JPS5830655A - 溶融金属中の酸素濃度測定用センサ− - Google Patents
溶融金属中の酸素濃度測定用センサ−Info
- Publication number
- JPS5830655A JPS5830655A JP56128046A JP12804681A JPS5830655A JP S5830655 A JPS5830655 A JP S5830655A JP 56128046 A JP56128046 A JP 56128046A JP 12804681 A JP12804681 A JP 12804681A JP S5830655 A JPS5830655 A JP S5830655A
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- Japan
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- oxygen
- carbide
- metal carbide
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- Pending
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-
- 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
- G01N27/411—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing of liquid metals
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- 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】
本発明は溶融金属、就中溶鋼中の溶存酸素濃度の測定を
目的とするジルコニア質酸化物固体電解質よりなる酸素
センサーに係り、更に詳細にはアルミニウム、シリコン
、マンガン等の脱酸剤を含有する溶鋼中に於いて極めて
起電力応答性の優れた溶融金属中の酸素濃度測定用セン
サーに関するものである。
目的とするジルコニア質酸化物固体電解質よりなる酸素
センサーに係り、更に詳細にはアルミニウム、シリコン
、マンガン等の脱酸剤を含有する溶鋼中に於いて極めて
起電力応答性の優れた溶融金属中の酸素濃度測定用セン
サーに関するものである。
近年、鉄鋼業分野では転炉での終点測定、ＲＨ法、ＤＨ
法での脱酸剤投入の事前分析と脱酸剤投入処理後の溶鋼
中の溶存酸素量の確認分析、連続鋳造時のタンディシュ
での酸素量測定等に金属酸化物を固体電解質とし、金属
及び／又は該金属の酸化物を参照電極とする酸素濃淡電
池を利用した酸素センサーが迅速かつ安価な分析用治具
として利用されている。測定に当っては１６００℃前後
の高温浴中に酸素センサーを浸漬し、酸素センサー構成
物質が溶鋼により侵食される前に安定して平衡起電力を
求める必要がある。このため通常は浸漬後５〜１０秒で
安定した応答が得られる酸素センサーとして部分安定化
、又は安定化ジルコニアの如き金属酸化物の組成物を固
体電解質とし、Ｎｉ／Ｎｉｏ、Ｃｒ／Ｃｒ２Ｏ３、Ｍｏ
／ＭｏＯ２、Ｆｅ／ＦｅＯ等の混合物又は焼結体を参照
電極として構成した酸素センサーが使用されている。し
かしながら上記構成の酸素センサーにあってもある種の
溶鋼、例えばアルミ脱酸鋼浴の場合には上述の酸素セン
サーの寿命内に安定した平衡起電力値を観測することが
できず、実質的に測定不能という致命的欠陥を有する。
法での脱酸剤投入の事前分析と脱酸剤投入処理後の溶鋼
中の溶存酸素量の確認分析、連続鋳造時のタンディシュ
での酸素量測定等に金属酸化物を固体電解質とし、金属
及び／又は該金属の酸化物を参照電極とする酸素濃淡電
池を利用した酸素センサーが迅速かつ安価な分析用治具
として利用されている。測定に当っては１６００℃前後
の高温浴中に酸素センサーを浸漬し、酸素センサー構成
物質が溶鋼により侵食される前に安定して平衡起電力を
求める必要がある。このため通常は浸漬後５〜１０秒で
安定した応答が得られる酸素センサーとして部分安定化
、又は安定化ジルコニアの如き金属酸化物の組成物を固
体電解質とし、Ｎｉ／Ｎｉｏ、Ｃｒ／Ｃｒ２Ｏ３、Ｍｏ
／ＭｏＯ２、Ｆｅ／ＦｅＯ等の混合物又は焼結体を参照
電極として構成した酸素センサーが使用されている。し
かしながら上記構成の酸素センサーにあってもある種の
溶鋼、例えばアルミ脱酸鋼浴の場合には上述の酸素セン
サーの寿命内に安定した平衡起電力値を観測することが
できず、実質的に測定不能という致命的欠陥を有する。
かかる事情下において、本発明者らは脱酸剤を添加含有
した溶鋼中においてもきわめて起電力応答性の優れた酸
素センサーを見い出すべく鋭意検討を行なった結果、従
来公知の酸素センサーに簡単な処理を施すことにより上
記目的を満足する酸素センサーとすることができること
を見い出し、本発明を完成させた。
した溶鋼中においてもきわめて起電力応答性の優れた酸
素センサーを見い出すべく鋭意検討を行なった結果、従
来公知の酸素センサーに簡単な処理を施すことにより上
記目的を満足する酸素センサーとすることができること
を見い出し、本発明を完成させた。
すなわち本発明は、ジルコニア質酸化物固体電解質表面
を炭素、又は金属炭化物で被覆したことを特徴とする溶
融金属中の酸素濃度測定用センサーを提供するにある。
を炭素、又は金属炭化物で被覆したことを特徴とする溶
融金属中の酸素濃度測定用センサーを提供するにある。
以下本発明の酸素センサーを更に詳細に説明する。
本発明の対象となる酸素センサーはジルコニア質酸化物
を固体電解質とし、金属−金属酸化物を参照電極とする
公知汎用のジルコニア質酸素センサー、例えはＹ２Ｏ３
、ＣａＯ、ＭｇＯの内の少なくとも１種とジルコニア（
ＺｒＯ２）とからなる所謂部分安定化、又は安定化ジル
コニア質酸化物を固体電解質とし、Ｎｉ／Ｎｉｏ、Ｍｏ
／ＭｏＯ２、Ｃｒ／Ｃｒ２Ｏ３、Ｃｕ／ＣｕＯ、Ｃｏ／
ＣｏＯ、Ｆｅ／ＦｅＯ等を参照電極として構成された酸
素センサーである。
を固体電解質とし、金属−金属酸化物を参照電極とする
公知汎用のジルコニア質酸素センサー、例えはＹ２Ｏ３
、ＣａＯ、ＭｇＯの内の少なくとも１種とジルコニア（
ＺｒＯ２）とからなる所謂部分安定化、又は安定化ジル
コニア質酸化物を固体電解質とし、Ｎｉ／Ｎｉｏ、Ｍｏ
／ＭｏＯ２、Ｃｒ／Ｃｒ２Ｏ３、Ｃｕ／ＣｕＯ、Ｃｏ／
ＣｏＯ、Ｆｅ／ＦｅＯ等を参照電極として構成された酸
素センサーである。
酸素センサーの形状は例えば、石英管先端に固体電解質
キャップを接着したプラグ型、固体電解質自体を成形焼
結した管型及び針状センサーのいずれにも適応可能であ
る。
キャップを接着したプラグ型、固体電解質自体を成形焼
結した管型及び針状センサーのいずれにも適応可能であ
る。
本発明の酸素センサーは、かような公知汎用のジルコニ
ア質酸化物固体電解質をもって構成される酸素センサー
の表面に炭素、又は金属炭化物を被覆して構成されたも
のであって、炭素又は金属炭化物の被覆方法としては該
物質をジルコニア質酸素センサーの表面に被覆が可能で
ある手段であれば特に制約されることなく、例えば炭素
又は金属炭化物の粉末を水や有機溶剤等の液体中に分散
させ、該分散液中に浸漬、あるいは塗布、スプレイコー
ト等した後乾燥、必要により焼付けて密着せしめればよ
い。
ア質酸化物固体電解質をもって構成される酸素センサー
の表面に炭素、又は金属炭化物を被覆して構成されたも
のであって、炭素又は金属炭化物の被覆方法としては該
物質をジルコニア質酸素センサーの表面に被覆が可能で
ある手段であれば特に制約されることなく、例えば炭素
又は金属炭化物の粉末を水や有機溶剤等の液体中に分散
させ、該分散液中に浸漬、あるいは塗布、スプレイコー
ト等した後乾燥、必要により焼付けて密着せしめればよ
い。
被覆に用いる炭素あるいは金属炭化物としては例えば、
無定形炭素粉末、コークス粉末、グラファイト粉末など
のカーボン粉末、金属炭化物としては炭化ケイ素（Ｓｉ
Ｃ）、炭化硼素（Ｂ４Ｃ）、炭化チタン（ＴｉＣ）等が
使用される。これら炭素あるいは金属炭化物の被覆厚は
下地露出部ががなければ起電力の応答性の点で薄い方が
よく、通常の１ｍｍ以下、好ましくはあ０．１ｍｍ以下
が適当である。
無定形炭素粉末、コークス粉末、グラファイト粉末など
のカーボン粉末、金属炭化物としては炭化ケイ素（Ｓｉ
Ｃ）、炭化硼素（Ｂ４Ｃ）、炭化チタン（ＴｉＣ）等が
使用される。これら炭素あるいは金属炭化物の被覆厚は
下地露出部ががなければ起電力の応答性の点で薄い方が
よく、通常の１ｍｍ以下、好ましくはあ０．１ｍｍ以下
が適当である。
ジルコニア質酸化物で構成した固体電解質表面を炭素又
は金属炭化物で被覆することにより何故脱酸剤を添加、
含有する溶鋼中においても起電力応答性が低下すること
なく使用し得るのか、その理由は詳らかではないが、従
来の炭素又は金属炭化物被覆層のない酸素センサーの場
合には溶鋼中に存在する酸化物あるいは溶鋼表面に浮上
している酸化物が酸化物同士は親和性が強いためジルコ
ニア質酸化物固体電解質表面に付着し、起電力値が変動
し、応答時間が遅くなるのに対し、本発明の酸素センサ
ーの場合にはその表面が炭素又は金属炭化物であって酸
化物ではないため酸化物との親和性が小さく、溶鋼中に
存在する酸化物等の影響を受け難いものとなっているた
めと考える。
は金属炭化物で被覆することにより何故脱酸剤を添加、
含有する溶鋼中においても起電力応答性が低下すること
なく使用し得るのか、その理由は詳らかではないが、従
来の炭素又は金属炭化物被覆層のない酸素センサーの場
合には溶鋼中に存在する酸化物あるいは溶鋼表面に浮上
している酸化物が酸化物同士は親和性が強いためジルコ
ニア質酸化物固体電解質表面に付着し、起電力値が変動
し、応答時間が遅くなるのに対し、本発明の酸素センサ
ーの場合にはその表面が炭素又は金属炭化物であって酸
化物ではないため酸化物との親和性が小さく、溶鋼中に
存在する酸化物等の影響を受け難いものとなっているた
めと考える。
以上詳述したごとく本発明の酸素センサーは従来使用さ
れているジルコニア質酸化物固体電解質表面に炭素又は
金属炭化物を被覆するというきわめて簡単な処理により
取得される酸素センサーであって、普通鋼はもとより脱
酸剤を含む溶鋼中の酸素濃度測定用センサーとしても使
用可能なものであってその工業的価値は頗る大である。
れているジルコニア質酸化物固体電解質表面に炭素又は
金属炭化物を被覆するというきわめて簡単な処理により
取得される酸素センサーであって、普通鋼はもとより脱
酸剤を含む溶鋼中の酸素濃度測定用センサーとしても使
用可能なものであってその工業的価値は頗る大である。
以下実施例により本発明を更に詳細に説明するが、実施
例は本発明の態様例を示すものであって本発明はかかる
実施例に限定されるものではない。
例は本発明の態様例を示すものであって本発明はかかる
実施例に限定されるものではない。
実施例１
固定電解質として外径５．６ｍｍ、内径３．６ｍｍ、長
さ３５ｍｍのＭｇＯ部分安定化ジルコニア質の一端閉塞
管に参照電極としてＭｏ／ＭｏＯ２とＭｏリード線を組
み入れ、開端部を無機質セメントで封止した後、（１）
そのまま、（２）ＭｇＯ部分安定化ジルコニア質の管表
面に市販のスプレイコート、（３）ＳｉＣ粉末をポリビ
ニルアルコール（ＰＶＡ）溶液に分散させ、この溶液中
に該管を浸漬、乾燥させて０．０２ｍｍの被覆を形成し
て試料酸素センサーを取得した。
さ３５ｍｍのＭｇＯ部分安定化ジルコニア質の一端閉塞
管に参照電極としてＭｏ／ＭｏＯ２とＭｏリード線を組
み入れ、開端部を無機質セメントで封止した後、（１）
そのまま、（２）ＭｇＯ部分安定化ジルコニア質の管表
面に市販のスプレイコート、（３）ＳｉＣ粉末をポリビ
ニルアルコール（ＰＶＡ）溶液に分散させ、この溶液中
に該管を浸漬、乾燥させて０．０２ｍｍの被覆を形成し
て試料酸素センサーを取得した。
この様にして得た（１）無コート品、（２）カーボンコ
ート品および（３）ＳｉＣコート品酸素センサーをアル
ミナ質るつぼ中で高周波溶解されたアルミ脱酸鋼浴中に
浸漬し、起電力の測定を試みた。この際浴温は１６００
℃、浴表面はアルゴンガス流通により空気からシールし
た。
ート品および（３）ＳｉＣコート品酸素センサーをアル
ミナ質るつぼ中で高周波溶解されたアルミ脱酸鋼浴中に
浸漬し、起電力の測定を試みた。この際浴温は１６００
℃、浴表面はアルゴンガス流通により空気からシールし
た。
鋼浴を変え、各種酸素センサーによりの観測される起電
力値測定の再現性テストを行なった結果を以下の第１表
に示す。
力値測定の再現性テストを行なった結果を以下の第１表
に示す。
第１表
第１表の再現性テストのデータから本発明のカーボンコ
ート品あるいはＳｉＣコート品は応答時間が短く、５ｓ
ｅｃ、起電力（％）も高く、起電力応答性及び安定性に
優れていることが明らかである。
ート品あるいはＳｉＣコート品は応答時間が短く、５ｓ
ｅｃ、起電力（％）も高く、起電力応答性及び安定性に
優れていることが明らかである。
実施例２
実施例１と同様にして取得したカーボンコート品および
無コート品酸素センサーを用い、脱酸剤を添加しない鋼
浴中の酸素濃度を測定した所、結果は第２表のとおりで
あった。
無コート品酸素センサーを用い、脱酸剤を添加しない鋼
浴中の酸素濃度を測定した所、結果は第２表のとおりで
あった。
第２表から明らかなごとく本発明のカーボンコート品は
無コート品に比較して勝るとも劣らない起電力応答性を
有していることが分る。
無コート品に比較して勝るとも劣らない起電力応答性を
有していることが分る。
第２表
Claims (1)
- ジルコニア質酸化物固体電解質表面を炭素、又は金属炭
化物で被覆したことを特徴とする溶融金属中の酸素濃度
測定用センサー
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56128046A JPS5830655A (ja) | 1981-08-14 | 1981-08-14 | 溶融金属中の酸素濃度測定用センサ− |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56128046A JPS5830655A (ja) | 1981-08-14 | 1981-08-14 | 溶融金属中の酸素濃度測定用センサ− |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5830655A true JPS5830655A (ja) | 1983-02-23 |
Family
ID=14975165
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56128046A Pending JPS5830655A (ja) | 1981-08-14 | 1981-08-14 | 溶融金属中の酸素濃度測定用センサ− |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5830655A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011174832A (ja) * | 2010-02-25 | 2011-09-08 | Tokyo Yogyo Co Ltd | 水素センサ |
-
1981
- 1981-08-14 JP JP56128046A patent/JPS5830655A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011174832A (ja) * | 2010-02-25 | 2011-09-08 | Tokyo Yogyo Co Ltd | 水素センサ |
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