Brevet FR2008449A1 — publié le 19700123

La présente invention est relative à un dispositif pour mesurer la teneur en oxygène d'un bain métallique. Les procédés de dosage de l'oxygène dans un bain métallique consistent actuellement le plus souvent à introduire deux 5 électrodes appropriées dans le bain considéré et à mesurer la différence de potentiel existant entre ces deux électrodes, ce qui permet, suivant la méthode connue, de déduire la teneur en oxygène du bain. Les deux électrodes habituellement utilisées pour réa-10 liser cette mesure consistent généralement, d'une part, en un godet d'une seule pièce, de forme très allongée et de faible diamètre constitué en ZrC^ stabilisé, à l'intérieur duquel on maintient une pression partielle en oxygène, soit par un mélange gazeux, soit par le mélange d'un métal et de son oxyde et, d'autre part, 15 en une tige conductrice, constituée d'unnatériau tel que par exemple du fer, plongeant l'une et l'autre dans le bain métallique. Il a été également proposé de remplacer le godet par une brique appropriée logée dans le revêtement réfractaire du récipient. La plupart de ces dispositifs présentent des inconvé-20 nients à l'un ou à l'autre titre. D'une façon générale, les godets en Z1O2 (ou matière analogue) sont très fragiles, résistent de façon imparfaite aux chocs thermiques et à la corrosion par le bain ; par contre, le dispositif à brique présente les inconvénients de ne pas pouvoir être réellement plongé dans le bain de 25 métal, et de ne pas être amovible pour permettre des mesures en différents points, soit dans le même récipient, soit dans un récipient puis dans un autre. Pour précisément éviter ces inconvénients, le demandeur a déjà proposé un dispositif dont une des électrodes est consti-30 tuée à la manière habituelle, d'une tige conductrice en un matériau tel que par exemple du fer, tandis que l'autre comporte : - un tube en quartz ou en réfractaire fermé à une de ses extrémités par une pastille ou on ciment en oxyde réfractaire présentant la propriété d'être un conducteur presqu'exclusivement io- 35 nique, - un thermocouple Pt-Pt.Rh disposé au fond dudit tube, - une couche d'une matière pulvérulente déposée au fond du tube, permettant d'assurer un bon contact entre la soudure du thermocouple et la paroi intérieure de l'extrémité du tube, 40 - un dispositif d'alimentation en un gaz permettant de maintenir 69 14156 2 2008449 une pression partielle constante d'oxygène au fond du tube. Parmi les matériaux susceptibles de remplir les conditions nécessaires pour constituer l'extrémité du tube, on peut citer la zircone (ZrC^) stabilisée à la chaux, le spinelle, l'alumine 5 (A^O^) et la magnésie (MgO). La couche de matériau pulvérulent, déposée au fond du tube, est avantageusement du Platine ou de la Zircone, dont la granu-lométrie peut, par exemple, être comprise 0,20 et 0,40 mm. Suivant la proposition du demandeur, l'amenée du gaz de 10 référence (air, C0, CO^, argon, isolément ou en mélange)destiné à maintenir une pression partielle 02 constante au voisinage de la soudure, peut être effectuée au moyen d'un second tube an réfractaire pénétrant jusqu'au fond du premier tube et dans lequel se trouve le fil Pt-Rh du termocouple ; la soudure se trouve au fond 15 du premier et du second tube, le fil Pt remonte à l'extérieur du second tube et à l'intérieur du premier, le trajet du gaz suivant donc le chemin : fil Pt.Rh - soudure - fil Pt. Cette amenée de gaz peut également être effectuée au mo)ai d'un tube, en réfractaire percé d'au moins trois trous et pénétrant 20 jusqu'au fond du premier tube ; les fils du thermocouple étant introduits dans les deux premiers trous, les autres servant au passage du gaz de balayage. La présente invention a pour objst un procédé de fixation de la pastille ou du ciment réfractaire au tube support. 25 Suivant la présente invention, la fixation de la pastille en oxyde réfractaire sur le tube support en quartz ou en réfractaire se fait par sertissage, ou par enchâssement, par exemple, de la manière suivante : à 10 grammes de poudre en réfractaire d'une gra-nulométrie inférieure à 70y, on ajoute quelques gouttes d'une solu-30 tion aqueuse à 1 % (en un liant organique, par exemple, de la dejïtrine) ; on prépare ensuite une pastille de 2,5 cm de diamètre, que l'on comprime à une pression de 4 tonnes/cm environ. La pastille ainsi constituée peut avoir une épaisseur comprise de préférence a entre 2 et 4 mm. Le tube en quartz ou en réfractaire est 35 alors appuyé et enfoncé par rotation dans la pastille comme on le fait habituellement avec un emporte-pièces. Le tube ainsi bouché est alors porté à une température de 150°C pendant 5 à 6 heures. La présente invention a également pour objet de révéler comment, suivant une variante avantageuse, d'une part, la fixation 40 de la pastille réfractaire à l'extrémité du tube peut être assurée BAD original 69 14156 3 2008449 de façon particulièrement stable, rigide, insensible aux chocs et aux transports, et d'autre part la dureté et la compacité de la pastille peuvent être considérablement augmentées. Suivant cette variante, une fois la pastille fixée à 1' 5 extrémité du tube, par exemple par sertissage, ladite extrémité et pastille sont soumises pendant au moins 5 secondes à l'action d' une flamme dont la température est suffisamment élevée pour amorcer le ramollissement de la matière dont le tube est constitué. La valeur de la température est à choisir expérimentalement dans cha-10 que cas, en fonction de la-.matière du tube, de la pastille et de leur géométrie. On a constaté, qu'après avoir subi ce traitement, la pastille était durcie par frittage, résistait aux chocs et que la so-lidarisation pastille-tube en était sensiblement accrue. 69 14156 4 2008449 REVENDICATIONS 1° Dispositif pour mesurer la teneur en oxygène d'un bain de métal, comportant deux électrodes, destinées à être plongées dans un bain de métal, dont l'une, conductrice, est constituée en 5 un matériau tel que par exemple du fer, et dont l'autre comporte : - un tube en quartz ou en réfractaire, fermé à une de ses extrémités par une pastille ou tm ciment en oxyde réfractaire présentant la propriété d'être presqu'exclusivement conducteur ionique, - un thermocouple Pt-Pt.Rh disposé au fond dudit tube, 10 - Une couche d'une matière pulvérulente déposée au fond du tube et de granulométrie bien choisie, permettant d'assurer un bon contact entre la soudure du thermocouple et la paroi intérieure de l'extrémité du tube, - un dispositif d'alimentation en un gaz permettant de maintenir 15 une pression partielle constante d'oxygène au fond du tube,c a- so5ta ctériséence que la pastille ou le ciment réfractaire . fixés au tube par sertissage, ou par enchâssement. 2° Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on soumet l'extrémité du tube, munie de sa 20 pastille ou ciment réfractaire, à une opération de chauffe pendant au moins 5 secondes, à une température suffisante pour amorcer le ramollissement de l'extrémité du tube.