165461. lajstromszámú szabadalom • Berendezés gázt vagy ömlesztett fémet tartalmazó 700 C fok fölötti hőmérsékletű folyadékok oxigéntartalmának meghatározására
165Ü1 a kezelés közbeni mechanikai és egyéb károsodástól. A sárgaréznél vagy alumíniumnál előnyösebb acélból levő sapkák alkalmazása, mivel ez használat előtt a mechanikai sérülésekkel szemben jobb védelmet ad, ezenkívül magasabb az olvadáspontja, ami bemerülés folyamán kívánatos módon késlelteti a megolvadási időt. A 44 tartó alsó végén 46 tartály van, amely a 14T, 20T és 34 csatlakozóvégeket fogadja be. A csatlakozóvégek millivoltokat jelző 48 regisztráló készülékhez vannak kötve. A regisztráló készülék előnyösen két írószerkezetes feszültségosztós 82 típusú, amelyhez a hőelemhez kötött megfelelő kéterű 52 kiegyenlítő vezeték és az oxigént érzékelő galvánelemhez kötött 50 kéterű vezeték tartozik. A 44 tartó hossza kívánság szerint változtatható, és a tartó el is hagyható. Az alkatrészeket a bemerülés folyamán túlhevüléstől kartonpapír vagy kerámia anyagú 54 és 56 hüvelyek védik. Az ömlesztett acélba való gyakorlati bemerülési idő 20 másodpercnél kevesebb. A tömör kartonpapír elszenesedik, azonban nem ég el, mivel az ömlesztett fém az égéshez nem szolgáltat oxigént. Működés közben az érzékelő egységet az ömledékbe, illetve folyadékba megfelelő mélységre nyomjuk. Az 54 és 56 hüvelyek az olvadék, illetve folyadék szintje fölött vannak. így az érzékelő egység vezetékeit és felső alkatrészeit megvédik az ömlesztett fém káros hatásaitól, amely fém oxigéntartalmát érzékelni kívánjuk. A 40 és 42 acélsapka megvédi az érzékelő egységet a salak károsító kémiai hatásától akkor, amikor az érzékelő egységet a salakon keresztül a megömlesztett fémbe süllyesztjük. Amikor a stabilizált cirkondioxid anyagú elektrolittárcsa érintkezésbe kerül az ömlesztett acéllal, az utóbbi elektródként hat és egy galvánelem jön létre, amely a következőképpen szemléltethető: Mo, Cr + Cr20 3 Zr0 2 (CaO) Fe—O, Mo Mo, Cr, Cr20;,, Zrb 2 (CaO szilárd halmazállapotban és FeO folyékony fázisban). Az elektrolitén keresztül mérhető feszültséget a következő egyenlet határozza meg: E = 2,303 RT nF~ log (0%) K-tPo^ (1) ahol E = az elektrolitén keresztül mérhető feszültség voltokban, R = 1,987 kal/g-atomfok, a gáz állandó, T = hőmérséklet Kelvin-fokban, n = 2, oxigénre a grammatomsúlynyi egyenérték, F = 23,061 cal'elektronvolt, a Faraday állandó, P0 2 = a Cr->C>3 disszociációs oxigénjének nyomása tiszta krómmal való egyensúlyban, K = oxigénnek folyékony vassal való reakciójához az egyensúlyi állandó 1/2 02 (g 1 atm) = 0 (1 súlyszázalék vasban) (2) Az ismert termodinamikai összefüggésből Cr— Cr2 0 3 egyensúlyhoz a K és P02 1 / 2 egyensúlyi állandó hőmérséklettől való függése 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 logK log poi 1' 2 (atm 1 / 2 ) 6120 + 0,15 49,700 + 4,47 (3) (4) 10 15 A fenti egyenleteket kombinálva és az állandók értékeit behelyettesítve a következő egyenletet kapjuk, amely a folyékony acélban levő oxigéntartalmat súlyszázalékban adja a Cr— —Cr2C>3 vonatkozási elektródon millivoltokban kifejezett elektromos erő (E) és Kelvin-fokokban mért T hőmérséklet függvényében log (0%) = 4,62 13,5-80—10,08 E T (5) Az érzékelő egységnek olvadékba, illetve fo-r; lyadőkba nyomása után néhány másodperc alatt állandó elektromotoros erőt kapunk, és 40' percig az oxigéntartalom folyamatosan leolvasható. Az előzőek során az érzékelő készülék alkatrészeinek anyagaként olyan anyagokat adtunk meg, amelyek nagyon előnyösnek és sikeresnek bizonyultak folyékony acélban levő oxigéntartalom meghatározásánál, azonban az anyagok minősége változtatható, ha az anyag megfelel a következő követelményeknek. A 10 elektrolittárcsának szilárd oxidnak kell lenni; és a felhasználási körülmények között — főként az alkalmazási hőmérsékleten és parciális oxigénnyomáson — az oxigéniont vezetni kell és ugyanakkor az elektromos vezetőképességénél?: jelentéktelennek kell lenni. Azokkal az anyagokkal, amelyekkel érintkezésbe kerül, nem szabad reakcióba lépni. Például Zr02 3—10 súlyszázalék CaO-al vagy MgO-al, vagy Th02 3—20 súlyszá- •. zalék Y20.3-al, Al2 Os-al vagy MgO-al olyan anyag, amely különböző viszonyok között a célnak megfelel, azonban nem használható valamennyi elektrolit mindenféle típusú folyadékhoz. A 112 vonatkozási elektródnak a fém és a fém oxidja kondenzált fázisú keverékéből kell lenni, amely nem olvad könnyen azon a hőmérsékleten, amelynek ki van téve, és nem reagál számottevően azokkal az anyagokkal, amelyekkel érintkezik. Az acélhoz való felhasználás céljaira legmegfelelőbb a Cr—Cr2C"3. Használható a Mo—Mo02 , Ta—Ta0 2 , W—W0 2 , Ni—NiO, Fe—FéO és Co—CoO is, azonban ezek nem használhatók valamennyien mindenféle típusú folyadékhoz. A 14 és 20 rudak Mo helyett készíthetők Pt. Rh, Pt és Rh, W, Ta, W és Re, Cr anyagból és ezek ötvözeteiből is. A Ni, Co, Fe, Cu, AI, Sn, Zn, Mg és ezek ötvözetei a legtöbb fém, így Al, Zn, Cu, Cr, Ni, Co és Sn vizsgálatára, valamint a legtöbb gáz vizsgálatára használhatók. Bár a találmány szerinti berendezéshez fontos az anyagok jó megválasztása, azonban találmányunk legfontosabb jellemzőit nem az anyagok minősége, hanem az alkatrészek kialakítása és mechanikai elrendezése adja. A 2., 3. és 4. ábrán a találmány szerinti berendezés egy további előnyös példaképpeni kiviteli alakja van szemléltetve. E kiviteli alaknál az 58
