifespan, may be immersed in liquid steel or iron in the bath. .
The invention is by no means limited to the above-described embodiments of the method and the device, and many changes can be made to the described embodiments within the scope of the patent application, including as regards the form, the composition, the arrangement and the number of the parts used to implement the invention.