專利名稱：用于測定金屬熔體或熔渣中的氧活性的測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于測定金屬熔體或熔渣中的氧活性的測量裝置。
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及用于通過測量頭來測定金屬熔體或熔渣中的氧活性的測量裝置，該測量頭設(shè)置在輸送管的一端并且其上設(shè)有電化學(xué)測量單元。所述電化學(xué)測量單元具有固體電解質(zhì)管，其一端封閉并在該封閉端含有標準物和電極，電極從固體電解質(zhì)管的另一端伸出。此外，本發(fā)明涉及用于電化學(xué)測量單元的固體電解質(zhì)管。
這種測量裝置例如在德國專利DE 3152318C2中是公知的。那里所描述的傳感器用于測定金屬熔體中的氧含量。類似的測量裝置在美國專利US 3578578、德國公開專利申請DE 2810134A1或德國專利DE 2600103C2中也是公知的。在美國專利US 4657641中公開了一種傳感器，其具有由硅酸鋯和二氧化鋯的混合物制成的涂層。

發(fā)明內(nèi)容
除測定氧之外，也需要測定金屬熔體中含有的其它材料。因此，基于該問題，本發(fā)明提供了一種簡單的測量裝置和一個相應(yīng)的固體電解質(zhì)管，除測定氧含量之外，其也可以被用于測定其它元素的含量。
由于固體電解質(zhì)管在其外表面上具有由硅酸鋯和氟化物的混合物制成的涂層，從而解決了上述問題。已表明這種方法有可能測定例如熔融體中的硅或碳含量。這種效果可以通過，例如液態(tài)金屬中所含的硅與硅酸鋯中的SiO2發(fā)生反應(yīng)而得到闡述。在平衡反應(yīng)中，氧作為反應(yīng)產(chǎn)物而獲得，并且可以測定固體電解質(zhì)表面的氧活性的變化以及相關(guān)的硅含量。
測量裝置可以被用在金屬熔體或熔渣中，特別是鋼水或鐵水中，用于測定硅或碳的含量。從而實現(xiàn)了快速的測定過程。除電化學(xué)測量單元之外，如果測量裝置具有溫度傳感器如熱電偶元件則是十分有優(yōu)勢的，從而也可以測定金屬熔體的溫度。碳可以從液態(tài)金屬的硅-碳溫度平衡來計算得出。
采用根據(jù)本發(fā)明所述的測量裝置可以免除實驗室中的樣品分析，從而在生產(chǎn)過程中可以節(jié)約大量時間并因而可以達到用于影響生產(chǎn)過程的更好更快的作用。
下面給出本發(fā)明的優(yōu)選實施例。如果氟化物至少選自CaF2、NaF、SrF2、BaF2和MgF2所組成的群組中的一種是非常合適的。如果涂層厚度近似等于10-100μm特別是大約10-50μm則是有利的，并優(yōu)選大約30μm。這里，較厚的涂層足以用于較高的應(yīng)用溫度(近似高于1500℃)，例如在脫硫處理前。此時，反應(yīng)時間很短。在較低的應(yīng)用溫度下(近似等于1400℃)，例如在脫硫處理后，較薄的涂層則是必要的。反應(yīng)時間隨后稍微加長。有利的是，采用大約2-10％重量比的氟化物，特別是大約3-4％重量比的氟化物(相對于涂層的重量)。在較高的氟化物含量和較低的熔化溫度下，反應(yīng)時間變短，這是由于可以更快地到達平衡。通過等離子噴涂或火焰噴涂可以產(chǎn)生非常均勻的涂層。
固體電解質(zhì)管優(yōu)選穩(wěn)定的ZrO2。涂層也可以只是部分地覆蓋固體電解質(zhì)管的外表面，其中，至少應(yīng)當涂敷設(shè)有標準物的管區(qū)表面。


結(jié)合附圖將會更好地理解本發(fā)明的以上概述及下面的詳細說明。為解釋說明本發(fā)明，在附圖中顯示了一種優(yōu)選實施例。然而，應(yīng)當理解本發(fā)明并非局限于圖示的精確設(shè)置和測量裝置。在附圖中圖1為根據(jù)本發(fā)明的測量裝置的側(cè)視圖；以及圖2為固體電解質(zhì)管的縱向橫截面剖示圖。
具體實施例方式
測量裝置具有輸送管1，輸送管內(nèi)容納有測量頭2，其中，測量頭2通過輸送管1內(nèi)的接觸元件3與測量和估算裝置的電源線接觸。圖1僅顯示了輸送管1的連接部分。
在測量頭的浸入端，除熱電偶4之外，還具有固體電解質(zhì)管5。在測量頭浸入熔化物特別是鐵水或鋼水之前或期間，用保護帽6包裹熱電偶4和固體電解質(zhì)管5并進行保護。
在圖2中顯示了固體電解質(zhì)管5的剖面。其是由穩(wěn)定的二氧化鋯制成并在其內(nèi)部含有作為標準物7的鉬和二氧化鉬的混合物、鉻和二氧化鉻的混合物或鎳和氧化鎳的混合物。設(shè)于標準物上面的填料8例如為氧化鋁。在固體電解質(zhì)管5中，鉬棒設(shè)置在中心作為電極9。電極9從固體電解質(zhì)管5的開口端伸出。開口端由帽10封閉，其中，填料8通過可透氣的粘合劑11保持在其上端。固體電解質(zhì)管5用不銹鋼帽12包裹，其在浸入融化物期間也保護該管。隨后，不銹鋼帽12熔化并露出設(shè)在固體電解質(zhì)管5上面的涂層13。涂層優(yōu)選為硅酸鋯和大約3-4％重量比的氟化鎂的混合物。涂層大約為30μm并通過等離子噴涂而施加。
在熔化物中，SiO2與熔化物中的Si反應(yīng)，其中，氧在平衡反應(yīng)中釋放出并借助于固體電解質(zhì)管來測定其活性。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解可以對上述實施例進行改變，而不偏離其廣義的發(fā)明概念。因此，應(yīng)當理解，本發(fā)明并非局限于所公開的特定實施例，而是將輕易發(fā)生的改變亦涵蓋在附屬的權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.用于測定金屬熔體或熔渣中的氧活性的測量裝置，具有一測量頭，所述的測量頭設(shè)置于輸送管的一端上并且其上設(shè)有電化學(xué)測量單元，其中，所述電化學(xué)測量單元具有一固體電解質(zhì)管，所述固體電解質(zhì)管一端封閉并在該封閉端含有標準物和電極，其中，電極從固體電解質(zhì)管的另一端伸出，其特征在于固體電解質(zhì)管(5)在其外表面上具有由硅酸鋯和氟化物的混合物制成的涂層(13)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的測量裝置，其特征在于所述的氟化物至少選自CaF2、NaF、SrF2、BaF2、MgF2所組成的群組中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的測量裝置，其特征在于所述的涂層(13)的厚度為10-100μm，優(yōu)選為10-50μm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項的測量裝置，其特征在于所述的涂層(13)只是部分地覆蓋所述固體電解質(zhì)管(5)的外表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項的測量裝置，其特征在于所述的涂層為等離子噴吐的或火焰噴涂的。
6.用于電化學(xué)測量單元的固體電解質(zhì)管，具有一封閉端，其特征在于所述的固體電解質(zhì)管在其外表面上具有由硅酸鋯和氟化物的混合物制成的涂層(13)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的固體電解質(zhì)管，其特征在于所述的氟化物至少選自CaF2、NaF、SrF2、BaF2、MgF2所組成的群組中的一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7的固體電解質(zhì)管，其特征在于所述的涂層(13)的厚度為10-100μm，優(yōu)選為10-50μm。
9.根據(jù)權(quán)利要求6-8中任一項的固體電解質(zhì)管，其特征在于所述的涂層(13)只是部分地覆蓋所述固體電解質(zhì)管(5)的外表面。
10.根據(jù)權(quán)利要求6-9中任一項的固體電解質(zhì)管，其特征在于所述的涂層為等離子噴吐的或火焰噴涂的。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項的測量裝置的用途，其是用于測定金屬熔體或熔渣，特別是鋼水或鐵水中的硅或碳的含量。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于通過測量頭來測定金屬熔體或熔渣中的氧活性的測量裝置，該測量頭設(shè)于輸送管一端并且其上設(shè)有電化學(xué)測量單元。所述電化學(xué)測量單元具有固體電解質(zhì)管，其一端封閉并在該封閉端含有標準物和電極，電極從所述固體電解質(zhì)管的另一端伸出。所述固體電解質(zhì)管在其外表面上具有由硅酸鋯和氟化物的混合物制成的涂層。所述測量頭也可以具有熱電元件，并且根據(jù)氧活性測定結(jié)果，所述裝置可以被用于測定熔化物中的硅和/或碳含量。
文檔編號G01N33/20GK1693888SQ20051007142
公開日2005年11月9日 申請日期2005年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月5日
發(fā)明者D·哈貝茨 申請人:賀利氏耐特電子國際股份公司