JPH0827252B2 - 溶融金属用成分センサ - Google Patents
溶融金属用成分センサInfo
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- JPH0827252B2 JPH0827252B2 JP2416898A JP41689890A JPH0827252B2 JP H0827252 B2 JPH0827252 B2 JP H0827252B2 JP 2416898 A JP2416898 A JP 2416898A JP 41689890 A JP41689890 A JP 41689890A JP H0827252 B2 JPH0827252 B2 JP H0827252B2
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- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、金属溶融液中に含まれ
る特定金属の濃度を検出する化学電池型の成分センサに
関し、特に、固相と液相からなるコンポジット溶融塩電
解質を用いた高温用成分センサに関する。ここにいう金
属溶融液は、金属または合金の溶融液をいう。
る特定金属の濃度を検出する化学電池型の成分センサに
関し、特に、固相と液相からなるコンポジット溶融塩電
解質を用いた高温用成分センサに関する。ここにいう金
属溶融液は、金属または合金の溶融液をいう。
【０００２】
【従来の技術】最近の自動車用を中心とする産業用ドブ
付け亜鉛メッキ鋼板の生産においては、品質向上のため
亜鉛に少量のアルミニウムを添加することが一般に行な
われている。アルミニウムの添加は、一般には、鋼板と
の密着強度の向上等を目的として行われる。この亜鉛メ
ッキ鋼板の生産ラインにおいては、ドブ付け用溶融亜鉛
浴にアルミニウム母合金を投入することにより、溶融亜
鉛浴中のアルミニウムの濃度が調節される。そして、鋼
板の溶融亜鉛へのドブ付け後、後工程の適切な管理を行
なうためには、溶融亜鉛浴中のアルミニウム含量を逐次
検知し、溶融亜鉛浴のアルミニウム濃度を即時、適正に
自動制御することが望まれる。従来より、この種の溶融
金属中の特定成分の濃度を検知する手段としては、溶融
金属浴の一部を間欠的にサンプリングしこれを凝固させ
た後、酸に溶解して水溶液とし、この水溶液を通常の化
学分析もしくは原子吸光法により分析する方法が取られ
ていた。また、学問的な目的での合金成分の活量（濃
度）測定に関しては、溶融塩電解質を用いた電気化学的
測定についての報告がある（ActaMetallurgica 2(195
4)、pp.621-631) 。
付け亜鉛メッキ鋼板の生産においては、品質向上のため
亜鉛に少量のアルミニウムを添加することが一般に行な
われている。アルミニウムの添加は、一般には、鋼板と
の密着強度の向上等を目的として行われる。この亜鉛メ
ッキ鋼板の生産ラインにおいては、ドブ付け用溶融亜鉛
浴にアルミニウム母合金を投入することにより、溶融亜
鉛浴中のアルミニウムの濃度が調節される。そして、鋼
板の溶融亜鉛へのドブ付け後、後工程の適切な管理を行
なうためには、溶融亜鉛浴中のアルミニウム含量を逐次
検知し、溶融亜鉛浴のアルミニウム濃度を即時、適正に
自動制御することが望まれる。従来より、この種の溶融
金属中の特定成分の濃度を検知する手段としては、溶融
金属浴の一部を間欠的にサンプリングしこれを凝固させ
た後、酸に溶解して水溶液とし、この水溶液を通常の化
学分析もしくは原子吸光法により分析する方法が取られ
ていた。また、学問的な目的での合金成分の活量（濃
度）測定に関しては、溶融塩電解質を用いた電気化学的
測定についての報告がある（ActaMetallurgica 2(195
4)、pp.621-631) 。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の方法では、溶融金属浴の一部をサンプリング
しなければならないので、その場で特定成分濃度を測定
することができず、特定成分濃度を検知するのに手間と
時間がかかり、また溶融金属浴の成分濃度を調節するた
めの自動化が困難であるという問題がある。すなわち、
金属溶融液の一部をサンプリングした後、特定成分濃度
を検知するのに煩雑な分析作業を要し、かつ分析結果が
出るまでに長時間を要するという問題がある。また、前
記合金成分の活量の測定についての報告は溶融塩電解質
を用いるもので、固相の電解質を用いる報告ではない。
うな従来の方法では、溶融金属浴の一部をサンプリング
しなければならないので、その場で特定成分濃度を測定
することができず、特定成分濃度を検知するのに手間と
時間がかかり、また溶融金属浴の成分濃度を調節するた
めの自動化が困難であるという問題がある。すなわち、
金属溶融液の一部をサンプリングした後、特定成分濃度
を検知するのに煩雑な分析作業を要し、かつ分析結果が
出るまでに長時間を要するという問題がある。また、前
記合金成分の活量の測定についての報告は溶融塩電解質
を用いるもので、固相の電解質を用いる報告ではない。
【０００４】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたもので、溶融金属中の特定成分濃度を連続
的に電気的な信号により検知でき、温度４２０〜８００
℃の比較的高温で使用できしかも広い濃度範囲で高分解
能をもつ溶融金属用成分センサを提供することを目的と
する。
めになされたもので、溶融金属中の特定成分濃度を連続
的に電気的な信号により検知でき、温度４２０〜８００
℃の比較的高温で使用できしかも広い濃度範囲で高分解
能をもつ溶融金属用成分センサを提供することを目的と
する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】そのために、本発明の第
１発明による溶融金属用成分センサは、金属溶融液中に
含まれる特定金属の濃度を検出する化学電池型の成分セ
ンサであって、前記金属溶融液を測定電極とし、前記特
定金属の純金属またはその特定金属を含む合金を標準電
極とする。この標準電極に接触しかつ前記金属溶融液に
接触可能な電極活物質は、イオン伝導性を示すアルカリ
ハライドまたはアルカリ土類ハライドの少なくとも一種
のハライドと前記特定金属ハライドとを含み、前記ハラ
イドのいずれか一種のハライドが固相と液相とからなる
電極活物質である。本発明の溶融金属用成分センサは、
前記電極活物質を用いることにより、特定金属の化学ポ
テンシャルの変化をアルカリまたはアルカリ土類金属の
化学ポテンシャルの変化に変換し、これらアルカリまた
はアルカリ土類金属のイオンが電荷担体になる固体塩と
溶融塩の混合体からなる前記電極活物質をコンポジット
電解質隔膜として用いた化学電池を構成する。第２発明
においては、この溶融金属用成分センサにより検知可能
な前記金属溶融液を亜鉛にする。第１発明においては、
前記金属溶融液は、亜鉛、ハンダ、銅の溶融液等である
が、これらに限られない。第３発明においては、前記特
定金属をアルミニウムにする。第１発明においては、前
記特定金属は、アルミニウム、カドミウム、アンチモ
ン、鉄、鉛等のいずれか少なくとも１種の金属元素であ
るが、これらに限られない。第４発明による溶融金属用
成分センサは、前記標準電極および前記電極活物質を封
入する非電子伝導性の保護管と、この保護管の先端に使
用時に曲げ折り除去可能に形成される突起部と、前記保
護管を保持するとともに前記金属溶融液に電気的に接触
可能な導電性ホルダとを備える。ここに、保護管は、吸
湿性の高ハライド混合物を保持する。第５発明による金
属溶融液成分調節装置は、前記金属溶融液中に浸漬され
る前記溶融金属用成分センサと、前記溶融金属用成分セ
ンサの検出信号を入力し、この入力信号にもとづいて前
記金属溶融液中に添加すべき前記特定金属成分の目標量
を演算する制御回路と、この制御回路の演算結果にもと
づいて前記特定金属成分を前記金属溶融液中に添加する
添加装置とを備える。
１発明による溶融金属用成分センサは、金属溶融液中に
含まれる特定金属の濃度を検出する化学電池型の成分セ
ンサであって、前記金属溶融液を測定電極とし、前記特
定金属の純金属またはその特定金属を含む合金を標準電
極とする。この標準電極に接触しかつ前記金属溶融液に
接触可能な電極活物質は、イオン伝導性を示すアルカリ
ハライドまたはアルカリ土類ハライドの少なくとも一種
のハライドと前記特定金属ハライドとを含み、前記ハラ
イドのいずれか一種のハライドが固相と液相とからなる
電極活物質である。本発明の溶融金属用成分センサは、
前記電極活物質を用いることにより、特定金属の化学ポ
テンシャルの変化をアルカリまたはアルカリ土類金属の
化学ポテンシャルの変化に変換し、これらアルカリまた
はアルカリ土類金属のイオンが電荷担体になる固体塩と
溶融塩の混合体からなる前記電極活物質をコンポジット
電解質隔膜として用いた化学電池を構成する。第２発明
においては、この溶融金属用成分センサにより検知可能
な前記金属溶融液を亜鉛にする。第１発明においては、
前記金属溶融液は、亜鉛、ハンダ、銅の溶融液等である
が、これらに限られない。第３発明においては、前記特
定金属をアルミニウムにする。第１発明においては、前
記特定金属は、アルミニウム、カドミウム、アンチモ
ン、鉄、鉛等のいずれか少なくとも１種の金属元素であ
るが、これらに限られない。第４発明による溶融金属用
成分センサは、前記標準電極および前記電極活物質を封
入する非電子伝導性の保護管と、この保護管の先端に使
用時に曲げ折り除去可能に形成される突起部と、前記保
護管を保持するとともに前記金属溶融液に電気的に接触
可能な導電性ホルダとを備える。ここに、保護管は、吸
湿性の高ハライド混合物を保持する。第５発明による金
属溶融液成分調節装置は、前記金属溶融液中に浸漬され
る前記溶融金属用成分センサと、前記溶融金属用成分セ
ンサの検出信号を入力し、この入力信号にもとづいて前
記金属溶融液中に添加すべき前記特定金属成分の目標量
を演算する制御回路と、この制御回路の演算結果にもと
づいて前記特定金属成分を前記金属溶融液中に添加する
添加装置とを備える。
【０００６】
【作用】本発明の溶融金属用成分センサの作用を、次の
ような電池式で表わされる構成の化学電池を例にとって
説明する。Zn-Al(l)｜NaCl(s)+NaCl-AlCl3(l)｜β−ア
ルミナ｜NaCl(s)+NaCl-AlCl3(l)｜Alここで、Zn-Al(l)
は測定対象であるアルミニウムを含む溶融亜鉛を、NaCl
(s)+NaCl-AlCl3(l) は固体のNaClで飽和したNaCl-AlCl3
混合溶融塩を、Alは標準電極に用いた純粋アルミニウム
を表わしている。電極活物質として用いた固体NaCl飽和
のNaCl-AlCl3混合溶融塩は、良好なNaイオン導電体であ
る。NaCl-AlCl3混合溶融塩のNaClが飽和していることに
より、NaCl、AlCl3 の活量は一定に保たれる。したがっ
て、両極のアルミニウムの活量が決まれば反応 3Na+Al
Cl3=3NaCl+Alにより両極のNaの活量が定まる。以上によ
りNaの濃淡電池が構成される。このNaの濃淡電池の起電
力E は、Alの活量もしくは濃度と次の関係になる。 E=-RT/3F×ln(aA1/aA1°)=2.303RT/3F×(log(wt%Al)+Co
nst.) ここで、aA1 は溶融亜鉛中のアルミニウムの活量を、 a
A1°は標準電極中のアルミニウムの活量を、wt%Al は溶
融亜鉛中のアルミニウムの重量％を、Const.はアルミニ
ウムの活量係数および標準電極のアルミニウムの活量で
決まる定数を表わす。これにより、起電圧の測定により
溶融亜鉛中のアルミニウム濃度を知ることができる。
ような電池式で表わされる構成の化学電池を例にとって
説明する。Zn-Al(l)｜NaCl(s)+NaCl-AlCl3(l)｜β−ア
ルミナ｜NaCl(s)+NaCl-AlCl3(l)｜Alここで、Zn-Al(l)
は測定対象であるアルミニウムを含む溶融亜鉛を、NaCl
(s)+NaCl-AlCl3(l) は固体のNaClで飽和したNaCl-AlCl3
混合溶融塩を、Alは標準電極に用いた純粋アルミニウム
を表わしている。電極活物質として用いた固体NaCl飽和
のNaCl-AlCl3混合溶融塩は、良好なNaイオン導電体であ
る。NaCl-AlCl3混合溶融塩のNaClが飽和していることに
より、NaCl、AlCl3 の活量は一定に保たれる。したがっ
て、両極のアルミニウムの活量が決まれば反応 3Na+Al
Cl3=3NaCl+Alにより両極のNaの活量が定まる。以上によ
りNaの濃淡電池が構成される。このNaの濃淡電池の起電
力E は、Alの活量もしくは濃度と次の関係になる。 E=-RT/3F×ln(aA1/aA1°)=2.303RT/3F×(log(wt%Al)+Co
nst.) ここで、aA1 は溶融亜鉛中のアルミニウムの活量を、 a
A1°は標準電極中のアルミニウムの活量を、wt%Al は溶
融亜鉛中のアルミニウムの重量％を、Const.はアルミニ
ウムの活量係数および標準電極のアルミニウムの活量で
決まる定数を表わす。これにより、起電圧の測定により
溶融亜鉛中のアルミニウム濃度を知ることができる。
【０００７】この例では、両極を分室する隔膜としてβ
−アルミナを用いているが、溶融金属中の金属成分が電
解質混合溶融塩相に溶解しない場合、あるいは電解質混
合溶融塩の組成を変動させる恐れがない場合は、β−ア
ルミナの隔膜を省略してもよい。
−アルミナを用いているが、溶融金属中の金属成分が電
解質混合溶融塩相に溶解しない場合、あるいは電解質混
合溶融塩の組成を変動させる恐れがない場合は、β−ア
ルミナの隔膜を省略してもよい。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。実施例１ 溶融亜鉛中のアルミニウムを検出する化学電池型の第１
の実施例について説明する。図１に示すように、成分セ
ンサ１は、有底円筒状の容器２の先端に曲げ折り除去可
能な突起部３が形成される。この容器２は、石英、パイ
レックスガラス等からなり、その内部に、例えば固体の
NaClで飽和したNaCl−AlCl3 混合溶融塩電解質６ａ、６
ｂが充填される。容器２は、例えば内部のNaCl-AlCl3混
合溶融塩が外部に流出するのを防止するためのものであ
る。容器２の内部の固体NaClで飽和したNaCl-AlCl3混合
溶融塩電解質６ａ中には、標準電極となる純アルミニウ
ム板４が設けられ、この純アルミニウム板４から純アル
ミニウムのリード線５が接続されている。容器２は、黒
鉛、耐熱合金等の円筒からなる保護管７等により支持さ
れている。保護管７は溶融亜鉛側電極リードとして用い
られる。
する。実施例１ 溶融亜鉛中のアルミニウムを検出する化学電池型の第１
の実施例について説明する。図１に示すように、成分セ
ンサ１は、有底円筒状の容器２の先端に曲げ折り除去可
能な突起部３が形成される。この容器２は、石英、パイ
レックスガラス等からなり、その内部に、例えば固体の
NaClで飽和したNaCl−AlCl3 混合溶融塩電解質６ａ、６
ｂが充填される。容器２は、例えば内部のNaCl-AlCl3混
合溶融塩が外部に流出するのを防止するためのものであ
る。容器２の内部の固体NaClで飽和したNaCl-AlCl3混合
溶融塩電解質６ａ中には、標準電極となる純アルミニウ
ム板４が設けられ、この純アルミニウム板４から純アル
ミニウムのリード線５が接続されている。容器２は、黒
鉛、耐熱合金等の円筒からなる保護管７等により支持さ
れている。保護管７は溶融亜鉛側電極リードとして用い
られる。
【０００９】純アルミニウム板４の周りに充填されるNa
Cl−AlCl3 混合溶融塩電解質６ａは、β−アルミナから
なる隔壁８によって、その周囲のNaCl−AlCl3 混合溶融
塩電解質６ｂから隔離されている。これは、成分センサ
１の使用時、容器２の曲げ折除去された先端２ａから溶
融亜鉛が侵入し、溶融亜鉛中の亜鉛またはアルミニウム
がNaCl-AlCl3混合溶融塩相に溶解してその組成を変動さ
せるのを防止するためである。即ち、β−アルミナから
なる隔壁８は、亜鉛溶融液中のAlの濃度が低い場合、次
に示す反応式 3Zn + 2AlCl3 = 3ZnCl2 + 2Al によってAlとZnの置換反応により亜鉛の塩化物の増加に
伴う溶融塩の組成変動の影響を防ぐ。またβ−アルミナ
からなる隔壁８は、不純物との置換反応によるイオン輸
率の低下による影響を受けないようにする。ここに、β
−アルミナからなる隔壁８は、安定なナトリウムイオン
伝導体として他の材料からなるものでもよい。成分セン
サ１の使用時、突起部３を曲げ折り除去し、この部分を
亜鉛溶融浴中に浸漬する。そして測定は、リード線５と
保護管７のリード間に発生する起電圧を電圧計で測定す
ることにより行う。
Cl−AlCl3 混合溶融塩電解質６ａは、β−アルミナから
なる隔壁８によって、その周囲のNaCl−AlCl3 混合溶融
塩電解質６ｂから隔離されている。これは、成分センサ
１の使用時、容器２の曲げ折除去された先端２ａから溶
融亜鉛が侵入し、溶融亜鉛中の亜鉛またはアルミニウム
がNaCl-AlCl3混合溶融塩相に溶解してその組成を変動さ
せるのを防止するためである。即ち、β−アルミナから
なる隔壁８は、亜鉛溶融液中のAlの濃度が低い場合、次
に示す反応式 3Zn + 2AlCl3 = 3ZnCl2 + 2Al によってAlとZnの置換反応により亜鉛の塩化物の増加に
伴う溶融塩の組成変動の影響を防ぐ。またβ−アルミナ
からなる隔壁８は、不純物との置換反応によるイオン輸
率の低下による影響を受けないようにする。ここに、β
−アルミナからなる隔壁８は、安定なナトリウムイオン
伝導体として他の材料からなるものでもよい。成分セン
サ１の使用時、突起部３を曲げ折り除去し、この部分を
亜鉛溶融浴中に浸漬する。そして測定は、リード線５と
保護管７のリード間に発生する起電圧を電圧計で測定す
ることにより行う。
【００１０】次に実験データを示す。第１の実施例によ
る成分センサ１によって亜鉛溶融液中のアルミニウムの
濃度を測定した。まず黒鉛坩堝中に溶解した２ｋｇの溶
融純亜鉛中に第１の実施例による成分センサ１を浸漬
し、溶融純亜鉛中に純アルミニウムを添加して濃度を変
化させた場合の起電圧を測定した。図３はその結果を示
す。図３に示されるように、起電圧とアルミニウム濃度
の対数は、良好な直線関係を示し、アルミニウムの濃度
は起電圧により十分な精度で測定できることが確かめら
れた。図４は亜鉛溶融浴中にアルミニウムを順次添加
し、時間とともに起電圧がどのように変化するかを測定
した結果である。図４に示されるように、亜鉛溶融浴へ
のアルミニウム添加に伴うアルミニウム濃度の増加とと
もに、起電圧が速やかに変化しており、その起電圧の安
定性が良好であることが解る。
る成分センサ１によって亜鉛溶融液中のアルミニウムの
濃度を測定した。まず黒鉛坩堝中に溶解した２ｋｇの溶
融純亜鉛中に第１の実施例による成分センサ１を浸漬
し、溶融純亜鉛中に純アルミニウムを添加して濃度を変
化させた場合の起電圧を測定した。図３はその結果を示
す。図３に示されるように、起電圧とアルミニウム濃度
の対数は、良好な直線関係を示し、アルミニウムの濃度
は起電圧により十分な精度で測定できることが確かめら
れた。図４は亜鉛溶融浴中にアルミニウムを順次添加
し、時間とともに起電圧がどのように変化するかを測定
した結果である。図４に示されるように、亜鉛溶融浴へ
のアルミニウム添加に伴うアルミニウム濃度の増加とと
もに、起電圧が速やかに変化しており、その起電圧の安
定性が良好であることが解る。
【００１１】このようなコンポジット溶融塩電解質を用
いた溶融亜鉛メッキ用の成分センサ１によれば、NaCl-A
lCl3(ZnCl3 )系のコンポジット溶融塩電解質は約１００
℃というきわめて低温の三元共晶をもつため、NaCl飽和
の条件で共晶温度程度の低温から８００℃付近の温度ま
で使用することができる。この成分センサ１によれば、
溶融亜鉛中の任意の位置で１５０〜８００℃付近の温度
において０〜数千ｐｐｍのアルミニウムの濃度を誤差数
十ｐｐｍ以内でその場で連続的に検知することができる
という効果がある。
いた溶融亜鉛メッキ用の成分センサ１によれば、NaCl-A
lCl3(ZnCl3 )系のコンポジット溶融塩電解質は約１００
℃というきわめて低温の三元共晶をもつため、NaCl飽和
の条件で共晶温度程度の低温から８００℃付近の温度ま
で使用することができる。この成分センサ１によれば、
溶融亜鉛中の任意の位置で１５０〜８００℃付近の温度
において０〜数千ｐｐｍのアルミニウムの濃度を誤差数
十ｐｐｍ以内でその場で連続的に検知することができる
という効果がある。
【００１２】実施例２ 図２は、本発明の第２の実施例による成分センサを示
す。図２において、第１図に示す構成と実質的に同一の
構成部分については同一符号を付し、説明を省略する。
第２の実施例による成分センサ１０は、図１に示すNaCl
-AlCl3混合溶融塩電解質６中の隔壁８を省略した例であ
る。この第２の実施例による成分センサ１０は、隔壁８
がないので、混合溶融塩電解質６の組成の変動がセンサ
測定時間内に無視できる程度である場合に用いると有効
である。なお、本発明の前記第１および第２の実施例以
外の他の実施例による成分センサとして、容器に充填す
る混合溶融塩電解質に対する固体NaClの混合比を調節す
ることにより、固相塩に対する液相溶融塩の比率を最小
限に小さくすることによって、固相塩のもつ強度により
成分センサの強度を固体電解質に近い強度に高めること
ができ、また固体に近似する状態であることによりセン
サの取扱いを容易にすることができる。また前記混合溶
融塩電解質中のNa塩に代えて、Li塩、Ｋ塩等を用いるこ
ともできる。
す。図２において、第１図に示す構成と実質的に同一の
構成部分については同一符号を付し、説明を省略する。
第２の実施例による成分センサ１０は、図１に示すNaCl
-AlCl3混合溶融塩電解質６中の隔壁８を省略した例であ
る。この第２の実施例による成分センサ１０は、隔壁８
がないので、混合溶融塩電解質６の組成の変動がセンサ
測定時間内に無視できる程度である場合に用いると有効
である。なお、本発明の前記第１および第２の実施例以
外の他の実施例による成分センサとして、容器に充填す
る混合溶融塩電解質に対する固体NaClの混合比を調節す
ることにより、固相塩に対する液相溶融塩の比率を最小
限に小さくすることによって、固相塩のもつ強度により
成分センサの強度を固体電解質に近い強度に高めること
ができ、また固体に近似する状態であることによりセン
サの取扱いを容易にすることができる。また前記混合溶
融塩電解質中のNa塩に代えて、Li塩、Ｋ塩等を用いるこ
ともできる。
【００１３】実施例３ 本発明の第３の実施例を図５に示す。第３の実施例は、
前記成分センサを用いて亜鉛溶融浴中のアルミニウム濃
度を自動調整する装置に応用した例である。図５におい
て、薄板鋼板２０がローラ２２、２３、２４、２５によ
って図示矢印方向に搬送される。ローラ２３とローラ２
４との間を搬送する鋼板２０は容器２６中の亜鉛溶融浴
Ｍ中に浸漬される。亜鉛溶融浴Ｍから引上げられた薄板
鋼板は、Ｎ2 ガスが吹付けられ、その後熱処理炉３４内
で反応熱処理され、亜鉛メッキの接合性が高められる。
亜鉛溶融浴Ｍ中に浸漬される成分センサ１０からの検出
信号は制御装置３０に入力され、制御装置３０は、この
入力信号にもとづいて亜鉛溶融浴Ｍ中に添加すべきアル
ミニウムを含有するインゴットの目標重量を演算する。
制御装置３０は、この演算結果にもとづいて、投入装置
３２から亜鉛溶融浴Ｍ中に投入するアルミニウムを含有
するインゴットの重量の信号を投入装置３２に出力す
る。投入装置３２は、制御装置３０からの演算結果信号
にもとづいて亜鉛溶融浴Ｍ中に投入するアルミニウムを
含有するインゴットを投入する。これにより、亜鉛溶融
浴Ｍ中のアルミニウム濃度が調節される。第３の実施例
によれば、成分センサ１０によって連続的に亜鉛溶融浴
Ｍ中のアルミニウム濃度が制御されるため、鋼板に表面
処理される亜鉛メッキを均質なものとし、その後の窒素
ガスの吹付けおよび熱処理炉３４内での加熱によって亜
鉛メッキの剥離、割れは防止されることはもちろん亜鉛
メッキの接合性が高度なものにできるという効果があ
る。
前記成分センサを用いて亜鉛溶融浴中のアルミニウム濃
度を自動調整する装置に応用した例である。図５におい
て、薄板鋼板２０がローラ２２、２３、２４、２５によ
って図示矢印方向に搬送される。ローラ２３とローラ２
４との間を搬送する鋼板２０は容器２６中の亜鉛溶融浴
Ｍ中に浸漬される。亜鉛溶融浴Ｍから引上げられた薄板
鋼板は、Ｎ2 ガスが吹付けられ、その後熱処理炉３４内
で反応熱処理され、亜鉛メッキの接合性が高められる。
亜鉛溶融浴Ｍ中に浸漬される成分センサ１０からの検出
信号は制御装置３０に入力され、制御装置３０は、この
入力信号にもとづいて亜鉛溶融浴Ｍ中に添加すべきアル
ミニウムを含有するインゴットの目標重量を演算する。
制御装置３０は、この演算結果にもとづいて、投入装置
３２から亜鉛溶融浴Ｍ中に投入するアルミニウムを含有
するインゴットの重量の信号を投入装置３２に出力す
る。投入装置３２は、制御装置３０からの演算結果信号
にもとづいて亜鉛溶融浴Ｍ中に投入するアルミニウムを
含有するインゴットを投入する。これにより、亜鉛溶融
浴Ｍ中のアルミニウム濃度が調節される。第３の実施例
によれば、成分センサ１０によって連続的に亜鉛溶融浴
Ｍ中のアルミニウム濃度が制御されるため、鋼板に表面
処理される亜鉛メッキを均質なものとし、その後の窒素
ガスの吹付けおよび熱処理炉３４内での加熱によって亜
鉛メッキの剥離、割れは防止されることはもちろん亜鉛
メッキの接合性が高度なものにできるという効果があ
る。
【００１４】実施例４ 図６は、本発明の第４の実施例を示す。第４の実施例
は、センサ信号にもとづいて熱処理炉の加熱温度を自動
調節した装置の例である。図６において、図５と実質的
に同一の構成部分については同一符号を付し、説明を省
略する。制御装置３０は、成分センサ１０からの入力信
号にもとづいて熱処理炉で加熱すべき適正な熱処理温度
を演算し、この演算結果を熱処理炉３４に出力する。熱
処理炉３４は制御装置３０からの信号にもとづいて加熱
温度を調節し、鋼板２０を加熱する。例えば亜鉛溶融浴
Ｍ中のアルミニウム濃度の変化に応じて鋼板の表面に塗
布された亜鉛メッキの表面状況が変わるためその表面状
況に応じて熱処理炉３４の炉内温度を調節するものであ
る。これにより、鋼板２０の表面に塗布される亜鉛メッ
キの接合性を均質に高めることができるという効果があ
る。以上説明したように、本発明の成分センサは、溶融
塩電解質の種類を適当に組み合わせることによって、ア
ルミニウムに限らずその他の金属元素の測定を行うこと
も可能である。またこの成分センサは、１回限りの使用
で使い捨て可能なスポット型のセンサでもよく、自動制
御を行なうための連続使用型センサにしてもよいことは
もちろんである。
は、センサ信号にもとづいて熱処理炉の加熱温度を自動
調節した装置の例である。図６において、図５と実質的
に同一の構成部分については同一符号を付し、説明を省
略する。制御装置３０は、成分センサ１０からの入力信
号にもとづいて熱処理炉で加熱すべき適正な熱処理温度
を演算し、この演算結果を熱処理炉３４に出力する。熱
処理炉３４は制御装置３０からの信号にもとづいて加熱
温度を調節し、鋼板２０を加熱する。例えば亜鉛溶融浴
Ｍ中のアルミニウム濃度の変化に応じて鋼板の表面に塗
布された亜鉛メッキの表面状況が変わるためその表面状
況に応じて熱処理炉３４の炉内温度を調節するものであ
る。これにより、鋼板２０の表面に塗布される亜鉛メッ
キの接合性を均質に高めることができるという効果があ
る。以上説明したように、本発明の成分センサは、溶融
塩電解質の種類を適当に組み合わせることによって、ア
ルミニウムに限らずその他の金属元素の測定を行うこと
も可能である。またこの成分センサは、１回限りの使用
で使い捨て可能なスポット型のセンサでもよく、自動制
御を行なうための連続使用型センサにしてもよいことは
もちろんである。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の溶融金属
用成分センサによれば、溶融金属中の特定成分濃度を連
続的に電気的な信号により検知でき、温度４２０〜８０
０℃の比較的高温で使用することができ、しかも広い濃
度範囲で高分解能をもつという効果がある。本発明の溶
融金属用成分センサを用いると、溶融金属用成分センサ
による成分の検出とこれを用いた添加装置、熱処理炉等
の連続制御により高強度かつ加工性の高い長寿命の表面
処理鋼板を得ることができる。
用成分センサによれば、溶融金属中の特定成分濃度を連
続的に電気的な信号により検知でき、温度４２０〜８０
０℃の比較的高温で使用することができ、しかも広い濃
度範囲で高分解能をもつという効果がある。本発明の溶
融金属用成分センサを用いると、溶融金属用成分センサ
による成分の検出とこれを用いた添加装置、熱処理炉等
の連続制御により高強度かつ加工性の高い長寿命の表面
処理鋼板を得ることができる。
【図１】本発明の第１の実施例による成分センサを示す
概略断面図である。
概略断面図である。
【図２】本発明の第２の実施例による成分センサを示す
概略断面図である。
概略断面図である。
【図３】本発明の第１の実施例による溶融亜鉛浴中のア
ルミニウムと起電圧の関係を示す特性図である。
ルミニウムと起電圧の関係を示す特性図である。
【図４】亜鉛溶融液中にアルミニウムを添加した場合の
時間と起電圧の関係を示す特性図である。
時間と起電圧の関係を示す特性図である。
【図５】本発明の第３の実施例を示すもので、成分セン
サを用いた応用例を表す概略構成図である。
サを用いた応用例を表す概略構成図である。
【図６】本発明の第４の実施例を示すもので、第１の実
施例による成分センサを用いた応用例を示す概略構成図
である。
施例による成分センサを用いた応用例を示す概略構成図
である。
Ｍ 亜鉛溶融浴（金属溶融液、測定電極） １ 成分センサ（溶融金属用成分センサ）２ 容器 ３ 突起部 ４ 純アルミニウム板（標準電極） ６ 混合溶融塩電解質（混合溶融塩） ３０ 制御回路（制御装置） ３２ 投入装置（添加装置）
Claims (5)
- 【請求項１】金属溶融液中に含まれる特定金属の濃度を
検出する化学電池型の成分センサであって、前記金属溶
融液を測定電極とし、前記特定金属の純金属またはその
特定金属を含む合金を標準電極とするとともに、前記標
準電極に接触される電極活物質は、イオン伝導性を示す
アルカリハライドまたはアルカリ土類ハライドの少なく
とも一種のハライドと前記特定金属ハライドとを含み、
前記ハライドのいずれか一種のハライドが固相と液相と
からなる電極活物質であって、前記金属溶融液に接触可
能に備えられ、電解質としても用いられることを特徴と
する溶融金属用成分センサ。 - 【請求項２】前記金属溶融液は亜鉛溶融液であることを
特徴とする請求項１に記載の溶融金属用成分センサ。 - 【請求項３】前記特定金属はアルミニウムであることを
特徴とする請求項１または２に記載の溶融金属用成分セ
ンサ。 - 【請求項４】前記標準電極および前記電極活物質を封入
する非電子伝導性の保護管と、この保護管の先端に使用
時に曲げ折り除去可能に形成される突起部と、前記保護
管を保持するとともに前記金属溶融液に電気的に接触可
能な導電性ホルダとを備えた請求項１に記載の溶融金属
用成分センサ。 - 【請求項５】前記金属溶融液中に浸漬される前記溶融金
属用成分センサと、前記溶融金属用成分センサの検出信
号を入力し、この入力信号にもとづいて前記金属溶融液
中に添加すべき前記特定金属成分の目標量を演算する制
御回路と、この制御回路の演算結果にもとづいて前記特
定金属成分を前記金属溶融液中に添加する添加装置とを
備えた金属溶融液成分調節装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2416898A JPH0827252B2 (ja) | 1990-12-29 | 1990-12-29 | 溶融金属用成分センサ |
| KR1019910019749A KR0158890B1 (ko) | 1990-12-29 | 1991-11-07 | 용융 금속용 성분 센서 |
| US07/789,489 US5393400A (en) | 1990-12-29 | 1991-11-08 | Component sensor for molten metals |
| EP91310382A EP0493878B1 (en) | 1990-12-29 | 1991-11-11 | Sensing components of metal melts |
| DE69129446T DE69129446T2 (de) | 1990-12-29 | 1991-11-11 | Bestimmung der Zusammensetzung von Metallschmelzen |
| CA002058491A CA2058491C (en) | 1990-12-29 | 1991-12-27 | Component sensor for molten metals |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2416898A JPH0827252B2 (ja) | 1990-12-29 | 1990-12-29 | 溶融金属用成分センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04249758A JPH04249758A (ja) | 1992-09-04 |
| JPH0827252B2 true JPH0827252B2 (ja) | 1996-03-21 |
Family
ID=18525077
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2416898A Expired - Lifetime JPH0827252B2 (ja) | 1990-12-29 | 1990-12-29 | 溶融金属用成分センサ |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5393400A (ja) |
| EP (1) | EP0493878B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0827252B2 (ja) |
| KR (1) | KR0158890B1 (ja) |
| CA (1) | CA2058491C (ja) |
| DE (1) | DE69129446T2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| USRE42756E1 (en) | 1990-03-13 | 2011-09-27 | The Regents Of The University Of California | Endovascular electrolytically detachable wire and tip for the formation of thrombus in arteries, veins, aneurysms, vascular malformations and arteriovenous fistulas |
| USRE42625E1 (en) | 1990-03-13 | 2011-08-16 | The Regents Of The University Of California | Endovascular electrolytically detachable wire and tip for the formation of thrombus in arteries, veins, aneurysms, vascular malformations and arteriovenous fistulas |
| US6083220A (en) | 1990-03-13 | 2000-07-04 | The Regents Of The University Of California | Endovascular electrolytically detachable wire and tip for the formation of thrombus in arteries, veins, aneurysms, vascular malformations and arteriovenous fistulas |
| JP2503967Y2 (ja) * | 1991-04-19 | 1996-07-03 | 新日本製鐵株式会社 | 溶融金属めっき浴成分測定装置 |
| JP2549629Y2 (ja) * | 1992-10-23 | 1997-09-30 | 新日本製鐵株式会社 | アルミ濃度測定センサー |
| FR2745906B1 (fr) * | 1996-03-05 | 1998-05-22 | Lorraine Laminage | Sonde de determination de la teneur en un element dissous d'un bain de revetement |
| BE1011776A3 (nl) * | 1998-03-06 | 2000-01-11 | Vito | Sensor voor toepassing in metaalsmelten. |
| US6693443B2 (en) | 1999-04-02 | 2004-02-17 | Worcester Polytechnic Institute | Systems for detecting and measuring inclusions |
| KR100897136B1 (ko) * | 2002-08-13 | 2009-05-14 | 주식회사 포스코 | 아연도금욕의 알루미늄 농도 측정 센서 |
| US20040119483A1 (en) * | 2002-12-20 | 2004-06-24 | Gunter Topfer | Measurement of molten metal with ion conducting phase sensors by means of an electrical measuring unit |
| JP4901694B2 (ja) * | 2006-11-06 | 2012-03-21 | 新日本製鐵株式会社 | Ａｌ濃度センサー |
| US8173007B2 (en) * | 2007-05-29 | 2012-05-08 | West Virginia University | High temperature electrochemical characterization of molten metal corrosion |
| CN105806773B (zh) * | 2014-12-31 | 2018-07-10 | 国核（北京）科学技术研究院有限公司 | 高温氟盐参比电极及其制造方法 |
| US11131648B2 (en) * | 2019-06-20 | 2021-09-28 | U.S. Department Of Energy | Potentiometric sensor |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3205158A (en) * | 1962-10-04 | 1965-09-07 | Honeywell Inc | Condition responsive devices |
| US3705089A (en) * | 1970-09-28 | 1972-12-05 | Gen Electric | Reference electrode half cell |
| US3714014A (en) * | 1971-02-10 | 1973-01-30 | Atomic Energy Commission | Electrochemical apparatus for determination of molten salt composition |
| JPS5221915B2 (ja) * | 1972-03-31 | 1977-06-14 | ||
| US4492614A (en) * | 1983-07-08 | 1985-01-08 | Uop Inc. | Chlorine detection |
| CA1216895A (en) * | 1984-11-05 | 1987-01-20 | Corporation De L'ecole Polytechnique (La) | Method and apparatus for the continuous monitoring of specific elements in molten substances containing same |
| US4601810A (en) * | 1985-10-03 | 1986-07-22 | General Motors Corporation | Electrochemical probe for measuring magnesium concentration in molten aluminum |
| US4902402A (en) * | 1989-03-30 | 1990-02-20 | Westinghouse Electric Corp. | Chloride containing solid electrolyte gas sensing apparatus |
-
1990
- 1990-12-29 JP JP2416898A patent/JPH0827252B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1991
- 1991-11-07 KR KR1019910019749A patent/KR0158890B1/ko not_active Expired - Fee Related
- 1991-11-08 US US07/789,489 patent/US5393400A/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-11-11 EP EP91310382A patent/EP0493878B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-11-11 DE DE69129446T patent/DE69129446T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1991-12-27 CA CA002058491A patent/CA2058491C/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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|---|---|
| EP0493878A3 (en) | 1992-08-26 |
| US5393400A (en) | 1995-02-28 |
| CA2058491C (en) | 2000-02-29 |
| KR0158890B1 (ko) | 1999-03-30 |
| DE69129446D1 (de) | 1998-06-25 |
| JPH04249758A (ja) | 1992-09-04 |
| DE69129446T2 (de) | 1998-11-05 |
| EP0493878B1 (en) | 1998-05-20 |
| EP0493878A2 (en) | 1992-07-08 |
| KR920012915A (ko) | 1992-07-28 |
| CA2058491A1 (en) | 1992-06-30 |
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