JP2006132959A - Magnesium sensor probe - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnesium sensor probe capable of measuring the concentration of magnesium included in a measuring object such as molten metal. <P>SOLUTION: This magnesium sensor probe 1 has a solid electrolyte layer 2 using zirconia as a base material, a reference material holding part 3 arranged on one surface side of the solid electrolyte layer 2, and an electrode part 4 arranged on the one surface side of the solid electrolyte layer 2 and contacting with the measuring object. The electrode part 4 uses oxide including the magnesium as a base material. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明はマグネシウムセンサプローブに関する。   The present invention relates to a magnesium sensor probe.

球状黒鉛鋳鉄系の溶湯を例にとって従来技術について説明する。球状黒鉛鋳鉄系の溶湯では、当該溶湯に含まれるマグネシウムの濃度を測定することが求められている。しかしながらこのようなマグネシウムセンサプローブは開発されていない。このため実際的には溶湯に含まれているマグネシウムの濃度を測定できず、溶湯が凝固して製品となった後に、製品を構成する球状黒鉛鋳鉄に含まれているマグネシウムの濃度を分析により測定するしかなかった。このため球状黒鉛鋳鉄の高品質化には限界があった。   The prior art will be described taking a spheroidal graphite cast iron-based molten metal as an example. In spheroidal graphite cast iron-based molten metal, it is required to measure the concentration of magnesium contained in the molten metal. However, such a magnesium sensor probe has not been developed. Therefore, in practice, the concentration of magnesium contained in the molten metal cannot be measured. After the molten metal has solidified into a product, the concentration of magnesium contained in the spheroidal graphite cast iron constituting the product is measured by analysis. I had to do it. For this reason, there has been a limit to improving the quality of spheroidal graphite cast iron.

特許文献1には、金属溶湯に溶けている金属元素の濃度を測定する装置が開示されている。この装置は、安定化されたジルコニアからなる固体電解質の層と、固体電解質の層の内表面に接触してセットされた基準極部と、基準極部と溶湯との間の電位差を測定する電位差測定手段と、固体電解質の外表面に接触する電極部とを備えている。
特開昭61−260155号公報
Patent Document 1 discloses an apparatus for measuring the concentration of a metal element dissolved in a molten metal. This device comprises a stabilized solid electrolyte layer of zirconia, a reference electrode set in contact with the inner surface of the solid electrolyte layer, and a potential difference for measuring the potential difference between the reference electrode and the molten metal. Measuring means and an electrode part that contacts the outer surface of the solid electrolyte are provided.
Japanese Patent Laid-Open No. 61-260155

上記した特許文献1に係る装置によれば、金属溶湯等に含まれているマグネシウムの濃度の測定を対象とするものではない。   The apparatus according to Patent Document 1 described above is not intended for measuring the concentration of magnesium contained in molten metal or the like.

本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、溶湯等の測定対象物に含有されているマグネシウムの濃度を測定できるマグネシウムセンサプローブを提供することを課題とする。   This invention is made | formed in view of the above-mentioned actual condition, and makes it a subject to provide the magnesium sensor probe which can measure the density | concentration of magnesium contained in measuring objects, such as a molten metal.

本発明者はマグネシウムセンサプローブについて鋭意開発を進めている。そして、ジルコニアを基材とする固体電解質の層と、固体電解質の層の片面側に設けられた基準物質を保持する基準物質保持部と、固体電解質の層の片面側に設けられ測定対象物に接触する電極部とを備えるとともに、電極部の基材を、マグネシウムを含む酸化物とすれば、測定対象物に含まれているマグネシウムの濃度を測定できるマグネシウムセンサプローブとして機能できることを知見し、試験で確認し、本発明に係るマグネシウムセンサプローブを開発した。   The inventor has been eagerly developing a magnesium sensor probe. And a solid electrolyte layer based on zirconia, a reference substance holding portion for holding a reference substance provided on one side of the solid electrolyte layer, and a measurement object provided on one side of the solid electrolyte layer. It is known that if it is provided with a contact electrode part and the base material of the electrode part is an oxide containing magnesium, it can function as a magnesium sensor probe capable of measuring the concentration of magnesium contained in the measurement object. A magnesium sensor probe according to the present invention was developed.

マグネシウムの濃度を測定できる原理は、必ずしも明確ではないものの、次のように推察される。固体電解質に設けられている電極部が、マグネシウムを含む酸化物として代表的なMgOで形成されているマグネシウムセンサプローブであり、測定対象物がマグネシウムを含む金属溶湯である場合を、例にとって説明する。この場合、固体電解質に設けられている電極部(MgO)と測定対象物との界面において、式1の平衡反応が生じていると推察される。ここで、式1において、MgOは固体電解質に設けられている電極部に含まれているMgOを意味し、Mgは金属溶湯に含まれているMgを意味する。O2は金属溶湯に含まれている酸素を意味する。式1の平衡反応における平衡定数K1は、基本的には式2に基づく。ここで、活量であるaMg、aMgOは固定値として考えることができ、基準物質の酸素分圧PO2はある温度で固定値と考えることができるため、金属溶湯に含まれている酸素分圧PO2を酸素センサとして求めれば、金属溶湯に含まれているMgの濃度を求めることができる。 The principle by which the concentration of magnesium can be measured is not necessarily clear, but is presumed as follows. The case where the electrode part provided in the solid electrolyte is a magnesium sensor probe formed of MgO, which is a typical oxide containing magnesium, and the object to be measured is a molten metal containing magnesium will be described as an example. . In this case, it is presumed that the equilibrium reaction of Formula 1 occurs at the interface between the electrode part (MgO) provided in the solid electrolyte and the measurement object. Here, in Formula 1, MgO means MgO contained in the electrode part provided in the solid electrolyte, and Mg means Mg contained in the molten metal. O 2 means oxygen contained in the molten metal. The equilibrium constant K1 in the equilibrium reaction of Equation 1 is basically based on Equation 2. Here, the activities a Mg and a MgO can be considered as fixed values, and the oxygen partial pressure P O2 of the reference material can be considered as a fixed value at a certain temperature. Therefore, oxygen contained in the molten metal If the partial pressure P O2 is obtained as an oxygen sensor, the concentration of Mg contained in the molten metal can be obtained.

Figure 2006132959
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即ち、本発明に係るマグネシウムセンサプローブは、ジルコニアを基材とする固体電解質の層と、固体電解質の層の片面側に設けられた基準物質を保持する基準物質保持部と、固体電解質の層の片面側に設けられ測定対象物に接触する電極部とを具備しており、電極部は、マグネシウムを含む酸化物を基材としていることを特徴とするものである。   That is, the magnesium sensor probe according to the present invention includes a solid electrolyte layer based on zirconia, a reference material holding part for holding a reference material provided on one side of the solid electrolyte layer, and a solid electrolyte layer. And an electrode portion that is provided on one side and is in contact with an object to be measured. The electrode portion includes an oxide containing magnesium as a base material.

固体電解質を構成するジルコニアは、高温領域において酸素イオン伝導体である。ジルコニアは、酸化物のドーパントをドープさせて安定化させた安定化ジルコニアとすることができる。酸化物のドーパントとしては、MgO、Y23、Yb23、CaO、CeO2のうちの1種または2種以上を採用できる。ドーパントとしては、0.1〜15モル%含有することができる。例えば、ジルコニアは、9モル%のマグネシアのドープで安定化させた安定化ジルコニアとすることができる。 Zirconia constituting the solid electrolyte is an oxygen ion conductor in a high temperature region. The zirconia can be stabilized zirconia stabilized by doping with an oxide dopant. As the oxide dopant, one or more of MgO, Y 2 O 3 , Yb 2 O 3 , CaO, and CeO 2 can be employed. As a dopant, it can contain 0.1-15 mol%. For example, the zirconia can be stabilized zirconia stabilized with 9 mol% magnesia dope.

層に設けられている電極部は、マグネシウムを含む酸化物を基材として形成されている。マグネシウムを含む酸化物としては、マグネシウムを含む酸化物(MgO)、または、マグネシウムの他にM元素を含む複合酸化物とすることができる。M元素としては、鉄(Fe)、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、クロム(Cr)、セリウム(Ce)、ゲルマニウム(Ge)、リチウム(Li)、タンタル(Ta)、イッテリビウム(Yb)等の1種または2種以上が挙げられる。上記した複合酸化物としては、MgAl24、MgFe24、MgCrO4、MgCr24、MgGa24、Mg2GeO3、MgGeO3、Mg0.8Fe24、MgLi2GeO4、MgFeTaO4、MgYbFeO4、Mg0.8Al24、Mg2SiO4、MgBaSiO4、MgTe25等を含むグループから選択された少なくとも1種とすることができる。 The electrode portion provided in the layer is formed using an oxide containing magnesium as a base material. As the oxide containing magnesium, an oxide containing magnesium (MgO) or a complex oxide containing M element in addition to magnesium can be used. Examples of the M element include iron (Fe), aluminum (Al), gallium (Ga), chromium (Cr), cerium (Ce), germanium (Ge), lithium (Li), tantalum (Ta), ytterbium (Yb), and the like. 1 type, or 2 or more types. Examples of the composite oxide include MgAl 2 O 4 , MgFe 2 O 4 , MgCrO 4 , MgCr 2 O 4 , MgGa 2 O 4 , Mg 2 GeO 3 , MgGeO 3 , Mg 0.8 Fe 2 O 4 , MgLi 2 GeO 4. , MgFeTaO 4 , MgYbFeO 4 , Mg 0.8 Al 2 O 4 , Mg 2 SiO 4 , MgBaSiO 4 , MgTe 2 O 5, and the like.

ここで、マグネシウムを含む酸化物は、MgxMyOzで示される組成式を有することができる。Mとしては1元素でも良いし、2元素でも良い。MとしてはAl、Fe、Cr、Ga、Ge、Fe、Li、Ta、Yb、Si、Ba、Teからなるグループから選ばれる1種または2種以上を採用することができる。上記したMgxMyOzで示される組成式において、元素によっても相違するものの、xは1プラスマイナス0.5、つまり、0.5〜1.5とすることができ、殊に0.75〜1.25とすることができる。yは0.5〜2.5とすることができ、殊に0.75〜2.25とすることができる。zはx及びyによって相違するものの、2.5〜6.5とすることができ、殊に2.25〜6.25とすることができる。但しこれに限定されるものではない。   Here, the oxide containing magnesium can have a composition formula represented by MgxMyOz. M may be one element or two elements. M may be one or more selected from the group consisting of Al, Fe, Cr, Ga, Ge, Fe, Li, Ta, Yb, Si, Ba, and Te. In the above composition formula represented by MgxMyOz, x may be 1 plus or minus 0.5, that is, 0.5 to 1.5, particularly 0.75 to 1.25, although it varies depending on the element. It can be. y can be from 0.5 to 2.5, in particular from 0.75 to 2.25. Although z varies depending on x and y, it can be 2.5 to 6.5, and particularly 2.25 to 6.25. However, it is not limited to this.

基準物質としては、金属と金属酸化物との混合物で形成されている形態を採用することができる。基準物質として、例えば、クロム(Cr)及びクロム酸化物(Cr23)の混合物で形成されている形態を採用することができる。特定の温度における基準物質の酸素分圧は、固定値として考えることができる。 As a reference material, the form formed with the mixture of a metal and a metal oxide is employable. As the reference substance, for example, a form formed of a mixture of chromium (Cr) and chromium oxide (Cr 2 O 3 ) can be adopted. The oxygen partial pressure of the reference material at a specific temperature can be considered as a fixed value.

マグネシウムセンサプローブは、電極部と測定対象物との間の電位差を測定する電位差測定手段を備えていることができる。マグネシウムセンサプローブは、測定対象物に接触する第2電極部を備えていることができる。マグネシウムセンサプローブは、測定対象物の温度を測定する温度センサを有することができる。 測定対象物としては、マグネシウムを含むかあるいはマグネシウムを含む可能性がある高温の金属溶湯とすることができる。金属溶湯としては、鉄系溶湯、アルミニウム系溶湯、銅系溶湯、チタン系溶湯等が例示される。従って、本発明に係るマグネシウムセンサプローブは、鉄系溶湯に含まれるマグネシウムの濃度の測定に使用することができる。鉄系溶湯としては、球状黒鉛鋳鉄(FCD)、いも虫黒鉛鋳鉄(FCV)、片状黒鉛鋳鉄(FC)等の鋳鉄系溶湯、あるいは、鋳鋼系溶湯、ステンレス鋼系溶湯等のように、マグネシウムを含むまたは含み得る溶湯が例示される。   The magnesium sensor probe can include a potential difference measuring unit that measures a potential difference between the electrode portion and the measurement object. The magnesium sensor probe can include a second electrode portion that contacts the measurement object. The magnesium sensor probe can have a temperature sensor that measures the temperature of the measurement object. The object to be measured may be a high-temperature molten metal containing magnesium or possibly containing magnesium. Examples of the molten metal include iron-based molten metal, aluminum-based molten metal, copper-based molten metal, and titanium-based molten metal. Therefore, the magnesium sensor probe according to the present invention can be used for measuring the concentration of magnesium contained in the iron-based molten metal. As the iron-based molten metal, magnesium such as spheroidal graphite cast iron (FCD), caterpillar graphite cast iron (FCV), flake graphite cast iron (FC), etc., cast steel-based molten metal, stainless steel-based molten metal, etc. Examples of the molten metal containing or that may be contained.

本発明によれば、測定対象物に含まれているマグネシウム濃度を測定できるマグネシウムセンサプローブを提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the magnesium sensor probe which can measure the magnesium concentration contained in a measuring object can be provided.

本実施形態に係るマグネシウムセンサプローブ1は、ジルコニアを基材とする固体電解質で形成されている層2と、固体電解質の層2の片面側に設けられた基準物質保持部3と、固体電解質の層2の片面側に設けられ測定対象物9に接触する電極部4とを備えている。更に、ジルコニアは、9モル%の安定化助剤であるマグネシアで安定化させた安定化ジルコニアとされている。   A magnesium sensor probe 1 according to this embodiment includes a layer 2 formed of a solid electrolyte based on zirconia, a reference material holding unit 3 provided on one side of the solid electrolyte layer 2, and a solid electrolyte. The electrode unit 4 is provided on one side of the layer 2 and is in contact with the measurement object 9. Furthermore, zirconia is regarded as stabilized zirconia stabilized with 9 mol% of a stabilizing aid, magnesia.

層2は、空間20を形成するように底部21及び側面壁部22をもつ有底円筒形状をなしている。基準物質保持部3は、層2の内壁面2iで形成された空間20に保持された固体の基準物質30で形成されている。基準物質30は、金属及びその金属の酸化物の混合物で形成されている。基準物質30は、クロム(Cr)及びクロム酸化物(Cr23)の混合物で形成されている。具体的には、クロム(Cr):クロム酸化物(Cr23)=9:1(重量比)に設定されている。 基準物質30においては、式3の平衡反応が生じているものと推察される。この場合、平衡定数K2は基本的には式4に基づく。aCr、aCr2O3は基本的には1と考えることができるため、基準物質30における酸素分圧PO2はある温度で固定値と考えることができる。 The layer 2 has a bottomed cylindrical shape having a bottom portion 21 and side wall portions 22 so as to form a space 20. The reference material holding unit 3 is formed of a solid reference material 30 held in a space 20 formed by the inner wall surface 2 i of the layer 2. The reference material 30 is formed of a mixture of a metal and an oxide of the metal. The reference material 30 is formed of a mixture of chromium (Cr) and chromium oxide (Cr 2 O 3 ). Specifically, it is set to chromium (Cr): chromium oxide (Cr 2 O 3 ) = 9: 1 (weight ratio). It is inferred that the equilibrium reaction of Formula 3 occurs in the reference material 30. In this case, the equilibrium constant K2 is basically based on Equation 4. a Cr, a Cr2 O3 since it is possible to think basically 1 and may be considered as fixed values at an oxygen partial pressure P O2 is the temperature in the reference material 30.

Figure 2006132959
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基準物質30における酸素分圧と、測定対象物9(金属溶湯)に含まれている酸素の酸素分圧PO2とに、基づいて起電力が生じる。つまり、高酸素分圧と低酸素分圧とに基づいてジルコニアが酸素濃淡電池として機能し、起電力が生じる。起電力に基づいて、測定対象物9(金属溶湯)に含まれている酸素の分圧PO2を求めれば、測定対象物9(金属溶湯)に含まれているマグネシウム(Mg)の濃度を求めることができる。尚、層2のサイズとしては、外径が4ミリメートル、内径が3ミリメートル、長さが30ミリメートルとしたが、これに限定されるものではない。 An electromotive force is generated based on the oxygen partial pressure in the reference material 30 and the oxygen partial pressure P O2 of oxygen contained in the measurement object 9 (metal melt). That is, zirconia functions as an oxygen concentration cell based on the high oxygen partial pressure and the low oxygen partial pressure, and an electromotive force is generated. If the partial pressure P O2 of oxygen contained in the measurement object 9 (metal melt) is obtained based on the electromotive force, the concentration of magnesium (Mg) contained in the measurement object 9 (metal melt) is obtained. be able to. The layer 2 has an outer diameter of 4 millimeters, an inner diameter of 3 millimeters, and a length of 30 millimeters, but is not limited thereto.

固体電解質の層3に付設されている電極部4は、円筒形状の層2の外壁面2pに積層されており、マグネシウムを含む酸化物を基材としている。ここで、マグネシウムを含む酸化物は、基本的には、マグネシウム及び鉄を含む複合酸化物(MgFe24)とされている。電極部4の形成にあたり、マグネシウム及び鉄を含む複合酸化物(MgFe24)を主要成分とするペーストを用い、ペーストを円筒形状の層2の外壁面2pに塗布して所定の温度(1400〜1500℃)で所定時間(1時間)、大気雰囲気において焼成することにより形成されている。なお、マグネシウムを含む酸化物はMgOとしても良い。 The electrode portion 4 attached to the solid electrolyte layer 3 is laminated on the outer wall surface 2p of the cylindrical layer 2 and uses an oxide containing magnesium as a base material. Here, the oxide containing magnesium is basically a composite oxide (MgFe 2 O 4 ) containing magnesium and iron. In forming the electrode part 4, a paste mainly composed of a composite oxide containing magnesium and iron (MgFe 2 O 4 ) is used, and the paste is applied to the outer wall surface 2p of the cylindrical layer 2 to a predetermined temperature (1400). ˜1500 ° C.) for a predetermined time (1 hour) and firing in an air atmosphere. Note that the oxide containing magnesium may be MgO.

図2は、マグネシウムセンサプローブ1を溶湯の湯面に浸漬して使用している状態の概念図を示す。図2に示すように、マグネシウムセンサプローブ1は、測定対象物9内に進入する有底円筒形状をなす層2と、測定対象物9内に進入する第2電極部4Bと、電位差測定手段としての電位差計5を備えている。第2電極部4Bは高融点金属(例えばモリブデン)を基材として形成されている。そして層2と第2電極部4Bとは電位差計5で導線5cを介して繋がれている。なお、測定対象物9はマグネシウムを含む鋳鉄溶湯等の鉄系溶湯とされている。測定対象物9の温度は1000〜1700℃、1100〜1650℃とされている。   FIG. 2 is a conceptual diagram showing a state in which the magnesium sensor probe 1 is immersed in a molten metal surface. As shown in FIG. 2, the magnesium sensor probe 1 includes a bottomed cylindrical layer 2 that enters the measurement object 9, a second electrode portion 4B that enters the measurement object 9, and a potential difference measuring unit. The potentiometer 5 is provided. The second electrode portion 4B is formed using a refractory metal (for example, molybdenum) as a base material. And the layer 2 and the 2nd electrode part 4B are connected with the potentiometer 5 through the conducting wire 5c. The measurement object 9 is an iron-based molten metal such as a cast iron molten metal containing magnesium. The temperature of the measuring object 9 is 1000-1700 degreeC and 1100-1650 degreeC.

層2を構成するジルコニアの温度が上昇すると、酸素イオンの移動がジルコニアの内部において起きる。それに伴い酸素濃淡電池として電極部4と第2電極部4Bとの間に起電力が生じる。起電力は基本的には、ジルコニアで形成されている固体電解質の両側における酸素分圧の比の対数に比例する。起電力に基づいて、測定対象物9(金属溶湯)に含まれている酸素の分圧PO2を求めれば、測定対象物9(金属溶湯)に含まれているマグネシウム(Mg)の濃度を求めることができる。 When the temperature of the zirconia constituting the layer 2 increases, oxygen ions move inside the zirconia. Accordingly, an electromotive force is generated between the electrode portion 4 and the second electrode portion 4B as an oxygen concentration cell. The electromotive force is basically proportional to the logarithm of the ratio of oxygen partial pressures on both sides of the solid electrolyte formed of zirconia. If the partial pressure P O2 of oxygen contained in the measurement object 9 (metal melt) is obtained based on the electromotive force, the concentration of magnesium (Mg) contained in the measurement object 9 (metal melt) is obtained. be able to.

(適用例)
図3及び図4は適用例を示す。適用例に係るマグネシウムセンサプローブ1は、セラミックスを基材とする基部としてのボディ6と、ボディ6に設けられたジルコニアを基材とする固体電解質で形成されている有底円筒形状をなす層2と、ボディ6に設けられたモリデデン等の高融点金属材料を基材とする第2電極部4Bと、ボディ6に設けられた熱電対70を保持する中空管7と、ボディ6に取り付けられたカバー8と、ボディ6に取り付けられた紙製の筒体82とを備えている。カバー8は層2、第2電極部4B、中空管7を覆うことができると共に、溶湯を進入させる孔8aをもつ。
(Application example)
3 and 4 show application examples. A magnesium sensor probe 1 according to an application example includes a body 6 as a base portion based on ceramics, and a bottomed cylindrical layer 2 formed of a solid electrolyte based on zirconia provided in the body 6. A second electrode portion 4B provided on the body 6 and made of a refractory metal material such as morideden, a hollow tube 7 holding a thermocouple 70 provided on the body 6, and a body 6. A cover 8 and a paper cylinder 82 attached to the body 6. The cover 8 can cover the layer 2, the second electrode portion 4B, and the hollow tube 7, and has a hole 8a through which the molten metal enters.

(試験例1)
試験例1によれば、電極部4を構成するマグネシウムを含む酸化物は、実施例1の場合と同様に、マグネシウム及び鉄を含む複合酸化物(MgFe24)を基材とする。溶湯温度は1451℃とした。溶湯組成はマグネシウムを含んでおり、重量%で、炭素が3.67%、シリコンが0.91%、クロムが0.023%、残部実質的に鉄及び不可避不純物である。溶湯は鉄30kgを溶解して溶湯とし、その溶湯にマグネシウムを添加した。そしてマグネシウムを含む溶湯の湯面にマグネシウムセンサプローブ1を10秒間浸漬した。
(Test Example 1)
According to Test Example 1, the oxide containing magnesium constituting the electrode part 4 is based on a composite oxide containing Mg and iron (MgFe 2 O 4 ) as in the case of Example 1. The molten metal temperature was 1451 ° C. The composition of the molten metal contains magnesium. By weight%, carbon is 3.67%, silicon is 0.91%, chromium is 0.023%, and the balance is substantially iron and inevitable impurities. As the molten metal, 30 kg of iron was melted to obtain a molten metal, and magnesium was added to the molten metal. Then, the magnesium sensor probe 1 was immersed in a molten metal surface containing magnesium for 10 seconds.

同様に、比較例に係るセンサプローブ1についても試験した。比較例に係るセンサプローブ1は、ジルコニアを基材とする固体電解質の層2を備えており、電極部4及び基準物質保持部3を有しない。試験結果を図5に示す、図5の横軸は時間を示し、図5の縦軸は起電力を示し、△は試験例1を示し、○印は比較例を示す。浸漬開始から10秒後における起電力を出力値とした。比較例の出力値Vc1は−193mVであった。試験例V1の出力値は+20.83mVであった。   Similarly, the sensor probe 1 according to the comparative example was also tested. The sensor probe 1 according to the comparative example includes a solid electrolyte layer 2 based on zirconia, and does not include the electrode unit 4 and the reference material holding unit 3. The test results are shown in FIG. 5, the horizontal axis of FIG. 5 indicates time, the vertical axis of FIG. 5 indicates electromotive force, Δ indicates Test Example 1, and ○ indicates a comparative example. The electromotive force 10 seconds after the start of immersion was taken as the output value. The output value Vc1 of the comparative example was −193 mV. The output value of Test Example V1 was +20.83 mV.

(試験例2)
試験例2によれば、電極部4を構成するマグネシウムを含む酸化物は、マグネシウム及び鉄を含む複合酸化物(MgFe24)を基材とする。溶湯温度は1327℃とし、マグネシウムを含む溶湯にマグネシウムセンサプローブ1を10秒間浸漬した。溶湯組成は基本的には試験例1と同様である。比較例に係るセンサプローブ1についても試験した。試験結果を図6に示す、図6の横軸は時間を示し、図6の縦軸は起電力を示し、△は試験例2を示し、○印は比較例を示す。浸漬開始から10秒後における起電力を出力値とした。図6に示すように、比較例の出力値Vc2は−177mVであった。試験例の出力値V2は+280mVであった。
(Test Example 2)
According to Test Example 2, the oxide containing magnesium constituting the electrode part 4 is based on a composite oxide (MgFe 2 O 4 ) containing magnesium and iron. The molten metal temperature was 1327 ° C., and the magnesium sensor probe 1 was immersed in molten metal containing magnesium for 10 seconds. The molten metal composition is basically the same as in Test Example 1. The sensor probe 1 according to the comparative example was also tested. The test results are shown in FIG. 6, the horizontal axis of FIG. 6 indicates time, the vertical axis of FIG. 6 indicates electromotive force, Δ indicates Test Example 2, and ○ indicates a comparative example. The electromotive force 10 seconds after the start of immersion was taken as the output value. As shown in FIG. 6, the output value Vc2 of the comparative example was −177 mV. The output value V2 of the test example was +280 mV.

(試験例3)
試験例3によれば、電極部4を構成するマグネシウムを含む酸化物は、マグネシウム及びアルミニウムを含む複合酸化物(Mg0.8Al24)を基材とする。溶湯温度は1328℃とした。溶湯組成は基本的には試験例1と同様である。マグネシウムを含む溶湯にマグネシウムセンサプローブ1を10秒間浸漬した。同様に比較例に係るセンサプローブ1についても試験した。試験結果を図7に示す、図7の横軸は時間を示し、図7の縦軸は起電力を示し、△は試験例3を示し、○印は比較例を示す。浸漬開始から10秒後における起電力を出力値とした。比較例の出力値Vc3は−177mVであった。図7に示すように、試験例の出力値V3は−108mVであった。
(Test Example 3)
According to Test Example 3, the oxide containing magnesium constituting the electrode part 4 is based on a composite oxide containing Mg and aluminum (Mg 0.8 Al 2 O 4 ). The molten metal temperature was 1328 ° C. The molten metal composition is basically the same as in Test Example 1. The magnesium sensor probe 1 was immersed for 10 seconds in a molten metal containing magnesium. Similarly, the sensor probe 1 according to the comparative example was also tested. The test results are shown in FIG. 7. The horizontal axis of FIG. 7 indicates time, the vertical axis of FIG. 7 indicates electromotive force, Δ indicates Test Example 3, and ○ indicates a comparative example. The electromotive force 10 seconds after the start of immersion was taken as the output value. The output value Vc3 of the comparative example was −177 mV. As shown in FIG. 7, the output value V3 of the test example was −108 mV.

(試験例4)
試験例4によれば、電極部4を構成するマグネシウムを含む酸化物は、マグネシウム及び鉄を含む複合酸化物(MgFe24)を基材とする。溶湯温度は1450℃とし、マグネシウムを含む溶湯にマグネシウムセンサプローブ1を10秒間浸漬した。同様に比較例に係るセンサプローブ1についても試験した。浸漬開始から10秒後における起電力を出力値とした。試験例4では溶湯に含まれるマグネシウムの濃度を変化させた。試験結果を図8に示す。図8の特性線W1に示すように、鋳鉄溶湯に含まれているマグネシウムの濃度(重量%)と起電力との間には相関関係が認められた。鋳鉄溶湯に含まれているマグネシウムの濃度(重量%)が増加するにつれて起電力が増加していた。なおマグネシウムの濃度は蛍光X線分析で測定した。
(Test Example 4)
According to Test Example 4, the oxide containing magnesium constituting the electrode part 4 is based on a composite oxide (MgFe 2 O 4 ) containing magnesium and iron. The molten metal temperature was 1450 ° C., and the magnesium sensor probe 1 was immersed for 10 seconds in molten metal containing magnesium. Similarly, the sensor probe 1 according to the comparative example was also tested. The electromotive force 10 seconds after the start of immersion was taken as the output value. In Test Example 4, the concentration of magnesium contained in the molten metal was changed. The test results are shown in FIG. As shown by the characteristic line W1 in FIG. 8, there was a correlation between the concentration (% by weight) of magnesium contained in the cast iron melt and the electromotive force. The electromotive force increased as the concentration (% by weight) of magnesium contained in the cast iron melt increased. The magnesium concentration was measured by fluorescent X-ray analysis.

(試験例5)
試験例5によれば、電極部4を構成するマグネシウムを含む酸化物は、マグネシウム及びアルミニウムを含む複合酸化物(Mg0.8Al24)を基材とする。溶湯温度は1450℃とし、マグネシウムを含む溶湯にマグネシウムセンサプローブ1を10秒間浸漬した。浸漬開始から10秒後における起電力を出力値とした。試験例5では溶湯に含まれるマグネシウムの濃度を変化させた。試験結果を図9に示す。図9の特性線W2に示すように、鋳鉄溶湯に含まれているマグネシウムの濃度(重量%)と起電力との間には相関関係が認められた。鋳鉄溶湯に含まれているマグネシウムの濃度(重量%)が増加するにつれて起電力が増加していた。
(Test Example 5)
According to Test Example 5, the oxide containing magnesium constituting the electrode portion 4 is based on a composite oxide containing magnesium and aluminum (Mg 0.8 Al 2 O 4 ). The molten metal temperature was 1450 ° C., and the magnesium sensor probe 1 was immersed for 10 seconds in molten metal containing magnesium. The electromotive force 10 seconds after the start of immersion was taken as the output value. In Test Example 5, the concentration of magnesium contained in the molten metal was changed. The test results are shown in FIG. As shown by the characteristic line W2 in FIG. 9, a correlation was observed between the concentration (% by weight) of magnesium contained in the cast iron melt and the electromotive force. The electromotive force increased as the concentration (% by weight) of magnesium contained in the cast iron melt increased.

(他の実施形態)
上記した試験例によれば、基準物質30は、クロム(Cr)及びクロム酸化物(Cr23)の混合物で形成されているが、これに限らず、ニッケル及びニッケル酸化物、モリブデン及びモリブデン酸化物、鉄及び鉄酸化物、アルミニウム及びアルミニウム酸化物とすることもできる。ここで、上記した試験例によれば、溶湯は鉄系であるが、これに限らず、アルミニウム系溶湯、銅系溶湯、チタン系溶湯等にも適用される。その他、本発明は上記しかつ図面に示した実施例のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。
(Other embodiments)
According to the test example described above, the reference material 30 is formed of a mixture of chromium (Cr) and chromium oxide (Cr 2 O 3 ), but is not limited thereto, and nickel and nickel oxide, molybdenum and molybdenum. Oxides, iron and iron oxides, aluminum and aluminum oxides can also be used. Here, according to the test example described above, the molten metal is iron-based, but the present invention is not limited thereto, and the molten metal is also applied to aluminum-based molten metal, copper-based molten metal, titanium-based molten metal, and the like. In addition, the present invention is not limited to the embodiments described above and shown in the drawings, and can be implemented with appropriate modifications without departing from the scope of the invention.

センサプローブの主要部の断面図である。It is sectional drawing of the principal part of a sensor probe. センサプローブの原理図である。It is a principle diagram of a sensor probe. センサプローブの断面図である。It is sectional drawing of a sensor probe. センサプローブの底面図である。It is a bottom view of a sensor probe. マグネシウム及び鉄を含む複合酸化物(MgFe24)を基材とする電極部をもつセンサプローブを使用したときにおける試験結果を示すグラフである。It is a graph showing the test results at the time when the composite oxide containing magnesium and iron (MgFe 2 O 4) was used sensor probe having an electrode portion as a base. マグネシウム及び鉄を含む複合酸化物(MgFe24)を基材とする電極部をもつセンサプローブを使用したときにおける試験結果を示すグラフである。It is a graph showing the test results at the time when the composite oxide containing magnesium and iron (MgFe 2 O 4) was used sensor probe having an electrode portion as a base. マグネシウム及びアルミニウムを含む複合酸化物(Mg0.8Al24)を基材とする電極部をもつセンサプローブを使用したときにおける試験結果を示すグラフである。It is a graph showing the test results at the time of using the sensor probe having an electrode portion for composite oxide containing magnesium and aluminum (Mg 0.8 Al 2 O 4) as a base material. マグネシウム及び鉄を含む複合酸化物(MgFe24)を基材とする電極部をもつセンサプローブを使用したときにおけるマグネシア濃度と起電力との関係を表す試験結果を示すグラフである。Is a graph showing test results indicating the relationship between the magnesia concentration and electromotive force at the time when the composite oxide containing magnesium and iron (MgFe 2 O 4) was used sensor probe having an electrode portion as a base. マグネシウム及びアルミニウムを含む複合酸化物(Mg0.8Al24)を基材とする電極部をもつセンサプローブを使用したときにおけるマグネシア濃度と起電力との関係を表す試験結果を示すグラフである。Is a graph showing test results indicating the relationship between the magnesia concentration and electromotive force at the time when using a sensor probe having an electrode portion for composite oxide containing magnesium and aluminum (Mg 0.8 Al 2 O 4) as a base material.

符号の説明Explanation of symbols

図中、1はセンサプローブ、2は層、20は空間、21は底部、22は側面壁部、3は基準物質保持部、30は基準物質、4は電極部、6はボディ、8はカバーを示す。   In the figure, 1 is a sensor probe, 2 is a layer, 20 is a space, 21 is a bottom part, 22 is a side wall part, 3 is a reference substance holding part, 30 is a reference substance, 4 is an electrode part, 6 is a body, and 8 is a cover. Indicates.

Claims (8)

ジルコニアを基材とする固体電解質の層と、前記固体電解質の層の片面側に設けられた基準物質を保持する基準物質保持部と、前記固体電解質の層の片面側に設けられ測定対象物に接触する電極部とを具備しており、
前記電極部は、マグネシウムを含む酸化物を基材としていることを特徴とするマグネシウムセンサプローブ。
A solid electrolyte layer based on zirconia, a reference material holding part for holding a reference material provided on one side of the solid electrolyte layer, and a measurement object provided on one side of the solid electrolyte layer An electrode part that comes into contact with,
A magnesium sensor probe characterized in that the electrode part is based on an oxide containing magnesium.
請求項1において、マグネシウムを含む酸化物は、マグネシウムを含む酸化物または複合酸化物であることを特徴とするマグネシウムセンサプローブ。   2. The magnesium sensor probe according to claim 1, wherein the oxide containing magnesium is an oxide or composite oxide containing magnesium. 請求項1または請求項2において、マグネシウムを含む酸化物は、MgxMyOzで示される組成式を有することを特徴とするマグネシウムセンサプローブ。ここで、xは0.5〜1.5、yは0.5〜2.5、zは2.5〜6.5である。   3. The magnesium sensor probe according to claim 1, wherein the oxide containing magnesium has a composition formula represented by MgxMyOz. Here, x is 0.5 to 1.5, y is 0.5 to 2.5, and z is 2.5 to 6.5. 請求項1〜請求項3のうちのいずれか一項において、測定対象物としての金属溶湯に含まれているマグネシウムの測定に使用されることを特徴とするマグネシウムセンサプローブ。   The magnesium sensor probe according to any one of claims 1 to 3, wherein the magnesium sensor probe is used for measuring magnesium contained in a molten metal as a measurement object. 請求項1〜請求項4のうちのいずれか一項において、電極部と測定対象物との間の電位差を測定する電位差測定手段が設けられていることを特徴とするマグネシウムセンサプローブ。   5. The magnesium sensor probe according to claim 1, further comprising a potential difference measuring unit that measures a potential difference between the electrode portion and the measurement object. 請求項1〜請求項5のうちのいずれか一項において、測定対象物に接触する第2電極部を備えていることを特徴とするマグネシウムセンサプローブ。   The magnesium sensor probe according to any one of claims 1 to 5, further comprising a second electrode portion that contacts the measurement object. 請求項1〜請求項6のうちのいずれか一項において、測定対象物の温度を測定する温度センサを有することを特徴とするマグネシウムセンサプローブ。   The magnesium sensor probe according to any one of claims 1 to 6, further comprising a temperature sensor that measures a temperature of an object to be measured. 請求項1〜請求項7のうちのいずれか一項において、基準物質は金属及び金属酸化物の混合物で形成されていることを特徴とするマグネシウムセンサプローブ。   The magnesium sensor probe according to any one of claims 1 to 7, wherein the reference substance is formed of a mixture of a metal and a metal oxide.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009068856A (en) * 2007-09-10 2009-04-02 Heraeus Electro Nite Japan Ltd Carbon activity measuring probe
JP2010066063A (en) * 2008-09-09 2010-03-25 Toray Ind Inc Solid electrolyte element

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61260155A (en) * 1985-05-15 1986-11-18 Nisshin Steel Co Ltd Method for measuring concentration of metallic element melted in molten metal
JPH03128453A (en) * 1989-07-10 1991-05-31 Touken Sangyo:Kk Component concentration sensor for molten metal by using composite solid electrolyte
JP2000513451A (en) * 1997-07-18 2000-10-10 ユーエスエックス エンジニアーズ アンド コンサルタンツ,インコーポレイテッド Probe for detecting the concentration of various elements in molten metal
JP2002506207A (en) * 1998-03-06 2002-02-26 ヴイアイティーオー−ヴラームス インステリング ヴール テクノロギシュ オンデルゾーク Sensor for application to molten metal

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61260155A (en) * 1985-05-15 1986-11-18 Nisshin Steel Co Ltd Method for measuring concentration of metallic element melted in molten metal
JPH03128453A (en) * 1989-07-10 1991-05-31 Touken Sangyo:Kk Component concentration sensor for molten metal by using composite solid electrolyte
JP2000513451A (en) * 1997-07-18 2000-10-10 ユーエスエックス エンジニアーズ アンド コンサルタンツ,インコーポレイテッド Probe for detecting the concentration of various elements in molten metal
JP2002506207A (en) * 1998-03-06 2002-02-26 ヴイアイティーオー−ヴラームス インステリング ヴール テクノロギシュ オンデルゾーク Sensor for application to molten metal

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009068856A (en) * 2007-09-10 2009-04-02 Heraeus Electro Nite Japan Ltd Carbon activity measuring probe
JP2010066063A (en) * 2008-09-09 2010-03-25 Toray Ind Inc Solid electrolyte element

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