JP3073926B2 - Probe and measuring device for continuous measurement of oxygen in molten metal - Google Patents
Probe and measuring device for continuous measurement of oxygen in molten metalInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、溶銅等の溶融金属中の
酸素量を長時間連続測定することができる溶融金属中の
酸素連続測定用プローブ及び測定装置に関し、特に、溶
融金属が流動している場合に好適の溶融金属中の酸素連
続測定用プローブ及び測定装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a probe for continuously measuring oxygen in molten metal and a measuring apparatus capable of continuously measuring the amount of oxygen in molten metal such as molten copper for a long time. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a probe and a measuring device for continuous measurement of oxygen in molten metal which are suitable when the measurement is performed.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図９は、溶融金属中の酸素量を測定する
従来の酸素測定用プローブを示す模式的断面図である。
この図９に示すように、従来の酸素測定用プローブに
は、中心部に一端が閉塞された固体電解質管７３が配置
され、この固体電解質管７３において閉塞された下端部
の内側に、白金線等からなるリード線７４が接続されて
いる。また、固体電解質管７３の外周部に、この固体電
解質管７３を保護すると共に、外部電極となる外部保護
管７１が設けられており、固体電解質管７３の下部が耐
火セメント等からなる固定剤７２によって外部保護管７
１内に固定されている。そして、一端が固体電解質管７
３の内側下端部に接続されたリード線７４の他端と、外
部保護管７１の上端部との間に電圧計７９が接続されて
いる。2. Description of the Related Art FIG. 9 is a schematic sectional view showing a conventional oxygen measuring probe for measuring the amount of oxygen in a molten metal.
As shown in FIG. 9, in the conventional probe for oxygen measurement, a solid electrolyte tube 73 whose one end is closed at the center is arranged, and a platinum wire is inserted inside the lower end closed at the solid electrolyte tube 73. And the like are connected. In addition, an outer protective tube 71 serving as an external electrode is provided on the outer peripheral portion of the solid electrolyte tube 73 to protect the solid electrolyte tube 73 and a lower part of the solid electrolyte tube 73 is a fixing agent 72 made of refractory cement or the like. External protection tube 7
It is fixed in 1. And one end is a solid electrolyte tube 7
A voltmeter 79 is connected between the other end of the lead wire 74 connected to the inner lower end of the third and the upper end of the external protection tube 71.
【０００３】このように構成された酸素測定用プローブ
において、固体電解質管７３内に空気、酸素ガス又は酸
素を含む混合ガス等であって、その酸素濃度が既知のガ
ス（標準ガス）を供給しつつ、前記酸素測定用プローブ
の下端部に構成された測定部を溶融金属７５に浸漬する
と、前記標準ガスを酸素分圧既知の基準極とする酸素濃
淡電池が構成され、固体電解質管７３の内外両界面に起
電力が発生する。この起電力がリード線７４と外部保護
管７１とを接続する電圧計７９で測定することができ、
その値から計算によって溶融金属中の酸素濃度を知るこ
とができる。In the oxygen measuring probe thus constructed, a gas (standard gas) having a known oxygen concentration, such as air, oxygen gas, or a mixed gas containing oxygen, is supplied into the solid electrolyte tube 73. Meanwhile, when the measuring portion formed at the lower end of the oxygen measuring probe is immersed in the molten metal 75, an oxygen concentration cell having the standard gas as the reference electrode having a known oxygen partial pressure is formed, and the inside and outside of the solid electrolyte tube 73 are formed. Electromotive force is generated at both interfaces. This electromotive force can be measured by a voltmeter 79 connecting the lead wire 74 and the external protection tube 71,
From that value, the oxygen concentration in the molten metal can be known by calculation.
【０００４】ところで、不純物が殆ど混入されていない
溶銅を測定する場合において、図９に示す酸素測定用プ
ローブの下端部を溶銅に浸漬すると、固定剤７２が溶銅
７５と接触し、測定が長時間に亘ると、固定剤７２が溶
銅と反応して起電力に影響を及ぼすと共に、溶銅７５に
固定剤７２が混入し、この溶銅７５から製造される製品
の性質を低下させてしまう。In the case of measuring molten copper containing almost no impurities, when the lower end of the oxygen measurement probe shown in FIG. 9 is immersed in the molten copper, the fixing agent 72 comes into contact with the molten copper 75 and the measurement is performed. Over a long period of time, the fixing agent 72 reacts with the molten copper to affect the electromotive force, and at the same time, the fixing agent 72 is mixed into the molten copper 75, thereby deteriorating the properties of the product manufactured from the molten copper 75. Would.
【０００５】そこで、特開昭５５−９８３５１号公報で
は、次のような酸素測定用プローブが開示されている。
即ち、酸素測定用プローブの測定部を溶融金属に浸漬す
る場合において、固定剤が溶融金属に接触することを阻
止するために、図１０に示すように、固体電解質管７３
の先端が外部保護管７１の下端面より突出しないように
固体電解質管７３を配置して固定すると共に、外部保護
管７１の下端部の内側に所定の空間７６を形成し、そこ
にガスを残留させる。更に、固体電解質管７３の下端部
が溶融金属７５に安定して接触するために、図１１に示
すように、外部保護管７１の下端部に必要最小限のスリ
ット７７又は貫通孔７８を形成している。Therefore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-98351 discloses the following oxygen measuring probe.
That is, when the measuring portion of the oxygen measurement probe is immersed in the molten metal, in order to prevent the fixing agent from contacting the molten metal, as shown in FIG.
The solid electrolyte tube 73 is arranged and fixed so that the tip of the tube does not protrude from the lower end surface of the external protection tube 71, and a predetermined space 76 is formed inside the lower end of the external protection tube 71, and the gas remains there. Let it. Further, in order for the lower end of the solid electrolyte tube 73 to be in stable contact with the molten metal 75, a minimum necessary slit 77 or through hole 78 is formed at the lower end of the outer protective tube 71 as shown in FIG. ing.
【０００６】また、実公平２−４０５３６号公報では、
外部保護管の下端部において、その外周面にスリットの
ようなセルを有する溶湯フィルターを設けた酸素測定用
プローブが開示されている。In Japanese Utility Model Publication No. 2-40536,
An oxygen measurement probe is disclosed in which a melt filter having cells such as slits is provided on the outer peripheral surface at the lower end of an outer protective tube.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１
０、１１に示す特開昭５５−９８３５１号公報に開示さ
れた酸素測定用プローブにおいては、固体電解質管７３
は溶融金属７５と接触することができるものの、以下に
示すような欠点がある。However, FIG.
In the oxygen measuring probe disclosed in JP-A-55-98351 shown in FIGS.
Can contact the molten metal 75, but has the following disadvantages.
【０００８】即ち、スリット７７又は貫通孔７８の大き
さが外部保護管７１及び固体電解質管７３の大きさに比
して小さく形成されている場合には、測定時において溶
融金属が外部保護管７１の外側から内側へ、また内側か
ら外側へと円滑に流出入することができない。つまり、
測定当初に外部保護管７１内に流入した溶融金属は、外
部保護管７１の内側に滞留してしまい、この溶融金属
と、外部保護管７１の外側の溶融金属とを円滑に循環さ
せることができない。That is, when the size of the slit 77 or the through hole 78 is formed smaller than the size of the external protection tube 71 and the solid electrolyte tube 73, the molten metal may be removed from the external protection tube 71 during measurement. Cannot flow in and out smoothly from the outside to the inside and from the inside to the outside. That is,
The molten metal that has flowed into the external protection tube 71 at the beginning of the measurement stays inside the external protection tube 71, and the molten metal and the molten metal outside the external protection tube 71 cannot be circulated smoothly. .
【０００９】通常、溶融金属浴槽の溶融金属は均一な成
分状態ではないため、溶融金属中の酸素濃度を高精度に
測定するためには、固体電解質管７３に接触する溶融金
属を循環させて、常に新鮮な溶融金属、即ち固体電解質
管７３に未だ接触していない溶融金属が、固体電解質管
７３に接触できるようにすることが必要である。Normally, the molten metal in the molten metal bath is not in a uniform component state. Therefore, in order to measure the oxygen concentration in the molten metal with high accuracy, the molten metal in contact with the solid electrolyte tube 73 is circulated. It is necessary that fresh molten metal, that is, molten metal that has not yet contacted the solid electrolyte tube 73, can always contact the solid electrolyte tube 73.
【００１０】一方、スリット７７等の大きさが、外部保
護管７１等の大きさに比して大きく形成されている場合
においては、溶融金属は外部保護管７１の内外へ円滑に
流出入することができるものの、大量に溶融金属が外部
保護管７１の内側へ流入すると、外部保護管７１の内側
にガスを残留させる空間７６を維持しておくことができ
ず、固定剤７２が溶融金属７５に接触してしまう。On the other hand, when the size of the slit 77 or the like is formed larger than the size of the external protection tube 71 or the like, the molten metal flows into and out of the external protection tube 71 smoothly. However, when a large amount of molten metal flows into the inside of the external protection tube 71, the space 76 for allowing gas to remain inside the external protection tube 71 cannot be maintained, and the fixing agent 72 Contact.
【００１１】それに、スリットの幅の大小によっても、
次のような問題が発生する。即ち、スリット７７の幅が
大きすぎると、溶融金属の流れによる圧力によって、外
部保護管７１の下端部であって、スリットが形成されて
いない領域の部分が内側に曲がり、固体電解質管７３に
接触したり、最悪の場合には外部保護管７１の下端部が
折損してしまう場合もある。一方、スリット７７の幅が
小さすぎる酸素測定用プローブを長時間に亘って連続使
用すると、外部保護管７１の下端部が収縮して、スリッ
ト７７を閉塞してしまう。Also, depending on the width of the slit,
The following problems occur. That is, if the width of the slit 77 is too large, the lower end portion of the outer protective tube 71 where the slit is not formed is bent inward due to the pressure due to the flow of the molten metal, and contacts the solid electrolyte tube 73. In the worst case, the lower end of the external protection tube 71 may be broken. On the other hand, if the oxygen measuring probe having a too small width of the slit 77 is used continuously for a long time, the lower end of the external protective tube 71 shrinks and the slit 77 is closed.
【００１２】また、実公平２−４０５３６号公報に開示
された酸素測定用プローブでは、溶融スラグから固体電
解質を保護するために溶湯フィルターが設けられている
が、この酸素測定用プローブを長時間に亘って使用する
と、フィルターの目詰まり等が発生するため、固体電解
質管に安定して溶融金属を接触させることができなくな
る。In the oxygen measuring probe disclosed in Japanese Utility Model Publication No. 2-40536, a molten metal filter is provided to protect the solid electrolyte from molten slag. If used over this time, clogging of the filter and the like will occur, so that the molten metal cannot be stably brought into contact with the solid electrolyte tube.
【００１３】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、長時間に亘って使用しても、高精度で、且
つ安定した測定ができる溶融金属中の酸素連続測定用プ
ローブ及び測定装置を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and a probe for continuous measurement of oxygen in a molten metal capable of performing highly accurate and stable measurement even when used for a long time. It is intended to provide a device.
【００１４】[0014]
【課題を解決するための手段】本発明に係る溶融金属中
の酸素連続測定用プローブは、一端閉塞型の固体電解質
管と、この固体電解質管内に挿入され内部電極を兼ねる
シース熱電対と、前記固体電解質管内に充填された基準
物質と、前記固体電解質管に外嵌された外部電極を兼ね
る外部保護管と、この外部保護管の内側に設けられ前記
固体電解質管の上端部及び前記固体電解質管から導出さ
れた部分の前記シース熱電対を覆い、その下端部にて前
記固体電解質管の上端部に嵌合固定される内部保護管
と、を有し、前記外部保護管の先端部に、幅又は直径が
前記固体電解質管の外径の１／４以上、外部保護管の外
径の１／３未満である外部保護管の長手方向に延びるス
リット又は貫通孔が複数個形成されていることを特徴と
する。According to the present invention, there is provided a probe for continuous measurement of oxygen in a molten metal according to the present invention, comprising: a solid electrolyte tube having a closed end; a sheath thermocouple inserted into the solid electrolyte tube and also serving as an internal electrode; A reference material filled in the solid electrolyte tube, an external protection tube serving also as an external electrode externally fitted to the solid electrolyte tube, and provided inside the external protection tube;
The top end of the solid electrolyte tube and the solid electrolyte tube
Cover the sheathed thermocouple at the lower end, and
Internal protective tube fitted and fixed to the upper end of the solid electrolyte tube
If has, at the distal end of the outer protective tube, the width or diameter is the solid electrolyte tube more than 1/4 of the outer diameter of the longitudinal external protective pipe is less than 1/3 of the outer diameter of the outer protective tube A plurality of slits or through holes extending in the direction are formed.
【００１５】また、前記外部保護管の先端部に補強体を
取り付け、前記外部保護管の先端部に、幅又は直径が前
記固体電解質管の外径の１／５以上、前記外部保護管の
外径の３／５未満であるスリット又は貫通孔が複数個形
成されているものであってもよい。Further, the mounting of the reinforcement to the front end portion of the outer protective tube, the the distal end of the outer protective tube, the width or diameter less than 1/5 of the outer diameter of the solid electrolyte tube, outside the outer protective tube A plurality of slits or through holes having a diameter of less than 3/5 may be formed.
【００１６】更に、前記スリットは、前記固体電解質管
が前記スリット内に露出している長さと、前記スリット
の長さとの比が１：７乃至６：７であることが好まし
い。Further, the slit preferably has a ratio of a length of the solid electrolyte tube exposed in the slit to a length of the slit in a range of 1: 7 to 6: 7.
No.
【００１７】更にまた、前記補強体は、スリットが形成
された前記外部保護管の先端部の１箇所又は複数箇所に
て前記スリットを橋渡す棒状又は板状の部材であること
が好ましく、また、前記補強体はリング状部材からな
り、この補強体が前記外部保護管の先端部に嵌合固定さ
れていることが好ましい。Further, it is preferable that the reinforcing member is a rod-shaped or plate-shaped member bridging the slit at one or a plurality of positions at the tip of the external protective tube having the slit formed therein. It is preferable that the reinforcing member is formed of a ring-shaped member, and the reinforcing member is fitted and fixed to a distal end portion of the external protection tube.
【００１８】本発明に係る溶融金属中の酸素連続測定装
置は、上述の溶融金属中の酸素連続測定用プローブと、
前記プローブにより測定された起電力及び温度信号から
酸素活量及び溶融金属の温度を求める演算処理手段と、
前記演算処理手段によって得られた酸素活量及び溶融金
属の温度を経時的に表示する第１表示手段と、前記酸素
活量のみを表示する第２表示手段と、一定時間毎に断続
的に測定される起電力及び温度信号から前記演算処理手
段により求められた酸素活量及び溶融金属の温度を表示
する第３表示手段とを有することを特徴とする。[0018] The apparatus for continuously measuring oxygen in molten metal according to the present invention comprises:
An arithmetic processing means for obtaining the oxygen activity and the temperature of the molten metal from the electromotive force and the temperature signal measured by the probe,
First display means for displaying the oxygen activity and the temperature of the molten metal obtained by the arithmetic processing means with time, second display means for displaying only the oxygen activity, and intermittent measurement at regular time intervals And a third display means for displaying the oxygen activity and the temperature of the molten metal obtained by the arithmetic processing means from the generated electromotive force and temperature signal.
【００１９】[0019]
【作用】本発明に係る酸素連続測定用プローブにおいて
は、測定部における外部保護管の先端部に所定形状のス
リット又は貫通孔が複数個形成されているので、前記外
部保護管の内外の溶融金属を円滑に潤滑させることがで
き、常に新鮮な溶融金属を固体電解質管に接触させるこ
とができる。また、固体電解質管の上端部を、内部保護
管の下端部に嵌合固定することにより、固体電解質管を
外部保護管内面に接触することなく保持できるので、固
体電解質管に前記外部保護管による外力等が作用するこ
とを防止することができ、固体電解質管に折損等が発生
することを防止することができる。従って、溶融金属中
の酸素濃度を高精度で測定することができる。In oxygen continuous measurement probe according to the present invention, since a slit or through hole of a predetermined shape at the distal end of the outer protective pipe is formed in plural in the measurement portion, the outer
And out of the molten metal parts protective tube smoothly it can be lubricated, always fresh molten metal can be contacted with the solid electrolyte tube. The upper end of the solid electrolyte tube is protected internally.
By fitting and fixing to the lower end of the tube, the solid electrolyte tube
Since it can be held without contacting the inner surface of the external protection tube,
External force from the external protective tube may act on the body electrolyte tube.
And breakage of the solid electrolyte tube
Can be prevented. Therefore , the oxygen concentration in the molten metal can be measured with high accuracy.
【００２０】また、前記外部保護管の先端部に補強体を
取り付けることにより、形成できるスリット等の形状及
び大きさの範囲をより一層広くすることができる。Further, by attaching a reinforcing member to the distal end of the outer protective tube, the range of shapes and sizes of slits and the like that can be formed can be further widened.
【００２１】更に、固体電解質管がスリットの上端から
露出している長さと、前記スリットの管軸方向の長さと
の比を所定の範囲とすることにより、固体電解質管の先
端部を保護できると共に、測定すべき溶融金属を十分に
固体電解質管に接触させることができる。このため、溶
融金属中の酸素濃度を高精度で測定することができる。Further, by setting the ratio of the length of the solid electrolyte tube exposed from the upper end of the slit to the length of the slit in the tube axis direction within a predetermined range, the tip of the solid electrolyte tube can be protected. The molten metal to be measured can be sufficiently brought into contact with the solid electrolyte tube. Therefore, the oxygen concentration in the molten metal can be measured with high accuracy.
【００２２】[0022]
【００２３】次に、外部保護管の先端部に形成されるス
リット又は貫通孔の形状と、固体電解質管及び外部保護
管との関係について説明する。Next, the relationship between the shape of the slit or through hole formed at the tip of the external protective tube and the solid electrolyte tube and the external protective tube will be described.
【００２４】スリットの幅及び貫通孔の直径 外部 保護管の先端部に形成されるスリットの幅及び貫通
孔の直径の大きさは、測定精度に大きな影響を与える。
即ち、測定時において、常に新鮮な溶融金属が固体電解
質管に接触するようにすると、高精度で測定することが
できる。このため、一定以上の大きさを有するスリット
等を形成しておく必要があり、またスリット等の形状が
小さすぎると、スラグ等によって測定中においてスリッ
ト等が閉塞してしまう虞もある。このような新鮮な溶融
金属の供給及びスリット閉塞防止のためには、スリット
の幅及び貫通孔の直径を固体電解質管の外径の１／４以
上とすることが必要である。 The width of the slit and the diameter of the through hole The width of the slit and the size of the diameter of the through hole formed at the tip of the external protective tube greatly affect the measurement accuracy.
That is, if fresh molten metal is always brought into contact with the solid electrolyte tube at the time of measurement, the measurement can be performed with high accuracy. Therefore, it is necessary to form a slit or the like having a predetermined size or more, also the shapes of the slits is too small, there is a possibility that slits or the like during the measurement by the slag or the like clogged. In order to supply such fresh molten metal and prevent slit blockage, it is necessary that the width of the slit and the diameter of the through hole be at least １ ／ of the outer diameter of the solid electrolyte tube.
【００２５】また、スリットの幅及び貫通孔の直径の大
きさは、外部保護管の強度にも影響を与える。即ち、前
述とは逆に、スリット等の形状が大きすぎると、外部保
護管の先端部であってスリットが形成されていない部分
の領域が小さくなってしまい、この部分が測定時におい
て容易に変形してしまう。このような外部保護管の変形
を防止するために、スリットの幅及び貫通孔の直径を外
部保護管の外径の１／３未満とすることが必要である。The width of the slit and the size of the diameter of the through-hole also affect the strength of the external protective tube. That is, contrary to the above, if the shape of the slit or the like is too large, the area of the tip portion of the external protection tube where the slit is not formed becomes small, and this portion is measured. It is easily deformed at times. In order to prevent such deformation of the outer protective tube, the width of the slit and the diameter of the through hole must be adjusted.
It is necessary to be less than 1/3 of the outer diameter of the part protective tube.
【００２６】従って、外部保護管の先端部に形成される
スリットの幅又は貫通孔の直径は、いずれも固体電解質
管の外径の１／４以上、外部保護管の外径の１／３未満
とする。[0026] Therefore, the diameter of the width or the through hole of the slit formed in the front end portion of the outer protective tube, any more than 1/4 of the outer diameter of the solid electrolyte tube, less than one third of the outer diameter of the outer protective tube And
【００２７】また、スリット等の形状を前述の範囲を超
えて大きくする場合、又は前述の範囲以下とする場合に
は、外部保護管の先端部に補強体を取り付けることが有
効である。この補強体としては、例えば、外部保護管の
先端部であってスリットが形成されていない部分を橋渡
し状に連結する棒状又は板状のもの、又は帯状のリング
等を使用するものであってもよい。このような補強体を
使用すると、外部保護管の先端部に形成されるスリット
の幅又は貫通孔の直径を、固体電解質管の外径の１／５
以上、外部保護管の外径の３／５未満とすることができ
る。In the case where the shape of the slit or the like is made larger than the above-mentioned range or smaller than the above-mentioned range, it is effective to attach a reinforcing member to the tip of the external protection tube. As the reinforcing member, for example, a rod-shaped or plate-shaped member that connects a portion where the slit is not formed at the distal end portion of the outer protective tube in a bridging manner, or a band-shaped ring or the like may be used. Good. When such a reinforcing member is used, the width of the slit or the diameter of the through hole formed at the tip of the outer protective tube is reduced to 1/5 of the outer diameter of the solid electrolyte tube.
Above, it may be less than 3/5 of the outer diameter of the outer protective tube.
【００２８】スリットの長さに対する固体電荷質管の露
出部の長さ 外部 保護管の先端部に形成されたスリットから露出する
固体電解質管の部分は、測定精度及び固体電解質管の保
護の点において影響を与える。即ち、固体電解質管の露
出部が少なかったり、また固体電解質管の下端がスリッ
トの上端より上方に位置するように酸素測定用プローブ
の測定部が構成されている場合には、測定時に前記測定
部を溶融金属に浸漬しても、固体電解質管に溶融金属を
接触させることができない場合もあり、測定精度が低下
してしまう。このため、固体電解質管の露出部の長さ
と、スリットの長さとの比は１：７以上とすることが好
ましい。逆に、固体電解質管の露出部がスリットの長さ
より長く、即ち外部保護管の下端面から固体電解質管の
下端部が突出してしまうと、酸素測定用プローブの取り
扱い時等において固体電解質管を破損してしまう場合が
ある。このため、固体電解質管の露出部の長さはスリッ
トの長さより短い方がよく、その比は６：７以下である
ことが好ましい。 Exposure of solid charge tube to slit length
The length of the protruding portion The portion of the solid electrolyte tube exposed from the slit formed at the tip of the external protection tube has an influence on the measurement accuracy and the protection of the solid electrolyte tube. That is, if the measurement portion of the oxygen measurement probe is configured such that the exposed portion of the solid electrolyte tube is small, or the lower end of the solid electrolyte tube is positioned above the upper end of the slit, the measurement portion is not measured. Even when immersed in molten metal, the molten metal may not be able to come into contact with the solid electrolyte tube, and the measurement accuracy is reduced. Therefore, it is preferable that the ratio of the length of the exposed portion of the solid electrolyte tube to the length of the slit is 1: 7 or more. Conversely, if the exposed part of the solid electrolyte tube is longer than the length of the slit, that is, if the lower end of the solid electrolyte tube protrudes from the lower end surface of the external protective tube, the solid electrolyte tube may be damaged when handling the oxygen measurement probe. In some cases. Therefore, the length of the exposed portion of the solid electrolyte tube is preferably shorter than the length of the slit, and the ratio is preferably 6: 7 or less.
【００２９】従って、固体電解質管の露出部の長さと、
スリットの長さとの比は、１：７乃至６：７の範囲内と
する。Therefore, the length of the exposed portion of the solid electrolyte tube,
The ratio to the length of the slit is in the range of 1: 7 to 6: 7.
【００３０】本発明に係る酸素連続測定装置において
は、溶融金属に酸素測定用プローブの測定部を浸漬させ
ることによって発生する起電力及び溶融金属温度信号を
基に、演算処理手段が酸素活量及び溶融金属の温度を算
出する。そして、適時酸素活量及び溶融金属を各表示手
段にて表示する。この酸素連続測定装置を、溶融金属を
材料とする製品の製造ラインに一箇所又は複数箇所設置
することにより、必要な酸素値及び温度情報を的確に得
ることができるため、高品質及び高精度な製品を製造す
ることができる。In the continuous oxygen measuring apparatus according to the present invention, the arithmetic processing means determines the oxygen activity and the oxygen activity based on the electromotive force and the molten metal temperature signal generated by immersing the measuring section of the oxygen measuring probe in the molten metal. Calculate the temperature of the molten metal. Then, the oxygen activity and the molten metal are displayed on each display means at appropriate times. By installing this oxygen continuous measurement device at one or more locations on the production line for products made of molten metal, necessary oxygen value and temperature information can be obtained accurately, so that high-quality and high-precision Products can be manufactured.
【００３１】[0031]
【実施例】以下、本発明の実施例について、添付の図面
を参照して具体的に説明する。図１は本発明の実施例に
係る酸素測定用プローブ１を示す断面図である。また、
図２は酸素測定用プローブ１の測定部（センサ部）１１
を示す拡大断面図である。この図１及び２に示すよう
に、酸素測定用プローブ１は、大きく分けて測定部１１
と端子部の２つの部分から構成されている。Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing an oxygen measurement probe 1 according to an embodiment of the present invention. Also,
FIG. 2 shows a measurement unit (sensor unit) 11 of the oxygen measurement probe 1.
FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, the oxygen measurement probe 1 is roughly divided into
And a terminal portion.
【００３２】この測定部１１には、その下端が閉塞した
固体電解質管４が中心部に配置されており、この固体電
解質管４内に内部電極を兼ねるシース熱電対２の先端部
が挿入されている。また、固体電解質管４内にはＭｏ及
びＭｏＯ2等からなる基準物質３が充填されている。そ
して、固体電解質管４の上端部及び固体電解質管４から
導出された部分のシース熱電対２は内部保護管５により
嵌合されており、この内部保護管５の下端部には固体電
解質管４の上端部が嵌合され、耐火セメント等の固定剤
によって両者が固定されている。また、この内部保護管
５及び固定電解質管４には、外部電極を兼ねた外部保護
管６が外嵌されており、この外部保護管６の下端部には
その管軸方向に延びるスリット７ａ及び７ｂが形成され
ている。一方、端子部では、蓋が設けられた端子箱１０
内に、外部への出力端子等を有する端子台９が設置さ
れ、端子箱１０の底部にソケット８が螺着されている。
このソケット８の下部には、外部保護管６の上端部が螺
着されており、また内部保護管５の上端部がセメント等
で固定されている。更に、シース熱電対の上部はソケッ
ト８及び端子台９を挿通し、その先端は所定の端子に配
線されている。In the measuring section 11, a solid electrolyte tube 4 whose lower end is closed is disposed at the center, and the tip of the sheath thermocouple 2 also serving as an internal electrode is inserted into the solid electrolyte tube 4. I have. The solid electrolyte tube 4 is filled with a reference material 3 made of Mo, MoO2, or the like. The sheath thermocouple 2 at the upper end of the solid electrolyte tube 4 and the portion led out from the solid electrolyte tube 4 is fitted by an inner protective tube 5, and the lower end of the inner protective tube 5 is fitted to the solid electrolyte tube 4. Are fitted together, and both are fixed by a fixing agent such as refractory cement. An external protective tube 6 also serving as an external electrode is externally fitted to the internal protective tube 5 and the fixed electrolyte tube 4. A slit 7a extending in the axial direction of the external protective tube 6 is provided at the lower end of the external protective tube 6. 7b is formed. On the other hand, in the terminal portion, a terminal box 10 provided with a lid is provided.
Inside, a terminal block 9 having an output terminal or the like to the outside is installed, and a socket 8 is screwed to the bottom of the terminal box 10.
An upper end of the outer protective tube 6 is screwed to a lower portion of the socket 8, and an upper end of the inner protective tube 5 is fixed with cement or the like. Further, the upper part of the sheath thermocouple passes through the socket 8 and the terminal block 9, and the tip is wired to a predetermined terminal.
【００３３】このように構成された酸素測定用プローブ
によって溶融金属の酸素量を測定する場合には、先ず測
定部１１を下方へ向け、その先端部を溶融金属に浸漬す
る。そうすると、シース熱電対２を基準極とする酸素濃
淡電池が構成され、基準物質３が接触する固体電解質管
４の内周面と、溶融金属が接触する固体電解質管４の外
周面との間に起電力が発生する。この発生した起電力
は、基準物質３と接触するシース熱電対２と、溶融金属
に接触する外部保護管６を介して上方の端子部に導出さ
れ、この端子部で検出される。When the oxygen amount of the molten metal is measured by the oxygen measuring probe thus configured, first, the measuring section 11 is directed downward, and its tip is immersed in the molten metal. Then, an oxygen concentration cell having the sheath thermocouple 2 as a reference electrode is formed, and the inner peripheral surface of the solid electrolyte tube 4 in contact with the reference substance 3 and the outer peripheral surface of the solid electrolyte tube 4 in contact with the molten metal are formed. An electromotive force is generated. The generated electromotive force is led out to the upper terminal via the sheath thermocouple 2 in contact with the reference substance 3 and the external protective tube 6 in contact with the molten metal, and is detected at this terminal.
【００３４】本実施例に係る酸素測定用プローブの測定
部においては、固体電解質管が従来のように直接外部保
護管内に固定されるものではなく、内部保護管５の下端
部に固体電解質管４の上端部が嵌合固定されており、こ
の嵌合部に固定剤を使用しているものの、固体電解質管
４が嵌合部から下方へ延出するように取り付けられ、外
部保護管６の内面に接触することなく保持されている。
このため、耐火セメントが測定中において溶融金属に混
入する虞れはなく、それに大部分の固体電解質管の外周
面に十分に溶融金属を接触させることができるため、溶
融金属中の酸素を高精度で測定することができる。ま
た、測定中において、外部保護管６の歪み等による外部
的圧力が固体電解質管に作用することがないので、固体
電解質管４が折損したり、固体電解質管の歪みによって
熱電対素線が断線したりすること等を防止することがで
きる。In the measuring section of the probe for oxygen measurement according to the present embodiment, the solid electrolyte tube is not fixed directly in the outer protective tube as in the prior art, but is connected to the lower end of the inner protective tube 5 by the solid electrolyte tube 4. The solid electrolyte tube 4 is attached so as to extend downward from the fitting portion, and the inner surface of the outer protective tube 6 is fixed. It is held without touching.
For this reason, there is no possibility that the refractory cement is mixed into the molten metal during the measurement, and the molten metal can be brought into sufficient contact with the outer peripheral surface of the solid electrolyte tube. Can be measured. Further, during the measurement, since the external pressure due to the distortion of the external protective tube 6 does not act on the solid electrolyte tube, the solid electrolyte tube 4 is broken or the thermocouple wire is disconnected due to the distortion of the solid electrolyte tube. Can be prevented.
【００３５】また、外部保護管６の下端部には所定形状
のスリット７ａ及び７ｂが形成されている。即ち、形成
されるスリット７ａ及び７ｂの幅を固体電解質管４の外
径の１／４以上であり、且つ、外部保護管６の外径の１
／３未満とすることにより、酸素量を測定すべき溶融金
属が外部保護管６内で滞留することなく、常に新鮮な溶
融金属を固体電解質管４の外面に循環接触させることが
できる。Further, slits 7a and 7b of a predetermined shape are formed at the lower end of the outer protective tube 6. That is, the width of the formed slits 7 a and 7 b is equal to or more than ４ of the outer diameter of the solid electrolyte tube 4, and is equal to 1 of the outer diameter of the outer protective tube 6.
By setting the ratio to less than / 3, the molten metal whose oxygen content is to be measured does not stay in the outer protective tube 6, and fresh molten metal can always be brought into circulating contact with the outer surface of the solid electrolyte tube 4.
【００３６】次に、第２の実施例として、外部保護管６
の下端部に補強体を取り付けた酸素測定用プローブにつ
いて説明する。図３は、酸素測定用プローブの測定部に
補強体を取り付けたセンサ部の例を示す側面図であり、
（ａ）は補強体が外部保護管の下端面に、（ｂ）は補強
体が外部保護管の下端近傍に取り付けられた場合であ
る。また、図４は、外部保護管の下端面に各種の補強体
を取り付けた酸素測定用プローブの底面図である。Next, as a second embodiment, the external protective tube 6
An oxygen measurement probe having a reinforcing member attached to the lower end of the probe will be described. FIG. 3 is a side view illustrating an example of a sensor unit in which a reinforcing member is attached to a measurement unit of the oxygen measurement probe.
(A) shows the case where the reinforcing member is attached to the lower end surface of the external protective tube, and (b) shows the case where the reinforcing member is attached near the lower end of the external protective tube. FIG. 4 is a bottom view of the oxygen measurement probe in which various reinforcing members are attached to the lower end surface of the external protection tube.
【００３７】外部保護管の下端部に形成するスリット
は、測定中における外部保護管の下端部の折損等を防止
するため、そのスリットの幅を所定の大きさとすること
が必要であるが、所定の大きさより大きくすることが必
要である場合には、図３（ａ）、図４（ａ）〜（ｄ）に
示すように、スリット７ａ、７ｂが形成されていない外
部保護管６の下端面において、複数箇所を橋渡すように
棒材又は板材からなる補強体３１を取り付ける。The slit formed at the lower end of the outer protective tube needs to have a predetermined width to prevent the lower end of the outer protective tube from being broken during measurement. When it is necessary to increase the size of the outer protective tube 6 as shown in FIGS. 3 (a) and 4 (a) to 4 (d), no slits 7a and 7b are formed. , A reinforcing member 31 made of a bar or a plate is attached so as to bridge a plurality of locations.
【００３８】また、補強体は外部保護管６の下端面に取
り付けるものだけでなく、帯状のリングからなる補強体
３２のように、外部保護管６の下端先端部を嵌挿するも
のであってもよい。更に、このような補強体３２を外部
補強体６の下端先端部に複数個嵌挿させてもよい。The reinforcing member is not only a member attached to the lower end surface of the outer protective tube 6 but also a member into which the distal end of the lower end of the outer protective tube 6 is inserted as in a reinforcing member 32 formed of a band-like ring. Is also good. Further, a plurality of such reinforcements 32 may be fitted into the lower end of the external reinforcement 6.
【００３９】なお、補強体は前述の補強体３１、３２に
限定されるものではなく、固体電解質管に、常に新鮮な
溶融金属が接触するような溶融金属の流れを確保しつ
つ、外部保護管の下端部が変形したり、スリットが収縮
閉塞したりすることを防止できるものであればよい。The reinforcing member is not limited to the above-described reinforcing members 31 and 32. The reinforcing member is not limited to the external protective tube while ensuring the flow of the molten metal so that fresh molten metal always contacts the solid electrolyte tube. Any material can be used as long as it can prevent the lower end portion from being deformed or the slit from contracting and closing.
【００４０】次に、上述の酸素測定用プローブを使用し
て溶融金属の酸素を測定する装置について説明する。図
６は、本発明の実施例に係る溶融金属中の酸素連続測定
装置を示す模式的構成図である。この図６に示すよう
に、樋４３内を流れる溶融金属４４内に、酸素測定用プ
ローブ４１の測定部を浸漬し、この状態で架台４２に酸
素測定用プローブ４１を固定する。Next, an apparatus for measuring the oxygen of the molten metal using the above-described oxygen measuring probe will be described. FIG. 6 is a schematic configuration diagram illustrating an apparatus for continuously measuring oxygen in molten metal according to an example of the present invention. As shown in FIG. 6, the measuring part of the oxygen measurement probe 41 is immersed in the molten metal 44 flowing in the gutter 43, and the oxygen measurement probe 41 is fixed to the gantry 42 in this state.
【００４１】この酸素測定用プローブ４１によって測定
された起電力及び温度信号は演算処理装置４５に入力さ
れ、この演算処理装置４５は酸素活量及び溶融金属の温
度をリアルタイムで算出する。この演算処理装置４５で
は、下記の数式１によって溶融金属（溶銅）の酸素活量
を算出する。The electromotive force and the temperature signal measured by the oxygen measuring probe 41 are input to an arithmetic processing unit 45, which calculates the oxygen activity and the temperature of the molten metal in real time. In the arithmetic processing unit 45, the oxygen activity of the molten metal (molten copper) is calculated by the following equation (1).
【００４２】[0042]
【数１】ao＝exp[-ΔGo/RT]・[(Pθ1/4+Pref 1/4)exp[-E
F/RT]-Pθ1/4]2 ａo：溶銅中酸素活量 Ｅ：起電力 Ｔ：絶対温度 Ｒ：ガス定数 Ｆ：ファラデー定数 Ｐθ：イオン電導と電子電導が等しくなる酸素分圧 Ｐref：基準物質の平衡酸素分圧 ΔＧo：溶銅への溶解に伴う自由エネルギー変化[Number 1] a o = exp [-ΔG o / RT] · [(Pθ 1/4 + P ref 1/4) exp [-E
F / RT] -Pθ 1/4] 2 a o: molten copper in oxygen activity E: electromotive force T: absolute temperature R: gas constant F: Faraday constant Pshita: oxygen partial pressure Pref which ionic conductivity and electronic conductivity are equal : Equilibrium oxygen partial pressure of reference material ΔG o : Free energy change due to dissolution in molten copper
【００４３】上記数式１におけるＰrefは基準物質の平
衡酸素分圧を表しており、図５はこのＰrefとして、Kub
aschewskiの値を使用した場合に算出された酸素活量を
縦軸にとり、横軸に製品分析値をとって、両者の相関関
係を示すグラフ図である。この図５に示すように、Ｐre
fとしてKubaschewskiの値を使用すると、製品分析値と
酸素活量とが最も良く一致した。このため、Ｐrefとし
てKubaschewskiの値を採用することが好ましい。Pref in the above equation (1) represents the equilibrium oxygen partial pressure of the reference substance, and FIG.
FIG. 8 is a graph showing the correlation between the oxygen activity calculated using the value of aschewski on the vertical axis and the product analysis value on the horizontal axis. As shown in FIG.
When Kubaschewski's value was used as f, the product analysis value and the oxygen activity agreed best. For this reason, it is preferable to use the value of Kubaschewski as Pref.
【００４４】演算処理装置４５はこれらの演算値を各表
示装置４６、４７、４８に出力し表示させる。第１表示
装置４６では、酸素演算値及び温度を表示し、第２表示
装置４７では、酸素演算値のみを表示し、第３表示装置
４８では、一定時間毎に断続的に測定される起電力及び
温度信号から演算処理装置４５で求められた酸素活量及
び溶融金属の温度を表示する。The arithmetic processing unit 45 outputs these arithmetic values to the display units 46, 47, and 48 for display. The first display 46 displays the calculated oxygen value and the temperature, the second display 47 displays only the calculated oxygen value, and the third display 48 displays the electromotive force measured intermittently at regular intervals. And the oxygen activity and the temperature of the molten metal determined by the processing unit 45 from the temperature signal.
【００４５】このように構成された酸素連続測定装置
を、溶融金属を材料とする製品の製造ラインに一箇所又
は複数箇所設置することにより、操業上の省力化を図る
ことができ、安定操業化を実現することができる。ま
た、各製造ラインにおいて、必要な酸素値及び温度情報
を的確に表示するため、高品質及び高精度な製品を製造
することができる。By installing one or a plurality of the continuous oxygen measuring devices constructed as described above on a production line of a product made of molten metal, labor saving in operation can be achieved and stable operation can be achieved. Can be realized. Further, in each production line, necessary oxygen value and temperature information are accurately displayed, so that high-quality and high-accuracy products can be produced.
【００４６】次に、実際に酸素測定用プローブを使用し
て溶融金属の酸素を測定した結果を特許請求の範囲から
外れる比較例と比較して説明する。Next, the result of actually measuring the oxygen of the molten metal by using the oxygen measuring probe will be described in comparison with a comparative example outside the scope of the claims.
【００４７】第１実施例 図７は本実施例に係る酸素測定用プローブにおいて、内
部保護管を使用せずに構成された測定部を示す断面図で
ある。この図７に示すように、この測定部には、その下
端が閉塞した固体電解質管５４が中心部に配置されてお
り、この固体電解質管５４内にシース熱電対５２の先端
部が挿入されている。また、固体電解質管５４内にはＭ
ｏ及びＭｏＯ2等からなる基準物質５３が充填されてい
る。そして、固体電解質管５４は外部保護管５６内にて
耐火セメント等の固定剤５８によって固定されている。
また、外部保護管５６の下端部にスリット５７が形成さ
れ、外部保護管５６の下端面に補強体５１が取り付けら
れている。 First Embodiment FIG. 7 is a cross-sectional view showing a measuring section of the probe for oxygen measurement according to the present embodiment which is constructed without using an internal protective tube. As shown in FIG. 7, a solid electrolyte tube 54 having a closed lower end is disposed at the center of the measurement unit, and the distal end of the sheath thermocouple 52 is inserted into the solid electrolyte tube 54. I have. The solid electrolyte tube 54 contains M
A reference material 53 made of o, MoO2, or the like is filled. The solid electrolyte tube 54 is fixed in the external protection tube 56 by a fixing agent 58 such as refractory cement.
A slit 57 is formed at the lower end of the external protection tube 56, and the reinforcing member 51 is attached to the lower end surface of the external protection tube 56.
【００４８】なお、固体電解質管５４の外径及び内径は
夫々１０ｍｍ及び６ｍｍであり、外部保護管５６の外径
及び内径は夫々２５ｍｍ及び２１ｍｍのものを使用し
た。また、固定剤５８の下端から外部保護管５６の下端
までの距離Ｔを３０ｍｍ、固体電解質管５４の下端から
外部保護管の下端までの距離Ｓを５ｍｍとして、酸素測
定用プローブの測定部を構成した。The outer diameter and the inner diameter of the solid electrolyte tube 54 were 10 mm and 6 mm, respectively, and the outer diameter and the inner diameter of the outer protective tube 56 were 25 mm and 21 mm, respectively. Further, the distance T from the lower end of the fixing agent 58 to the lower end of the external protective tube 56 is 30 mm, and the distance S from the lower end of the solid electrolyte tube 54 to the lower end of the external protective tube is 5 mm. did.
【００４９】以上のような酸素測定用プローブに下記表
１に示す幅及び数のスリットを形成し、補強体を取り付
け又は取り外して溶融金属に測定部を浸漬した。A slit having the width and the number shown in Table 1 below was formed in the probe for oxygen measurement as described above, and a reinforcing member was attached or detached, and the measuring portion was immersed in the molten metal.
【００５０】なお、本実施例に係る酸素測定用プローブ
において、固体電解質管５４の外径の１／５及び１／４
は夫々２．０ｍｍ及び２．５ｍｍであり、外部保護管５
６の外径の１／３及び３／５は夫々８．３３ｍｍ及び１
５．００ｍｍである。In the probe for oxygen measurement according to the present embodiment, １ ／ and の of the outer diameter of the solid electrolyte tube 54 are used.
Are 2.0 mm and 2.5 mm, respectively.
One-third and three-fifths of the outer diameter of 6 are 8.33 mm and 1 respectively.
5.00 mm .
【００５１】[0051]
【表１】 [Table 1]
【００５２】上記表１に示すスリットを形成した酸素測
定用プローブを溶融金属に浸漬させた結果を下記表２に
示す。The results of immersing the oxygen measuring probe having the slits shown in Table 1 above in the molten metal are shown in Table 2 below.
【００５３】なお、測定精度は、Vacuum Sample（Ｖ．
Ｓ）の分析値を基準としたときの精度であり、σ％（変
動係数）＝±３％以下、σ％＝±４％以下、σ％＝±５
％以下及びσ％＝±５％より大の場合を夫々「◎」
（優）、「○」（良）、「△」（やや不良）及び「×」
（不良）として下記表２に示す。Note that the measurement accuracy was measured using Vacuum Sample (V.
The accuracy is based on the analysis value of S), σ% (coefficient of variation) = ± 3% or less, σ% = ± 4% or less, σ% = ± 5
% Or less when σ% = more than ± 5%.
(Excellent), "○" (good), "△" (somewhat bad) and "x"
It is shown in Table 2 below as (defective).
【００５４】また、下記表２の耐久性の欄では、実際に
測定可能であった時間の分析結果について示しており、
耐久性が３０時間を超えるもの、１０〜３０時間のも
の、１０時間より短いものを夫々「○」（良）、「△」
（可）及び「×」（不可）として示した。The column of durability in Table 2 below shows the results of analysis of the time that was actually measurable.
When the durability exceeds 30 hours, when the durability is 10 to 30 hours, and when the durability is shorter than 10 hours, “○” (good), “△”
(Acceptable) and "x" (impossible).
【００５５】[0055]
【表２】 [Table 2]
【００５６】上記表２に示すように、スリット幅が特許
請求の範囲内に入る実施例Ｎｏ１〜３及び４〜７につい
ては、スリット幅が狭い実施例Ｎｏ１とスリット幅が広
い実施例Ｎｏ３、７で測定精度又は耐久性がやや劣る結
果となった以外はいずれも測定精度及び耐久性が優れた
結果となった。As shown in Table 2, with respect to Examples Nos. 1 to 3 and 4 to 7 in which the slit width falls within the scope of the claims, Examples No. 1 having a narrow slit width and Examples Nos. 3 and 7 having a wide slit width. In each case, the measurement accuracy and durability were excellent except that the measurement accuracy or durability was slightly inferior.
【００５７】一方、比較例Ｎｏ１、３については、形成
されたスリットの幅が特許請求の範囲より小さいため、
測定精度が各実施例に比べて低いものとなった。また、
比較例Ｎｏ２、４については、形成されたスリットの幅
が特許請求の範囲より大きいため、外部保護管の先端部
が変形して測定不能となったり、変形によって固体電解
質管が折損してしまった。On the other hand, in Comparative Examples Nos. 1 and 3, the width of the formed slit is smaller than the scope of the claims.
The measurement accuracy was lower than in each example. Also,
In Comparative Examples Nos. 2 and 4, since the width of the formed slit was larger than the scope of the claims, the tip of the external protective tube was deformed, making measurement impossible, or the solid electrolyte tube was broken by the deformation. .
【００５８】第２実施例 図８は本実施例に係る酸素測定用プローブにおいて、内
部保護管６５を使用して構成された測定部を示す断面図
である。この図８に示すように、この測定部には、その
下端が閉塞した固体電解質管６４が中心部に配置されて
おり、この固体電解質管６４内にシース熱電対６２の先
端部が挿入されている。また、固体電解質管６４にはＭ
ｏ及びＭｏＯ2等からなる基準物質６３が充填されてい
る。そして、固体電解質管６４の上端部及び固体電解質
管６４に挿入されていないシース熱電対６２を覆う内部
保護管６５の下端部には、固定剤によって固体電解質管
６４の上端部が嵌合固定されている。また、外部保護管
６６の下端部にスリット６７が形成され、外部保護管６
６の下端面に補強体６１が取り付けられている。 Second Embodiment FIG. 8 is a cross-sectional view showing a measuring section formed by using an internal protective tube 65 in an oxygen measuring probe according to the present embodiment. As shown in FIG. 8, a solid electrolyte tube 64 having a closed lower end is disposed at the center of the measurement unit, and the distal end of the sheath thermocouple 62 is inserted into the solid electrolyte tube 64. I have. The solid electrolyte tube 64 has M
A reference material 63 made of o, MoO 2 or the like is filled. The upper end of the solid electrolyte tube 64 is fitted and fixed by a fixing agent to the upper end of the solid electrolyte tube 64 and the lower end of the inner protective tube 65 covering the sheath thermocouple 62 not inserted into the solid electrolyte tube 64. ing. Further, a slit 67 is formed at the lower end of the external protection tube 66 so that the external protection tube 6
A reinforcement body 61 is attached to a lower end surface of the sixth member 6.
【００５９】なお、固体電解質管６４の外径及び内径は
夫々８ｍｍ及び６ｍｍであり、外部保護管６６の外径及
び内径は夫々２１．７ｍｍ及び１６ｍｍのものを使用し
た。また、固体電解質管６４の下端から外部保護管６６
の下端までの距離Ｓを８ｍｍとして、酸素測定用プロー
ブの測定部を構成した。The outer diameter and the inner diameter of the solid electrolyte tube 64 were 8 mm and 6 mm, respectively, and the outer diameter and the inner diameter of the outer protective tube 66 were 21.7 mm and 16 mm, respectively. Further, an outer protective tube 66 is connected from the lower end of the solid electrolyte tube 64 to the outer protective tube 66.
The distance S to the lower end of the probe was set to 8 mm to constitute a measurement unit of the oxygen measurement probe.
【００６０】以上のような酸素測定用プローブに下記表
３に示す幅及び数のスリットを形成し、補強体を取り付
け又は取り外して溶融金属に測定部を浸漬させた。A slit having the width and the number shown in Table 3 below was formed in the oxygen measuring probe as described above, and a reinforcing member was attached or detached, and the measuring portion was immersed in the molten metal.
【００６１】なお、本実施例に係る酸素測定用プローブ
において、固体電解質管６４の外径の１／５及び１／４
は夫々１．６ｍｍ及び２．０ｍｍであり、外部保護管６
６の外径の１／３及び３／５は夫々７．２３ｍｍ及び１
３．０２ｍｍである。In the oxygen measuring probe according to the present embodiment, 1/5 and 1/4 of the outer diameter of the solid electrolyte tube 64 are used.
Are 1.6 mm and 2.0 mm, respectively.
1/3 and 3/5 of the outer diameter of 6 are 7.23 mm and 1 respectively.
3.02 mm.
【００６２】[0062]
【表３】 [Table 3]
【００６３】上記表３に示すスリットを形成した酸素測
定用プローブを溶融金属に浸漬させた結果を下記表４に
示す。なお、測定精度については、上述した第１実施例
と同様である。The results of immersing the oxygen measuring probe having the slits shown in Table 3 above in the molten metal are shown in Table 4 below. The measurement accuracy is the same as in the first embodiment described above.
【００６４】[0064]
【表４】 [Table 4]
【００６５】上記表４に示すように、実施例Ｎｏ８で
は、形成されたスリットの幅は特許請求の範囲内である
が、補強体がないため、スリットが閉塞し、Ｖ．Ｓとの
相関性がやや悪くなったが、それ以外の実施例について
は、いずれも測定精度及び耐久性が優れた結果となっ
た。As shown in Table 4 above, in Example No. 8, the width of the formed slit was within the scope of the claims. However, since there was no reinforcing member, the slit was closed, and V.V. Although the correlation with S was slightly deteriorated, the other examples resulted in excellent measurement accuracy and durability.
【００６６】一方、比較例Ｎｏ５は補強体がない上にス
リット幅が狭いため、スリットが閉塞するなどしてＶ．
Ｓとの相関性が悪く、又比較例Ｎｏ６については、形成
されたスリットの幅が特許請求の範囲より大きいため、
外部保護管の先端が変形して湯の流れが安定した状態と
ならず、測定精度が良から不良へと変化して安定せず、
加えて外部保護管の先端部の変形によって固体電解質管
が折損してしまった。また、補強体ありの比較例Ｎｏ７
については、形成されたスリットの幅が特許請求の範囲
より小さいため、測定測定精度が各実施例に比べて低い
ものとなった。更にまた、比較例８についてはスリット
幅が広すぎるため外部保護管が変形し、耐久性が悪い結
果となった。On the other hand, Comparative Example No. 5 had no reinforcing member and had a narrow slit width.
S is poor in correlation with S, and in Comparative Example No. 6, since the width of the formed slit is larger than the scope of claims,
The tip of the external protection tube is deformed and the flow of hot water does not become stable, the measurement accuracy changes from good to bad and it is not stable,
In addition, the solid electrolyte tube was broken due to deformation of the tip of the external protection tube. Comparative Example No. 7 with reinforcing body
With regard to, since the width of the formed slit was smaller than the scope of the claims, the measurement accuracy was lower than in each example. Furthermore, in Comparative Example 8, the outer protective tube was deformed because the slit width was too wide, resulting in poor durability.
【００６７】なお、上述した第１実施例と異なり、本実
施例では外部保護管と固体電解質管とが固定剤によって
固定されたものではないため、外部保護管に作用する外
部からの圧力等の各種力が固定剤を介して固体電解質管
に作用することが少なく、固体電解質管の折損を防止す
る効果を有することが分かった。Note that, unlike the first embodiment described above, in this embodiment, the external protection tube and the solid electrolyte tube are not fixed with a fixing agent. It has been found that various forces hardly act on the solid electrolyte tube via the fixing agent, and have an effect of preventing breakage of the solid electrolyte tube.
【００６８】[0068]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
酸素測定用プローブにおける外部保護管の先端部に所定
のスリット等を形成し、また、このスリットにおける固
体電解質管の露出部の長さとスリットの長さとの比を所
定の範囲内とすることにより、溶融金属に外部保護管を
長時間浸漬しても、その先端部が変形したり、スリット
等が収縮したり、又は閉塞したり等することを防止する
ことができる。また、内部保護管を使用して固体電解質
管を外部保護管内に配置することにより、内部保護管と
固体電解質管との嵌合に固定剤を使用しても、この嵌合
部は外部保護管に形成されたスリットの上端より更に上
方に位置するため、測定中に固定剤が溶融金属中に混入
することによって測定精度が低下したり、その結果、製
品不良が発生するということを防止することができる。
このため、本発明に係る酸素用プローブを使用して溶融
金属中の酸素を測定する場合には、常に新鮮な溶融金属
を固体電界質に接触させることができ、長時間連続測定
しても、高精度で安定した測定を行うことができる。As described above, according to the present invention,
By forming a predetermined slit or the like at the tip of the external protective tube in the oxygen measurement probe, and by setting the ratio between the length of the exposed portion of the solid electrolyte tube and the length of the slit in this slit to be within a predetermined range, Even if the external protective tube is immersed in the molten metal for a long time, it is possible to prevent the tip portion from being deformed, the slit or the like from contracting or closing, and the like. Also, use a solid electrolyte
By placing the tube inside the outer protection tube, the inner protection tube
Even if a fixing agent is used to fit the solid electrolyte tube,
Part is higher than the upper end of the slit formed in the external protection tube.
Fixation agent is mixed into the molten metal during measurement
May reduce measurement accuracy and, as a result,
It is possible to prevent the occurrence of defective products.
For this reason, when measuring the oxygen in the molten metal using the oxygen probe according to the present invention, it is possible to always contact fresh molten metal to the solid electrolyte, even if continuous measurement for a long time, Highly accurate and stable measurement can be performed.
【００６９】また、外部保護管の下端先端面又は先端近
傍に補強体を取り付けることにより、外部保護管の先端
部に形成されるスリットの幅が大きくなっても、外部保
護管の先端部が溶湯流方向に変形したり、前記先端部の
スリット以外の部分がハの字状に広がったり、固体電解
質管に抱き付くように変形したり、スリットが収縮した
り、又は閉塞したりすることを防止することができる。[0069] Further, by attaching a reinforcing member to the lower end tip surface or the vicinity of the distal end of the outer protective tube, even if the width of the slit formed in the front end portion of the outer protective tube becomes large, the external coercive <br/> Mamorukan The tip of the tip deforms in the flow direction of the molten metal, the portion other than the slit of the tip expands in a C-shape, deforms so as to embrace the solid electrolyte tube, the slit contracts, or is closed. Can be prevented.
【００７０】[0070]
【００７１】更に、溶融金属を使用した製品の製造ライ
ンにおいて、所定の酸素連続測定装置を設置することに
より、操業上の省力化を図ることができ、安定操業化を
実現することができる。また、各製造ラインにおいて、
必要な酸素活量及び温度情報を的確に表示するため、高
品質及び高精度な製品を製造することができる。[0071] Further, in the product manufacturing line using a molten metal, by placing a predetermined oxygen continuous measurement apparatus, it is possible to save labor on operation, it is possible to realize a stable operation of. In each production line,
Since the necessary oxygen activity and temperature information are accurately displayed, a high-quality and high-precision product can be manufactured.
【図１】本発明の実施例に係る酸素連続測定用プローブ
を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a probe for continuous oxygen measurement according to an embodiment of the present invention.
【図２】前記プローブのセンサー部を示す拡大図であ
る。FIG. 2 is an enlarged view showing a sensor unit of the probe.
【図３】プローブの先端に補強体を取り付けた前記プロ
ーブのセンサー部を示す断面図である。FIG. 3 is a sectional view showing a sensor section of the probe in which a reinforcing member is attached to a tip of the probe.
【図４】補強体を取り付けたプローブ先端面を示す図で
ある。FIG. 4 is a diagram showing a probe tip surface to which a reinforcing member is attached.
【図５】横軸に製品分析値をとり、縦軸に測定された酸
素活量をとって、ＰrefとしてKubaschewskiの値を使用
したときの溶融金属中の酸素活量測定値と製品分析値と
の関係を示すグラフ図である。FIG. 5 shows the product analysis value on the horizontal axis, the measured oxygen activity on the vertical axis, and the measured oxygen activity value and the product analysis value in the molten metal when the value of Kubaschewski is used as Pref. It is a graph which shows the relationship of.
【図６】本発明の実施例に係る酸素連続測定装置を示す
模式的構成図である。FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing an oxygen continuous measurement device according to an example of the present invention.
【図７】本発明の実施例に係る酸素測定プローブの測定
部の１例を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating an example of a measurement unit of the oximetry probe according to the embodiment of the present invention.
【図８】本発明の実施例に係る酸素測定プローブの測定
部の１例を示す断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view showing one example of a measuring unit of the oximetry probe according to the embodiment of the present invention.
【図９】従来の酸素測定用プローブを示す模式的断面図
である。FIG. 9 is a schematic sectional view showing a conventional probe for measuring oxygen.
【図１０】従来の酸素測定用プローブを示す模式的断面
図である。FIG. 10 is a schematic sectional view showing a conventional oxygen measurement probe.
【図１１】前記プローブの外部保護管を示す図であり、
（ａ）は測定側先端部にスリットが形成された側面図、
（ｂ）は貫通孔が形成された側面図、（ｃ）は（ａ）に
示す外部保護管の底面図である。FIG. 11 is a view showing an external protection tube of the probe;
(A) is a side view in which a slit is formed at the tip on the measurement side,
(B) is a side view in which a through hole was formed, and (c) is a bottom view of the external protection tube shown in (a).
１，４１；酸素測定用プローブ ２，５２，６２；シース熱電対 ３，５３，６３；基準物質 ４，５４，６４；固体電解質管 ５，６５；内部保護管 ６，５６，６６，７１；外部保護管 ７ａ，７ｂ，５７，６７，７７；スリット ８；ソケット ９；端子台 １０；端子箱 １１；測定部 ３１，５１，６１；補強体 ４２；固定手段 ４３；樋 ４４，７５；溶融金属 ４５；演算処理装置 ４６；第１表示装置 ４７；第２表示装置 ４８；第３表示装置 ７２；固定剤 ７３；固体電解質管 ７４；リード線 ７６；残留ガス ７８；貫通孔 ７９；電圧計 1, 41; oxygen measurement probe 2, 52, 62; sheath thermocouple 3, 53, 63; reference material 4, 54, 64; solid electrolyte tube 5, 65; internal protective tube 6, 56, 66, 71; Protection tube 7a, 7b, 57, 67, 77; Slit 8; Socket 9; Terminal block 10; Terminal box 11; Measuring unit 31, 51, 61; Arithmetic processing unit 46; first display unit 47; second display unit 48; third display unit 72; fixing agent 73; solid electrolyte tube 74; lead wire 76; residual gas 78; through hole 79;
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山下 初 東京都江東区木場１丁目５番１号 株式 会社フジクラ内 (72)発明者 井川 久雄 大阪府大阪市西区西本町１丁目７番10号 川惣電機工業株式会社内 (72)発明者 金川 行男 大阪府大阪市西区西本町１丁目７番10号 川惣電機工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭55−98351（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−260156（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−191056（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−154461（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−178668（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−199667（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−42947（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 27/411 G01N 33/20 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Yamashita Hatsu 1-5-1, Kiba, Koto-ku, Tokyo Inside Fujikura Co., Ltd. (72) Inventor Hisao Igawa 1-7-10 Nishihonmachi, Nishi-ku, Osaka-shi, Osaka Inside So Electric Industry Co., Ltd. (72) Inventor Yukio Kanakawa 1-7-10 Nishihonmachi, Nishi-ku, Osaka City, Osaka Prefecture Inside Kawaso Electric Industry Co., Ltd. (56) References JP-A-55-98351 (JP, A) JP-A-61-260156 (JP, A) JP-A-63-191056 (JP, A) JP-A-58-154461 (JP, U) JP-A-58-178668 (JP, U) JP-A-61-199667 (JP, U) Japanese Utility Model 57-42947 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01N 27/411 G01N 33/20
Claims (6)
電解質管内に挿入され内部電極を兼ねるシース熱電対
と、前記固体電解質管内に充填された基準物質と、前記
固体電解質管に外嵌された外部電極を兼ねる外部保護管
と、この外部保護管の内側に設けられ前記固体電解質管
の上端部及び前記固体電解質管から導出された部分の前
記シース熱電対を覆い、その下端部にて前記固体電解質
管の上端部に嵌合固定される内部保護管と、を有し、前
記外部保護管の先端部に、幅又は直径が前記固体電解質
管の外径の１／４以上、外部保護管の外径の１／３未満
である外部保護管の長手方向に延びるスリット又は貫通
孔が複数個形成されていることを特徴とする溶融金属中
の酸素連続測定用プローブ。1. A solid electrolyte tube closed at one end, a sheath thermocouple inserted into the solid electrolyte tube and also serving as an internal electrode, a reference substance filled in the solid electrolyte tube, and externally fitted to the solid electrolyte tube. An external protection tube also serving as an external electrode, and the solid electrolyte tube provided inside the external protection tube.
In front of the upper end of the pipe and the part derived from the solid electrolyte tube
Cover the sheath thermocouple, and at the lower end thereof, the solid electrolyte
Has an inner protective tube which is fitted and fixed to the upper end of the tube, and the distal end of the outer protective tube, less than 1/4 the width or diameter of the outer diameter of the solid electrolyte tube, outside the outer protective pipe A probe for continuous measurement of oxygen in molten metal, wherein a plurality of slits or through holes extending in the longitudinal direction of the outer protective tube having a diameter of less than 1/3 are formed.
電解質管内に挿入され、内部電極を兼ねるシース電極
と、前記固体電解質管内に充填された基準物質と、前記
固体電解質管に外嵌され外部電極を兼ねる外部保護管
と、この外部保護管の先端に取り付けられた補強体と、
前記外部保護管の内側に設けられ前記固体電解質管の上
端部及び前記固体電解質管から導出された部分の前記シ
ース熱電対を覆い、その下端部にて前記固体電解質管の
上端部に嵌合固定される内部保護管と、を有し、前記外
部保護管の先端部に、幅又は直径が前記固体電解質管の
外径の１／５以上、外部保護管の外径の３／５未満であ
る外部保護管の長手方向に延びるスリット又は貫通孔が
複数個形成されていることを特徴とする溶融金属中の酸
素連続測定用プローブ。2. A solid electrolyte tube which is closed at one end, a sheath electrode inserted into the solid electrolyte tube and also serving as an internal electrode, a reference substance filled in the solid electrolyte tube, and externally fitted to the solid electrolyte tube. An external protection tube also serving as an external electrode, and a reinforcing body attached to a tip of the external protection tube,
On the solid electrolyte tube provided inside the external protection tube
The end portion and the portion of the solid electrolyte tube,
At the lower end of the solid electrolyte tube.
It has an inner protective tube which is fitted and fixed to an upper end portion, the outer
A slit or through hole extending in the longitudinal direction of the external protective tube having a width or a diameter of 1/5 or more of the outer diameter of the solid electrolyte tube and less than 3/5 of the external diameter of the external protective tube at the tip of the partial protective tube. A probe for continuous measurement of oxygen in a molten metal, wherein a plurality of are formed.
記スリット内に露出している長さと、前記スリットの長
さとの比が１：７乃至６：７であることを特徴とする請
求項１又は２に記載の溶融金属中の酸素連続測定用プロ
ーブ。3. The slit according to claim 1, wherein a ratio of a length of the solid electrolyte tube exposed in the slit to a length of the slit is 1: 7 to 6: 7. Or the probe for continuous measurement of oxygen in molten metal according to 2.
記外部保護管の先端部の１箇所又は複数箇所にて前記ス
リットを橋渡す棒状又は板状の部材であることを特徴と
する請求項２又は３に記載の溶融金属中の酸素連続測定
用プローブ。4. The bar according to claim 1, wherein the reinforcing member is a bar-shaped or plate-shaped member that bridges the slit at one or a plurality of locations at the tip of the external protection tube having the slit. 4. The probe for continuous measurement of oxygen in molten metal according to 2 or 3.
この補強体が前記外部保護管の先端部に嵌合固定されて
いることを特徴とする請求項２又は３に記載の溶融金属
中の酸素連続測定用プローブ。5. The reinforcing member comprises a ring-shaped member,
The probe for continuous measurement of oxygen in molten metal according to claim 2 or 3, wherein the reinforcing body is fitted and fixed to a distal end portion of the external protection tube.
溶融金属中の酸素連続測定用プローブと、前記プローブ
により測定された起電力及び温度信号から酸素活量及び
溶融金属の温度を求める演算処理手段と、前記演算処理
手段によって得られた酸素活量及び溶融金属の温度を経
時的に表示する第１表示手段又は前記酸素活量のみを表
示する第２表示手段の何れか１つを少なくとも有するこ
とを特徴とする溶融金属中の酸素連続測定装置。6. A probe for continuous measurement of oxygen in a molten metal according to claim 1, and an oxygen activity and a temperature of the molten metal are measured from an electromotive force and a temperature signal measured by the probe. Any one of a first display means for displaying the oxygen activity and the temperature of the molten metal obtained by the arithmetic processing means with time, or a second display means for displaying only the oxygen activity obtained by the arithmetic processing means An apparatus for continuously measuring oxygen in molten metal, comprising:
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|---|---|---|---|
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1997
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