KR200308484Y1 - Standard electrode for probe having a function of measurement concentration of oxygen in molten metal - Google Patents
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Abstract
본 고안은 고체전해질 소자내의 표준극 혼합분말과 대기가 완전히 차단될 수 있도록 함과 동시에 이물질의 유입을 막아 표준극 혼합분말의 산화방지 효과를 증대시키고 고온의 열충격에 강하며 안정적인 산소활량의 측정이 가능한 용융금속중 산소농도를 측정하는 프로브용 표준극에 관한 것이다.The present invention prevents the inflow of foreign substances and prevents the inflow of foreign substances, while preventing the inflow of foreign substances in the solid electrolyte device. The present invention relates to a standard electrode for probes for measuring oxygen concentration in molten metal.
본 고안은 고체전해질에 충전된 표준극 혼합분말과 이에 삽입연결된 몰리브덴 전극 사이의 결합부에 도포되는 고내열성 무기접착제와; 상기 무기접착제의 상면에 도포되는 세라믹납과; 상기 세라믹납을 감싸면서 이를 보호하도록 그 위에 도포되는 수지재를 포함하여 구성된다.The present invention is a high heat-resistant inorganic adhesive applied to the bonding portion between the standard electrode mixed powder filled in the solid electrolyte and the molybdenum electrode connected to it; Ceramic lead applied to an upper surface of the inorganic adhesive; It is configured to include a resin material coated thereon to surround the ceramic lead and protect it.
본 고안에 따르면, 표준극 혼합분말과 대기와의 완전한 차단이 가능하고, 이물질의 유입을 막아 표준극 혼합분말의 산화를 방지할 수 있으며, 고온의 열충격에 강하고, 안정적인 기전력의 측정으로 신속하고 정확한 산소활동도의 측정이 가능하다.According to the present invention, it is possible to completely block the standard electrode mixed powder and the atmosphere, and to prevent the inflow of foreign substances to prevent oxidation of the standard electrode mixed powder, resistant to high temperature thermal shock, and to measure the stable electromotive force quickly and accurately Oxygen activity can be measured.
Description
본 고안은 금속정련 공정중에 사용되는 용강이나 용동 등의 용융금속중에서 산소활량을 측정하는 프로브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고체전해질 소자내의 표준극 혼합분말과 대기가 완전히 차단될 수 있도록 함과 동시에 이물질의 유입을 막아 표준극 혼합분말의 산화방지 효과를 증대시키고 고온의 열충격에 강하며 안정적인 산소활량의 측정이 가능한 용융금속중 산소농도를 측정하는 프로브용 표준극에 관한 것이다.The present invention relates to a probe for measuring oxygen activity in molten metal such as molten steel or molten metal used in the metal refining process. More specifically, the standard electrode mixed powder and the atmosphere in the solid electrolyte device can be completely blocked. The present invention relates to a standard electrode for probes, which measures the oxygen concentration in molten metal to prevent the inflow of foreign substances, to increase the anti-oxidation effect of the standard electrode mixed powder, and to be resistant to high temperature thermal shock and to measure stable oxygen activity.
용해금속중의 용해산소량은 제품의 품질관리상 대단히 중요한 관리성분중의 하나로서, 용강내의 용해산소 농도는 도 1의 도시와 같은 지르코니아식 고체전해질(1)을 표준극으로 하여 산소농담전지를 구성한 센서를 용융금속중에 침지시켜 산소농도 차이에 따라 발생하는 기전력을 측정함으로써 계측할 수 있다.The amount of dissolved oxygen in the molten metal is one of the most important management components in the quality control of the product, and the dissolved oxygen concentration in the molten steel constitutes the oxygen concentration battery using the zirconia-based solid electrolyte (1) as shown in FIG. It can be measured by immersing the sensor in molten metal and measuring the electromotive force generated by the difference in oxygen concentration.
이때, 용융금속의 온도는 1300~1800℃정도로 고온이며, 기전력의 출력값이 안정화될 때까지 수초동안 유지되어야 하기 때문에 고체전해질(1)의 끝단에 구비되는 밀봉재는 높은 온도의 열충격에 의한 크랙의 발생이 없어야 한다.At this time, the temperature of the molten metal is a high temperature of about 1300 ~ 1800 ℃, and the sealing material provided at the end of the solid electrolyte (1) is cracked due to high temperature thermal shock because it must be maintained for several seconds until the output value of the electromotive force is stabilized There should be no.
종래에는 고체전해질(1)의 개구부에 세라믹납(Cerasolzer) 만으로 밀봉하여 사용하였으나 고온의 용융금속에 침지시 융점이 낮은 상기 세라믹납이 용융되면서 고체전해질(1) 내부로 침투되어 기전력값의 편차를 불러일으켜 안정적인 산소농도 측정을 어렵게 하였다.Conventionally, only the ceramic lead (Cerasolzer) is used to seal the opening of the solid electrolyte (1), but when immersed in hot molten metal, the ceramic lead having a low melting point is melted and penetrated into the solid electrolyte (1) to vary the electromotive force value. This makes it difficult to measure stable oxygen concentration.
도면중 미설명 부호 "2"는 측정전극인 용강극이고, "3"은 열전대로 이루어진 온도센서이며, "4"는 콘넥터, "5"는 내열보호관, "6"은 지관이다.In the figure, reference numeral 2 denotes a molten steel electrode which is a measuring electrode, 3 denotes a temperature sensor made of a thermocouple, 4 denotes a connector, 5 denotes a heat-resistant protective tube, and 6 denotes a branch tube.
본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 고체전해질에 삽입되어 표준극을 이루는 혼합물질이 대기와 완전히 차단될 수 있도록 함과 동시에이물질의 침투를 막을 수 있는 밀봉구조를 갖춘 용융금속중 산소농도를 측정하는 프로브용 표준극을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above problems, oxygen in the molten metal having a sealing structure that can be inserted into the solid electrolyte to form a standard electrode completely blocked from the atmosphere and at the same time prevent the ingress of foreign matter. The purpose is to provide a standard electrode for probes for measuring the concentration.
도 1은 용융금속중 산소농도를 측정하는 일반적인 프로브의 개략적인 단면도,1 is a schematic cross-sectional view of a typical probe for measuring the oxygen concentration in the molten metal,
도 2는 본 고안에 따른 프로브용 표준극의 일 예를 보인 예시도,2 is an exemplary view showing an example of a standard electrode for a probe according to the present invention,
도 3은 본 고안에 따른 프로브용 표준극의 다른 예를 보인 예시도.Figure 3 is an illustration showing another example of the standard electrode for probes according to the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10....고체전해질 12....표준극 혼합분말10..Solid electrolyte 12 .... Standard electrode mixed powder
14....몰리브덴전극 16....석영울Molybdenum Electrode
18....석영관 20....고내열성 무기접착제18..Quartz 20..High heat resistant inorganic adhesive
22....세라믹납 24....수지재22..Ceramic solder 24 .... Resin
본 고안의 상기한 목적은, 고체전해질에 충전된 표준극 혼합분말과 이에 삽입연결된 몰리브덴 전극 사이의 결합부에 도포되는 고내열성 무기접착제와; 상기 고내열성 무기접착제의 상면에 도포되는 세라믹납과; 상기 세라믹납을 감싸면서 이를 보호하도록 그 위에 도포되는 수지재를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 용융금속중 산소농도를 측정하는 프로브용 표준극를 제공함에 의해 달성된다.The above object of the present invention is a high heat-resistant inorganic adhesive applied to the bonding portion between the standard electrode mixed powder filled in the solid electrolyte and the molybdenum electrode inserted therein; Ceramic lead applied to an upper surface of the high heat resistant inorganic adhesive; It is achieved by providing a standard electrode for a probe for measuring the oxygen concentration in the molten metal, characterized in that it comprises a resin material coated on it to surround the ceramic lead and protect it.
이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 고안을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 고안의 한 가능한 실시예에 따른 산소측정용 프로브의 표준극을 일부 절개하여 도시한 것이다.2 is a partial cutaway view of a standard electrode of an oxygen measuring probe according to a possible embodiment of the present invention.
도시와 같이, 본 고안 표준극은 산소이온 전도성을 갖는 지르코니아 고체전해질(10)의 내부에 표준극 혼합분말(12)을 충전하고, 몰리브덴(Mo) 전극(14)을 표준극 혼합분말(12)에 접촉시킨 후 실리카가 주성분인 석영울(16)을 넣고, 석영관(18)으로 압력을 가하여 표준극 혼합물질(12)과 몰리브덴(Mo) 전극(14)이 잘 접촉될 수 있도록 구성된다.As shown in the drawing, the standard electrode of the present invention is filled with the standard electrode mixed powder 12 in the zirconia solid electrolyte 10 having oxygen ion conductivity, and the molybdenum (Mo) electrode 14 is filled with the standard electrode mixed powder 12. After contacting with the silica, the quartz wool 16, the main component of which is silica, is placed, and a pressure is applied to the quartz tube 18 so that the standard electrode mixture 12 and the molybdenum (Mo) electrode 14 can be contacted well.
그리고, 고체전해질(1)과 석영관(18)의 끝단이 잘 밀봉되게 하기 위하여 1차로 고내열성 무기접착제(Sumiseram)(20)을 도포하고 건조한 후 크랙의 발생을 확인하며, 크랙이 발생된 경우에는 재작업을 통하여 크랙이 생기지 않도록 하여 준다.In addition, in order to seal the ends of the solid electrolyte 1 and the quartz tube 18, a high heat resistance inorganic adhesive (Sumiseram) 20 is first applied and dried to confirm the occurrence of cracks. Re-work prevents cracking.
여기에서, 밀봉의 목적은 고체전해질(10)내에 충전된 표준극 혼합분말(12)의산화를 방지하기 위한 것으로 저온 또는 고온의 용융금속 조건하에서도 열충격에 의한 크랙의 발생없이 안정적이고 신속한 산소농도의 측정을 가능하게 하기 위함이다.Here, the purpose of the sealing is to prevent the oxidation of the standard electrode mixed powder 12 filled in the solid electrolyte 10, and stable and rapid oxygen concentration without the occurrence of cracks due to thermal shock even under low temperature or high temperature molten metal conditions This is to enable the measurement of.
이어, 2차로 세라믹납(Cerasolzer)(22)을 도포함으로써 고온의 용융금속에서도 고내열성 무기접착제(22)의 크랙 발생을 막아 용융금속중의 안정적인 산소농도 측정이 가능하도록 하여 준다.Subsequently, by applying a ceramic lead (Cerasolzer) 22 secondly, it is possible to prevent the generation of cracks of the high heat-resistant inorganic adhesive 22 even in a hot molten metal to enable a stable oxygen concentration measurement in the molten metal.
아울러, 3차로 수지재(Silicon Rubber)(24)로 상기 세라믹납(22)의 외주면을 밀봉하여 절연성이 우수한 표준극을 제조하도록 한다.In addition, the outer circumferential surface of the ceramic lead 22 is sealed with a resin material 24 to prepare a standard electrode having excellent insulation.
여기에서, 다른 가능한 예를 보인 도 3에 따르면, 저온용에 사용하는 표준극의 경우에는 상술한 바와 같이 2차 도포되는 세라믹납(Cerasolzer)(22)을 사용하지 않고 고내열성 무기접착제(Sumiseram)(20)를 도포한 후 곧바로 그 위헤 수지재(Silicon Rubber)(24)로 밀봉하여 사용할 수도 있다.Here, according to FIG. 3, which shows another possible example, in the case of the standard electrode used for low temperature, a highly heat-resistant inorganic adhesive (Sumiseram) is not used without using a ceramic lead (Cerasolzer) 22 applied as described above. Immediately after coating (20), it may be used by sealing it with a resin material (Silicon Rubber) (24).
상기 표준극 혼합분말(12)은 Cr+Cr2O3, Mo+MoO2, Ni+NiO 등을 적정한 혼합비로서 균일하게 혼합하여 일정량을 투입한다.The standard electrode mixed powder 12 is uniformly mixed with Cr + Cr 2 O 3 , Mo + MoO 2 , Ni + NiO, etc. at an appropriate mixing ratio, and a predetermined amount is added thereto.
상기 고체전해질(10)은 열충격특성 및 응답성 등이 우수한 재질로서 지르코니아(ZrO2)에 마그네시아(MgO)를 혼합하여 만든 것으로 표면에 용강과의 젖음성을 향상하기 위하여 알루미나(Al2O3), 지르코니아(ZrO2), 실리카(SiO2)분말을 코팅하여 제조함이 바람직하다.The solid electrolyte 10 is made by mixing magnesia (MgO) with zirconia (ZrO 2 ) as a material having excellent thermal shock characteristics and responsiveness, such as alumina (Al 2 O 3 ), to improve the wettability with molten steel on the surface. It is preferable to prepare zirconia (ZrO 2 ) and silica (SiO 2 ) powder.
또한, 상기 석영울(16)은 주성분이 실리카(SiO2)로서 불순물이 없는 99.98%고순도를 사용하여 일정량을 사용함이 바람직하다.In addition, it is preferable to use a certain amount of the quartz wool 16 using a high purity of 99.98% without impurities as a main component of silica (SiO 2 ).
뿐만 아니라, 상기 고내열성 무기접착제(20)는 지르코니아(ZrO2)가 주성분인 이를 테면, 모델명 S-301이 바람직하고, 내열온도 2400℃, 열팽창율 95 ×10-7(cm/cm/℃), 전기저항 10(㏁.cm)의 특성을 갖는 것이 좋다.In addition, the high heat-resistant inorganic adhesive 20 is zirconia (ZrO 2 ) is the main component, such as model name S-301 is preferable, the heat resistance temperature 2400 ℃, thermal expansion coefficient 95 × 10 -7 (cm / cm / ℃) , Electrical resistance of 10 (특성 .cm) is good.
즉, 상기 수미세람은 글래스와 세라믹, 세라믹과 금속 등을 접착하는 무기계 접착제로서 경화온도는 100~300℃ 정도이지만 접착력이 강하고 1000℃ 이상의 내열성을 갖도록 설계되어 있으며, 주로 할로겐램프의 세라믹제 베이스와 글래스제의 전구(bulb)의 접착과 온도센서 등의 고온에서 사용되는 부품의 접착에 주로 사용된다.That is, Sumi ceram is an inorganic adhesive that bonds glass and ceramics, ceramics, and metals. The curing temperature is about 100 to 300 ° C., but the adhesive strength is strong and is designed to have heat resistance of 1000 ° C. or higher. It is mainly used for the adhesion of bulbs made of glass and glass and the components used at high temperatures such as temperature sensors.
그 특성은 하기한 표와 같으며, 도포방법은 몰리브덴 전극을 중심으로 고체전해질 후단으로부터 수미세람을 2~3mm 균등하게 도포하는 것이 바람직한데, 그와 같이 한정하는 이유는 도포층이 2mm이하일 경우에는 건조시 수축에 의한 크랙이 발생되는 원인이 되며 3mm이상일 경우에는 크랙의 발생은 없으나 고가이므로 사용량의 제한이 필요하기 때문이다.The characteristics are as shown in the following table, and the coating method is preferably evenly applied Sumi ceram from the rear end of the solid electrolyte centering on the molybdenum electrode, but the reason for this limitation is when the coating layer is 2 mm or less. This causes cracks due to shrinkage during drying, and if it is more than 3mm, no cracks are generated, but it is necessary to limit the amount of use because it is expensive.
상기 세라믹납(22)은 금속용 납중에서 고체전해질과의 밀착성이 좋은 제품으로 밀봉과 전기전도성이 좋은 특성을 가져야 한다.The ceramic lead 22 is a product having good adhesion to the solid electrolyte in the lead for metal and should have good sealing and electrical conductivity.
즉, 상기 세라믹납은 글래스, 세라믹, 금속산화물 등의 납땜을 위한 재료로서 접착력, 밀폐력, 습기저항 및 전기전도성이 매우 우수하며, 하기한 표와 같은 특성을 가진다.That is, the ceramic lead is a material for soldering such as glass, ceramic, metal oxide, etc., has excellent adhesion, sealing force, moisture resistance and electrical conductivity, and has the characteristics as shown in the following table.
본 고안에 사용시 그 도포방법은 1차 도포된 수미세람이 완전히 건조된 후 상기 세라믹납을 수미세람의 선단으로부터 1~2mm 균일하게 도포하게 되는데, 이와 같이 한정하는 이유는 철강제조 공정중 전로공정의 온도가 1600~1800℃ 정도로 고온이므로 1차 수미세람으로 밀봉하여도 미세한 크랙이 발생되므로 이를 커버하여 크랙의 활성을 방지할 수 있도록 미량, 바람직하게는 1~2mm정도 균일하게 도포하여 준다.When used in the present invention, the coating method is to apply the ceramic lead uniformly 1 ~ 2mm from the tip of Sumi ceram after the first applied Sumi ceram is completely dried, the reason for this limitation is the converter during the steel manufacturing process Because the temperature of the process is high temperature of 1600 ~ 1800 ℃, even if sealed with the first Sumi ceram, minute cracks are generated so that it is applied evenly, preferably 1 ~ 2mm, to cover the cracks to prevent the activity of the cracks. .
아울러, 상기 수지재(24)는 예컨대, 쓰리본드(Three bond)와 같은 모델명을 갖는 밀봉성능이 우수하고 절연저항성이 높은 것이 바람직하다.In addition, the resin material 24 is preferably excellent in sealing performance having a model name such as, for example, a three bond, and high in insulation resistance.
이러한 수지재는 실리콘을 주성분으로 하는 액상가스켓으로서 플랜지면의 간극을 고르게 충전하고 누출을 완전히 방지하는 역할을 담당하게 되며, 경화후에는 고무탄성체를 형성하기 때문에 우수한 내진동성, 내마찰성 등이 있고, 또 점도가 낮고 유동성이 있어 작업성이 매우 뛰어난 장점이 있으며, 특성은 하기한 표와 같다.This resin material is a liquid gasket mainly composed of silicon, and evenly fills the gap between the flange faces and completely prevents leakage. Since the rubber elastomer is formed after curing, the resin material has excellent vibration resistance and friction resistance. The low viscosity and fluidity has the advantage of excellent workability, the characteristics are shown in the table below.
이러한 구성으로 이루어진 본 고안의 표준극을 갖는 프로브를 용융금속중에 침지시키게 되면 상대적으로 저온융점을 가진 세라믹납(22)이 고내열성 무기접착제(20) 및 수지재(24)에 의해 보호되므로 쉽게 녹지 않게 된다.When the probe having the standard electrode of the present invention having such a structure is immersed in the molten metal, the ceramic lead 22 having a relatively low melting point is protected by the high heat resistant inorganic adhesive 20 and the resin material 24 so that it is easily melted. Will not.
따라서, 용융에 의해 표준극 혼합분말(12)과의 접촉이 차단되게 되어 기전력값의 편차를 발생시키지 않으며 이로 인해 안정적인 산소농도 측정을 가능케 하여 준다.Therefore, the contact with the standard electrode mixed powder 12 is blocked by melting, which does not cause variations in the electromotive force value, thereby enabling stable oxygen concentration measurement.
또한, 상술한 도포물질들을 도포하는 과정에서 미리 크랙여부를 철저히 확인하면서 재도포과정을 거쳐 표준극 혼합물질(12)과 몰리브덴 전극(14)간의 결합이 이루어지므로 이물질의 차단을 완벽하게 막을 수 있으며, 고온 열충격에도 강하게 된다.In addition, since the cracks are thoroughly checked in the process of applying the above-described coating materials, re-application is performed to bond the standard electrode mixture 12 and the molybdenum electrode 14 to completely block the foreign matter. It is also resistant to high temperature thermal shock.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 고안에 따르면 다음과 같은 효과를 제공한다.As described in detail above, according to the present invention provides the following effects.
첫째, 표준극 혼합분말과 대기와의 완전한 차단이 가능하다.First, it is possible to completely block the standard mixed electrode powder and the atmosphere.
둘째, 이물질의 유입을 막아 표준극 혼합분말의 산화를 방지할 수 있다.Second, it is possible to prevent the inflow of foreign substances to prevent oxidation of the standard electrode mixed powder.
세째, 고온의 열충격에 강하다.Third, it is resistant to high temperature thermal shock.
네째, 안정적인 기전력의 측정으로 신속하고 정확한 산소활량의 측정이 가능하다.Fourth, it is possible to measure oxygen activity quickly and accurately by measuring stable electromotive force.
Claims (2)
Priority Applications (1)
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| KR20-2002-0038141U KR200308484Y1 (en) | 2002-12-23 | 2002-12-23 | Standard electrode for probe having a function of measurement concentration of oxygen in molten metal |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100952179B1 (en) | 2009-10-13 | 2010-04-09 | (주)극동티엠에스 | Orp reference electrode for using oxidation reduction cod log relative error |
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2002
- 2002-12-23 KR KR20-2002-0038141U patent/KR200308484Y1/en not_active IP Right Cessation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR100952179B1 (en) | 2009-10-13 | 2010-04-09 | (주)극동티엠에스 | Orp reference electrode for using oxidation reduction cod log relative error |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| REGI | Registration of establishment | ||
| T201 | Request for technology evaluation of utility model | ||
| EXTG | Extinguishment | ||
| T601 | Decision on revocation of utility model registration |