專利名稱：錫液在線連續(xù)測氧裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種對錫液含氧量，特別是浮法玻璃成形設備錫槽錫液含氧量的在線連續(xù)測定裝置。
浮法工藝是目前生產平板玻璃的最先進的生產工藝，其關鍵設備是成形設備錫槽，其底部充滿稱之為錫液的熔融狀態(tài)的錫，生產玻璃時高溫玻璃帶漂浮錫液表面而前進，錫液的作用是對玻璃進行熱拋光和冷卻，欲生產出表面質量優(yōu)異的浮法玻璃，必須保持錫液表面光亮如鏡，即不能使其被氧化，但溶入錫液的氧使錫液發(fā)生氧化，使玻璃表面的質量變壞，如發(fā)生沾錫、劃傷、鋼化虹彩等缺陷，同時也導致價錢昂貴的金屬錫的大量消耗。因此，浮法玻璃的生產要求嚴格控制錫槽錫液的含氧量，但目前還沒有錫液含氧量，特別是錫槽錫液含氧量的在線連續(xù)測定裝置。
對熔融金屬液體含氧量的傳統測定方法，有真空熔融抽氣法、庫侖定氧法、中子活化法等，都屬間歇式測定方法。美國專利US3，932，135提出的量熱法也是間歇式測定方法。這些方法都不能應用于錫槽錫液含氧量的檢測，因為每次測定都要破壞錫槽保護氣氛的還原特性。
美國專利US3，668，099；US3，864，231以及日本公開特許63－249048等提出的金屬熔體含氧量的測定方法都是基于氧離子遷移性固體電解質濃差電池原理而提出的發(fā)明，其應用對象主要為鋼液。這些測定裝置雖然可以進行連續(xù)測定，但其使用壽命比較短，難以應用于錫槽錫液含氧量的在線連續(xù)測定。美國專利US3，711，394提出的是為測定鈉液含氧量而發(fā)明的測定探頭，由于采用空氣參比和對鈉液惰性的金屬材料制成，其使用壽命相對長一些。但這種探頭也不適用于錫液含氧量的測量，因為還沒有找到一種金屬材料能在高溫錫液中不形成錫合金而長期穩(wěn)定工作的。
本實用新型的目的是提供一種錫液含氧量，特別是錫槽錫液含氧量的在線連續(xù)測定裝置，其測氧探頭在錫液中能夠長期穩(wěn)定地工作，及時檢測并顯示和記錄生產過程中錫液含氧量的連續(xù)變化。這種裝置主要應用于浮法玻璃的生產控制，但也可以應用于錫冶煉等生產過程中的錫液含氧量的在線檢測方面。
本實用新型是由測氧探頭、參比氣系統和微處理系統三部分組成。測氧探頭則由測氧電池和測溫熱電偶組成，而前者是由電池管、參比電極和回路電極組成。電池管是用一種低溫內阻較小而且在錫液中長期穩(wěn)定的氧離子遷移性固體電解質，如ZrO2－Y2O3系統氧離子空穴型尖晶石結構晶體制成。參比電極是用穩(wěn)定性較好的鎳絲做成螺旋彈簧狀，其表面再鍍有高溫抗氧化性能極好的鉑或黃金，以保證與電池管內表面導電層長期保持良好的電接觸。回路電極由對錫液不發(fā)生化學作用而且導電性良好的非金屬材料，如石墨制成。測氧探頭是本裝置的最重要部分，其功能主要是通過固體電解質建立氧濃差電位。參比氣系統是由參比氣源、送氣泵、節(jié)流閥、流量計、送氣導管及微形導氣管組成。這部分的功能是將含有一定比例氧的穩(wěn)定氣流不間斷地送入測氧探頭的電池管，使其內部參比極空間的氧濃度保持恒定。測氧時將探頭的前端浸沒于錫液之中，這時由于測氧電池電池管內外表面氧濃度的差別，在氧化學位的推動下發(fā)生氧離子的遷移，最后形成一個平衡濃差電位，其大小遵從Nernst公式。由于參比極空間氣氛的氧濃度是已知的，根據Nernst公式，進行對數換算，可以計算出錫液含氧量。微處理系統由前置放大、數值運算、存貯、顯示、記錄和穩(wěn)壓六個部分構成。由測氧探頭感知的熱電勢和氧濃差電勢在這部分經過放大，數據處理，換算成不同時間錫液溫度和對應于該時間該溫度的錫液氧濃度，被存貯、顯示和記錄下來或送至總控制室。
本實用新型由于具有上述技術特征，能自動地檢測出錫液含氧量的連續(xù)變化，測氧探頭的壽命很長，可達600小時以上，且更換方便。特別適合于浮法玻璃生產中錫槽錫液含氧量的在線檢測(測量范圍0～500PPM；測量精度＜10％)。
本實用新型的具體結構由以下實施例及附圖給出圖1是根據本實用新型提出的錫液在線連續(xù)測氧裝置系統示意圖，圖2是根據本實用新型提出的測氧探頭的結構示意圖，圖3是在浮法玻璃成形設備錫槽六個測氧探頭的安裝位置示意圖。
以下結合
，根據本實用新型提出的具體裝置的細節(jié)，本裝置包括測氧探頭(A)、參比氣供給系統(B)和微處理系統(C)三大部分。測氧探頭(A)主要由電池管(1)、參比電極(2)、回路電極(28)、微型進氣管(8)和微型熱電偶(7)組成。電池管(1)是一種氧離子遷移性固體電解質，可以是ZrO2－Y2O3系統或ThO2－Y2O3系統氧離子空穴型尖晶石結構固溶體。這種固體電解質在錫槽錫液溫度范圍(500－1000℃)具有良好的氧離子導電性。電池管(1)內表面鍍有高溫抗氧化性極好的微孔狀鉑涂層，使電池管內表面具有長期穩(wěn)定良好的導電性能及對氧的吸附性能。通過高溫密封材料(3)以及定位環(huán)(4)將電池管(1)封接于具有良好耐熱沖擊性的非金屬雙層保護套管(5)內，而后者則借助于非金屬高溫密封材料(9)固定于耐熱鋼定位套管(10)內?；芈冯姌O(28)的前端直接插入錫液部分是用不與錫液發(fā)生化學作用的石墨圓棒(12)制成，石墨圓棒(12)與耐熱鋼管(14)是借助于高溫導電密封泥(13)緊密相接，以保證高溫條件下良好的電接觸。參比電極(2)是用導電性和化學穩(wěn)定性較好的鎳絲做成螺旋彈簧狀，對其表面再鍍以高溫抗氧化性能極好的鉑涂層。采用這種結構能夠保證在高溫條件下電池管(1)內表面與參比電極(2)之間的長期良好電接觸。微型熱電偶(7)是用來測定錫液溫度，由于沒有直接插入錫液，所測溫度比實際溫度低若干度，但這個差值在微處理系統中得到了補償，不影響測試結果。參比氣供給系統(B)是由參比氣源(21)、送氣泵(20)、節(jié)流閥(19)、浮球流量計(18)、導氣管(17)和微型進氣管(8)組成。參比氣源(21)可以是含有恒定含氧量的對系統無有害作用的任何混合氣體。本實施例中采用的是空氣，得到調節(jié)的恒定流量的參比氣體是通過微型進氣管(8)導入電池管內部。微型進氣管(8)是用高溫抗氧化性良好的微細剛玉管制成，不僅經久耐用，而且其內徑長期不變。在測氧探頭(A)中導電性良好的參比電極(2)、回路電極(28)和具有氧離子導電性的固體電解質電池管(1)構成測氧電池。由測氧電池和熱電偶(7)等引出的導線通過接線座(11)和(15)分別連接于微處理系統(C)之前置放大器(22)，這樣由測氧探頭(A)感知的熱電勢和氧電勢在前置放大器(22)得到適當倍數的放大之后，送入數值運算器(23)，分別轉換成不同時刻的錫液溫度和該時刻該溫度下的錫液氧濃度，在存貯器(24)被存貯，或送入顯示器(25)按一定時間間隔顯示或送入打印機(26)進行打印。這幾部分單元的電源是由內裝穩(wěn)壓電源(27)供給。
圖3示意了在浮法玻璃成形設備錫槽中六個測氧探頭安裝位置實施例。a、b點錫液溫度為530～580℃；c、d點為630～680℃；e、f點為700～750℃。由這六個測氧探頭發(fā)出的溫度信號和氧信號可同時送入微處理系統，分別進行運算、顯示和打印。
權利要求1.對錫液含氧量，特別是浮法玻璃成型設備錫槽錫液含氧量的在線連續(xù)測定裝置，該裝置由測氧探頭(A)、參比氣系統(B)和微處理系統(C)構成，其特征為a.測氧探頭(A)是由電池管(1)、參比電極(2)、微型導氣管(8)和回路電極(28)組成；b.參比電極(2)的形狀采用螺旋彈簧狀；c.回路電極(28)是由非金屬材料制成；d.微型導氣管(8)是由陶瓷管制成；e.參比氣系統(B)是由參比氣源(21)、送氣泵(20)、節(jié)流閥(19)、浮球流量計(18)和送氣導管(17)組成。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特征是參比電極(2)表面鍍有鉑或黃金。
3.根據權利要求1所述的裝置，其特征是非金屬材料由石墨組成。
專利摘要本實用新型涉及一種對錫液含氧量，特別是浮法玻璃成型設備錫槽錫液含氧量在線連續(xù)測定裝置，該裝置由于采用了在錫液中能長期穩(wěn)定地工作并敏感地感知錫液含氧量變化的測氧探頭，保證使探頭參比電極空間氧濃度保持恒定的參比氣系統及微機數據處理系統，能自動檢測錫液含氧量的連續(xù)變化，故特別適用于浮法玻璃錫液含氧量的在線檢測。
文檔編號G01N27/26GK2105065SQ9122331
公開日1992年5月20日 申請日期1991年8月20日 優(yōu)先權日1991年8月20日
發(fā)明者黃志清, 尹成東, 李雷 申請人:國營建材局秦皇島玻璃研究院