SU1022035A1 - Pickup for measuring activity of oxygen in metal - Google Patents

Pickup for measuring activity of oxygen in metal Download PDF

Info

Publication number
SU1022035A1
SU1022035A1 SU813361368A SU3361368A SU1022035A1 SU 1022035 A1 SU1022035 A1 SU 1022035A1 SU 813361368 A SU813361368 A SU 813361368A SU 3361368 A SU3361368 A SU 3361368A SU 1022035 A1 SU1022035 A1 SU 1022035A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
graphite
current collector
metal
oxygen
sensor
Prior art date
Application number
SU813361368A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Алексеевич Казаков
Юрий Владимирович Матвеев
Павел Антонович Кандыла
Анатолий Андреевич Курдюков
Лидия Сергеевна Алексеенко
Виктор Дмитриевич Суздальцев
Владимир Алексеевич Бычковский
Валентин Николаевич Нетреба
Валентин Иванович Прилепский
Рафаил Зиновьевич Элимелах
Анатолий Филиппович Промский
Николай Михайлович Виноградов
Original Assignee
Донецкий научно-исследовательский институт черной металлургии
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Донецкий научно-исследовательский институт черной металлургии filed Critical Донецкий научно-исследовательский институт черной металлургии
Priority to SU813361368A priority Critical patent/SU1022035A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1022035A1 publication Critical patent/SU1022035A1/en

Links

Abstract

ДАТЧИК ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АКТИВНОСТИ КИСЛОРОДА В МЕТАЛЛЕ, содержащий корпус, выполненный 8 виде цилиндра и  вл ющийс  одновременно токосъемником, в котором расположен твердый эпектролит , отличающийс  тем, что,с целью повьшени  точности изн ренйй и увеличени  срока служ&ы, токосъемник выполнен из графита, шамота и св зующего состава, вес.%: ГрафитбО-ВО Шамот15-30 Св зующее Остальное а величина зерен составл ет: шамота . 1,0-3,0 мм; графита 0,05-0,20 ми.A SENSOR FOR MEASURING OXYGEN ACTIVITY IN METAL, comprising a housing made 8 as a cylinder and being simultaneously a current collector, in which a solid eectrolyte is located, characterized in that the current collector is made of graphite, fireclay and binder composition, wt.%: GraphitbO-VO Chamot15-30 Binder Else and the grain size is: chamotte. 1.0-3.0 mm; graphite 0.05-0.20 mi.

Description

Изобретение относитс  к черной металлургии, а именно к измерению ак тивности кислорода в жидкой стали ме тодом ЭДС концентрационного элемента ; ,и может быть использовано дл  контрол  технологии выплавки стали в про мышленных агрегатах. « Известен датчик дл  измерени  активности кислорода в металлах, содер жащий корпус в виде огнеупорной труб ки из твердого электролита, в которо расположен электрод сравнени  и токо съемник из серебра с погруженным в него токоотводом из нерастворимого в серебре материала СО Недостатком данного датчика  вл етс  высока  стоимость и недостаточна  точность измерений. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  датчик дл  измерени  активности кислорода в металле, содержащий корпус, выполненный в виде цилиндра и  вл ющийс  одновременно токосъемником, в котором расположен твердый электролит 2 3 .. Недостатком графитового токосъемника  вл етс  его быстрое растворени в стали. Исследовани  показывают, 4j :при толщине стенок графитового ста- кана 5 мм, продолжительность его рас ворени  в жидкой стали составл ет 2 мин. Скорость растворени  графита при этом составл ет 2,5 мм/мин. По этой причине графиковый токосъемник не может быть использован дл  измерени  активности кислорода в жидкой стали, так как быстро раствор ющийс  графит раскисл ет сталь. Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерений и увеличени срока службы. Поставленна  цель достигаетс  тем что в датчике дл  измерени  активное ти кислорода в металле, содержащем корпус, выполненный в виде цилиндра и  вл ющийс  одновременно токосъемни ком,, в котором расположен твердый электролит, токосъемник выполнен из графита, шамота и св. зующего состава , вес.%: Графит60-85 Шамот15-30 Св зующее Остальное а величина зерен составл ет: шамота 1,0-2,0 мм; графита 0,05-0,20 мм. На чертеже изображено устройство дл  измерени  активности кислорода в жидком металле, общий вид. 1 5 . , 2 Датчик состоит из твердого электролита из стабилизированной двуокиси циркони  в виде колпачка 1, который защищен адундовой трубкой 2 и токо-съёмника 3 в виде трубки из графитошамота , содержащего 60-85% шамота с величиной зерен 1,0-3,0 мм и 1530 графита с величиной зерен 0,050 ,2 мм. Внутрь коллачка из твердого электролита помещена двухканальна  алундова  трубка , в которой находитс  термопара 5. От термопары и токосъемника сделаны выводы 6 на контактные кольца 7 разъема 8, в последнем дл  подачи воздуха сделано отверстие 9. Между контактными кольцами расположены изолирующие фторопластовые -прокладки 10. Дл  выхода воздуха из по .лости твердого электролита в разъеме сделано отверстие 11. Снизу на датчик надет растворимый в стали графитовый стакан 12. Датчик работает следующим образом. Через 2-3 мин после погружени  датчика в металл графитовый стакан, раствор етс  в стали и металл начинает контактировать с твердым электролитом 1 и токосъемником 3- В качестве эталонного газа используетс  воздух, который подаетс  через отверстие 9 и выводитс  через отверстие 11 За счет разницы окислительного потенциала сред по обе стороны твердого электролита 1 на его стенках возникает скачок потенциала. С внутренней стороны твердого электролита потенциал снимаетс  с. помощью одного из проводов платинородиевой термопары 5, ас наружной стороны - через жидкий металл с помощью токосъемника 3. По разности потенциалов рассчитывают активность кислорода. Продолжительность дл  измерени  активности кислорода в применении датчика стали в мартеновских печах составит дл  первого случа  (15 графита ) минимум мин и дл  второго случа  (301 графита) - минимум 50 мин. Нижний предел содержани  графита в графитошамоте выбран из соображений обеспечени  надёжной электронной проводимости. При меньшем содержании графита образуетс  пленка шамота со смешанной проводимостью. Верхний предел содержани  графита в графитошамоте выбран из соображений приемлемой продолжительности непрерывного измерени  активности, кислорода. При более высоком содержании графита скорость растворени  графитошамота резко увеличиваетс  и составл ет при tO графита 0,-0,5 мм/мин. Содержание в графитошамоте определ етс  содержанием графита. Кроме этих двух ингредиентов, в графитошамоте имеетс  только св зующего материала например каменноугольного пека или огнеупорной глины. Гранулометрический состав графито шамота соответствует поставленной цели. При применении зерен шамота крупностью менее 1 мм при выдержке в жидкой стали образуетс  слой шамота со смешанной проводимостью. Экспе рименты показывают, что при этом воз никает дополнительна .ЭДС, котора  искажает .результаты Vlзмepeний. При величине зерен шамо.та более 3 мм воз растает скорость растворени  графито шамота, при этом растворение носит не упор доченный(не послойный) харак тер. Тоже происходит при применении графита с размером зерен более 0,2 мм При разработке датчика руководствуютс  необходимо.стью предотвратить рас1в1сление стали углеродом графитошамота в зоне измерени  активности 10 5 кислорода. При содержании графита в графитошамоте 15 /скорость поступлени  графита в сталь составл ет (диаметр токосъемника 33 мм, его высота tO мм) примерно 0,07 г/мин, а при содержании графита 30 - примерно 0,2 г/мин. По сравнению со скоростью окислени  углерода, например, в 250тмартеновской печи, котора  находитс  в пределах 0,5-10 - 1,0-10 г/мин т это ничтожно мала  величина. Работоспособность датчика и отсутствие раскислени  стали углеродом в зоне измерени  доказано экспериментально . Активность кислорода в стали измер ли в мартеновской печи в течение 1,0-t,5 ч (5 опытов) ч в промежуточном ковше УНРС в течение 2,0-3,0 ч (5 опытов) одновременно двум  датчиками , которые отличались токосъемниками . В одном из них во всех опытах использовали серебр нный токосъемник эталонный актинометр, второй ддтчик (опытный) был оборудован такосъемниками из графитошамота Результаты испытаний датчиков с токосъемниками различного состава приведены в таблице,.The invention relates to ferrous metallurgy, namely to the measurement of the oxygen activity in liquid steel using the EMF method of a concentration element; , and can be used to control steelmaking technology in industrial units. "A sensor is known for measuring the oxygen activity in metals, containing a body in the form of a refractory tube made of solid electrolyte, in which a reference electrode and a silver puller with silver embedded in it with silver insoluble material CO are located. The disadvantage of this sensor is the high cost and insufficient measurement accuracy. The closest in technical essence to the present invention is a sensor for measuring oxygen activity in a metal, comprising a body made in the form of a cylinder and being simultaneously a current collector in which a solid electrolyte 2 3 is located. A disadvantage of a graphite current collector is its fast dissolution in steel. Studies show 4j: with a wall thickness of graphite glass of 5 mm, the duration of its dissolution in liquid steel is 2 minutes. The rate of dissolution of graphite is 2.5 mm / min. For this reason, the graphic current collector cannot be used to measure the oxygen activity in liquid steel, since rapidly dissolving graphite deoxidizes the steel. The aim of the invention is to improve the measurement accuracy and increase the service life. This goal is achieved by the fact that in the sensor for measuring the active oxygen in the metal, comprising a housing made in the form of a cylinder and being simultaneously a current collector, in which a solid electrolyte is located, the current collector is made of graphite, chamotte and St. of the composition, wt.%: Graphite 60-85 Shamot15-30 Binder Rest and the grain size is: chamotte 1.0-2.0 mm; graphite 0.05-0.20 mm. The drawing shows a device for measuring the activity of oxygen in a liquid metal, a general view. 15 . , 2 The sensor consists of a solid electrolyte from stabilized zirconium dioxide in the form of a cap 1, which is protected by an adund tube 2 and a stripper 3 in the form of a graphite chamfer tube containing 60-85% chamotte with grain size 1.0-3.0 mm and 1530 graphite with a grain size of 0.050, 2 mm. Inside the kollachka of solid electrolyte is placed a two-channel alundum tube in which thermocouple 5 is located. From the thermocouple and the current collector, conclusions 6 are made on the contact rings 7 of connector 8, in the latter there is an opening 9 for the air supply. Between the contact rings there are insulating fluoroplastic laying 10. The air outlet from the solid surface of the electrolyte in the connector made a hole 11. The bottom of the sensor is put on a graphite glass soluble in steel 12. The sensor works as follows. 2-3 minutes after the sensor is immersed in a metal, a graphite cup dissolves in steel and the metal begins to contact solid electrolyte 1 and current collector 3. Air is used as a reference gas, which is supplied through hole 9 and discharged through hole 11. Due to the difference in oxidizing gas potential of the media on both sides of the solid electrolyte 1 on the walls of the potential jump occurs. On the inside of the solid electrolyte, the potential is removed from. using one of the wires of the platinum – rhodium thermocouple 5, and the outside side through the liquid metal using a current collector 3. Using the potential difference, the oxygen activity is calculated. The duration for measuring the oxygen activity in the steel sensor application in open-hearth furnaces will be at least min for the first case (15 graphite) and at least 50 min for the second case (301 graphite). The lower limit of the content of graphite in a graphite chamfer is chosen for reasons of ensuring reliable electronic conductivity. With a lower content of graphite, a film of mixed conductivity is formed. The upper limit of the content of graphite in a graphite chamfer is chosen for reasons of an acceptable duration of continuous measurement of activity, oxygen. With a higher content of graphite, the dissolution rate of the graphite chamfer increases dramatically and at 0 graphite t0, -0.5 mm / min. The content in the graphite chamfer is determined by the content of graphite. In addition to these two ingredients, only a binder material, such as coal tar pitch or refractory clay, is present in the graphite chamfer. The particle size distribution of graphite chamotte corresponds to the goal. When using chamotte grains with a particle size of less than 1 mm, when exposed to liquid steel, a layer of fireclay with mixed conductivity is formed. Experiments show that in this case there arises an additional .EMF, which distorts the results of Vlmeasures. When the grains of chamo.ta are larger than 3 mm, the rate of dissolution of graphite chamotte increases, and the dissolution is not ordered (not layered) in character. The same happens when using graphite with a grain size of more than 0.2 mm. When developing a sensor, it is necessary to prevent the steel of carbon from the graphite chamfer in the zone measuring the activity of 10 5 oxygen to be prevented. When the content of graphite in graphite chamfer 15 / is, the rate of entry of graphite into steel is (current diameter 33 mm, height tO mm) about 0.07 g / min, and with graphite 30 it is about 0.2 g / min. Compared with the rate of carbon oxidation, for example, in a 250-marten furnace, which is in the range of 0.5-10 - 1.0-10 g / min. T, this value is negligible. The operability of the sensor and the absence of deoxidation of steel with carbon in the measurement zone has been proven experimentally. Oxygen activity in steel was measured in an open-hearth furnace for 1.0-t, 5 h (5 runs) h in an intermediate ladle UNRS for 2.0-3.0 h (5 runs) at the same time by two sensors, which differed in current collectors. In one of them, the reference current actinometer was used in all the experiments in a silver current collector, the second ddtchik (experienced) was equipped with graphite-chambered taker. The test results of the sensors with current collectors of different composition are given in the table.

Остальное - каменноугольный пек.The rest is coal tar pitch.

5 10220355 1022035

Датчики находились на рассто нии 1 ини  графита в жидкой стали зерна шадруг от друга. В течение всего пе-мота, тер   св зь между собой,-смывариода измерений разница в показани хютс  жидким металлом, обнажа  новыйThe sensors were located at a distance of 1 ini of graphite in liquid steel, the Schadrug grain from each other. During the entire period of time, interconnected with each other, - measurement smears, the difference in readings is liquid metal, exposing a new

датчиков не превышала 9 что счита-слой графитошамота, и таким o6pa30hsensors did not exceed 9 that count-layer graphite chamfer, and so o6pa30h

етс  удовлетворительным дл  измерений5 сохран етс  электронна  проводимостьsatisfactory for measurements; 5 conserved electron conductivity

подобного рода.материала.similar kind. material.

Таким образом, в графитошамоте,Применение датчика при производстсодержащем 60-85 шамота с величинойве стали в мартеновских печах позвозерен 1,0-3,0 мм и 15-30% графита сл ет сократить продолжительность плавThus, in graphite chambered, the use of a sensor in the production of 60-85 chamotte with a steel value in open-hearth furnaces has been reduced by 1.0–3.0 mm and 15–30% of graphite, which reduces the duration

величиной зерен 0,05-0,20 мм обнару- ки на 2%, снизить расход ферромарганжено новое свойство, которое заклк -ца на 6%, уменьшить головную обрезьthe size of the grains is 0.05-0.20 mm of detection by 2%, reduce the consumption of ferro-manganese, a new property, which is lost by 6%, reduce the head trim

:чаетс  в том, что по. мере растворе-на 0,5.: it is in that. measure solution-0.5.

Claims (1)

ДАТЧИК ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АКТИВНОСТИ КИСЛОРОДА В МЕТАЛЛЕ, содержащий корпус, выполненный в виде цилиндра и являющийся одновременно токосъемником, в котором расположен твердый электролит, отличающийся тем, ’ что, с целью повышения точности измерений и увеличения срока служ&ы, токосъемник выполнен из графита, шамота и связующего состава, весД: Г рафит ШамотSENSOR FOR MEASURING OXYGEN ACTIVITY IN METAL, comprising a body made in the form of a cylinder and simultaneously a current collector, in which a solid electrolyte is located, characterized in that, in order to increase measurement accuracy and increase service life, the current collector is made of graphite, chamotte and a binder composition, weight D: G raffite Chamotte Связующее ;Binder; 60-8060-80 15-30 Остальное величина зерен составляет: шамота .15-30 The rest of the grain size is: fireclay. аa 1,0-3,0 мм; графита 0,05-0,20 мм.1.0-3.0 mm; graphite 0.05-0.20 mm. 1022035 2 1022035 2
SU813361368A 1981-11-27 1981-11-27 Pickup for measuring activity of oxygen in metal SU1022035A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813361368A SU1022035A1 (en) 1981-11-27 1981-11-27 Pickup for measuring activity of oxygen in metal

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813361368A SU1022035A1 (en) 1981-11-27 1981-11-27 Pickup for measuring activity of oxygen in metal

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1022035A1 true SU1022035A1 (en) 1983-06-07

Family

ID=20985100

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU813361368A SU1022035A1 (en) 1981-11-27 1981-11-27 Pickup for measuring activity of oxygen in metal

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1022035A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5361825A (en) * 1991-12-23 1994-11-08 Hermann Lax Plug for metallurgical vessels

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство ССС ff 5525 9, кл. G Ot N 27Дб, 2. Патент US tf 36617 9, кп, G 01 N 27/46, опублик. 1972 (прототип). Ю Ю о со О1 (5А) *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5361825A (en) * 1991-12-23 1994-11-08 Hermann Lax Plug for metallurgical vessels

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4003814A (en) Apparatus for the continuous measurement of the oxygen content of molten copper or alloys thereof
GB1201708A (en) An expendable electrochemical immersion cell for determining active oxygen in liquid metals
GB1350663A (en) Apparatus for oxygen determination
US4365788A (en) Process and apparatus for determining the level of molten metal in a metallurgical vessel, the temperature of the molten metal and the extent of wear of the refractory lining of the vessel
US6309442B1 (en) Refractory material sensor for determining level of molten metal and slag and method of using
US6156174A (en) Immersion sensor for measuring an electrochemical activity
SU1022035A1 (en) Pickup for measuring activity of oxygen in metal
CA1065442A (en) Method and apparatus for indicating levels in receptacles
US5792329A (en) Apparatus to measure an electro-chemical activity
US3505062A (en) Method for positioning an oxygen lance
US4235423A (en) Indication of levels in receptacles
EP0679252B1 (en) Sensors for the analysis of molten metals
JP2004125566A (en) Measuring method of molten steel layer surface position, slag layer thickness or both values, its device and probe used therefor
EP0450090A4 (en) Method of and device for measuring oxygen activity in slag and consumable type crucible used for said device
JPH0318946Y2 (en)
Romero et al. Oxygen and carbon sensing in Fe—O—C and Fe—O—C—Xn melts at elevated carbon contents
KR950009358B1 (en) Thickness measuring device of slag
JPS61260157A (en) Method and apparatus for measuring phosphorus concentration in molten metal
GB1600310A (en) Indication of levels in receptacles
JPS5925582Y2 (en) Continuous measuring device for molten steel oxygen level during continuous casting
KR20000043436A (en) Method for measuring height of molten ingot steel in blast furnace
JPH044214Y2 (en)
RU2117051C1 (en) Method for monitoring the processes with redox reactions in slag bath
SU709692A1 (en) Device for determining degree of oxidation and liquid metal temperature measurement in steel smelting aggregate
JPH0318945Y2 (en)