DE2534108B2 - Vorrichtung zum kontinuierlichen Messen des Sauerstoffgehalts einer Kupferoder Kupferlegierungsschmelze - Google Patents
Vorrichtung zum kontinuierlichen Messen des Sauerstoffgehalts einer Kupferoder KupferlegierungsschmelzeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Messen des Sauerstoffgehalts einer Kupferoder
Kupferlegierungsschmelze mit einem Rohr aus einem festen Elektrolyt, das mit einem Aluminiumoxidkitt
in ein hitzefestes Schutzrohr aus Stahl eingekittet und mit dem geschlossenen Eintauchende daraus
hervorragt, mit Mitteln zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit dem Boden des Elektrolytrohres,
in dem ein bestimmtes Sauerstoffbezugspotential aufrechterhalten wird, und Mitteln zum Herstellen einer
elektrischen Verbindung mit der Außenseite des Elektrolytrohrs.
Insbesondere befaßt sich diese Erfindung mit einer Sonde für die kontinuierliche Messung des Sauerstoffgehalts
der in einem Gerinne, einer Gießpfanne oder
| Kontakt | Elektrolyt | Q | (in | Cu), | Kontakt | (D |
| zur | aus festem | zur | ||||
| Schmelze, | Oxid | Bezugs | ||||
| O2, | elektrode | |||||
wobei O den im flüssigen Kupfer gelösten Sauerstoff und O2 einen bestimmten Partialdruck des Sauerstoffs
.ή an der Bezugselektrode darstellt. Die am üblichsten
verwendeten Elektroden bestehen aus den Oxiden der Gruppe IV B, ZrO2 und ThO2, die entweder CaO, MgO
oder Y2O3 in fester Lösung enthalten. Diese festen Lösungen enthalten Anionenfehlstellen und leiten einen
Strom ausschließlich durch die Wanderung der Sauerstoffionen innerhalb eines breiten Bereiches von
Temperatur- und Sauerstoffpartialdruck. Eine auf den festen Elektrolyt des galvanischen Elements (1)
einwirkende Druckdifferenz des Sauerstoffs bewirkt die
jo Entstehung eines Elementpotentials oder einer elektromotorischen
Kraft nach der Gleichung
E=-
RT
2F
In
RT
ln
Po1-
in der £die EMK (mV, Tdie Absoluttemperatur (° K), R
die Gaskonstante (1,987 cal/mol ° K), F die Faradaysche
Konstante (23,06 cal/mV ° K), ao die Aktivität des im
flüssigen Kupfer gelösten Sauerstoffs und P02 den
Bezugspartialdruck des Sauerstoffs (atm) darstellt. Der Bezugspartialdruck kann von einem Gas wie Luft oder
einer Metall/Metalloxid-Mischung wie Ni/NiO geliefert werden. Ausführlichere Beschreibungen derartiger
Messungen und elektrochemischer Zellen zur Bestimmung des Sauerstoffgehalts von Kupferschmelzen
finden sich in Z. Metallkunde, Band 56, 1965, S.
450-452, und in Schweizer Archiv, Juli 1968, S.
209-215.
Zur industriellen Anwendung muß eine Sauerstoffsonde u. a. die folgenden Eigenschaften aufweisen:
a) hohe Festigkeit gegenüber Temperaturschock,
b) hohe Festigkeit gegenüber chemischem Angriff durch geschmolzenes Metall und darauf befindlichen
Schlacken und
c) hohe Festigkeit gegenüber mechanischer Erschütterung und Berührung durch Flammen.
Die DE-OS 22 18 227, 21 61 796, 21 41 164, 20 03 361, DD-PS 84 506, GB-PS 12 78 201, CA-PS 8 71 239 und 8 58 042 zeigen die Überwindung des durch Tempera-
Die DE-OS 22 18 227, 21 61 796, 21 41 164, 20 03 361, DD-PS 84 506, GB-PS 12 78 201, CA-PS 8 71 239 und 8 58 042 zeigen die Überwindung des durch Tempera-
bo turschock gestellten Problems durch die Verwendung einer sehr kleinen Elektrolytkugel, die in einem
isolierenden Rohr aus Quarzglas od. dgl. mechanisch eingeschmolzen und schnei! und gleichmäßig aufheizbar
ist. Diese Sonden widerstehen dem geschmolzenen
fa5 Metall während einer Zeitspanne, die gerade lang genug
ist, um eine Messung der EMK, die nach der Gleichung (2) dem Sauerstoffgehalt des Metalls entspricht,
durchzuführen, ehe das Element der Sonde durch die
Schmelze zerstört wird. Ehe eine weitere Messung durchgeführt werden kann, muß der verbrauchbare Teil
ersetzt werden. Hieraus ergibt sich in ersichtlicher Weise ein größerr Nachteil, wenn der Sauerstoffgehalt
eines fließenden Metallstromes, wie beim Gießen von Leitungskupfer, überwacht werden soll. Auf Grund der
dabei erforderlichen großen Anzahl von Messungen wird die Verwendung verbrauchbarer Sonden, mit
denen nur einmal gemessen werden kann, unwirtschaftlich.
Bei zum kontinuierlichen Eintauchen in einer Schmelze vorgesehenen Sauerstoffsonden läßt sich der
feste Elektrolyt in der Form eines Rohres mit verschlossenem Ende verwenden, oder er kann einen
festen Bestandteil eines Keramikrohres bilden. Die DE-AS 17 98 307 beschreibt eine Sonde zur Messung
des Sauerstoffgehalts einer Flüssigkeit oder eines gasförmigen Mediums unter Verwendung eines Rohrs
aus festem Elektrolyt und die DE-OS 20 07 074 hat zum Gegenstand eine Apparatur zur Messung der chemischen
Aktivität oder der effektiven Konzentration von in flüssigen Metallen gelöstem Sauerstoff, die aus einem
Rohr aus einem hitzebeständigen Oxid besteht, das mit einem dünnen, undurchLssigen, haftenden Überzug aus
einem aufgetragenen, festen, Sauerstoffionen leitenden Elektrolyt versehen ist. Derartige Rohre müssen jedoch
vor thermischem Schock und mechanischer Erschütterung sowie vor chemischem Angriff, besonders an der
Grenzfläche zwischen dem geschmolzenen Metall und der Schlacke, oder dem geschmolzenen Metall und dem
Gas bewahrt bleiben.
Die DE-OS 19 06 388, GB-PS 12 35 091 und die CA-PS 8 39 938 beschreiben ein Elektrolytrohr, das in
eine feuerfeste Hülse aus Metall oder einem Keramik-Metall-Gemisch eingeführt ist, die auf Grund ihrer
Leitfähigkeit auch als Kontakt zur Schmelze dient. Für die Messung in Kupferbädern kann die Hülse z. B. aus
Cr-I-Al2O3, einem hitzefesten Stahl, wie einem chromhaltigen
Ferritstahl, oder aus einer Legierung, die Eisen und Aluminium enthält, bestehen. Es erweist sich jedoch
als sehr schwierig, eine dichte Verbindung zwischen einem Keramikrohr und einer Hülse aus Metall oder
Keramik-Metall-Gemisch herzustellen, weil diese Stoffe sehr verschiedene thermische Ausdehnungskoeffizienten
aufweisen. Auf derartige Schwierigkeiten wird bereits in der DE-OS 22 18 227 hingewiesen.
Die soeben beschriebenen Meßsonden werden vor dem Eintauchen in die Metallschmelze mit Kupferblökken
umgeben, die durch langsames Schmelzen den thermischen Schock aufnehmen und das Elektrolytrohr
schützen. Dies ist mit offensichtlichen Nachteilen verbunden. Die Sonde erwärmt sich nur langsam beim
Schmelzen des Kupfers, und es kann nicht unmittelbar danach damit gemessen werden, denn das geschmolzene
Metall des Blocks weist einen wesentlich geringeren Sauerstoffgehalt auf als die zu untersuchende Metallschmelze.
Nach Erwärmen der Sonde ist somit ein Umrühren der Schmelze erforderlich, ehe eine Messung
durchgeführt werden kann, wenn es sich nicht gerade um eine fließende Schmelze handelt. Der Metallblock
wird verbraucht und muß vor erneuter Benutzung der Sonde durch einen neuen ersetzt werden. Außerdem ist
die Bauart dieser Sonden kompliziert und kostenaufwendig.
Die GB-PS 13 60 962 beschreibt eine Sauerstoffsonde der gleichen Art. Das Rohr aus festem Elektrolyt ist in
einen Ring aus hitzebeständigem Oxid eingekittet, der wiederum eingekittet ist in ein Metallrohr aus
mittelhartem Stahl oder einer Stahllegierung, je nach korrodirenden Eigenschaften der Metallschmelze, bei
der die Sonde zu verwenden ist. Die Hülse oder das Schutzrohr können auch aus hitzebeständigen Materialien,
wie Siliziumoxid, Aluminiumoxid oder Siliziumkarbid, bestehen.
Bei einer Sauerstoffsonde gemäß der GB-PS 12 81718 weist der feste Elektrolyt die Form eines
Stabes oder eines Streifens an Stelle eines Rohres mit
ίο verschlossenem Ende auf. Ferner ist dieser in einen Ring
aus Aluminiumoxid eingekittet, der wiederum in ein äußeres Schutzrohr aus Metall oder einem Keramik-Metali-Gemisch
eingekittet ist.
Bei einer in der US-PS 36 42 599 beschriebenen
Bei einer in der US-PS 36 42 599 beschriebenen
is Sauerstoffmeßsonde wird ein relativ kurzes Rohr aus
festem Elektrolyt mit einem hitzebeständigen Kitt in einer massiven keramischen Struktur befestigt, deren
Wandstärke mindestens doppelt so groß sein soll wie die Wandstärke eines als Sonde zu verwendenden
Rohres, das dem thermischen Schock beim Eintauchen in die Metallschmelze widerstehen kann.
Aufgabe der im Anspruch 1 gekennzeichneten Erfindung ist es demgemäß, eine Vorrichtung der
gattungsgemäßen Art vorzusehen, die bei einer gegenüber den bekannten Vorrichtungen einfachen und
weniger kostenaufwendigen Bauweise die eingangs genannten Bedingungen erfüllt und wiederholt verwendbar
ist.
Zum Verkitten des Stahlrohrs mit dem Elektrolytrohr
Zum Verkitten des Stahlrohrs mit dem Elektrolytrohr
jo dient ein feinkörniger Aluminiumkitt. Auf der Innenseite
des Stahlrohrs kann ein Profil vorgesehen sein, das ein Haften des Aluminiumoxidkitts ermöglicht.
Der Außendurchmesser des Rohres aus festem Elektrolyt kann zwischen 6,35 —12,6 mm (1A bis '/2 Zoll)
J3 liegen, der Innendurchmesser zwischen 4,76—11,11 mm
(3/i6-7/i6 Zoll) und seine Länge zwischen
50,8-203,3 mm (2 und 8 Zoll), wobei die bevorzugten Maße 9,52 mm (3/e Zoll) für den Außendurchmesser,
7,94 mm (5Ae Zoll) für den Innendurchmesser und
152,4 mm (6 Zoll) für die Länge sind. Das Stahlrohr kann
einen Innendurchmesser von 12,7-15,88 mm (V2 —5Ze
Zoll) haben, wenn ein Rohr aus festem Elektrolyt mit einem Außendurchmesser von 952 mm (Ve Zoll)
verwendet wird. Der Innendurchmesser des Stahlrohrs
4> wird selbstverständlich vom Außendurchmesser des Rohrs aus festem Elektrolyt abhängen, aber es sollte so
bemessen sein, daß eine relativ dicke Kittschicht zwischen dem Rohr aus festem Elektrolyt und dem
Stahlrohr vorgesehen werden kann. Die Dicke des
r)0 Stahlrohrs kann 1,59 — 3,18 mm ('/i6 —Vs Zoll) betragen.
Die Länge des Stahlrohrs sollte größer sein als diejenige des Rohrs aus festem Elektrolyt. Bei einem bevorzugten
Alisführungsbeispiel der Erfindung ist das Stahlrohr 431,8 mm (17 Zoll) lang.
Das Problem des thermischen Schocks wird überwunden durch die Verwendung eines Stahlrohrs von großer
Wärmekapazität, welche zusammen mit der Wärmekapazität der relativ dicken Kittschicht zwischen dem
Stahlrohr und dem Elektrolytrohr der Sonde insgesamt
bo eine hohe Wärmekapazität verleiht. Das Rohr aus
festem Elektrolyt wird dadurch abgeschirmt.
Die Lösung, nach der die in der Vorrichtung gemäß der De-OS 19 06 388 und GB-PS 12 35 091 verwendete,
relativ dünnwandige Hülse und der wegzuschmelzende Metallblock durch ein geeignetes Schutzrohr aus Metall
und von hoher Wärmekapazität ersetzt werden, zeigt in überraschender Weise, daß ein derartiges Gebilde trotz
der bei der Erwärmung auftretenden mechanischen
Spannungen ausreichend dicht verkittet und ohne die komplexe oder massive Bauweise nach der US-PS
36 42 599 den strengen Bedingungen der Metalischmelze widerstehen kann. Die erfindungsgemäße Meßsonde
ist in der Praxis einfacher zu handhaben und ■> herzustellen als die bekannten Meßsonden, und sie hat
sich auch bei wiederholter Verwendung als widerstandsfähiger erwiesen.
Im Betrieb kann das Sauerstoffbezugspotential von reiner Luft geliefert werden, die durch ein in das Rohr ι ο
aus festem Elektrolyt eingeführtes feuerfestes Aluminiumoxidrohr einströmt. Der elektrische Kontakt
zur Bezugsseite des Rohrs aus festem Elektrolyt wird über einen in das feuerfeste Aluminiumoxidrohr
eingeführte Platindraht hergestellt. Der Platindraht i>
wird mit dem Boden des Rohrs aus festem Elektrolyt über ein spinnenartiges Gebilde aus Platindraht und
über Platinschwamm, der durch Zersetzung von Chlorplatinsäure an Ort und Stelle gebildet wird,
verbunden.
Beim Zusammenkitten der Sonde sollte das verschlossene Ende des Rohrs aus festem Elektrolyt um
eine Länge, die seinem Durchmesser gleich ist, aus einer Manschette herausragen, die eine Fortsetzung des im
ringförmigen Zwischenraum zwischen dem Elektrolyt- 2"> rohr und dem Stahlrohr befindlichen Kitts und von einer
Oberfläche begrenzt wird, die sich im Winkel von ungefähr 45° von dem Außenrand des Stahlrohrs
hinweg zum Elektrolytrohr hin erstreckt.
Die Mittel zum Herstellen der elektrischen Verbin- in
dung mit der Außenseite des Elektrolytrohrs können ebenfalls aus einem feuerfesen Aluminiumoxidrohr,
welches in ein Stahlrohr eingeführt ist, das am in der Schmelze eintauchenden Ende verschlossen ist, einem in
das feuerfeste Aluminiumoxidrohr eingeführten Platin- r> draht, der mit dem Boden des Stahlrohrs über ein
spinnenartiges Gebilde aus Platindraht und über durch Zersetzung von Chlorplatinsäure an On und Stelle
hergestelltem Platinschwamm verbunden ist, bestehen. Das Stahlrohr kann auch in zweckmäßiger Weise als
Schutzrohr für ein Thermoelement dienen.
Anhand der Zeichnung soll die Erfindung an einem bevorzugten Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
Die Zeichnung zeigt eine Meßsonde 10 und eine -Ti
Kontaktsonde 12, die in ein Bad 14 aus geschmolzenem Kupfer oder aus einer Kupferlegierung eingetaucht
sind. Die Meßsonde 10 besteht aus einem Rohr 16 aus festem Elektrolyt, welches mit einer relativ dicken
Schicht eines Kitts 20 in einem aus austenitischem Edelstahl bestehenden Rohr 18 eingekittet ist. Das
Elektrolytrohr 16 ist vorzugsweise ein undurchlässiges, aus einer Masse zu einem Material hoher Dichte
gegossenes, mit verschlossenem Ende versehenes Rohr aus mit Magnesiumoxid stabilisierter Zirkonerde, wie es v>
z. B. von der Firma Zirconium Corporation of America unter der Zircoa Gruppen-Nummer 32-0518, Produkt-Nummer
085, vertrieben wird. Das Elektrolytrohr 16 kann auch aus Thoriumoxid (ThÜ2) hergestellt werden,
wie bereits erwähnt. Die aus Zirkonerde (ZrO2) oder M)
Thoriumoxid (ThO2) hergestellten Rohre können mit Calciumoxid, Magnesiumoxid oder Yttriumoxid stabilisiert
werden. Das Stahlrohr 18 weist eine große Wärmekapazität auf und vermag den Betriebsbedingungen
innerhalb der Schmelze zu widerstehen. Der Stahl hr>
ist ein austenitischer und vorzugsweise der im Handel als »Edelstahl 310« bekannte, der 24-26% Cu,
19-22% Ni und restlich Eisen enthält. Der im Handel
als »Edelstahl 316« bekannte und ungefähr 18% Cu, 10% Ni und restlich Eisen enthaltende ist auch
verwendbar, obwohl er bei der vorliegenen Anmeldung eine kürzere brauchbare Lebensdauer aufweist.
Der Kitt 20 ist ein feinkörniger Aluminiumkitt oder ein Mörtel, der mindestens 99% AI2O3 enthält. Ein
Beispiel eines solchen Kitts ist der von der Firma Norton Co. of Canada gelieferte »Alumina Mortar MA
176«. Die Innenseite des Stahlrohrs 18 ist mit einem Gewinde 22 als Profil versehen, um das Haften des Kitts
an die Innenwandung des Stahlohrs zu gewährleisten. Das mit verschlossenem Ende versehene Elektrolytrohr
16 ragt um eine Länge, die ungefähr gleich seinem Durchmesser ist, aus einer Manschette 24 heraus, die
eine Fortsetzung des im ringförmigen Zwischenraum zwischen dem Elektrolytrohr 16 und dem Stahlrohr 18
befindlichen Kitts darstellt und von einer Oberfläche begrenzt wird, die sich im Winkel von ungefähr 45° vom
Außenrand des Stahlrohrs 18 hinweg zum Elektrolytrohr 16 hin erstreckt, so daß ein angemessener Teil der
Oberfläche am Ende des Elektrolytrohrs 16 mit der Schmelze in Kontakt sein kann. Nach der Verkittung
wird der feuchte Aluminiumoxidkitt unterhalb von 100—110°C getrocknet und danach langsam auf
Zimmertemperatur abgekühlt. Um einen einwandfreien Betrieb der Sonde zu gewährleisten, muß die Kittverbindung
für Gas und für die Metallschmelze undurchlässig sein. Eine besonders zuverlässige Verbindung wird
erhalten, wenn nach der anfänglichen Verkittung und Wärmeaushärtung ein wasserreicher Aluminiumoxidkitt
auf die Außenseite der Verbindungsstelle aufgetragen wird, während innerhalb der Meßsonde ein
Untersruck besteht. Das obere Teil des Elektrolytrohrs 16 kann innerhalb des Stahlrohrs 18 mit Hilfe eines im
Kitt eingebetteten Ringes aus jedem geeigneten feuerfesten Material zentriert werden.
Bei dem in der Zeichnung gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiel wird das Sauerstoffbezugspotential
von sauberer, trockener Luft geliefert, die durch ein feuerfestes Aluminiumoxidrohr 26, das sich bis fast zum
Boden des Elektrolytrohrs 16 erstreckt, eingeleitet wird. Jeoch kann das Bezugspotential auch von einer
Metall/Metalloxid-Mischung wie Ni/NiO geliefert werden. Der elektrische Kontakt mit der Bezugsseite dieses
festen Elektrolyts wird über einen in das feuerste Aluminiumoxidrohr 26 eingeführten Platindraht 28
hergestellt, der mit dem Boden des Elektrolytrohrs durch ein spinnenförmiges Gebilde 30 aus Platindraht
und Platinschwamm 32, der durch die Zersetzung von Chlorplatinsäure an Ort und Stelle erhalten wurde,
verbunden. Die Verbindung mit dem Boden des Elektrolytrohrs kann auch auf andere Weise hergestellt
werden.
Die Kontaktsonde 12 besteht aus einem Stahlrohr 34, das den innerhalb der Schmelze herrschenden Betriebsbedingungen
widerstehen kann und dessen Material vorzugsweise austenitisch ist. Es ist verschlossen durch
einen Stopfen 36 aus dem gleichen Material, der an das Rohr angeschweißt ist, obwohl das Rohr auch ein
einstückiges mit geschlossenem Ende sein kann. In das Stahlrohr 34 ist ein feuerfestes Aluminiumoxidrohr 38,
ählich dem Aluminiumoxidrohr 26 der Meßsonde, eingeführt und ein Platindraht 40 ist mit dem am Boden
des Stahlrohrs 34 befindlichen Stopfen 36 über ein spinnenförmiges Gebilde 42 aus Platindraht und
Platinschwamm 44, der durch die Zersetzung von Chlorplatinsäure an Ort und Stelle erhalten wird,
verbunden, wie bei der Bezugselektrode. Selbstver-
ständlich läßt sich der elektrische Kontakt zur Schmelze auch mit anderen Mitteln vorsehen.
Die Meß- und Kontaktsonden 10 und 12 werden jeweils mittels geeigneter Halterungen befestigt und die
Halterungen von einer geeigneten Vorrichtung getragen, die es ermöglicht, zur Durchführung von Messungen
die Sonden in die Schmelze einzutauchen und sie wieder aus der Schmelze herauszuziehen. Tragevorrichtungen
dieser Art sind bekannt, so daß sich ihre nähere Beschreibung erübrigt. Um zu verhindern, daß der
Sauerstoff der umgebenden Luft die Anzeige der Sauerstoffsonde beeinflußt, kann die Oberfläche des
Schmelzbades mit einer Holzkohlenschicht von ungefähr 50 mm Dicke bedeckt werden.
Durch ein (nicht gezeigtes) Verlängerungsrohr, das am Oberteil der Meßsonde befestigt ist, kann saubere
Luft in das Innere des Aluminiumoxidrohrs 26 eingeführt werden.
Die EMK der Sonde wird gemessen mit einer Meßapparatur 46 bekannter Ausführung, die an die
Platindrähte 28 und 40 mit einer geeigneten Verbindung angeschlossen ist, wie dies diagrammatisch bei 48
gezeigt wird. In typischer Weise besteht die Meßapparatur aus einem Aufbereiter für das Sondensignal
(Vorverstärker und Filter), einem Spannungsmesser von hoher Impedanz mit einem HF-Linienfilter und einem
Aufzeichnungsgerät zur Aufzeichnung der EMK oder, unter Zusatz eines logarithmischen Umformers, des
Sauerstoffgehalts der Schmelze.
Während ein aufwendiges Erhitzen und Kühlen der Sonde nicht unbedingt notwendig ist, so wird doch ihre
brauchbare Lebensdauer wesentlich verlängert, wenn sie vor dem Eintauchen ungefähr 25 Minuten lang in
einer Höhe von etwa 50 mm über dem Metallschmelzbad gehalten wird. In ähnlicher Weise läßt sich ein
geeignetes langsames Abkühlen erzielen, indem die Meßsonde nach dem Herausziehen aus der Schmelze
ungefähr 10 Minuten lang in einer Höhe von ca. 50 mm über dem Metallschmelzbad gehalten wird.
) Es wurde festgestellt, daß die im vorhergehenden offenbarte Meßsonde eine mittlere brauchbare Lebensdauer von ungefähr 75 Stunden aufweist, während der die Sonde im Durchschnitt viermal 15—25 Stunden lang eingetaucht wird. Es wurde auch festgestellt, daß das
) Es wurde festgestellt, daß die im vorhergehenden offenbarte Meßsonde eine mittlere brauchbare Lebensdauer von ungefähr 75 Stunden aufweist, während der die Sonde im Durchschnitt viermal 15—25 Stunden lang eingetaucht wird. Es wurde auch festgestellt, daß das
κι Stahlrohr selbst eine brauchbare Lebensdauer von 500
und mehr Stunden aufweist und nach dem Auswechseln des Elektrolytrohrs mehrmals wieder verwendet werden
kann.
Es wurde ein Vergleich durchgeführt zwischen den
|-> analytisch bestimmten Werten des Sauerstoffgehalts
verschiedener, der Schmelze während des Gießens entnommenen Kupferproben mit den entsprechenden
Sondenanzeigen zum Zeitpunkt der Probeentnahmen, wobei sich eine zufriedenstellende Übereinstimmung
.'ο ergab, wie dies die folgende Tabelle zeigt:
Proben
Sauerstoffgehalt in ppm
Sonde Schmelzen unter
Vakuum
| 1 | 70 | 70 |
| 2 | 68 | 69 |
| 3 | 65 | 65 |
| 4 | 64 | 70 |
| 5 | 62 | 65 |
| 6 | 100 | 110 |
| 7 | 91 | 95 |
| 8 | 100 | 120 |
| 9 | 109 | 120 |
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Vorrichtung zum kontinuierlichen Messen des Sauerstoffgehalts einer Kupfer- oder Kupferlegierungsschmelze
mit einem Rohr aus einem festen Elektrolyt, das mit einem Aluminiumoxidkitt in ein
hitzefestes Schutzrohr aus Stahl eingekittet und mit dem geschlossenen Eintauchende daraus hervorragt,
mit Mitteln zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit dem Boden des Elektrolytrohrs, in
dem ein bestimmtes Sauerstoffbezugspotential aufrechterhalten wird, und Mitteln zum Herstellen einer
elektrischen Verbindung mit der Außenseite des Elektroiytrohrs, dadurch gekennzeichnet,
daß das Schutzrohr ein Rohr (18) aus austenitischem Edelstahl ist, das eine hohe Wärmekapazität
aufweist und gegenüber den Betriebsbedingungen in der Metallschmelze resistent ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Aufnahme eines Elektrolytrohrs (16) mit einem Außendurchmesser von ca. 9,5 mm
(Ve Zoll) und einem Innendurchmesser von 7,9 mm (Vie Zoll) das Stahlrohr (18) einen Innendurchmesser
von 12,7-15,9 mm ('/2 bis Ve Zoll) und eine
Wandstärke von 1,6-3,2 mm (Vie-'/e Zoll) aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des Stahlrohrs
(18) so bemessen ist, daß eine relativ dicke Schicht des Aluminiumoxidkitts (20) zwischen dem Stahlrohr
(18) und dem Elektrolytrohr (16) einbringbar ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fortsetzung des im ringförmigen
Raum zwischen dem unteren Ende des Stahlrohrs (18) und dem Elektrolytrohr (16) befindlichen
Aluminiumoxidkitts (20) eine Manschette (24) bildet, aus der das Elektrolytrohr (16) um eine Länge
hinausragt, die gleich seinem Durchmesser ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Oberfläche der Manschette
(24) im Winkel von 45° vom Außenrand des Stahlrohrs (18) hinweg zum Elektrolytrohr (16) hin
erstreckt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenseite des Stahlrohrs (18) mit
einem Profil zum Gewährleisten des Haftens des Aluminiumoxidkitts (20) versehen ist.
aus einer Kupferlegierung mittels eines galvanischen oder elektromotorischen Elementes unter Verwendung
eines festen Elektrolyts.
Für die Bestimmung von in flüssigen Metallen
> gelöstem Sauerstoff haben nach dem Prinzip der
galvanischen Elemente ausgestaltete Sauerstoffsonden
mit Elektrolyten aus festem Oxid in der Industrie eine
breite Anwendung gefunden. Das galvanische Element
einer bei Kupfer verwendbaren Sauerstoffsonde ent-(i
spricht folgendem Schema:
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CA206,219A CA990352A (en) | 1974-08-02 | 1974-08-02 | Apparatus for the continuous measurement of the oxygen content of molten copper or alloys thereof |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2534108A1 DE2534108A1 (de) | 1976-02-12 |
| DE2534108B2 true DE2534108B2 (de) | 1978-04-06 |
| DE2534108C3 DE2534108C3 (de) | 1978-11-30 |
Family
ID=4100826
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE2534108A Expired DE2534108C3 (de) | 1974-08-02 | 1975-07-30 | Vorrichtung zum kontinuierlichen Messen des Sauerstoffgehalts einer Kupferoder Kupferlegierungsschmelze |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4003814A (de) |
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| GB (1) | GB1491924A (de) |
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Families Citing this family (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4166019A (en) * | 1975-09-26 | 1979-08-28 | General Electric Company | Electrochemical oxygen meter |
| GB1569524A (en) * | 1977-04-04 | 1980-06-18 | Gen Electric | Electrochemical oxygen meter |
| US4198279A (en) * | 1977-11-10 | 1980-04-15 | Corning Glass Works | Oxygen sensor mounting structure |
| DE2757985B2 (de) * | 1977-12-24 | 1979-11-22 | Max-Planck-Institut Fuer Eisenforschung Gmbh, 4000 Duesseldorf | Verfahrem zum Herstellen einer elektrochemischen Tauchsonden-Meßzelle zum Bestimmen der Aktivität von in Metallschmelzen gelösten Elementen, insbesondere Sauerstoff |
| US4223549A (en) * | 1979-02-16 | 1980-09-23 | Noranda Mines Limited | Oxygen monitoring circuit with built in testing means |
| JPS5746155A (en) * | 1980-09-05 | 1982-03-16 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | Measuring sensor for oxygen concentration for molten metal |
| JPS57160656U (de) * | 1981-03-26 | 1982-10-08 | ||
| JPS58213247A (ja) * | 1982-06-04 | 1983-12-12 | Nisshin Steel Co Ltd | 酸素プロ−ブ |
| JPS5917149A (ja) * | 1982-07-20 | 1984-01-28 | Nisshin Steel Co Ltd | 酸素プロ−ブ |
| DE3345540C1 (de) * | 1983-12-16 | 1984-10-25 | Didier-Werke Ag, 6200 Wiesbaden | Trägerhülse für Meßköpfe |
| JPS62109854A (ja) * | 1985-11-08 | 1987-05-21 | Hamazaki Sangyo Kk | 界面活性剤含有熱可塑性樹脂系マスタ−バツチ |
| US4912989A (en) * | 1988-10-27 | 1990-04-03 | Electro-Nite International | Shock absorbing immersion probe |
| US4978921A (en) * | 1989-05-01 | 1990-12-18 | General Electric Company | Electrode probe for use in aqueous environments of high temperature and high radiation |
| KR970003280B1 (ko) * | 1991-11-26 | 1997-03-17 | 도오교오 요오교오 가부시끼가이샤 | 용융금속중의 수소용해량 측정용 센서 프로우브 및 수소농도 측정방법 |
| GB9206367D0 (en) * | 1992-03-24 | 1992-05-06 | Pilkington Plc | Oxygen measuring probe |
| WO1995004995A1 (en) * | 1993-08-10 | 1995-02-16 | Electric Power Research Institute, Inc. | Dissolved gas sensing in a fluid under pressure |
| US5425871A (en) * | 1994-06-27 | 1995-06-20 | Electric Power Research Institute | Solid state reference electrode for high temperature electrochemical measurements |
| US5621161A (en) * | 1995-04-11 | 1997-04-15 | Leyse; Robert H. | Method for monitoring for the presence of dissolved gas in a fluid under pressure |
| US6942381B2 (en) * | 2003-09-25 | 2005-09-13 | Alcoa Inc. | Molten cryolitic bath probe |
| JP4732047B2 (ja) * | 2005-07-20 | 2011-07-27 | 東洋ガラス株式会社 | ガラスびん |
| CN102514911A (zh) * | 2011-12-24 | 2012-06-27 | 张节平 | 一种自动送料机构 |
| RU2584378C1 (ru) * | 2014-12-19 | 2016-05-20 | Акционерное общество "Государственный научный центр Российской Федерации - Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского" | Способ измерения термодинамической активности кислорода в расплавах жидких металлов |
| CN109916692B (zh) * | 2019-02-28 | 2021-09-03 | 无锡光旭新材料科技有限公司 | 一种铸造奥氏体不锈钢单相刻蚀的电化学方法 |
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|---|---|---|---|---|
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| US3642599A (en) * | 1969-05-12 | 1972-02-15 | Kennecott Copper Corp | Solid electrolyte probe for determining the oxygen content of molten materials |
| US3864231A (en) * | 1972-01-31 | 1975-02-04 | Metallurgie Hoboken | Apparatus for measuring in a continuous manner oxygen in a molten metal |
| US3784459A (en) * | 1972-06-12 | 1974-01-08 | Ford Motor Co | Device for determining the activity of oxygen in molten metal |
| US3864232A (en) * | 1973-05-02 | 1975-02-04 | Westinghouse Electric Corp | Apparatus for Monitoring the Oxygen Content of High Temperature Fluids |
-
1974
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-
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