JPH0240536Y2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0240536Y2 JPH0240536Y2 JP1982131074U JP13107482U JPH0240536Y2 JP H0240536 Y2 JPH0240536 Y2 JP H0240536Y2 JP 1982131074 U JP1982131074 U JP 1982131074U JP 13107482 U JP13107482 U JP 13107482U JP H0240536 Y2 JPH0240536 Y2 JP H0240536Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- molten metal
- probe
- filter
- oxygen
- closed
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
- Investigating And Analyzing Materials By Characteristic Methods (AREA)
Description
本考案は金属溶湯中の酸素量を測定する酸素プ
ローブの改良に関するもので、特に鉱滓発生の多
い溶湯中で長時間使用できるようにしたものであ
る。 一般に金属溶湯中の酸素量を測定するのに、酸
素イオンの濃度差によつて起電力を生ずる固体電
解質からなる酸素濃淡電池を利用した酸素プロー
ブが用いられる。固体電解質としては、例えば
CaO、MgO、Y2O3等により安定化したZrO2を用
い、電池の酸素の基準となる標準極にはNi−
NiOのように純金属とその酸化物の平衡混合物又
は一定量の酸素を含有する空気が用いられてい
る。 空気を標準極とする酸素プローブは第１図に示
すように下端を閉塞した固体電解質管１内に、閉
塞部２の内面と接触したPt又はPtRhからなる内
部電極線３と、Al2O3等の磁性材からなる空気導
入管４とを設け、これをFe系金属からなる外部
電極筒５の下部６内に耐火セメント７によつて閉
塞部２外面を露出させて固着したもので、内部電
極線３と外部電極筒５の上端には、それぞれ外部
リード線８，８′を設けて検知器９に接続し、空
気導入管４の上端より常に安定した空気量を閉塞
部２の内面上に供給し、外部電極筒５の上部に設
けた空気流出口１０より外部に流出させるように
したものである。尚図面において１１は密閉用蓋
を示す。 この酸素プローブの先端を溶湯中に挿入し、生
じた超電力を検知器により検知して酸素量を測定
するものであるが、溶湯中には原料に混入した異
物や溶解ラインで剥離した耐火物等が酸化物の状
態、即ち鉱滓として溶湯面や溶湯中に浮遊してお
り、この鉱滓が固体電解質の露出面に付着する
と、溶融金属中の酸素量との間に生ずる起電力と
異なつた値を示すようになり、使用不能になり易
い欠点があつた。 本考案はこれに鑑み種々検討の結果、鉱滓発生
の多い溶湯中でも長時間使用することができる酸
素プローブを開発したもので、下端を閉塞した固
体電解質管内に、閉塞部内面と接触した内部電極
線を設け、該電解質管を外部電極筒内の下部に閉
塞部外面を露出させて耐火セメントにより固着
し、金属溶湯中に挿入する酸素プローブにおい
て、露出する閉塞部の外面と間隙を設けて、該外
面を覆うように溶湯フイルターを設けて固体電解
質の露出部を保護したことを特徴とするものであ
る。 これを図面を用いて詳細に説明する。 第２図は本考案酸素プローブの一実施例におけ
る要部を示すもので、図において１は下端を閉塞
した固体電解質管、２は閉塞部、５は外部電極
筒、７は耐火セメント、１２はフイルターを示
し、下端を閉塞した固体電解質管１は図には示し
てないが、管１内に閉塞部２の内面と接触する内
部電極線と空気導入管が設けられ、外部電極筒５
の下端に閉塞部２の外面を突出させて耐火セメン
ト７で固着し、外部電極筒５の下部外周にねじ５
ａを設けて筒体１３を螺着し、該筒体１３内に突
出する閉塞部２との間に間隙を設けてフイルター
１２を耐火セメント１４により取付けたものであ
る。 前記フイルター１２には溶湯のみを通過させ、
鉱滓の通過を阻止するために該フイルター１２の
外面から内面へと連通した細かい孔即ちセル１５
が三次元網目状に多数設けられており、その配列
を簡略化してモデル的に示すと、例えば第５図の
ようになる。 フイルターは材質的に耐熱性、耐熱衝撃性が大
きく、熱膨脹が小さいものであればよく、例えば
これ等の特性を十分兼ね備えたAl2O3−SiO2系セ
ラミツクを用いるとよい。また筒体は溶湯中の挿
入に十分耐えるものであればよく。例えばアルミ
ナ系、サーメツト系、ステンレス系などが使用で
きる。特にCr−サーメツト系は長時間溶湯中に
浸漬しても浸食が少ない。筒体内へのフイルター
取付けはフイルターを筒体内に耐火セメント、例
えばアルミナセメントで固定すればよい。 本考案酸素プローブは以上の構成からなり、鉱
滓が発生して溶湯の流れがある条件で使用し酸素
プローブの寿命を著しく向上し得たものである。
例えば第１図に示す従来の酸素プローブと第２図
に示す本考案の酸素プローブを同時に鉱滓が発生
して流れのある溶銅中に浸漬し、正しい起電力値
を示す時間を比較した。その結果を第１表に示
す。尚本考案酸素プローブは厚さ20mmと50mmで、
第５図に示すようにセル１５の間隔１６が１mm、
２mm及び５mmのフイルターを用いた。
ローブの改良に関するもので、特に鉱滓発生の多
い溶湯中で長時間使用できるようにしたものであ
る。 一般に金属溶湯中の酸素量を測定するのに、酸
素イオンの濃度差によつて起電力を生ずる固体電
解質からなる酸素濃淡電池を利用した酸素プロー
ブが用いられる。固体電解質としては、例えば
CaO、MgO、Y2O3等により安定化したZrO2を用
い、電池の酸素の基準となる標準極にはNi−
NiOのように純金属とその酸化物の平衡混合物又
は一定量の酸素を含有する空気が用いられてい
る。 空気を標準極とする酸素プローブは第１図に示
すように下端を閉塞した固体電解質管１内に、閉
塞部２の内面と接触したPt又はPtRhからなる内
部電極線３と、Al2O3等の磁性材からなる空気導
入管４とを設け、これをFe系金属からなる外部
電極筒５の下部６内に耐火セメント７によつて閉
塞部２外面を露出させて固着したもので、内部電
極線３と外部電極筒５の上端には、それぞれ外部
リード線８，８′を設けて検知器９に接続し、空
気導入管４の上端より常に安定した空気量を閉塞
部２の内面上に供給し、外部電極筒５の上部に設
けた空気流出口１０より外部に流出させるように
したものである。尚図面において１１は密閉用蓋
を示す。 この酸素プローブの先端を溶湯中に挿入し、生
じた超電力を検知器により検知して酸素量を測定
するものであるが、溶湯中には原料に混入した異
物や溶解ラインで剥離した耐火物等が酸化物の状
態、即ち鉱滓として溶湯面や溶湯中に浮遊してお
り、この鉱滓が固体電解質の露出面に付着する
と、溶融金属中の酸素量との間に生ずる起電力と
異なつた値を示すようになり、使用不能になり易
い欠点があつた。 本考案はこれに鑑み種々検討の結果、鉱滓発生
の多い溶湯中でも長時間使用することができる酸
素プローブを開発したもので、下端を閉塞した固
体電解質管内に、閉塞部内面と接触した内部電極
線を設け、該電解質管を外部電極筒内の下部に閉
塞部外面を露出させて耐火セメントにより固着
し、金属溶湯中に挿入する酸素プローブにおい
て、露出する閉塞部の外面と間隙を設けて、該外
面を覆うように溶湯フイルターを設けて固体電解
質の露出部を保護したことを特徴とするものであ
る。 これを図面を用いて詳細に説明する。 第２図は本考案酸素プローブの一実施例におけ
る要部を示すもので、図において１は下端を閉塞
した固体電解質管、２は閉塞部、５は外部電極
筒、７は耐火セメント、１２はフイルターを示
し、下端を閉塞した固体電解質管１は図には示し
てないが、管１内に閉塞部２の内面と接触する内
部電極線と空気導入管が設けられ、外部電極筒５
の下端に閉塞部２の外面を突出させて耐火セメン
ト７で固着し、外部電極筒５の下部外周にねじ５
ａを設けて筒体１３を螺着し、該筒体１３内に突
出する閉塞部２との間に間隙を設けてフイルター
１２を耐火セメント１４により取付けたものであ
る。 前記フイルター１２には溶湯のみを通過させ、
鉱滓の通過を阻止するために該フイルター１２の
外面から内面へと連通した細かい孔即ちセル１５
が三次元網目状に多数設けられており、その配列
を簡略化してモデル的に示すと、例えば第５図の
ようになる。 フイルターは材質的に耐熱性、耐熱衝撃性が大
きく、熱膨脹が小さいものであればよく、例えば
これ等の特性を十分兼ね備えたAl2O3−SiO2系セ
ラミツクを用いるとよい。また筒体は溶湯中の挿
入に十分耐えるものであればよく。例えばアルミ
ナ系、サーメツト系、ステンレス系などが使用で
きる。特にCr−サーメツト系は長時間溶湯中に
浸漬しても浸食が少ない。筒体内へのフイルター
取付けはフイルターを筒体内に耐火セメント、例
えばアルミナセメントで固定すればよい。 本考案酸素プローブは以上の構成からなり、鉱
滓が発生して溶湯の流れがある条件で使用し酸素
プローブの寿命を著しく向上し得たものである。
例えば第１図に示す従来の酸素プローブと第２図
に示す本考案の酸素プローブを同時に鉱滓が発生
して流れのある溶銅中に浸漬し、正しい起電力値
を示す時間を比較した。その結果を第１表に示
す。尚本考案酸素プローブは厚さ20mmと50mmで、
第５図に示すようにセル１５の間隔１６が１mm、
２mm及び５mmのフイルターを用いた。
【表】
第１表から判るように本考案プローブはフイル
ターの厚さが50mmでセル１５の間隔が２mm以下に
なると、プローブの寿命が150時間以上となり、
鉱滓のない溶湯中で使用する場合とほぼ同等の寿
命が得られることが判る。一方三次元網目状に設
けられたセル１５の間隔が狭いフイルターでは、
溶湯への出し入れを繰り返すと、フイルター自体
の骨格が細いため、その都度加わる熱衝撃でキレ
ツが入つて破損し、寿命が極端に短かくなるとこ
ろからフイルターのセル１５の間隔は１mm以上と
することが望ましいことが判る。 尚付随効果として本考案酸素プローブは先端部
にフイルターを設けることにより溶湯への挿入時
の閉塞部の破損事故を極端に減少せしめたもの
で、これは溶湯挿入時、従来のプローブのように
溶湯が直接閉塞部に接触するようなことがなく、
溶湯が三次元網目状構造を有するフイルターの細
かい連通孔を滲み出すようにして通過した後触れ
るので、その間にプローブの先端部の余熱が十分
に行われ、閉塞部に加わる熱衝撃が小さくなるた
めと考えられる。 溶湯中に下方からの流れ（動き）のない場合、
第２表に示す本考案プローブでは閉塞部とフイル
ターの間隙部の溶湯は周囲の溶湯と入れ替わりに
くく停滞しがちとなり、この部分の溶存酸素は主
に拡散により周囲との平衡を維持することにな
る。そのためプローブ周囲の酸素量が急激に変化
しても拡散反応が遅いため、閉塞部とフイルター
の間隙部の溶湯中の酸素量は周囲の値からずれ、
結果的に測定値が周囲の量と異なることがある。
このような場合に対処する本考案酸素プローブと
しては第３図ａ，ｂに示すように外部電極筒５内
に、下端を閉塞した固体電解質管１を、閉塞部２
が突出するように耐火セメント７により固着し、
該固着部より下方に突出する外部極筒５ｂに窓５
ｃを形成し、突出する外部電極筒５ｂ内に、閉塞
部２との間に間隙を形成する凹部１２ａを設けた
フイルター１２を内挿し、耐火セメント１４によ
り取付けたものである。 第１図に示す従来プローブと、第２図に示す本
考案プローブ及び第３図ａ，ｂに示す本考案プロ
ーブを横方向の流れを持つ溶湯中に浸漬し、その
寿命と、周囲との酸素測定値の時間のずれを測定
した。その結果を第２表に示す。尚本考案酸素プ
ローブのフイルターは厚さ50mm、セル１５の間隔
を２mmとした。
ターの厚さが50mmでセル１５の間隔が２mm以下に
なると、プローブの寿命が150時間以上となり、
鉱滓のない溶湯中で使用する場合とほぼ同等の寿
命が得られることが判る。一方三次元網目状に設
けられたセル１５の間隔が狭いフイルターでは、
溶湯への出し入れを繰り返すと、フイルター自体
の骨格が細いため、その都度加わる熱衝撃でキレ
ツが入つて破損し、寿命が極端に短かくなるとこ
ろからフイルターのセル１５の間隔は１mm以上と
することが望ましいことが判る。 尚付随効果として本考案酸素プローブは先端部
にフイルターを設けることにより溶湯への挿入時
の閉塞部の破損事故を極端に減少せしめたもの
で、これは溶湯挿入時、従来のプローブのように
溶湯が直接閉塞部に接触するようなことがなく、
溶湯が三次元網目状構造を有するフイルターの細
かい連通孔を滲み出すようにして通過した後触れ
るので、その間にプローブの先端部の余熱が十分
に行われ、閉塞部に加わる熱衝撃が小さくなるた
めと考えられる。 溶湯中に下方からの流れ（動き）のない場合、
第２表に示す本考案プローブでは閉塞部とフイル
ターの間隙部の溶湯は周囲の溶湯と入れ替わりに
くく停滞しがちとなり、この部分の溶存酸素は主
に拡散により周囲との平衡を維持することにな
る。そのためプローブ周囲の酸素量が急激に変化
しても拡散反応が遅いため、閉塞部とフイルター
の間隙部の溶湯中の酸素量は周囲の値からずれ、
結果的に測定値が周囲の量と異なることがある。
このような場合に対処する本考案酸素プローブと
しては第３図ａ，ｂに示すように外部電極筒５内
に、下端を閉塞した固体電解質管１を、閉塞部２
が突出するように耐火セメント７により固着し、
該固着部より下方に突出する外部極筒５ｂに窓５
ｃを形成し、突出する外部電極筒５ｂ内に、閉塞
部２との間に間隙を形成する凹部１２ａを設けた
フイルター１２を内挿し、耐火セメント１４によ
り取付けたものである。 第１図に示す従来プローブと、第２図に示す本
考案プローブ及び第３図ａ，ｂに示す本考案プロ
ーブを横方向の流れを持つ溶湯中に浸漬し、その
寿命と、周囲との酸素測定値の時間のずれを測定
した。その結果を第２表に示す。尚本考案酸素プ
ローブのフイルターは厚さ50mm、セル１５の間隔
を２mmとした。
【表】
第２表から判るように第３図に示す本考案プロ
ーブによれば上下方向の流れがない層流下でも時
間のずれがほとんどなく、寿命も79時以上と優れ
ていることが判る。 更に鉱滓の発生が非常に多い溶湯中で使用する
場合には第４図に示すように外部電極筒５内に、
下端を閉塞した固体電解質管１を、閉塞部２が外
部電極筒５の下方に突出するように耐火セメント
７で固定し、突出する閉塞部２の周囲の外部電極
筒５の下部に多数の透孔５ｄを設け、外部電極筒
５に凹部１２ｂを設けたフイルター１２を閉塞部
２との間に間隙を設けて外挿し、耐火セメント１
４で外部電極筒５にフイルター１２を取付けると
よい。 第４図に示す本考案プローブと第１図に示す従
来プローブとを鉱滓の非常に多い溶湯中に挿入
し、その寿命を比較した。尚本考案プローブのフ
イルターは厚さ50mm、セルの間隔を２mmとした。 その結果従来プローブは0.5時しか使用に耐え
なかつたが、本考案プローブでは78時の使用に耐
えた。このように本考案酸素プローブは鉱滓発生
の多い溶湯中での長時間の使用が可能となる顕著
な効果を奏するものである。 尚、従来において鉱滓の多い溶湯中での酸素プ
ローブの使用に際し樋内にフイルターをもうけ、
その直後すなわち溶湯の流れの下方に酸素プロー
ブを設置したものもあるが、この場合には設備費
等がかかりすぎ問題であつた。
ーブによれば上下方向の流れがない層流下でも時
間のずれがほとんどなく、寿命も79時以上と優れ
ていることが判る。 更に鉱滓の発生が非常に多い溶湯中で使用する
場合には第４図に示すように外部電極筒５内に、
下端を閉塞した固体電解質管１を、閉塞部２が外
部電極筒５の下方に突出するように耐火セメント
７で固定し、突出する閉塞部２の周囲の外部電極
筒５の下部に多数の透孔５ｄを設け、外部電極筒
５に凹部１２ｂを設けたフイルター１２を閉塞部
２との間に間隙を設けて外挿し、耐火セメント１
４で外部電極筒５にフイルター１２を取付けると
よい。 第４図に示す本考案プローブと第１図に示す従
来プローブとを鉱滓の非常に多い溶湯中に挿入
し、その寿命を比較した。尚本考案プローブのフ
イルターは厚さ50mm、セルの間隔を２mmとした。 その結果従来プローブは0.5時しか使用に耐え
なかつたが、本考案プローブでは78時の使用に耐
えた。このように本考案酸素プローブは鉱滓発生
の多い溶湯中での長時間の使用が可能となる顕著
な効果を奏するものである。 尚、従来において鉱滓の多い溶湯中での酸素プ
ローブの使用に際し樋内にフイルターをもうけ、
その直後すなわち溶湯の流れの下方に酸素プロー
ブを設置したものもあるが、この場合には設備費
等がかかりすぎ問題であつた。
第１図は従来の酸素プローブの一例を示す側断
面図、第２図は本考案プローブの一実施例におけ
る要部拡大側面図、第３図ａ，ｂは本考案プロー
ブの他の一実施例における要部を示すもので、ａ
は側面図、ｂは斜視図、第４図は本考案プローブ
の更に他の一実施例における要部拡大側面図であ
る。第５図フイルターのセル間隔の見取図を示
す。 １……固体電解質管、２……閉塞部、３……内
部電極線、４……空気導入管、５……外部電極
筒、７……耐火セメント、１０……空気流出口、
１１……密閉蓋、１２……フイルター、１５……
フイルターのセル、１６……セル間隔。
面図、第２図は本考案プローブの一実施例におけ
る要部拡大側面図、第３図ａ，ｂは本考案プロー
ブの他の一実施例における要部を示すもので、ａ
は側面図、ｂは斜視図、第４図は本考案プローブ
の更に他の一実施例における要部拡大側面図であ
る。第５図フイルターのセル間隔の見取図を示
す。 １……固体電解質管、２……閉塞部、３……内
部電極線、４……空気導入管、５……外部電極
筒、７……耐火セメント、１０……空気流出口、
１１……密閉蓋、１２……フイルター、１５……
フイルターのセル、１６……セル間隔。
Claims (1)
- 下端を閉鎖した固体電解質管内に、閉塞部内面
と接触した内部電極線を設け、該電解質管を外部
電極筒内の下部に閉塞部外面を露出させて耐火セ
メントにより固着し、金属溶湯中に挿入する酸素
プローブにおいて、露出する閉塞部の外面と間隙
を設けて該外面を覆うように溶湯フイルターを設
けて固体電解質管の露出部を鉱滓から保護したこ
とを特徴とする溶融金属の酸素プローブ
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13107482U JPS5935862U (ja) | 1982-08-30 | 1982-08-30 | 溶融金属の酸素プロ−ブ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13107482U JPS5935862U (ja) | 1982-08-30 | 1982-08-30 | 溶融金属の酸素プロ−ブ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5935862U JPS5935862U (ja) | 1984-03-06 |
| JPH0240536Y2 true JPH0240536Y2 (ja) | 1990-10-29 |
Family
ID=30296448
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13107482U Granted JPS5935862U (ja) | 1982-08-30 | 1982-08-30 | 溶融金属の酸素プロ−ブ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5935862U (ja) |
-
1982
- 1982-08-30 JP JP13107482U patent/JPS5935862U/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5935862U (ja) | 1984-03-06 |
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