JPS61142455A - 溶融金属中の不純物元素の活量測定方法及び測定プロ−ブ - Google Patents
溶融金属中の不純物元素の活量測定方法及び測定プロ−ブInfo
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- JPS61142455A JPS61142455A JP59243258A JP24325884A JPS61142455A JP S61142455 A JPS61142455 A JP S61142455A JP 59243258 A JP59243258 A JP 59243258A JP 24325884 A JP24325884 A JP 24325884A JP S61142455 A JPS61142455 A JP S61142455A
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- Japan
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- probe
- electrode
- impurity element
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- 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
- G01N27/4112—Composition or fabrication of the solid electrolyte
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-
- G—PHYSICS
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- G01N27/411—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing of liquid metals
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】
〈産業上の利用分野〉
この発明は溶融金属中の不純物元素、特に酸素と化合で
する不純物元素の活量測定方法ととnに用いる測定プロ
ーブに関するものである。
する不純物元素の活量測定方法ととnに用いる測定プロ
ーブに関するものである。
近年調性状の高品質化を進むにつnlその不純物元素の
管理が大きな問題となってきているが、従来溶融金属の
段階でとnら不純物元素の測定を精密に行い得る装置、
方法は提案さnていなかった。
管理が大きな問題となってきているが、従来溶融金属の
段階でとnら不純物元素の測定を精密に行い得る装置、
方法は提案さnていなかった。
〈発明の概要〉
本発明はこの点に鑑み、脣に溶鉄中の酸素と化合できる
不純物元素CM)の活量(0M)を測定する方法及びそ
のプローブを提供しようとするものである。
不純物元素CM)の活量(0M)を測定する方法及びそ
のプローブを提供しようとするものである。
第1図において、(l)は測定電極、(2)は標準電極
、(3)は電位差計である。標準電極(2)は固体電解
質(4)と基準物質(5)及び電極(6)とから構成さ
れておシ、基本的に従来の酸素センサと同じ構成である
。固体電解質(4)ハ高温で一酸素イオン導電性を有し
、従来の酸素センサに用いるここのできるものであれば
何でも良い。また基準物質(5)ニ基準となる酸素分圧
を規定するためのものであシ、同様に従来の酸素センサ
に用いるここのできるものであればどのような物質でも
良い。
、(3)は電位差計である。標準電極(2)は固体電解
質(4)と基準物質(5)及び電極(6)とから構成さ
れておシ、基本的に従来の酸素センサと同じ構成である
。固体電解質(4)ハ高温で一酸素イオン導電性を有し
、従来の酸素センサに用いるここのできるものであれば
何でも良い。また基準物質(5)ニ基準となる酸素分圧
を規定するためのものであシ、同様に従来の酸素センサ
に用いるここのできるものであればどのような物質でも
良い。
固体電解質(4)に、図の例では筒状に形成し、この中
に基準物質(5)を挿入接触させである。
に基準物質(5)を挿入接触させである。
そして本発明の測定法においてに固体電解質(4)の外
側に、元素Mの酸化物MOxの活量aMOxが一定の値
となるような物質の被覆(7)を施した上で測定電極(
1)と標準電極(2)の溶融金属(α)中に浸漬する。
側に、元素Mの酸化物MOxの活量aMOxが一定の値
となるような物質の被覆(7)を施した上で測定電極(
1)と標準電極(2)の溶融金属(α)中に浸漬する。
また同時に熱電対等によシ溶融金属(α)の温度を測っ
ておく。
ておく。
この時電位差計(3)に表われる起電力EMFに式■で
示さnる。 ・ ここでF:ファラデ一定数、23.05 (cal/m
v/mole )R:ガス定数、1.99 (cal/
deg/mole )T:溶融金属の絶対温度(K) Pot(1)’標準極の酸素分圧(atm)Pot(I
t):溶融金属中の酸素分圧(atm)いま溶融金属中
で測定対象゛とする酸素と化合できる不純物元素Mが式
■の平衡状態となっている場合、その平衡定数KMri
弐〇で表わされる。
示さnる。 ・ ここでF:ファラデ一定数、23.05 (cal/m
v/mole )R:ガス定数、1.99 (cal/
deg/mole )T:溶融金属の絶対温度(K) Pot(1)’標準極の酸素分圧(atm)Pot(I
t):溶融金属中の酸素分圧(atm)いま溶融金属中
で測定対象゛とする酸素と化合できる不純物元素Mが式
■の平衡状態となっている場合、その平衡定数KMri
弐〇で表わされる。
M + ” (h (II)= NOx・・・・・・・
・・・・・・・・・・・■KM=%−・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・■−・Po5(n) また式■の反応の標準生成自由エネルギーΔ−−MO!
区、 ΔGM−MO,c= −RT in KM ・−・・・
・−・■但し、X二酸化物Mox 1モルが生成するの
に必要な酸素原子0のモル数 上記式〇をPO,(n)についてまとめ式■に代入すれ
ば下記式■が得られる。
・・・・・・・・・・・■KM=%−・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・■−・Po5(n) また式■の反応の標準生成自由エネルギーΔ−−MO!
区、 ΔGM−MO,c= −RT in KM ・−・・・
・−・■但し、X二酸化物Mox 1モルが生成するの
に必要な酸素原子0のモル数 上記式〇をPO,(n)についてまとめ式■に代入すれ
ば下記式■が得られる。
21x21x2/x
EMF=−−(1nPo雪(1) (1naM□z−
1naM−1nKM))F ・・・・・・・・・・・・・・・■ ことでPo1(1)t!標準電極(2)の基準物質Nと
その酸化物NO7によル決定される既知の値であり式■
で表わされる。
1naM−1nKM))F ・・・・・・・・・・・・・・・■ ことでPo1(1)t!標準電極(2)の基準物質Nと
その酸化物NO7によル決定される既知の値であり式■
で表わされる。
Po2 (1)= exp (”、−0011,−=0
01160.”” @ RT 但し・44−Noア:基準物質の元素Nが酸化して1モ
ルのNOyが生成する時の標 準生成自由エネルギー y二酸化物No)rが1モル生成するのに必要な酸素原
子0のモル数 式■、■を式■に代入すると、 + ”、”” IncLM、ΔGM−MOり ””””
曲■が得らn、る。
01160.”” @ RT 但し・44−Noア:基準物質の元素Nが酸化して1モ
ルのNOyが生成する時の標 準生成自由エネルギー y二酸化物No)rが1モル生成するのに必要な酸素原
子0のモル数 式■、■を式■に代入すると、 + ”、”” IncLM、ΔGM−MOり ””””
曲■が得らn、る。
この式■を0Mについて1とめると
ayt=expC−”””研ΔGM−MO。
−す・寺JGH−H□、+1n awx)z)−・・・
・−”・■ここで、固体電解質(4)の表面に被覆(7
)を施すことによj) Gytoxを一定の値とするこ
とができる。
・−”・■ここで、固体電解質(4)の表面に被覆(7
)を施すことによj) Gytoxを一定の値とするこ
とができる。
被覆(7ンの物質としては例えば測定対象元素の純酸化
物NOxを用いればI n GMO,= 1とおける。
物NOxを用いればI n GMO,= 1とおける。
このように被覆(7)を施すことによシ、0MOxを一
定の値とすることができるから、上記式■とEMFの測
定によル、不純物元素Mの活量(Lylを求めることが
可能となるO なお、被′ui(7)の物質として、測定対象元素毎に
好適と思われるものを下掲第1表に示し第 1
表 次に上記した本発明測定方法に用いるプローブの具体的
構成を第2図の実施例に基づいて説明する。
定の値とすることができるから、上記式■とEMFの測
定によル、不純物元素Mの活量(Lylを求めることが
可能となるO なお、被′ui(7)の物質として、測定対象元素毎に
好適と思われるものを下掲第1表に示し第 1
表 次に上記した本発明測定方法に用いるプローブの具体的
構成を第2図の実施例に基づいて説明する。
測定電極(1)はMO製の棒体から成シ、ハウジングQ
Q上に装着さn、コネクタCI])含分して電位差計(
図示せず)K接続するよう罠なっている。株準電極(2
)は有底筒状の固体電解質(4)とこの内部に入tらr
tx基準物質(5)及びこの基準物質(5)に先端が浸
漬さn、コネクタαη含分して電位差計に接続さnるM
O線電極(6)と更に固体電解質(4)の表面に施さn
た被覆(7)とから構成さnている。固体電解質(4)
としてこの実施例ではZrO2・7 mol MgOf
用いている。また基準物質(5)はCrとCr2O3の
混合物を用いている。なおとnらに限定さnないことは
いうまでもない。この実施例では被覆(7)は測定対象
となる不純物元素と同一元素の純酸化物MOxとする、
こ−n−1tCよル上記αMoz= ” (すなわち1
n cLMO工=0)とおけるからである・被覆の厚
さとしては100〜200μmが適自である。
Q上に装着さn、コネクタCI])含分して電位差計(
図示せず)K接続するよう罠なっている。株準電極(2
)は有底筒状の固体電解質(4)とこの内部に入tらr
tx基準物質(5)及びこの基準物質(5)に先端が浸
漬さn、コネクタαη含分して電位差計に接続さnるM
O線電極(6)と更に固体電解質(4)の表面に施さn
た被覆(7)とから構成さnている。固体電解質(4)
としてこの実施例ではZrO2・7 mol MgOf
用いている。また基準物質(5)はCrとCr2O3の
混合物を用いている。なおとnらに限定さnないことは
いうまでもない。この実施例では被覆(7)は測定対象
となる不純物元素と同一元素の純酸化物MOxとする、
こ−n−1tCよル上記αMoz= ” (すなわち1
n cLMO工=0)とおけるからである・被覆の厚
さとしては100〜200μmが適自である。
この酸化物MOxに適宜バインダ等を混入し固体電解質
(4)上に塗布すnば良い。またこの被覆(7)は多孔
質でも緻密質でもどちらでも良い。
(4)上に塗布すnば良い。またこの被覆(7)は多孔
質でも緻密質でもどちらでも良い。
電極(1)(2)の間には熱電対(8)が装着さn、同
時に測温かできるようになっている。
時に測温かできるようになっている。
なおハウジングα1の下部は保護管(2)に嵌挿さn、
その上部はキャップ(至)に覆わnている。
その上部はキャップ(至)に覆わnている。
第3図に標本電極(2)の他の冥施例金示す。この例で
は石英管04′t−用い、ここに基準物質(5)を入n
、管(14の先端に固体電解質(4)t−嵌挿し ゛て
管を閉塞する構成としている。そしてこの固体電解質(
4)の露出部に被覆(7)を形成した構成となっている
。
は石英管04′t−用い、ここに基準物質(5)を入n
、管(14の先端に固体電解質(4)t−嵌挿し ゛て
管を閉塞する構成としている。そしてこの固体電解質(
4)の露出部に被覆(7)を形成した構成となっている
。
〈実施例〉
次に実施例を示す。
実施例 l。
第2図に示す構造のプローブを用いて溶鉄中のS o
AAt量を測定した。固体電解質上にはALzOst主
成分とするコーティング剤を塗布し、厚さ100μmの
被覆を形成した。他の条件は次の通ルである。
AAt量を測定した。固体電解質上にはALzOst主
成分とするコーティング剤を塗布し、厚さ100μmの
被覆を形成した。他の条件は次の通ルである。
0固体電解質:zr02・7mol2%Mg0O基準物
質:CrとCr!03の混合物0基準電極:MOワイヤ
0.3wグ 0測定を極コMo棒 3謹ダ 0熱 電 対: Pt−Pt13%Rb以上のプローブ
な取鍋中の溶鉄1600’CK挿入し、電位差計によj
j) EMF i測定した。
質:CrとCr!03の混合物0基準電極:MOワイヤ
0.3wグ 0測定を極コMo棒 3謹ダ 0熱 電 対: Pt−Pt13%Rb以上のプローブ
な取鍋中の溶鉄1600’CK挿入し、電位差計によj
j) EMF i測定した。
第4図に5oLAt量(α、、と等価)とEMFの関係
を示す口 このグラフかられかるように1本発明の測定法では極め
て良好な直線性が得らn、精度の高い測定が可能である
ことがわかる。このEMFから、弐〇に基づいて活量α
ム、t″求めた・F (LAI =eXp(−−1i1:MF +−HΔGA
/−A101.!T −百ΔGCr−Cr01,5 )・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・■ここて 4i、−、、。1.、 = T (−296,900+
94.4 T ) cal/mo leΔGcr−cr
ots ”” 8 (−257400+ 55−53
T )(!L1/m61eが計算さnるが、第4図に示
したように実測値と良い対応が認めらnる。
を示す口 このグラフかられかるように1本発明の測定法では極め
て良好な直線性が得らn、精度の高い測定が可能である
ことがわかる。このEMFから、弐〇に基づいて活量α
ム、t″求めた・F (LAI =eXp(−−1i1:MF +−HΔGA
/−A101.!T −百ΔGCr−Cr01,5 )・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・■ここて 4i、−、、。1.、 = T (−296,900+
94.4 T ) cal/mo leΔGcr−cr
ots ”” 8 (−257400+ 55−53
T )(!L1/m61eが計算さnるが、第4図に示
したように実測値と良い対応が認めらnる。
実施例 2゜
同様に第2図に示す構造のプローブを用いて1600℃
の溶鉄中のSt量を測定した。固体電解質にはsio!
’11成分とするコーティング剤を塗布し厚さZoo
μの被覆を形成した。
の溶鉄中のSt量を測定した。固体電解質にはsio!
’11成分とするコーティング剤を塗布し厚さZoo
μの被覆を形成した。
他の条件は実施例1と同じとした。
このようなプローブを取鍋溶鉄中に挿入し、IMF ’
i得た。第5図K EMFと81量(活’l(’stに
等価)の関係を示す。この場合にも良好な直線性を得て
いる。
i得た。第5図K EMFと81量(活’l(’stに
等価)の関係を示す。この場合にも良好な直線性を得て
いる。
このEMF’から活量α8.t一式[株]kよシ得た。
F
Gsl =exp 、C−n−r EMF + 吉ΔG
31−81023 RTΔGCr−CrOl 5 ・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・[株]ここ
で1 、 ΔG51−3162冨−140540+53.79
7 cal 7ino leΔGCF−CrOl4
= 7(−257400+55.53T ) cal
/n1o1 eが計算さnるが、第5図に示したように
実測値と良い対応が認められる。
31−81023 RTΔGCr−CrOl 5 ・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・[株]ここ
で1 、 ΔG51−3162冨−140540+53.79
7 cal 7ino leΔGCF−CrOl4
= 7(−257400+55.53T ) cal
/n1o1 eが計算さnるが、第5図に示したように
実測値と良い対応が認められる。
第1図は本発明方法の説明図、W、2図はプローブの一
実施例を示す正断掌図、I!3図は標準電極の他の実施
例管示す正断面図、第4図は5olAt−量と起電力I
MFこの関係を示すグラフ、第5図はS1量と起電力E
MFこの関係を示すグラフである。 (1)・・・測定電極、(2)・・・標準電極、(3)
・・・電位差針、(4)・・・固体電解質、(5)・・
・基準物質、(6)・・・電極、(7)・・・被覆。
実施例を示す正断掌図、I!3図は標準電極の他の実施
例管示す正断面図、第4図は5olAt−量と起電力I
MFこの関係を示すグラフ、第5図はS1量と起電力E
MFこの関係を示すグラフである。 (1)・・・測定電極、(2)・・・標準電極、(3)
・・・電位差針、(4)・・・固体電解質、(5)・・
・基準物質、(6)・・・電極、(7)・・・被覆。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)酸素イオン導電性を有する固体電解質 と標準電極及び測定電極とを有し両極の 酸素分圧差に比例した起電力を生じさせ るプローブの固体電解質の表面に溶融金 属中の測定対象とする不純物元素の酸化 物の活量を一定の値とする物質を被覆し、 このプローブを溶融金属中に投入して、 両極間に生ずる起電力を測定し、同時に 溶融金属温度を測定し、不純物元素Mの 活量a_Mを測定することを特徴とする溶融金属中の不
純物元素の活量測定方法。 2)酸素イオン導電性を有する固体電解質 と標準電極と測定電極とを有し、前記固 体電解質表面に溶鉄中の測定対象不純物 元素と同一元素の酸化物を被覆したこと を特徴とする溶鉄中の不純物元素の活量 測定プローブ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59243258A JPS61142455A (ja) | 1984-11-20 | 1984-11-20 | 溶融金属中の不純物元素の活量測定方法及び測定プロ−ブ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59243258A JPS61142455A (ja) | 1984-11-20 | 1984-11-20 | 溶融金属中の不純物元素の活量測定方法及び測定プロ−ブ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61142455A true JPS61142455A (ja) | 1986-06-30 |
JPH0471464B2 JPH0471464B2 (ja) | 1992-11-13 |
Family
ID=17101193
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59243258A Granted JPS61142455A (ja) | 1984-11-20 | 1984-11-20 | 溶融金属中の不純物元素の活量測定方法及び測定プロ−ブ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61142455A (ja) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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EP0295112A2 (en) * | 1987-06-11 | 1988-12-14 | Osaka Sanso Kogyo Limited | Probe for measuring concentration of impurity element in molten metal |
JPH01131449A (ja) * | 1987-11-17 | 1989-05-24 | Nippon Steel Corp | 溶銑の燐濃度測定方法 |
EP0358168A2 (en) * | 1988-09-07 | 1990-03-14 | Minoru Sasabe | Method, apparatus and probe for measuring the activity of a solute element in molten metal |
JPH0385436A (ja) * | 1989-08-30 | 1991-04-10 | Nkk Corp | 溶融金属中の溶質元素濃度測定センサー |
JP2009068855A (ja) * | 2007-09-10 | 2009-04-02 | Heraeus Electro Nite Japan Ltd | 溶融金属中の銅濃度測定用プローブ |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6242261B2 (ja) * | 2014-03-27 | 2017-12-06 | 新日鐵住金株式会社 | 溶融金属中の硫黄測定センサー及びその製造方法 |
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JPS597257A (ja) * | 1982-07-05 | 1984-01-14 | Sumitomo Alum Smelt Co Ltd | 溶融金属中の酸素濃度測定用センサ− |
-
1984
- 1984-11-20 JP JP59243258A patent/JPS61142455A/ja active Granted
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JP2009068855A (ja) * | 2007-09-10 | 2009-04-02 | Heraeus Electro Nite Japan Ltd | 溶融金属中の銅濃度測定用プローブ |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0471464B2 (ja) | 1992-11-13 |
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