JPS58213247A - 酸素プロ−ブ - Google Patents
酸素プロ−ブInfo
- Publication number
- JPS58213247A JPS58213247A JP57095802A JP9580282A JPS58213247A JP S58213247 A JPS58213247 A JP S58213247A JP 57095802 A JP57095802 A JP 57095802A JP 9580282 A JP9580282 A JP 9580282A JP S58213247 A JPS58213247 A JP S58213247A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- oxygen
- molten steel
- tube
- probe
- solid electrolyte
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
- G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
- G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
- G01N27/4073—Composition or fabrication of the solid electrolyte
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
- Investigating And Analyzing Materials By Characteristic Methods (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はジルコニア系固体電解質を用いて溶融金属や溶
融スラグ等溶体中の酵素活量値ケ測定する酸素グローブ
において、固体電解質厚みを調整することにより応答性
と安定性ビ向上させた酸素グローブに関する。
融スラグ等溶体中の酵素活量値ケ測定する酸素グローブ
において、固体電解質厚みを調整することにより応答性
と安定性ビ向上させた酸素グローブに関する。
例えば鋼材などにおいては近年材質に関する要求が高ま
り、また省エネルギー、省力化８よび歩留向上等の観点
から連鋳化比率が増大するに伴い製鋼工程における溶鋼
管理が従来に増して一層重要視されるようになってさて
いる。溶鋼管理において最も重要な指針を与えるものの
一つは溶鋼Ｓよび溶融スラグ中の酸素活量値であり、一
般にその測定の成否が製鋼プロセスに影響ケ与えること
はよく知られて（・る。
り、また省エネルギー、省力化８よび歩留向上等の観点
から連鋳化比率が増大するに伴い製鋼工程における溶鋼
管理が従来に増して一層重要視されるようになってさて
いる。溶鋼管理において最も重要な指針を与えるものの
一つは溶鋼Ｓよび溶融スラグ中の酸素活量値であり、一
般にその測定の成否が製鋼プロセスに影響ケ与えること
はよく知られて（・る。
そのため従来より溶鋼や溶融スラグ等溶体中の酸素活量
値を、電解質としてジルコニア系固体電解質を用いて酸
素濃淡電池の原理を応用して測定する酸素グローブが開
発され、市販されて（・る。
値を、電解質としてジルコニア系固体電解質を用いて酸
素濃淡電池の原理を応用して測定する酸素グローブが開
発され、市販されて（・る。
この酸素プローブの検出端は通常耐火物により保護され
て（・るが、高温の溶体に直接浸漬するため、耐熱上そ
の浸漬時間には限界が存在する。このため酸素プローブ
により酸素活量値を正確に測定するには、酸素プローブ
の発生・する起電力（以下ｅｍｆとし・う）が浸漬許容
時間（ｔｅ）内に安定し、かつその安定した状態に保持
されるものでなければならな（・。
て（・るが、高温の溶体に直接浸漬するため、耐熱上そ
の浸漬時間には限界が存在する。このため酸素プローブ
により酸素活量値を正確に測定するには、酸素プローブ
の発生・する起電力（以下ｅｍｆとし・う）が浸漬許容
時間（ｔｅ）内に安定し、かつその安定した状態に保持
されるものでなければならな（・。
しかしながら従来の酸素プローブでは溶体に浸漬後ｅｍ
ｆが安定するまでに長ｔ・時間重要したり、あるいは所
定の安定域保持時間が得られないことがしばしば観察さ
ね、応答性あるいは安定性に問題があった。
ｆが安定するまでに長ｔ・時間重要したり、あるいは所
定の安定域保持時間が得られないことがしばしば観察さ
ね、応答性あるいは安定性に問題があった。
例えば応答性の悪い散票グローブで測定した場合、浸漬
許容時間ｔｅの制限からｅｍｆが安定する前に溶体から
引上げなければならな（・ため、ｅｍｆカーブをま第１
図（ａ）に示すよ５に安定域に達しない。また安定性の
悪いものは第１図φ）に示す如（、変動乞（９返したり
、明確な平衡部が得らｎ、なかったりして安定域がな（
、精度よい測定ができない。
許容時間ｔｅの制限からｅｍｆが安定する前に溶体から
引上げなければならな（・ため、ｅｍｆカーブをま第１
図（ａ）に示すよ５に安定域に達しない。また安定性の
悪いものは第１図φ）に示す如（、変動乞（９返したり
、明確な平衡部が得らｎ、なかったりして安定域がな（
、精度よい測定ができない。
従来の酸素グローブにおけるこのような応答性や安定性
の欠如はＡ１キルド溶鋼の如（、低Ｍ累活量値を測定し
なければならな（・溶体の場合に顕著に認められ、安定
した測定は不可能であった。
の欠如はＡ１キルド溶鋼の如（、低Ｍ累活量値を測定し
なければならな（・溶体の場合に顕著に認められ、安定
した測定は不可能であった。
一般に浸漬許容時間ｔｅ’（＜長くするにはｒＲ累ダグ
ローブ外装や耐火物の補強を丁ればよいのであるが、補
強ン加えることは価格上昇につながり、−回限りの消耗
品である酸素グローブにとっては著しく不利となる。ま
た浸漬許容時間ｔｅ ｆ長くすることは製鋼や精錬現場
での高熱作業を長びかせることにもなり、作業的にも不
利である。一方安定性は酸素グローブの本屓に起因する
問題であり、その解決には新たな酸素グローブの開発を
必要とする。
ローブ外装や耐火物の補強を丁ればよいのであるが、補
強ン加えることは価格上昇につながり、−回限りの消耗
品である酸素グローブにとっては著しく不利となる。ま
た浸漬許容時間ｔｅ ｆ長くすることは製鋼や精錬現場
での高熱作業を長びかせることにもなり、作業的にも不
利である。一方安定性は酸素グローブの本屓に起因する
問題であり、その解決には新たな酸素グローブの開発を
必要とする。
こりように従来の酸素グローブは実用上程々の問題ケ有
するのにもかかわらず、本発明者らの知る限りでは、そ
の問題点罠関する報告例はない。
するのにもかかわらず、本発明者らの知る限りでは、そ
の問題点罠関する報告例はない。
そこで本発明者らは酸素プローブのｅｍｆ応答性や安定
性に最も影響を与える固体電解質に着目し、その厚みに
ついて種々検討を行った結果、固体電解質の厚み乞０．
５Ｗ以上、ＬＯ１ｆ１１未満にするとｅｍｆカーブの応
答時間は短（なり、かつ波形も安定することン見出した
。
性に最も影響を与える固体電解質に着目し、その厚みに
ついて種々検討を行った結果、固体電解質の厚み乞０．
５Ｗ以上、ＬＯ１ｆ１１未満にするとｅｍｆカーブの応
答時間は短（なり、かつ波形も安定することン見出した
。
丁なわち本発明はジルコニア系固体電解質ン用いた酸素
グローブにお（・て、固体電解質厚み１０．５鋼以上、
ＬＯ未満にすることにより従来の酸素プローブの応答性
ある（・は安定性の欠如ケ解消しｋものである。
グローブにお（・て、固体電解質厚み１０．５鋼以上、
ＬＯ未満にすることにより従来の酸素プローブの応答性
ある（・は安定性の欠如ケ解消しｋものである。
本発明において対象とするジルコニア系固体電解質とし
ては代表的なものを挙げればＺｒＯ２−ＭｇＯ系、Ｚｒ
０ｚ−ＣａＯ系、Ｚ、ｒＯ２−Ｙ２０３系Ｈよびそれら
の襟付安定化型（例えばＺｒ０ｚ −ＭｇＯ−ＣａＯ系
）などである。
ては代表的なものを挙げればＺｒＯ２−ＭｇＯ系、Ｚｒ
０ｚ−ＣａＯ系、Ｚ、ｒＯ２−Ｙ２０３系Ｈよびそれら
の襟付安定化型（例えばＺｒ０ｚ −ＭｇＯ−ＣａＯ系
）などである。
これらの固体電解質を酸素グローブに用ふ・て溶体中の
酸素活量値乞測定するとｅｍｆカーブの応答、性や安定
性はその厚みの影響を著しく受け、厚みがｔＯＷ以上に
なると、基準極物質への熱伝達が遅ね、基準極内が一定
の平衡酸素分圧になるまでに時間がかかるようになる。
酸素活量値乞測定するとｅｍｆカーブの応答、性や安定
性はその厚みの影響を著しく受け、厚みがｔＯＷ以上に
なると、基準極物質への熱伝達が遅ね、基準極内が一定
の平衡酸素分圧になるまでに時間がかかるようになる。
その結果応答時間が長（なり、酸素グローブの浸漬許容
時間を超えてしまう。一方電解質厚みが０．５ ｍより
薄（なると応答時間は短（なるが、電解質を直接透過す
る酸素の量が無視できなくなり、その結果ｅｍｆカーブ
の波形は不安定となるとともに、測定値自体も酸素透過
の誤差を含んだ虚の値となる。
時間を超えてしまう。一方電解質厚みが０．５ ｍより
薄（なると応答時間は短（なるが、電解質を直接透過す
る酸素の量が無視できなくなり、その結果ｅｍｆカーブ
の波形は不安定となるとともに、測定値自体も酸素透過
の誤差を含んだ虚の値となる。
以下実施例により本発明を具体的に説明する。
第２図は本実施例にお（・て溶鋼中の酸素活量値測定に
用いた酸素グローブの断面および底面ン示したもので、
１は固体電解質であるＺｒＯｚ−ｇ、１ｍｏ１％ＭｇＯ
チューブ、２はこのチューブに充填した基準極物質で、
ＣｒトＣｒｚＯｓ ｉｌ ５５０ Ｃ以上の温度で焼結
後粉砕したものＹ Ｏ，１〜０．３ｇ充横し“こある。
用いた酸素グローブの断面および底面ン示したもので、
１は固体電解質であるＺｒＯｚ−ｇ、１ｍｏ１％ＭｇＯ
チューブ、２はこのチューブに充填した基準極物質で、
ＣｒトＣｒｚＯｓ ｉｌ ５５０ Ｃ以上の温度で焼結
後粉砕したものＹ Ｏ，１〜０．３ｇ充横し“こある。
３は基準極リート線のＭｏ＃ｊ、４はアルミナ粉、５は
溶鋼側電極である鉄リング、６は溶鋼側混用熱電対、１
はスラグ防止用鉄製キャップ、８はこれらのセンサ一部
を支持する耐火物ボディ、９は耐火物スリーブ、１０は
紙スリーブである。
溶鋼側電極である鉄リング、６は溶鋼側混用熱電対、１
はスラグ防止用鉄製キャップ、８はこれらのセンサ一部
を支持する耐火物ボディ、９は耐火物スリーブ、１０は
紙スリーブである。
第１表はこり１１２素グローブン９０１取鍋中の低炭素
Ａｌキルド溶鋼（１６００±１０Ｃ）中に浸漬して、そ
の６ｍｆカーブより応答時間と波形の安定性ケ判断し、
それらを固体電解質の厚みとの関係にお（・てまとめた
ものである。なお応答時間の判断は第３図に示すよ５に
溶鋼中への酸素グローブ浸漬開始から波形が安定するま
での時間音測定することにより行し・、波形の安定性は
同一電位に保たれる安定域保持時間の有無Ｓよびその長
短により判断し、電解質寸法毎に２０本の酸素グローブ
の測定値ケ平均した。
Ａｌキルド溶鋼（１６００±１０Ｃ）中に浸漬して、そ
の６ｍｆカーブより応答時間と波形の安定性ケ判断し、
それらを固体電解質の厚みとの関係にお（・てまとめた
ものである。なお応答時間の判断は第３図に示すよ５に
溶鋼中への酸素グローブ浸漬開始から波形が安定するま
での時間音測定することにより行し・、波形の安定性は
同一電位に保たれる安定域保持時間の有無Ｓよびその長
短により判断し、電解質寸法毎に２０本の酸素グローブ
の測定値ケ平均した。
第 １ 表
○・・・良好（安定域保持時間か１５秒以上得られるカ
ーブ） △・・・やや良好（安定域保持時間がＬ５秒未満である
カーブ） ×・・不良（安定域が得られないカーブ）固体電解質厚
みＹ ｇ、 ５ ｍ以下にすると応答時間は短（なるが
波形の安定性が悪くなる。第４図は本発明内外のｅｍｆ
カーブ波形を示したもので、（ａ）は／１６４の場合、
（ｂ）は／１６６の場合である。
ーブ） △・・・やや良好（安定域保持時間がＬ５秒未満である
カーブ） ×・・不良（安定域が得られないカーブ）固体電解質厚
みＹ ｇ、 ５ ｍ以下にすると応答時間は短（なるが
波形の安定性が悪くなる。第４図は本発明内外のｅｍｆ
カーブ波形を示したもので、（ａ）は／１６４の場合、
（ｂ）は／１６６の場合である。
一方固体電解質厚み’１．： １０ｍ１１１以上にする
と波形の安定性はよいが、応答時間は９．１秒以上と長
くなる。一般に酸素プローブの場合、その許容浸漬時間
ｔｅは浸漬溶鋼温度により異なるが、補強を加えない通
常の酸素プローブでは溶鋼温度１６００Ｃで約９秒であ
る。しかもｅｍｆカーブが安定域に達して（・るかどう
かン確認するにはｅｍｆカープカ魯まぼ同一電位に約し
５秒間保たれていないと確認でさな（・ため、ｅｍｆカ
ーブは浸漬開始から７．５秒以内に安定域に達しなけれ
ばならない。丁なわち応答時間は７．５秒以内でなけれ
ばならず、応答時間が９．１秒以上となる電解質厚み１
０１１１１以上では測定が不可能となる。
と波形の安定性はよいが、応答時間は９．１秒以上と長
くなる。一般に酸素プローブの場合、その許容浸漬時間
ｔｅは浸漬溶鋼温度により異なるが、補強を加えない通
常の酸素プローブでは溶鋼温度１６００Ｃで約９秒であ
る。しかもｅｍｆカーブが安定域に達して（・るかどう
かン確認するにはｅｍｆカープカ魯まぼ同一電位に約し
５秒間保たれていないと確認でさな（・ため、ｅｍｆカ
ーブは浸漬開始から７．５秒以内に安定域に達しなけれ
ばならない。丁なわち応答時間は７．５秒以内でなけれ
ばならず、応答時間が９．１秒以上となる電解質厚み１
０１１１１以上では測定が不可能となる。
以上の如（、本発明の場合固体を解質厚みン０、５１０
１以上、ｌ、Ｑｍ未満にすることにより応答性と安定性
を向上させることができるので、外装や耐火物の補強は
不要であり、かつ価格も安価である。また応答性の向上
により°作業時間も短くなるので作業は容易となる。
１以上、ｌ、Ｑｍ未満にすることにより応答性と安定性
を向上させることができるので、外装や耐火物の補強は
不要であり、かつ価格も安価である。また応答性の向上
により°作業時間も短くなるので作業は容易となる。
第１図は従来の酸素グローブにより溶鋼中の酸素活量を
測定した場合によ（みられるｅｍｆカーブヶ示したもの
で、（ａ）は応答性の悪い場合、（ｂ）は安定性の悪い
場合ン示している。第２図は本発明の実施例に用いた酸
素グローブン示すもので、（ａ）は断面図、（ｂ）はキ
ャンプ底面を除去した場合の（ａ）の底面図である。第
３図は酸素グローブのｅｍｆカーブに？ける応答時間、
安定域保持時間および許容浸漬時間ｔｅの関係ン示した
ものである。第４図は実施例における本発明内外のｅｍ
ｆカーブヶ示したもので、（ａ）はＡ６４の場合を、（
ｂ）は／ｉ６６の場合を示している。 １・・・固体電解質テアルＺｒ Ｏｘ −８，１ｍｏ１
％ＭｇＯチューブ、２・・−基準極物質（Ｃｒ／Ｃｒｚ
Ｏｎ混合焼結粉末）３・−・Ｍｏ線、４・・・アルミ
ナ粉、５・・・溶鋼側電極（鉄リング）、６・・・溶鋼
測温用熱電対、７・・・スラグ防止用鉄製キャンプ、８
・・・耐火物ボディ、９・・・耐火物スリーブ、１０・
・・紙スリーブ、 特許出願人 日新製鋼株式会社 山里エレクトロナイト株式会社 代理人進藤 満 第１図 （ａ） 漬 開 始 （ｂ） 浸 時間→ 漬
測定した場合によ（みられるｅｍｆカーブヶ示したもの
で、（ａ）は応答性の悪い場合、（ｂ）は安定性の悪い
場合ン示している。第２図は本発明の実施例に用いた酸
素グローブン示すもので、（ａ）は断面図、（ｂ）はキ
ャンプ底面を除去した場合の（ａ）の底面図である。第
３図は酸素グローブのｅｍｆカーブに？ける応答時間、
安定域保持時間および許容浸漬時間ｔｅの関係ン示した
ものである。第４図は実施例における本発明内外のｅｍ
ｆカーブヶ示したもので、（ａ）はＡ６４の場合を、（
ｂ）は／ｉ６６の場合を示している。 １・・・固体電解質テアルＺｒ Ｏｘ −８，１ｍｏ１
％ＭｇＯチューブ、２・・−基準極物質（Ｃｒ／Ｃｒｚ
Ｏｎ混合焼結粉末）３・−・Ｍｏ線、４・・・アルミ
ナ粉、５・・・溶鋼側電極（鉄リング）、６・・・溶鋼
測温用熱電対、７・・・スラグ防止用鉄製キャンプ、８
・・・耐火物ボディ、９・・・耐火物スリーブ、１０・
・・紙スリーブ、 特許出願人 日新製鋼株式会社 山里エレクトロナイト株式会社 代理人進藤 満 第１図 （ａ） 漬 開 始 （ｂ） 浸 時間→ 漬
Claims (1)
- 固体電解質としてジルコニア系固体電解質を用（・て溶
体中の酸素活量値χ測定する酸素グローブにお（・て、
固体電解質厚みを０．５Ｗ以上、ＬＯＩＩ１１未満とし
１こことを特徴とする酸素プローブ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57095802A JPS58213247A (ja) | 1982-06-04 | 1982-06-04 | 酸素プロ−ブ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57095802A JPS58213247A (ja) | 1982-06-04 | 1982-06-04 | 酸素プロ−ブ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58213247A true JPS58213247A (ja) | 1983-12-12 |
| JPH0324622B2 JPH0324622B2 (ja) | 1991-04-03 |
Family
ID=14147558
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57095802A Granted JPS58213247A (ja) | 1982-06-04 | 1982-06-04 | 酸素プロ−ブ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58213247A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107504989A (zh) * | 2017-08-16 | 2017-12-22 | 钟祥市中原电子有限责任公司 | 一种钢水定氧探头 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5141596A (ja) * | 1974-08-02 | 1976-04-07 | Noranda Mines Ltd |
-
1982
- 1982-06-04 JP JP57095802A patent/JPS58213247A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5141596A (ja) * | 1974-08-02 | 1976-04-07 | Noranda Mines Ltd |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107504989A (zh) * | 2017-08-16 | 2017-12-22 | 钟祥市中原电子有限责任公司 | 一种钢水定氧探头 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0324622B2 (ja) | 1991-04-03 |
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