BRPI0607819B1

BRPI0607819B1 - Device for measuring the gas content in a molten metal and use of a device

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Publication number: BRPI0607819B1
Authority: BR
Publication date: 2017-08-29

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DISPOSITIVO PARA MEDIR O CONTEÚDO DE GÁS EM UM METAL FUNDIDO E USO DE UM DISPOSITIVO".Report of the Invention Patent for "DEVICE FOR MEASURING GAS CONTENT ON A Fused METAL AND USING A DEVICE".

[001] A presente invenção refere-se a um dispositivo para medir o conteúdo de gás em um metal fundido, compreendendo uma extremidade de imersão tendo um corpo de coleta de gás, uma linha de suprimento de gás abrindo na extremidade de imersão e uma linha de descarga de gás para os gases passando através do corpo de coleta do gás, e também se refere ao seu uso.The present invention relates to a device for measuring the gas content in a molten metal, comprising an immersion end having a gas collection body, a gas supply line opening at the immersion end, and a line. gas discharge to gases passing through the gas collection body, and also refers to their use.

[002] Tais dispositivos são conhecidos de EP 307 430 B1. Os dispositivos descritos aqui são adequados para medir o conteúdo de gás, particularmente hidrogênio, por exemplo, no aço fundido. Aqui, o corpo de coleta do gás é feito de pedra porosa. Com diferentes metais fundidos, pode acontecer que a medição seja prejudicada, já que as aberturas do corpo ficam bloqueadas ou a superfície do corpo não faz contato suficiente com o metal fundido.Such devices are known from EP 307 430 B1. The devices described herein are suitable for measuring the gas content, particularly hydrogen, for example in molten steel. Here the gas collection body is made of porous stone. With different molten metals, measurement may be impaired as the body openings become blocked or the body surface does not make sufficient contact with the molten metal.

[003] Um dispositivo similar é também conhecido de US 6.216.526 B1. Esse dispositivo tem um tubo de vidro de quartzo, no qual o metal fundido é coletado. O metal fundido pode então penetrar no interior da sonda de imersão através de um entrave, que é permeável para o metal fundido. Esse entrave composto de óxido de alumínio deve manter afastadas as impurezas no metal fundido.A similar device is also known from US 6,216,526 B1. This device has a quartz glass tube in which molten metal is collected. The molten metal can then penetrate into the immersion probe through a barrier that is permeable to the molten metal. This aluminum oxide composite barrier must keep away impurities in the molten metal.

[004] De DE 38 74 423 T2 (EP 295 798 B1) é conhecida uma sonda para determinar a concentração de um gás no metal fundido, a sonda compreendendo um corpo de coleta do gás, onde o corpo de coleta do gás tem uma linha de suprimento de gás e uma linha de descarga de gás para os gases passando através do corpo de coleta do gás. O corpo de coleta do gás é feito de óxido de alumínio. De DT 24 23 783 A1, um sensor de imersão é conhecido para medir o oxigênio em metais fundidos com uma estrutura de espinélio de eletrólito sólido.From DE 38 74 423 T2 (EP 295 798 B1) a probe is known to determine the concentration of a gas in the molten metal, the probe comprising a gas collection body, where the gas collection body has a line. gas supply line and a gas discharge line for gases passing through the gas collection body. The gas collection body is made of aluminum oxide. From DT 24 23 783 A1, an immersion sensor is known to measure oxygen in molten metals with a solid electrolyte spinel structure.

[005] A invenção é baseada no problema de melhorar os dispositivos presentes e, em particular, evitar o bloqueio do corpo de coleta do gás.[005] The invention is based on the problem of improving the present devices and in particular avoiding blocking the gas collection body.

[006] Portanto, porque o corpo de coleta de gás contém tais materiais, que em contato com o metal fundido não formam produtos de reação líquida, a superfície do corpo de coleta do gás, portanto, não pode ser ocupada com materiais estranhos, tal que o contato do metal fundido com o corpo de coleta do gás é garantido, e por meio disso permitindo uma troca de gás. Em particular, é vantajoso que a porção dos materiais, que em contato com o metal fundido não formam produtos de reação líquida, iguale pelo menos 80 % em peso, de preferência pelo menos 90 % em peso, em relação ao corpo de coleta do gás. Além disso, é útil que o corpo de coleta do gás seja um corpo poroso, onde a porosidade preferivelmente iguala aproximadamente 50%.Therefore, because the gas collection body contains such materials, which in contact with the molten metal do not form liquid reaction products, the surface of the gas collection body therefore cannot be occupied with foreign materials such as contact of the molten metal with the gas collection body is ensured, thereby allowing a gas exchange. In particular, it is advantageous that the portion of the materials, which in contact with the molten metal do not form liquid reaction products, equals at least 80 wt%, preferably at least 90 wt%, relative to the gas collection body. . Furthermore, it is useful for the gas collection body to be a porous body, where the porosity preferably equals approximately 50%.

[007] Vantajosamente, o corpo de coleta do gás contém óxido de magnésio e/ou óxido de alumínio e/ou óxido de cromo. Em particular, o corpo de coleta do gás pode conter um material da fórmula AB204 onde A é um metal preferivelmente do grupo Mg, Fe e Mn e B é um outro metal preferivelmente do grupo Al, Cr, Fe e V. O material da fórmula AB204 tem uma estrutura de espinélio. Essa já pode existir no corpo de coleta do gás não utilizado ou pode ser formada do material do corpo de coleta do gás pela primeira vez quando imerso ou durante a presença do corpo de coleta do gás no ferro ou aço fundido. Para formar a estrutura AB204, os metais acima mencionados podem ser preferivelmente usados.Advantageously, the gas collection body contains magnesium oxide and / or aluminum oxide and / or chromium oxide. In particular, the gas collection body may contain a material of formula AB204 where A is a metal preferably from the group Mg, Fe and Mn and B is another metal preferably from the group Al, Cr, Fe and V. The material of the formula AB204 has a spinel structure. It may already exist in the unused gas collection body or it may be formed from the gas collection body material for the first time when immersed or during the presence of the gas collection body in iron or cast steel. To form structure AB204, the above mentioned metals may preferably be used.

[008] De acordo com a invenção, os materiais que não formam os produtos de reação líquida formam pelo menos parte da superfície do corpo de coleta do gás como uma camada de superfície, a saber, pelo menos uma parte da superfície do corpo de coleta de gás, que é provida para contato com o metal fundido. A camada de superfície tem uma espessura de aproximadamente 0,3 a 5 mm.According to the invention, materials which do not form the liquid reaction products form at least part of the surface of the gas collection body as a surface layer, namely at least a part of the surface of the collection body. which is provided for contact with the molten metal. The surface layer has a thickness of approximately 0.3 to 5 mm.

[009] O dispositivo pode ser usado de acordo com a invenção no aço fundido com um conteúdo de oxigênio de pelo menos 100 ppm e/ou um conteúdo de enxofre e/ou magnésio e/ou silício de pelo menos 0,1 % em peso. O dispositivo pode também ser usado de acordo com a invenção para medir hidrogênio, nitrogênio, monóxido de carbono e/ou bióxido de carbono no aço fundido.[009] The device may be used according to the invention on cast steel with an oxygen content of at least 100 ppm and / or a sulfur and / or magnesium and / or silicon content of at least 0.1% by weight. . The device may also be used according to the invention to measure hydrogen, nitrogen, carbon monoxide and / or carbon dioxide in molten steel.

[0010] Uma modalidade da invenção é explicada a seguir com referência a um desenho. É mostrado no desenho [0011] Figura 1, a extremidade de imersão de um dispositivo de acordo com a presente invenção, em corte.An embodiment of the invention is explained below with reference to a drawing. Shown in drawing [1] is the dipping end of a sectional device according to the present invention.

[0012] A construção básica de um dispositivo para medir o conteúdo de gás no metal fundido é conhecida, por exemplo, de EP 307 430 B1. A figura 1 de EP 307 430 B1, em conjunto com a descrição, mostra a construção de medição incluindo a extremidade de imersão com um corpo de coleta do gás. A presente invenção pode também se relacionar em suporte com essa construção básica. O processo de medição é da mesma maneira descrito, por exemplo, em EP 307 430 B1.The basic construction of a device for measuring the gas content in the molten metal is known, for example, from EP 307 430 B1. EP 307 430 B1, in conjunction with the description, shows the metering construction including the dip end with a gas collection body. The present invention may also relate in support of such a basic construction. The measurement process is similarly described, for example, in EP 307 430 B1.

[0013] A extremidade de imersão 1 é conectada em um bico de fixação 2 com um tubo carreador, com cuja ajuda o processo de imersão é executado. O bico de fixação contém várias conexões de gás 3, 3’, onde o bico de conexão de gás 3’ centralmente disposto introduz o gás carreador no metal fundido através de uma linha de suprimento de gás 4. A linha de suprimento de gás 4 é composta essencialmente de um tubo de quartzo, que abre na sua extremidade de imersão em um tubo de quartzo curvado adicional 5, cuja abertura é orientada na direção do corpo de coleta do gás 6. O corpo de coleta do gás 6 tem um recesso em formato de sino 7 ao redor da linha de suprimento do gás 4. A abertura do tubo de quartzo 5 é orientada para o recesso 7, de modo que a corrente do gás flui para fora da linha de suprimento 4 em direção ao recesso 7. Aqui, o gás é coletado do metal fundido e guiado com o gás carreador pelo corpo da extremidade de imersão 1 em direção às conexões de gás 3. De lá, a transmissão continua para os dispositivos de medição correspondentes.The dipping end 1 is connected to a fixing nozzle 2 with a carrier tube, with which the dipping process is carried out. The nozzle contains several 3 ', 3' gas connections, where the centrally disposed 3 'gas connection nozzle introduces carrier gas into the molten metal through a gas supply line 4. The gas supply line 4 is It is essentially composed of a quartz tube, which opens at its dipping end into an additional bent quartz tube 5, the opening of which is oriented towards the gas collection body 6. The gas collection body 6 has a recess shaped 7 around the gas supply line 4. The opening of the quartz tube 5 is oriented to recess 7 so that the gas stream flows out of the supply line 4 towards recess 7. Here, The gas is collected from the molten metal and guided with the carrier gas through the dip end body 1 towards the gas connections 3. From there, transmission continues to the corresponding metering devices.

[0014] Entre o bico de fixação 2 e o corpo de coleta do gás 6, a extremidade de imersão 1 tem um tubo de quartzo 8, que é fixado no bico de fixação 2 e no corpo de coleta do gás 6 por meio do agente de ligação 9 ou cimento 10. O tubo de quartzo 8 é cheio com óxido de alumínio 11 que, em primeiro lugar, fixa a linha de suprimento do gás 4 e, em segundo lugar, permite a transmissão do gás carreador com o gás a ser medido.Between the fixing nozzle 2 and the gas collection body 6, the immersion end 1 has a quartz tube 8, which is fixed to the fixing nozzle 2 and the gas collection body 6 by means of the agent. 9 or cement 10. The quartz tube 8 is filled with aluminum oxide 11 which first fixes the gas supply line 4 and secondly allows the carrier gas to be transmitted with the gas to be measured.

[0015] O corpo de coleta do gás 6 é feito de MgAI204 e um agente de ligação orgânico. Ele tem uma porosidade de aproximadamente 50%, de modo que o gás do aço fundido pode ser coletado. O diâmetro médio do poro iguala aproximadamente 40 pm. A composição do corpo de coleta do gás garante que os poros não sejam bloqueados ou cobertos de qualquer maneira, mas ao contrário permaneçam abertos, de modo que o gás pode penetrar em uma maneira desimpedida.Gas collection body 6 is made of MgAI204 and an organic binding agent. It has a porosity of approximately 50%, so that molten steel gas can be collected. The average pore diameter equals approximately 40 pm. The gas collection body composition ensures that the pores are not blocked or covered in any way, but rather remain open, so that the gas can penetrate in an unimpeded manner.

[0016] Em outro exemplo, o corpo de coleta do gás 6 é formado de coríndon-AI203 pressionado e sinterizado, depois do que ele é imerso e impregnado em uma suspensão de MgO aquosa, por meio disso uma camada de superfície é produzida. O corpo de coleta do gás 6 é então seco. A espessura da camada de superfície iguala aproximadamente 0,3 a 5 mm, de preferência 1 a 3 mm, depois do tratamento. A camada não é mostrada no desenho.In another example, the gas collection body 6 is formed of pressed and sintered corundum-AI203, after which it is immersed and impregnated in an aqueous MgO suspension, whereby a surface layer is produced. The gas collection body 6 is then dried. The thickness of the surface layer is approximately 0.3 to 5 mm, preferably 1 to 3 mm, after treatment. The layer is not shown in the drawing.

REIVINDICAÇÕES

Claims

A device for measuring the gas content of a molten metal, comprising a dip end (1) having a gas collection body (6), a gas supply line (4) opening at the dip end (1) and a gas discharge line for gases passing through the gas collection body (6), where the gas collection body (6) contains such materials which in contact with the molten metal no longer form liquid reaction products. characterized in that materials which cease to form liquid reaction products form at least a portion of the surface of the gas collection body (6) as a surface layer which is provided for contact with the molten metal and which the surface layer has a thickness of approximately 0.3 to 5 mm, and the gas collection body (6) contains a material which converts to AB204 with the immersion of the device in iron or cast steel, where A is a metal of the group Mg, Fe and Mn and B is a metal adds l from the group Al, Cr, Fe and V.

Device according to claim 1, characterized in that the portion of the materials which, in contact with the molten metal do not form liquid reaction products, equals at least 80% by weight, preferably at least 90% by weight. in relation to the gas collection body (6).

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the gas collection body (6) is a porous body.

Device according to any one of Claims 1 to 3, characterized in that the gas collection body (6) contains magnesium oxide and / or aluminum oxide and / or chromium oxide.

Use of a device as defined in any one of claims 1 to 3, characterized in that it is intended for measurement in cast steel having an oxygen content of at least 100 ppm and / or a sulfur and / or magnesium content and / or silicon of at least 0,1% by weight.

Use of a device as defined in any one of claims 1 to 3, characterized in that it is intended for measuring hydrogen, nitrogen, carbon monoxide and / or carbon dioxide in molten steel.