DE2501569A1

DE2501569A1 - Vorrichtung zum messen des sauerstoffgehaltes von metallbaedern

Info

Publication number: DE2501569A1
Application number: DE19752501569
Authority: DE
Inventors: Omer Paul Cure; Hubert S Jonhannes Jose Surinx
Original assignee: ELECTRO NITE
Current assignee: ELECTRO NITE
Priority date: 1974-02-04
Filing date: 1975-01-16
Publication date: 1975-08-14

Description

Vorrichtung zum Messen des Sauerstoffgehaltes von Metallbädern Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen des Sauerstoffgehaltes von Metallbädern auf elektrochemischem Wege, insbesondere von Gußeisen- oder Stahlbädern.
Die bekannten elektrochemischen Verfahren zur Messung des Sauerstoffgehaltes von Metallbädern basieren im allgemeinen darauf, daß zwei Elektroden in das Metallbad eingetaucht werden und die Potentialdifferenz zwischen den beiden elektroden gemessen wird, aus der dann der Wert der Sauerstoffaktivität in dem Bad abgeleitet wird.
Die für solche Messungen benutzten Elektroden bestehen im wesentlichen aus einem langgestreckten Becher mit geringem Durchmesser, in dessen Innerem ein bestimmter partieller Sauerstoffdruck aufrecht erhalten wird, und ferner aus einer elektrisch leitenden Stange. Diese beiden Elektroden werden gleichzeitig in das Metallbad eingetaucht.
Es sind bereits verschiedene Arten von Vorrichtungen benutzt worden, die im wesentlichen folgende zeile enthalten: a) eine Elektrode, die gewöhnlich als Stange oder Rohr ausgebildet ist und aus einem elektrisch leitenden Material, beispielsweise Eisen, besteht, b) eine zweite Elektrode, die am Boden eines langgestreckten Rohres angeordnet ist, das beispielsweise aus feuerfestem und ionenleitendem Oxyd, aus Quarz oder einem anderen feuerfesten Material besteht und an seinen Enden mit einem Plättchen oder einem Zement aus feuerfestem Oxyd verschlossen ist, welches ebenfalls Ionen leitet, G) eine pulverförmige Schicht am Boden des Rohres, die einen guten Kontakt zwischen dem Ende der zweiten Elektrode und der inneren Oberfläche des Elementes aus feuerfestem Oxyd aufrecht erhält und einen bestimmten Sauerstoffpartialdruck erzeugt, und d) ein Thermoelement zum Messen der Temperatur des Bades.
Bei einer vereinfachten Ausführung hat man die beiden Elektroden in einer einzigen Messzelle untergebracht, die zusammen mit einer Stütze eine Sonde bildet, deren Handhabung sehr einfach ist und von der verschiedene Teile ausgetauscht werden können, indem ihre Formen und ihre Abmessungen normalisiert wurden.
Bei der Verwendung der bekannten Vorrichtungen zum Messen des Sauerstoffgehaltes treten häufig Störungen durch äußere Einflüsse auf, die sich insbesondere auf die Ansprechzeit der Messzelle auswirken.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Messen des Sauerstoffgehaltes von Metallbädern so auszubilden, daß sie unempfindlich gegenüber allen Oxydationen ist, die eventuell durch den Sauerstoff im Inneren des Sohres, das die zweite Elektrode enthält, hervorgerufen werden können. Berner verfolgt die Erfindung das Ziel gegenüber bekannten Vorrichtungen eine Verbesserung hin sich lich der Genauigkeit und der Schnelligkeit der Messung zu erreichen.
Die Erfindung geht von einer Vorrichtung zum Messen der Sauerstoffaktivität eines Metallbades und zur Bestimmung der Tem-peratur dieses Bades unter Verwendung eines Meßkopfes aus, der auf das Ende eines Trägerrohres aufgesteckt ist und außer Rohren, Stütz-, Schutz- und elektrischen Verbindungselementen aus folgenden Teilen besteht: a) einer ersten elektrisch leitenden Elektrode, beispielsweise aus Eisen, b) einem Rohr, das an seinem Eintauchende verschlossen ist, wobei wenigstens dieses Ende des Rohres aus einem Zement aus einem feuerfesten Oxyd besteht, welches die eigenschaft hat, Ionen zu leiten, wobei das Rohr auch vollständig aus einem derartigen Zement bestehen kann, c) einem Thermoelement, d) einer zweiten Elektrode, die in dem vorgenannten Rohr angeordnet ist, und e) einer Schicht aus pulverförmigem Material, die am Boden des Rohres angeordnet ist und einen guten Kontakt zwischen dem Ende der zweiten Elektrode und der inneren Wand des Rohrendes sicherstellt, wobei dieses Material hauptsächlich aus einem Gemisch eines Metalles mit seinem Oxyd besteht.
Die vorgenannten Teile sind weiterhin so angeordnet, daß die erste Elektrode, das Ende des Rohres und das Thermoelement praktisch gleichzeitig in das Metallbad eintauchen und mit diesem in Beruhrung kommen.
Die Erfindung besteht darin, daß das Rohr, welches mit seinem Ende in das Metallbad eintaucht, weiterhin eine Schicht aus pulverförmigem, feuerfestem, vorzugsweise elektrisch isolierendem Material enthält, die in dem Rohr oberhalb der Schicht angeordnet ist, die das Ende der Elektrode umgibt, und vorzugsweise gegen die darunter liegende Schicht gedrückt ist, so daß diese leitende Schicht durch die Schicht aus pulverförmigem, feuerfestem und gegebenenfalls elektrisch isolierendem Material vollständig abgedeckt ist.
Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Schicht aus pulverförmigem, feuerfestem und gegebenenfalls elektrisch isolierendem Material aus Aluminiumpulver besteht und den größeren eil des Rohres ausfüllt.
Min Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert. Die Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch das Ende einer erfindungsgemäßen Meßsonde.
Das Ende der Meßsonde enthält eine äußere Hülle 1, die aus einem zylindrischen Rohr aus einem feuerfesten Material besteht. Dieses Rohr umgibt und schützt ein inneres Rohr 2 aus Pappe, in das an dem Ende, an dem sich die Meßsonde befindet, eine Hülse 7 aus feuerfestem Material eingesetzt ist, die von einem Slopfen 4 aus feuerfestem Zement ausgefüllt und durch diesen verschlossen ist.
Der Stopfen 4 ist an seinem dem Metallbad zugewandten Ende von einem Metallzylinder 5 umgeben, der die erste Elektrode bildet und mit seinem überstehenden Ende 6 mit dem Metallbad in Berührung kommt. Weiterhin dient der Stopfen 4 als Halterung für ein U-förmig gebogenes Rohr 7, welches das Thermoelement zum Messen der Badtemperatur enthält, und zur Halterung für ein beispielsweise aus Quarz bestehendes Röhrchen 8, dessen unterer Abschnitt aus einem festen Elektrolyten 9, z.B. aus Zirkon, besteht.
In dem Röhrchen 8 befindet sich die zweite Elektrode 10, die während der Koppelung mit der Elektrode 6 die Messung der elektromotorischen Kraft entsprechend der Sauerstoffaktivität des Metallbades ermöglicht. Das Ende der Elektrode 10 ist von einem Pulver 11, beispielsweise aus Cr-Or203, umgeben, welches den elektrischen Kontakt zwischen der Elektrode 10 und dem festen Elektrolyten 9 fördert und einen bestimm-ten Sauerstoffpartialdruck erzeugt.
Um im oberen Abschnitt des Röhrchens 8 die Sauerstoffmenge zu verringern, die geeignet ist, von dem Pulver 11 absorbiert zu werden, wird auf dem Pulver 11 eine Schicht 12 eines pulverförmigen, feuerfesten und vorzugsweise elektrisch isolierenden Materials, beispielsweise Aluminiumpulver, aufgebracht.
Die in dieser Weise aufgebaute Meßsonde wird unter Reibungsschluß auf ein Trägerrohr aufgesteckt, das auch die elektrischen Verbindungselemente enthält, die die Verbindungen mit den Leiter stücken 13, 14 und 15 sicherstellen, deren Enden schematisch in der Zeichnung dargestellt sind und die der Messung der Temperatur T (Leiterstücke 13 und 14) und der Messung der elektromotorischen Kraft E (Leiterstücke 13 und 15) dienen.
Ansprüche

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Öl Vorrichtung zum Messen der Sauerstoffaktivität eines Metallbades und zur Bestimmung der Temperatur dieses Bades unter Verwendung eines Meßkopfes, der auf das Ende eines Trägerrohres aufgesteckt ist und außer Rohren, Stütz-, Schutz- und elektrischen Verbindungselementen folgende Teile enthält: a) eine erste elektrisch leitende Elektrode, beispielsweise aus Eisen, b) ein Rohr, das an seinem Eintauchende verschlossen ist, wobei wenigstens dieses Ende des Rohres aus einem Zement aus einem feuerfesten Oxyd besteht, welches die Migenschaft hat, lone zu leiten, c) ein Thermoelement, d) eine zweite Elektrode, die in dem vorgenannten Rohr angeordnet ist, e) eine Schicht aus pulverförmigem Material, die am Boden des Rohres angeordnet ist und einen guten Kontakt zwischen dem Ende der zweiten Elektrode und der inneren Wand des Elementes aus feuerfestem Oxyd sicherstellt, wobei dieses Material hauptsächlich aus einem Gemisch eines Metalles mit seinem Oxyd besteht, und bei der die vorgenannten Teile so angeordnet sind, daß die erste Elektrode, das Ende des Rohres und das '2hermoelement praktisch gleichzeitig in das Metallbad eintauchen und mit diesem in Berührung kommen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Rohr (8), welches mit seinem Ende in das Metallbad eintaucht, weiterhin eine Schicht (12) aus pulverförmigem, feuerfestem, vorzugsweise elektrisch isolierendem Material enthält, die in dem Rohr (8) oberhalb der Schicht (11) angeordnet ist, die das Ende der Elektrode (10) umgibt, und vorzugsweise unter Druck an der darunter liegenden Schicht (11) anliegt, so daß diese leitende Schicht (11) durch die Schicht-(12) aus pulverförmigem, feuerfestem und gegebenenfalls elektrisch isolierendem Material vollständig abgedeckt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (12) aus pulverförmigem, feuerfestem und gegebenenfalls elektrisch isolierendem Material aus Aluminiumpulver besteht.
3. Vorrichtung nach einen der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (12) aus pulverförmigem, feuerfestem und gegebenenfalls elektrisch isolierendem Material den größeren Teil des Rohres (8) ausfüllt.

L e e r s e i t e