DE2133631B2

DE2133631B2 - Vorrichtung zur Messung des Sauerstoffgehaltes von flüssigen Metallen

Info

Publication number: DE2133631B2
Application number: DE2133631A
Authority: DE
Inventors: Robert Samuel Apollo Rittiger; Charles Krumbach Murrysville Russel
Original assignee: USS Engineers and Consultants Inc
Current assignee: USS Engineers and Consultants Inc
Priority date: 1970-07-15
Filing date: 1971-07-06
Publication date: 1979-08-16
Also published as: FI54744B; JPS5548256B1; FR2100423A5; FI54744C; US3758397A; BE769652A; BG20407A3; NO133048C; TR16961A; LU63525A1; ES392920A1; YU175771A; CS166775B2; NO133048B; DE2133631A1; KR780000209B1; GB1350663A; HU165461B; PL70884B1; AT316902B

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung des Sauerstoffgehaltes flüssiger Metalle mit Hilfe einer galvanischen Zelle und eines Anzeigegerätes, das die EMK als Maß für den Sauerstoffgehalt mißt, wobei die galvanische Zelle einen festen Oxydelektrolyten aufweist, der ein Sauerstoffionenleiter ist, und bei der das flüssige Metall eine Elektrode der galvanischen Zelle bildet, ferner mit einer Bezugselektrode aus einem einen verdichteten Zustand aufweisenden Gemisch eines Metalls und seines Oxids, die mit dem festen Elektrolyten in Kontakt steht, sowie mit einem elektrischen Leiter, dessen eines Ende mit der Bezugselektrode in Berührung steht, die den festen Elektrolyten berührt, und mit einer elektrischen

Leitervorrichtung, deren eines Ende so angeordnet ist, daß es das flüssige Metall berührt, wobei die anderen Enden des Leiters und der Leitervorrichtung mit Anschlußklemmen versehen sind, die mit dem Anzeigegerät verbunden sind, und wobei die Leitervorrichtung noch einen zweiten Leiter aufweist und beide Leiter die Bezugselektrode und der Elektrolyt von einem hitzebeständigen Körper getragen sind.

Eine für den genannten Zweck geeignete Vorrichtung ist bereits in der OS 19 23 064 beschrieben. Diese bekannte Vorrichtung eignet sich jedoch grundsätzlich nur fü? Laborzwecke und nicht für große Stahlerzeugungsöfen und -behälter, und zwar aufgrund ihrer Kosten, Zerbrechlichkeit und Unzuverlässigkeit, wenn sie von verhältnismäßig ungeschickten Arbeitern benutzt wird, und auch aufgrund der Kompliziertheit ihrer Anwendung und anderer Faktoren, die bei der Anpassung des grundlegenden Zellenkonzepts an industrielle Maßstäbe wichtig sind.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, eine Vorrichtung zur Messung des Sauerstoffgehaites und der Temperatur zu schaffen, die im we:entlichen nach demselben Prinzip arbeitet wie die in der oben genannten Druckschrift beschriebene Vorrichtung, jedoch billiger hergestellt werden kann und stabiler ist sowie die anderen Nachteile der bekannten Vorrichtung vermeidet

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der zweite Leiter aus dem gleichen Material besteht wie der erste Leiter, daß der hitzebeständige Körper an jr seinem unteren Ende den Elektrolyten freigibt sowie das eine Ende des zweiten Leiters, und daß am oberen Ende des hitzebeständigen Körpers die Anschlußklemmen beider Leiter, ferner der hitzebeständige Körper sowie die Teile der galvanischen Zelle, die von ihm y, getragen sind eine Fühlereinheit bilden, die mit der Anzeigevorrichtung über die Anschlußklemmen trennbar verbunden sind.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. 4»

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Zeichnungen beispielshalber näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigen

F i g. 1 eine Längsschnittansicht einer Ausführungsform der Meßvorrichtung, 4">

Fig.2 eine der Fig. 1 ähnliche Scbnittansicht einer anderen Ausführungsform, wobei der obere Teil der Vorrichtung und die Anschlüsse an das Potentiometer weggelassen sind,

Fig.3 eine Ansicht läs.gs der Linie IfI-III in Fig.2, ->o wobei Teile weggelassen sind,

Fig.4 eine Ansicht längs der Linie IV-IV in Fig.2 und

Fig.5 eine Schnittansicht des unteren Teils eines dritten Fühlers. r,

Das Bezugszeichen 2 in F i g. 1 bezeichnet die Fühlereinheit der Meßvorrichtung. Sie weist ein Körperglied 4 aus einem hitzebeständigen und wärmestoßbeständigen Material auf, beispielsweise aus gegossenem Aluminiumoxid. Eine erste Längsöffnung 6 m> erstreckt sich durch das Körperglied 4 und enthält ein erstes Rohr 8, dessen erstes Ende sich in den geschmolzenen Stahl oder einem anderen flüssigen Metall L hineinerstreckt. Das Rohr 8 besteht aus einem elektrischen Isolator, beispielsweise verschmolzenem ι,-, Siliciumoxid. Ein fester Elektrolyt in Form einer Scheibe iO aus ZrO₂, das 3 bis 10 Gew.-% CaO enthält, ist auf die Innenseite des Rohres 8 aufgeschmolzen, und eine Bezugselektrode 12 in Form eines Gemisches aus pulverförmigem Cr und CrA ist oben auf dem Elektrolyten 10 angeordnet und steht dabei mit dem ersten Ende einer Stange 14 in Berührung, die sich durch das Rohr 8 hindurch über das zweite Ende des Körperglieds 4 hinaus erstreckt Die Stange 14 ist aus einem elektrischen Leiter, vorzugsweise aus Molybdän, gefertigt Eine zweite Längsöffnung 16 erstreckt sich durch das Körperglied 4 neben und etwa parallel zur öffnung 6. Ein dem Rohr 8 ähnliches Rohr 18 verläuft durch die öffnung 16 und nimmt eine Stange 20 aus dem gleichen Material wie die Stange 14 auf. Der Umfang der Scheibe 10 ist mit einem hitzebeständigen Oberzug 22 bedeckt, und der Umfang des ersten Endes der Stange 20 ist mit einem ähnlichen Überzug 24 bedeckt, die eine zu schnelle Zerstörung von Scheibe 10 und Stange 20 verhindern sollen. Die Enden der Scheibe 10 und der Stange 20 tragen keinen solchen überzug, der vorzugsweise dieselbe Zusammensetzung hat wie das Körperglied 4.

Eine dritte Längsöffnung 26 ist neben den benachbarten und in etwa parallelen öffnungen 6 und 16 vorgesehen, verläuft jedoch nicht über die ganze Länge des Körperglieds 4. Ein ein geschlossenes Ende aufweisendes Rohr 28, bestehend aus einem Isoliermaterial, beispielsweise verschmolzenem Siliciumoxid oder Quartz, paßt in die öffnung 26 und nimmt ein 2-Loch-Hitzeschutzrohr 30 für die Drähte eines Thermoelements 32 auf, das vorzugsweise ein genormtes Pt, Pt + 10% Rh-Thermoelement ist, wenn es in Verbindung mit geschmolzenem Stahl verwendet wird; die freien oberen Enden der Thermoelementdrähte sind mit einem Epoxydharz oder einem anderen undurchlässigen, elektrisch isolierenden Klebemittel beschichtet und zu passenden Thermoelementanschlußklemmen 34 umgebogen. Die zweiten oder oberen Enden der Stangen 14 und 20 dienen ebenfalls als Anschlußklemmen 14 Tund 20 T.

Der Fühler wird wie folgt hergestellt: Die Scheibe 10 wird in dem Ende des Rohres 8 angeordnet und ragt aus ihm heraus. Das Rohrende wird auf eine Temperatur erhitzt, bei der es erweicht und rund um den Umfang der Scheibe 10 ausfließt Nach dem Abkühlen bildet das verschmolzene Siliciumoxid des Rohres 8 rund um die Scheibe 10 eine dichte Abdichtung, so daß ein Eindringen von Stahl während des Eintauchen* verhindert wird. Falls gewünscht, läßt sich anstelle des Rohres 8 und der Scheibe 10 ein einen kleinen Durchmesser aufweisendes Rohr mit einem geschlossenen Ende, gefertigt aus dem Elektrolytmaterial, verwenden. Das Gemisch 12 wird dann in das Rohr 8 gestopft, worauf die Stange 14 in das Rohr eingesteckt und mit dem Gemisch 12 in Berührung gebracht wird. Die Stange 20 wird in dem Rohr 16 angeordnet, und das Rohr 28 und die Teile 32, 34, werden zu einer Einheit zusammengebaut. Alle drei Rohranordnungen werden dann in einem Formhohlraum placiert und mit Hilfe einer geeigneten Haltevorrichtung im wesentlichen parallel zucinand-.i* und parallel zur Achse des Formhohlraumes festgehalten. Daraufhin wird ein Brei aus hitzebeständigen Teilchen und Bindemitteln, vermischt mit Wasser, in den Hohlraum und rund um die fest angeordneten Einzelteile eingegossen, bis der Formhohlraum gefüllt ist. Jedes Komponentenende, das mit dem geschmolzenen Stahl in Berührung kommen muß, ragt etwa 19 mm über das eine Ende der Form hinaus und wird nicht von dem Brei bedeckt. Auch die anderen Enden der Komponenten, die über das

entgegengesetzte Ende der Form hinausragen, werden nicht mit dem Brei bedeckt. Eine geringe Menge dieses Breis wird auf die Seiten der herausragenden Teile der Elektroiytscheibe 10 und das Ende des Rohres 8 gestrichen. Die Stirnfläche der Elektrolytscheibe wird jedoch nicht mit dem Brei bedeckt. Außerdem wird die freiliegende Länge der Stange 20, die den geschmolzenen Stahl berührt, mit dem hitzebeständigen Brei bedeckt, ausgenommen das Stangenende.

Nachdem die Bindemittel in dem Brei zusammen mit den hitzebeständigen Körner zu einer harten, kompakten Masse geworden sind, wird der Gußkörper aus dem Formhohlraum entfernt und einer Reihe von Trocknungsschritten unterworfen, die den hitzebeständigen Körper noch widerstandsfähiger und frei von Feuchtigkeit machen. Vorzugsweise wird ein handelsübliches, hitzebeständiges Gießmaterial, verwendet.

Vorzugsweise werden die Enden der Komponenten des Sensors 2. die sich unterhalb des Körperglieds 4 erstrecken, mit Stahlkappen 40 und 42 abgedeckt, wobei die Kappe 42 rund um die Kappe 40 und rund um das Ende des Körperglieds 4 verläuft. Der flüssige Stahl schmelzt die Kappen, die die Eiektrolytscheibe zeitweilig während des Eintauchens gegen Schlackenverschmutzung und das Fnde des ganzen Fühlers während der Handhabung gegen körperliche Beschädigung schützen. Stahl wird Messing oder Aluminium vorgezogen, da er vor dem Einsatz des Gerätes einen besseren körperlichen Schutz verleiht und einen höheren Schmelzpunkt hat. so daß er während des Eintauchens eine vorteilhafte Verzögerung der Schmelzdauer ermöglicht.

Eine Stahllanze 44 besitzt an ihrem unteren Ende ein Aijfnahmegefäß 46, in dem die Anschlußklemmen 147! 2O7~und 34 sitzen, die mit einem Millivolt-Schreiber 48 verbunden sind, vorzugsweise einem mit zwei Federn • ersehenen potentiometrischen Typ 82. und zwar mit Hilfe eines passenden Zwei-Leiter-Kompensationsleitungsdrahtes 52 für das Thermoelement und einem Zwei-Leiter-Leitungsdraht 50 Rt die Sauerstoffühler-/elle. Die Länge der Lanze 44 läßt sich in dem gewünschten Maüe variieren und die Lanze 44 könnte auch weggelassen werden. Zum Schütze der Teile vor Überhitzung während des Eintauchens sind Hülsen 54 und 56 aus Pappkarton oder Keramik vorgesehen. In der Praxis übliche Zeiten für das Eintauchen in den geschmolzenen Stahl betragen weniger als 20 Sekunden, so daß fester Pappkarton zwar verkohlt aber nicht brennt, weil die Metallschmelze keinen Sauerstoff für den Verbrennungsvorgang liefert.

Im Betriebszustand wird die Anordnung bis zu einer geeigneten Tiefe in die Schmelze eingetaucht. Die Hülsen 54 und 56, die sich über den Schmelzenspiege! hinauserstrecken, schützen die Drähte und oberen Elemente des Fühlers vor Beschädigung durch geschmolzenes Metall, dessen Sauerstoffgehalt von dem Fühler ermittelt werden soll. Kappen 40 und 42 schützen den Fühler vor chemischem Angriff durch die Schlacke, wenn er durch die Schlacke hindurch in die Metallschmelze abgesenkt wird. Sobald der stabilisierte Zirkoniumoxid-Elektrolyt den geschmolzenen Stahl berührt, wirkt letzterer wie eine Elektrode, wodurch sich ein galvanisches Element ergibt, das sich wie folgt darstellen läßt:

Mo₁Cr-I-Cr₂O₃ ZrO₂(CaO) Fe-O₁Mo

Mo, Cr, Cr₂O₃, ZrO₂ (CaO befindet sich in festem Zustand und Fe-O ist flüssig.)

Die Spannung über dem Elektrolyten ergibt sich durch die freie Energiegleichung wie folgt:

λ. - 2.Μ)} , lou

Darin bedeuten:

/·.' Die Spannung über dein Elektrolyten in Voll. ¹⁽¹ R l.^l)X7cal'u-atom deu . die Ciaskonslante.
/ lemperalur in (irad Kelvin.
η 2. die Λιι/ahl der ^:V|ui\aleiite pro (iramiiiatoin für Sauerstoff.

/ .1'.OdI cal/\qui\alenl\ oll. clic larada>-Koiii"· Manie.

/>_O; der Disso/iations-Sauersloffilruck von Cr.(),

im (ileichüeuichl mil reinem Chrom.
K die (ileichuewiehlxkonstante Tiir die Reaktion von Sauerstoff mit lliissiueni I isen.

_Ί (); it; I atm! <MI ut. "n in I-'c) . Cl

Die I eiiiperalurahliängiiikeil der (ileiehgeu ichts-

:"· konstanten Kund/'(^i ; Πιι'γ ('r_:()j (ilcichuevsichi aus bekannten iliermcuKnamischen Daten bctriiui

lot: /'_Ojl ,IaUn₁₂I

7(h)

4.47

Durch Kombination dieser Gleichungen und Substitution der Werte der Konstanten läßt sich die folgende Gleichung für Gewichtsprozent Sauerstoff im flüssigen Stahl erhalten, wobei die Einheiten der EMK (E) in Millivolt und die Einheiten der Temperatur Tin Grad Kelvin für die Cr-C^Oi-Bczugselcktrode gernessen werden:

Io»l"c. O) ----- 4.62 -

5SO - KU)S /:
7

Wenige Sekunden nach dem Eintauchen des Fühlers in die Schmelze wird eine stetige EMK erreicht und erzeugt kontinuierliche Sauerstoffgehaltangaben bis zu 40 Minuten.

Obgleich die oben angeführten speziellen Komoonenten bevorzugt werden, da sie sich für die Bestimmung des Sauerstoffgehalts von flüssigem Stahl als außerordentlich geeignet erwiesen haben, lassen sie sich variieren, solange sie den folgenden Anforderungen entsprechen. Der Elektrolyt 10 muß ein festes Oxid sein sowie ein Sauerstoffionenleiter mit unbedeutender elektrischer Leitfähigkeit unter Einsatzbedingungen, insbesondere bei der Temperatur und dem Partialdruck des Sauerstoffs, dem der Elektrolyt unterworfen wird. Er darf nicht mit den Materialien, die er berührt, reagieren. ZrO₂ mit 3 bis 10 Gew.-% CaO oder MgO; ThO₂ mit 3 bis 20 Gew.-% Y₂O₃, Al₂O₃ oder MgO sind Beispiele für Materialien, die unter sich ändernden Bedingungen brauchbar sind; jedoch sind nicht alle Elektrolyte zur Verwendung mit allen Strömungsmittelarten geeignet

Die Bezugselektrode 12 muß ein in verdichtetem Zustand befindliches Gemisch eines Metalls und seines

Oxids sein, das bei der Temperatur, der es ausgesetzt wird, nicht schnell schmilzt und auch nicht mit denjenigen Materialien, die es berührt, stark reagiert. In Verbindung mit Stahl hat sich CR-Cr₂Ü3 als außerordentlich geeignet erwiesen. Auch Mo—MO2, Ta—TaO2. > W-WO₂. Ni-NiO, Fe-FeO und Co-CoO können Verwendung finden, jedoch nicht für alle Arten von Strömungsmitteln. Anstelle von Mo können die Leiterstangen 14 und 20 aus Pt, Rh, Pt und Rh, W, Ta, W und Re, Cr und Legierung dieser Elemente angefertigt n> werden. Ni, Co, Fe, Cu, Al, Sn, Zn, Mg und deren Legierungen lassen sich zur Untersuchung der meisten Nichteisenmetalle benutzen, einschließlich Al, Zn, Cu, Cr, Ni, Co und Sn, sowie zur Unlersuchung der meisten Gase. Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß der die 1 -, mechanische Anordnung der Teile als die speziellen verwendeten Materialien von erfindungswesentlicher Bedeutung ist.

Die F i g. 2, 3 und 4 zeigen die bevorzugte Ausführungsform des hier beschriebenen Gegenstan- _>n des. Diese Ausführungsform weist ein Körperglied 58 auf, das vorzugsweise aus demselben Material besteht wie das Körperglied 4 der ersten Ausführungsform. Eine erste Längsöffnung bO erstreckt sich durch das Körperglied 58 hindurch und enthält ein erstes Rohr 62, j-, dessen erstes Ende in den geschmolzenen Stahl oder ein anderes Strömungsmittel L hineinreicht. Das Rohr 62 besteht aus einem elektrischen Isolator, beispielsweise verschmolzenem Quarz. Ein fester Elektrolyt in Form einer Scheibe 63 aus ZrO₂, die .3 bis 10 Gew.-% CaO jn entlidlt, wird auf der Innenseite des Rohres 62 aufgeschmolzen, und eine Bezugselektrode 64 in Form eines Gemisches aus pulverförmigem Cr und Cr₂Oj wird oben auf der Elektrode 63 angeordnet und dort mit Hilft einer Halterungsscheibe 65, die aus einem hitzebestän- r, digen Material bestehen kann, festgehalten. Eine Stange 66 in dem Rohr 62 weist ein erstes umgebogenes Ende und ein zweites sich durch das Rohr 62 über das zweite Ende des Körpergüeds 58 hinauserstreckendes Ende auf. Die Stange 66 besteht aus einem elektrischen Leiter, vorzugsweise Molybdän. Die Halterungsscheibe 65 ist mit einer Durchgangsöffnung 68 zur Aufnahme des umgebogenen Endes der Stange 66 versehen, das sich in die Elektrode 64 hineinerstreckt. Eine zweite Längsöffnung 70 verläuft durch das Körperglied 58 neben und in 4-, etwa parallel zur öffnung 60 und nimmt eine Stange 72 aus demselben Material wie die Stange 66 auf.

Das freiliegende untere Ende des Rohres 62, der Umfang der Scheibe 63 und das freiliegende untere Ende der Stange 72 können mit einem hitzebeständigen vi Überzug bedeckt werden, und zwar mit Ausnahme eines kurzen Abschnitts des Endes der Scheibe 63 und des Endes der Stange 72.

Dritte und vierte Längsöffnungen 74 und 76, die in etwa parallel zu den Öffnungen 60 und 70 verlaufen, nehmen ein U-Rohr 78 auf, das aus verschmolzenem Quarz oder einem anderen Isoliermaterial besteht In dem U-Rohr 78 befinden sich Thermoelementdrähte 80 und 82, die an der Biegung des Rohres 78 miteinander verbunden sind. Diese Konstruktion entspricht im t>o wesentlichen der in der USA-Patentschrift 29 99 191 beschriebenen. Eine Körperkappe 84 aus Polyäthylen oder einem anderen elektrisch isolierenden Material liegt an dem zweiten Ende des Körperglieds 58 an und nimmt außerdem ein Polyäthylenverbindungsrohr 86 auf. Die Stange 66 läuft durch das Rohr 86, wobei ihr oberes rund um den Boden eines Schlitzes 88 im Rohr 86 gebogen und außen an dem Rohr 86 abwärtsgerichtet ist. Die Stange 72 läuft in gleicher Weise durch das Rohr 86 hindurch, wobei ihr Ende um das freie Ende oder das Kopfende des Rohres 86 gebogen ist. Der Thermoelementdraht 80 ist an einen Leiter 90 angeschlossen, der durch das Rohr 86 hindurchläuft und mit seinem oberen Ende um den Boden eines Schlitzes 92 im Rohr 86 zur Außenseite des Rohres 86 gebogen ist. Der Thermoelementdraht 82 ist an einen Leiter 94 angeschlossen, der sich durch das Rohr 86 hindurcherstreckt und mit seinem Ende um den Boden eines Schlitzes % im Rohr 86 ebenfalls zur Außenseite dieses Rohres 86 gebogen ist. Die oberen Enden der Drähte 80 und 82 sind wie bei der ersten Ausführungsform mit einem Epoxydharz ummantelt. Eine Aufnahmevorrichtung 98 aus Isoliermaterial, beispielsweise Gummi, ist mit vier mit Abstand nebeneinanderliegenden elektrischen Kontaktringen 98a, 986, 98c und 98c/ versehen, die das Rohr 86 umgeben, wobei die Ringe 98a, 98b, 98c und 98c/ mit den Leitern 9ö, 94, 66 und 72 in Berührung stehen. Vier Anschlußklemmen 100a, 1006, 100c und lOOc/die in der Stirnseite der Aufnahmevorrichtung 98 befestigt sind, stehen mit den Ringen 98a, 986, 98c bzw. 98c/ in elektrischer Verbindung. Die Aufnahmevorrichtung 98 wird von einem Überwurfstück 102 umgeben, das aus Stahl- oder Schwarzeisenrohr gefertigt ist und mit Hilfe eines Gewindeeinsatzes 104 mit einer Lanze 106 verbunden ist, die der Lanze 44 der ersten Ausführungsform entspricht. Eine Pappkartonhülse 108 umgibt das Körperglied 58, die Körperkappe 84 und die Teile 102 und 106. Eine Stahlschutzkappe 110 mit einem kleinen Loch 112 in der Stirnfläche ist an der Hülse 108 befestigt. Die Verbindungen der Anschlußklemmen mit dem Potentiometer können der ersten Ausführungsform entsprechen, und die Betriebsweise ist die gleiche wie bei der ersten Ausführungsform. Die letztgenannte Ausführungsform wird im allgemeinen auf dieselbe Weise hergestellt wie die erste Ausführungsform.

In F i g. 5 ist eine vereinfachte und weniger teure Ausführungsiorm der neuartigen Vorrichtung dargestellt, bei der das Thermoelement weggelassen ist. Mi' Ausnahme des Fehlens dieses Thermoelements entsprechen Konstruktion und Materialien im wesentlichen denjenigen der anderen Ausführungsformen. Die vereinfachte Ausführungsform läßt sich deshalb verwenden, weil bei vielen Betriebsvorgängen, insbesondere bei der Stahlerzeugung, andere Mittel zur kontinuierlichen oder intermittierenden Temperaturmessung des Strömungsmittels vorgesehen werden, und die so erhaltene Temperatur in Verbindung mit dem Sauerstoffühler benutzt werden kann, um eine genaue Sauerstoffanzeige zu bekommen. Diese Ausführungsform weist ein Körperglied 114 aus demselben Material w'.e das Körpergüed 4 auf. Eine erste Längsöffnung 116 erstreckt sich durch das Körperglied 114 und enthält ein Siliziumoxidrohr 118, dessen erstes Ende in den geschmolzenen Stahl oder ein anderes Strömungsmittel L eingesteckt ist Ein fester Elektrolyt in Form einer Scheibe 120 ist mit der Innenseite des Rohres 118 verschmolzen, und eine Bezugselektrode 122 in Form eines Gemisches.aus pulvrigem Cr und Cr₂Oa ist oben auf dem Elektrolyten 120 so angeordnet daß sie mit dem ersten Ende einer Leiterstange 124 in Berührung steht die sich durch das Rohr 118 hindurch über das zweite Ende des Körperglieds 114 hinauserstreckt Eine zweite Längsöffnung 126 verläuft durch das Körperglied 114 neben und in etwa parallel zur öffnung 116. Ein Rohr 128, das dem Rohr 118 ähnlich ist kann sich durch die öffnung 126 hindurcherstrecken und dient zur

Aufnahme einer Stange 130 aus demselben Material wie formen entspreche!, wobei die Thermoelementandie Stange 124. Falls gewünscht, kann das Rohr 128 Schlüsse weggelassen und deshalb hier nicht gezeigt weggelassen werden und die Stange 130 direkt in der oder beschrieben sind, hingegen jedoch ein Pappkartonöffnung 116 sitzen. Der übrige Teil des Fühlers kann rohr 132 und eine Stahlkappe 134 in der Zeichnung zu jeder der bereits beschriebenen anderen Ausführungs- 5 sehen sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Messung des Sauerstoffgehaltes flüssiger Metalle mit Hilfe einer galvanischen s Zelle und eines Anzeigegerätes, das die EMK als Maß fOr den Sauerstoffgehalt mißt, wobei die galvanische Zelle einen festen Oxydelektrolyten aufweist, der ein Sauerstoffionenleiter ist und bei der das flussige Metall eine Elektrode der galvanischen Zelle bildet, ferner mit einer Bezugselektrode aus einem einen verdichteten Zustand aufweisenden Gemisch eines Metalls und seines Oxids, die mit dem festen Elektrolyten in Kontakt steht, sowie mit einem elektrischen Leiter, dessen eines Ende mit der ι s Bezugselektrode in Berührung steht, die den festen Elektrolyten berührt, und mit einer elektrischen Leitervorrichtung, deren eines Ende so angeordnet ist, daß es das flüssige Metall berührt, wobei die anderen Encen des Leiters und der Leitervorrich- 2n tung mit Anschlußklemmen versehen sind, die mit dem Anzeigegerät verbunden sind, und wobei die Leitervorrichtung noch einen zweiten Leiter aufweist und beide Leiter, die Bezugselektrode und der Elektrolyt von einem hitzebeständigen Körper getragen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Leiter (20) aus dem gleichen Material besteht wie der erste Leiter (14), daß der hitzebeständige Körper (4) an seinem unteren Ende des Elektrolyten (10) freigibt sowie das eine Ende des zweiten L: iters (20) und daß am oberen Ende des hitzebeständigen Körpers (4) <?·ε Anschlußklemmen (147^ 2075 beider Leiter, ferner der hitzebeständige Körper (4) sowie die Teile der --alvanischen Zelle, die von ihm getragen sind eine Fühlereinheit (2) η bilden, die mit der Anzeigevorrichtung (48) über die Anschlußklemmen (147; 20 T) trennbar verbunden ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch !, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugselektrode (12) und der Elektrolyt (10) in einem Endabschnitt eines Rohres (8) enthalten sind, das von dem hitzebeständiger. Körper (4) getragen ist, der das Ende des Rohres (8) und den in ihm befindlichen Elektrolyten freilegt, so daß sie mit dem flüssigen Metall (L) in Berührung -n treten können.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt (10) die Form einer Scheibe hat, von der ein Umfangsteil ihrer Länge mit dem freiliegenden Ende des Rohres (8) verschmol- ">ιι zen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich das die Bezugselektrode (12) und den Elektrolyten (10) enthaltende Rohr (8) und ein zweites Rohr (18), das den zweiten Leiter (20) » umschließt und dessen Ende zur Berührung mit dem flüssigen Metall (L) freigibt, über die ganze Länge des hitzebeständigen Körpers (4) erstrecken.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Umfangsteil der w Elektrolytscheibe (10) und des zweiten Leiters (20), die außerhalb des entsprechenden Rohrendes angeordnet sind, einen Überzug aus einem hitzebeständigen Material aufweisen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, mit einem hi Thermoelement, bestehend aus zwei ungleichen Drähten, die an dem einen Ende miteinander verbunden sind und in einem hitzebeständigen Material eingeschlossen sowie an den Klemmen der Anzeigevorrichtung zur Anzeige der Temperatur des Strömungsmittels angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte in einem Schutzrohr (30) eingeschlossen sind, das von dem hitzebeständigen Körper (4) getragen ist und unterhalb des hitzebeständigen Körpers hervorsteht, und daß die Anschlußklemmen (34) der Drähte über den hitzebeständigen Körper (49) mit dem Anzeigegerät (48) abtrennbar verbunden sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der hitzebeständige Körper (49) ein Gußkörper ist, der um die Teile der galvanischen Zelle geformt ist, die von dem Körper getragen werden.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der hitzebeständige Körper (4,114) in dem unteren Teil einer Lanze (44, 106) entfernbar angeordnet ist, die eine Aufnahmevorrichtung (98) besitzt, die die Anschlußklemmen (98a, 980,98c; 9Sd) enthält, die mit den entsprechenden Anschlußklemmen (100a, 100ό, 100c; iOOd) der Fühlereinheit (2) abtrennbar verbunden sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußklemmen (100a, 100i>, 100a XWd) der Fühlereinheit ein Virbindungsrohr (86) aus Isoliermaterial aufweisen, in dem sich mehrere Längsschlitze (88) befinden, von denen jeder auf einer anderen Höhe liegt, daß die Anschlußklemmen ferner hakenförmige Klemmenenden aufweisen, daß jeder Schlitz (88) ein anderes Klemmenende aufnimmt, und daß die Anschlußklemmen in der Aufnahmevorrichtung (98) mehrere Kontaktringe bilden, und zwar je einen Ring für jedes Klemmenende, die auf einer Überwurfhülse (102) aus Isoliermaterial angebracht sind, welche von der Lanze (106) getragen ist, wobei die einzelnen Ringe auf verschiedenen Höhenstufen angeordnet sind, so daß sie jeweils mn einem anderen Anschlußklemmenende in Berührung treten.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, zur Bestimmung des Sauerstoffgehaltes von flüssigem Stahl, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Leiter (17, 20) Molybdänstangen sind, daß der feste Elektrolyt (12) ZrO₂ ist und 3 bis 10 Gew.-O/o CaO enthält, und daß die Bezugselektrode (10) ein Gemisch aus pulverförmigen Cr₂O₃ ist.