专利名称：用于测定金属熔体或熔渣中的氧活性的测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于测定金属熔体或熔渣中的氧活性的测量装置。
背景技术：
本发明涉及用于通过测量头来测定金属熔体或熔渣中的氧活性的测量装置，该测量头设置在输送管的一端并且其上设有电化学测量单元。所述电化学测量单元具有固体电解质管，其一端封闭并在该封闭端含有标准物和电极，电极从固体电解质管的另一端伸出。此外，本发明涉及用于电化学测量单元的固体电解质管。
这种测量装置例如在德国专利DE 3152318C2中是公知的。那里所描述的传感器用于测定金属熔体中的氧含量。类似的测量装置在美国专利US 3578578、德国公开专利申请DE 2810134A1或德国专利DE 2600103C2中也是公知的。在美国专利US 4657641中公开了一种传感器，其具有由硅酸锆和二氧化锆的混合物制成的涂层。
发明内容
除测定氧之外，也需要测定金属熔体中含有的其它材料。因此，基于该问题，本发明提供了一种简单的测量装置和一个相应的固体电解质管，除测定氧含量之外，其也可以被用于测定其它元素的含量。
由于固体电解质管在其外表面上具有由硅酸锆和氟化物的混合物制成的涂层，从而解决了上述问题。已表明这种方法有可能测定例如熔融体中的硅或碳含量。这种效果可以通过，例如液态金属中所含的硅与硅酸锆中的SiO2发生反应而得到阐述。在平衡反应中，氧作为反应产物而获得，并且可以测定固体电解质表面的氧活性的变化以及相关的硅含量。
测量装置可以被用在金属熔体或熔渣中，特别是钢水或铁水中，用于测定硅或碳的含量。从而实现了快速的测定过程。除电化学测量单元之外，如果测量装置具有温度传感器如热电偶元件则是十分有优势的，从而也可以测定金属熔体的温度。碳可以从液态金属的硅-碳温度平衡来计算得出。
采用根据本发明所述的测量装置可以免除实验室中的样品分析，从而在生产过程中可以节约大量时间并因而可以达到用于影响生产过程的更好更快的作用。
下面给出本发明的优选实施例。如果氟化物至少选自CaF2、NaF、SrF2、BaF2和MgF2所组成的群组中的一种是非常合适的。如果涂层厚度近似等于10-100μm特别是大约10-50μm则是有利的，并优选大约30μm。这里，较厚的涂层足以用于较高的应用温度(近似高于1500℃)，例如在脱硫处理前。此时，反应时间很短。在较低的应用温度下(近似等于1400℃)，例如在脱硫处理后，较薄的涂层则是必要的。反应时间随后稍微加长。有利的是，采用大约2-10％重量比的氟化物，特别是大约3-4％重量比的氟化物(相对于涂层的重量)。在较高的氟化物含量和较低的熔化温度下，反应时间变短，这是由于可以更快地到达平衡。通过等离子喷涂或火焰喷涂可以产生非常均匀的涂层。
固体电解质管优选稳定的ZrO2。涂层也可以只是部分地覆盖固体电解质管的外表面，其中，至少应当涂敷设有标准物的管区表面。
结合附图将会更好地理解本发明的以上概述及下面的详细说明。为解释说明本发明，在附图中显示了一种优选实施例。然而，应当理解本发明并非局限于图示的精确设置和测量装置。在附图中图1为根据本发明的测量装置的侧视图；以及图2为固体电解质管的纵向横截面剖示图。
具体实施例方式
测量装置具有输送管1，输送管内容纳有测量头2，其中，测量头2通过输送管1内的接触元件3与测量和估算装置的电源线接触。图1仅显示了输送管1的连接部分。
在测量头的浸入端，除热电偶4之外，还具有固体电解质管5。在测量头浸入熔化物特别是铁水或钢水之前或期间，用保护帽6包裹热电偶4和固体电解质管5并进行保护。
在图2中显示了固体电解质管5的剖面。其是由稳定的二氧化锆制成并在其内部含有作为标准物7的钼和二氧化钼的混合物、铬和二氧化铬的混合物或镍和氧化镍的混合物。设于标准物上面的填料8例如为氧化铝。在固体电解质管5中，钼棒设置在中心作为电极9。电极9从固体电解质管5的开口端伸出。开口端由帽10封闭，其中，填料8通过可透气的粘合剂11保持在其上端。固体电解质管5用不锈钢帽12包裹，其在浸入融化物期间也保护该管。随后，不锈钢帽12熔化并露出设在固体电解质管5上面的涂层13。涂层优选为硅酸锆和大约3-4％重量比的氟化镁的混合物。涂层大约为30μm并通过等离子喷涂而施加。
在熔化物中，SiO2与熔化物中的Si反应，其中，氧在平衡反应中释放出并借助于固体电解质管来测定其活性。
本领域技术人员将理解可以对上述实施例进行改变，而不偏离其广义的发明概念。因此，应当理解，本发明并非局限于所公开的特定实施例，而是将轻易发生的改变亦涵盖在附属的权利要求书所限定的本发明的精神和范围内。
权利要求
1.用于测定金属熔体或熔渣中的氧活性的测量装置，具有一测量头，所述的测量头设置于输送管的一端上并且其上设有电化学测量单元，其中，所述电化学测量单元具有一固体电解质管，所述固体电解质管一端封闭并在该封闭端含有标准物和电极，其中，电极从固体电解质管的另一端伸出，其特征在于固体电解质管(5)在其外表面上具有由硅酸锆和氟化物的混合物制成的涂层(13)。
2.根据权利要求1的测量装置，其特征在于所述的氟化物至少选自CaF2、NaF、SrF2、BaF2、MgF2所组成的群组中的一种。
3.根据权利要求1或2的测量装置，其特征在于所述的涂层(13)的厚度为10-100μm，优选为10-50μm。
4.根据权利要求1-3中任一项的测量装置，其特征在于所述的涂层(13)只是部分地覆盖所述固体电解质管(5)的外表面。
5.根据权利要求1-4中任一项的测量装置，其特征在于所述的涂层为等离子喷吐的或火焰喷涂的。
6.用于电化学测量单元的固体电解质管，具有一封闭端，其特征在于所述的固体电解质管在其外表面上具有由硅酸锆和氟化物的混合物制成的涂层(13)。
7.根据权利要求6的固体电解质管，其特征在于所述的氟化物至少选自CaF2、NaF、SrF2、BaF2、MgF2所组成的群组中的一种。
8.根据权利要求6或7的固体电解质管，其特征在于所述的涂层(13)的厚度为10-100μm，优选为10-50μm。
9.根据权利要求6-8中任一项的固体电解质管，其特征在于所述的涂层(13)只是部分地覆盖所述固体电解质管(5)的外表面。
10.根据权利要求6-9中任一项的固体电解质管，其特征在于所述的涂层为等离子喷吐的或火焰喷涂的。
11.根据权利要求1-5中任一项的测量装置的用途，其是用于测定金属熔体或熔渣，特别是钢水或铁水中的硅或碳的含量。
全文摘要
本发明提供一种用于通过测量头来测定金属熔体或熔渣中的氧活性的测量装置，该测量头设于输送管一端并且其上设有电化学测量单元。所述电化学测量单元具有固体电解质管，其一端封闭并在该封闭端含有标准物和电极，电极从所述固体电解质管的另一端伸出。所述固体电解质管在其外表面上具有由硅酸锆和氟化物的混合物制成的涂层。所述测量头也可以具有热电元件，并且根据氧活性测定结果，所述装置可以被用于测定熔化物中的硅和/或碳含量。
文档编号G01N33/20GK1693888SQ20051007142
公开日2005年11月9日 申请日期2005年5月8日 优先权日2004年5月5日
发明者D·哈贝茨 申请人:贺利氏耐特电子国际股份公司