Устройство для определения активности кислорода в металлургических расплавах Советский патент 1974 года по МПК G01N27/46 

1

Изобретение относится к области металлургии.

Известное устройство для определения активности компонентов, например кислорода, кремния, фосфора и т. п., в металлургических фазах нредставляет собой два помещенных один в другой конпентрационных гальванических элемента, имеющих одинаковые электролиты, но разную активность определяемого компонепта в электродах сравнения.

Недостатками известного устройства являются сложность изготовления совмещенного электрода сравнения; значительная инерпионность прибора, вызванная относительно медленным прогревом внутреннего электрода сравнения; относительно большие затраты времени (8-10 мин) для замены иснользованных электродов сравнения; необходимость иметь одинаковую долю ионной проводимости в обоих твердых электролитах, что делает необходимым их предварительный отбор.

Предлагаемое устройство позволяет устранить указанные недостатки благодаря тому, что датчик выполнен в виде единого чехла из твердого электролита с двумя ячейками, заполненными электродами сравнения, и защищен металлическим кожухом.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение по А - А на фиг. 1.

Устройство состоит из электролита 1, представляющего собой чехол из огнеупорного материала (например, алунд, кварц и т. д.), с ячейками для электродов сравнения 2 и 3, отличающихся между собой активностью кислорода; токосъемника 4, выполненного из вольфрама; металлического защитного кожуха 5, служащего для предохранения датчика от механического разрушения и воздействия шлака; высокотемпературного заполнителя 6, предохраняющего устройство от преждевременного разрушения в период проведения замера; втулки 7, выполненной из материала с высоким электрическим сопротивлением (например, карбонитрид бора) и служащей для крепления твердого электролита, токосъемника и молибденовых проводов 8; корпуса датчика 9; защитной трубки 10, выполненной из прессованного картона; клеммников 11, соединенных

молибденовыми проводами 12 с электродами сравнения и токосъемником; патрона 13, в котором размещены три контактных кольпа 14, изолированных одно от другого резиновыми рукавами 15; винтов 16; плапок 17; распределительной колодки 18; кольпа 19; компенсационных проводов 20, идущих к вторичному прибору; корпуса 21, аналогичного по конструкции корпусу обычной термопары погружения, широко применяемой для измерения

температуры металла в металлургических цехах. Защитный кожух 5 предохраняет датчик от повреждения при прохождении слоя шлака. Это позволяет в случае необходимости применять чехлы с малой толщиной стенки (менее 0,5 мм), так что время прогрева, а, следовательно, и инерционность прибора, уменьшаются. Применение одного чехла с двумя ячейками для электродов сравнения исключает необходимость выбирать твердые электролиты с одинаковой долей ионной проводимости и способствует повышению точности измерения. Наличие сменной головки позволяет упростить обслуживание устройства, поскольку после замера головку заменяют новой. Действует устройство следуюшим образом. При погружении в расплавленный металл съемной головки защитный кожух 5 быстро расплавляется и в концентрационных элементах возникают электродвижущие силы EI и Е, р ЛГ , а --1п а-«8), где Ох, ао и аЬ - соответственно активности определяемого компонента (кислорода) в измеряемой фазе и в электродах сравнения 2 и 3; при этом ао и а - величины постоянные, но не равные между собой (следова Л :СОП81 1; я - переносов заряда потенциалоопределяющего процесса; Пэ - доля электронной проводимоети твердого электролита; R - универсальная газовая постоянная, дж/град; Т-абсолютная температура, °К; F - постоянная Фарадея, к/г-экв. После преобразования EI и Е во вторичном приборе получается компонента их в исследуемой фазе, а , аО е о Таким образом, предлагаемое устройство позволяет упростить и ускорить определение активности кислорода в металлургических расплавах. Конструкция устройства позволяет наладить их серийное производство промышленностью, обеспечивает быструю смену использованной съемной головки, быстрый прогрев элементов и их практическую безынерционность и надежность в работе. Предмет изобретения Устройство для определения активности кислорода в металлургических расплавах, содержащее датчик из двух концентрационных гальванических элементов с различной активностью кислорода в электродах сравнения, помещенных в чехлы из твердого электролита, и токосъемников, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений и уменьшения инерционности, датчик выполнен в виде единого чехла из твердого электролита с двумя ячейками, заполненными электродами сравнения, и защищен металлическим кожухом.