PL61217B1 - - Google Patents

Description

08.IV.1965 dla zastrz. 1 — 4 Niemiecka Republika Federalna Opublikowano: 21.XH.1970 61217 KI. 421, 3/53 MKP G 01 n, 33/20 CZYTELNIA UKD Urzedu P.l*er*k **¦ M-1 ei r Wlasciciel patentu: Gesellschaft zur Forderung der Eisenhiittentechnik m.b.H., Dusseldorf (Niemiecka Republika Federalna) Urzadzenie do oznaczania zawartosci tlenu w cieklych metalach Znany jest sposób oznaczania zawartosci czynne¬ go tlenu w cialach stalych na drodze elektroche¬ micznej, przy uzyciu 'talk zwanego ogniwa stalego.Przyrzad ten jest ogniwem elektrochemicznym, w którym substancja porównawcza, o znanej zawar¬ tosci czynnego tlenu, jest za pomoca warstwy po¬ sredniej' z przewodzacego jony tleniu, stabilizowa¬ nego tlenku cyrkonu, oddzielona od ciala stalego, którego zawartosc czynnego tlenu ma byc oznaczo¬ na. Zarówno substancja porównawcza, jak i cialo badane sa polaczone przewodem z miliwoltomie¬ rzem. Przy ogrzewaniu ogniwa, dzieki zdolnosci tlen¬ ku cyrkonu do przewodzenia jonów tlenu, przez og¬ niwo to plynie prad, którego napiecie moze byc zmierzone miliwoltomierzem. Napiecie to zalezy od aktywnosci tlenu zawartego w badanej substancji oiraz od temperatury.Proponowano takze mierzyc zawartosc tlenu w cieklych metalach przy uzyciu substancji o znanej zawartosci czynnego tlenu, umieszczonej w zbiorni¬ ku ze stabilizowanego tlenku cyrkonu. W substan¬ cji tej jest zanurzona elektroda, polaczona [poprzez miliwoltomierz z druga elektroda, zanurzona w ba¬ danym stopie.Poniewaz aktywnosc tlenu w cieklym metalu za¬ lezy od temperatury stopu, przeto równoczesnie z dokonywaniem pomiaru pradu plynacego przez ele¬ ktrody nalezy takze mierzyc temperature stopu.Nastrecza to jednak dosc duze trudnosci, gdyz trzeba jednoczesnie operowac dwoma aparatami po¬ miarowymi, co powoduje powstawanie w ukladzie pomiarowym czasowych i miejscowych niedoklad¬ nosci, zwlaszcza, ze temperatura nie jest jednakowa we wszystkich miejscach stopu. O dokladnosci po- 5 miaru zawartosci tlenu w stopie decyduje to, aby mierzenie temperatury i aktywnosci tlenu w stopie odbywalo sie dokladnie w tym samym miejscu sto¬ pu. Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie, które umozliwia przeprowadzanie takiego pomiaru. io Urzadzenie wedlug wynalazku do oznaczania za¬ wartosci tlenu w cieklych metalach sklada sie z rurowego zbiornika, wykonanego z gazoszczelnie wypalonego stabilizowanego tlenku cyrkonu. W zbiorniku tym umieszcza sie substancje porównaw- 13 cza. Zewnetrzne sciany i dno naczynia pokryte sa warstwa spieczonego, prizepuisizczajacego gaz, stabi¬ lizowanego tlenku cyrkonu. Warstwa ta ma za zada¬ nie zwiekszyc wytrzymalosc naczynia na zmiany temperatury i zabezpieczyc je przed pekaniem przy 20 wkladaniu go do goracego stopu. Dno zbiornika od wewnetrznej strony jest pokryte spieezona warstwa ze stabilizowanego tlenku cyrkonu i w warstwe te jest wpieczony termoelement, miedzy którego ra¬ mionami jest wlaczony miliwoltomierz, mierzacy 25 temperature metalu. Jedno z ramion termoelemen- tu sluzy równoczesnie jako wewnetrzna elektroda.Pomiedzy ta elektroda wewnetrzna i elektroda ze¬ wnetrzna znajduje sie woltomierz lampowy, mie- 30 rzacy sile elektromotoryczna ogniwa elektroche- 612173 micznego, zlozonego z substancji porównawczej, zbiornika i stopu.Stykajaca sie ze stopem zewnetrzna elektroda jest korzystnie wpieczona w zewnetrzna warstwe z prze¬ puszczajacego gjaz stabilizowanego tlenku cyrkonu, znajdujaca sie na scianie rurowego naczynia.Urzadzenie wedlug wynalazku stanowi zwarta calosc i jest proste w obsludze. Wskazane jest rów¬ niez zaopatrywac to urzadzenie w wymienna rure metalowa, stanowiaca jego przedluzenie i stanowia¬ ca elektryczne polaczenie zewnetrznej elektrody z lampowym woltomierzem.Jako zbiornik mieszczacy porównawcza substan¬ cje, zanurzony w stopie, mozna tez stosowac nie przepuszczajaca'gazu Turke, na przyklad z kwarcu lub sylimanitu, której koniec zanurzony w stopie jest zamkniety gazoszczelnym korkiem ze spieczOr nego i stabilizowanego tlenku cyrkonu. Na koirku tym od zewnatrz znajduje sie spieczona i prze¬ puszczajaca gaz warstwa tlenku cyrkonu. Równiez i przy tym rozwiazaniu termoelement jest wluto- wany w napieczonej lub naprasowanej na ten ko¬ rek od wewnatrz warstwie stabilizowanego tlenku cyrkonu. Elektrode zewnetrzna mozna wykonywac nie tylko ze znanych metali o wysokiej temperatu. turze topnienia, ale takze ze zwiazków metalocera- micznych, jak tlenek cyrkonu i niob lub tlenek cyrkonu i wanad1, a takze borek cyrkonu i rózne wegliki i azotki w wysokiej temperaiturze topnie¬ nia.Na rysunku przedstawiono przyklady wykonania urzadzenia wedlug wynalazku.W urzadzeniu przedstawionym na fig, 1 w stopio¬ nym metalu S jest zanurzony zbiornik pomiarowy 1, wykonany z gazoszczelnie wypalonego stabilizowa¬ nego tlenku cyrkonu. Wewnatrz zbiornika 1, na je¬ go dnie, znajduje sie warstwa 2 z napieczonego sta¬ bilizowanego tlenku cyrkonu. W warstwie tej jest wpieczony termoeleiment T, do którego ramion 3, 3* jest przylaczony miliwoltomierz 4. W przepusz¬ czajaca gaz warstwe 5 z tlenku cyrkonu, znajduja¬ ca sie na zewnetrznej powierzchni rurowego zbiór, nika 1, jest wpieczona metalowa elektroda 6. Elek¬ troda ta jest polaczona z lampowym woltomierzem 7 i korzystnie wykonana jest z tego samego two¬ rzywa, a mianowicie z metalu lub stopu metalicz¬ nego, co ramie 3' teirmoelementu, polaczone z miili- woltomierzem 4 i lampowym woltomierzem 7.Do wnetrza zbiornika 1 jest wprowadzona rura 8, przez która, jak to zaznaczono na rysunku strzal¬ ka, doprowadza sie gaz porównawczy o znanej za¬ wartosci aktywnego tlenu (cisnienie czastkowe tle¬ nu), kierujac go na przepuszczajaca gaz, spieczona warstwe -denna 2, znajdujaca sie w zbiorniku 1 z tlenku cyrkonu i zawierajaca termoelement T.Jezeli zbiornik 1 jest otoczony cieklym metalem S o nieznanej zawartosci czynnego tlenu, wówczas lampowy woltomierz 7 wykazuje okreslona sile ele¬ ktromotoryczna, z któreji przy uwzglednieniu tem¬ peratury stopu mozna obliczyc zawartosc czynnego tlenu w stopie. Woltomierz 7 mozna tak wycecho- wac, ze na jego skali odczytuje sie bezposrednio •zmierzona aktywnosc 'tlenu.W przykladzie urzadzenia, uwidocznionym w prze¬ kroju pionowym na fig. 2, glowica pomiarowa, od- 217 4 powiadajaca tej, jaka opisano w odniesieniu do fig. 1, jest polaczona rozlacznie z metalowa rura 10, do której jest przysrubowana zewnetrzna elektroda 11, odpowiadajaca elektrodzie 6 ma fig. 1. Stfcp 13 znaj- 5 duje sie w otwartym piecu 12 lub wannie wzgled¬ nie w czerpaku.Na fig. 3 uwidoczniono w przekroju pionowym przyklad wykonania urzadzenia wedlug wynalazku, które umozliwia szybka wymiane zbiornika ponnia- io Towego. Na zbiorniku pomiarowym 1 sa przymoco¬ wane, wzajemnie odizolowane styki metalowe 14, polaczone z ramionami 3 i 3* termoelementu T.Styki te, wraz ze stykami 15, wpuszczonymi w po¬ sredni element ceramiczny 16 i równiez miedzy 15 soba odizolowanymi i za posrednictwem wyrów¬ nawczych przewodów 17, tworza przewód dla ter¬ moelektrycznego pradu do miliwoltomierza 4. Ze¬ wnetrzna eletkroda 11 jest przysrubowana do prze- wcdzaceji prad elektryczny rury 18, polaczonej z 20 lampowym woltomierzem 7 za pomoca styków 19, przeprowadzonych przez rure i odizolowanych od niej. Ceramiczny element 16 jest zamocowany w miejscu 20 w rurze 18, wykonanej na przyklad z zelaza. Rura 8 do doprowadzania gazu jest umiesz- 25 czona w uszczelnieniu 21 w rurze 22, do której wprowadza sie gaz porównawczy, na przyklad po¬ wietrze, jak to zaznaczono na rysunku strzalka. Gaz porównawczy uchodzi ze zbiornika pomiarowego 1 przez boczne otwory 23.I0 Dla ochrony styków 14 i 15 przed promieniowa¬ niem cieplnym i odpryskami metalu czy zuzla sluzy oslona 24, wykonana z tworzywa bedacego izolato¬ rem cieplnym, na przyklad z twardego azbestu. Je¬ zeli urzadzenie ma byc wprowadzane do stopionego ;5 metalu 13 poprzez powloke z zuzla, wówczas na oslo¬ ne 24 naklada sie zamknieta z jednej strony rure metalowa 25.Zewnetrzna elektroda 11 moze byc wykonana w postaci rury metalowej o podwójnych scianach, na l0 pirzyklad z miedzi i moze byc chlodzona woda.Przyklad urzadzenia, uwidoczniony w pionowym przekroju na fig. 4, odpowiada w zasadzie rozwia¬ zaniu przedstawionemu na fig. 2, przy czym za¬ miast zbiornika 1 ze stabilizowanego tlenku cyrko- 45 nu stosuje sie tu nie przepuszczajaca gazu rurke 26, na przyklad z kwarcu lub sylimanitu. Koniec rumki 26 zanurzony w stopie 13 jest zamkniety korkiem 27 z gazoszczelnie wypalonego stabilizowanego tlenku cyrkonu. Na korku tym znajduje sie wprasowana 50 lub wpieczona warstwa wewnetrzna 28 ze stabili¬ zowanego tlenku cyrkonu, w której zaiutowany jest termoelement T. Na zewnatrz, to znaczy na powierz¬ chni stykajacej sie z cieklym metalem, korek 27 ma przepuszczajaca gaz warstwe 29 z napieczonego i5 stabilizowanego tlenku cyrkonu. Rozwiazanie to daje te korzysc, ze zbiornik z rurki 26 z korkiem 27 jest bardzo prosty i niekosztowny.Urzadzenie wedlug wynalazku stosuje sie w ten sposób, ze po zanurzeniu zbiornika 1 lub 26, 27 w stopie 13 pomiar sily elektromotorycznej, na pod¬ stawie której okresla sie potencjal tlenowy stopu, przeprowadza sie dopiero wtedy, gdy polaczony z ramionami 3, 3* termoelementu T miliwoltomierz 4 pokazuje stala temperature. 65 Szczególna cecha urzadzenia wedlug wynalazku r \5 61 217 6 jest to, ze umozliwia omo za pomoca jednego tylko pomiaru okreslic w najkrótszym czasie zarówno temperature, jak i zalezna od miej' zawartosc tlenu w stopie, na przyklad w stopie stalowym. Ulatwia to i udoskonala na przyklad odtlenianie zelaza i stopów zelaza, a -takze umozliwia nadzorowanie i sterowanie procesu wytapiania na przyklad w konwertorze nie tylko w zaleznosci cd temperatu¬ ry ale i odpowiednio do zawartosci tlenu w stopie. PL PL

Claims (5)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Urzadzenie do oznaczania zawartosci 'tlenu w cieklych metalach, zwlaszcza w zelazie, za pomoca bezprzewodowego pomiaru napiecia elektrochemicz¬ nego ogniwa, którego jedna elektroda, jako elektro¬ da zewnetrzna, jest polaczona ze stopionym meta¬ lem, a druga elektroda, bedaca elektroda wewnetrz¬ na, jest polaczona z substancja porównawcza, w któreji zawartosc czynnego tlenu jest znana i która jest oddzielona cd metalu za pomoca przegrody przewodzacej jony tlenu, znamienne tym, ze sklada sie z rurowego zbiornika pomiarowego (1) z sub¬ stancja wyrównawcza, wykonanego ize stabilizowa¬ nego i gazoszczelnie wypalonego tlenku cyrkonu, majacego ma zewnetrznych scianach i na dnie na¬ pieczone warstwy <5, 2) z przepusizczajacego gaz stabilizowanego tlenku cyrkonu, przy czym w war¬ stwie (2) na dnie jest wpieczony termoeiement (T), miedzy którego ramionami (3, 3') jest miliwolto- mierz (4) mierzacy temperature metalu, tak wla¬ czony, iz jedno ramie (3*) termoelementu (T) stano¬ wi równoczesnie wewnetrzna elektrode, miedzy która, a zewnetrzna elektroda (6, 11) jest umieszczo¬ ny woltomierz lampowy (7), mierzacy sile elektro¬ motoryczna elektrochemicznego ogniwa.

2. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze zewnetrzna elektroda (6) jest wpieczona w zew- 5 netrzna warstwe (5) ze stabilizowanego tlenku cyr¬ konu, znajdujaca sie na rurowym zbiorniku (1).

3. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze zbiornik pomiarowy (1) jest ipolaczomy wymien¬ nie z metalowa rura (10), stanowiaca jego przedlu- io zenie i tworzaca elektryczne polaczenie miedzy ze¬ wnetrzna elektroda (11) i woltomierzem lampowym

4. Urzadzenie wedlug 'zastrz. 1, znamienne tym, ze ramiona (3, 3') termoeleimentu (T) sa polaczone 15 ze stalymi, elektrycznie odizolowanymi stykami (14) na zbiorniku (1), laczacymi sie ze stykami (15) po¬ sredniego elementu ceramicznego (16), lezacego po¬ miedzy zbiornikiem (1) i przewodzaca elektrycznosc rura (18), przy czym do miliwoltomierza prowadza 20- przewody wyrównawcze (17), a przysrubowana do rury (18) zewnetrzna elektroda (11) jest polaczona iz woltomierzem lampowym (7) za pomoca styków (19), odizolowanych od zelaznej rury (18).

5. Urzadzenie wedlug zastrz. 1—4, znamienne tym, ^ ze zbiornik (1) jest wykonany w ksztalcie rury (26) z tworzywa nie przepuszczajacego gazu, odporne¬ go na dzialanie wysokiej temperatury, a koniec tej rury zanurzony w stopie (13) jest zamkniety kor¬ kiem (27) z gazoszczelnie wypalonego staibilizowa- 30 nego tlenku cyrkonu, majacego zewnetrzna warst¬ we (29) z przepuszczajacego gaz napieczonego stabi¬ lizowanego tlenku cyrkonu i wprasowana lub wpie¬ czona wewnetrzna warstwe (28) ze stabilizowanego tlenku cyrkonu, w której jest zalutowany termoele- 35 ment (T).KI. 421, 3/53 61217 MKP G 01 n, 33/20KI. 421, 3/53 61217 MKP G 01 n, 33/20KI. 421, 3/53 612T7 MKP G 01 n, 33/20 •mnnrmnnnKI. 421, 3/53 61217 MKP G 01 n, 33/20 PL PL