[发明专利]测量熔融金属中气体含量的装置

说明书

本发明涉及一种测量熔融金属中气体含量的装置，该装置包括：具有集气本体的浸没端、通向浸没端的供气道、以及用于使气体通过集气本体的排气道，本发明还涉及这种装置的用途。

这样的装置可以从EP 307 430 B1中获知。该文献描述的装置适于测量例如熔融钢中的气体含量，尤其是氢气。这里，集气本体由多孔石制成。对于不同的熔融物，可能出现测量受到影响的情况，原因在于本体的开口被堵塞，或者本体的表面与熔融金属没有形成充分的接触。

根据US 6,216,526 B1，还已知一种类似的装置。该装置具有石英玻璃管，熔融物收集在该石英玻璃管中。然后，熔融金属可以通过塞子透入浸没式探头的内部，该塞子对于熔融物是可透过的。氧化铝制成的这种塞子可以挡住熔融金属中的杂质。

根据DE 38 74 423 T2(EP 295 798 B1)已知一种用于检测熔融金属中气体浓度的探头，该探头包括集气本体，其中集气本体具有供气道、以及用于使气体通过集气本体的排气道。集气本体由氧化铝制成。根据DT 24 23 783 A1已知一种浸没式传感器，其使用固体电解质尖晶石结构(solid electrolyte spinel structure)来测量熔融金属中的氧。

本发明基于对现有技术装置进行改进，解决其存在的问题，特别针对防止集气本体的堵塞。

通过本发明的独立权利要求的特征可以解决上述问题。从属权利要求详细说明了优选的构造。

这样，因为集气本体包含与熔融金属接触时不会形成液态反应产物的材料，所以，集气本体的表面不会被杂质充填，由此保证熔融金属与集气本体的接触，从而允许气体交换。特别有益的是，与熔融金属接触时不形成液态反应产物的材料相对于集气本体的含量为至少80重量％，优选为至少90重量％。另外，集气本体为多孔体是有益的，其中，孔隙率优选为大约50％。

有利地，集气本体包含氧化镁和/或氧化铝和/或氧化铬。特别地，集气本体可以包含化学式为AB₂O₄的材料，其中A为优选自Mg、Fe和Mn的金属，以及，B为优选自Al、Cr、Fe和V的另外的金属。化学式为AB₂O₄的材料具有尖晶石结构。这种材料可以已经存在于未使用的集气本体中，或者，也可以在浸没时或者在集气本体处于熔融的铁或钢中的时候，立即由集气本体的材料形成这种材料。为了形成AB₂O₄结构，优选使用上述金属。

根据本发明，不形成液态反应产物的材料至少形成集气本体表面中的一部分作为表层，也就是，至少形成集气本体中设置用于与熔融金属接触的表面部分。表层的厚度为大约0.3mm至5mm。

根据本发明的装置可以用于具有至少100ppm氧含量和/或至少0.1重量％的硫和/镁和/或硅含量的熔融钢。根据本发明的装置还可以用于测量熔融钢中的氢、氮、一氧化碳和/或二氧化碳。

下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明，其中：

图1为根据本发明的装置的浸没端的剖面图。

测量熔融金属中气体含量的装置的基本构造可以从例如EP 307430 B1中获知。EP 307 430 B1的图1及其相关描述，示出了包括带有集气本体的浸没端的测量构造。本发明也与该基本构造有关。测量过程也与例如EP 307 430 B1中所描述的相似。

浸没端1与带载体管的连接管嘴2连接，用该载体管有助于执行浸没处理。连接管嘴包含若干气体通道3、3’，其中，居中布置的气体通道管嘴3’将载气通过供气道4导入熔融金属。供气道4主要由石英管构成，该石英管在其浸没端开口成为另外的弯曲石英管5，使石英管5的开口取向于集气本体6的方向。集气本体6具有环绕供气道4的钟形凹部7。石英管5的开口取向为朝向凹部7，从而使气流从供气道4向凹部7流出。这里，从熔融金属中收集气体，并且由浸没端1的本体将所收集的气体与载气一起导向气体通道3。从气体通道3处继续向相应的测量装置传输。

在连接管嘴2与集气本体6之间，浸没端1具有石英管8，通过粘合剂9或接合剂(cement)10，将石英管8固定于连接管嘴2和集气本体6。石英管8填充有氧化铝11，氧化铝11首先可以固定供气道4，其次可以输送携有待测气体的载气。