DE19534550A1

DE19534550A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Messung und Regelung der Übertragungsgeschwindigkeit einer Aufkohlungs- und/oder Nitrieratmosphäre

Info

Publication number: DE19534550A1
Application number: DE19534550A
Authority: DE
Inventors: Werner Goehring
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-09-20
Filing date: 1995-09-18
Publication date: 1996-03-21

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung und Regelung der Übertragungsgeschwindigkeit einer Auf kohlungs- und/oder Nitrieratmosphäre zur Erzielung eines be stimmten Konzentrationsverlaufes des übertragenen Elementes in der Randschicht metallischer Werkstücke durch angepaßte Zufuhr von Kohlenwasserstoff, Luft, O₂, CO₂, N₂O, N₂ oder NH₃ in einen Ofenraum, wobei die zugeführte Menge eines oder mehrerer dieser Gase durch eine elektrische Meßgröße bestimmt wird, die zwischen den Elektroden einer in den Ofenraum eingebauten Festelektrolyt- Meßzelle anliegt.

Nach dem Stand der Technik ist die Ermittlung der Übertragungs geschwindigkeit derartiger Atmosphären nur durch Aufkohlen oder Nitrieren von Werkstücken, Drähtchen oder Folien möglich. Aus den erzielten Ergebnissen wird dann nachträglich die Übertra gungsgeschwindigkeit berechnet. Das hat die Nachteile, daß die Werte zur Regelung der aktuellen Übertragungsgeschwindigkeit erst verspätet vorliegen bzw. eine automatische kontinuierliche Messung nicht möglich ist. Wenn beispielsweise zu niedrige Über tragungsgeschwindigkeiten eine ungleichmäßige Nitrierschichtdicke hervorgerufen haben, läßt sich der Schaden nicht mehr nach träglich beheben. Weiterhin kann eine Rußabscheidung im Ofenraum ein langandauerndes Ausbrennen und Konditionieren des Ofenraumes notwendig machen.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Stoffübertragungsgeschwindig keit kontinuierlich und ohne Verzögerung zu erfassen und zu re geln.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die in Anspruch 1 beschrie bene Messung des Stromflusses an einem in der Atmosphäre ange ordneten Festelektrolyten, wobei der Stromfluß [µA] bzw. dessen Veränderungen ein Maß für die Übertragungsgeschwindigkeit dar stellen. Zu diesem Zweck wird an dem Festkörperelektrolyten eine elektrische Gleichspannung angelegt. Dadurch erfolgt in bekann ter Weise ein Ionen- und Elektronenstrom durch den Meßkreis. Nach dem Stand der Technik entspricht die Stärke des Stromflus ses linear der Konzentration der ionenleitenden Komponente des umgebenden Gases (siehe z. B. European Patent Application 0216977). Das erfindungsgemäße Verfahren geht darüber hinaus und berücksichtigt, daß der entstehende Ionenstrom auch von der Bil dungs- und Zerfallsgeschwindigkeit der durch den Elektrolyten geleiteten Ionen beeinflußt wird. Ist diese Ionensorte für den Übertragungsvorgang repräsentativ, kennzeichnet der elektrische Stromfluß die augenblicklich herrschende Übertragungsgeschwin digkeit der Atmosphäre an die Werkstücke. Die Höhe dieser Ge schwindigkeit kann - wenn gewünscht - durch Eichung ermittelt wer den.

Nach Anspruch 2 wird vorgeschlagen, die Meßeinrichtung in einem gewissen Bereich zu eichen, wobei die Veränderungen des Strom flusses die Übertragungsgeschwindigkeiten kennzeichnen. Dazu sind prinzipiell zwei Eichungen bei unterschiedlicher Übertra gungsgeschwindigkeit notwendig.

Nach Anspruch 3 dient ein Sauerstoffionen leitender Festelektro lyt zur Messung der Aufkohlungsgeschwindigkeit.

Die Kohlenstoffübertragung an der Werkstückoberfläche erfolgt nach folgendem Reaktionsschema:

CO_ad → C_ad + O_ad.

Bekanntlich ist der Abtransport des adsorbierten Sauerstoffs von der Werkstückoberfläche der geschwindigkeitsbestimmende Teil schritt der Kohlenstoffübertragung. Bei Anwendung eines Sauer stoffionen leitenden Festelektrolyten in der erfindungsgemäßen Meßzelle, entspricht die Stärke des Stromflusses zwischen den beiden Elektroden dem Transportgeschwindigkeit des Sauerstoffes.

Der Stromfluß wird u. a. durch die Konzentration und die Spaltei genschaften von CO sowie durch die Sauerstoffionen-Bildungs- und Zerfalls-Eigenschaften der Atmosphäre an den Elektroden hervor gerufen. Die Einbauintensität der Ionen in den Elektrolyten wird vorwiegend durch den CO-Gehalt der Atmosphäre bestimmt; die Aus bauintensität hauptsächlich durch die Reduzierwirkung von CH₄- Spaltprodukten und H₂. Dieser Vorgang entspricht prinzipiell der Platzwechselzahl des adsorbierten Sauerstoffs an der Werkstück oberfläche. Da sehr wenig Sauerstoff des gespaltenen CO in die Werkstückoberfläche eindringt, kennzeichnet der O-Platzwechsel auch die Aufkohlungsgeschwindigkeit. Die gemessene Stromstärke [µA] ist somit proportional zur Transportgeschwindigkeit des Kohlenstoffs [mol/s].

Der vorbeschriebene Stromfluß wird vom Aufkohlungsgrad der Elek trode beeinflußt. Es ist daher zweckmäßig, nicht aufkohlende Elektrodenwerkstoffe - wie Edelmetalle - anzuwenden. Damit unter liegt die gemessene Aufkohlungsgeschwindigkeit der Atmosphäre keinen Veränderungen durch eine Aufkohlung der Meßstelle.

Für gelegentliche Messungen des Übertragungsverhaltens bei fort schreitender Aufkohlung kann man die Elektrode und die Berüh rungsstelle mit der Trennwand in der Atmosphäre - anstelle der üblichen Edelmetalle - aus demselben Werkstoff wie die Werkstücke ausführen. Sie müssen dann bei jeder Übertragungs-Charge erneu ert werden. Auf diese Weise lassen sich auch werkstoffabhängige Einflüsse auf die Aufkohlungsgeschwindigkeit ermitteln. Sie wer den jedoch zweckmäßigerweise nur einmal gemessen und dann in das Berechnungsprogramm des C-oder N-Profils übernommen.

Bei der Stickstoffübertragung ist nach Literaturangaben der Ab transport des an der Werkstückoberfläche adsorbierten Sauer stoffs ebenfalls ein wichtiger Schritt des Übertragungsvorgan ges. In sauerstoffhaltigen Nitrieratmosphären ist die Transport geschwindigkeit des Sauerstoffs nach dem Bodenstein-Prinzip auch für die Stickstoff-Übertragungsgeschwindigkeit aussagefähig.

Der Stromfluß durch die Meßzelle hängt von mehreren sich ändern den Einflüssen ab, z. B. von der Größe der Berührungsfläche zwi schen Elektrode und Elektrolyt oder von Vergiftungserscheinungen an den Elektroden. Die absolute Höhe des Stromflusses spielt bei der Überprüfung der Übertragungseigenschaften einer Atmosphäre durch die Bedienungsleute keine Rolle. Zum Auffinden oder Auf rechterhalten der bestgeeigneten Gasmengen dient der Maximalwert der µA-Messung. Für eine automatische Regelung des Meßwertes oder zur Benützung des Wertes zur Berechnung der Konzentration des übertragenen Stoffes in der Randschicht der Werkstücke ist jedoch eine Justierung bzw. Eichung des Meßwertes in die mit den Stromfluß sich ändernden Größen [gC/(cm²_*s)] bzw. [gN/(cm²_*s)] erforderlich.

In Anspruch 4 wird die Anwendung eines Stickstoffionen leitenden Elektrolyten vorgeschlagen. Die Einbauintensität dieser Ionen in den Elektrolyten wird vorwiegend durch spaltendes NH₃ oder durch in Plasma angeregtes N₂ beeinflußt. Die Ausbauintensität durch NH₃-Rückbildung mit H₂ oder durch Rückbildung von N₂. Diese Vor gänge entsprechen den üblichen Modellvorstellungen der Nitrier wirkung.

In Anspruch 5 ist eine Justierung des Meßwertes beschrieben. Dazu wird die Meßzelle anstelle der Atmosphäre mit einem gleich bleibenden Justiergas (z. B. Luft) beaufschlagt. Dabei stellt sich ein Stromfluß ein, der unabhängig von der Übertragungsge schwindigkeit der Atmosphäre ist. Verändert sich der Stromfluß von Justierung zu Justierung, so ist dies auf vorbeschriebene Veränderungen der Meßzelle zurückzuführen. Die Veränderung des Justier-Stromflusses dient zur Berichtigung des Meßwertes der Übertragungsgeschwindigkeit. Diese Umrechnung des aktuellen Stromflusses auf einen festgelegten Vergleichszustand ist ein fach - ggf. automatisch - zu bewirken. Auf diese Weise läßt sich eine stets gleichbleibende Stoffübertragung bei einem µA-Soll wert reproduzierbar herbeiführen, ohne daß dazu die absolute Hö he der Übertragungswerte bekannt sein muß.

Bei der Regelung einer Atmosphäre wird die Übertragungsgeschwin digkeit erhöht, wenn Stoffe in den Ofenraum eingeführt werden, die die Spaltung von CH₄ und NH₃ fördern. Das sind elektronenak zeptierende Lewis-Säuren, z. B. CO₂ oder Sauerstoffatome, die sich aus Luft, O₂ oder N₂O im heißen Ofenraum abspalten. Eine hohe Übertragungsgeschwindigkeit der Atmosphäre wird nicht nur aus wirtschaftlichen Gründen angestrebt. Sie fördert auch die Gleichmäßigkeit der Stoffübertragung an allen Stellen des Werk stückes und an allen Werkstücken innerhalb einer Charge.

Die Übertragungsgeschwindigkeit unterliegt einer Vielzahl schlecht abzuschätzender Einflüsse, z. B. in den Ofenraum einge schleppte Fremdstoffe oder Oxydations-/Reduktionsvorgänge von Charge oder Ofenauskleidung. Die erfindungsgemäße erstmalige Möglichkeit der kontinuierlichen Messung und Regelung der Über tragungsgeschwindigkeit gestattet daher eine wesentliche Verbes serung der Qualität und Berechenbarkeit der Stoffübertragung.

In Anspruch 6 sind die Vorrichtungsmerkmale der Erfindung be schrieben.

Nach Anspruch 7 wird vorgeschlagen, die gasberührten Oberflächen der Elektrolyte teilweise mit einer elektrisch nicht leitenden Schicht zu versehen. An der Oberfläche des Elektrolyten (3) be finden sich elektrische Ladungsträger. Kurzschlüsse zwischen den Elektroden (4) und (5) durch Oberflächenleitung müssen verhin dert werden.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert:

Fig. 1 zeigt die Vorrichtung der Erfindung.

In den Wärmebehandlungs-Ofenraum (1) ist ein rohrförmiges Gehäu se (2) eingebaut, das zur Aufnahme des Elektrolyten (3) mit den Elektroden (4, 5) dient. Dieses Gehäuse ist zur Atmosphäre hin mit Öffnungen (6) versehen und gegenüber der Umgebungsluft mit einem Stopfen (7) gedichtet. Eine Verbindungsleitung (8) zur Elektrode (4) wird elektrisch isoliert durch Stopfen (7) ge führt. Da das Gehäuse (2) meist aus Metallen besteht, kann die ses als Verbindungsleitung zur Elektrode (5) genutzt werden. Außerhalb des Ofens wird der Meßkreis über eine in Reihe ge schaltete Gleichstromquelle (9) (ca. 1 V) mit Amperemeter (10) geschlossen. Durch Stopfen (7) führt eine Zuführungsleitung (11) für das Justiergas. An Teilen der Elektrolytoberfläche ist ggf. eine elektrisch nicht leitende Schicht (12) angebracht.

Die Erfindung wird an drei Beispielen erläutert:
Das erste Beispiel betrifft eine Anwendungsweise, bei der ledig lich optimale Stoffübertragungsbedingungen gesucht werden. Diese beziehen sich auf die Gleichmäßigkeit der Schichtbildung und ei nen geringen Gasverbrauch zur Herstellung der Atmosphäre. Zum Auffinden, Aufrechterhalten bzw. gelegentlichen Überprüfen der bestgeeigneten Gasmengen dient der Maximalwert des die Übertra gungsgeschwindigkeit kennzeichnenden µA-Wertes.

Bei einer Aufkohlungsatmosphäre (C-Pegel 1,1%) wird die günstig ste dem Ofenraum zugeführte Erdgasmenge gesucht. Es ergaben sich bei der Erprobung mit verschiedenen Erdgasmengen folgende µA- Werte:
Bei 1 m³/h 180 µA; bei 1,2 m³/h 185 µA; bei 1,4 m³/h 175 µA.

Bei etwa 1,2 m³/h lag die günstigste Erdgasmenge.

Die absolute Höhe des µA-Wertes spielt beim Auffinden des Maxi malwertes keine Rolle. Eine Justierung oder Eichung des µA-Wer tes ist hierzu nicht erforderlich.

Auf dieselbe Weise kann beim Nitrieren oder Nitrocarburieren die optimale NH₃-Menge oder die der Zusatzgase CO₂, N₂O, Luft oder O₂ bestimmt werden.

An einem zweiten Beispiel wird die automatische Justierung einer Meßzelle für die Übertragungsgeschwindigkeit erläutert. Damit lassen sich reproduzierbare Übertragungswerte der Atmosphäre er zielen. Dies dürfte die wichtigste Anwendung der Erfindung sein.

Der Elektrolyt (3) und die Elektroden (4) und (5) werden in ei ner Betriebspause einem Justiergas ausgesetzt, aus dem sich die geleiteten Ionen bilden können. Bei Atmosphärenöfen ist dieses meist Luft, bei Plasmaöfen Stickstoff. Bei der Betriebstempera tur des Ofens betrug der Justier-Stromfluß mit Luft 660 µA. Un ter Übertragungsbedingungen (Elektrolyt (3) und die Elektrode (4) und (5) mit der Atmosphäre in Berührung) betrug der Meßwert 215 µA. Bei einer späteren Nachjustierung wurden 689 µA gemes sen. Die Atmosphäre wurde bei 215 µA geregelt. Der berichtigte Meßwert beträgt 215 _* 660/689 = 206 µA. Das sind 206/215 = 96% der bei der Erstjustierung herrschendenden Übertragungsgeschwin digkeit. Der µA-Meßwert muß entweder um 4% erniedrigt oder der Sollwert von 215 µA um 4% erhöht werden. Beides kann automatisch erfolgen.

In einem dritten Beispiel wird eine Eichung des justierten Meß wertes mit kurzzeitig aufgekohlten Folien erläutert.

Nach Literaturangaben beträgt die auf den C-Pegel C_P und den Randkohlenstoffgehalt C_R bezogene C-Übertragungsgeschwindigkeit v an den nicht aufkohlenden Edelmetallelektroden:

v = v₀/C_P ⁿ _* (C_P-C_R)ⁿ [gC/(cm²_*s)].

Hierbei ist v₀ die Anfangs-Aufkohlungsgeschwindigkeit bei C_R=0.

Mit Hilfe kurzzeitig aufgekohlter Folien läßt sich die Anfangs- Aufkohlungsgeschwindigkeit bei der Eichung v_0[Eich] und die Re aktionsordnung n berechnen. Für 1 und 3 min. aufgekohlte 0,05 mm dicke Folien gilt:

Bei einer Aufkohlungsatmosphäre aus Erdgas+Luft liegen folgende Meßwerte vor [siehe Zeitschrift HTM 43 (1986) 4 S. 204]:

%C₀ = 0,1, %C₁ = 0,421, %C₃ = 0,911, C₀ = 1,15%C.

Mit diesen Werten errechnet sich n = 0,378 und v_0[Eich] = 1,055_*10^-6 [gC/(cm²_*s)].

Betrachtet man den aktuellen v₀-Wert proportional zum Stromfluß [µA], dann beträgt er an der justierten und geeichten Meßzelle:

Der bei der Aufkohlung herrschende aktuelle Stromfluß betrug 235 µA. Bei der Eichung war der Stromfluß in der Atmosphäre 247 µA und der Justierwert mit Luft 632 µA. Der letzte Nachjustierwert mit Luft lag bei 672 µA. Der aktuelle v₀-Wert beträgt damit

Während der Aufkohlung mit einem C-Pegel C_P=1,15%C beträgt somit die übertragene C-Menge:

v = 9,44_*10^-7/1,15^0,378 _*(1,15-C_R)^0,378 [gC/(cm²_*s)]
= 8,95_*10^-7 _*(1,15-C_r)^0,378 [gC/(cm²_*s)] bzw.
1,14_*10^-5 _*(1,15-C_R)^0,378 [%C_*cm/s].

Damit läßt sich während des Aufkohlungsvorganges die übertragene C-Menge in Abhängigkeit vom Rand-C-Gehalt berechnen. Herrscht beispielsweise ein Rand-C-Gehalt von C_R=0,95%, beträgt diese:
v_[0,95] = 4,87_*10^-7 [gC/(cm²_*s)] bzw. auf (C_P-C_R) bezogen:
β_[0,95] = 2,43_*10^-6 [gC/(cm²_*s_*%C)] bzw. 3,10_*10^-5 [cm/s].

Bei Atmosphären mit niedrigen Übertragungsgeschwindigkeiten kann die v₀-Ermittlung mit Folien von den Werten bei dickeren Werk stücken abweichen. Dann muß ein Plättchen der aufzukohlenden Stahlsorte ca. 1 Std., aufgekohlt und durch Wägung die übertragene C-Menge ermittelt werden. Hieraus kann man mit Hilfe einer Com puter-Simulationsrechnung die bei Aufkohlungsbeginn herrschende Eich-Übertragungsgeschwindigkeit vom Eiche ermitteln.

Für die meisten Anwendungsfälle genügt es, die Übertragung bei dem Wert der geeichten Übertragungsgeschwindigkeit zu regeln. Die Messung sich ändernder Übertragungsgeschwindigkeiten kann mit einem einzigen Eichvorgang erfolgen, wenn man den Zusammen hang zwischen dem v₀- und dem µA-Wert linear annimmt oder diesen kennt. Ansonsten sind zwei Eichungen erforderlich.

Besonders vorteilhaft ist nachstehend beschriebene Regelung der C-Übertragungsgeschwindigkeit bei Aufkohlungsatmosphären aus di rekt in den Ofenraum eingeführten Brennstoff-Luftgemischen:
Bei geringen Sollwertabweichungen wird nur die eingeführte Brennstoffmenge verändert;
bei stärkerem Absinken der Übertragungswerte erfolgt kurz zeitig eine zusätzliche Zufuhr von O₂.

Die Zufuhr von O₂ erhöht sowohl die Reaktionsgeschwindigkeit des Brennstoffes als auch den CO-Gehalt der Atmosphäre. Beides be wirkt bei gleichem Brennstoffverbrauch eine erhöhte C-Übertra gungsgeschwindigkeit. Dadurch verkürzen sich die Aufkohlungszei ten und eine Rußabscheidung im Ofenraum wird verhindert. Eine verbesserte Ausnutzung der Ofenanlage bringt meist höhere Ko steneinsparungen, als der dazu notwendige Aufwand für O₂.

Bei Nitrieratmosphären hat die Übertragungsgeschwindigkeit einen stärkeren Einfluß als die N-Konzentrationen. In der Praxis bringt die Anwendung der Erfindung eine Verbesserung der Wieder holbarkeit der Eigenschaften der Verbindungsschicht von Charge zu Charge. Dies bezieht sich auf deren gleichmäßige Dicke an al len Stellen des Werkstückes und deren Porenanteil.

Bei der Regelung der N-Übertragungsgeschwindigkeit treten höhere Werte ein, wenn zum Ammoniak folgende Gase zugegeben werden:
CO₂ bei gleichzeitiger Erhöhung des C- und O- Anteils der Verbindungsschicht an der Werkstückoberfläche;
Luft, O₂ oder N₂O, bei Erhöhung nur des O-Anteils.

Die Erfindung eignet sich auch zur Erzeugung von Oxydschichten bestimmter Dicke an der Werkstückoberfläche, insbesondere in un mittelbarem Anschluß an eine Nitrocarburierbehandlung. Im Ofen raum wird die Nitrieratmosphäre durch eine oxydierende Atmosphä re - z. B. N₂+Luft - verdrängt. Mit einer Sauerstoffmeßzelle wird das jeweilige Sauerstoffpotential und mit der erfindungsgemäßen Meßzelle die Sauerstoff-Übertragungsgeschwindigkeit der Atmo sphäre erfaßt. Die Regeleinrichtung beendet die oxydierende Be handlung, wenn die aus diesen Werten berechnete Dicke der Oxyd schicht dem Sollwert entspricht.

Die Erfindung bietet erstmals eine kontinuierliche Meßgröße für die Übertragungsgeschwindigkeit einer Atmosphäre. Ihre Fort schrittlichkeit liegt z. Zt. in einer verbesserten Gleichmäßig keit und Berechenbarkeit der Aufkohlungswirkung aller CO-halti gen Atmosphären. Auch kann die Übertragungsgeschwindigkeit sau erstoffhaltiger Nitrieratmosphären geregelt werden. Damit wird zugleich auch eine gleichmäßige Schichtdicke bei unterschiedli cher Gas-Anströmung der Werkstückoberfläche erzielt. Außerdem läßt sich eine Rußbildung in Aufkohlungsöfen vermeiden.

Die neue Meßzelle stellt nur geringe Anforderungen an die Elek trolyt-Qualität. Es ist daher zu erwarten, daß die bei der Po tentialmessung z.Zt. nicht einsetzbaren Leiter für N- bzw. C- Ionen bei der erfindungsgemäßen Messung befriedigend arbeiten. Dann lassen sich auch sauerstofffreie Atmosphären beim Nitrieren oder beim Aufkohlen mit Kohlenwasserstoffen - ggf. mit Plasmaun terstützung - regeln.

Claims

1. Verfahren und Vorrichtung zur Messung und Regelung der Übertragungsgeschwindigkeit einer Aufkohlungs- und/oder Ni trieratmosphäre zur Erzielung eines bestimmten Konzentra tionsverlaufes des übertragenen Elementes in der Rand schicht metallischer Werkstücke durch angepaßte Zufuhr von Kohlenwasserstoff, Luft, O₂, CO₂, N₂O, N₂ oder NH₃ in einen Ofenraum, wobei die zugeführte Menge eines oder mehrerer dieser Gase durch eine elektrische Meßgröße bestimmt wird, die zwischen den Elektroden einer im Ofenraum eingebauten Festelektrolyt-Meßzelle anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß an einen allseits von der Atmosphäre umgebenen Fest elektrolyten über zwei Elektroden eine konstante Gleich spannung angelegt wird und als Meß- oder Regelgröße die entstehende elektrische Stromstärke dient.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus den Veränderungen der Stromstärke mittels Eichung die absolute Höhe der Übertragungsgeschwindigkeit von der Atmosphäre auf die Werkstücke ermittelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sauerstoffionen leitender Festelektrolyt zur Mes sung der Übertragungsgeschwindigkeit einer CO-haltigen Auf kohlungs- und/oder Nitrieratmosphäre auf Werkstücke aus Stahl dient.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stickstoffionen leitender Festelektrolyt zur Mes sung der Übertragungsgeschwindigkeit einer Nitrieratmosphä re auf Werkstücke aus Stahl dient.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Stromfluß einwirkenden Veränderungen an der Meßzelle mit Hilfe einer reproduzierbaren Justier-Begasung - z. B. mit Luft - erfaßt wird, wobei der als Meßwert dienende Stromfluß durch Multiplikation des aktuellen Stromflusses mit einem Faktor ermittelt wird, der sich aus dem Stromfluß bei der Erst-Justierung, dividiert durch den Stromfluß bei der Nach-Justierung, ergibt.

6. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein im Ofenraum angeordneter, allseits von der Atmo sphäre umgebener Elektrolyt, mit zwei Elektroden versehen ist, die mit einer Gleichspannungsquelle und einem Strom meßgerät in Reihe geschaltet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die gasberührten Oberflächen des Festelektrolyten (3) teilweise mit einer elektrisch nicht leitenden Schicht (12) versehen sind.