<Desc/Clms Page number 1>
"Werkwijze, inrichting en sonde voor het meten van een gasgehalte van een bad vloeibaar metaal".
EMI1.1
De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het meten eijftj9 & tbJLzonLssjc een waterstofgehalte, van een bad vloeibaar metaal met een lage zuurstof partieeldruk, volgens welke werkwijze men een sonde met een gastoevoerleiding en een gasafvoerleiding waarvan de onderste in het bad dompelende einden nabij elkaar gelegen zijn, in het bad dompelt, men een draaggas via een gasleiding aan de gastoevoerleiding toevoert, men dit draaggas terug opvangt na uitwisseling met het bad van het gas waarvan het gehalte dient gemeten te worden, en het via de gasafvoerleiding van de sonde en een erop aangesloten gasleiding over een gasdetector voert waar men het gasgehalte meet. Een metaal met lage zuurstof partieeldruk is een metaal met hoge H2/H20 verhouding zoals bij voorbeeld staal.
Een werkwijze van deze soort is beschreven in de Belgische octrooiaanvrage nr. 8700279 van 18 maart 1987.
Bij deze werkwijze zoals bij trouwens andere bekende werkwijzen voor het bepalen van het waterstofgehalte dienen biJjde eigenlijke meting uitgaande van het waterstofgehalte dat door uitwisseling in het draaggas wordt verkregen, vrij grote correctiefactoren te worden toegepast die theoretisch niet altijd duidelijk te verantwoorden zijn. Met deze correctiefactoren verkrijgt men wel een bevredigend resultaat bij grote waterstofconcentraties maar niet meer bij kleine waterstofconcentra- ties.
De uitvinding heeft tot doel-dit nadeel te verhelpen en een werkwijze te verschaffen die een meer nauwkeurige meting van het gasgehalte, in het bijzonder van
EMI1.2
- --- - - het waterstofgehalte toelaat, zonder dat dergelijke correctiefactoren moeten worden gebruikt, welke werkwijze ook toepasbaar is bij zeer lage gas-in het bijzonder
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
waterstofconcentraties in het metaal.
¯ ¯ Tot d t doel droc > t men het draa gas¯ Verrassenderwirje-werd vastgesteld dat water of vocht dat bij het onderdompelen van de sonde bad vrijkomttuit-mtrTralnwartHH-t rd--- storingen bij het meten kunnen veroorzaken. Vrijgekomen vocht kan bij de hoge temperaturen in het bad gaan ontbinden zodat dus bij het meten van het waterstofgehalte niet alleen de waterstof uit het bad maar ook de uit het vocht ontstane waterstof wordt gemeten.
EMI2.2
Ook bij het meten van andere gasgehaltes zoals stikstofgehalte, blijkt het uit de sonde vrijgekomen vocht een nadelige invloed op de nauwkeurigheid van de meting te hebben.
Door het vocht te verwijderen uit het gas dat door de sonde wordt gestuurd, verkrijgt men een zeer correcte meting.
In een bijzondere uitvoeringsvorm van de uitvinding voert men het gas tijdens de meting in gesloten kring over de sonde en de gasdetector waarbij men het drogen tijdens dit rondvoeren van het gas uitvoert.
Het drogen kan zowel in de sonde als v6dr of na de sonde plaatsvinden.
Het drogen kan op de gebruikelijke manieren geschieden, hetzij door droogmiddelen zoals silicagel, hetzij, indien het drogen buiten de sonde geschiedt, door afkoelen en condensatie van het vocht.
De uitvinding heeft ook betrekking op een inrichting voor het meten van een gasgehalte van een bad vloeibaar metaal met een läge zuurstof partieeldruk, welke-bijzonder geschikt=is voor- het-u-i-tvoeren--van de werkwijze ¯ volgens een van de---vorige uitvoeringsvormen.--
<Desc/Clms Page number 3>
De uitvinding heeft aldus betrekking op een inrichting voor het meten van een gasgehalte, in het bijzonder een waterstofgehalte, van-een-bad vloeibaa metaal met een lage zuurstof partieeldruk, welke inrichting een sonde bevat die bes-imd is om m het vloeibare metaal te worden gedompeld en die op haar beurt een gastoevoerleiding bezit die met een einde op het einde van de sonde bestemd om onderaan gelegen te zijn, uitmondt,
een gasafvoerleiding voor het opvangen van het gas dat uit de gastoevoerleiding stroomt en een gas waarvan het gehalte te meten is uit het bad opgenomen heeft, welke afvoerleiding met haar einde in de nabijheid van het onderste einde van de gastoevoerleiding is gelegen, welke inrichting verder een gascircuit bevat dat met een einde op de gastoevoerleiding van de sonde aansluit en met zijn andere einde op de gasafvoerleiding van de sonde aansluit, een in dit circuit gemonteerde gasdetector en in of op dit circuit gemonteerde middelen om draaggas doorheen het circuit door de gasdetector en de sonde te doen stromen, waarvan het kenmerkende erin bestaat dat ze droogmiddelen bevat die in of op het geheel gevormd door de gastoevoerleiding van de sonde, de gasafvoerleiding van de sonde, het gascircuit en de gasdetector is gemonteerd.
In een bijzondere uitvoeringsvorm van de uitvinding zijn de droogmiddelen in een van de gaslei- dingen in de sonde aangebracht.
Bij voorkeur bevat de inrichting een lans en is de sonde een wegwerpsonde die door middel van een snelkoppeling op de lans is gemonteerd, van welke
EMI3.1
snelkoppeling een gedeelte op de sonde en een deLans=is wel pjelajng gastoevoerleiding de sonde gasdicht met beide einden van het gascircuit in verbinding stelt, de droogmiddelen in een van de gasleidingen in de sonde zijn aangebracht, het onderste einde van
<Desc/Clms Page number 4>
ten minste een van de gasleidingen in de sonde vochtdicht afgedicht is door een afdichting die bij het indompelen van de sonde in het metaalbad geopend wordt en het bovenste einde van deze gasleiding in de sonde eveneens
EMI4.1
t-afg & di-chtis orLeLejafdichting aan elkaar koppelen van de gedeelten van de snelkoppeling geopend wordt.
De uitvinding heeft ten slotte ook betrekking op een wegwerpsonde, kennelijk bestemd om gebruikt te worden in de inrichting volgens een van de vorige uitvoeringsvormen.
De uitvinding heeft dus ook betrekking op een wegwerpsonde voor het meten van een gasgehalte, in het bijzonder een waterstofgehalte van een bad vloeibaar metaal met een lage zuurstof partieeldruk, welke sonde een gastoevoerleiding bezit die met een einde op het einde bestemd om onderaan gelegen te zijn, uitmondt, en een afvoerleiding voor het opvangen van een gas dat uit de gastoevoerleiding stroomt en met haar einde in de nabijheid van het onderste einde van de gastoevoerleiding is gelegen, en waarvan het kenmerkende erin bestaat dat ze droogmiddelen bevat in ten minste een van de gasleidingen en deze gasleiding aan beide einden vochtdicht gesloten is door uitschakelbare afdichtingen.
Andere bijzonderheden en voordelen van de uitvinding zullen blijken uit de hier volgende beschrijving van een werkwijze, inrichting en sonde voor het meten van een gasgehalte van een bad vloeibaar metaal, volgens de uitvinding ; deze beschrijving wordt enkel als voorbeeld gegeven en beperkt de uitvinding niet ; de verwijzingscijfers betreffen de hieraan toegevoegde tekeningen.
EMI4.2
-Figuur inrichting
1 stelt een blokschema voor van eenvloeibaar staal volgens de uitvinding.
Figuur 2 is gedeeltelijk een doorsnede en
<Desc/Clms Page number 5>
gedeeltelijk een vooraanzicht van het onderste gedeelte van de sonde uit de inrichting volgens figuur 1.
Figuur 3 is gedeeltelijk een doorsnede en
EMI5.1
-- --- --------- ----- -- - - gedeel-telijk een vooraanzicht van het-bovenste gedeelte van de sonde uit figuur 1 maar op grotere schaal dan Tl guur--2¯getekend.
In de drie figuren hebben dezelfde verwijzings- cijfers betrekking op dezelfde elementen.
De inrichting volgens figuur 1 bevat in hoofdzaak een sonde 1 een gascircuit 2 dat met beide einden op de sonde aansluit en waarin, in de door de pijl 3 in de figuur 1 aangeduide stromingsrichting van het gas achter elkaar een filter 4, een katharometer 5, een pomp 6, een vierwegkraan 7 en een debietmeter 8 zijn gemonteerd.
De sonde 1 is een wegwerpsonde, is door middel van een snelkoppeling 9, 10 losneembaar vastgemaakt aan een lans 11 waardoor zich einden van het gascircuit
2 uitstrekken en is door middel van dezelfde snelkoppeling 9, 10 aangesloten op deze twee einden van het circuit 2.
Een fles 12 met stikstof onder druk is door middel van een toevoerleiding 13 op de vierwegkraan 7 aangesloten.
Deze vierwegkraan 7 sluit in een stand het gascircuit 2, terwijl de toevoerleiding 13 met de vrije atmosfeer in verbinding staat. Uiteraard is de fles 12 dan dicht. In een andere stand onderbreekt de vierwegkraan het gascircuit 2 en stelt ze enerzijds de toevoerleiding
13 in verbinding met het gedeelte van het gascircuit 2 dat over de debietmeter 8 op de sonde 1 aansluit en stelt ze anderzijds het gedeelte van het gascircuit 2 dat van de pomp 6 komt in verbinding met d-e vrije-atmosfeer.
EMI5.2
0pk Pzi. gekende constructie en wordt hier niet in detail¯ beschreven. Deze katharometer bepaalt het waterstof- gehalte van het inerte draaggas door de thermische geleidbaarheid van het gas te meten.
<Desc/Clms Page number 6>
EMI6.1
De sonde 1 bevat, zoals voorgesteld in figuren 2 en 3, op een uiteinde een gasopvanggedeelte dat g vormd ¯ is door een klokvan-poreuze vuurvaste steen en op-Wet-andere einde het ene gedeelte 9 van de hogergenoemde snelkoppel-i-ng---9,
De klok 14 wordt met haar opening van het gedeelte 9 weggericht en op een afstand van dit gedeelte 9 gehouden door een'kwartsbuis 15 aan de einden waarvan de klok 14 en het gedeelte 9 door middel van cement 16 zijn bevestigd.
Axiaal doorheen de kwartsbuis 15 strekt zieh een kwartsbuisje 17 uit dat enerzijds in het gedeelte 9 steekt en zieh anderzijds doorheen de klok 14 uitstrekt en aan deze klok 14 is bevestigd met cement.
In het buiten de klok 14 uitstekende open einde van het kwartsbuisje 17 is een been van een smaller, over 180Dc omgebogen kwartsbuisje 18 met behulp van het cement 19 bevestigd. Het andere been van dit kwartsbuisje 18 is met zijn vrij einde naar de opening van de klok 14 gericht. Dit einde is afgedicht door een prop 38 van een materiaal dat bij de temperatuur van het staalbad smelt en v6ór het indompelen van de sonde 1 in het metaalbad
EMI6.2
- -- de gastoevoerleiding 17, 18, 27 vochtdicht afsluit.
Het cement 19 sluit het buisje 17 rond het buisje 18 gasdicht af.
In de kwartsbuis 15 is het kwartsbuisje 17
EMI6.3
nog omringd door een buis 20 van J
Het van de klok 14 verwijderde einde van de kwartsbuis 15 en vooral het gedeelte 9 van de snelkoppeling 9, 10 zijn omringd door een koker bestaande uit drie elkaar omringende en tegen elkaar aansluitende buizen, namelijk een binnenste buis 21 van karton,--- een middelste buis 22 van karton en een buitenste buis 23 van met hars gebonden zand.
De buizen 22 en 23 van deze koker zijn door
<Desc/Clms Page number 7>
EMI7.1
middel van cement 24 aan de kwartsbuis 15 bevestigd.
-------De lrei-21, h-Etait-de koklok 14 afgekeerde zijde tot merkelijk voorbij het gedeelte 9 uit. De binnendiameter van de binnenste buis 21 komt overeen met de buitendiameter van de lans 11 die met haar einde in deze koker steekt wanneer ze met de sonde 1 is verbonden.
De koker 21, 22, 23 vormt een thermische bescherming van dit onderste einde van de lans 11 en
EMI7.2
voornamelijk van de snelkoppeling 9, Zoals vooral blijkt uit figuur bestaat het gedeelte 9 van de snelkoppeling 9, 10 uit een lichaam dat aan de dompelzijde, dit is de naar de klok 14 gerichte zijde, van een kraag 25 is voorzien waarin de kwartsbuis 15 is vastgezet en centraal van een boring 26 is voorzien waarin het kwartsbuisje 17 met een einde steekt.
Doorheen dit lichaam strekt zieh een axiale boring 27 uit die samen met de kwartsbuizen 17 en 18 een gastoevoerleiding vormt.
Het bovenste einde van de axiale boring 27 is
EMI7.3
- -- -- afgesloten door een rubberen stop 39 die, v6ór het koppelen van de gedeelten 9 en 10 van de snelkoppeling en dus vMr het monteren van de sonde 1 op de lans 11 de boring 27 en dus de gastoevoerleiding 17, 18, 27 vochtdicht afsluit.
Naast de axiale boring 27 strekken zieh door- heen het lichaam van het gedeelte 9 vier boringen 28 uit die uitmonden in de ruimte tussen de kwartsbuis 15 en het kwartsbuisje 17 en die samen met de laatst-
EMI7.4
gedoelde ruimteeen ng die -e lez¯vormen die aan de gasafvperleiddomp-elzijde afgegloten is door de poreuze klok 14 die een diafragma vormt, gas doorlaat maar vloeibaar metaal tegenhoudt.
<Desc/Clms Page number 8>
EMI8.1
De diameter van het lichaam van het gedeelte 9 van peling-9, 0-neemt-tr-a-psgewi -in-de---- -------- - - - ---- van de kwartsbuis 15 afgekeerde richting en wel zodanig dat drie naar binnen inspringende kragen 29, 30 en 31 worden gevormd.
De binnenste buis 21 van de koker 21, 22, 23 sluiten aan tegen de meest naar buiten het dichtst bij de kwartsbuis 15 gelegen kraag 29 en sluit ook aan tegen de buitenzijde van het cilindrische gedeelte van het gedeelte 9 dat tussen de kragen 29 en 30 is gelegen.
Het gedeelte van het lichaam met een kleinere diameter dat tussen de kragen 30 en 31 is gelegen, is omringd door een gedeeltelijk erin verzonken 0-ring 32.
De hogergenoemde boringen 28 monden in de kraag 31 uit.
Ook het buiten de kraag 31 uitstekende cilindrische gedeelte is omringd door een gedeeltelijk erin verzonken O-ring 33.
De kragen 30 en 31 en de 0-ringen 32 en 33 werken samen met delen van het gedeelte 10 van de snelkoppeling 9, 10, welk gedeelte 10 een stuk vormt
EMI8.2
ge-monteerd, dat op
Dit gedeelte 10 is op zijn einde van een axiale ronde boring 34 voorzien waarin het tussen de kragen 30 en 31 gelegen cilindrische gedeelte van het gedeelte 9 past en is van een kleinere axiale boring 35 voorzien die enerzijds op de bodem van de boring 4 uitgeeft en anderzijds aansluit op het einde van het gascircuit 2 dat zieh na de debietmeter 8 bevindt.
Rond de boring 35 strekt zieh in het gedeelte 10 een kanaal--36 uit-d-at-enerzijds uitmondt op de -
EMI8.3
bodeiü-Vän ä-rüdECrzijdä lu-lt--dp ----- andere einde-van het gaSTcircuit--2 dat evenals het vorige einde in dit gedeelte 10 bevestigd is.
<Desc/Clms Page number 9>
Deze twee einden van het gascircuit strekken zich dus doorheen de metalen lans 11 uit.
In de kleinste boring 35 van het¯gedeelte 10 van de snelkoppeling 9, 10 is een mechanisch verbindings- stuk 37 bevestigd da t vier verende, op hun einde van verdikkingen voorziene benen 41 bezit die, wanneer de lans 11 in de koker 21, 22, 23 wordt geschoven, verend over de verdikte kop op het uiteinde van het buiten de kraag 31 uitstekende gedeelte van het gedeelte 9 worden geklikt.
Op dit verbindingsstuk 37 sluit een holle naald 40 aan die zich axiaal tussen de benen 41 uitstrekt en die met haar holte aansluit op een axiaal kanaal 42 dwars doorheen het verbindingsstuk 37.
Bij het monteren van de sonde 1 op de lans 11, drukt men de naald 40 doorheen de rubberen stop 39 in de boring 27 van het gedeelte 9, zodat, wanneer de benen 41 van het gedeelte 10 over de verdikte kop an het gedeelte 9 geklikt zijn, de naald 40 doorheen de stop 39 steekt en de boring 35 van de gastoevoerleiding 17, 18, 27 in verbinding stelt met het ene, in het midden van de lans en na de debietmeter 8 gelegen einde van het circuit 2.
Zoals vooral blijkt mTEfigüur2 ishet kwarts - buisje 17 van de gastoevoerleiding 17, 18, 27 gedeeltelijk gevuld met silicagel 43.
Doordat deze gastoevoerleiding door het monteren van de sonde 1 op de lans 11 aan beide einden, respectievelijk door de smeltbare prop 38 en de rubberen stop 39 vochtdicht afgedicht zijn, neemt het door het silicagel 43 gevormde droogmiddel geen vochtigheid uit de lucht op.
Het geheel gevormd door de kwartsbuis 15 met eventueel de klok 14, het uitstekende einde van het kwartsbuisje 17 en het kwartsbuisje 18 kan nog omgeven
EMI9.1
- --- - -- zijn door een kap van metaal die eenvoudigheidshalve niet in de figuren is voorgesteld en bevestigd is aan de koker 21, 22, 23 en die omgeven is door een eveneens niet
<Desc/Clms Page number 10>
EMI10.1
in de figuren voorgestelde kap van karton.
Voor het uitvoeren van een meting wordt de sonde ddje. an g lans 11 gemonteerd, welke lans dus in de koker 21, van de sonde 1 wordt geschoven waardoor de door de rubberen stop 39 gevormde afdichting van het bovenste einde van de gastoevoerleiding 17, 18, 27 door de naald 40 zoals hoger beschreven wordt geopend.
Men plaatst de vierwegkraan 7 in de stand waarbij de toevoerleiding 13 op het gascircuit 2 aansluit zodat stikstof uit de fles 12 naar de sonde 1 stroomt.
Doordat het onderste einde van de gastoevoerleiding 17, 18, 27 nog afgedicht is door de smeltbare prop 38 zal er, eenmaal deze leiding gevuld is, geen stikstof meer stromen en zal in deze leiding een relatief hoge druk heersen die overeenkomt met de druk van de gasfles 12.
Zodra men de sonde 1 in het bad vloeibaar staal dompelt, smelt de prop 38 en borrelt stikstof doorheen het vloeibare metaal, welke stikstof in de klok 14 wordt
EMI10.2
opgevangen en via de gasafvoerleiding 14. en hetcTrcuit de 4"ende---katharometer 5, door de inmiddels in werking gestelde pomp 6.
Gedurende enkele seconden ontsnapt het weggezogen gas ter plaatse van de vierwegkraan 7 in de vrije atmosfeer waardoor dus eventuele onzuiverheden die bij het onderdompelen van de sonde 1 in het metaalbad, bij voorbeeld door verbranding van de bestanddelen van de sonde, verwi-jderd worden.
Na een tiental seconden spoelen, wanneer de katharometer geen onzuiverheden meer meet, verandert
EMI10.3
-- de vierwegkraan in de stand voorgesteld in figuur 1 waarbij dus de stikstof in gesloten kring over het circuit
<Desc/Clms Page number 11>
2 en de sonde 1 stroomt en het eigenlijke meten begint.
Reeds bij het spoelen maar ook nog tijdens
EMI11.1
dji. wordt ntueel -- dat bij voorbeeld nog uit de sonde 1 vrijgemaakt wordt, door het silicagel 43 in het buisje 17 opgenomen zodat geen vocht met de stikstof in het metaalbad terecht komt en dus ook door vrijgekomen vocht geen extra waterstof ontstaat.
Na een tijdje rondpompen van de gedroogde stikstof die waterstof uitgewisseld heeft met het metaalbad stelt er zieh een evenwicht wat betreft de waterstof in en duidt de katharometer 5 het juiste waterstofgehalte aan.
Door de afwezigheid van extra waterstof die gevormd werd door vocht dient geen correctiefactor te worden toegepast en kunnen ook heel kleine waterstofgehaltes gemeten worden.
De uitvinding is geenszins beperkt tot de hiervoor besbhreven uitvoeringsvorm en binnen het raam van de octrooiaanvrage kunnen aan de beschreven uitvoeringsvorm vele veranderingen worden aangebracht, onder meer wat betreft de vorm, de samenstelling, de schikking en het aantaI van de onclerdele --voor -¯. het verwezenlijken van de uitvinding worden gebruikt.
In het bijzonder moet het silicagel zieh niet noodzakelijk in de gastoevoerleiding van de sonde bevinden en moeten de droogmiddelen niet noodzakelijk door silicagel gevormd zijn.
De droogmiddelen kunnen bij voorbeeld ook in de gasafvoerleiding van de sonde of in beide gasleidingen van de sonde aangebracht zijn.
EMI11.2
- - -- ---
In elk geval dienen de gedoelde gasleidingen waarin de droogmiddelen aanwezig zijn voor het monteren
EMI11.3
- - -- van de sonde op de lans aan beide einden vochtdicht gesloten te zijn om het opnemen van vocht uit de atmosfeer
<Desc/Clms Page number 12>
EMI12.1
te vermijden.
De droogmiddelen kunnen evenwel ook buiten de - --- -- --sonde in het gascircu-i-t kan de filter uit het circuit in plaats van met filterma-teriaJL, sJLlicg-eL of een ander droogmiddel gevuld zijn.
Het droogmiddel kan bij voorbeeld ook in de katharometer aangebracht zijn.
In zoverre droogmiddelen in het circuit aangebracht zijn, kunnen ze bij voorbeeld ook gevormd zijn door koelmiddelen die door condensatie het vocht uit het gas in het circuit verwijderen.
<Desc / Clms Page number 1>
"Method, device and probe for measuring a gas content of a liquid metal bath".
EMI1.1
The invention relates to a method for measuring a hydrogen content of a bath of liquid metal with a low oxygen partial pressure, according to which method a probe with a gas supply pipe and a gas discharge pipe of which the lower ends immersing in the bath are located adjacent to each other are immersed in the bath, a carrier gas is supplied via a gas pipe to the gas supply pipe, this carrier gas is collected back after exchange with the bath of the gas whose content is to be measured, and it is passed through the gas discharge pipe of the probe and a connected gas pipe over a gas detector where the gas content is measured. A metal with low oxygen partial pressure is a metal with a high H2 / H20 ratio, such as, for example, steel.
A method of this kind is described in Belgian Patent Application No. 8700279 of March 18, 1987.
In this method, as in the case of other known methods for determining the hydrogen content, quite large correction factors must be used during the actual measurement based on the hydrogen content obtained by exchange in the carrier gas, which theoretically cannot always be clearly justified. With these correction factors a satisfactory result is obtained at large hydrogen concentrations, but no longer at small hydrogen concentrations.
The object of the invention is to overcome this drawback and to provide a method which allows a more accurate measurement of the gas content, in particular of
EMI1.2
- --- - - allows the hydrogen content, without the need to use such correction factors, which method is also applicable at very low gas - in particular
<Desc / Clms Page number 2>
EMI2.1
hydrogen concentrations in the metal.
For the purpose of turning the rotary gas, it was surprising that it has been found that water or moisture released from immersion of the probe bath can cause disturbances in measurement. Released moisture can decompose at high temperatures in the bath, so that when measuring the hydrogen content not only the hydrogen from the bath but also the hydrogen generated from the moisture is measured.
EMI2.2
Also when measuring other gas contents such as nitrogen content, the moisture released from the probe appears to have an adverse effect on the accuracy of the measurement.
By removing the moisture from the gas sent through the probe, a very correct measurement is obtained.
In a special embodiment of the invention, the gas is passed over the probe and the gas detector in a closed circuit during the measurement, the drying being carried out during this circulation of the gas.
Drying can take place in the probe as well as before or after the probe.
Drying can be done in the usual ways, either by desiccants such as silica gel or, if drying outside the probe, by cooling and condensation of the moisture.
The invention also relates to a device for measuring a gas content of a bath of liquid metal with a low oxygen partial pressure, which is particularly suitable for carrying out the method according to one of the -previous embodiments.
<Desc / Clms Page number 3>
The invention thus relates to a device for measuring a gas content, in particular a hydrogen content, of a bath liquid metal with a low oxygen partial pressure, which device contains a probe which is designed to measure the liquid metal. immersed and which in turn has a gas supply pipe which opens with an end on the end of the probe intended to be located at the bottom,
a gas discharge pipe for collecting the gas which flows out of the gas supply pipe and which has received a gas of which the content can be measured from the bath, which discharge pipe is situated with its end in the vicinity of the lower end of the gas supply pipe, which device furthermore gas circuit that connects with one end to the gas supply pipe of the probe and with its other end to the gas discharge pipe of the probe, includes a gas detector mounted in this circuit and means mounted in or on this circuit to pass carrier gas through the circuit through the gas detector and the flow probe, which typically includes desiccants mounted in or on the whole formed by the probe gas supply line, the probe gas discharge line, the gas circuit and the gas detector.
In a special embodiment of the invention, the drying means are arranged in one of the gas lines in the probe.
Preferably, the device includes a lance and the probe is a disposable probe mounted on the lance by a quick coupling, of which
EMI3.1
quick coupling part on the probe and a deLans = is pjelajng gas supply pipe connects the probe gastight to both ends of the gas circuit, the desiccants are placed in one of the gas pipes in the probe, the bottom end of
<Desc / Clms Page number 4>
at least one of the gas lines in the probe is sealed moisture-tight by a seal that is opened when the probe is immersed in the metal bath and the top end of this gas line in the probe is also opened
EMI4.1
t-drain & di-chtis oreLeLejse sealing coupling of the parts of the shortcut is opened.
Finally, the invention also relates to a disposable probe, evidently intended to be used in the device according to one of the previous embodiments.
The invention therefore also relates to a disposable probe for measuring a gas content, in particular a hydrogen content of a bath of liquid metal with a low oxygen partial pressure, which probe has a gas supply pipe which has an end at the end intended to be located at the bottom , discharges, and a discharge pipe for collecting a gas flowing from the gas supply pipe and with its end located in the vicinity of the lower end of the gas supply pipe, which typically comprises desiccants in at least one of the gas pipes and this gas pipe is closed moisture-tight at both ends by switchable seals.
Other particularities and advantages of the invention will become apparent from the following description of a method, apparatus and probe for measuring a gas content of a liquid metal bath according to the invention; this description is given by way of example only and does not limit the invention; the reference numbers refer to the accompanying drawings.
EMI4.2
-Figure decor
1 represents a block diagram of a liquid steel according to the invention.
Figure 2 is a partial section and
<Desc / Clms Page number 5>
partial front view of the lower part of the probe from the device according to figure 1.
Figure 3 is a partial section and
EMI5.1
- --- --------- ----- - - - partial front view of the upper part of the probe from figure 1 but on a larger scale than fluorescent - 2¯ signed.
In the three figures, like reference numerals refer to like elements.
The device according to figure 1 mainly comprises a probe 1 a gas circuit 2 which connects to the probe with both ends and in which, in the flow direction of the gas indicated by the arrow 3 in figure 1, a filter 4, a katharometer 5, one after the other, a pump 6, a four-way valve 7 and a flow meter 8 are mounted.
The probe 1 is a disposable probe, is releasably attached to a lance 11 by means of a quick coupling 9, 10 through which ends of the gas circuit
2 and is connected to these two ends of the circuit 2 by means of the same quick coupling 9, 10.
A bottle 12 with pressurized nitrogen is connected to the four-way cock 7 by means of a supply line 13.
This four-way valve 7 closes the gas circuit 2 in one position, while the supply line 13 is in communication with the free atmosphere. Of course, the bottle 12 is then closed. In another position, the four-way cock interrupts the gas circuit 2 and on the one hand sets the supply line
13 communicates with the portion of the gas circuit 2 connecting over the flow meter 8 to the probe 1 and on the other hand communicates the portion of the gas circuit 2 coming from the pump 6 with the free atmosphere.
EMI5.2
0hp Pzi. known construction and is not described here in detail. This katharometer determines the hydrogen content of the inert carrier gas by measuring the thermal conductivity of the gas.
<Desc / Clms Page number 6>
EMI6.1
The probe 1 includes, as shown in Figures 2 and 3, on one end a gas catchment portion g formed by a bell of porous refractory and on-wet-other end one portion 9 of the aforementioned quick coupling-i-ng- --9,
The clock 14 is turned away with its opening from the section 9 and is kept at a distance from this section 9 by a quartz tube 15 at the ends of which the clock 14 and the section 9 are fixed by means of cement 16.
Axially through the quartz tube 15 extends a quartz tube 17 which on the one hand projects into the portion 9 and on the other hand extends through the clock 14 and is attached to this clock 14 with cement.
In the open end of the quartz tube 17 protruding outside the clock 14, a leg of a narrower quartz tube 18 bent over 180dc is fixed with the aid of the cement 19. The other leg of this quartz tube 18 has its free end facing the opening of the clock 14. This end is sealed by a plug 38 of a material that melts at the temperature of the steel bath and before immersion of the probe 1 into the metal bath
EMI6.2
- - shut off the gas supply pipe 17, 18, 27 in a moisture-tight manner.
The cement 19 closes the tube 17 around the tube 18 in a gas-tight manner.
In the quartz tube 15, the quartz tube is 17
EMI6.3
still surrounded by a tube 20 of J
The end of the quartz tube 15 removed from the clock 14 and especially the portion 9 of the quick coupling 9, 10 are surrounded by a sleeve consisting of three mutually surrounding and connecting tubes, namely an inner tube 21 of cardboard, --- a middle tube 22 of cardboard and an outer tube 23 of resin-bonded sand.
The tubes 22 and 23 of this tube are through
<Desc / Clms Page number 7>
EMI7.1
cemented to the quartz tube 15 by cement 24.
The lrei-21, h-Etait-de koklok 14 turned away side noticeably beyond the section 9. The inner diameter of the inner tube 21 corresponds to the outer diameter of the lance 11 which ends with its end in this tube when it is connected to the probe 1.
The sleeve 21, 22, 23 forms a thermal protection of this lower end of the lance 11 and
EMI 7.2
mainly of the quick coupling 9, As is especially apparent from the figure, the part 9 of the quick coupling 9, 10 consists of a body which is provided on the immersion side, this is the side facing clockwise 14, with a collar 25 in which the quartz tube 15 is secured and centrally provided with a bore 26 into which the quartz tube 17 projects with one end.
An axial bore 27 extends through this body, which, together with the quartz tubes 17 and 18, forms a gas supply pipe.
The top end of the axial bore 27 is
EMI7.3
- - - closed by a rubber plug 39 which, before coupling the parts 9 and 10 of the quick coupling and thus before mounting the probe 1 on the lance 11, the bore 27 and thus the gas supply pipe 17, 18, 27 damp-proof.
In addition to the axial bore 27, through the body of the portion 9, four bores 28 extend which open into the space between the quartz tube 15 and the quartz tube 17 and which, together with the latter
EMI7.4
Intended space is a form which is sealed on the gas discharge sub-side by the porous clock 14 which forms a diaphragm, allows gas to pass through but stops liquid metal.
<Desc / Clms Page number 8>
EMI8.1
The diameter of the body of the part 9 of peling-9, 0-takes-tr-a-psgewi -in-de ---- -------- - - - ---- of the quartz tube 15 facing away, such that three inwardly indented collars 29, 30 and 31 are formed.
The inner tube 21 of the sleeve 21, 22, 23 adjoins the collar 29 closest to the quartz tube 15 most outwardly and also adjoins the outer side of the cylindrical portion of the portion 9 sandwiched between the collars 29 and 30 is located.
The smaller diameter portion of the body located between collars 30 and 31 is surrounded by a partially recessed O-ring 32.
The above-mentioned bores 28 open into the collar 31.
The cylindrical part protruding outside the collar 31 is also surrounded by an O-ring 33 which is partly sunk into it.
The collars 30 and 31 and the O-rings 32 and 33 cooperate with parts of the part 10 of the quick coupling 9, 10, which part 10 forms one piece
EMI8.2
mounted that on
This part 10 is provided on its end with an axial round bore 34 in which the cylindrical part of the part 9 situated between the collars 30 and 31 fits and is provided with a smaller axial bore 35 which on the one hand opens onto the bottom of the bore 4 and on the other hand connects to the end of the gas circuit 2 which is located after the flow meter 8.
Around the bore 35 there extends in the section 10 a channel-36 from-d-at-which, on the one hand, opens onto the -
EMI8.3
bodeiü-Vän ä-rüdECrzijdeä lu-lt - dp ----- other end of the GAST circuit - 2 which, like the previous end, is attached in this section 10.
<Desc / Clms Page number 9>
These two ends of the gas circuit thus extend through the metal lance 11.
In the smallest bore 35 of the portion 10 of the quick-release coupling 9, 10, a mechanical connecting piece 37 is mounted which has four resilient thickened legs 41 which, when the lance 11 is inserted into the sleeve 21, 22 23 is slid resiliently snapped over the thickened head on the end of the portion 9 projecting outside the collar 31.
Connect to this connecting piece 37 a hollow needle 40 which extends axially between the legs 41 and which connects with its cavity to an axial channel 42 transversely through the connecting piece 37.
When mounting the probe 1 on the lance 11, the needle 40 is pushed through the rubber stopper 39 into the bore 27 of the section 9, so that when the legs 41 of the section 10 click over the thickened head of the section 9 the needle 40 passes through the plug 39 and communicates the bore 35 of the gas supply line 17, 18, 27 with the one end of the circuit 2 located in the center of the lance and after the flow meter 8.
As is especially evident, the quartz tube 17 of the gas supply line 17, 18, 27 is partially filled with silica gel 43.
Since this gas supply pipe is sealed moisture-proof by mounting the probe 1 on the lance 11 at both ends, respectively by the fusible plug 38 and the rubber plug 39, the desiccant formed by the silica gel 43 does not absorb moisture from the air.
The whole formed by the quartz tube 15 with possibly the clock 14, the projecting end of the quartz tube 17 and the quartz tube 18 can still be surrounded
EMI9.1
- --- - - are by a cap of metal which is not shown in the figures for the sake of simplicity and which is attached to the sleeve 21, 22, 23 and which is surrounded by a
<Desc / Clms Page number 10>
EMI10.1
cardboard hood shown in the figures.
The probe is ddje to perform a measurement. mounted lance 11, which lance is thus slid into the sleeve 21 of the probe 1, whereby the sealing of the upper end of the gas supply pipe 17, 18, 27 formed by the rubber stopper 39, is opened by the needle 40 as described above. .
The four-way cock 7 is placed in the position where the supply line 13 connects to the gas circuit 2 so that nitrogen flows from the bottle 12 to the probe 1.
Because the lower end of the gas supply pipe 17, 18, 27 is still sealed by the fusible plug 38, once this pipe is filled, nitrogen will no longer flow and a relatively high pressure will prevail in this pipe, which corresponds to the pressure of the gas bottle 12.
As soon as the probe 1 is immersed in the liquid steel bath, the plug 38 melts and nitrogen bubbles through the liquid metal, which becomes nitrogen in the clock 14
EMI10.2
received and via the gas discharge pipe 14. and the circuit from the 4 "end --- katharometer 5, by the meanwhile started pump 6.
For a few seconds, the extracted gas escapes at the location of the four-way cock 7 into the free atmosphere, thus removing any impurities which are removed when the probe 1 is immersed in the metal bath, for example by burning the probe components.
After ten seconds of rinsing, when the katharometer no longer measures impurities, it changes
EMI10.3
- the four-way valve in the position shown in figure 1, thus containing the nitrogen in closed circuit over the circuit
<Desc / Clms Page number 11>
2 and the probe 1 flows and the actual measuring begins.
Already during rinsing but also during
EMI11.1
dji. it is accepted that, for example, that is still released from the probe 1, it is absorbed by the silica gel 43 in the tube 17, so that no moisture with the nitrogen enters the metal bath and thus no additional hydrogen is produced by the released moisture.
After pumping the dried nitrogen which has exchanged hydrogen with the metal bath for a while, an equilibrium in hydrogen is established and the katharometer 5 indicates the correct hydrogen content.
Due to the absence of extra hydrogen formed by moisture, no correction factor should be applied and very small hydrogen contents can also be measured.
The invention is by no means limited to the above-described embodiment and within the scope of the patent application many changes can be made to the described embodiment, including as regards the form, the composition, the arrangement and the number of the unspecified parts. . realizing the invention are used.
In particular, the silica gel must not necessarily be in the gas supply line of the probe and the desiccants must not necessarily be formed by silica gel.
The desiccants may, for example, also be provided in the gas discharge pipe of the probe or in both gas pipes of the probe.
EMI11.2
- - - ---
In any case, the intended gas pipes in which the drying agents are present serve for mounting
EMI11.3
- - - of the probe on the lance at both ends to be closed moisture-tight to absorb moisture from the atmosphere
<Desc / Clms Page number 12>
EMI12.1
to avoid.
However, the desiccants may also be filled out of the circuit outside of the - --- - - probe in the gas circuit, rather than with filter media, sjLlicg-eL or other desiccant.
The desiccant may, for example, also be applied in the katharometer.
To the extent that desiccants are provided in the circuit, they may, for example, also be formed by refrigerants which, by condensation, remove moisture from the gas in the circuit.