RU2325633C2 - Датчик для определения активности кислорода в расплавах металлов и способ для его производства - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к измерению активности кислорода расплавов металлов. Сущность изобретения: датчик для измерения активности кислорода в расплавах металла содержит эталонное вещество с известной активностью кислорода, находящееся в электропроводящем контакте с измерительным устройством, твердый электролит, проводящий в основном ионы кислорода и с пренебрежимо малой электронной проводимостью при высоких температурах, обеспечивающий отделение эталонного вещества от расплава металла и образующий входную поверхность для ионов кислорода, которая находится в контакте с расплавом металла. Входная поверхность датчика, готового к работе, покрывается конструкцией из функциональной фольги, находящейся в тесном контакте с входной поверхностью и плотно прижатой к входной поверхности снаружи по всей ее протяженности посредством механических средств. Предложен также способ производства указанного датчика. Изобретение позволяет повысить надежность измерения низких концентраций кислорода. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 8 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к датчику для измерений активности кислорода расплавов металлов, в частности расплавов стали, и к способу производства этого датчика.

Уровень техники

В документе US 4906349 раскрыт известный, работающий на общем принципе датчик. Этот датчик представляет собой часть измерительной головки, которая должна погружаться в расплав металла. Небольшая трубка, выступающая из измерительной головки, изготавливается из стабилизированного оксида циркония, который, когда используется при высоких температурах расплава (примерно от 1500°С до 1800°С), имеет по существу кислородную проводимость и пренебрежимо малую электронную проводимость. Небольшая трубка является закрытой на выступающем краю, и внутри нее находится эталонное вещество в форме порошкообразной смеси хрома и оксида хрома, которое соединено с измерительным инструментом посредством проводника электричества. Измерительный инструмент, кроме того, посредством контакта с электронной проводимостью соединен с расплавом металла (ванной) и, кроме того, через расплав металла соединяется с наружной поверхностью трубки и, по этой причине, измеряет разность потенциалов между наружной и внутренней поверхностью трубки, так что, с учетом температуры, может вычисляться активность кислорода в расплаве. Активность кислорода соответствует содержанию кислорода, растворенного или иным образом присутствующего в соответствующем веществе, например в расплаве металла, в частности в расплаве стали.

Принцип измерения активности кислорода для таких датчиков описывается в статье "Sauerstoffmeβsonde FOX fuer Stahlschmelzen" в журнале "Stahl und Eisen" 95 (1975), No. 22, стр.1084.

Из патентов США 3752753 и 3773641 известно, что именно вставка, изготовленная из твердого электролита, может цементироваться в открытом краю небольшой огнеупорной трубки. Передняя наружная сторона вставки во время измерения находится в контакте с расплавом.

Наконец, известны варианты осуществления, где твердый электролит находится в форме покрытия на несущем стержне или на небольшой несущей трубке, как можно видеть в патенте Германии DE 2833397 A1. Эти датчики имеют особенно малое время реакции, поскольку толщина покрытия является меньшей, чем 300 мкм, и быстро достигается тепловое и электрическое равновесие.

Датчики описанного типа стали стандартными в качестве измерительных элементов для активности кислорода, в частности для мониторинга хода процесса раскисления алюминием. Они функционируют удовлетворительно в диапазоне более высоких уровней кислорода, то есть от 100 1/млн до 1000 1/млн или более.

Однако отмечается, что надежность, точность и, особенно, воспроизводимость измерения, в диапазоне низких уровней кислорода, от 1 1/млн до 100 1/млн, являются неудовлетворительными.

Проблема с точностью существует также в связи с уже рассмотренным патентом США №4906349. В соответствии с этим документом датчики, которые должны погружаться в расплав, механически очищаются на их наружной поверхности посредством травления или пескоструйной обработки, чтобы сделать возможным измерение концентрации кислорода от нуля до 20 1/млн с более высокой точностью и с улучшенным временем отклика.

Механическая и химическая очистка поверхности из твердого электролита, подобного оксиду циркония, соприкасающейся с расплавом, требует значительных дополнительных усилий, поскольку он представляет собой очень твердый и стойкий материал.

Одна из целей настоящего изобретения заключается в усовершенствовании функционирования датчиков при низких концентрациях кислорода без дополнительных усилий и без риска ненадежных измерений.

Сущность изобретения

Эта цель достигается посредством дополнительного развития известного датчика, в котором внешняя поверхность твердого электролита снабжается покрытием с помощью функциональной конструкции из фольги. Конструкция из фольги в этом смысле может представлять собой одну фольгу или несколько слоев фольги, расположенных один поверх другого, осуществляющих конкретную функцию, когда они погружаются в расплав.

Выражение "фольга", в настоящем контексте, должно восприниматься как нечто противоположное слою покрытия. Слой покрытия наносится на подложку и таким образом возникает когезионное состояние в виде плоского материала. Фольга является подобной листу и самостоятельно поддерживает двухмерную структуру материала, как например, тонкий катаный металл, который, в противоположность слою покрытия, имеет форму также и без конкретной подложки и выглядит как плоское изделие сложной формы малой толщины, которое является по существу однородным по всей его поверхности.

Фольга может иметь различные функции. Проблемы с измерениями при низких концентрациях кислорода могут частично объясняться тем фактом, что при погружении датчика в расплав на поверхности датчика скапливается кислород из окружающей среды, который затем также измеряется. Эта ошибка становится заметной, если уровень кислорода в расплаве является особенно низким.

Фольга предотвращает поступление кислорода, например, из окружающего воздуха, на поверхность датчика во время его погружения в расплав.

Другая функция фольги может представлять собой воздействие на смачиваемость внешней поверхности расплавом. Если фольга изготавливается из такого материала, который не препятствует миграции ионов кислорода из расплава в твердый электролит и, в то же время, под действием расплава во время плавления имеет преимущественное воздействие на смачиваемость, такие ошибки измерения могут быть уменьшены.

Конструкция из фольги в целом и, в частности, ее отдельные слои должны быть гибкими, с тем, чтобы они легко повторяли форму внешней поверхности твердого электролита и могли совпадать с ней в тесном контакте. Конструкция из фольги, соответственно, должна обладать небольшой механической жесткостью.

В принципе является известным создание обсуждаемого вида покрытия на внешней поверхности твердого электролита указанного датчика.

В патенте США №4342633, например, небольшая трубка из твердого электролита снабжается защитным экраном из низкоуглеродистой стали, который предназначен для уменьшения температурного шока, когда трубка быстро нагревается. Защитный экран окружает датчик и сам имеет форму небольшой трубки, устанавливается на датчике и может скользить по датчику при плотном контакте. Небольшая трубка из стали, то есть защитный экран, в противоположность фольге, имеет изначальную стабильность. Этот плотный контакт является очень трудным для достижения, поскольку небольшие трубки из твердого электролита могут производиться только с наличием некоторых допусков по их габаритам. Плотный контакт внутренней поверхности небольшой трубки из стали и наружной поверхности датчика не может быть достигнут. Воздух и кислород всегда будут оставаться в пространстве между твердым электролитом и защитным экраном и влиять на измерения при низких уровнях кислорода в расплаве. Система, описанная в патенте США 4342633, имеет целью тепловую защиту и не может служить для целей настоящего изобретения.

Публикации патентов Японии JP 56100353 A2, JP 56100354 A2 и JP 56092450 A2 описывают покрытия датчика из твердого электролита, улучшающие точность измерений датчика в расплавленной стали. В JP 56100353 A2 покрытие представлено металлом, подобным железу, меди, никелю, магнию, алюминию, или оксидом металла, подобным MgO, Al₂O₃, или чем-то подобным, нанесенным посредством испарения, напыления, ионным нанесением или другим способом. Из патента Японии JP 56100354 A2 является известным нанесение на твердый электролит из порошка оксида металла покрытия, подобного MgO, Al₂O₃ или подобного, в органическом связующем, которое приводит к ускорению переноса тепла и к улучшению скорости отклика. Патент Японии JP 56092450 A2 говорит о том, как рассматривается активность кислорода примерно 35 1/млн, таким образом, находящаяся в диапазоне низких уровней. В патенте Японии JP 56092450 A2 описывается покрытие из смеси порошка металла и органического связующего для улучшения характеристик смачиваемости датчика из твердого электролита в расплавленной стали. Между датчиком и сталью нет термоизолирующего слоя, в котором должно устанавливаться распределение температуры. Это уменьшит время отклика устройства.

Слои покрытия требуют применения дополнительного дорогостоящего оборудования и несут на себе риск отслаивания от поверхности твердого электролита при погружении в расплав.

С другой стороны, покрытие внешней поверхности конструкцией из фольги в соответствии с настоящим изобретением имеет преимущество большей простоты, и отслаивание, как при нанесении слоя покрытия, не будет иметь места.

Конструкция из фольги может содержать, по меньшей мере, одну фольгу, окисляемую в расплаве металла кислородом, и может, например, состоять из алюминия. Другие материалы, которые могут использоваться в качестве окисляемой фольги, представляют собой, среди прочего, например, титан, олово, магний, поскольку они легко окисляются.

Такая фольга расплавляется непосредственно при контакте с горячим расплавом и взаимодействует с кислородом, который может затягиваться поверхностью датчика во время погружения в расплав. Этот кислород не может больше искажать результаты измерений.

Конструкция из фольги может иметь, по меньшей мере, одну вторую функциональную фольгу, по меньшей мере, частично покрывающую или перекрывающую первую фольгу на ее наружной или внутренней стороне.

Может быть преимущественным, чтобы материал второй фольги, при плавлении, увеличивал смачиваемость внешней поверхности твердого электролита при контакте с расплавом, так чтобы твердый электролит имел однородный контакт с расплавом.

Фольга с такой функцией может быть изготовлена из меди. Дополнительные примеры для материала второй фольги представляют собой свинец, серебро, цинк, олово, золото, платину, висмут, магний.

В случае, когда твердый электролит создается в форме куска материала в виде вставки, с передней стенкой, направленной в сторону расплава, во время погружения, конструкция из фольги может простираться перед этой передней стенкой, закрывая ее от расплава в первые моменты погружения.

В случае, когда твердый электролит представляет собой нанесенное покрытие на несущем стержне или небольшой несущей трубке, первая конструкция покрывает все части твердого электролита, которые, в ином случае, находились бы в непосредственном контакте с расплавленным металлом в течение всего времени погружения.

Если твердый электролит, как является предпочтительным, создается в форме небольшой трубки, которая должна погружаться в расплав, и закрытой на том краю, который должен погружаться, конструкция из фольги на погружаемой части небольшой трубки плотно окружает ее наружную поверхность, что означает как цилиндрическую часть наружной поверхности, так и полусферическую часть, закрывающую трубку.

Важное дальнейшее развитие настоящего изобретения включает в себя средства для удерживания конструкции из фольги в плотном контакте с входной поверхностью твердого электролита.

Такие средства могут представлять собой химическое связующее, расположенное между внешней поверхностью и конструкцией из фольги и разрушающееся при контакте с расплавом. Такое связующее должно исчезать посредством горения, испарения или растворения в расплаве после того, как оно обеспечило плотный контакт с входной поверхностью до момента погружения. Примеры представляют собой органические адгезивы, подобные акриловым смолам.

Альтернативно и предпочтительно, эти средства могут представлять собой механические средства, которые сжимают конструкцию из фольги снаружи, до плотного контакта с внешней поверхностью твердого электролита.

Может иметь место по существу однородное прижатие по всей поверхности, в частности, с помощью упругих средств. Простой вариант осуществления этого типа, который уже был опробован, сам по себе, на практике, представляет собой эластомерный рукав, плотно окружающий систему фольги на наружной поверхности небольшой трубки.

Этот рукав может сначала иметь диаметр больший, чем конструкция из фольги, созданная вокруг небольшой трубки, и может усаживаться по своему радиальному диаметру на конструкции из фольги после надевания поверх нее, в продольном направлении.

Практически, это можно осуществить таким образом, что рукав изготавливают из термоактивного материала с памятью формы, то есть материала, который может быть постоянно деформированным и который под действием тепла возвращается к своей исходной форме и размерам.

Настоящее изобретение также относится к способу, в соответствии с которым небольшая трубка плотно окружается конструкцией из функциональной фольги на своей наружной поверхности, причем поверх конструкции из фольги, расположенной на небольшой трубке, надевают в продольном направлении эластомерный рукав, после чего рукав усаживается на конструкции из фольги, создавая радиальное давление и плотный контакт между конструкцией из фольги и внешней поверхностью твердого электролита.

Может использоваться рукав, изготовленный из материала с памятью формы, и рукав может затем нагреваться для усадки, когда он находится в надетом положении.

Следующее далее неограничивающее описание вместе с прилагаемыми чертежами приводится для более подробного информирования и приведения конкретных вариантов осуществления настоящего изобретения, как здесь рассматривается. Они приводятся только для иллюстративных целей, однако и специалисты в данной области должны понимать, что они могут проделать различные изменения, замены и переделки без отклонения от духа и рамок настоящего изобретения в его самой широкой форме.

Подробное описание изобретения

Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения приведены на прилагаемых чертежах.

Фиг.1 изображает продольное сечение нижней части датчика.

Фиг.2 изображает поперечное сечение вдоль линии II-II на фиг.1.

Фиг.3 изображает аналогичное продольное сечение второго варианта осуществления.

Фиг.4 изображает поперечное сечение вдоль линии IV-IV на фиг.3.

Фиг.5-8 изображают продольные сечения, аналогичные на фиг.1 в уменьшенном масштабе.

Датчик, который обозначен как целое под номером 100 на фиг.1, содержит небольшую трубку 1, имеющую цилиндрическую наружную поверхность 1", которая является приблизительно полусферической и закрытой на нижнем краю. Она изготавливается из твердого электролита 11, который при высоких температурах проводит преимущественно ионы кислорода и имеет пренебрежимо малую электронную проводимость и который в настоящем варианте осуществления является оксидом ZrO₂, стабилизированным MgO. Эталонное вещество 2 представляет собой порошкообразную смесь хрома и оксидов хрома и располагается в нижней части небольшой трубки 1. Внутренняя поверхность 12 твердого электролита 11 находится в пиковой части нижнего края 1', в электропроводящем контакте с контактным проводом 3, ведущим к измерительному инструменту, такому как вольтметр. Наружная поверхность нижнего края 1' обозначена как 13. На практике, небольшая трубка 1 имеет наружный диаметр примерно 5 мм и общую длину примерно 30 мм. Только нижняя часть изображена на фиг.1. Небольшая трубка 1 вместе с термопарой для измерения температуры расплава металла в непосредственной близости от датчика (например, в пределах от 1 до 10 мм) и в совокупности с ванной, погружным проводником предпочтительно, изготовленным из металла с высокой температурой плавления, фиксируется в головке датчика (не показанной на чертежах), которая погружается в расплав металла на конце штанги. Погружной проводник контактирует также с измерительным инструментом. Эталонное вещество 2 имеет известную активность кислорода. Активность кислорода в расплаве зависит от содержания в нем кислорода. Это приводит к возникновению разности потенциалов между наружной и внутренней поверхностью небольшой трубки, которая измеряется посредством измерительных инструментов и позволяет вычислить активность кислорода в расплаве металла.

Небольшая трубка 1 на своей наружной площади поверхности представляет собой входную поверхность 4 для ионов кислорода из расплава.

Входная поверхность 4 плотно обертывается конструкцией 10 из фольги, которая в варианте осуществления на фиг.1 представляет собой фольгу 6 из алюминия. В этом варианте осуществления фольга 6 обертывается один раз вокруг небольшой трубки 1. Края слегка перекрываются в положении 7 на фиг.2 так, что вся поверхность небольшой трубки 1 является закрытой. На нижнем краю фольга 6 собирается вокруг поверхности 13, так что вся наружная поверхность небольшой трубки 1 является изолированной.

Сама фольга 6 является окруженной рукавом 8, изготовленным из эластомерного материала, который в варианте осуществления на фиг.1 является закрытым на своем нижнем краю 8', подобно небольшой трубке 1. Рукав 8 сначала имеет цилиндрический внутренний диаметр, слегка больший, чем наружный диаметр фольги 6, обернутой вокруг небольшой трубки 1. В таком состоянии рукав 8 может надеваться или натягиваться поверх фольги 6, по всей ее длине, и затем покрывает фольгу 6 и небольшую трубку 1 по всему их протяжению, включая нижний край 1. Рукав 8 состоит из материала с памятью формы, с некоторым расширением. При нагреве он стремится вернуться к своему исходному диаметру. По этой причине рукав 8 может усаживаться при нагреве таким образом, что создается напряжение по периметру рукава 8, приводящее к возникновению радиального давления на фольгу 6, которое приводит фольгу 6 в тесный контакт с входной поверхностью 4, то есть наружной поверхностью небольшой трубки 1. На фиг.1 и 2 датчик 100 изображен в его состоянии, готовом к работе, после усадки рукава 8.

Присутствие фольги 6 в тесном контакте с входной поверхностью 4 небольшой трубки 1 имеет то последствие, что при погружении датчика 100 в расплав металла кислород из воздуха не может "прилипать" к входной поверхности 4, собираться на наружных поверхностях 1", 13 и, тем самым, втягиваться в расплав и влиять на измерение активности кислорода. Он представлял бы собой так называемый нежелательный кислород. Настоящее изобретение, однако, предназначается только для измерения кислорода в расплаве. Непосредственно после погружения датчика 100 в расплав рукав 8 сгорает. Получаемое в результате количество углерода и кислорода, потребляемое соответствующим взаимодействием углерод-кислород, является настолько низким, что измерение кислорода, даже если оно предназначается для концентрации кислорода ниже 100 1/млн, тем не менее, подвергается пренебрежимо малому влиянию. В дополнение к этому моноокись углерода и/или двуокись углерода не "прилипает" к трубке 1, поскольку это предотвращается посредством фольги 6. После исчезновения рукава 8 фольга 6 окисляется посредством любого нежелательного кислорода вблизи от входной поверхности 4. По этой причине фольга 6 является, в некотором смысле, захватывающей нежелательный кислород при окислении. В результате измерение активности кислорода расплава не подвергается воздействию внешних эффектов. Из-за очень низкой массы фольги 6 фольга, которая не окисляется, непосредственно растворяется в расплаве и, таким образом, не влияет на последующее измерение.

Постольку в следующих далее датчиках присутствуют функционально эквивалентные детали, они упоминаются под теми же номерами, что и в датчике 100 на фиг.1 и 2.

Датчик 200 отличается от датчика 100 тем, что конструкция 20 фольги в этом случае является двухслойной. Имеется радиальная наружная фольга 6, изготовленная из алюминия, и радиальная внутренняя фольга 9, изготовленная из медного материала. Когда внутренняя фольга 9 вступает в контакт с расплавом металла, после исчезновения рукава 18 и фольги 6 смачиваемость входной поверхности 4 улучшается. Слои фольги 6 и 9 располагаются поверх друг друга по всей поверхности. Они могут ламинироваться или свободно располагаться одна поверх другой. Конструкция 20 из фольги покрывает цилиндрическую часть 1", а также участок 13, расположенный на нижнем краю 1' небольшой трубки 1.

В противоположность рукаву 8, на фиг.3, рукав 18 не является закрытым на нижнем краю, но просто состоит из отрезка рукава, который слегка выступает за нижнюю часть 1' небольшой трубки 1. Рукав 18 усаживается после надевания его поверх небольшой трубки 1 и конструкции 20 из фольги. Получается конфигурация, как показано на фиг.3, в которой выступающая часть 18', которая может усаживаться свободно, усаживается до значительно меньшего диаметра, оставляя только малый внутренний канал 18", который является открытым наружу. В верхней части фиг.3, однако, рукав 18 не может усаживаться свободно, но создает периферийное натяжение, прижимающее радиально конструкцию 20 из фольги к наружной поверхности небольшой трубки 1. Этот вариант осуществления также обеспечивает тесный контакт системы 20 фольги и наружной поверхности 1", 13 небольшой трубки из твердого электролита и является более экономичным, чем закрытый рукав 8.

Ясно, что конструкции 10, 20 из фольги могут обертываться вокруг небольшой трубки 1 несколько раз.

Для лучшего рассмотрения слои фольги 6, 9 и рукава 8, 18 изображены более крупными по толщине. На практике слои фольги имеют толщину примерно от 0,001 до 0,05 мм. Усаживающийся рукав 8, 18 может иметь толщину стенок примерно от 0,2 до 0,5 мм.

Приведенные выше объяснения являются верными также для следующих далее вариантов осуществления настоящего изобретения в соответствии с фиг.5-8.

Датчик 300 на фиг.5 не содержит твердого электролита 11 как на фиг.1 - фиг.3, где он имеет форму небольшой трубки, закрытой на одном краю, но имеет вставку 21, которая плотно устанавливается в открытом краю огнеупорной трубки 22. Вставка 21 имеет по существу плоскую переднюю сторону 23, которая образует плоскость, перпендикулярную оси трубки 22. Конструкция 10 из фольги, изготовленная из одной фольги, как в варианте осуществления в соответствии с фиг.1, простирается перед передней стороной. Перекрывание продольных краев фольги не иллюстрируется. На обратной стороне вставки 21, противоположной передней стороне 23, предусматривается эталонное вещество 2 в форме диска. Фольга 6 покрывает переднюю сторону 23, а также часть цилиндрической периферии трубки 22, так что часть датчика 300, которая погружена в расплав металла, является полностью покрытой фольгой 6.

Рукав 8, закрытый на своем нижнем краю, на фиг.5, усаживается на наружной периферии фольги 6, в цилиндрической части, а также в нижней части, перед передней стороной 23. Рукав имеет такие же признаки и функции, как рукав 8 на фиг.1 и 2.

Датчик 400 на фиг.6 имеет опору в форме стержня 24, изготовленного из огнеупорного материала. Слой покрытия 27 из эталонного вещества 2 предусматривается на наружной периферии погружаемого края стержня 24. Слой покрытия 27 сам покрывается слоем покрытия 25 из твердого электролита. Контакт эталонного вещества 2 и твердого электролита 11 для измерительного устройства не иллюстрируется. Слои покрытия 25 и 27 покрывают указанный край стержня 24 полностью и плотно. Слои покрытия являются полностью укрытыми конструкцией 10 из фольги, которая содержит только одну фольгу 6. Рукав усаживается по всей наружной периферии конструкции из фольги. Рукав 8 является закрытым на своем нижнем краю и имеет такие же признаки, как и рукав 8 по фиг.1.

Датчик 500 на фиг.7 содержит эталонное вещество 2 и твердый электролит 11 в виде слоев покрытий 27 и 25 соответственно, однако находящиеся на наружной периферии огнеупорной трубки 26, которая является закрытой на одном краю и используется здесь вместо огнеупорного стержня 24 по фиг.6. Слои покрытия 27 и 25 покрываются конструкцией 10 из фольги только с одной фольгой 6, где слои покрытия будут находиться в контакте с расплавом металла. Наружная поверхность по периферии опять полностью прикрывается и удерживается посредством рукава 8, который усаживается.

В принципе усадочный рукав 8, 18 также может отсутствовать, если система 10, 20 фольги снабжается связующим на ее поверхности и наклеивается вокруг небольшой трубки 1, как это иллюстрируется на датчике 600 на фиг.8. Датчик 600 содержит небольшую трубку 1, изготовленную из твердого электролита 11, подобно датчику 100. В трубке 1 располагается эталонное вещество 2. Фольга 6 наклеивается вокруг всей наружной поверхности трубки 1 посредством адгезива 5 на основе акриловой смолы, иллюстрируемого только посредством более толстой линии. Адгезив 5 на основе акриловой смолы исполняет функцию рукавов 8, 18 в других вариантах осуществления, то есть поддерживает фольгу 6 в плотном контакте с входной поверхностью.

Варианты осуществления с рукавом, однако, являются предпочтительными благодаря лучшей защите их входной поверхности против затягивания кислорода во время погружения в расплав.

Claims (16)

1. Датчик (100, 200, 300, 400, 500, 600) для измерения активности кислорода в расплавах металла, в частности в расплавах стали, содержащий эталонное вещество (2) с известной активностью кислорода, находящееся в электропроводящем контакте (3) с измерительным устройством;

также содержащий твердый электролит, проводящий в основном ионы кислорода и с пренебрежимо малой электронной проводимостью при высоких температурах, обеспечивающий отделение эталонного вещества (2) от расплава металла и образующий входную поверхность (4) для ионов кислорода, которая находится в контакте с расплавом металла,

отличающийся тем, что входная поверхность (4) датчика, готового к работе, покрывается конструкцией (10, 20) из функциональной фольги, находящейся в тесном контакте с входной поверхностью (4) и плотно прижатой к входной поверхности (4) снаружи по всей ее протяженности посредством механических средств.

2. Датчик по п.1, отличающийся тем, что конструкция (10, 20) из фольги содержит, по меньшей мере, одну фольгу (6), окисляемую кислородом, поступающим в расплав, во время погружения датчика.

3. Датчик по п.2, отличающийся тем, что фольга (6) изготавливается, по меньшей мере, из одного из материалов из группы алюминий, титан, олово или магний.

4. Датчик по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что конструкция (20) из фольги содержит, по меньшей мере, вторую фольгу (9), по меньшей мере, частично покрывающую первую фольгу на ее внутренней или наружной стороне.

5. Датчик по п.4, отличающийся тем, что материал второй фольги при расплавлении вследствие контакта с расплавом металла улучшает смачиваемость входной поверхности (4) твердого электролита (11).

6. Датчик по п.5, отличающийся тем, что вторая фольга (9) выполнена из медного материала.

7. Датчик по п.1, отличающийся тем, что твердый электролит образует форму, имеющую, по существу, плоскую переднюю стенку, размещенную на краю огнеупорной небольшой трубки (1), и конструкция (10, 20) из фольги простирается перед указанной стенкой.

8. Датчик по п.1, отличающийся тем, что твердый электролит наносится в форме слоя покрытия на несущий стержень или небольшую несущую трубку и в котором конструкция (10, 20) из фольги полностью и плотно окружает твердый электролит по периферии.

9. Датчик по п.1, отличающийся тем, что твердый электролит выполнен в форме небольшой трубки (1), которая погружается в расплав металла и является закрытой на том краю, который должен погружаться, и эталонное вещество (2) располагается во внутреннем пространстве небольшой трубки, при этом конструкция (10, 20) из фольги полностью и плотно окружает небольшую трубку (1) снаружи по периферии.

10. Датчик по п.9, отличающийся тем, что указанные средства содержат связующее, расположенное между входной поверхностью (4) и конструкцией (10, 20) из фольги и разрушающееся при контакте с расплавом металла.

11. Датчик по п.9, отличающийся тем, что указанные средства прижимают конструкцию (10, 20) из фольги к входной поверхности (4) упругим образом.

12. Датчик по п.11, отличающийся тем, что указанные средства содержат эластомерный рукав (8, 18), плотно окружающий конструкцию (10, 20) из фольги, расположенную по наружной периферии небольшой трубки (1), состоящей из твердого электролита.

13. Датчик по п.12, отличающийся тем, что рукав (8, 18) имеет диаметр, больший, чем у конструкции (10, 20) из фольги, окружающей небольшую трубку (1), при этом рукав выполнен с возможностью усадки по своему радиальному диаметру после продольного расположения поверх конструкции (10, 20) из фольги.

14. Датчик по п.13, отличающийся тем, что рукав (8, 18) выполнен из термоактивного материала с памятью формы.

15. Способ производства датчика (100, 200, 300, 400, 500) для измерения активности кислорода в расплавах металлов, в частности расплавах стали, в котором у датчика, содержащего эталонное вещество (2) с известной активностью кислорода, находящееся в электропроводящем контакте (3) с измерительным устройством, и твердый электролит, который является, по существу, проводящим кислород при высоких температурах и имеет пренебрежимо малую электронную проводимость, и выполнен с возможностью погружения в расплав металла, и предусмотрено покрытие входной поверхности (4) твердого электролита посредством конструкции (10, 20) из фольги, причем поверх конструкции (10, 20) из фольги на входной поверхности (4), в продольном направлении позиционируют эластомерный рукав (8, 18) и затем обеспечивают усадку рукава (8, 18) на конструкции (10, 20) из фольги с созданием радиального натяжения, приводящего к тесному контакту между конструкцией (10, 20) из фольги и входной поверхностью (4).

16. Способ по п.15, отличающийся тем, что рукав (8, 18) изготавливают из термоактивного материала с памятью формы, причем рукав (8, 18) нагревают, когда он находится на своем месте.

Images