KR20010079923A - 액상 구리의 수소 샘플 프로브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용융 금속(12)의 가스 함유량 특히, 수소 함유량을 측정하고, 그 가스 함유치를 기초로 금속 제조 공정을 제어하기 위한 용융 금속의 가스 측정 시스템(13)을 사용하여, 스틸 및 구리 등의 금속을 제조하는 개선된 방법에 관한 것이다. 양호한 가스 분석기(13)는 내구성이 개선된 침수 프로브 보디(21)와 분석기(14)를 포함하고, 상기 프로브 보디(21)는 용융 금속(12) 내에 침수되고, 캐리어 가스(23)는 상기 프로브(21)와 분석기(14)를 통해 순환된다. 캐리어 가스(23)는 프로브 보디(21) 내로 확산되거나 그 내부에 형성되는 가스를 동반하고, 이러한 가스 혼합물은 용융 금속(12) 내의 가스를 측정하기 위해 기준값에 전기적으로 비교되고, 상기 공정은 분석 결과를 기초로 제어기(24)에서 제어된다.

Description

액상 구리의 수소 샘플 프로브{Liquid copper hydrogen sample probe}

스틸과 같은 금속의 제조공정은 철광석으로부터 철을 적출하는 단계로부터 실제 스틸을 제조하는 단계까지 다수의 처리 단계를 포함하고, 여기서 용융된 철은 스틸을 형성하기 위해 산소와 탄소로 처리된다. 스틸 제조 공정과 구리 또는 다른 금속의 제조 공정에 있어서, 용융 금속은 고형의 제품으로 가공 및 형성된다. 연속주조에 의해 구리 제품을 제조하는 기술은 본 기술 분야에 공지되어 있는 기술이고, 제조 공정은 본원에 참조로서 합체되는 에이.케이.비스워스(A.K.Biswas)와 더블유.지.데이븐포트(W.G.Davenport)에 의한 "구리의 적출 야금학(Extractive Metallurgy of Copper)" 제1판, 17장, 336쪽 내지 368쪽에 개시되어 있다. 본 발명의 방법 및 장치가 용융 금속의 가스 함유량을 측정하는 것이 중요한 다른 금속 제조 공정에 사용될 수 있다는 것이 본 기술분야의 기술자에게는 분명한 것이지만, 하기에서는 구리 제품의 제조에 관해 설명될 것이다.

본원에 참조로서 합체되는 특허인 필립스(Phillips) 등에 의한 미국특허 제 3,199,977호에 개시된 바와 같이, 캐소드 또는 다른 형태의 순수 구리는 노(furnace) 안에서 용융되고, 용융된 구리는 주조를 위해 보온 조정로(holding furnace)로 이송된다. 양호하게는, 아사르코 인코포레이티드(Asarco Inc.)의 노흉로(shaft furnace)가 사용되고, 구리는 상기 노의 상부에 위치되어 가열 및 용융되고, 상기 노흉(shaft)의 아래로 내려진다. 열은 상기 노의 바닥부 근처의 버너에서 생성된 연소 가스가 충돌하여 상승됨으로써 제공된다.

상기 노는 주로 용융로이고, 상기 버너와 연소 가스는 일반적으로, 용융중에 구리가 산화되지 않도록 이루어진다. 이는 상기 버너 내의 소비되지 않은 산소가 노의 노흉에 진입하도록 하는 특별하게 설계된 버너를 사용하고, 상기 노 내에 약간 환원된 분위기를 제공하기 위해 버너의 공연비(fuel/air ratio)를 제어함으로써 달성된다. 일반적으로, 공연비는 연소된 연료의 수소 함유량이 약 3 용적%까지인, 일반적으로 1 용적% 내지 3 용적%인 환원 불꽃을 제공하기 위해 제어된다.

일반적으로, 상기 노의 바닥부는 보온 조정 능력이 없기 때문에, 용융된 구리는 개별 버너 점화식 보온 조정로 내로 즉시 유동된다. 다수의 설비에 있어서, 노흉로와 보온 조정로를 연결하는 론더(launder)는 구리의 온도를 유지하고 구리의 바람직하지 않은 산화를 최소화하하기 위해 버너에 의해 가열된다.

그후, 보온 조정로 내의 용융 구리는 프로퍼지(Properzi)사 또는 사우스와이어(Southwire)사의 휠 주조기(wheel caster) 또는 헤이즐럿(Hazelett)사의 트윈 벨트 주조기(twin belt caster)와 같은 연속 주조기에 이송된다. 헤이즐럿사의 주조기에 있어서, 용융 구리는 동시에 구동되는 두개의 스틸 벨트 사이에서 주조되고, 일반적으로 막대 형상인 주물은 로드-압연기(rod-rolling mill)로 이송된다. 상기 로드는 산세척 유닛(pickling unit) 내로 정상적으로 배출되고, 감겨서 보관된다.

본원에 참조로서 합체되는 제이.돔파스(J.Dompas) 명의의 미국특허 제 4,290,823호에는 구리를 제조하기 위한 기본적인 연속 주조 방법이 도시되어 있다. 상기 돔파스에 의한 특허의 방법은 무산소 구리(oxygen free copper; 연성)와 무산화 구리(tough pitch copper)의 풀림 성능의 이점을 갖는 산소를 함유하는 로드 제품을 제조한다. 상기 방법은 보온 조정로 내의 용융 구리의 산소 함유량을 분석하기 위해 전기 화학 셀을 함유하는 고형 전해질을 사용하고, 바람직한 산소 레벨을 유지하기 위해 보온 조정 구역의 버너의 공연비를 조절한다.

제이.엠.에이.돔파스(J.M.A.Dompas), 제이.지.스메츠(J.G.Smets) 및 제이.알.스쿱스(J.R.Schoofs)에 의한 "휠을 사용하지 않는 엠.에이치.올렌의 구리 정련기에서의 구리 로드의 연속 주조 및 압연(Continuous Casting and Rolling ofCopper Rod at the M.H.Olen Copper Refiner Uses No Wheel)"이라는 제목의 논문(와이어 저널, 1979년 9월, 118쪽 내지 132쪽)에는 통상적인 로드 제조 방법이 도시되어 있다.

사용되는 특정 공정 및 제어에 무관하게, 주요 관심사는 최종 구리 제품의 품질을 향상시키고, 제조 및 사용중에 외관(표면 품질), 전기 전도성 및 물리적인 거동에 관련된 기준을 충족시키는 것이다. 표면 품질 검출기와 같은 다양한 자동 기계형 제어 기술이 연속 주조 시스템에서 사용되고 있지만, 이러한 기술은 표면 품질을 감시하기 위한 비교적 단순한 시스템을 제공하고, 공정 내의 보다 명확한 변수를 직접 또는 간접적으로 제어하지 않는다.

동일한 문제점은 스틸을 포함하는 매우 다양한 금속의 제조에 있어서도 나타나게 되고, 양질의 금속 제품을 제공하기 위해 작업 인자를 제어하는 것이 중요하다. 예를 들어, 수소 취성은 스틸의 제조에 있어서 심각하게 고려해야 할 사항이고, 수소 제어는 스틸 제조 공정에 있어서 매우 중요하다. 가스제거 작업은 스틸 제조에 있어서는 매우 중요한 처리 단계이고, 신뢰도 있고 효율적인 가스 분석기는 이러한 목적에 대해 필수적인 것이다. 가스제거는 진공 가스제거 공정, 질소 등의 불활성 가스를 용융 금속에 살포하는 공정 또는 H₂등의 바람직하지 않은 가스를 제거하는 재료를 용융 금속에 반응시키는 공정과 같은 매우 다양한 공정을 사용하여 수행될 수 있다. 사용된 공정 또는 제어될 인자에 무관하게, 용융 금속의 정확한 가스 측정은 상기 공정에 대해서 필수적인 것이다.

다수의 가스 측정 시스템이 다년간 개발되고 있다. 특히 바람직한 가스 측정시스템은, 본원에 참조로서 합체되는 개시물인 마틴(Martin) 등에 의한 미국특허 제 4,907,440호에 개시된 바와 같이, 금속 내에 존재하는 가스의 농도를 측정하기 위해 용융 금속 내에 침수되는 프로브 보디를 사용한다. 이러한 가스 측정 시스템은 용융 금속 내의 침수에 견디기에 충분한 내열성을 갖는, 가스는 투과할 수 있지만 액체-금속은 투과할 수 없는 재료로 이루어지는 침수 프로브와 분석 기구의 조합을 포함한다. 상기 프로브 보디는 가스 입구와 가스 출구를 구비하고, 상기 가스 입구와 가스 출구는 서로 이격되어 있고, 상기 입구로부터 출구를 통과하는 가스는 용융 금속으로부터 프로브 보디의 내부로 확산하는 가스의 동반을 위해 프로브 보디 내부를 통과한다. 상기 프로브 보디는 용융 금속 내에 침수되고, 캐리어 가스는 용융 금속으로부터 프로브 보디 내로 확산되는 가스를 동반하기 위해 프로브 보디 내로 순환된다. 그후, 캐리어 가스-동반 가스 혼합물은 동반 가스의 농도를 전자 수단에 의해 측정하는 분석기로 출구를 통해 전달된다. 가스 측정 시스템은 용융 금속의 가스 함유량을 측정하는데 매우 효과적이고, 다수의 개량형은 특히, 캐리어 가스가 용융 금속으로부터 프로브 보디 내로 확산하는 가스를 동반하는데 사용되는 형태의 시스템과 동등하고 정확하게 이루어진다.

그러나, 마틴 등에 의한 가스 측정 시스템의 심각한 결함은 프로브 보디가 용융 금속의 유해한 결과에 대한 내구성이 없다는 것이다. 상기 프로브 보디는 용융 금속에 의해 손상(예를 들어, 분해)되고, 단지 8시간보다 적은 정도의 짧은 시간동안만 견디고, 용융 구리에 침수되는 경우에는 1시간보다 적은 시간동안만 견딘다. 그러므로, 프로브 보디는 빈번하게 교체되어야만 하기 때문에, 비용 및 시간면에서 소모적이고, 금속 제조 공정의 전체 효능을 감소시킨다.

종래 기술의 문제점 및 결함을 고려하면, 본 발명의 목적은 용융 금속의 가스 함유량 특히, 용융 구리 및 스틸 내의 수소 함유량을 측정하기 위한 향상된 가스 분석 시스템 및 측정 방법을 제공하는 것이고, 상기 가스 측정은 용융 금속의 가스를 제어하기 위해 금속 제조 공정의 다양한 단계를 제어 또는 감시하는데 사용될 수 있다.

본 발명의 다른 목적은 용융 금속 가스 측정 시스템에 사용하기 위한 내구성이 뛰어난 프로브 보디를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 용융 금속 가스 측정 시스템에 사용하기 위한 작업 수명이 긴 프로브 보디를 제조하는 향상된 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 용융 금속의 가스 함유량을 측정하기 위해 가스제거 작업을 포함하는 용융 금속 작업에 가스 분석 시스템을 사용하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 본 발명의 상기 방법과 가스 측정 시스템을 사용하여 금속을 제조하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 용융 금속의 가스 함유량을 측정하기 위한 가스 분석 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적 및 장점은 하기의 설명으로부터 보다 명백해질 것이다.

본 발명은 광석으로부터 금속을 적출하는 공정, 정제 공정 및 연속 주조와 같은 기계 가공 공정을 사용하여 용융 금속으로부터 다양한 금속 제품을 제조하는 방법에 관한 것이고, 특히, 금속 처리 단계중에 용융 금속의 가스 함유량을 측정하는데 사용되는 가스 측정 시스템에 개선된 프로브 보디를 사용함으로써, 금속 제품 특히, 구리의 품질 및 제조 방법을 개선하는 것에 관한 것이다. 측정 장치는 분석 기구와 내구성이 개선된 프로브 보디를 포함하고, 상기 프로브 보디는 금속 제품 제조 공정의 다수의 공정 단계 중 한 단계에서 용융 금속 내로 삽입되고, 용융 금속을 위한 가스 측정 함유량 판독을 제공하기 위해 프로브 보디 내에 포함 또는 형성되는 용융 금속으로부터 캐리어 가스의 혼합물에 의해 얻어지는 값을 기준값에 전기적으로 비교하는 분석 기구와 프로브 보디 사이의 회로 내에서 캐리어 가스가 순환된다.

도 1은 용융 금속의 가스 함유량을 측정하기 위한 장치의 개요도.

도 2는 본 발명의 침수 프로브 보디의 사시도.

도 3은 도 2의 3-3 선을 따라 취해진 단면도.

하나 이상의 원료에서 연속 주조 또는 다른 수단의 단계에 의해 제조되는 완제품까지 금속의 분리 단계로부터 금속 특히, 스틸 및 구리를 제조하는 방법이 현재 분석 기구 및 향상된 프로브 보디를 포함하는 용융 금속 가스 측정 시스템을 사용함으로써 향상될 수 있다는 것은 공지되어 있고, 상기 프로브 보디는 용융 금속 내로 삽입되고, 캐리어 가스는 프로브 보디와 분석기 사이의 회로 내에서 순환되며, 비교 판독치는 용융 금속으로부터 프로브 보디 내로 확산하거나 프로브 보디 내에 형성되며 캐리어 가스 내에 동반되는 가스와 캐리어 가스의 혼합물에 의해 얻어지는 값과 기준값 사이에서 얻어진다. 프로브 보디에 동반되는 가스는 용융 금속 내에 존재하거나 프로브 내에 또는 프로브 경계면에 형성된다. 상기 가스 판독치는 용융 금속의 가스 함유량의 분석이 사용될 수 있는 가스제거 작업 및 임의의 다른 금속 제조 단계에서의 용융로, 론더 및/또는 보온 조정로에 사용되는 버너의 공연비와 같은 금속 제조 공정의 인자를 제어하는데 사용된다.

상술된 바와 같은 양호한 가스 측정 시스템은 알스캔(ALSCAN)이라는 이름으로 보멤 인코포레이티드(Bomem Inc.)에 의해 시판되고, 그 작동 및 사용법은 전술된 미국특허 제 4,907,440호에 개시되어 있다. 상기 기구는 두개의 유닛 즉, 분석기와 프로브 보디를 포함하고, 액체 알루미늄 및 관련 합금의 수소 함유량을 측정하기 위해 개발되었다. 다른 적절한 프로브 및 분석기는 본원에 참조로서 합체되며 상기 미국특허 제 4,907,440호에서도 인용된 랜슬리(Ransley) 등에 의한 미국특허 제 2,861,450호에 개시된 "텔레가스(Telegas)" 공정에서와 같이 사용될 수 있다. 상기 랜슬리의 프로브는 캐리어 가스가 프로브의 개방 영역에서 용융 금속 내로 이송되고 그 상부에서 제거되는 형태로 바닥부가 개방된다(뒤집힌 종 형태). 침식 프로브를 필요로 하는 다른 유사한 형태의 도구가 본 기술분야의 기술자에 의해 명확해지는 바와 같이 사용될 수 있지만, 편의상, 하기의 설명은 알스캔 기구의 사용에 관해서 이루어진다.

유사하게, 용융 구리 및 금속 특히, 스틸 및 다른 금속 제조 단계가 본 발명의 가스 측정 시스템을 사용하여 적절하게 분석될 수 있지만, 편의상, 하기의 설명은 구리의 주조에 관해서 이루어진다. 폭넓게 설명된, 분석 기구와 용융 금속 내에 침수되는 프로브 보디를 포함하는 용융 금속 가스 측정 시스템을 사용하여 용융 금속의 가스 함유량을 측정함으로써 연속 주조 또는 다른 수단에 의해 구리 또는 다른 금속을 제조하는 방법은 (a)구리 또는 다른 금속을 노 내에서 용융시키는 단계와, (b)상기 용융된 구리를 양호하게 가열되는 보온 조정 구역으로 양호하게 이송하는 단계와, (c)용융 금속 내에서 침수에 견디기에 충분한 내열성을 갖는, 가스는 투과할 수 있지만 액체-금속은 투과할 수 없는 재료로 이루어지는 프로브 보디를 용융 구리 내로 삽입하는 단계를 포함하고, 상기 프로브 보디는 그 내부로의 가스 입구와 그 보디로부터의 가스 출구를 구비하고, 상기 가스 입구와 가스 출구는 서로 이격되어 있고, 상기 입구로부터 출구로 통과하는 캐리어 가스는, 내부 또는 경계면에 형성되거나 용융 금속으로부터 상기 프로브 보디의 내부로 확산하는 가스를 동반하기 위해 프로브 보디 내부를 통과하고, 상기 프로브 보디는 물과 같은 유체와 혼합되는 미립자 내화 재료 양호하게는, 내화 모르타르로 이루어지는 성형 가능한 페이스트 또는 슬러리를 몰드 내에서 주조함으로써 형성되고, 상기 페이스트는 큐어링(curing)시에 경화되고, 상기 성형된 페이스트의 큐어링은 가스는 투과할 수 있지만 액체-금속은 투과할 수 없는 고형물을 형성하기 위한 것이고, (d)분석 기구예를 들어, 전자 측정 수단을 사용하여 동반 가스-캐리어 가스 혼합물을 기준값과 비교하거나, 예를 들어, 동반 가스-캐리어 가스 혼합물의 저항차를 측정하는 다른 측정 수단을 사용하여 기준값과 비교하는 단계와, (e)용융 금속의 가스 함유량을 결정하고, 필요에 따라, 하나 이상의 버너의 공연비, 용융 구리의 산소 함유량 또는 분석 결과에 기초한 다른 작동 인자를 조절함으로써 금속 제조 공정을 가스 함유치에 기초하여 제어하는 단계와, (f)금속 제조 예를 들어, 주조 작업중에 상기 (c)단계 내지 (e)단계를 반복하는 단계를 또한 포함한다.

본 발명의 다른 양태에 있어서, 프로브는 스틸과 같은 용융 금속 내로 삽입될 수 있고, 가스 함유량, 양호하게는 H₂의 함유량이 측정될 수 있으며, 이러한 값은 가스제거 또는 다른 스틸 제조 작업을 제어하는데 사용된다.

본 발명의 다른 양태에 있어서, 용융 금속의 가스 함유량을 측정하기 위한 가스 측정 시스템에 사용하기 위한 프로브 보디 제조 방법은, 혼합물을 양호하게는 강성의 페이스트 형태로 형성하기 위해 미립자 내화 재료 양호하게는, 내화 모르타르를 물과 혼합하는 단계를 포함하고, 상기 내화 재료 혼합물은 가스는 투과할 수 있지만 액체-금속은 투과할 수 없는 고형물을 형성하기 위해 큐어링시에 경화되고, 상기 내화 혼합물을 바람직한 프로브 보디 형상으로 양호하게는, 입구 및 출구 가스 도관 튜브를 유지하기 위해 프로브 보디 내에 개구를 포함하는 형상으로 형성하는 단계를 또한 포함하고, 상기 개구는 상기 프로브 보디 내로 부분적으로 연장되며 두 개구는 서로 이격되고, 상기 프로브 보디를 형성하기 위해 상기 형성된 혼합물을 효과적인 시간 및 온도로 큐어링하는 단계를 또한 포함한다.

본 발명의 다른 양태에 있어서, 프로브 보디 제조 방법은 소모 가능한 몰드 내에서 내화 재료 혼합물을 성형하는 단계를 포함하며, 상기 몰드는 큐어링 공정 중에 온도를 증가시켜서 태워져서, 즉 소결되어 최종 프로브 보디가 남겨진다.

본 발명의 다른 양태에 있어서, 프로브 보디를 형성하는데 사용되는 내화 재료는 양호하게는 내화 모르타르이고, 상기 내화 재료는 알루미늄, 마그네슘, 실리콘, 텅스텐 및 티타늄의 카바이드, 니트라이드 및 옥사이드로 이루어지는 그룹으로부터 선택된다. 양호한 내화 모르타르는 그 효능이 입증된 실리콘 카바이드와, 실리콘 디옥사이드(비정질 및 결정질)와, 수산화 알루미나 실리케이트, 소듐 실리케이트 및 칼슘 리그노술포네이트의 혼합물을 양호하게 포함한다.

본 발명의 다른 양태에 있어서, 용융 금속의 가스 농도를 결정하기 위해 제공되는 가스 분석 장치는, 캐리어 가스와 캐리어 가스-동반 가스 혼합물을 위한 가스 재순환 수단과, 가스 입구 및 이격된 가스 출구를 갖는 침수 프로브와, 캐리어 가스 공급 수단과, 상기 캐리어 가스-동반 가스 혼합물을 캐리어 가스 또는 다른 기준값에 대해 비교식으로 측정함으로써 금속 내의 가스의 비율을 결정하도록 되어 있는 가스 농도 결정 수단과, 캐리어 가스 공급 수단, 가스 입구, 가스 출구, 가스 재순환 수단 및 가스 농도 결정 수단을 폐쇄 회로 형태로 연결하는 도관을 포함하고, 상기 침수 프로브가 용융 금속 내에 침수될 때, 가스 입구로부터 가스 출구를 통과하는 캐리어 가스는 프로브 보디 내부를 통과하고 용융 금속으로부터 상기 보디의 내부로 확산하는 가스를 동반하고, 상기 프로브 보디는 가스는 투과할 수 있지만 액체-금속은 투과할 수 없는 성형된 미립자 내화 재료를 포함한다.

미립자 내화 재료는 양호하게는 페이스트 또는 슬러리를 형성하기 위해 물과 혼합되는 내화 모르타르이다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, "내화 모르타르"는 물과 혼합될 때 소성을 갖는 미세하게 분쇄된 건성 내화 재료를 포함하고, 공기 또는 열에 대한 안착성 또는 경화성을 가지고, 금속을 제련하는데 사용되는 것과 같은 노의 라이닝을 형성하는데 사용되는 형태의 내화 벽돌을 쌓는데 사용하기에 적합하다. 일반적으로, 내화 모르타르는 적어도 고온 생석회 내화 골재와 그 골재의 결합제로서 기능하는 내화 분말로 구성된다. 추가의 내화 골재 및/또는 추가의 내화 분말은 다양한 조합으로 사용될 수 있다. 결합제가 충분한 결합력을 제공하지 않는 위치에서는, 특정한 결합제가 사용될 수도 있다. 또한, 특정한 가소화 재료는 액체 모르타르 조성물의 작업성을 개선하기 위해 사용될 수 있다. 내화 골재 및 내화 모르타르의 입경은 일반적으로, 약 35메시보다 작고 양호하게는, 70메시보다 더 미세하다. 본 발명에 사용된 형태의 내화 모르타르는 상업적으로 이용가능한 것이고, 양호한 모르타르는 생-고뱅 인더스트리얼 세라믹스(Saint-Gobain Industrial Ceramics)에 의해 시판되는 카보프랙스 모르타르 넘버 8S(Carbofrax Mortar No. 8S)이고, 70메시보다 미세한 입경을 가지며, 그중 약 30%는 200메시보다 미세한 입경을 갖는다.

일반적으로, 물과 혼합될 때의 내화 모르타르와 같은 내화 조성물은 실온에서 건조시 화학적으로 결합된 건성의 내화 고형물을 형성한다. 휴즈(huse)용 유리 등과 같이 충분히 높은 온도로 가열된 내화 고형물 조성은 본 발명의 프로브 보디의 양호한 형태인 화학적으로 결합된 내화 고형물을 형성한다.

신규한 것으로서 고려되는 본 발명의 양태와 본 발명의 소자의 특징은 특히, 특허청구범위에서 설명된다. 첨부도면은 단순히 도시 목적상 취해진 것이고 실척으로 그려진 것은 아니다. 그러나, 본 발명의 구성 및 작동 방법은 하기에서 첨부도면과 함께 취해지는 상세한 설명을 참조로 가장 명확하게 이해될 것이다.

본 발명의 양호한 실시예를 설명함에 있어서, 도 1 내지 도 3이 참조로서 취해지고, 유사한 참조번호는 본 발명의 유사한 부분을 지시한다.

일반적으로, 알스캔(ALSCAN) 기구는 용융 금속 내의 가스의 농도에 대한 캐리어 가스-동반 가스 혼합물과 기준값 사이의 전자 측정을 통한 차이를 다루고, 상기 값은 분석기 판독치로서 출력된다. 미국특허 제 4,907,440호에 기재된 바와 같이, 분석기가 용융 알루미늄 내에서 사용될 경우에는, 용융 알루미늄 내의 수소량에 대해 상기 차이를 상호 관련시키는 브리지 회로의 저항에서의 차이를 측정한다(도 2 참조). 상기 미국특허에 공지된 바와 같이, 저항 와이어의 저항차는 실질적으로, 동반 가스-캐리어 가스 혼합물과 기준 가스의 열전도성에서의 차이에 의해 야기된다. 상기 알루미늄 내에 수소가 존재하면, 캐리어 가스(질소)-동반 가스 혼합물은 수소를 함유하고, 그 열전도성은 캐리어 가스 단독일 경우보다 높고, 차이가전자적으로 측정되며 상호 관련되는 와이어의 냉각을 증가시킨다. 분석기(카타로미터; catharometer)의 비교 셀은 통상적으로, 캐리어 가스가 질소일 경우에는 공기가 알루미늄 시스템 내에서 적절한 기준 가스가 되기 때문에, 대기에 대해 개방된다. 또한, 상기 도구는 기준 가스 대신에 기준값을 사용함으로써 비교 셀 없이 작동될 수도 있고, 상기 기준값은 기준 가스가 비교 셀에 사용되었을 경우와 동일한 값이 된다.

그러나, 상기 도구가 구리 시스템 내에 사용될 경우에는, 캐리어 가스로서 질소를 사용할 경우의 결과 가스 측정 곡선은 본 발명의 양수인에게 양도된 미국특허 제 5,293,924호에서 다뤄진 알루미늄 욕(bath)의 곡선과는 다르다.

가스 측정 시스템을 사용할 경우에, 제어 신호는 공정을 제어하기 위해 공정 변수를 조절하는데 사용될 수 있다. 상기 변수는 예를 들어, 산소 레벨, 상기 시스템 내에서의 특정 버너의 조절, 가스제거, 구리를 다른 환원제 또는 산화제에 노출시키는 것, 구리를 중성물질(질소)을 사용하여 제거하는 것, 온도 레벨, 가스를 제거하기 위한 용융물의 교반, 등이다. 작업시에, 프로브 보디는 용융 금속 내로 삽입되고, 분석기로부터의 가스 측정 신호는 용융 금속 내의 가스량을 기초로 제어 유닛에 보내진다. 이들 값은 상기 공정을 제어하는데 사용된다.

도 1을 참조하면, 가스 측정 분석기 시스템의 개요도가 본 발명의 가스 측정 공정을 설명하기 위해 참조번호 13으로서 도시된다. 측정될 용융 금속 시스템은 참조번호 10으로서 도시되고, 내부에 가스를 함유하는 용융 금속(12)을 유지하는 용기 또는 탱크(11)를 포함한다. 분석기 시스템(13)은 분석기 유닛(14)과, 가스 프로브의 입구 도관(15)과, 가스 프로브의 캐리어 가스-동반 가스 혼합물의 출구 도관(18)을 포함한다. 캐리어 가스 공급기(23)는 캐리어 가스를 상기 프로브 입구 도관(15)에 공급한다. 입구 도관(15)은 프로브 보디(21) 내의 입구 개구(16)와 연통한다. 프로브 보디(21) 내의 출구 개구(17)는 가스 프로브의 캐리어 가스-동반 가스 혼합물의 출구 도관(18)과 연통한다. 프로브 보디(21) 내의 개구(16, 17)는 공간(20)에 의해 이격된다. 이는 캐리어 가스가 도관(15)과 개구(16)를 통해 프로브 보디(21)에 진입하여 프로브 보디(21)를 통과하고, 개구(17)를 통해 도관(18) 내로 유출할 수 있도록 한다. 용융 금속(12) 내의 가스는 프로브 보디(21) 내로 확산하고, 캐리어 가스가 동반된 후, 캐리어 가스-동반 가스 혼합물로서 개구(17)를 통해 도관(18)과 분석기(14) 내로 유출한다. 분석기 측정 시스템에 따르면, 가스 판독치는 출력부(19)에서 획득되고, 작동 인자를 조절하도록 제어기(24)에 의해 사용될 수 있다.

양호한 프로브 보디(21)는 도 2에 도시된다. 프로브 보디(21)는 원통형이며 그 상부면에 채널(22)을 구비한다. 개구(16, 17)는 각각 캐리어 가스의 도입과 캐리어 가스-동반 가스 혼합물의 제거를 위해 도관(15, 18)을 수용하는 것이 도시된다(도 1 참조).

도 3은 도 2의 단면도이고, 프로브 보디(21) 내로 부분적으로 연장되는 개구(16, 17)를 도시한다. 도시된 바와 같이, 상기 캐리어 가스가 프로브 보디를 가로질러 이송되도록 하고 프로브 보디(21) 내로 확산하는 용융 금속 내의 가스를 동반하도록 하기 위해 개구(16, 17) 사이에는 공간(20)이 제공된다.

프로브 보디(21)는 상기 마틴의 특허에 도시된 바와 같이 다른 형상이 사용될 수도 있지만, 양호하게는 원통형이다. 양호한 직경은 약 1.91 내지 3.18cm(약 0.75 내지 1.25in)이고, 양호한 높이는 약 1.27 내지 1.91cm(약 0.5 내지 0.75in)이다. 개구의 깊이는 높이의 약 20% 내지 50% 이상이며, 양호하게는 높이의 약 30%이고, 입구 도관 및 출구 도관을 수용하기에 충분한 직경으로 예를 들어, 0.127 내지 0.254cm(0.05 내지 0.1in), 예를 들어, 0.165cm(0.065in)로 이루어진다. 슬롯은 선택적인 것이며, 존재하는 가스의 측정 분석기 시스템과의 호환을 위해 바람직하다.

미국특허 제 4,907,440호에 개시된 바와 같은 양호한 프로브 보디는 양호한 다공성 및 공경(porosity and pore size)을 갖는 가스는 투과할 수 있지만 액체-금속은 투과할 수 없는 재료의 단량체로 이루어진다. 상기 다공성은 프로브 보디 내에서 간극에 의해 점유된 프로브 보디의 전체 용적의 비율로서 한정되고, 적절한 범위는 약 5% 내지 80% 또는 그 이상이다. 상기 공경은 통상적으로 약 0.5㎛ 내지 2,000㎛ 또는 그 이상의 넓은 범위에 걸쳐 변할 수 있다. 일반적으로, 캐리어 가스를 도입하기 위한 하나의 튜브와 캐리어 가스를 운반하기 위한 다른 튜브는 프로브 보디 내로 연장되고, 용융 구리 내에 침수된 후에, 용융 구리로부터 동반되는 가스(및 프로브 보디 내에 형성되는 임의의 가스)는 전기적으로 측정하는 분석기로 순환되고, 캐리어 가스-동반 가스 혼합물을 기준치와 비교한다. 상기 분석기는 공정을 제어하기 위해 제어 유닛에 의해 사용되는 출력치를 연산한다. 동반 가스라는 용어는 온도, 프로브 내의 가스의 근접도, 프로브와 용융 금속의 경계면 반응 등으로 인한 용융 금속 화합(예를 들어, 화학 반응)에 존재하는 개개의 가스에 의해 프로브 내에서 또는 프로브와 용융 금속의 경계면에서 형성되는 가스를 포함한다는 것이 명백하다.

통상적인 양호한 구리 로드 제조 작업 및 통상적인 가스 측정 주기에 있어서, 프로브 보디에는 일정 시간동안 캐리어 가스 공급기(23)로부터 캐리어 가스가 제공되어, 회로 내에는 캐리어 가스만이 존재하도록 하고, 상기 캐리어 가스의 열전도성은 기준치를 달성하는데 사용된다. 결과적으로, 캐리어 가스는 프로브 가스 입구(16)에서 진입하고, 다공성 프로브 보디(21)로부터 유출하고, 출구(17)를 통해 라인(18), 분석기(14) 및 라인(15)을 경유하여 프로브(21)로 복귀하는 전체 회로를 통과한다. 이러한 절차는 상기 회로 내에 캐리어 가스만이 존재할 때까지 연속된다. 그후, 캐리어 가스의 제공이 중단되고, 회로 내의 캐리어 가스가 프로브와 분석기 전기 측정 수단을 통해 일정하게 순환되는 상태에서 프로브 보디가 용융 구리 내로 침수된다. 회로 내의 캐리어 가스의 압력은 신속하게 안정된 값에 이른다. 침수시에, 용융 구리 내의 가스는 다공성 프로브 보디 내에 진입하거나 그 내부에 형성되고, 캐리어 가스-동반 가스 혼합물의 순환은 실질적인 농도가 균형을 이룰 때까지 연속된다. 이러한 주기의 끝에 또는 계속적인 시간 주기에 걸쳐, 분석기는 동반 가스-캐리어 가스 혼합물과 기준치 사이의 전자식 비교차이를 측정하고, 이 차이를 가스 함유량 분석 판독치로 변환한다.

캐리어 가스의 제공은 캐리어 가스가 다공성 보디(21)로부터 유출하는 상태로 캐리어 가스를 입구(16) 및 출구(17)로 통과시킴으로써 수행될 수도 있다. 캐리어 가스의 제공이 완료된 후에, 캐리어 가스의 유동은 정지되고, 용융 금속 내로 삽입된 프로브와 상술된 바와 같은 공정이 연속된다.

통상적인 구리 작용에 있어서, 프로브 보디는 용융 금속 내로 침수되고 가스 함유량 판독치가 획득된다. 통상적으로 가스 함유량 판독치가 바람직한 설정 지점에서 균형을 이룬 후이면, 상기 공정에서 변하는 것은 없다. 가스 함유량 판독치가 증가하면, 통상적으로 공연비가 증가되어 바람직한 판독치를 이룬다.

스틸 제조 공정에서의 가스 제거 작업과 같은 다른 금속 제조 작업에 있어서, 프로브 보디는 용융 스틸(금속) 내로 삽입되고, 캐리어 가스는 프로브 보디와 가스 분석 시스템을 통과한다. 용융 스틸의 수소 및 다른 가스 함유량과 이 값에 따라 제어되는 가스 제거 작업에 상관될 수 있는 가스 함유량 판독치가 획득된다. 진공, 살포 또는 화학 반응은 상술된 바와 같이 용융 금속의 가스 함유치에 기초하여 가스 제거 공정을 제어하는데 사용될 수 있다. 본 발명의 가스 측정 시스템에는 다른 유사한 제어 방법이 사용될 수도 있다.

상기 미국특허 제 4,907,440호에서 설명된 바와 같이, 양호한 가스 분석 시스템의 프로브 보디는 통상적으로 선택되는 다공성, 공경 및 투과성을 갖는 프로브 보디로 구성되고, 상기 프로브 보디에는 순환하는 캐리어 가스가 프로브 보디의 내부의 주요부를 횡단하도록 충분히 이격된 가스 입구 및 가스 출구가 제공된다.

프로브 보디의 다공성은 일반적으로 퍼센트(%)로서 표현되고, 프로브 보디 내에서 간극에 의해 점유된 프로브 보디의 전체 용적의 비율로서 한정된다. 높은 다공성 보디는 높은 퍼센트의 간극을 갖는다. 본 발명의 프로브 보디의 다공성의범위는 최소 약 5%이고 최대 약 80%이지만, 양호하게는 약 20% 내지 60%이고, 보다 양호하게는 약 35% 내지 40%이다.

프로브 보디의 공경은 약 0.5㎛ 내지 2,000㎛ 또는 그 이상의 넓은 범위에 걸쳐 변할 수 있다. 예를 들어, 금속 내의 수소 분자의 크기는 2×10^-4㎛ 정도이므로, 가스는 가장 작은 크기의 기공에서조차 프로브 보디 내로 용이하게 확산될 수 있다. 양호한 공경은 10㎛ 내지 1,000㎛ 범위 내이고, 보다 양호하게는 50㎛ 내지 200㎛ 범위 내이다.

셀들 또는 간극들이 서로 완전히 고립되거나 너무 열악하게 연결되어 가스가 상당한 시간 주기동안 함께 혼합할 수 없으면, 양호한 범위의 다공성 및 공경을 갖는 프로브 보디라 할지라도 충족되지 않기 때문에, 투과성은 재료의 선택에 있어서 매우 중요하게 고려되어야 하는 인자이다. 투과성은 일반적으로 가스 또는 액체가 특정한 압력차 하에서 재료를 통과하는 속도로서 한정될 수 있다. 투과성은 일반적으로 달시(Darcies)로서 표현된다. 종래의 프로브의 경우에는, 투과성이 약 2 내지 2,000달시 범위 내이고, 양호하게는 약 10 내지 100 달시 범위 내인 것이 바람직하다.

미국특허 제 4,907,440호에는, 캐리어 가스와 수소가 서로 혼합되지만 프로브 보디의 표면층보다 금속에 대해서는 진입이 불가능해져야만 하도록, 재료의 공경이 캐리어 가스 및 수소가 용이하게 확산할 수 있는 정도로 구성된다고 기재되어 있다. 따라서, 가스 측정의 결과로, 응고된 재료의 얇은 표피가 프로브의 외부 표면에 기계적으로 고착된다는 것이 발견된다. 금속과 프로브 사이의 고확산 계면을유지하도록 프로브 보디의 외부표면이 금속-습윤성으로 되는 것이 유리하지만, 실질적으로 재현되는 결과는 프로브 및/또는 금속이 섞이면 비습윤성 재료로 이루어지는 단량체가 얻어질 수 있다는 것이 발견된 것으로 알려져 있다. 프로브 표면상에 존재하는 상기 얇은 표피는상기 표면이 습윤되었고 습윤된 채로 유지되었다는 것을 나타낸다. 딥핑(dipping), 분사, 전해질, 전극 등과 같은 공지된 적용 공정 중 하나의 사용에 의해 적용될 수 있는 적절한 금속의 박층을 구비한 보디를 예비코팅함으로써 습윤이 용이해질 수 있고, 상기 층의 두께는 양호하게는 약 10㎛ 내지 1,000㎛이다.

코팅은 캐리어 가스 내의 동반을 위해 용융 금속 내의 일원자 상태로부터 프로브 보디 내의 분자 이원자 상태로 회합을 촉진하는 측정되는 수소 또는 다른 가스쪽으로의 촉매 반응을 갖는 재료일 수 있다. 특히 적절한 재료는 용이하게 증착될 수 있으며 상업용 백금 용액으로부터 박층을 제공할 수 있는 플라티늄으로서 개시되어 있다.

프로브 보디의 형상은 마틴 등에 의한 미국특허 제 4,907,440호에 개시된 것에 제한되는 것이 아니고, 실제로 가스가 블록 내부로 확산하도록 상응하는 최소 경로 길이를 제공할 정도로 크기가 작은 것이어도 좋다. 주어진 프로브 용적에 대한 활성 금속/프로브 표면적을 최대로 하는 형상이어도 좋다. 특히, 기계적인 충격을 받기 쉬운 정도의 예리한 모서리를 회피하기 위해 상기 보디의 에지는 둥글게 처리되어야 한다는 것을 알 수 있다. 바람직한 경로 길이를 제공하기 위해 프로브의 두께가 재료의 강도에 의해 결정되는 최소치인 약 0.51cm 내지 1.52cm(약 0.2in내지 0.6in)로 되어야 하는 직사각형 프로브도 개시되어 있다. 유리하게는, 직사각형 프로브의 용적은 1cc 내지 10cc이고, 양호하게는 3cc 내지 약 5cc이다. 본 발명의 양호한 원통형 프로브는 약 6cc이다.

또한, 프로브 보디에는 캐리어 가스를 도입하고 캐리어 가스-동반 가스 혼합물을 제거하는 두개의 튜브의 단부를 각각 수용하는 두개의 평행 보어가 제공된다. 튜브는 내열성 접합제를 사용하여 프로브 보디 내에 접합될 수 있다.

상술된 바와 같이 이루어진 본 발명의 프로브 보디는 마틴 등에 의한 특허의 장치에 사용될 수 있고, 비교 가능한 가스 함유량 판독치를 제공하고, 작업 수명이 증가된다. 시판중인 프로브의 작업 수명이 8시간 미만이고 종종 1시간 미만인 것에 비해, 본 발명의 프로브는 용융 구리에서의 작업 수명이 통상적으로 약 24시간이다.

프로브를 제조하는데 사용되는 재료는 연화 없이 침수 온도에 견딜 수 있는 허용가능한 정도로 제공되는 내화재이고, 상기 프로브는 큐어링시에 기계 강도, 다공성, 공경 및 투과성을 충족시킨다. 양호한 특정 내화재의 예는 알루미늄, 마그네슘, 실리콘, 텅스텐 및 티타늄의 카바이드, 니트라이드 및 옥사이드를 포함하는 내화 모르타르이다. 그 효능이 입증된 양호한 내화 재료는 유리하게, 실리콘 디옥사이드(비정질 및 결정질)의 혼합물과, 수산화 알루미나 실리케이트, 소듐 실리케이트 및 칼슘 리그노술포네이트의 혼합물이다. 소듐 실리케이트는 결합제로서 작용한다. 이러한 조성을 갖는 재료는 시판중인 카보프랙스 모르타르 넘버 8S이고, 노의 라이닝을 형성하기 위해 내화 벽돌을 서로 결합하는데 사용된다.

본 발명의 프로브 제조를 위해 상술된 바와 같이, 상기 내화 모르타르는 양호하게는 퍼티(putty)와 같이 견고한 강성 페이스트를 갖는 혼합물을 형성하기 위해 물과 혼합된다. 그후, 상기 페이스트는 소망 프로브 형상으로 형성되고, 프로브 보디 제품을 형성하기 위해 경화된다. 형상화된 혼합물은 양호하게는 먼저, 공기로 건조된 후, 최종 프로브 보디 제품을 형성하는 가마에서 가열(소결)된다. 물과 모르타르의 비율은 물이 약 45cc이며 내화 모르타르가 약 453.6g(1 lb)이고, 강성 제품으로 성형 및 형성될 수 있는 견고한 강성 페이스트를 제공한다.

본 발명의 다양한 실시예는 하기의 특정 실시예를 참조로 설명된다. 그러나, 그러한 실시예는 단지 도시 목적상 예시된 것이고, 본 발명이 그것에 제한되지 않는다는 것이 이해될 것이다.

제 1 실시예

2.54cm(1in)의 외경과 2.22cm(7/8in)의 내경을 갖는 아크릴 플라스틱 튜브는 그 상단부의 중심선상에 0.24cm(3/32in)의 깊이 및 0.48cm(3/16in)의 폭을 갖는 슬롯이 제공되고 1.59cm(5/8in)의 길이(높이)로 절단되었다. 강성 페이스트를 형성하기 위해 약 45cc의 물과 혼합되는 약 453.6g(1 lb)의 카보프랙스 모르타르를 사용하는 비율로 카보프랙스 모르타르 넘버 8S는 물과 혼합되었다. 그후, 내화 모르타르 혼합물은 성형되는 모르타르에 간극이 존재하지 않도록 튜브 내에 채워진다. 스틸로 이루어진 스트레이트-에지는 플라스틱 튜브에서 좌우로 연장되는 중심 슬롯으로부터 초과 모르타르를 제거하는데 사용된다. 직경이 0.165cm(0.065in)인 두개의 구멍은 플라스틱 튜브의 각각의 측부로부터 0.556cm(7/32in)의 깊이로0.48cm(3/16in)인 중심 슬롯에 형성된다. 몰드 내의 모르타르 페이스트 혼합물은 주변 온도에 노출되어 두시간 동안 유지된다. 그후, 몰드 내의 모르타르 페이스트 혼합물은 가마 내에 위치되어 24시간 동안 1,250℃로 가열된다. 아크릴 플라스틱은 가마 내에서 연소되어 프로브 보디를 남기게 된다.

도 1에 도시된 바와 같은 용융 구리 내의 수소를 측정하기 위한 가스 측정 분석 시스템에서의 상기 프로브 보디의 사용은 용융 구리 내에서의 전체 침수 시간인 약 24시간 이상의 작업 수명을 갖는다. 이는 일반적으로 전체 침수 시간이 8시간 미만인 때로는 1시간 미만인 시판중인 프로브 보디에 비교된다. 본 발명의 침수 프로브는 또한 가스 분석 시스템에서 뛰어난 가스 측정 특성을 나타내었다.

제 2 실시예

침수 프로브는 제 1 실시예에 따라 제조되었다. 그후, 상기 카보프랙스 모르타르 넘버 8S는 200메시(이러한 분율은 전체 내화 모르타르의 약 30%임)보다 미세한 내화 재료를 제공하기 위해 체로 걸러졌다. 그후, 상기 미세한 재료는 제 1 실시예에서와 같은 페이스트로 형성되고 제 1 실시예에서와 같은 침수 프로브로 형성되었다. 그후, 일산화 탄소는 프로브의 입구로 이송되어 출구 외부로 취해졌다. 프로브는 대기중에 놓이고, 평형이 달성되었을 때, 프로브 보디로부터 유출하는 가스를 점화하기 위해 화염이 사용되었다. 전체 내화 모르타르 혼합물을 사용하여 이루어진 프로브 보디는 그 주변 둘레로 청색의 균일한 화염을 나타내었고, 이는 일산화 탄소(CO)가 프로브로부터 균일하게 유출하는 것을 나타내는 것이다. 다른 프로브에 있어서는 화염이 프로브의 상부에서 우세하고, 이는 상기 모르타르 혼합물의사용이 바람직하다는 것을 입증하는 것이다. 또한, 본 실시예는 프로브 보디가 용융 금속에 침수된 후 용융 금속이 정수두 상태로 될 때, 프로브 보디가 가스 측정 시스템에서의 프로브로서 사용하기에 적합한 가스 전달 특성을 갖는다는 것을 입증한다.

본 발명이 특정한 실시예를 참조로 설명되었지만, 전술한 설명의 범위 내에서의 다양한 선택, 변형 및 변경은 본 기술분야의 기술자에게는 자명한 것이다. 그러므로, 본 발명의 정신 및 범위 내에서 임의의 선택, 변형 및 변경은 특허청구범위에 포함되어야 한다.

Claims (13)

1. 분석 기구와 프로브 보디를 포함하는 용융 금속 가스 측정 시스템을 사용하여 용융 금속의 가스 함유량을 측정함으로써 연속 주조 또는 다른 수단에 의해 구리 또는 다른 금속을 제조하는 방법에 있어서,

   금속을 노 내에서 용융시키는 단계와,

   용융 금속 내에서 침수에 견디기에 충분한 내열성을 갖는, 가스는 투과할 수 있지만 액체-금속은 투과할 수 없는 재료로 이루어지는 프로브 보디를 용융 금속 내로 삽입하는 단계를 포함하고,

   상기 프로브 보디는 그 내부로의 가스 입구와 그 보디로부터의 가스 출구를 구비하고, 상기 가스 입구와 가스 출구는 서로 이격되어 있고, 상기 입구로부터 출구로 통과하는 캐리어 가스는, 내부 또는 경계면에 형성되거나 용융 금속으로부터 상기 프로브 보디의 내부로 확산하는 가스를 동반하기 위해 프로브 보디 내부를 통과하고, 상기 프로브 보디는 미립자 내화 재료로 이루어지는 성형 가능한 페이스트 또는 슬러리를 몰드 내에서 주조함으로써 형성되고, 상기 페이스트는 큐어링시에 경화되고, 상기 성형된 페이스트의 큐어링에 의해 가스는 투과할 수 있지만 액체-금속은 투과할 수 없는 고형물이 형성되고,

   분석 기구를 사용하여 동반 가스-캐리어 가스 혼합물을 기준값과 비교하는 단계와,

   용융 금속의 가스 함유량을 결정하고, 가스 함유치에 기초하여 금속 제조 공정을 제어하는 단계와,

   금속 제조 작업중에 상기 삽입 단계, 비교 단계 및 제어 단계를 반복하는 단계를 또한 포함하는 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 용융 금속은 구리인 제조 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 용융 금속은 스틸인 제조 방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 용융 금속 스틸은 용융 스틸의 가스 함유량에 따라 가스가 제거되는 제조 방법.
5. 용융 금속의 가스 농도를 결정하기 위해 제공되는 가스 분석 장치에 있어서,

   가스 입구 및 이격된 가스 출구를 갖는 침수 프로브와,

   캐리어 가스 공급 수단과,

   상기 캐리어 가스와 캐리어 가스-동반 가스 혼합물의 가스 재순환 수단과,

   상기 캐리어 가스-동반 가스 혼합물을 캐리어 가스 또는 다른 기준값에 대해 비교식으로 측정함으로써 금속 내의 가스의 농도를 결정하도록 되어 있는 가스 농도 결정 수단과,

   상기 캐리어 가스 공급 수단, 가스 입구, 가스 출구, 가스 재순환 수단 및 가스 농도 결정 수단을 폐쇄 회로 형태로 연결하는 도관 수단을 포함하고,

   상기 침수 프로브가 용융 금속 내에 침수될 때, 가스 입구로부터 가스 출구를 통과하는 캐리어 가스는 프로브 보디 내부를 통과하고 용융 금속으로부터 상기 보디의 내부로 확산하는 가스를 동반하고, 상기 프로브 보디는 가스는 투과할 수 있지만 액체-금속은 투과할 수 없는 성형된 미립자 내화 재료를 포함하는 가스 분석 장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 미립자 내화 재료는 알루미늄, 마그네슘, 실리콘, 텅스텐 및 티타늄의 카바이드, 니트라이드 및 옥사이드로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 가스 분석 장치.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 침수 프로브는 원통형인 가스 분석 장치.
8. 용융 금속의 가스 함유량을 측정하기 위한 가스 측정 시스템에 사용하기 위한 침수 프로브 보디 제조 방법에 있어서,

   혼합물을 강성의 페이스트 형태로 형성하기 위해 미립자 내화 재료를 액체와 혼합하는 단계를 포함하고,

   상기 내화 재료 혼합물은 가스는 투과할 수 있지만 액체-금속은 투과할 수 없는 고형물을 형성하기 위해 큐어링시에 경화되고,

   상기 내화 혼합물을 소망 프로브 보디 형상으로 형성하는 단계와,

   상기 프로브 보디를 형성하기 위해 상기 형성된 혼합물을 유효한 시간 및 온도로 큐어링하는 단계를 또한 포함하는 침수 프로브 보디 제조 방법.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 액체는 물인 침수 프로브 보디 제조 방법.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 미립자 내화 재료는 알루미늄, 마그네슘, 실리콘, 텅스텐 및 티타늄의 카바이드, 니트라이드 및 옥사이드로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 침수 프로브 보디 제조 방법.
11. 제 8 항에 있어서, 상기 입구 및 출구 가스 도관 튜브를 유지하기 위해 상기 프로브 보디 내에는 개구가 제공되고, 상기 개구는 상기 프로브 보디 내로 부분적으로 연장되며 서로 이격되는 침수 프로브 보디 제조 방법.
12. 제 10 항에 기재된 침수 프로브 보디 제조 방법을 사용하여 제조되는 침수 프로브 보디.
13. 제 11 항에 기재된 침수 프로브 보디 제조 방법을 사용하여 제조되는 침수 프로브 보디.