DE1300709B - Vorrichtung zur Ermittlung der Sauerstoffaktivitaet von in fluessigem Zustand befindlichen Metallen, insbesondere Eisen - Google Patents
Vorrichtung zur Ermittlung der Sauerstoffaktivitaet von in fluessigem Zustand befindlichen Metallen, insbesondere EisenInfo
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Description
1 2
Gegenstand der Patentanmeldung P 12 96 834.2-52 Außenwandung des Behälters 1 ist eine äußere, ebenist
eine Vorrichtung zur Ermittlung der Sauerstoff- falls gasdurchlässige Zirkonoxydschicht 5 aufgesinaktivität
von in flüssigem Zustand befindlichen Metal- tert. Nach oben hin ist der Behälter 1 mit der auflen,
Metalloxyden und Schlacken, beruhend auf dem gesinterten Zirkonoxydschicht 5 durch ein Metallrohr
zur Ermittlung der Sauerstoffaktivität von in festem 5 10 verlängert, an dem eine metallisch leitende Meß-Zustand
befindlichen Metallen angewandten Prinzip elektrode 11 angeschraubt ist. Die Meßelektrode 11
des leistungslosen Messens der Spannung eines gal- steht über das Metallrohr 10 in leitender Verbindung
vanischen Elements, das eine Vergleichssubstanz be- mit einem Röhrenvoltmeter 7, an dessen anderer Ankannter
Sauerstoff aktivität enthält, die durch eine schlußklemme der Schenkel 3' des Thermoelements T
Zwischenschicht von Sauerstoffionen leitenden io liegt. In den Behälter 1 führt ein Rohr 8, das ein
Mischoxyden, z. B. aus stabilisiertem Zirkonoxyd, Vergleichsgas mit bekanntem Sauerstoffpartialdruck,
von dem zu untersuchenden Metall getrennt ist. Diese beispielsweise Luft, auf die im Behälter 1 befind-Vorrichtung
besteht aus einem aus Sauerstoffionen liehe, das Thermoelement T enthaltende gasdurchleitendem
Mischoxyd gasdicht gebrannten rohrförmi- lässige Sinterschicht 2 leitet.
gen Behälter, auf dessen Wandung und Boden von 15 Wird die Meßvorrichtung von dem flüssigen Meaußen
und innen gasdurchlässige Zirkonoxydschich- tall 13 unbekannten Sauerstoffpotentials umspült,
ten aufgesintert sind, und einer in der aufgesinterten dann zeigt das Röhrenvoltmeter 7 eine elektro-Innenschicht
des in das schmelzflüssige Metall ein- motorische Kraft an, aus der unter Berücksichtigung
tauchenden und mit einer Vergleichssubstanz be- der durch das Millivoltmeter 4 angezeigten Tempekannten
Sauerstoffpotentials zu beschickenden Be- 20 ratur der Sauerstoffgehalt der Schmelze errechnet
hälters befindlichen Vergleichselektrode, die mit bzw. von einem entsprechend geeichten Röhrenvolteiner
äußeren, in die Schmelze eintauchenden Meß- meter unmittelbar abgelesen werden kann,
elektrode durch ein Röhrenvoltmeter verbunden ist. Das Ausführungsbeispiel der F i g. 2 ermöglicht ein
Diese zur stromlosen Messung der elektromoto- rasches Auswechseln des Behälters 1. Dazu sind am
rischen Kraft zwischen den beiden Elektroden auf- 25 Behälter 1 voneinander elektrisch isolierte Metallgebaute elektrische Zelle ermöglicht die Bestimmung kontakte 14 angebracht, die mit den Schenkeln 3, 3'
des Sauerstoffgehalts schmelzflüssiger Metalle ohne, des Thermoelements verbunden sind. Diese Kontakte
wie bei dem bekannten Heißextraktionsverfahren, stellen über weitere Kontakte 15, die in einem
eine zeitraubende Entnahme und Vorbereitung fester Keramikkörper 16 ebenfalls voneinander isoliert einPrüflinge.
Dabei bilden die Zirkonoxydschichten 30 gelassen sind, sowie über Ausgleichsleitungen 17 eine
einen wirksamen Schutz des gasdicht gebrannten leitende Verbindung für den Thermoelementstrom
Meßbehälters gegen schroffen Temperaturwechsel. zum Millivoltmeter 4 her. Die Meßelektrode 11 ist an
Die Ausbildung des Probenträgers zu einem einseitig ein Eisenrohr 18 angeschraubt. Es steht mit dem
geschlossenen Rohr erleichtert die Handhabung des Röhrenvoltmeter 7 über Anschlüsse 19, die isoliert
Meßgerätes und schafft schließlich erst die Voraus- 35 durch das Eisenrohr durchgeführt sind, in leitender
setzung für die Verwendung von sauerstoffhaltigen Verbindung. Der Keramikkörper 16 ist bei 20 in das
Gasen als Vergleichssubstanzen, die mit der in das Eisenrohr 18 eingekittet und das Gaszuführungsrohr 8
poröse Zirkonoxyd eingesinterten Vergleichselektrode durch eine Dichtung 21 in ein Rohr 22 eingesetzt,
in innigste Berührung gelangen. in das das Vergleichsgas z. B. Luft, eingeleitet wird.
Bekanntlich ist das zwischen der Meß- und der 40 Sie verläßt den Behälter 1 durch eine Öffnung 23.
Vergleichselektrode des Gerätes durch die stromlos Zum Schutz der Kontakte 14 und 15 gegen Wärmegemessene elektromotorische Kraft bestimmte Sauer- strahlung und Metall- oder Schlackenspritzer dient
Stoffpotential direkt abhängig von der Temperatur ein Strahlschutz 24 aus einem wärmeisolierenden
der Schmelze. Sie wurde bisher mit Thermoelemen- Werkstoff, z. B. aus Hartasbest, auf den ein einseitig
ten oder optischen Pyrometern unmittelbar vor oder 45 geschlossenes Metallrohr 25 aufgeschoben werden
nach der EMK-Messung gesondert ermittelt. Der kann, wenn die Vorrichtung durch eine Schlacken-Erfindung
liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Vor- decke in die Metallschmelze 13 eingeführt werden
richtung nach der Hauptpatentanmeldung so zu ge- muß.
stalten, daß gleichzeitig mit der Ermittlung des Sauer- Die Meßelektrode 11 kann aus einem doppel-
stoffpotentials auch die Temperatur der Schmelze 50 wandigen Metallrohr bestehen, z. B. aus Kupfer, das
mit ein und demselben Gerät gemessen werden kann. mit Wasser gekühlt wird.
Gelöst wird die Aufgabe dadurch, daß in die im Die Meßvorrichtung wird dergestalt gehandhabt,
Innern des rohrförmigen Behälters befindliche gas- daß nach dem Eintauchen des Meßkopfes in die
durchlässige Zirkonoxydschicht ein Thermoelement Schmelze die Messung der elektromotorischen Kraft
eingesintert ist, dessen einer Schenkel sowohl an das 55 zur Bestimmung des Sauerstoffpotentials des flüssigen
Millivoltmeter des Thermoelements als auch als Ver- Metalls erst dann erfolgt, nachdem das Millivoltmeter
gleichselektrode an das die elektromotorische Kraft des Thermoelements eine konstante Temperatur an-
des Elements messende Röhrenvoltmeter angeschlos- zeigt,
sen ist. Die besondere Bedeutung der Vorrichtung besteht
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele 60 darin, daß es nunmehr durch eine einzige Messung
der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung dargestellt. möglich ist, in kürzester Zeit sowohl die Temperatur
Bei dem in F i g. 1 dargestellten Gerät befindet sich als auch den Sauerstoffgehalt, z. B. den einer Stahl-
im Innern eines in eine Metallschmelze 13 eines schmelze, zu bestimmen. Das erleichtert und vervoll-
Ofens oder einer Pfanne 12 tauchenden, aus stabili- kommnet z. B. die Desoxydation von Eisen und
siertem Zirkonoxyd bestehenden Behälters 1 eine 65 Eisenlegierungen, gestattet es aber auch, den Char-
Schicht2 gleichen Werkstoffs, in die ein Thermo- genverlauf z.B. von Konverterschmelzen nicht nur
element T eingesintert ist, dessen Schenkel 3,3' an temperaturmäßig, sondern auch bezüglich ihres
ein Millivoltmeter 4 angeschlossen sind. Auf die Sauerstoffgehalts zu überwachen und zu steuern.
Claims (2)
1. Vorrichtung zur Ermittlung der Sauerstoffaktivität von in flüssigem Zustand befindlichen
Metallen, Metalloxyden und Schlacken mit einem aus Sauerstoffionen leitendem Mischoxyd gasdicht
gebrannten rohrförmigen Behälter, auf dessen Wandung und Boden von außen und innen
gasdurchlässige Zirkonoxydschichten aufgesintert sind und bei dem in der aufgesinterten Innenschicht
des in das schmelzflüssige Metall eintauchenden und mit einer Vergleichssubstanz bekannten
Sauerstoffpotentials zu beschickenden Behälters eine Vergleichselektrode angeordnet ist,
die mit einer äußeren, in die Schmelze eintauchenden Meßelektrode durch ein Röhrenvoltmesser
verbunden ist, nach Patentanmeldung P 12968342-52, dadurch gekennzeichnet,
daß in die im Innern des rohrförmigen Behälters (1) befindliche gasdurchlässige Zirkonoxydschicht
(2) ein Thermoelement (T) eingesintert ist, dessen einer Schenkel (3') sowohl an das
Millivoltmeter (4) des Thermoelements als auch als Vergleichselektrode an das die elektromotorische
Kraft des Elements messende Röhrenvoltmeter (7) angeschlossen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) auswechselbar
mit einem ihn verlängernden Metallrohr (10) verbunden ist, das die elektrische Verbindung zwischen
der Meßelektrode (11) und dem Röhrenvoltmeter (7) herstellt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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