DE2519601C2

DE2519601C2 - Device for measuring the active oxygen content of metallic weld pools

Info

Publication number: DE2519601C2
Application number: DE19752519601
Authority: DE
Inventors: Hubertus Johannes Josephus Hasselt Surinx (Belgien)
Original assignee: Electro Nite NV
Current assignee: Electro Nite NV
Priority date: 1975-03-25
Filing date: 1975-05-02
Publication date: 1978-08-31
Also published as: DE2519601B1; BE828572A; FR2305733B1; FR2305733A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung /um Messen des Gehaltes von Metallschmelzen an aktivem Sauerstoff gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a device for measuring the active content of molten metal Oxygen according to the preamble of claim 1.

Derartige Vorrichtungen für eine einmalige Verwendung sind bekannt. Sie bestehen aus einem Meßkopf, der eine stabilisierte elektrochemische Zelle darstellt, die dazu dient, die Potentialdifferenz an aktivem Sauerstoff zwischen dem flüssigen Metallbad und einer Bezugselektrode zu messen. Die bekannten Meßköpfe bestehen hauptsächlich aus einem Werkstück aus keramischem Material, gegenüber dem ein Quarzrohr vorsteht, das eine Bezugselektrode und ein Ende eines Leiters enthält; das Werkstück enthält ferner einen anderen metallischen Leiter, der dazu dient, den Kontakt mit dem Metallbad herzustellen.Such devices for a single use are known. They consist of a measuring head, which is a stabilized electrochemical cell that serves to reduce the potential difference in active oxygen between the liquid metal bath and a reference electrode. The known measuring heads exist mainly made of a workpiece made of ceramic material with a quartz tube protruding from it, which includes a reference electrode and one end of a conductor; the workpiece also contains another metallic conductor that is used to make contact with the metal bath.

Um Fremdströme zu vermeiden, hat man schon daran gedacht, den zweiten Leiter in Form einer aus Eisen bestehenden Hülse auszubilden, die das keramische Werkstück umgibt Um einen fortlaufenden Kontakt während der Messung sicherzustellen, wurde die Hülse verhältnismäßig groß ausgebildetIn order to avoid external currents, one already has it thought to form the second conductor in the form of a sleeve made of iron, which the ceramic Workpiece surrounds To ensure continuous contact during the measurement, the sleeve was relatively large

Es hat sich ferner als notwendig erwiesen, die Hülse gegen ein zu schnelles Abschmelzen zu schützen und sie ebenso wie den danebenliegenden Abschnitt des Halterohres mit einem Gewebeband zu umgeben, das mit einem feuerfesten Material imprägniert ist Auf diese Weise entsteht ein Meßkopf mit einer verhältnismäßig großen Masse, der beim schnellen Eintauchen in ein Metallbad dieses örtlich gerade an der Meßstelle abkühlt wobei die Messung erheblich verfälscht werden kann.It has also been found necessary to use the sleeve to protect against too rapid melting and to protect them as well as the adjacent section of the To surround the holding tube with a fabric tape, which is impregnated with a refractory material on this Way is a measuring head with a relatively large mass, which when quickly immersed in a Metal bath this cools down locally at the measuring point, the measurement being significantly falsified can.

Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn das Bad sich auf einer Temperatur in der Nähe des Verfestigungspunktes befindet In diesem Fall tritt beim Eintauchen der Sonde eine Verfestigung des Metalls an der Oberfläche der Sonde auf, was die Messung völlig verfälscht Im übrigen ist es bei Messungen mit sehr geringen Gehalten an aktivem Sauerstoff, z. B. in der Größenordnung von 1 bis 100 ppm, notwendig, das mit dem feuerfesten Material imprägnierte Gewebe mit einer zusätzlichen Schicht, z. B. aus AI2O3 zu schützen, um zu vermeiden, daß durch Zersetzung des feuerfesten Materials die Messung dadurch, daß eine nicht unbeträchtliche Menge an Sauerstoff frei wird, verfälscht wird.This is particularly the case when the bath is at a temperature close to the solidification point In this case, when the probe is immersed, the metal solidifies on the Surface of the probe, which completely falsifies the measurement Active oxygen content, e.g. B. in the order of 1 to 100 ppm, necessary with the refractory material impregnated fabric with an additional layer, e.g. B. from AI2O3 to protect avoid the decomposition of the refractory material, the measurement by the fact that a not inconsiderable Amount of oxygen is released is adulterated.

Durch diese Schutzschicht wird selbstverständlich auch die Masse der Meßsonde vergrößert. Die Notwendigkeit der Verwendung einer so großen Hülse, deren Herstellung, das Aufwickeln des Gewebes mit unter Umständen einer weiteren Schutzschicht, beeinflußt darüber hinaus die Montage und den Herstellungspreis der Vorrichtung erheblich, was nicht unwichtig ist im Hinblick darauf, daß das Gerät nur für eine einmalige Messung benutzt wird.This protective layer naturally also increases the mass of the measuring probe. The need the use of such a large sleeve, its manufacture, the winding of the fabric with underneath The circumstances of a further protective layer also influences the assembly and the manufacturing price the device considerably, which is not unimportant in view of the fact that the device is only for a one-time use Measurement is used.

Die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, besteht darin, die Herstellung und den Aufbau einer Meßsonde erheblich zu vereinfachen und gleichzeitig deren Betriebssicherheit zu verbessern.The object on which the invention is based exists is to considerably simplify the manufacture and construction of a measuring probe and at the same time their To improve operational safety.

Diese Aufgabe wird durch die mit kennzeichnendem Teil des Patentanspruchs 1 angegebene Erfindung gelöst. This object is achieved by the invention specified with the characterizing part of claim 1.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Further refinements of the invention are characterized in the subclaims.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt. Es handelt sich um einen senkrechten Schnitt durch einen Meßkopf.An exemplary embodiment is shown in the drawing. It is a vertical section through a measuring head.

Die Vorrichtung besteht aus einem Meßkopf 1, der am Ende eines Halterohres 2 aus Pappe oder Holz befestigt ist. Der Meßkopf enthält ein keramisches Werkstück 3 mit einem verstärkten Abschnitt 4 und einer mittleren stufenförmig angebrachten Bohrung 5. Das keramische Werkstück 3 besteht vorzugsweise aus AbOj und S1O2 oder für besonders genaue Messungen (1 bis 100 ppm) ganz oder teilweise aus MgO2 oder AI2O3, wobei der Grundkörper im letztgenannten Fall aus AI2O3 + S1O2 bestehen kann.The device consists of a measuring head 1 which is attached to the end of a holding tube 2 made of cardboard or wood is. The measuring head contains a ceramic workpiece 3 with a reinforced section 4 and a middle stepped bore 5. The ceramic workpiece 3 preferably consists of AbOj and S1O2 or for particularly precise measurements (1 to 100 ppm) completely or partially made of MgO2 or Al2O3, with the base body in the latter case can consist of AI2O3 + S1O2.

Die Bohrung 5 dient zur Aufnahme eines ersten Stopfens 6 aus elektrisch isolierendem Zement und eines zweiten Stopfens 7 aus porösem Zement, so daß heiße Luft, während die Sonde in das Bad eingetaucht wird, aus dem Quarzrohr abgesaugt werden kann. D 1 Stopfen 7 hält ein Quarzrohr 8 mit einer Referen/elel·, trode 9 aus C'r/CnOi und dem Ende eines Leiters 10. der durch den Stopfen 6 geführt und in das Quar/rohrThe bore 5 serves to receive a first plug 6 made of electrically insulating cement and a second plug 7 made of porous cement, allowing hot air while the probe is immersed in the bath can be sucked out of the quartz tube. D 1 stopper 7 holds a quartz tube 8 with a reference / elel ·, Trode 9 made of C'r / CnOi and the end of a conductor 10. passed through the stopper 6 and into the quartz / tube

eingelassen ist.is let in.

Das Werkstück 3 aus keramischem Material ist ört- !'ch von einem Kontaktstück umgeben, das die Form eines Ringes 11 hat Dieser Ring hat eine Stärke von nicht mehr als etwa 2 mm. Der äußere Du rchmesser entspricht etwa dem des Rohres 2 bzw. dem des verstärkten Abschnittes 4 des keramischen Werkstückes. An den Ring 11 sind zwei Leiter 12 und 13 angeschlossen. Wie sich aus der Zeichnung ergibt, ist der Ring 11 zwischen dem verstärkten Abschnitt 4 des keramischen Werkstückes und dem ringförmigen Ende des Rohres 2 verklemmt, so daß nur die Umfangsfläche des Ringes mit dem geschmolzenen Metall in Berührung kommt, wenn die Vorrichtung in das Bad eingetaucht wird.The workpiece 3 made of ceramic material is locally! 'Ch surrounded by a contact piece that has the shape of a ring 11 has a thickness of no more than about 2 mm. The outer diameter corresponds approximately to that of the tube 2 or that of the reinforced section 4 of the ceramic workpiece. Two conductors 12 and 13 are connected to the ring 11. As can be seen from the drawing, the ring 11 is between the reinforced portion 4 of the ceramic workpiece and the annular end of the tube 2 jammed so that only the peripheral surface of the ring comes into contact with the molten metal, when the device is immersed in the bath.

Der Durchmesser des oberen Abschnittes des Stopfens 7 ist etwas kleiner als der Innendurchmesser der Bohrung 5, so daß eine umlaufende Rinne gebildet wird, in die das untere Ende einer Schutzhaube 14 aus Metall eingesteck; werden kann. Der verstärkte Abschnitt des Werkstückes 3 ist mit einer umlaufenden Ausnehmung 15 versehen, die dazu dient für bestimmte Anwendungszwecke eine Schutzhaube 16 aus metallischem Material aufzustecken.The diameter of the upper portion of the plug 7 is slightly smaller than the inner diameter of the Bore 5, so that a circumferential channel is formed into which the lower end of a protective hood 14 made of metal plugged in; can be. The reinforced section of the Workpiece 3 is provided with a circumferential recess 15, which is used for certain purposes Put on a protective hood 16 made of metallic material.

Außer dem Quarzrohr 8 kann der Kopf 1 auch eine andere Meßvorrichtung, beispielsweise ein Thermoelement enthalten. Die Vorrichtung gemäß vorliegender Erfindung ist außerordentlich einfach aufgebaut und kann schnell zusammengesetzt werden, was sich günstig auf die Montage der Vorrichtung und damit den Preis auswirkt Darüber hinaus ist die Masse verhältnismäßig klein, wodurch eine große Meßgenauigkeit sichergestellt wird. An Stelle des Werkstückes 3 aus keramischem Material können auch zwei durch Kleben miteinander verbundene Werkstücke verwendet werden. In addition to the quartz tube 8, the head 1 can also have another measuring device, for example a thermocouple contain. The device according to the present invention is extremely simple and can be assembled quickly, which is beneficial to the assembly of the device and thus the Price affects In addition, the mass is relatively small, resulting in a high level of measurement accuracy is ensured. Instead of the workpiece 3 made of ceramic material, two can also be glued interconnected workpieces are used.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Device for measuring the content of molten metal in active oxygen with a Measuring head attached to the end of a holding tube and with a workpiece made of ceramic material is provided, which serves as a holder for a quartz tube, a reference electrode and the end a conductor, wherein the workpiece is locally surrounded by a metallic contact piece. which is connected to the end of at least one other conductor, characterized in that that the contact piece has the shape of a ring (11), the outer diameter of which is practically the same the outer diameter of the holding tube (2) and that between the annular end face of the holding tube (2) and a reinforced copy (4) of the ceramic workpiece (3) clamped for this purpose is.

2. Device according to claim I, characterized in that that the thickness of the ring (U) is not more than 2 mm

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the outer diameter of the reinforced Section (4) of the ceramic workpiece

(3) practically corresponds to the outside diameter of the holding tube (2).

4. Apparatus according to claim 1, characterized in that the ceramic workpiece (3) has a has axial bore in which a first plug (6) made of electrically insulating cement and a second stopper (7) is arranged, which extends up to extends free end of the reinforced portion (4), consists of porous cement and a part of the quartz tube (8) surrounds.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that that between the second plug (7) and the adjacent zone of the reinforced portion

(4) of the ceramic workpiece (3) a slot for inserting the lower end of a protective hood (14) made of metallic material is present.

6. The device according to claim 1, characterized in that it is used for measuring the content of active Oxygen is used in a range from 1 to 100 ppm, the ceramic workpiece (3) as a whole or its surface made of AbOi or MgO and in the latter case the base body AI2O3 + S1O2 exists.