SU415894A3

SU415894A3 -

Info

Publication number: SU415894A3
Application number: SU1193954A
Authority: SU
Priority date: 1967-07-13
Filing date: 1967-07-13
Publication date: 1974-02-15
Also published as: FR1537804A; AT290169B

Description

алектридвин ущих сил, вызванных, с одной стороны, разностью парциального давлени кислорода между двум поверхност ми стенки из твердого электролита и, с другой стороны , термоэлектрическим эффектом или эффектом Пельсьера, вызванным разностью между температурами поверхности электролита, который контактирует с жидким металлом, и поверхности полости.alectridged forces caused, on the one hand, by the difference in oxygen partial pressure between the two surfaces of the solid electrolyte wall and, on the other hand, by the thermoelectric effect or the Pelsier effect caused by the difference between the temperatures of the electrolyte surface that contacts the liquid metal and the cavity surface .

Измерение этого отклонени температуры известными средствами позвол ет осуществить точную коррекцию указанной электродвижущей силы и затем добитьс точного измерени содержани кислорода в расплавленном металле.Measuring this temperature deviation by known means allows an accurate correction of said electromotive force and then obtaining an accurate measurement of the oxygen content in the molten metal.

Блок, представл ющий твердый электролит, может быть выполнен из любого материала, провод щего ионы кислорода, например, из стабилизированного диркони . В предлагаемом устройстве он выполнен в виде усеченного -конуса. Такое выполнение блока облегчает его установку на место или демонтаж, когда его замен ют в момент переделки футеровки приемника.The block representing the solid electrolyte can be made of any material that conducts oxygen ions, for example, from stabilized dirconi. In the proposed device, it is made in the form of a truncated -cone. Such an embodiment of the block facilitates its installation in place or disassembly when it is replaced at the time of reworking the receiver lining.

Известно, что электродвижуща сила, выдаваема элементом, имеет значение только тогда, когда полость блока с электродом содержит в себе эталонную субстанцию, поддерживающую посто нное парциальное давление кислорода в полости.It is known that an electromotive force emitted by an element is only important when the cavity of the block with an electrode contains a reference substance that maintains a constant partial pressure of oxygen in the cavity.

Поэтому осуществл етс циркул ци эталонного газа в полости, где находитс электрод , изготовленный из металла, имеющего высокую химическую -стабильность (например платина или платина-родий).Therefore, the reference gas is circulated in the cavity where the electrode is made of a metal having a high chemical stability (e.g. platinum or platinum-rhodium).

Проводник, непосредственно контактирующий с расплавленным металлом, температура которого очень высока , и представл ющий собой второй электрод элемента, может быть выполнен из м гкой стали или соединени керамики с металлом, именно Сг - СгзОз.The conductor in direct contact with the molten metal, the temperature of which is very high, and representing the second electrode of the element, can be made of mild steel or the ceramics-metal compound, namely Cr – Cg3O3.

Средствами дл измерени разности температур между двум поверхност ми электролита могут быть две термопары, одпа из которых расположена в лолостп, а друга погружена в металл (в отдельных случа х втора термопара защищена колпачком).The means for measuring the temperature difference between the two surfaces of the electrolyte can be two thermocouples, one of which is located in the lolostp, and the other immersed in the metal (in some cases, the second thermocouple is protected by a cap).

Эта разность температуры может быть получена путем простого вычитани . Если электрод выполнен из платины, то он может служить одновременно элементом дл измерени температуры в полости.This temperature difference can be obtained by simple subtraction. If the electrode is made of platinum, it can simultaneously serve as an element for measuring the temperature in the cavity.

На фнг. 1 схематично показано описываемое устройство (совокупность элементов измерени представлена Ъ одном съемном блоке ); на фиг. 2 - блок, включающий в себ схему предварительного пагрева эталонного газа; на фкг. 3 - элемент, смонтированный -на конце трубки дл измерений на поверхности жидкого металла.On fng. Figure 1 shows schematically the described device (a set of measurement elements is represented by a single removable block); in fig. 2 — a unit including a preliminary gas preglow circuit; on fkg. 3 - an element mounted at the end of the measurement tube on the surface of the liquid metal.

Монолитный -блок 1, выполненный в виде усеченного конуса дл облегчени его установки , помещают в стенку промышленного агрегата . Этот блок включает полость 2, в которую входит трубка 3 из глинозема, ответвленна из трубопровода 4, соединенного с баллоном чистого кислорода под давлением (на чертеже баллон не показан). Остальна часть полости зан та пористым циркониевым порошко.м 5, который удал ет кислород, служащий в качестве эталонного газа и поступающий но трубке 3.The monolithic block 1, made in the form of a truncated cone to facilitate its installation, is placed in the wall of an industrial unit. This block includes a cavity 2 into which the tube 3 from alumina enters, branched off from a pipeline 4 connected to a balloon of pure oxygen under pressure (the balloon is not shown in the drawing). The remainder of the cavity is occupied by porous zirconia powder m 5, which removes oxygen, which serves as the reference gas and enters the tube 3.

Платиновый электрод 6 продолжаетс в полостн в виде проволоки 7 из того же металла.The platinum electrode 6 continues in a hollow in the form of a wire 7 of the same metal.

Проволока прилегает к внутренней стенке 8 блока 1, электрод 6 соединен с концом 9 сопротивлени 10 со значением г. Он припа н в точке 11 к платино-родиевому проводу 12 (с 10%-ным содержанием роди ). Электрод 6The wire is adjacent to the inner wall 8 of the unit 1, the electrode 6 is connected to the end 9 of the resistance 10 with a value of g. It is attached at point 11 to the platinum-rhodium wire 12 (with a 10% content of rhodi). Electrode 6

и провод 2 образуют термопару, котора измер ет температуру внутри полости 2, т. е. на внутренней поверхности электролита блока 1. В верхней части блока 1 сделано отверстие,and the wire 2 forms a thermocouple which measures the temperature inside cavity 2, i.e., an inner surface of the electrolyte of block 1 is made. In the upper part of block 1 a hole is made,

в котором приварена трубка 13 из глинозема, изолирующа электрический блок от металлокерамической защиты 14 (Сг20з - Сг), выполн ющей функцию проводника.in which the tube 13 of alumina is welded, isolating the electrical unit from the cermet protection 14 (Cr20s - Cr), which serves as a conductor.

Внутри зап;иты имеетс защитна оболочка 15 из глинозема, изолируюп1,а электрически провод щую защиту 14 от термопары, составлеппой из платинового провода 16 и плитино-родпевого провода 17 (с 10%-пым содержанием роди ). Проводы спа ны В точке 18.Inside it there is a protective sheath 15 of alumina, insulated, and an electrically conductive protection 14 against a thermocouple, composed of platinum wire 16 and a plitino-rodpev wire 17 (with a 10% content of rod). Seeing off spa at point 18.

Эта термопара позвол ет измерить температуру металла, т. е. температуру .ипелпней поверхности электролита.This thermocouple makes it possible to measure the temperature of a metal, i.e. the temperature of the nickel surface of the electrolyte.

Защита 14 соединена с концом 19 сопротивлени 20 со значением R. Платиновый проводProtection 14 is connected to end 19 of resistance 20 with a value of R. Platinum wire

16 непосредственно соединен с вольтметром 21, тогда как платипо-родиевый провод 17 соединен с платино-родиевым проводом 12.16 is directly connected to a voltmeter 21, while the platypodhodium wire 17 is connected to the platinum-rhodium wire 12.

Чтобы элемент расходовал мало тока, сумма сопротивлений R+r должна составл тьIn order for an element to consume little current, the sum of the resistances R + r must be

примерно 1 МОм.about 1 megohm

Па электрической схеме видно, что электродвижуща сила на клеммах вольтметра 21 составл ет разность потенциалов, вызванную только разностью парциального давлени In the electrical circuit, it can be seen that the electromotive force at the terminals of the voltmeter 21 is a potential difference caused only by the difference in partial pressure

кислорода между двум поверхност ми электролита .oxygen between the two surfaces of the electrolyte.

Так как эта разность потенциалов пропорциональна логарифд1у концентрации кислорода в жндко.м металле, то вольтметр с соответствующей градуировкой сразу показывает это зпачепие концентрации.Since this potential difference is proportional to the logarithd concentration of oxygen in the hard metal, a voltmeter with a corresponding calibration immediately shows this sign of concentration.

На фиг. 2 видно, что в опнсы.г.аемом устройстве измерительный элемент представле блоком 1 из твердого электролита, например,FIG. 2 it can be seen that in the measuring device, the measuring element is represented by a solid electrolyte unit 1, for example,

из стабилизированного .циркони с известью, в котором сделаны две .полости 22 и 23, соединенные между собой трубопроводом 24.from stabilized .Zirconi with lime, in which two cavities 22 and 23 are made, interconnected by a pipeline 24.

Глубина полостей 22 и 23 и положение трубопровода 24 определ ют толщину активнойThe depth of the cavities 22 and 23 and the position of the pipeline 24 determine the thickness of the active

стенки 25 твердого электролита, котора контактирует с металлической ванной.solid electrolyte wall 25, which is in contact with the metal bath.

Полости и трубопровод обработаны так, что толщина стенки равна 15 мм.The cavities and the pipeline are treated so that the wall thickness is 15 mm.

В полости 22 имеетс трубка 26, через которую ввод т эталонный газ. Полость 23,In the cavity 22, there is a tube 26 through which the reference gas is introduced. Cavity 23,

продолженна патрубком 27, включает в себ электрод 28, конец которого прилегает к активной стенке 25.continued by nozzle 27, includes an electrode 28, the end of which is adjacent to the active wall 25.

Полости 22 и 23, а также трубопровод 24 зпнолнеиы зернами из твердого электролита, диаметр которых равен примерно 1 мм.The cavities 22 and 23, as well as the pipeline 24 are filled with solid electrolyte grains whose diameter is about 1 mm.

Воздух, иснользуемый в качестве эталонного газа, вводитс ио трубке 26, ироходит полости 22 и 23 и трубопровод 24 и выпускаетс в атмосферу через патрубок 27 после обтекани электрода 28 этим воздухом.The air used as the reference gas is introduced into the tube 26, and the cavities 22 and 23 and the duct 24 are released and released into the atmosphere through the nozzle 27 after the air flows around the electrode 28.

В результате этой циркул ции введенный холодный газ нагреваетс от стенок полостей, встроеииых в блок, и от заполнител и обтекает электрод 28, име уже посто нную температуру .As a result of this circulation, the injected cold gas is heated from the walls of the cavities inserted into the block, and the electrode 28 flows from the core and has a constant temperature.

Блок 1, который выполнен в виде усеченного конуса, формируетс по размерам гнезда 29 из глинозема, которое сделано в стенке 30 и предназначено обычно дл приема разливочного стакаиа.Block 1, which is made in the form of a truncated cone, is formed by the size of the nest 29 of alumina, which is made in the wall 30 and is usually intended for receiving bottling stacks.

Блок 1 закрепл ют глиноземистым цементом .Block 1 is fixed with alumina cement.

Благодар соответствующим формам блока 1 и гнезда 29 замену элемента выполн ют легко и быстро между двум сло ми, поскольку установку выполн ют снаружи.Due to the respective shapes of block 1 and jack 29, the replacement of the element is carried out easily and quickly between the two layers, since the installation is performed outside.

Электрод 28 может быть также одним из ответвлений термопары, введенной в полость 23.The electrode 28 may also be one of the branches of the thermocouple inserted into the cavity 23.

Второй полюс элемента 31 измер ет потенциал расплавленного металла и может представл ть собой либо железный стержень, либо деталь Сермета (хромокись хрома), которые вставл ютс в блок и конец которых погружен в расплавленный металл. Электродвижуща сила элемента измер етс между электродом 28 и элементом 31. Термопара 32 позвол ет измерить температуру жидкого металла .The second pole of the element 31 measures the potential of the molten metal and may be either an iron rod or a Sermet part (chromium chromium), which are inserted into the block and the end of which is immersed in the molten metal. The elemental electromotive force is measured between the electrode 28 and the element 31. Thermocouple 32 allows the temperature of the liquid metal to be measured.

Согласно одному из вариантов монтажа измерительный блок 1 (фиг. 3) приспособлен дл конца металлического стержн , выиолиенного из стальной трубки, конец которой НЛГРет ста.чьной диск 33 с отверстием 34 в центре .According to one of the mounting options, the measuring unit 1 (Fig. 3) is adapted for the end of a metal rod, made of a steel tube, the end of which is NLGRet, an old disk 33 with a hole 34 in the center.

Диаметр этого отверсти позвол ет вставить в него частично усеченный конус-блок 1 (как показано на фиг. 3).The diameter of this hole allows a partially truncated cone block 1 to be inserted into it (as shown in Fig. 3).

Измерительный блок 1 удерживаетс трубкой 35, конец которой упираетс в верхнюю поверхность блока 1 и котора концентрически расиоложенп г, тпубь-с 36.The measuring unit 1 is held by a tube 35, the end of which abuts against the upper surface of the unit 1 and which concentrically locates it.

Система прочно закреплена огнеупорным цементом 37, залчт)1м п снобол,иог пространство между стенками трубок 35 и 36.The system is firmly fixed with refractory cement 37, zalcht) 1 m n snobol, iog space between the walls of the tubes 35 and 36.

Применение термоэлектрического пирометра позвол ет проводить изменени путем погружеии пирометра в паину с расплавленным металлом.The use of a thermoelectric pyrometer allows changes to be made by immersing the pyrometer in paing with the molten metal.

Такой тип гальванического элемента имеет р д преимуществ. Ппежде всего система элементов , измер юигих содержание кислппопа. собрана в одттн элемент, который представлен монолитным блоком.This type of galvanic cell has several advantages. First of all, the system of elements that measures the content of the kipppop. assembled in one element, which is represented by a monolithic block.

Другим преимуществом вл етс то, что этот блок съемный, он может быть очемт, .ПРГко заменен без зa teньr заполнител поие ника , содержащего жидкий металл.Another advantage is that this unit is removable; it can be very easily replaced. It can be replaced without a separate filling unit containing liquid metal.

Преимун1еством описанного элемента вл ; етс то, что можно непрерывно измер ть пазницу температур между ДВУМЯ поверхност ми электролита.The advantage of the described element is VL; It is possible to continuously measure the temperature gap between the TWO electrolyte surfaces.

И еще преимуществом этого чл тента вл етс то, что электрический монтаж очень прост ц ие требует больших затрат.Another advantage of this unit is that electrical installation is very simple and expensive.

Измерительит те устройства, выполненные в соответствии с изобретением, л епешно былц применены в непрерывной очистительной установке .Measuring devices made in accordance with the invention were, of course, used in a continuous cleaning plant.

П р е д е т изобретени PREDE E invention

Устройство дл измерени содержани кислорода в жидком метал,че, содержащее два электрода, раз,1еленных твердым электролитом , один из которых помещен в атмосферу эталонного газа, и средства дл измерени температуры, отличающеес тем, что, с целью повьниени точности непрерывного контрол в промышленных услови х, оно выполиено в mn.e монолнтного огнеупорного блока, имеющего форму, например, разливочного стакана, стенка которого, контактируюпта с исследуемой средой, представл ет собой твердьц 1лектро,чит.A device for measuring the oxygen content in a liquid metal, che, containing two electrodes, times, solid electrolyte, one of which is placed in the atmosphere of the reference gas, and means for measuring the temperature, which in order to increase the accuracy of continuous control in industrial conditions x, it is molded into mn.e of a monolithic refractory block, having the form of, for example, a pouring nozzle, the wall of which, in contact with the test medium, is a solid of electros, cit.

Фиг 1Fig 1

2f2f