CS233268B1 - Probe for oxygen chemical potential determination in melted metals and slags - Google Patents

Abstract

Sonda pro stanovení chemického potenciálu kyslíku v roztavených kovecji a struskách, vytvořena nevratnou elektrodou s čidlem, je založena na tom, že nevratná elektroda (3) je spolu s nosnou trubici (4) uchycena v keramické vložce (2) , v jejímž ústí je upevněn pevný elektrolyt (5), převrstvený referenční elektrodou (6) a zasypaný izolačním zásypem (8) z oxidické nebo silikátové keramiky a nosná trubice (4) je opatřena alespoň jednou ochrannou trubicí (10) z křemenného skla, skla, oxidické nebo silikátové keramiky, kovokeramiky nebo kovu, připevněná k nosné trubici (4) alespoň v jednom bodě a mezi ochrannou trubicí (10) a nosnou trubicí (4) je vymezena dilatační spára (9). Ochranných trubic (10) může být několik, spáry (9) lze vyplnit hmotou z oxidické nebo silikátové keramiky. Funkci ochranné trubice (10) může plnit též nevratná elektroda (3) .Chemical potential probe oxygen in molten metal slags, formed by an irreversible electrode with the sensor is based on being irreversible the electrode (3) is together with the carrier the tube (4) is held in the ceramic insert (2) in which the fixed is fixed electrolyte (5), overlaid with reference electrode (6) and backfilled with an insulating backfill (8) made of oxide or silicate ceramic and the support tube (4) is provided at least one protective tube (10) of quartz glass, glass, oxide or silicate ceramics, metal ceramics or metal, attached to support tube (4) at least one point and between the protective the tube (10) and the support tube (4) is the expansion joint (9) is defined. Protective tubes (10) can be several, joints (9) can be filled with an oxide or silicate material ceramics. Protective tube function (10) can also be filled with a non-returnable electrode (3).

Description

Vynález se týká sondy s pevným elektrolytem ke stanoveni chemického potenciálu kyslíku v roztavených struskách a kovech a řeší problém konstrukčního uspořádáni sondy.The invention relates to a solid electrolyte probe for determining the chemical potential of oxygen in molten slags and metals, and solves the problem of the design of the probe.

Chemický potenciál kyslíku v roztavených kovech a struskách lze stanovit pomoci sondy s pevným elektrolytem, který odděluje prostředí referenční a analyzované. Tyto sondy již v praxi nalezly široké uplatnění při měřeni chemického potenciálu kyslíku v roztavených kovech. Struska doprovází většinu metalurgických reakcí a její chemický potenciál kyslíku, tj. oxidační schopnost, určuje průběh oxidačních reakci v kovu. V současné době se oxidační schopnost strusek posuzuje podle chemické analýzy vzorku, který byl vyňat z pece a odlit na vzduchu. Ani okamžitá analýzy, např. rentgen, fluorescenční, neumožňuje přímý zásah do průběhu metalurgických pochodů. Posuzováni oxidační schopnosti strusek pomoci chemické analýzy je rovněž metoda nepřímá, nebol se usuzuje na poměry v tavenině při vysoké teplotě na základě analýzy utuhlých vzorků.The chemical potential of oxygen in molten metals and slags can be determined using a solid electrolyte probe that separates the reference and analyzed environments. These probes have already found wide application in measuring the chemical potential of oxygen in molten metals. The slag accompanies most of the metallurgical reactions and its chemical potential of oxygen, ie the oxidizing capacity, determines the course of the oxidation reactions in the metal. Currently, the oxidation capacity of slags is assessed by chemical analysis of a sample that has been removed from the furnace and cast in air. Even instantaneous analysis, eg X-ray, fluorescence, does not allow direct intervention in the course of metallurgical processes. Assessment of the oxidation ability of slags by chemical analysis is also an indirect method, as it is judged by melt conditions at high temperature by analysis of solidified samples.

Přímé určeni chemického potenciálu kyslíku ve strusce umožňuje okamžité řízení metalurgických pochodů, což povede k úsporám legujících a struskotvorných přísad a ke sníženi energetické náročnosti. V současné době používané měřeni aktivity kyslíku v roztavených kovech však nedává dostatečný obraz o průběhu reakcí v soustavě struska - kov, protože tento průběh se řidi v praxi úpravou složeni strusky.Direct determination of the chemical potential of oxygen in the slag allows immediate control of the metallurgical processes, which will lead to savings of alloying and slag-forming additives and a reduction in energy consumption. However, the currently used measurement of oxygen activity in molten metals does not give a sufficient picture of the course of the slag-metal reactions, since this is controlled in practice by adjusting the composition of the slag.

233 268233 268

- 2 Aktivní části dosud známých a používaných sond je čidlo s pevným elektrolytem ve tvaru válečku nebo jednostranně uzavřené trubice. Tyto sondy máji několik nedostatků. Sondy s elekt rolytem ve tvaru válečku zatmeleného do křemenné trubice není možné použit k měřeni chemického potenciálu kyslíku v roztavených ocelářských struskách. Výroba sond s elektrolytem ve tvaru polouzavřené trubice vyžaduje vysoce rozvinutou keramickou technologii. Tyto sondy jsou nákladnější a mají malou odolnost vůči náhlým teplotním změnám.The active parts of the probes known and used so far are a solid electrolyte sensor in the form of a cylinder or a tube closed on one side. These probes have several drawbacks. Cylindrical electrolytic probes in a quartz tube cannot be used to measure the chemical potential of oxygen in molten steel slags. The manufacture of electrolyte probes in the form of a semi-closed tube requires highly developed ceramic technology. These probes are more expensive and have little resistance to sudden temperature changes.

účelem vynálezu bylo vytvořeni sondy umožňující měřeni v roztavených kovech i struskách, která má dobrou odolnost vůči teplotním změnám a korozi v roztaveném prostředí. Nedostatky předchozích řešeni nemá sonda pro stanoveni chemického potenciálu kyslíku v roztavených kovech a struskách, jejíž podstata spočívá v tom, že nevratná elektroda spolu s nosnou trubici je uchycená v keramické vložce, v ústi nosné trubice je upevněn pevný elektrolyt, převrstvený referenční elektrodou a zasypaný izolačním zásypem z oxidické nebo silikátové keramiky, přičemž nosná trubice je opatřena alespoň jednou ochrannou trubici z křemenného skla, skla, oxidické nebo silikátové keramiky, kovokeramiky nebo kovu, připevněná k nosné trubici alespoň v jednom bodě a mezi ochrannou trubici a nosnou trubici je vymezena dilatační spára.The object of the invention was to provide a probe enabling measurement in both molten metals and slags which has good resistance to temperature changes and corrosion in the molten environment. The probe for determining the chemical potential of oxygen in molten metals and slags is based on the fact that the irreversible electrode together with the support tube is held in a ceramic insert, fixed electrolyte is fixed in the mouth of the support tube, covered with a reference electrode and covered with insulating material. backfill of oxidic or silicate ceramic, the support tube being provided with at least one quartz glass, glass, oxidic or silicate ceramic, metal ceramics or metal protective tube attached to the support tube at at least one point and an expansion joint is defined between the protective tube and the support tube .

S výhodou může plnit funkci ochranné trubice nevratná elektroda.Advantageously, the irreversible electrode can function as a protective tube.

Přednosti sondy podle vynálezu je, že je možné měřit chemický potenciál kyslíku sondou stejné konstrukce v roztavených kovech i struskách, popřípadě po měřeni v kovu měřit následně ve strusce. Dále má sonda zvýšenou odolnost vůči náhlým teplotním změnám, korozi v roztaveném prostředí a mechanickému poškozeni. Přitom základní požadavek, kterým je rychlá aktivace sondy k měření se zachovává.The advantage of the probe according to the invention is that it is possible to measure the chemical potential of oxygen with a probe of the same design in molten metals and slags, or, after measurement in metal, subsequently in slag. Furthermore, the probe has increased resistance to sudden temperature changes, corrosion in the molten environment and mechanical damage. In doing so, the basic requirement, which is rapid activation of the probe for measurement, is maintained.

Vynález bude blíže popsán pomoci vyobrazeni znázorňujícího provedeni sondy v podélném řezu, které vynález nijak neomezuj e.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will be described in more detail by way of illustration showing a longitudinal sectional view of a probe, which is not intended to limit the invention in any way.

Papírová ochranná trubice J ve tvaru válce je ve spodu uzavřena keramickou vložkou i, v niž je upevněna horní část nevratné elektrody J ve tvaru válce. V keramické vložce je uchyceno elektrolytické čidlo, které sestává z nosné trubice i,The cylindrical paper protective tube J is closed at the bottom by a ceramic insert 1 in which the upper part of the irreversible electrode J is fixed. In the ceramic insert there is an electrolytic sensor, which consists of a support tube i,

- 3 233 268 jejíž ústi je uzavřeno pevným elektrolytem 5/ na který dosedá referenční elektroda £ s vodivým kontaktem J. Nad referenční elektrodou & se nachází izolační zásyp §· Na nosnou trubici 4 čidla je navlečena ochranná trubice 18, čímž je vytvořena mezi nosnou trubici & a ochrannou trubicí 18 dilatační spára 2- Materiál ochranné trubice 18 je volen podle korozivních vlastnosti měřeného prostředí.3 233 268 whose mouth is closed by a solid electrolyte 5, which bears a reference electrode 6 with a conductive contact J. Above the reference electrode 6, there is an insulating backfill. The material of the protective tube 18 is chosen according to the corrosive properties of the measured environment.

Claims (5)

PŘEDMĚT VYNÁLEZUSUBJECT OF THE INVENTION 233 268233 268 1. Sonda pro stanoveni chemického potenciálu kyslíku v roztavených kovech a struskách, tvořená nevratnou elektrodou a čidlem vyznačená tim, že nevratná elektroda /3/ je spolu s nosnou trubici /4/ uchycena v keramické vložce /24 v ústi nosné trubice /4/je upevněn pevný elektrolyt 151, převrstvený referenční elektrodou /6/ a zasypaný izolačním zásypem /8/ z oxidické nebo silikátové keramiky, přičemž nosná trubice /4/ je opatřena alespoň jednou ochrannou tru biči /10/ z křemenného skla, skla, oxidické nebo silikátové keramiky, kovokeramiky nebo kovu, připevněná k nosné trubici /4/ alespoň v jednom bodě a mezi ochrannou trubici /10/ a nosnou trubicí /4/ je vymezena dilatační spára /9/.1. A probe for determining the chemical potential of oxygen in molten metals and slag, consisting of a non-returnable electrode and a sensor, characterized in that the non-returnable electrode (3) together with the support tube (4) is retained in the ceramic insert (24). fixed solid electrolyte 151, overlaid with a reference electrode (6) and covered with an insulating backfill (8) of oxidic or silicate ceramics, the support tube (4) being provided with at least one protective quartz (10) of quartz glass, glass, oxidic or silicate ceramics , a metal ceramics or metal, attached to the support tube (4) at at least one point, and an expansion joint (9) is defined between the protective tube (10) and the support tube (4). 2. Sonda podle bodu 1 vyznačená tim, že mezi každou dvojici ochranných trubic /10/ je vytvořena dilatační spára /9/ a ochranné trubice /10/ jsou k sobě připevněny u ústi nosné trubice /4/.2. The probe according to claim 1, characterized in that an expansion joint (9) is formed between each pair of protective tubes (10) and the protective tubes (10) are fastened together at the mouth of the support tube (4). 3. Sonda podle bodu 1 a 2 vyznačená tim, že alespoň jedna dilatační spára /9/ je vyplněna hmotou z oxidické nebo silikátové keramiky.Probe according to Claims 1 and 2, characterized in that at least one expansion joint (9) is filled with an oxide or silicate ceramic mass. 4. Sonda podle bodů 1 až 3 vyznačená tim, že vnější ochranná trubice /10/ je opatřena ochranným povlakem z oxidické nebo silikátové keramiky.4. Probe according to claim 1, characterized in that the outer protective tube (10) is provided with a protective coating of oxidic or silicate ceramic. 5. Sonda podle bodů 1 až 4 vyznačená tim, že nevratná elektroda /3/ je současně ochrannou trubici /10/.5. The probe according to claim 1, characterized in that the irreversible electrode (3) is simultaneously a protective tube (10). ó. Sonda podle bodů 1 až 5 vyznačená tim, že nevratná elektroda /3/ je v kontaktu s pevným elektrolytem /5/.O. The probe according to claims 1 to 5, characterized in that the irreversible electrode (3) is in contact with the solid electrolyte (5).