DE1300709B - Vorrichtung zur Ermittlung der Sauerstoffaktivitaet von in fluessigem Zustand befindlichen Metallen, insbesondere Eisen - Google Patents

Description

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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)

Patentansprüche:

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