PT1460416E - Dispositivo de medição de electrólitos sólidos para determinação da actividade de oxigénio em fusões de metal ou de escória e utilização de um dispositivo de medição destes - Google Patents

Description

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DESCRIÇÃO "DISPOSITIVO DE MEDIÇÃO DE ELECTRÓLITOS SÓLIDOS PARA DETERMINAÇÃO DA ACTIVIDADE DE OXIGÉNIO EM FUSÕES DE METAL OU DE ESCÓRIA E UTILIZAÇÃO DE UM DISPOSITIVO DE MEDIÇÃO DESTES" A invenção refere-se a um dispositivo de medição para a determinação da actividade de oxigénio em fusões de metal ou de escória com uma cabeça de medição disposta numa extremidade de um tubo de suporte, onde se encontra uma célula de medição electroquimica que possui num lado um tubo de ensaio de electrólitos sólidos fechado, que contém na sua extremidade fechada um material de referência e um eléctrodo que sobressai da extremidade oposta do tubo de ensaio de electrólitos sólidos. A invenção refere-se ainda a um tubo de ensaio de electrólitos sólidos para uma célula de medição electroquimica.

Conhecem-se, por exemplo, este tipo de dispositivos de medição da DE 31 52 318 C2. 0 sensor aqui descrito serve para medir a concentração de oxigénio em metal fundido. Também se conhecem dispositivos de medição idênticos de US 3.578.578, DE 28 10 134 Al ou DE 26 00 103 C2.

Existe a necessidade de medir também outras substâncias contidas em fusões metálicas, para além do oxigénio. A invenção pretende disponibilizar um dispositivo de medição simples, bem como, um respectivo tubo de ensaio de electrólitos sólidos, que permitam apurar também a concentração de outros elementos para além do teor de oxigénio. 2 A tarefa resolve-se pelo facto do tubo de ensaio de electrólitos sólidos apresentar na sua superfície exterior um revestimento numa mistura de zirconato de cálcio com um fluoreto. Observou-se assim ser possível apurar, por exemplo, a concentração de enxofre, silício ou carbono em fusões. 0 efeito é assim explicado pelo facto de, por exemplo, o enxofre contido no metal líquido reagir com o CaO do zirconato de cálcio, sendo o oxigénio obtido como produto de reacção e a alteração da actividade de oxigénio à superfície do electrólito sólido é medida e correlacionada com o enxofre. 0 dispositivo de medição pode ser utilizado em fusões de metal ou escória, sobretudo em fusões de aço ou ferro, para a medição da concentração de enxofre, silício ou carbono. Daqui resulta uma rápida medição. É vantajoso se o dispositivo de medição apresentar, para além da célula de medição electroquímica, um sensor de temperatura, como por exemplo um elemento térmico, de modo a poder medir também a temperatura das fusões metálicas. 0 silício é correlacionado com o teor de enxofre e o carbono pode ser calculado a partir do equilíbrio da temperatura do silício/carbono do metal líquido. 0 dispositivo de medição em conformidade com a invenção permite evitar uma análise de teste no laboratório, de modo que no processo de produção se consiga poupar muito tempo e, consequentemente, se obtenha uma melhor e mais rápida influência do processo de produção.

As subreivindicações indicam versões privilegiadas da invenção. É conveniente o fluoreto ser pelo menos um do grupo de CaF2, NaF, SrF2, BaF2, MgF2. É vantajoso para uma elevada sensibilidade de medição o facto do zirconato de 3 cálcio ser estequiométrico. É igualmente vantajoso o facto da espessura da camada se situar entre 10 e 100 pm, sobretudo 30 pm. Basta uma camada mais fina no caso de temperaturas de aplicação mais elevadas (por exemplo antes de um tratamento de dessulfuração). O tempo de resposta é bastante curto. No caso de temperaturas de aplicação mais baixas (por exemplo após o tratamento de dessulfuração) é necessária uma camada mais grossa. O tempo de resposta é, neste caso, um pouco maior. O tubo de ensaio de electrólitos sólidos é vantajosamente ZrC>2 estabilizado. A camada pode também cobrir apenas parcialmente a superfície exterior do tubo de ensaio de electrólitos sólidos, sendo que pelo menos a superfície devia estar revestida na área do tubo de ensaio, onde se encontra a massa de referência.

Passamos a explicar um exemplo de execução da invenção por meio de um desenho. Nomeadamente: a Figura 1 mostra um dispositivo de medição e a Figura 2 mostra o corte transversal por um tubo de ensaio de electrólitos de sólidos. O dispositivo de medição apresenta um tubo de suporte 1 que suporta a cabeça de medição 2, em que a cabeça de medição 2 dentro do tubo de suporte 1 entra em contacto com aparelhos de medição e de avaliação por meio de um contactor 3 com um cabo de entrada. O tubo de suporte 1 é apresentado na Figura 1 apenas de forma limitada.

Na extremidade de imersão da cabeça de medição encontra-se, ao lado de um elemento térmico 4, um tubo de ensaio de electrólitos sólidos 5. O elemento térmico 4 e o 4 tubo de ensaio de electrólitos sólidos 5 estão envolvidos por uma capa protectora 6 e protegidos antes ou durante a imersão da cabeça de medição na fusão, sobretudo aço ou ferro fundido. A Figura 2 representa um corte do tubo de ensaio de electrólitos sólidos 5. É fabricado em dióxido de zircónio estabilizado e apresenta no seu interior, como material de referência 7, uma mistura de crómio e dióxido de crómio. 0 material de enchimento 8 disposto por cima 8 é por exemplo óxido de alumínio. No tubo de ensaio de electrólitos sólidos 5 encontra-se centralmente uma barra de molibdénio como eléctrodo 9. 0 eléctrodo 9 sobressai para fora da extremidade aberta do tubo de ensaio de electrólitos sólidos 5. Esta extremidade aberta é fechada por uma capa 10, em que o material de enchimento 8 é suportado na sua extremidade superior por um cimento permeável ao gás 11. O tubo de ensaio de electrólitos sólidos 5 é envolvido por uma capa de aço 12, que protege adicionalmente o tubo de ensaio durante a imersão na fusão metálica. Começa a fundir e liberta o revestimento 13 sobre o tubo de ensaio de electrólitos sólidos 5. 0 revestimento é, preferencialmente, uma mistura de zirconato de cálcio e fluoreto de magnésio.

Na fusão o CaO reage com enxofre com formação de CaS, libertando o oxigénio, cuja actividade é medida com a ajuda do tubo de ensaio de electrólitos sólidos. 5

DOCUMENTOS APRESENTADOS NA DESCRIÇÃO

Esta lista dos documentos apresentados pelo requerente foi exclusivamente recolhida para informação do leitor e não faz parte do documento europeu da patente. Foi elaborada com o máximo cuidado; o IEP não assume, porém, qualquer responsabilidade por eventuais erros ou omissões.

Documentos de patente apresentados na descrição • DE 3152318 C2 · DE 2810134 Al • US 3578578 A · DE 2600103 C2

Lisboa, 01/12/2010

Claims (11)

1 REIVINDICAÇÕES 1. Tubo de ensaio de electrólitos sólidos para uma célula de medição electroquimica para a determinação da actividade de oxigénio em fusões de metal ou de escória com uma extremidade fechada, caracterizado pelo facto de possuir na sua superfície exterior um revestimento (13) de uma mistura em zirconato de cálcio com um fluoreto.

2. Tubo de ensaio de electrólitos sólidos segundo a reivindicação 1, caracterizado pelo facto do fluoreto ser pelo menos um do grupo CaF2, NaF, SrF2, BaF2, MgF2.

3. Tubo de ensaio de electrólitos sólidos segundo a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo facto do zirconato de cálcio ser estequiométrico.

4. Tubo de ensaio de electrólitos sólidos segundo uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizado pelo facto do revestimento (13) ter 10 a 100 ym de espessura.

5. Tubo de ensaio de electrólitos sólidos segundo uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizado pelo facto do revestimento (13) cobrir apenas parcialmente a superfície exterior.

6. Dispositivo de medição para a determinação da actividade de oxigénio em fusões de metal ou de escória com uma cabeça de medição disposta numa extremidade de um tubo de suporte, onde se encontra uma célula de medição electroquimica que possui num lado um tubo de ensaio de 2 electrólitos sólidos fechado segundo a reivindicação 1, que contém na sua extremidade fechada um material de referência e um eléctrodo que sobressai da extremidade oposta do tubo de ensaio de electrólitos sólidos, e o tubo de ensaio de electrólitos sólidos (5) apresentar na sua superfície exterior um revestimento (13) à base de uma mistura de zirconato de cálcio com um fluoreto.

7. Dispositivo de medição segundo a reivindicação 6, caracterizado pelo facto do fluoreto ser pelo menos um do grupo CaF2, NaF, SrF2, BaF2, MgF2.

8. Dispositivo de medição segundo a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo facto do zirconato de cálcio ser estequiométrico.

9. Dispositivo de medição segundo uma das reivindicações de 6 a 8, caracterizado pelo facto do revestimento (13) ter 10 a 100 pm de espessura.

10. Dispositivo de medição segundo uma das reivindicações de 6 a 9, caracterizado pelo facto do revestimento (13) cobrir apenas parcialmente a superfície exterior do tubo de ensaio de electrólitos sólidos (5).

11. Utilização do dispositivo de medição segundo uma das reivindicações de 6 a 10 para a determinação do teor de enxofre, silicio ou carbono em fusões de metal ou de escória, sobretudo em aço ou ferro fundido. Lisboa, 01/12/2010