JPS59107257A - 溶融金属用浸漬型酸素センサ - Google Patents
溶融金属用浸漬型酸素センサInfo
- Publication number
- JPS59107257A JPS59107257A JP57217267A JP21726782A JPS59107257A JP S59107257 A JPS59107257 A JP S59107257A JP 57217267 A JP57217267 A JP 57217267A JP 21726782 A JP21726782 A JP 21726782A JP S59107257 A JPS59107257 A JP S59107257A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- cement
- molten steel
- lead
- thermocouple
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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
- G01N27/4118—Means for protecting the electrolyte or the electrodes
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- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
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- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
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- 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
本発明は、溶融金属用浸漬型酸素センサに関する。
゛ 溶融金属の代表として溶鋼で説明する。
、−米、溶鋼中に浸漬し−C9その溶存酸素濃度及び温
度を同時に測定する消耗型グローブは、検出部であるセ
ンサと保護管とから構成されている。このセンサの従来
の一般的構造は第1図のとお9である。図において酸素
濃度を測定するための固体電解質袋管2.該袋管に詰め
酸素濃度測定の基準となる標準極粉末3.標準極粉末を
袋管に密閉するための充填物4.固体電解質素子の出力
を取シ出すリード線5及びリード線からの出力を計器に
伝えるためのリードピン6からなる標準電極1と、溶鋼
側の出力リードである溶鋼側電極棒21及びその出力を
計器に伝えるためのリードピン22からなる溶鋼側電極
20とで構成された酸素濃淡′電池がセラミックハウジ
ング30に組込まれている。 また、温度を測定するための熱電対の(+)電極素線1
2.同(−)電極素線12′、これらの熱電対素線を溶
鋼から保護するための石英管11.熱電対出力を計器に
伝えるための(+)電極のリードピン13及び1岨刊電
極のり−ドピン13′からなる熱電対10も同様にセラ
ミツクツ・ウジングに組込まれている(図において12
及び13は12′及び13’の裏側になっており見えな
い)。 リードピン13.13’は、熱電対の補償導線が一般に
用いられる。 上記電極のリードビン6.13.13’及び22は、ハ
ウジング底部にとシつけられたプラグ31に導かれ、コ
ネクタとの接触子32,33゜34.35を形成してい
る。ハウジング30の内部には、上記電極1.20及び
熱電対10を固定し、各電極のリード線及びリードピン
を測定中の溶鋼から保護するために、セメント40が充
填されている。 以上の構成をもつ従来のセンサは、それ自体およびこれ
に連設される保護管を安価にするため、非常にコンパク
トに設計されており、ハウジング30内の各電極間の距
離は非常に近接している。酸素濃淡電池の出力と熱電対
の出力は。 もし、上記各電極間の絶縁抵抗が低い場合には。 その出力が分極されて真の出力が計器に伝わら記 ない。そのため前ば電極間の絶縁抵抗は、測定中の高温
においても高くなければならない。しかるに、従来のセ
ンサは極間の絶縁を前述のようにセメント40で行なっ
ており、このセメントには価格上の制約からアルミナセ
メント、ジルコニアセメントなどが用いられている。そ
のためセンナ製造後、室内保管中に吸湿し電極間の絶縁
抵抗は著しく低下し、このようなセンサを用いて測定し
た酸素濃度は、製造後吸湿しない状態で測定した酸素濃
度に大きな差を生じて測定精度が極度に悪化する。即ち
第1図においてセラミックハウジングに充填されている
セメント40がセンサ製造後放置すると気中の水分をセ
メントが吸湿して標準電極1のリード線5゜そのリード
ビン6、熱電対素線12,12’、熱電対リードピン1
3.13’及び溶鋼側゛電極棒21とそのリードビン2
2相互の′電気抵抗が低下する。 本発明は上記した欠点を解消する溶融金型用浸漬型酸素
センサを提供することを目的とする。 発明者等は、セメントが吸湿しても上記リード線及びリ
ードビンを絶縁物で被覆することにより電極間の絶縁低
下を防止し9分極による起電力低下がなくなり酸素数を
精度よく測定できることを見出した。 本発明すよ、ハウジング内に酸素濃度測定用の標学#i
極及び溶融金属側電極並びに測温用の熱4対をセメント
で埋設固定する構造の溶融金属用fiffl型酸素セン
ザにおいて、該セメントと接する部分の溶融金属側電極
及び/又は標準電極の導体部分を該セメント以外の絶縁
物で被覆してなる溶融金属用浸漬型酸素センナに関する
。 本発明においてセメント以外の絶縁物は、吸湿による絶
縁低下の小さいもので、かつ耐熱性に優れ使用時の高温
にさらされても分解されにくいものであればよく制限は
ないが、セラミック製の管、耐熱性樹脂、耐熱樹脂処理
をしたガラス繊維の管、耐熱性ゴム管、気中硬化型コン
パウンド、吸湿性の小さい無機質絶縁セメント等が好ま
しい。埋設用のセメントに接する部分の導体部分とは、
溶融電極側の電極棒及びり−トヒン並びに標準電極のリ
ードビン及びリード線であり、この電極棒、リードピン
及びリード線に上記管状の絶縁物を通したり、これらの
導体部分に耐熱樹脂フェスをコーティングする等の手段
を用いて絶縁被覆を行なう。 絶縁物の被覆は溶融金属fill眠極及び/又は標準電
極の導体部分を施せば足りるが、熱心対の素線及びリー
ドピンにも施せば絶縁性は一層十分になることはいうま
でもない。第1図は従来の消耗型プローブのセンサ部の
構造を示す一例であるが、センサ出力を外部計尋にとり
出すために例えば第2図に示すように熱tl対lOの出
力取り出しリードビンの(−)電極側のピン13′に酸
素量測定の(−)電極となる標準電極1の出力取出しリ
ード線5を接続し、(−1電極を熱電対と酸素濃淡電池
で共用する方法も用いられている。 この場合リード線5.熱電対の(刊電極素線12′及び
そのリードピン13’tま、金属導体で相互に接続され
ている。酸素量測定の(+)電極となる溶鋼側電極棒2
1とそのリードピン22のセメントに埋まる部分を、絶
縁処理するだけで、セメントが吸湿した場合にも出力の
分極を防ぐことができ最もコンパクトな構成になし得て
好ましい。 尚この場合接触子は第1図より1ケ少ない3ケとなる。 次に実施例を説明する。 実施例1 第3図に示rように溶鋼側電極棒21を3囚φのモリブ
デン棒とし、その一端23を1.5 ff1lllφに
加工し7て@11fRのリードビン24に溶接したのち
リードビン24側から外径!511111のアルミナ管
25を差し込み絶縁して溶鋼側電極20を形成する。 この溶鋼用電極20を第2図に示すように標準電極1及
び熱電対10と共にセラミックハウジング30に挿入し
、標準電極のリード線5及び熱電対の(−)電極素線1
2′をリードビン13′に接続し、熱電対の(+)電極
素線12をリードビン13に接続したのち、リードビン
13’、13及び22をそれぞれ接触子33’、34及
び35に接続する。次にセラミックハウジング30内に
シルコニrセメント41を第2図A+Bの深さまで充填
し、更にアルミナセメント42をC10>深さに充填し
て標準電極1、熱電対10及び溶鋼側電極20をセラミ
ックハウジング30内に固定する。モリブデンの溶鋼側
電極棒21の絶縁物被覆部分は標準電極1の固体電解質
袋管2及び熱電対10の石英管11の埋設側端部よりも
溶鋼浸漬側に長さBだけ入るようにする。 実施例2 絶縁物として実施例1におけるアルミナ管の代シに表面
にシリコノゴムを被覆したガラス繊維管を用いた。 実施例3 実施例1におけるアルミナ管の代りに四弗化エチレン樹
脂管を用いた。 実施例4 実施例1におけるアルミナ管の代りに室温硬化型シリコ
ンゴムを被覆した。 実施例5 実施例1におけるアルミナ管の代りにポリアミドイミド
ワニスを塗布焼付けた。 実施例6 実施例1におけるアルミナ管の代りにガラス繊維管を、
その上に室温硬化型シリコンゴムを被覆した。 比較例 実施例1におけるアルミナ管を被覆しないで組立てた。 以上のようにして得られたセンナを温度30±3℃、相
対湿度80±5チの試験槽に入れ、処理時間と溶鋼側電
極20と熱電対リードビン13゜13′間の絶縁抵抗変
化の関係をしらぺた。製造直後と絶縁抵抗の変化がほぼ
安定した20日経過後の絶縁抵抗の値を第1表に示す。 この結果から本発明になるセンサの絶縁抵抗は、従来品
の比較例に比べ吸湿による低下が少ないことがわかる。 つぎにこのセンサに通常用いられている方法で紙管およ
びその外側にセラミックファイバー断熱筒をつけて、消
耗型プローブを組立てた。このグローブを前記の通りの
条件で吸湿処理したのち、溶鋼に浸漬して溶鋼の温度及
び溶存酸素量による起電力測定を常法により行なった。 製造後吸湿処理したプローブと製造直後のプローブを同
時に溶鋼に浸漬し、それぞれのプローブによる溶存酸素
量を求めた。 吸湿処理したプローブによる溶存酸素量を
度を同時に測定する消耗型グローブは、検出部であるセ
ンサと保護管とから構成されている。このセンサの従来
の一般的構造は第1図のとお9である。図において酸素
濃度を測定するための固体電解質袋管2.該袋管に詰め
酸素濃度測定の基準となる標準極粉末3.標準極粉末を
袋管に密閉するための充填物4.固体電解質素子の出力
を取シ出すリード線5及びリード線からの出力を計器に
伝えるためのリードピン6からなる標準電極1と、溶鋼
側の出力リードである溶鋼側電極棒21及びその出力を
計器に伝えるためのリードピン22からなる溶鋼側電極
20とで構成された酸素濃淡′電池がセラミックハウジ
ング30に組込まれている。 また、温度を測定するための熱電対の(+)電極素線1
2.同(−)電極素線12′、これらの熱電対素線を溶
鋼から保護するための石英管11.熱電対出力を計器に
伝えるための(+)電極のリードピン13及び1岨刊電
極のり−ドピン13′からなる熱電対10も同様にセラ
ミツクツ・ウジングに組込まれている(図において12
及び13は12′及び13’の裏側になっており見えな
い)。 リードピン13.13’は、熱電対の補償導線が一般に
用いられる。 上記電極のリードビン6.13.13’及び22は、ハ
ウジング底部にとシつけられたプラグ31に導かれ、コ
ネクタとの接触子32,33゜34.35を形成してい
る。ハウジング30の内部には、上記電極1.20及び
熱電対10を固定し、各電極のリード線及びリードピン
を測定中の溶鋼から保護するために、セメント40が充
填されている。 以上の構成をもつ従来のセンサは、それ自体およびこれ
に連設される保護管を安価にするため、非常にコンパク
トに設計されており、ハウジング30内の各電極間の距
離は非常に近接している。酸素濃淡電池の出力と熱電対
の出力は。 もし、上記各電極間の絶縁抵抗が低い場合には。 その出力が分極されて真の出力が計器に伝わら記 ない。そのため前ば電極間の絶縁抵抗は、測定中の高温
においても高くなければならない。しかるに、従来のセ
ンサは極間の絶縁を前述のようにセメント40で行なっ
ており、このセメントには価格上の制約からアルミナセ
メント、ジルコニアセメントなどが用いられている。そ
のためセンナ製造後、室内保管中に吸湿し電極間の絶縁
抵抗は著しく低下し、このようなセンサを用いて測定し
た酸素濃度は、製造後吸湿しない状態で測定した酸素濃
度に大きな差を生じて測定精度が極度に悪化する。即ち
第1図においてセラミックハウジングに充填されている
セメント40がセンサ製造後放置すると気中の水分をセ
メントが吸湿して標準電極1のリード線5゜そのリード
ビン6、熱電対素線12,12’、熱電対リードピン1
3.13’及び溶鋼側゛電極棒21とそのリードビン2
2相互の′電気抵抗が低下する。 本発明は上記した欠点を解消する溶融金型用浸漬型酸素
センサを提供することを目的とする。 発明者等は、セメントが吸湿しても上記リード線及びリ
ードビンを絶縁物で被覆することにより電極間の絶縁低
下を防止し9分極による起電力低下がなくなり酸素数を
精度よく測定できることを見出した。 本発明すよ、ハウジング内に酸素濃度測定用の標学#i
極及び溶融金属側電極並びに測温用の熱4対をセメント
で埋設固定する構造の溶融金属用fiffl型酸素セン
ザにおいて、該セメントと接する部分の溶融金属側電極
及び/又は標準電極の導体部分を該セメント以外の絶縁
物で被覆してなる溶融金属用浸漬型酸素センナに関する
。 本発明においてセメント以外の絶縁物は、吸湿による絶
縁低下の小さいもので、かつ耐熱性に優れ使用時の高温
にさらされても分解されにくいものであればよく制限は
ないが、セラミック製の管、耐熱性樹脂、耐熱樹脂処理
をしたガラス繊維の管、耐熱性ゴム管、気中硬化型コン
パウンド、吸湿性の小さい無機質絶縁セメント等が好ま
しい。埋設用のセメントに接する部分の導体部分とは、
溶融電極側の電極棒及びり−トヒン並びに標準電極のリ
ードビン及びリード線であり、この電極棒、リードピン
及びリード線に上記管状の絶縁物を通したり、これらの
導体部分に耐熱樹脂フェスをコーティングする等の手段
を用いて絶縁被覆を行なう。 絶縁物の被覆は溶融金属fill眠極及び/又は標準電
極の導体部分を施せば足りるが、熱心対の素線及びリー
ドピンにも施せば絶縁性は一層十分になることはいうま
でもない。第1図は従来の消耗型プローブのセンサ部の
構造を示す一例であるが、センサ出力を外部計尋にとり
出すために例えば第2図に示すように熱tl対lOの出
力取り出しリードビンの(−)電極側のピン13′に酸
素量測定の(−)電極となる標準電極1の出力取出しリ
ード線5を接続し、(−1電極を熱電対と酸素濃淡電池
で共用する方法も用いられている。 この場合リード線5.熱電対の(刊電極素線12′及び
そのリードピン13’tま、金属導体で相互に接続され
ている。酸素量測定の(+)電極となる溶鋼側電極棒2
1とそのリードピン22のセメントに埋まる部分を、絶
縁処理するだけで、セメントが吸湿した場合にも出力の
分極を防ぐことができ最もコンパクトな構成になし得て
好ましい。 尚この場合接触子は第1図より1ケ少ない3ケとなる。 次に実施例を説明する。 実施例1 第3図に示rように溶鋼側電極棒21を3囚φのモリブ
デン棒とし、その一端23を1.5 ff1lllφに
加工し7て@11fRのリードビン24に溶接したのち
リードビン24側から外径!511111のアルミナ管
25を差し込み絶縁して溶鋼側電極20を形成する。 この溶鋼用電極20を第2図に示すように標準電極1及
び熱電対10と共にセラミックハウジング30に挿入し
、標準電極のリード線5及び熱電対の(−)電極素線1
2′をリードビン13′に接続し、熱電対の(+)電極
素線12をリードビン13に接続したのち、リードビン
13’、13及び22をそれぞれ接触子33’、34及
び35に接続する。次にセラミックハウジング30内に
シルコニrセメント41を第2図A+Bの深さまで充填
し、更にアルミナセメント42をC10>深さに充填し
て標準電極1、熱電対10及び溶鋼側電極20をセラミ
ックハウジング30内に固定する。モリブデンの溶鋼側
電極棒21の絶縁物被覆部分は標準電極1の固体電解質
袋管2及び熱電対10の石英管11の埋設側端部よりも
溶鋼浸漬側に長さBだけ入るようにする。 実施例2 絶縁物として実施例1におけるアルミナ管の代シに表面
にシリコノゴムを被覆したガラス繊維管を用いた。 実施例3 実施例1におけるアルミナ管の代りに四弗化エチレン樹
脂管を用いた。 実施例4 実施例1におけるアルミナ管の代りに室温硬化型シリコ
ンゴムを被覆した。 実施例5 実施例1におけるアルミナ管の代りにポリアミドイミド
ワニスを塗布焼付けた。 実施例6 実施例1におけるアルミナ管の代りにガラス繊維管を、
その上に室温硬化型シリコンゴムを被覆した。 比較例 実施例1におけるアルミナ管を被覆しないで組立てた。 以上のようにして得られたセンナを温度30±3℃、相
対湿度80±5チの試験槽に入れ、処理時間と溶鋼側電
極20と熱電対リードビン13゜13′間の絶縁抵抗変
化の関係をしらぺた。製造直後と絶縁抵抗の変化がほぼ
安定した20日経過後の絶縁抵抗の値を第1表に示す。 この結果から本発明になるセンサの絶縁抵抗は、従来品
の比較例に比べ吸湿による低下が少ないことがわかる。 つぎにこのセンサに通常用いられている方法で紙管およ
びその外側にセラミックファイバー断熱筒をつけて、消
耗型プローブを組立てた。このグローブを前記の通りの
条件で吸湿処理したのち、溶鋼に浸漬して溶鋼の温度及
び溶存酸素量による起電力測定を常法により行なった。 製造後吸湿処理したプローブと製造直後のプローブを同
時に溶鋼に浸漬し、それぞれのプローブによる溶存酸素
量を求めた。 吸湿処理したプローブによる溶存酸素量を
〔0〕lpp
m。 製造直後のそれを(0〕i ppmとし1両者の差の相
対値D+1)を(1)式で求めた結果を第1表に示す。 第1表 この結果から1本発明によるセンサの測定値は。 比較例に比べ吸湿前後の測定値の差りが小さいことがわ
かる。 本発明によればハウジング内の電極固定用のセメントが
吸湿しても導体部分が絶縁物により被覆されているので
、電極間の絶縁低下が防止され精度のよい酸素濃度の測
定が可能になる。
m。 製造直後のそれを(0〕i ppmとし1両者の差の相
対値D+1)を(1)式で求めた結果を第1表に示す。 第1表 この結果から1本発明によるセンサの測定値は。 比較例に比べ吸湿前後の測定値の差りが小さいことがわ
かる。 本発明によればハウジング内の電極固定用のセメントが
吸湿しても導体部分が絶縁物により被覆されているので
、電極間の絶縁低下が防止され精度のよい酸素濃度の測
定が可能になる。
第1図は従来の酸素センサの一部切欠断面図。
第2図は9本発明の一実施例になる酸素センサの一部切
欠断面図及び第3図は第2図の溶鋼側電極の絶縁状態を
示す説明図である。 符号の説明 1・・・標準電極 2・・・固体電解質袋管3
・・・標準極粉末 4・・・充填物5・・・リー
ド線 6・・・リードビン10・・・熱電対
11・・・石英管12・・・熱電対(刊電極素
線 12′・・・熱電対の(−)電極素線13・・(刊
電極リードビン 13′・・・(−)電極リードピ/
20・・・溶鋼側電極 21・・・溶鋼側電極棒2
2・・・リードビン 23・・・溶鋼側電極の細径加工部分 24・・・溶鋼側電極リードビン25・・・アルミナ管
30・・・セラミックハウジング 31・・・プラグ
32、33.33’、 34.35・・・接触子40・
・・セメント 41・・・ジルコニアセメント
42・・・アルミナセメント
欠断面図及び第3図は第2図の溶鋼側電極の絶縁状態を
示す説明図である。 符号の説明 1・・・標準電極 2・・・固体電解質袋管3
・・・標準極粉末 4・・・充填物5・・・リー
ド線 6・・・リードビン10・・・熱電対
11・・・石英管12・・・熱電対(刊電極素
線 12′・・・熱電対の(−)電極素線13・・(刊
電極リードビン 13′・・・(−)電極リードピ/
20・・・溶鋼側電極 21・・・溶鋼側電極棒2
2・・・リードビン 23・・・溶鋼側電極の細径加工部分 24・・・溶鋼側電極リードビン25・・・アルミナ管
30・・・セラミックハウジング 31・・・プラグ
32、33.33’、 34.35・・・接触子40・
・・セメント 41・・・ジルコニアセメント
42・・・アルミナセメント
Claims (1)
- 1、 ハウジング内に、酸素濃度測定用の標準電極及び
溶融金属側電極並びに測温用の熱電対をセメントで埋設
固定する構造の溶融金属用浸漬型酸素センサにおいて、
該セメント以外する部分の溶融金属側電極及び/又は標
準電極の導体部分を該セメント以外の絶縁物で被覆して
なる溶融金属用浸漬型酸素センサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57217267A JPS59107257A (ja) | 1982-12-10 | 1982-12-10 | 溶融金属用浸漬型酸素センサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57217267A JPS59107257A (ja) | 1982-12-10 | 1982-12-10 | 溶融金属用浸漬型酸素センサ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59107257A true JPS59107257A (ja) | 1984-06-21 |
Family
ID=16701455
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57217267A Pending JPS59107257A (ja) | 1982-12-10 | 1982-12-10 | 溶融金属用浸漬型酸素センサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS59107257A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007163495A (ja) * | 2005-12-15 | 2007-06-28 | Heraeus Electro-Nite Internatl Nv | 金属溶融物又はスラグ溶融物における測定のための測定プローブ |
US7418882B2 (en) * | 2005-12-15 | 2008-09-02 | Heraeus Electro-Nite International N.V. | Measuring probe |
-
1982
- 1982-12-10 JP JP57217267A patent/JPS59107257A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007163495A (ja) * | 2005-12-15 | 2007-06-28 | Heraeus Electro-Nite Internatl Nv | 金属溶融物又はスラグ溶融物における測定のための測定プローブ |
US7418882B2 (en) * | 2005-12-15 | 2008-09-02 | Heraeus Electro-Nite International N.V. | Measuring probe |
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