Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Ermittlung der
Sauerstoffaktivität von in flüssigem Zustand befindlichen Metallen, Metalloxyden
und Schlacken nach der Patentanmeldung P 12 96 834. The invention relates to a device for determining the
Oxygen activity of metals in the liquid state, metal oxides
and slag according to patent application P 12 96 834.
2-52. Diese Vorrichtung beruht auf dem zur Ermittlung der Sauerstoffaktivität
von in festem Zustand befindlichen Metallen angewandten Prinzip des leistungslosen
Messens der Spannung eines galvanischen Elementes, das eine Vergleichssubstanz bekannter
Sauerstoffaktivität enthält, die durch eine Zwischenschicht von Sauerstoffionen
leitenden Mischoxyden, z. B. aus stabilisiertem Zirkonoxyd, von dem zu untersuchenden
Metall getrennt ist. Die Vorrichtung nach der Hauptpatentanmeldung besteht aus einem
aus Sauerstoffionen leitendem Mischoxyd gasdicht gebrannten rohrförmigen Behälter,
auf dessen Wandung und Boden von außen und innen gasdurchlässige Zirkonoxydschichten
aufgesintert sind, sowie aus einer in der aufgesinterten Innenschicht des in das
schmelzflüssige Metall eintauchenden und mit einer Vergleichssubstanz bekannten
Sauerstoffpotentials zu beschickenden Behälters befindlichen Vergleichselektrode,
die mit einer äußeren, in die Schmelze eintauchenden Meßelektrode durch ein Röhrenvoltmeter
verbunden ist.2-52. This device is based on that for determining the oxygen activity
of metals in a solid state applied principle of the powerless
Measuring the voltage of a galvanic element that is a known reference substance
Contains oxygen activity through an intermediate layer of oxygen ions
conductive mixed oxides, e.g. B. of stabilized zirconium oxide, of the to be examined
Metal is separated. The device according to the main patent application consists of one
Tubular container fired gas-tight from mixed oxide that conducts oxygen ions,
Zirconium oxide layers permeable to gas from the outside and inside on the wall and bottom
are sintered on, as well as from a sintered-on inner layer of the in the
molten metal immersed and known with a reference substance
Reference electrode located in the container to be charged,
the one with an external measuring electrode immersed in the melt through a tube voltmeter
connected is.
Die Bestimmung der Sauerstoffaktivität erfolgt dabei in der Weise,
daß nach dem Füllen des Behälterinnenraums mit einer Vergleichssubstanz bekannter
Sauerstoffaktivität, beispielsweise mit einem Gas, einer flüssigen Metallschmelze
oder einem flüssigen oder festen Metalloxyd, der Behälter in die Metall-oder Schlackenschmelze
eingetaucht und die elektrische Spannung zwischen der im Innenraum befindlichen
Vergleichselektrode und der in die Schmelze eingetauchten Meßelektrode gemessen
wird. Diese Spannung ist proportional dem Logarithmus des Aktivitätsverhältnisses
der Sauerstoffgehalte der Vergleichssubstanz und der zu messenden Schmelze. The oxygen activity is determined in such a way that
that after filling the interior of the container with a reference substance known
Oxygen activity, for example with a gas, a liquid metal melt
or a liquid or solid metal oxide, the container into the metal or slag melt
immersed and the electrical voltage between that located in the interior
Comparison electrode and the measuring electrode immersed in the melt measured
will. This voltage is proportional to the logarithm of the activity ratio
the oxygen content of the reference substance and the melt to be measured.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, die Vorrichtung
nach der Hauptpatentanmeldung im Sinne einer leichteren Handhabung und einer Beschleunigung
des Meßvorganges zu verbessern. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt in der Weise,
daß die Meßelektrode in die äußere, gasdurchlässige Zirkonoxydschicht eingesintert
ist. Eine derartige Vorrichtung läßt sich mit besonderem Vorteil auf das Messen
der Sauerstoffaktivität von mindestens 5500 C heißen Gasen, beispielsweise von Abgasen
aus Brennöfen, Glühöfen, Schmelzöfen oder von heißen Gasgemischen, die in die Öfen
eingeleitet werden, beispielsweise in Siemens-Martin-Öfen oder andere mit Gas bzw.
Öl befeuerte Öfen, anwenden. The object on which the invention is based is the device
according to the main patent application in terms of easier handling and acceleration
to improve the measuring process. This task is solved in such a way that
that the measuring electrode is sintered into the outer, gas-permeable zirconium oxide layer
is. Such a device can be used to measure with particular advantage
the oxygen activity of at least 5500 C hot gases, for example exhaust gases
from kilns, annealing furnaces, melting furnaces or from hot gas mixtures that enter the furnaces
be introduced, for example in Siemens-Martin ovens or others with gas or
Use oil fired stoves.
Für technische Messungen kann die Vergleichssubstanz in einer Verpackung
in den Innenraum des
Behälters eingeführt werden. Bei den hohen Temperaturen vergast
oder schmilzt die Verpackung und gibt die Vergleichssubstanz frei, was besonders
wichtig ist bei Vergleichssubstanzen, die an der Luft Veränderungen erfahren, beispielsweise
hydratisieren, Kohlensäure aufnehmen oder sich zersetzen. For technical measurements, the reference substance can be packed in a package
in the interior of the
Container are introduced. Gasified at the high temperatures
or the packaging melts and releases the comparison substance, which is special
is important for reference substances that undergo changes in the air, for example
hydrate, carbonate, or decompose.
In der Zeichnung ist das Gerät nach der Erfindung und seine Handhabung
schematisch dargestellt. In the drawing is the device according to the invention and its handling
shown schematically.
In einem mit dem zu messenden Gas angefüllten Raum R taucht das Meßgerät
ein. Es besteht aus einem gasdichten, einseitig geschlossenen Rohr 2 aus dem Sauerstoffionen
leitenden Mischoxyd, z. B. aus stabilisiertem Zirkonoxyd, auf dem innen und außen
aus dem gleichen Oxyd bestehende poröse Schichtee 3, 4 aufgesintert sind. In die
Innenschicht 3 ist eine Vergleichselektrode 5 und in die Außenschicht 4 eine Meßelektrode
6 eingesintert. The measuring device is immersed in a space R filled with the gas to be measured
a. It consists of a gas-tight tube 2, closed on one side, from the oxygen ions
conductive mixed oxide, e.g. B. made of stabilized zirconium oxide, on the inside and outside
Porous layers 3, 4 consisting of the same oxide are sintered on. In the
Inner layer 3 is a comparison electrode 5 and the outer layer 4 is a measuring electrode
6 sintered.
In das Innere des rohrartigen Behälters wird durch eine Leitung7
die aus einem reduzierend oder oxydierend wirkenden Gas, z. B. aus Kohlenmonoxyd,
Wasserstoff, Luft oder Sauerstoff bestehende Vergleichssubstanz eingeleitet. Sie
verläßt den Behälter durch eine Öffnung 8. Die Messung der Spannung geschieht stromlos,
z. B. mit einem Röhrenvoltmeter 9 oder nach einem Kompensationsverfahren. In the interior of the tubular container is through a line 7
from a reducing or oxidizing gas, z. B. from carbon monoxide,
Hydrogen, air or oxygen existing reference substance introduced. she
leaves the container through an opening 8. The voltage is measured without current,
z. B. with a tube voltmeter 9 or a compensation process.
Der aus dem mit dem zu messenden Gas gefüllten Raum R herausragende
Abschnitt des Gerätes ist außen durch einen gasundurchlässigen Mantel 10, z. B.
aus Metall oder einem nicht Sauerstoffionen leitenden Oxyd, wie Quarz, Korund oder
Sillimanit, vor der Einwirkung von Fremdgasen geschützt. The one protruding from the space R filled with the gas to be measured
Section of the device is externally by a gas-impermeable jacket 10, for. B.
made of metal or an oxide that does not conduct oxygen ions, such as quartz, corundum or
Sillimanit, protected from the effects of foreign gases.