[发明专利]用于确定熔融金属的化学成分的浸入式传感器

说明书

一种浸入式传感器，配置为确定熔融金属中的化学元素的含量。该浸入式传感器具有从取样室的内表面延伸到内部容积中的辅助电化学电池。取样室可以一体成型在传感器头中或者独立耐火结构中。该浸入式传感器可以配置为使熔融金属流入取样室的内部容积中并且与辅助电化学电池接触。

背景技术

在熔化和精炼液态熔融金属和合金时，快速确定各种化学元素的含量很重要，以便冶炼厂、炼钢厂或其他冶金厂能尽快进行适当成分纠正，从而使冶金厂在生产过程中以最经济的方式达到指定的成分质量要求。目前使用一次性浸入式传感器来确定熔融金属和合金中某些化学元素的水平，这种浸入式传感器通常包括单个电化学电池。

例如，根据现有技术，一次性浸入式传感器可以包括支撑传感器头的硬纸管。传感器头可含有传感器，如用于测定熔融金属温度的热电偶和用于确定氧含量并通过相互关系确定熔体中是否有其他元素的单个电化学电池等。传感器头还可含有用于收集熔融金属样品的金属模具，之后在实验室对样品进行分析。

目前已知的方法是使用含有单个电化学电池的传感器来确定化学元素的水平，这种方法广泛应用于钢铁制造和铸造操作中。这种传感器在本领域中通常称为“氧探针”或“氧传感器”，根据能斯特方程操作，该方程指出金属熔体中的氧化学活性(例如，熔体中的氧分压)与电化学电池电势的定量关系。

一些专利描述了这些类型的传感器，如，例如英国专利号(GB)1 283 712和美国专利号(US)4,906,349，专利中描述了用于确定熔融金属中氧活性的传感器。其他描述氧传感器的专利包括英国专利号(GB)1 271 747和美国专利号(US)3,772,177等，这些专利描述了用于直接测定熔融金属中的氧的传感器。

氧传感器的各种变化在本领域中也是已知的，这些变化有：在电化学电池上具有辅助电极，该辅助电极含有待分析化学元素或待分析化学元素的氧化物。描述这类变化的专利包含美国专利号(US)4,657,641；7,141,151；和7,169,274等；以及欧洲专利号(EP)0295 112B1等，这些专利中描述了用于测定熔融金属或合金中的硅的传感器。

发明内容

本说明书中描述的发明涉及一种用于确定熔融金属中的化学元素含量的浸入式传感器。在本发明的一个实例中，浸入式传感器包括位于取样室内的辅助电化学电池。

在本发明的另一实例中，浸入式传感器包括由耐火材料形成的具有内部容积的取样室和从取样室的内表面延伸到内部容积中的辅助电化学电池。浸入式传感器配置为使熔融金属流入取样室的内部容积中并且与辅助电化学电池接触。

在本发明的另一实例中，浸入式传感器包括传感器头；具有内部容积的取样室，由耐火材料形成；辅助电化学电池，从取样室的内表面延伸到内部容积中；以及入口通道，在取样室的内部容积与浸入式传感器外部的容积之间延伸。浸入式传感器配置为使熔融金属从外部容积流经入口通道，进入取样室的内部容积中，并且与辅助电化学电池接触。

附图说明

通过参照附图，可以更充分地理解本说明书中描述的本发明的各种特征和特性。应当理解，附图是示意性的，不一定按比例绘制，并且为了清楚起见，省略了对于理解本说明书中描述的本发明非必要的特征和特性。

图1是浸入到冶金容器内熔融金属中的现有技术的浸入式传感器的横截面侧视图。

图2是浸入到冶金容器内熔融金属中的根据本发明的浸入式传感器的横截面侧视图。

图3是图2所示的浸入式传感器的横截面侧视图并示出了浸入式传感器的某些部件。

图4是包括辅助电化学电池的取样室的外部透视图。

图5是图4所示的位于承载管内取样室的横截面侧视图并且示出了从取样室的远端内表面延伸到取样室中的辅助电化学电池。

图6是图4所示的取样室的横截面透视图并且示出了从取样室的远端内表面延伸到取样室中的辅助电化学电池。