ES2324656T3 - Sonda para la determinacion de la actividad del oxigeno en masas fundidas metalicas y procedimiento para su produccion. - Google Patents
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Abstract
Una sonda (100, 200, 300, 400, 500) para la medición de la actividad del oxígeno de masas fundidas metálicas, en particular masas fundidas de acero, que comprende una sustancia de referencia (2) de actividad del oxígeno conocida en contacto eléctricamente conductor (3) con un dispositivo de medición; que comprende un electrolito sólido predominantemente conductor de iones oxígeno e insignificantemente conductor de electrones a altas temperaturas y que separa la sustancia de referencia (2) de la masa fundida metálica y que tiene una superficie de entrada (4) para los iones oxígeno que está en contacto con la masa fundida metálica, y que comprende una cubierta para la superficie de entrada (4) de la sonda lista para funcionar, caracterizada porque la cubierta está en forma de una disposición de láminas (10, 20) y porque la sonda comprende medios mecánicos que presionan la disposición de láminas (10, 20) por el exterior en contacto estrecho con la superficie de entrada (4).
Description
Sonda para la determinación de la actividad del
oxígeno en masas fundidas metálicas y procedimiento para su
producción.
La presente invención se refiere a una sonda
para la medición de la actividad del oxígeno de masas fundidas
metálicas, en particular masas fundidas de acero y a un
procedimiento para producir esta sonda.
El documento US 4 906 349 desvela una sonda
genérica conocida. Esta sonda es parte de un cabezal de medición
que va a sumergirse en una masa fundida metálica. Un tubo pequeño
que sobresale del cabezal de medición está hecho de óxido de
circonio estabilizado que, cuando se usa a altas temperaturas de
fusión (aproximadamente 1500ºC hasta 1800ºC), es predominantemente
conductor del oxígeno e insignificativamente conductor de
electrones. El tubo pequeño está cerrado en el extremo saliente y
en su interior se encuentra una sustancia de referencia en forma de
una mezcla pulverulenta de cromo y óxido de cromo, que está
conectado a un instrumento de medición mediante un conductor
eléctrico. El instrumento de medición está conectado además a la
superficie exterior del tubo mediante un contacto conductor de
electrones con la (el baño de) masa fundida metálica y
adicionalmente mediante la masa fundida metálica y, por tanto, mide
la diferencia de potencial entre la superficie interior y exterior
del tubo de manera que, teniendo en cuenta la temperatura, puede
calcularse la actividad del oxígeno en la masa fundida. La
actividad del oxígeno se corresponde con el contenido de oxígeno
disuelto o presente de otro modo en la sustancia respectiva, por
ejemplo una masa fundida metálica, particularmente una masa fundida
de acero.
El principio de la medición de la actividad del
oxígeno con tales sondas también se desvela en el artículo
"Sauerstoffmeßsonde FOX fur Stahlschmelzen" en la revista
"Stahl und Eisen" 95 (1975), nº 22, página 1084.
De las patentes de EE.UU. 3 752 753 y 3 773 641
se sabe que sólo un tapón hecho de un electrolito sólido puede
cementarse en el extremo abierto de un pequeño tubo refractario. La
cara frontal exterior plana del tapón está en contacto con la masa
fundida durante la medición.
Finalmente, se conocen realizaciones en las que
un electrolito sólido está en forma de un recubrimiento sobre una
clavija de soporte o sobre un pequeño tubo de soporte, como puede
verse en el documento DE 28 33 397 A1. Estas sondas tienen un
tiempo de reacción particularmente pequeño ya que el espesor del
recubrimiento es inferior a
300 \mum, y el equilibrio térmico y eléctrico se alcanza pronto.
300 \mum, y el equilibrio térmico y eléctrico se alcanza pronto.
Las sondas del tipo descrito se han convertido
en estándar como elementos de medición para la actividad del
oxígeno, especialmente para monitorizar el progreso del
procedimiento de desoxidación con aluminio. Su función es bastante
satisfactoria en el intervalo de niveles de oxígeno mayores, es
decir de 100 ppm a 1000 ppm o más.
Sin embargo, se observó que la fiabilidad, la
precisión, y especialmente la reproducibilidad de la medición, son
pocos satisfactorias en el intervalo de bajos niveles de oxígeno de
1 ppm a 100 ppm.
El problema de la precisión también se trata en
la patente de EE.UU. ya mencionada 4 906 349. Según este documento,
las sondas que van a sumergirse en la masa fundida se limpian
mecánicamente en su superficie exterior mediante decapado o
granallado con arena con el fin de permitir la medición a la
concentración de oxígeno de cero a 20 ppm con una mayor precisión y
con un tiempo de respuesta mejorado.
La limpieza mecánica y química de la superficie
que señala hacia la masa fundida de un electrolito sólido como
óxido de circonio requiere un gasto adicional considerable debido a
que es un material muy duro y resistente.
Uno de los objetos de la invención es mejorar la
funcionalidad de las sondas a bajas concentraciones de oxígeno sin
gasto adicional y sin riesgo de mediciones poco fidedignas.
Este objeto se logra mediante un desarrollo
adicional de la sonda conocida, en la que la superficie de entrada
del electrolito sólido está recubierta de una disposición de láminas
funcionales. Una disposición de láminas en este sentido puede ser
una única lámina o [un par de] varias láminas localizadas una sobre
la otra que ejercen una función particular cuando se sumergen en la
masa fundida.
La expresión "lámina" en el presente
contexto se va a considerar como lo opuesto a un recubrimiento. Un
recubrimiento se aplica a un soporte y sólo de esta forma gana
cohesión como un agregado bidimensional de material. La lámina es
una estructura de material bidimensional autoportante similar a una
hoja, por ejemplo un metal laminado fino, que, a diferencia de un
recubrimiento, también forma una unidad sin un soporte particular y
aparece como un artículo moldeado plano de pequeño espesor que es
esencialmente uniforme en toda la superficie.
La lámina puede tener diversas funciones. Los
problemas de la medición a bajas concentraciones de oxígeno pueden
explicarse en parte por el hecho de que, al sumergir la sonda en la
masa fundida, sobre la superficie de la sonda se arrastra oxígeno
de la vecindad, y entonces también se mide. Este error se vuelve
considerable si el nivel de oxígeno de la masa fundida es
particularmente bajo.
La lámina previene el arrastre de oxígeno de,
por ejemplo, el aire circundante sobre la superficie de la sonda
durante su inmersión en la masa fundida.
Otra función de la lámina puede ser la
influencia en la humectabilidad de la superficie de entrada por la
masa fundida. Tales errores de medición pueden reducirse si la
lámina está hecha de un material tal que no impide la migración de
los iones oxígeno de la masa fundida al electrolito sólido y, al
mismo tiempo, bajo la influencia de la masa fundida durante la
fusión tiene un efecto ventajoso en la humectabilidad.
La disposición de láminas como un todo y
especialmente sus láminas individuales deben ser flexibles de manera
que puedan seguir fácilmente la forma de la superficie de entrada
del electrolito sólido y puedan ajustarse a él en estrecho
contacto. La disposición de láminas sólo debe poseer
correspondientemente una pequeña rigidez mecánica.
Principalmente se conoce proporcionar la
superficie de entrada del electrolito sólido de una sonda del tipo
tratado de una cubierta.
En la patente de EE.UU. 4 342 633, por ejemplo,
un tubo pequeño de un electrolito sólido está provisto de una
pantalla protectora de un acero de bajo carbono que es para reducir
el choque de temperatura cuando la sonda se sumerge en la masa
fundida metálica cuya pantalla protectora puede empujarse por el
tubo pequeño. La pantalla protectora rodea la sonda y ella misma
tiene la forma de un tubo pequeño que está ajustado a la sonda y
que puede deslizarse por la sonda con un ajuste apretado. El tubo
pequeño de acero, es decir, la pantalla protectora, a diferencia de
una lámina, tiene una estabilidad inherente. Este ajuste apretado es
difícil de lograr ya que los tubos pequeños del electrolito sólido
sólo pueden producirse con algo de tolerancia en la periferia
exterior. No puede conseguirse un contacto estrecho de la periferia
interior del tubo pequeño de acero con la periferia exterior. El
aire y el oxígeno siempre permanecerán en el intersticio entre el
electrolito sólido y la pantalla protectora y afectarán la medición
a bajos niveles de oxígeno en la masa fundida. La disposición dada
en la patente de EE.UU. 4 342 633 tiene el fin de la protección
térmica y no puede satisfacer el fin de la invención.
Las publicaciones japonesas JP 56100353 A2, JP
56100354 A2 y JP 56092450 A2 desvelan recubrimientos de la sonda
del electrolito sólido que mejoran el comportamiento de medición de
la sonda en el acero fundido. En el documento JP 56100353 A2 se
presenta un recubrimiento con un metal como Fe, Cu, Ni, Mg, Al o un
óxido metálico como MgO, Al_{2}O_{3} o similar hecho mediante
vaporización, pulverización, sedimentación iónica u otro
procedimiento. Del documento JP 56100354 A2 se sabe que el cubrir el
electrolito sólido con un polvo de óxido metálico como MgO,
Al_{2}O_{3} o similar en un aglutinante orgánico da como
resultado una transferencia de calor acelerada y una velocidad de
reacción del procedimiento mejorada. El documento JP 56092450 A2
enseña una actividad del oxígeno de aproximadamente 35 ppm, por
tanto, se menciona un intervalo de nivel bajo. En el documento JP
56092450 A2 se describe un recubrimiento de una mezcla de un polvo
metálico y un aglutinante orgánico para mejorar la humectabilidad
de la sonda del electrolito sólido a través del acero fundido. Entre
la sonda y el acero no va a establecerse ninguna capa de
aislamiento térmico. Esto reducirá el tiempo de reacción del
dispositivo.
Las cubiertas en forma de recubrimientos
necesitan un aparato costoso adicional y poseen el riesgo de
exfoliarse de la superficie del electrolito sólido al sumergirlas
en
En la patente de GB 1594223 se desvela un
procedimiento y un aparato para la determinación de la concentración
de hidrógeno presente en una sustancia que comprende monitorizar la
f.e.m. generada entre la sustancia y un material de referencia que
están separados entre sí por un electrolito deslizante que comprende
hidruro metálico, en el que el electrolito se precinta de la
atmósfera antes de uso, y el precinto se quita al introducir el
electrolito en la sustancia. El precinto puede estar constituido por
una lámina metálica colocada en su lugar por un adhesivo. El fin de
la lámina es proteger el hidruro metálico del material de referencia
de la atmósfera.
La disposición de láminas puede tener al menos
una lámina oxidable por oxígeno en la masa fundida metálica y puede
estar constituida, por ejemplo, por un material de aluminio. Otros
materiales que pueden usarse como lámina oxidable son, entre otros,
por ejemplo, titanio, estaño, magnesio, porque son fácilmente
oxidables.
Una lámina tal se funde instantáneamente al
ponerla en contacto con la masa fundida caliente y reacciona con el
oxígeno que puede haberse arrastrado a la superficie de la sonda
durante la inmersión en la masa fundida. Por tanto, este oxígeno ya
no puede falsear la medición.
La disposición de láminas puede tener al menos
una segunda lámina funcional que cubra o solape al menos en parte
la primera lámina en su cara exterior o interior.
Puede ser ventajoso que, cuando se funda el
material de la segunda lámina, se potencie la humectabilidad de la
superficie de entrada del electrolito sólido en contacto con la masa
fundida de manera que el electrolito sólido tendrá un contacto
uniforme con la masa fundida.
Una lámina con una función tal puede hacerse de
un material de cobre. Ejemplos adicionales del material de la
segunda lámina son Pb, Ag, Zn, Sn, Au, Pt, Bi, Mg.
En el caso de que el electrolito sólido se
proporcione en forma de un trozo similar a un tapón de material
fuertemente fijado en el extremo abierto de un tubo pequeño
refractario y que tenga una pared frontal sustancialmente plana
dirigida hacia la masa fundida cuando se sumerge, la disposición de
láminas puede extenderse enfrente de esta pared frontal,
cubriéndola de la masa fundida en los primeros momentos de la
inmersión.
En los casos en los que el electrolito sólido
sea un recubrimiento sobre una clavija de soporte o un tubo de
soporte pequeño, la primera disposición cubre todas las partes del
electrolito sólido que de otra forma estarían en contacto directo
con el metal fundido durante el tiempo de inmersión.
Si el electrolito sólido, como se prefiere, se
proporciona en forma de un tubo pequeño que va a sumergirse en la
masa fundida y está cerrado en el extremo que va a sumergirse, la
disposición de láminas en la parte que va a sumergirse del tubo
pequeño rodea ajustadamente su periferia exterior, que significa que
la parte cilíndrica de la periferia exterior, y también la parte
semiesférica, cierran el tubo.
Un desarrollo adicional importante de la
invención implica medios para mantener la disposición de láminas en
estrecho contacto con la superficie de entrada del electrolito
sólido.
Los medios son medios mecánicos que presionan la
disposición de láminas por el exterior en estrecho contacto con la
superficie de entrada del electrolito sólido.
La presión puede tener lugar esencialmente de
forma uniforme sobre la superficie, particularmente mediante medios
elásticos. Una realización simple de este tipo que ya se ha probado
en la práctica es un manguito elastomérico que rodea ajustadamente
la disposición de láminas sobre la superficie exterior del tubo
pequeño.
Este manguito puede tener un primer diámetro
mayor que la disposición de láminas colocada alrededor del tubo
pequeño y puede contraerse en su diámetro radial sobre la
disposición de láminas después de deslizarse sobre ella
longitudinalmente.
Esto puede efectuarse en la práctica porque el
manguito está hecho de un material con una memoria de forma
termoactiva, es decir, un material que puede deformarse
permanentemente y que bajo el efecto del calor vuelve a su forma y
dimensiones originales.
La invención también tiene un aspecto de
procedimiento según el cual el tubo pequeño está ajustadamente
rodeado por una disposición de láminas funcionales en su superficie
periférica, en el que sobre la disposición de láminas localizadas
sobre el tubo pequeño se desliza longitudinalmente un manguito
elastomérico, después de lo cual el manguito se contrae sobre la
disposición de láminas provocando una presión radial y un contacto
estrecho entre la disposición de láminas y la superficie de entrada
del electrolito sólido.
Puede usarse un manguito hecho de un material
con memoria de forma y entonces el manguito se calienta para
contraerlo cuando está en la posición de deslizamiento.
La siguiente descripción no limitante, junto con
las figuras adjuntas, se proporciona para enseñar y exponer más
específicamente realizaciones particulares de la presente invención
como se prevén en este documento. Sin embargo, sólo son para fines
ilustrativos, y aquellos expertos en la materia deben entender que
pueden hacer diversos cambios, sustituciones y alteraciones en este
documento sin apartarse del alcance de la invención en su forma más
amplia.
Las realizaciones preferidas de la invención se
ilustran en las figuras adjuntas.
La fig. 1 muestra una sección longitudinal de la
parte inferior de una sonda;
la fig. 2 muestra una sección transversal a lo
largo de la línea II-II en la fig. 1;
la fig. 3 muestra una sección longitudinal
análoga de una segunda realización;
la fig. 4 muestra una sección transversal a lo
largo de la línea IV-IV en la fig. 3.
las fig. 5 a 8 muestran secciones longitudinales
análogas a la fig. 1 en una escala reducida.
La sonda que se denomina en lo sucesivo como una
totalidad por el número 100 en la fig. 1 tiene un tubo 1 pequeño
que tiene una superficie 1'' exterior cilíndrica que está
aproximadamente semiesféricamente cerrada en el extremo inferior.
Está hecha de un electrolito 11 sólido que a altas temperaturas es
predominantemente conductor de iones oxígeno y despreciablemente
conductor de electrones y que en esta realización está hecho de
ZrO_{2} estabilizado con MgO. La sustancia 2 de referencia es una
mezcla pulverulenta de cromo y óxidos de cromo y está localizada en
la parte inferior del tubo 1 pequeño. La superficie 12 interior del
electrolito 11 sólido está en la parte del vértice del extremo 1'
inferior en contacto eléctricamente conductor con un alambre 3 de
contacto que lleva a un instrumento de medición tal como un
voltímetro. La superficie exterior del extremo 1' inferior se
denomina en lo sucesivo con el número 13. En la práctica, el tubo 1
pequeño tiene un diámetro exterior de aproximadamente 5 mm y una
longitud total de aproximadamente 30 mm. Sólo la parte inferior se
muestra en la fig. 1. El tubo 1 pequeño junto con un termopar para
medir la temperatura de la masa fundida metálica en la vecindad
inmediata de la sonda (como dentro de un intervalo de 1 a 10 mm) y
un contacto del baño, preferentemente hecho de un metal de alto
punto de fusión, está fijado en un cabezal de sonda (no mostrado en
las figuras) que se sumerge en la masa fundida metálica en el
extremo de una lanza. El contacto del baño también está acoplado al
instrumento de medición. La sustancia 2 de referencia tiene una
actividad del oxígeno conocida. La actividad del oxígeno de la masa
fundida depende de su contenido de oxígeno. Esto da como resultado
una diferencia de potencial entre la superficie interior y exterior
del tubo pequeño que se mide mediante los instrumentos de medición
y calcula la actividad del oxígeno de la masa fundida metálica.
El tubo 1 pequeño en su área de la superficie
periférica exterior constituye una superficie 4 de entrada para los
iones oxígeno de la masa fundida.
La superficie 4 de entrada está ajustadamente
envuelta por una disposición 10 de láminas, que en la realización
de la fig. 1 es mediante una única lámina 6 hecha de un material de
aluminio. En esta realización, la única lámina 6 está envuelta una
vez alrededor del tubo 1 pequeño. Los extremos se solapan
ligeramente en la posición 7 en la fig. 2, de manera que toda la
superficie del tubo 1 pequeño está cubierta. En el extremo inferior,
la lámina 6 está plegada alrededor de la superficie 13 de manera
que la superficie exterior completa del tubo 1 pequeño está
oculta.
La lámina 6 está rodeada por un manguito 8 que
está hecho de un material elastomérico, que en la realización de la
fig. 1 está cerrado en su extremo 8' inferior similarmente al tubo 1
pequeño. El manguito 8 tiene al principio un diámetro interior
cilíndrico ligeramente mayor al diámetro exterior de la lámina 6
envuelta alrededor del tubo 1 pequeño. En este estado, el manguito
8 puede arrastrarse o deslizarse sobre la lámina 6 sobre toda su
longitud y luego está cubriendo la lámina 6 y el tubo 1 pequeño en
su extensión total, incluyendo el extremo 1' inferior. El manguito
8 está constituido por un material con memoria de forma. Se ha
sometido a un pretratamiento en forma de una dilatación radial, que
ha llevado a una expansión permanente. Si se calienta, tiende a
volver a su diámetro original. Por tanto, el manguito 8 puede
contraerse mediante calentamiento, de manera que se forma una
tensión circunferencial en el manguito 8 que lleva a una presión
radial sobre la lámina 6, que lleva a la lámina 6 a un contacto
estrecho con la superficie 4 de entrada, es decir, la superficie
exterior del tubo 1 pequeño. En las fig. 1 y 2, la sonda 100 se
muestra en su estado listo para funcionamiento después de la
contracción del manguito 8.
La presencia de la lámina 6 en contacto estrecho
con la superficie 4 de entrada del tubo 1 pequeño tiene como
consecuencia de que con la inmersión de la sonda 100 en la masa
fundida metálica no puede pegarse oxígeno del aire ambiente a la
superficie 4 de entrada formada por las superficies 1'', 13
exteriores y así arrastrarse a la masa fundida y afectar la
medición de la actividad del oxígeno. Éste sería el denominado
oxígeno no deseado. Sin embargo, la intención es medir sólo el
oxígeno en la masa fundida. Inmediatamente después de sumergir la
sonda 100 en la masa fundida, el manguito 8 se consume. Sin embargo,
la cantidad resultante de carbono y de oxígeno consumida por la
reacción de carbono-oxígeno respectiva es tan baja
que la medición del oxígeno, incluso si es para una concentración
de oxígeno inferior a 100 ppm, está afectada de una forma
despreciable. Además, el monóxido de carbono y/o el dióxido de
carbono no se pegan al tubo 1 ya que la lámina 6 previene esto.
Después de la desaparición del manguito 8, la lámina 6 es oxidada
por oxígeno no deseado en la proximidad de la superficie 4 de
entrada. Por tanto, la lámina 6 está en un sentido atrapando el
oxígeno introducido no deseado consumiéndolo cuando se oxida. Como
resultado, la medición de la actividad del oxígeno de la masa
fundida no está influida por efectos externos. Debido a la masa muy
baja de la lámina 6, la lámina que no se oxida se disuelve
inmediatamente en la masa fundida y, por tanto, la siguiente
medición no está afectada.
Siempre que en las sondas adicionales estén
presentes partes equivalentes funcionales, éstas se mencionan
mediante los mismos números que en la sonda 100 de la fig. 1 y
2.
La sonda 200 se diferencia de la sonda 100 en
que la disposición 20 de láminas en este caso es de dos capas. Hay
una lámina 6 exterior radial hecha de un material de aluminio y una
lámina 9 interior radial hecha de un material de cobre. Si la
lámina 9 interior radial se pone en contacto con la masa fundida
metálica después de la desaparición del manguito 18 y la lámina 6,
mejora la humectabilidad de la superficie 4 de entrada. Las láminas
6 y 9 están dispuestas en capas la una sobre la otra sobre toda la
superficie. Pueden laminarse o colocarse sueltas la una sobre la
otra. La disposición 20 de láminas cubre la parte 1'' cilíndrica,
además del área 13 localizada en el extremo 1' inferior del tubo 1
pequeño.
A diferencia del manguito 8, en la fig. 3 el
manguito 18 no está cerrado en el extremo inferior, sino que
simplemente está constituido por una longitud de corte del manguito,
que se extiende ligeramente sobre la parte 1' inferior del tubo 1
pequeño. El manguito 18 se contrae después de deslizarlo sobre el
tubo 1 pequeño y la disposición 20 de láminas. Se consigue la
configuración como se muestra en la fig. 3, en la que la parte 18'
saliente, que puede contraerse libremente, se ha contraído a un
diámetro significativamente más pequeño, dejando solamente un
pequeño canal 18'' interior que está abierto hacia fuera. Sin
embargo, en la parte superior de la fig. 3, el manguito 18 no puede
contraerse libremente, sino que forma una tensión circunferencial
que presiona radialmente la disposición 20 de láminas con la
superficie exterior del tubo 1 pequeño. Esta realización también
satisface la función del contacto estrecho de la disposición 20 de
láminas con la superficie 1'', 13 exterior del tubo pequeño del
electrolito sólido y es más económica que un manguito 8 cerrado.
Es obvio que las disposiciones 10, 20 de láminas
puede envolverse alrededor del tubo 1 pequeño varias veces.
Para una mejor visibilidad, el espesor de las
láminas 6, 9 y los manguitos 8,18 se ha mostrado exagerado. En la
práctica, las láminas tienen un espesor de aproximadamente 0,001 a
0,05 mm. El manguito 8, 18 contraíble puede tener un espesor de
pared de aproximadamente 0,2 a 0,5 mm.
Las explicaciones anteriores también son válidas
para las realizaciones adicionales de la invención según la fig. 5
a 8.
La sonda 300 de la fig. 5 no tiene electrolito
11 sólido como en la fig. 1 a la fig. 3 en forma de un tubo pequeño
cerrado en un extremo, sino que tiene un tapón 21, que está
ajustadamente montado en el extremo abierto de un tubo 22
refractario. El tapón 21 tiene una cara 23 frontal formada
esencialmente plana que forma un plano perpendicular al eje el tubo
22. Una disposición 10 de láminas hecha a partir de una única lámina
como en la realización según la fig. 1 se extiende enfrente de la
cara frontal. No se ilustra el solapamiento de los bordes
longitudinales de la lámina. De la parte trasera del tapón 21
opuesta a la cara 23 frontal, la sustancia 2 de referencia se
proporciona en forma de un disco. La lámina 6 cubre la cara 23
frontal y también una parte de la periferia cilíndrica del tubo 22
de manera que la parte de la sonda 300 que está sumergida en la
masa fundida metálica está completamente cubierta por la lámina
6.
El manguito 8 cerrado en su extremo inferior en
la fig. 5 se ha contraído sobre la periferia exterior de la lámina
6 en la parte cilíndrica, además de en la parte inferior enfrente de
la cara 23 frontal. El manguito tiene las mismas características y
funciones que el manguito 8 en la fig. 1 y 2.
La sonda 400 de la fig. 6 tiene un soporte en
forma de una clavija 24 hecha de material refractario. Un
recubrimiento 27 de una sustancia 2 de referencia se proporciona
sobre la circunferencia exterior del extremo saliente de la clavija
24. El propio recubrimiento 27 está cubierto por un recubrimiento 25
de un electrolito sólido. No se ilustra el contacto de la sustancia
2 de referencia y el electrolito 11 sólido al dispositivo de
medición. Los recubrimientos 25 y 27 cubren completa y
ajustadamente dicho extremo de la clavija 24. Los recubrimientos
están cubiertos completamente por una disposición 10 de láminas que
de nuevo sólo tiene una lámina 6. Se ha contraído un manguito sobre
la circunferencia exterior completa de la disposición de láminas. El
manguito 8 está cerrado en su extremo inferior y tiene las mismas
características que el manguito 8 de la fig. 1 y 2.
Sin embargo, la sonda 500 de la fig. 7 tiene una
sustancia 2 de referencia y un electrolito 11 sólido como
recubrimientos 27 y 25, respectivamente, sobre la circunferencia
exterior de un tubo 26 refractario, que está cerrado en un extremo
y en este caso se usa en lugar de la clavija 24 refractaria de la
fig. 6. Los recubrimientos 27 y 25 están cubiertos por una
disposición 10 de láminas con sólo una lámina 6 en la que los
recubrimientos estarán en contacto con la masa fundida metálica.
Toda la circunferencia exterior de la disposición de láminas se
cubre de nuevo y se mantienen juntas por un manguito 8 contraído a
ella.
Se prefieren las realizaciones con un manguito
debido a la mejor protección de la superficie de entrada contra el
arrastre de oxígeno durante la inmersión en la masa fundida.
Claims (12)
1. Una sonda (100, 200, 300, 400, 500) para la
medición de la actividad del oxígeno de masas fundidas metálicas,
en particular masas fundidas de acero,
que comprende una sustancia de referencia (2) de
actividad del oxígeno conocida en contacto eléctricamente conductor
(3) con un dispositivo de medición;
que comprende un electrolito sólido
predominantemente conductor de iones oxígeno e insignificantemente
conductor de electrones a altas temperaturas y que separa la
sustancia de referencia (2) de la masa fundida metálica y que tiene
una superficie de entrada (4) para los iones oxígeno que está en
contacto con la masa fundida metálica,
y que comprende una cubierta para la superficie
de entrada (4) de la sonda lista para funcionar,
caracterizada porque la cubierta está en
forma de una disposición de láminas (10, 20) y porque la sonda
comprende medios mecánicos que presionan la disposición de láminas
(10, 20) por el exterior en contacto estrecho con la superficie de
entrada (4).
2. Una sonda según la reivindicación 1, en la
que la disposición de láminas (10, 20) comprende al menos una
lámina (6) oxidable por el oxígeno arrastrado dentro de la masa
fundida durante la inmersión.
3. Una sonda según la reivindicación 2, en la
que la lámina (6) está hecha de al menos uno del grupo de material
de aluminio, titanio, estaño o magnesio.
4. Una sonda según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, en la que la disposición de láminas (20)
comprende una primera lámina (6) y al menos una segunda lámina (9)
que cubre al menos parcialmente la primera lámina sobre su cara
interior o exterior.
5. Una sonda según la reivindicación 4, en la
que el material de la segunda lámina (9) está hecho de Cu, Pb, Ag,
Zn, Sn, Au, Pt, Bi, Mg, que, cuando se funde debido al contacto con
la masa fundida metálica, potencia la humectabilidad de la
superficie de entrada (4) del electrolito sólido (11).
6. Una sonda según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, en la que el electrolito sólido se
proporciona en forma de un recubrimiento sobre una clavija de
soporte o un tubo de soporte pequeño y en la que la disposición de
láminas (10, 20) rodea total y ajustadamente la periferia exterior
del electrolito sólido.
7. Una sonda según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, en la que el electrolito sólido se
proporciona en forma de un tubo pequeño (1) que está sumergido en
la masa fundida metálica y está cerrado en el extremo que va a
sumergirse y la sustancia de referencia (2) está situada en el
interior del tubo pequeño y la disposición de láminas (10, 20)
rodea total y ajustadamente la periferia exterior del tubo pequeño
(1).
8. Una sonda según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7, en la que dichos medios presionan la
disposición de láminas (10, 20) contra la superficie de entrada de
forma esencialmente uniforme.
9. Una sonda según una de las reivindicaciones 1
a 8, en la que dichos medios presionan la disposición de láminas
(10, 20) contra la superficie de entrada (4) elásticamente.
10. Una sonda según la reivindicación 9, en la
que dichos medios comprenden un manguito elastomérico (8, 18) que
rodea ajustadamente la disposición de láminas (10, 20) sobre la
periferia exterior del tubo pequeño (1) que constituye el
electrolito sólido.
11. Un procedimiento para producir una sonda
(100, 200, 300, 400, 500) para la medición de la actividad del
oxígeno de masas fundidas metálicas, en particular masas fundidas de
acero, en el que la sonda comprende una sustancia de referencia (2)
de actividad del oxígeno conocida en contacto eléctricamente
conductor (3) con un dispositivo de medición y que comprende un
electrolito sólido que es predominantemente conductor del oxígeno a
altas temperaturas e insignificantemente conductor de electrones y
está previsto para ser sumergido en la masa fundida metálica y que
tiene una superficie de entrada para iones oxígeno, en el que la
superficie de entrada (4) está ajustadamente cubierta por una
disposición de láminas funcionales (10, 20); en el que sobre la
disposición de láminas (10, 20) sobre la superficie de entrada (4)
un manguito elastomérico (8, 18) está posicionado longitudinalmente
y en el que entonces el manguito (8, 18) está contraído sobre la
disposición de láminas (10,20) provocando una tensión radial que
lleva a un contacto estrecho entre la disposición de láminas (10,
20) y la superficie de entrada (4).
12. Un procedimiento según la reivindicación 11,
en el que el manguito (8, 18) está fabricado de un material con
memoria de forma termoactiva y el manguito (8, 18) se calienta
cuando está en posición.
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