Brevet FR2305733A1 — publié le 19761022

La présente invention concerne un dispositif de mesure de la teneur en oxygène actif debans de métaux en fusion, tels que la fonte, le fer et les aciers. On connaît déjà de tels dispositifs à usage unique constitués par une tête de mesure réalisant une cellule électrochimique stabilisée, destinée à mesurer la différence du potentiel en oxygène actif entre le bain de métal en fusion et une réference. Ces têtes de mesure connues sont principalement constituées par une pièce en céramique sur laquelle fait saillie un tube en quartz contenant une référence et une extrémité d'un conducteur, cette pièce portant égalenent un autre conducteur métallique destiné à faire contact avec le métal en fusion. Afin d'éviter des thermocouples parasitaires, on a suggéré de réaliser ce deuxième conducteur sous fore d'un manchon entourant ladite pièce métallique, manchon réalisé en fer. Toutefois, pour assurer la continuité du contact durant la mesure, on a été amené à donner à ce manchon des dimensions relativement importantes. En outre, il s'est avéré nécessaire de protéger ce manchon contre une dégradation trop rapide en l'entourant, ainsi que la partie voisine du tube porteur, d'une bande de tissu imprégné d'un produit réfractaire. I1 en résulte une tête de mesure d'une masse relativement considérable dont l'immersion soudaine dans un bain de métal en fusion refroidit localement ce dernier à l'endroit même de la mesure, en manière telle que cette dernière peut être gravement perturbée. Ceci est particulièrement vrai lorsque le bain se trouve à température voisine de son point de solidification. En effet, l'immersion de la sonde provoque alors une solidification du métal à la surface même de la sonde, ce qui fausse entièrement la mesure. Par ailleurs, dans le cas de mesures due très faibles teneurs en oxygène actif (de 1 à 100 ppm), il est nécessaire de protéger le tissu imprégné de matière réfractaire par une couche additionnelle, par exemple d'A1203, en vue d'éviter que la dissolution de ladite matière réfractaire n' entraîne un faussement de la mesure par un dégagement relativement important d'oxygène, cette dernière protection augmentant encore la masse de la sonde. L'importance relative dudit manchon ainsi que la préparation et l'enroulement dudit tissu avec, le cas échéant, l'apport d'une couche protectrice supplémentaire, influencent défavorablement le prix de revient d'un tel dispositif, considérant son usage unique. L'invention a pour objet de réduire ce prix de revient, en simplifiant considérablement la fabrication d'un dispositif du type envisagé tout en améliorant encore la fiabilité. A cet effet, il est proposé un dispositif de mesure de la teneur en oxygène actif de bains de fonte, de fer ou d'acier en fusion, du type constitué par une tête de mesure montée en bout d'un tube porteur, cette tête comportant une pièce céramique portant un tube de quartz contenant une référence ainsi que ltextré- mité d'un conducteur et étant localement entourée par un contact métallique relié à l'extrémité d'un autre conducteur au moins, caractérisé en ce que ledit contact est réalisé sous la forme d'une rondelle dont le diamètre extérieur est sensiblement égal au diamètre extérieur dudit tube porteur, cette rondelle étant serrée entre la surface annulaire terminale dudit tube porteur et une partie élargie de ladite pièce céramique, prévue à cet effet. Bien entendu la tête de mesure peut porter d'autres éléments, tels que par exemple un thermocouple, pour la mesure de la température du bain simultanément à la détermination de sa teneur en oxygène. Pour plus de clarté, un exemple de mise en oeuvre de l'invention est décrit ci-après à titre illustratif et non restrictif, référence étant faite au dessin annexé représentant une coupe axiale schématique d'un dispositif selon l'invention. Le dispositif représenté est constitué par une tête de mesure 1 montée en bout d'un tube porteur 2 en carton, bois ou similaire. La tête 1 comporte une pièce céramique 3, présentant une partie élargie 4 ainsi qu'un alésage central étagé 5. Cette pièce céramique 3 est de préférence réalisée en O3 Si02 ou, pour les mesures fines (1-100 ppm) en Mgo2 ou A1,03s soit entièrenent, soit partiellement (corps en A120q+SiO). L'alésage 5 reçoit un premier bouchon 6 en ciment isolant électrique et un deuxième bouchon 7 en ciment poreux destiné à permettre l'évacuation de l'air chaud provenant dudit tube de quartz lors de son immersion dans le bain. Ce bouchon 7 porte un tube de quartz 8 contenant une référence (Cr/Cr203) ainsi que l'extrémité d'un conducteur 10 noyée dans cette dernière, ce con ducteur traversant le bouchon 6. La pièce céramique 3 est localement entourée d'un contact, réalisé de façon caractéristique sous forme d'une rondelle 11. Cette rondelle présente une épaisseur ne dépassant pas 2 mm environ. Son diamètre extérieur est sensiblement égal à celui du tube 2, respectivement à celui de la partie élargie 4. A cette rondelle 11 aboutissent deux conducteurs, respectivement 12 et 13. Comme représenté au dessin, la rondelle 11 est enserrée entre la partie élargie 4 de la pièce céramique et l'extrémité annulaire du tube 2, en manière telle que seule la tranche de la rondelle entre en contact avec le métal en fusion lorsque le dispositif est immergé dans le bain. Le diamètre de la partie supérieure du bouchon 7 est légèrement inférieur à celui de la partie correspondante dudit alésage 5, de manière à former une rainure dans laquelle est forcée la jupe d'une coiffe métallique de protection 14. La partie élargie 4 de la pièce 3 présente un dégagement périphérique 15 destiné à recevoir, dans certaines applications, la jupe d'une coiffe métallique de protection 16. Outre le tube de quartz 8, la tête 1 pourrait porter un autre dispositif de mesure, par exemple un thermocouple 17. On voit que le dispositif ainsi réalisé est de construction extrêmement simple et rapidement assemblable, ce qui se répercute favorablement sur son prix de revient. En outre, notamment de par sa faible masse, il assure une grande fiabilité de la mesure. Il est évident que diverses modifications peuvent être apportées à l'exemple sus-décrit, sans pour autant sortir du cadre de l'invention. Ainsi, la pièce céramique 3 pourrait être réalisée en deux parties assemblées par collage. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de mesure de la teneur en oxygène actif de bains de métaux en fusion, du type constitué par une tête de mesure montée en bout d'un tube porteur, cette tête comportant une pièce céramique portant un tube de quartz contenant une référence ainsi que l'extrémité d'un conducteur et étant localement entourée par un contact métallique relié à l'extrémité d'un autre conducteur au moins, caractérisé en ce que ledit contact est réalisé sous la forme d'une rondelle dont le diamètre extérieur est sensiblement égal au diamètre extérieur dudit tube porteur, cette rondelle étant serrée entre la surface annulaire terminale dudit tube porteur et une partie élargie de ladite pièce céramique, prévue à cet effet, 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite rondelle a une épaisseur ne dépassant pas environ 2 mm. 3.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite partie élargie de la pièce céramique a un diamètre extérieur sensiblement égal à celui dudit tube porteur. 4.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite pièce céramique présente un alésage axial dans lequel sont logés un premier bouchon en un ciment électriquement isolant et un deuxième bouchon, s'étendant jusqu a l'extrémité libre de ladite partie élargie, en un ciment poreux, ce deuxième bouchon entourant une partie dudit tube de quartz. 5.- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'une fente annulaire est prévue entre ledit deuxième bouchon et la zone voisine de ladite partie élargie, fente destinée â recevoir la jupe d'une coiffe métallique de protection. 6.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'étant destiné à mesurer la teneur en oxygène actif dans une plage allant de 1 à 100 ppm, ladite pièce céramique est réalisée en A1203 ou en MgO, soit entièrement soit superficiellement, le corps de la pièce étant, dans ce dernier cas, réalisé èn A1203+SiO2.