JP2002174631A - Component measuring device for molten metal - Google Patents

Component measuring device for molten metal

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JP2002174631A JP2001288725A JP2001288725A JP2002174631A JP 2002174631 A JP2002174631 A JP 2002174631A JP 2001288725 A JP2001288725 A JP 2001288725A JP 2001288725 A JP2001288725 A JP 2001288725A JP 2002174631 A JP2002174631 A JP 2002174631A
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和巨 吉田
Tomoharu Ishida
智治 石田
Atsushi Chino
淳 千野
Fumihiro Washimi
郁宏 鷲見
Yoshiteru Kikuchi
良輝 菊地
Ryo Kawabata
涼 川畑
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a component measuring device for molten metal capable of constantly providing a stable measuring plane irrespective of molten metal bulk conditions and accurately and quickly measuring components of a molten metal without contact by using the measuring plane. SOLUTION: This component measuring device is provided with a probe 10 dipped in the molten metal L and holding the molten metal inside, a measuring plane forming means 20 continuously feeding gas of a pressure higher than atmospheric pressure from above toward a surface of the molten metal L inside the probe 10, discharging the gas outside the probe, and forming the measuring plane on the surface of the molten metal inside the probe 10, and a measuring means 30 irradiating light containing a wavelength for component measurement on the measuring plane S through the probe 10 and measuring concentrations of predetermined components on the basis of reflected light.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、溶融金属の成分を
直接測定する溶融金属の成分測定装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a molten metal component measuring device for directly measuring a molten metal component.

【0002】[0002]

【従来の技術】転炉吹錬においては、上吹きまたは底吹
き酸素によって主として脱炭を目的とした酸化精錬が行
われている。近年、溶銑予備処理プロセスの発達によ
り、転炉吹錬で発生するスラグ量を飛躍的に低減させる
ことが可能となっている。これは、脱燐工程が、多くの
スラグを必要とする転炉吹錬での脱燐工程から、転炉吹
錬前の予備処理段階で実施されるようになったためであ
るが、このようなスラグが少ない転炉吹錬では、例えば
吹錬中のMn鉱石の溶融還元など、大量のスラグ下では
困難であった新たな機能の付加が可能になっている。
2. Description of the Related Art In converter blowing, oxidation refining mainly for decarburization is carried out by top blowing or bottom blowing oxygen. In recent years, the development of the hot metal pretreatment process has made it possible to dramatically reduce the amount of slag generated in converter blowing. This is because the dephosphorization step came to be performed in a pretreatment step before converter blowing, from a dephosphorization step in converter blowing which requires a large amount of slag. In converter blowing with a small amount of slag, it is possible to add a new function that is difficult under a large amount of slag, such as smelting reduction of Mn ore during blowing.

【0003】Mnについては、吹錬終了後に高価なMn
源を添加することで調整されていたが、このような炉内
での溶融還元にてMn濃度を上昇させることができれば
大きな合理化につながることはいうまでもない。
[0003] Mn is expensive after completion of blowing.
Although the adjustment was performed by adding a source, it goes without saying that if the Mn concentration can be increased by smelting reduction in such a furnace, a large rationalization will be achieved.

【0004】しかしながら、炉内還元では吹錬中の高精
度な反応挙動の把握は困難であり、反応の高効率化およ
び終点での成分把握が大きな課題となる。すなわち、反
応中の成分挙動を高精度に把握することが急務となる。
[0004] However, in the furnace reduction, it is difficult to grasp the reaction behavior with high accuracy during blowing, and high efficiency of the reaction and grasping of the components at the end point are major issues. That is, it is urgently necessary to grasp the component behavior during the reaction with high accuracy.

【0005】従来では、吹錬前の成分や吹錬条件から、
吹錬中成分挙動推定モデルにより大まかな成分推定を行
っている。しかしながら、高精度な成分推定は極めて困
難であるため、最終的には吹錬後の分析などを経て、高
価なMn源による成分調整が不可欠となり、やはり高価
なMn源が相当量必要であり、高価なMn源の大量使用
によるコスト増をもたらすとともに分析などによる製鋼
時間の延長も避けられない。
Conventionally, from the components before blowing and the blowing conditions,
Rough component estimation is performed using a component behavior estimation model during blowing. However, since highly accurate component estimation is extremely difficult, component adjustment by an expensive Mn source is ultimately indispensable through analysis after blowing and the like, and a considerable amount of an expensive Mn source is also necessary. The use of expensive Mn sources in large quantities results in an increase in cost, and inevitably prolongs the steelmaking time due to analysis and the like.

【0006】ここで、吹錬中の溶鋼成分を非接触で適宜
知ることが可能となれば、吹錬終点の成分調整に向けた
ダイナミック制御が可能となり、成分制御の大幅な高精
度化を図ることができる。そして、吹錬前後での迅速な
成分測定は製鋼時間短縮などのような高効率化にもつな
がる。
Here, if it is possible to appropriately know the molten steel component during blowing without contact, it becomes possible to perform dynamic control for adjusting the component at the end point of blowing, thereby greatly improving the precision of component control. be able to. And, quick component measurement before and after blowing leads to higher efficiency such as shortening of steel making time.

【0007】溶鋼のような溶融金属中の成分を迅速に測
定する方法としてレーザー等を利用した非接触の測定方
法が種々提案されている。中でもレーザーを溶融金属表
面に照射し、その成分を測定するものが主流である。
Various non-contact measurement methods using a laser or the like have been proposed as methods for quickly measuring components in a molten metal such as molten steel. Above all, those that irradiate a molten metal surface with a laser and measure its components are mainly used.

【0008】例えば、特開昭60−42644号公報に
は、ガスの吹き込みを利用した発光分析による溶湯成分
測定法が開示されている。この公報に記載された測定法
は、ガスの吹き込み時に生じるガス、溶湯界面を利用し
測定を行おうとするものであるが、ガスのバブリングに
よる界面の攪乱が大きく、また、羽口近傍の鉄付着によ
る羽口閉塞などの問題点も多々あり、安定した測定面を
容易に得ることができない。また、レーザー測定法の特
性などからレーザー発光・受光部を界面近傍に設置する
必要が生じるため、継続的な使用には課題があり、レー
ザー装置、発光部・受光部の定常的な精錬用器への設置
に対する装置の耐久性などの課題がある。このように、
この技術は、いかにして安定した測定界面を容易に得ら
れるかが重要な点となる。
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 60-42644 discloses a method for measuring a molten metal component by emission spectroscopy utilizing gas injection. The measurement method described in this publication attempts to perform measurement using the interface between the gas and the molten metal generated at the time of gas injection.However, the disturbance of the interface due to gas bubbling is large, and the adhesion of iron near the tuyere There are also many problems such as tuyere blockage, and a stable measurement surface cannot be easily obtained. In addition, due to the characteristics of the laser measurement method, it is necessary to install the laser emission / reception unit near the interface. There are problems such as the durability of the device with respect to installation in a room. in this way,
An important point of this technique is how to easily obtain a stable measurement interface.

【0009】安定した測定面を得ることができる装置と
しては、例えば、特開昭61−181946号公報に開
示されたサブランスの消耗型プローブを適用したものが
知られている。この公報に開示された技術においては、
プローブ内部に溶融金属を導入して測定面を得、この測
定面にレーザー光を照射し、その反射光を検出すること
により溶鋼中の成分を測定している。しかしながら、こ
の技術では大気開放状態で溶融金属を導入しているた
め、プローブ内の湯面位置、湯面変動などの湯面条件は
溶融金属バルクの湯面状態に左右される。すなわち、プ
ローブを使用しているため溶融金属表面の攪乱の影響を
ある程度防止することができるものの、バルクに大きな
乱れが存在したり湯面位置が大きく変わる場合には、安
定かつ一定した湯面が得られず、測定には困難性を伴
う。
As an apparatus capable of obtaining a stable measurement surface, for example, an apparatus using a consumable probe of a sublance disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-181946 is known. In the technology disclosed in this publication,
The molten metal is introduced into the probe to obtain a measurement surface, and the measurement surface is irradiated with laser light, and the reflected light is detected to measure the components in the molten steel. However, in this technique, since the molten metal is introduced in an open-to-atmosphere state, the level of the molten metal in the probe, such as the level of the molten metal and the fluctuation of the molten metal, depends on the state of the molten metal. In other words, the use of a probe can prevent the influence of the disturbance of the molten metal surface to some extent, but if there is large turbulence in the bulk or the position of the liquid level changes significantly, a stable and It cannot be obtained and the measurement involves difficulty.

【0010】このように、プローブ内に溶融金属をサン
プリングしてその成分測定を行う技術においては、いか
にして十分に安定した測定面を得ることを可能とするか
が重要な点となるが、十分に安定した測定面を得る技術
は未だ確立されていない。
As described above, in the technique of sampling the molten metal in the probe and measuring its component, it is important how to obtain a sufficiently stable measurement surface. The technology for obtaining a sufficiently stable measurement surface has not yet been established.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる事情に
鑑みてなされたものであって、溶融金属バルク条件にか
かわらず常に安定した測定面を得ることができ、その測
定面を用いて非接触で、高精度かつ迅速に溶融金属の成
分測定を行うことができる溶融金属の成分測定装置を提
供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to always obtain a stable measurement surface regardless of the molten metal bulk conditions. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a molten metal component measuring device capable of measuring a component of a molten metal with high accuracy and speed.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、第1発明は、溶融金属に浸漬され、その中に溶融金
属を保持するプローブと、前記プローブ内の溶融金属表
面に向けて上方から雰囲気圧よりも高い圧力の気体を連
続的に供給するとともにプローブ外に排出し、前記プロ
ーブ内の溶融金属表面に測定面を形成する測定面形成手
段と、成分測定用波長を含む光を前記プローブを通して
前記測定面に照射し、その反射光に基づいて所定成分の
濃度を測定する測定手段とを具備することを特徴とする
溶融金属の成分測定装置を提供する。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a probe immersed in a molten metal and holding a molten metal therein, the probe being directed upwardly toward a surface of the molten metal in the probe. And a gas having a pressure higher than the atmospheric pressure is continuously supplied and discharged outside the probe, and a measurement surface forming means for forming a measurement surface on the surface of the molten metal in the probe, and light including a wavelength for component measurement is provided. A measuring device for irradiating the measurement surface through a probe and measuring the concentration of a predetermined component based on the reflected light is provided.

【0013】このように、溶融金属に浸漬されるプロー
ブ内の溶融金属表面に高圧の気体を供給して、溶融金属
の近傍部分でその気体を排出することによって、強攪拌
下の溶融金属または表面に大きな攪乱が存在しているよ
うな溶融金属においても安定な溶融金属表面を容易に得
ることができ、その溶融金属表面を測定面として用いて
光照射による非接触の測定手段を適用することにより、
高精度かつ迅速な溶融金属の成分測定が実現可能とな
る。
As described above, the high-pressure gas is supplied to the surface of the molten metal in the probe immersed in the molten metal, and the gas is discharged in the vicinity of the molten metal, whereby the molten metal or the surface under the strong stirring is supplied. A stable molten metal surface can be easily obtained even in a molten metal where a large disturbance exists, and by applying the non-contact measuring means by light irradiation using the molten metal surface as a measurement surface. ,
Highly accurate and quick measurement of molten metal components can be realized.

【0014】この場合に、前記プローブは有底筒状をな
し、かつその側面に設けられた溶融金属をサンプリング
するサンプリング孔と、前記測定面形成手段を構成し前
記サンプリング孔の上部に設けられた気体排出孔とを有
し、前記プローブを前記気体排出孔の上縁以上の位置ま
で溶融金属内に浸漬させた状態として、前記サンプリン
グ孔からサンプリングされ前記プローブに保持された溶
融金属の表面に前記気体を連続的に供給して前記気体排
出孔から排出することにより前記測定面が形成されるよ
うに構成することができる。このように、有底筒状のプ
ローブを用いることにより、間欠的に溶融金属をサンプ
リングして間欠的に成分測定を実施することができる。
また、前記サンプリング孔と前記気体排出孔とが一体的
に形成されていてもよく、その場合にはその孔の下側か
ら溶融金属をサンプリングし、上側から気体を排出する
ように構成することにより、上記機能を果たすことがで
きる。さらに、溶融金属の温度を測定する温度測定手段
をさらに有することが好ましく、また前記測定面を用い
て前記測定手段により溶融金属の所定成分を測定する際
に、前記測定面から放射される輻射光を測定する輻射光
測定手段をさらに具備し、前記輻射光測定手段により測
定された輻射光強度と前記温度測定手段によって測定さ
れた溶融金属の温度との関係から溶融金属の測定面の形
成の良否を判定することが好ましい。
In this case, the probe has a bottomed cylindrical shape and is provided on a side surface thereof with a sampling hole for sampling molten metal, and the probe constitutes the measuring surface forming means and is provided above the sampling hole. Having a gas discharge hole, and in a state where the probe is immersed in the molten metal to a position equal to or more than the upper edge of the gas discharge hole, the surface of the molten metal sampled from the sampling hole and held by the probe is The measurement surface may be formed by continuously supplying gas and discharging the gas from the gas discharge hole. As described above, by using the bottomed cylindrical probe, the molten metal can be intermittently sampled and the component can be intermittently measured.
Further, the sampling hole and the gas discharge hole may be formed integrally, in which case the molten metal is sampled from the lower side of the hole, and the gas is discharged from the upper side. , Can perform the above functions. Further, it is preferable to further have a temperature measuring means for measuring the temperature of the molten metal, and when measuring a predetermined component of the molten metal by the measuring means using the measuring surface, radiation light radiated from the measuring surface Is further provided with a radiation light measuring means for measuring the temperature of the molten metal measured by the radiation light measuring means and the temperature of the molten metal measured by the temperature measuring means. Is preferably determined.

【0015】また、前記プローブは、溶融金属導入用に
底部が開口された筒状をなすように構成することもでき
る。これにより、溶融金属をプローブ内に連続的に取り
込んで連続的に成分測定を行うことができる。
[0015] The probe may be formed in a cylindrical shape having an open bottom for introducing molten metal. Thereby, the molten metal can be continuously taken into the probe and the component can be continuously measured.

【0016】この場合に、前記プローブの側面に設けら
れ前記測定面形成手段を構成する気体排出孔を有し、前
記プローブを前記気体排出孔の上縁以上の位置まで溶融
金属内に浸漬させた状態として、前記プローブ内に保持
された溶融金属の表面に前記気体を供給して前記気体排
出孔から排出することにより前記測定面が形成されるよ
うに構成することもできるし、また、前記プローブ内に
保持された溶融金属の表面に前記気体を供給して前記底
部の開口から排出することにより前記測定面が形成され
るように構成することもできる。
In this case, there is provided a gas discharge hole provided on a side surface of the probe and constituting the measurement surface forming means, and the probe is immersed in the molten metal to a position at or above the upper edge of the gas discharge hole. The state may be configured such that the measurement surface is formed by supplying the gas to the surface of the molten metal held in the probe and discharging the gas from the gas discharge hole, or the probe The measuring surface may be formed by supplying the gas to the surface of the molten metal held therein and discharging the gas from the opening at the bottom.

【0017】また、第2発明は、底なし筒状をなし、溶
融金属表面の上方に配置されるプローブと、前記プロー
ブを介して前記溶融金属表面に向けて上方から雰囲気圧
よりも高い圧力の気体を連続的に供給し、溶融金属表面
に測定面を形成する測定面形成手段と、成分測定用波長
を含む光を前記プローブを通して前記測定面に照射し、
その反射光に基づいて所定成分の濃度を測定する測定手
段とを具備することを特徴とする溶融金属の成分測定装
置を提供する。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a probe having a bottomless cylindrical shape and disposed above a surface of a molten metal, and a gas having a pressure higher than an atmospheric pressure from above toward the surface of the molten metal via the probe. Is continuously supplied, and a measurement surface forming means for forming a measurement surface on the surface of the molten metal, and irradiating the measurement surface with light including a wavelength for component measurement through the probe,
A measuring device for measuring the concentration of a predetermined component based on the reflected light is provided.

【0018】このように、溶融金属表面の上方に配置さ
れるプローブを介して溶融金属表面に高圧の気体を連続
的に供給することによって、強攪拌下の溶融金属または
表面に大きな攪乱が存在しているような溶融金属におい
ても安定な溶融金属表面を容易に得ることができ、その
溶融金属表面を測定面として用いて光照射による非接触
の測定手段を適用することにより、溶融金属の成分測定
を高精度かつ迅速に、しかも連続的に行うことが可能と
なる。
As described above, by continuously supplying a high-pressure gas to the surface of the molten metal through the probe disposed above the surface of the molten metal, a large disturbance exists in the molten metal or the surface under strong stirring. A stable molten metal surface can be easily obtained even with such molten metal, and by using the molten metal surface as a measurement surface and applying non-contact measuring means by light irradiation, the component measurement of the molten metal can be performed. Can be performed with high accuracy, quickly and continuously.

【0019】さらに、第3発明は、溶融金属を保持する
容器の側壁または底壁に、ノズル孔が容器内の溶融金属
につながるように設けられたノズルと、前記ノズルを介
して前記溶融金属に向けて雰囲気圧よりも高い圧力の気
体を連続的に供給し、溶融金属の気体供給部分に測定面
を形成する測定面形成手段と、成分測定用波長を含む光
を前記プローブを通して前記測定面に照射し、その反射
光に基づいて所定成分の濃度を測定する測定手段とを具
備することを特徴とする溶融金属の成分測定装置を提供
する。
Further, a third invention provides a nozzle provided on a side wall or a bottom wall of a container holding a molten metal so that a nozzle hole is connected to the molten metal in the container, and a nozzle provided to the molten metal through the nozzle. A gas having a pressure higher than the atmospheric pressure is continuously supplied toward the measurement surface forming means for forming a measurement surface on the gas supply portion of the molten metal, and light containing a wavelength for component measurement is supplied to the measurement surface through the probe. A measuring device for irradiating and measuring the concentration of a predetermined component based on the reflected light is provided.

【0020】このように、溶融金属を保持する容器の側
壁または底壁に、容器内の溶融金属に連続してノズルを
設け、ノズルを介して前記溶融金属に向けて雰囲気圧よ
りも高い圧力の気体を連続的に供給することによって、
強攪拌下の溶融金属または表面に大きな攪乱が存在して
いるような溶融金属においてもそれに関わりなく安定な
測定面を容易に得ることができ、その測定面を用いて光
照射による非接触の測定手段を適用することにより、溶
融金属の成分測定を高精度かつ迅速に、しかも連続的に
行うことが可能となる。
As described above, a nozzle is provided on the side wall or the bottom wall of the container holding the molten metal so as to be continuous with the molten metal in the container, and a pressure higher than the atmospheric pressure is applied to the molten metal through the nozzle. By continuously supplying gas,
Regardless of the molten metal under strong stirring or the molten metal whose surface has a large disturbance, a stable measurement surface can be easily obtained regardless of that, and non-contact measurement by light irradiation using the measurement surface By applying the means, it becomes possible to measure the components of the molten metal with high accuracy, quickly and continuously.

【0021】上記いずれの発明においても、前記測定手
段は、成分測定用波長を含む光を発光する発光部と、前
記測定面で反射した光の光量を検出するとともにその検
出結果に基づいて前記所定成分の濃度を求める計測部
と、前記プローブ内またはその近傍に設けられ、発光部
からの光を前記測定面に照射し測定面で反射した光を受
光するための先端光学系と、前記発光部から前記先端光
学系の間および前記先端光学系から前記測定部の間で光
を導く光ファイバーとを有するものとすることができ
る。
In any one of the above inventions, the measuring means may include a light emitting unit that emits light including a wavelength for component measurement, a light quantity of light reflected on the measurement surface, and the predetermined amount based on the detection result. A measuring unit for determining the concentration of the component, a tip optical system provided in or near the probe, for irradiating light from the light emitting unit to the measurement surface and receiving light reflected by the measurement surface, and the light emitting unit And an optical fiber for guiding light between the tip optical system and between the tip optical system and the measurement unit.

【0022】前記光としてはレーザー光が好適であり、
その場合に、前記発光部は、測定成分用のレーザー光源
と、溶融金属の主成分用のレーザー光源と、光吸収のな
い基準光用のレーザー光源と、これら光源からのレーザ
ー光を同一光路に導く光学系とを有するものとすること
ができる。また、第2発明および第3発明においても溶
融金属の温度を測定する温度測定手段をさらに有するこ
とが好ましい。
The light is preferably a laser light,
In this case, the light-emitting unit is configured such that the laser light source for the measurement component, the laser light source for the main component of the molten metal, the laser light source for the reference light having no light absorption, and the laser light from these light sources on the same optical path. And a guiding optical system. In the second and third aspects of the present invention, it is preferable that the apparatus further includes a temperature measuring means for measuring the temperature of the molten metal.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施形態について具体的に説明する。 (第1の実施形態)図1は本発明の第1の実施形態に係
る溶融金属の成分測定装置を示す模式図である。この溶
融金属の成分測定装置は、溶融金属として例えば溶鋼の
成分測定に用いられるものであり、溶融金属Lに浸漬さ
れその中に溶融金属Lを保持する有底筒状のプローブ1
0と、その中の溶融金属表面に測定面Sを形成する測定
面形成手段20と、レーザー光をプローブ10を通して
前記測定面Sに照射し、その反射光に基づいて所定成分
の濃度を測定する測定手段30とを有している。
Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the accompanying drawings. (First Embodiment) FIG. 1 is a schematic view showing a molten metal component measuring apparatus according to a first embodiment of the present invention. This molten metal component measuring apparatus is used for measuring the component of molten metal, for example, molten steel, and has a bottomed cylindrical probe 1 immersed in molten metal L and holding molten metal L therein.
0, a measurement surface forming means 20 for forming a measurement surface S on the surface of the molten metal therein, and irradiating the measurement surface S with a laser beam through the probe 10 and measuring the concentration of a predetermined component based on the reflected light. Measuring means 30.

【0024】プローブ10の下部側面には、溶融金属
(溶鋼)をサンプリングするサンプリング孔11が設け
られている。このサンプリング孔11の上方に気体排出
孔12が設けられている。そして、プローブ10の気体
排出孔12より下の部分は溶融金属がサンプリング保持
されるサンプリング室13となっている。サンプリング
室13内の溶融金属Lの測定面S上には蒸気層17が形
成されている。なお、この図では1個のサンプリング孔
11と2個の気体排出孔12が設けられているが、これ
らの個数はこれに限るものではない。また、サンプリン
グ孔と気体排出孔とを別個に設けているが、サンプリン
グ孔と気体排出孔を一体とし、その上部を気体排出孔、
下部をサンプリング孔として用いてもよい。なお、プロ
ーブ10の上部は、サブランス15に固定されたプロー
ブホルダー14に外嵌されて保持されている。プローブ
10の底部下側には温度センサー16が設けられてい
る。
A sampling hole 11 for sampling a molten metal (molten steel) is provided on a lower side surface of the probe 10. Above the sampling hole 11, a gas discharge hole 12 is provided. The portion below the gas discharge hole 12 of the probe 10 is a sampling chamber 13 in which the molten metal is sampled and held. A vapor layer 17 is formed on the measurement surface S of the molten metal L in the sampling chamber 13. In this figure, one sampling hole 11 and two gas discharge holes 12 are provided, but the number is not limited to this. Although the sampling hole and the gas discharge hole are provided separately, the sampling hole and the gas discharge hole are integrated, and the upper part thereof is a gas discharge hole,
The lower part may be used as a sampling hole. In addition, the upper part of the probe 10 is externally fitted and held by a probe holder 14 fixed to a sublance 15. A temperature sensor 16 is provided below the bottom of the probe 10.

【0025】また、プローブ10内に雰囲気圧より高い
圧力の気体を導入する気体導入機構21を有しており、
この気体導入機構21から図示しない配管を介してプロ
ーブ10内に適宜の気体を導入するとともに、この気体
をプローブ10内の溶融金属表面に供給し、気体排出孔
12から排出することにより、溶融金属表面に測定面S
が形成される。すなわち、気体導入機構21および気体
排出孔12により測定面形成手段20が構成される。な
お、導入する気体としては、Ar等の不活性ガスや、N
等の溶融金属との反応性が低いものが好ましい。
Further, the probe 10 has a gas introduction mechanism 21 for introducing a gas having a pressure higher than the atmospheric pressure into the probe 10.
By introducing an appropriate gas into the probe 10 from the gas introduction mechanism 21 via a pipe (not shown), supplying the gas to the surface of the molten metal in the probe 10 and discharging the gas from the gas discharge hole 12, the molten metal Measurement surface S on the surface
Is formed. That is, the measurement surface forming means 20 is constituted by the gas introduction mechanism 21 and the gas discharge holes 12. As the gas to be introduced, an inert gas such as Ar or N 2
Those having low reactivity with molten metal such as 2 are preferred.

【0026】測定手段30は、測定のためのレーザー光
を発光するための発光部31と、測定面Sで反射した光
の光量を検出するとともにその検出結果に基づいて所定
成分の濃度を求める計測部32と、プローブホルダー1
4に取り付けられた状態でプローブ10内に設けられ、
発光部31からのレーザー光を測定面Sに照射し測定面
Sで反射した光を受光するための先端光学系33と、発
光部31から先端光学系33の間および先端光学系33
から計測部32の間で光を導く第1および第2の光ファ
イバー34,35とを有している。
The measuring means 30 includes a light emitting section 31 for emitting a laser beam for measurement, and a measuring means for detecting the amount of light reflected on the measuring surface S and obtaining the concentration of a predetermined component based on the detection result. Part 32 and probe holder 1
4 is provided in the probe 10 in a state attached to
A tip optical system 33 for irradiating the measurement surface S with laser light from the light emitting unit 31 and receiving light reflected by the measurement surface S, and between the light emitting unit 31 and the tip optical system 33 and between the tip optical system 33
And first and second optical fibers 34 and 35 for guiding light between the first and second measuring units 32.

【0027】発光部31は、測定成分用のレーザー光
(吸光光)を発光する第1のレーザー光源41a、溶融
金属の主成分用のレーザー光(主成分吸光光)を発光す
る第2のレーザー光源41bと、基準用のレーザー光
(基準光)を発光する第3のレーザー光源41cとを有
している。これらレーザー光源からのレーザー光は、そ
れぞれレーザービームサンプラー42によりサンプリン
グされて光検出器43および波長検出器44に導かれ光
強度および波長が検出されるようになっている。また、
発光部31は光学系45を有しており、これらレーザー
光はその中の光学フィルター(ハイパスフィルター)4
6を通して同一光路に導かれ、かつレンズ47を通して
第1の光ファイバー34に導かれる。なお、レーザー光
が第1の光ファイバー34に入る直前にチョッパー48
が配置され、輻射光を測定可能となっている。
The light emitting section 31 includes a first laser light source 41a that emits a laser beam (absorbed light) for a measurement component, and a second laser that emits a laser beam (a main component absorbed light) for a main component of the molten metal. It has a light source 41b and a third laser light source 41c that emits a reference laser beam (reference beam). Laser beams from these laser light sources are sampled by a laser beam sampler 42, respectively, guided to a photodetector 43 and a wavelength detector 44, and the light intensity and the wavelength are detected. Also,
The light emitting section 31 has an optical system 45, and these laser beams are applied to an optical filter (high-pass filter) 4 therein.
6 to the same optical path, and through a lens 47 to the first optical fiber 34. It should be noted that immediately before the laser beam enters the first optical fiber 34, the chopper 48
Are arranged, and the radiated light can be measured.

【0028】先端光学系33は、プローブホルダー14
に保持されており、第1の光ファイバー34に導かれた
レーザー光をサンプリング室13内の溶融金属Lの測定
面Sに照射するレンズ49を有し、測定面Sからの反射
光を第2の光ファイバー35に導くようになっている。
光ファイバー35はレンズ49を通過せずに反射光を受
光可能なようにレンズ49を突き抜けて設けられてい
る。先端光学系33を構成する光学系としては、測定光
の測定面への投射および反射光の受光を可能とする他の
光学系を配置したものであってもよい。このように先端
光学系33をプローブホルダー14に保持させ、プロー
ブ10と分離可能とすることにより、プローブ10を容
易に消耗型とすることができる。したがって、従来のサ
ブランスプローブと同様に扱うことができ、実用上有利
である。
The tip optical system 33 includes the probe holder 14
And a lens 49 for irradiating the laser light guided to the first optical fiber 34 to the measurement surface S of the molten metal L in the sampling chamber 13, and transmitting the reflected light from the measurement surface S to the second surface. The optical fiber 35 is guided.
The optical fiber 35 penetrates the lens 49 so as to receive the reflected light without passing through the lens 49. As the optical system that constitutes the tip optical system 33, another optical system that can project the measurement light onto the measurement surface and receive the reflected light may be arranged. As described above, by holding the distal end optical system 33 on the probe holder 14 so as to be separable from the probe 10, the probe 10 can be easily made consumable. Therefore, it can be handled in the same manner as a conventional sublance probe, which is practically advantageous.

【0029】計測部32は、第2の光ファイバー35か
ら出た光を平行光とするレンズ50と、上記のように3
つのレーザー光源41a,41b,41cからのレーザ
ー光が合成されたレーザー光を各レーザー波長を含む狭
い波長域に分光する光学フィルター(ハイパスフィルタ
ー)51と、分光された3つの波長域の光から検出に必
要な波長域の成分を抽出するためのバンドパスフィルタ
ー52と、吸光光、主成分吸光光、基準光の光強度をそ
れぞれ検出するための第1の光検出器53a、第2の光
検出器53b、および第3の光検出器53cと、これら
が検出した光強度に基づいて溶融金属の所定成分の濃度
を算出するコンピュータ54とを有している。コンピュ
ータ54には温度センサー16からの温度情報、波長検
出器44からのレーザー波長情報、および光検出器43
で測定したレーザー出力パワー情報も入力され、コンピ
ュータ54は、これらの情報から、レーザーパワーの変
動の補正、レーザー出力波長の変動の補正、輻射光の補
正、蒸気層17の厚み変動の補正、温度の補正を行うこ
とができるようになっている。
The measuring section 32 includes a lens 50 for converting the light emitted from the second optical fiber 35 into parallel light, and a lens 50 as described above.
An optical filter (high-pass filter) 51 that splits laser light obtained by combining laser light from the two laser light sources 41a, 41b, and 41c into a narrow wavelength range including each laser wavelength, and detection from the split light in three wavelength ranges. A band-pass filter 52 for extracting components in a wavelength range necessary for the above, a first photodetector 53a for detecting the light intensity of the absorbed light, the main component absorbed light, and the reference light, respectively, and a second light detection. It has a detector 53b, a third photodetector 53c, and a computer 54 for calculating the concentration of a predetermined component of the molten metal based on the light intensity detected by them. The computer 54 stores temperature information from the temperature sensor 16, laser wavelength information from the wavelength detector 44, and the light detector 43.
The laser output power information measured in step (1) is also input, and the computer 54 uses the information to correct laser power fluctuation, laser output wavelength fluctuation, radiation light correction, thickness fluctuation of the vapor layer 17, temperature correction, Can be corrected.

【0030】プローブ10としては、通常使用されてい
る転炉の消耗型プローブのような紙を主体としたものが
低コストであり、使用も容易である。また、転炉内溶鋼
に適用する場合には、測温用の温度センサー16のみな
らず炭素濃度測定用のカーボンデターミネータ(CD)
や酸素測定装置等の従来転炉に用いているサブランスが
具備している機能を組み合わせると、従来の転炉操業を
妨げることなく所定の成分、例えば溶鋼中のMnの測定
が可能となる。
As the probe 10, a probe mainly made of paper, such as a consumable probe of a converter usually used, is low in cost and easy to use. Further, when applied to molten steel in a converter, not only the temperature sensor 16 for temperature measurement but also a carbon determinator (CD) for carbon concentration measurement
By combining the functions of a sublance used in a conventional converter, such as an oxygen measuring device and an oxygen measuring device, it is possible to measure a predetermined component, for example, Mn in molten steel, without hindering the operation of the conventional converter.

【0031】また、プローブ10にサンプリング保持さ
れた溶融金属は溶融状態で成分測定に供されるので、溶
融金属を溶融状態に保つ必要があり、そのためにプロー
ブ10の溶融金属保持部分は耐火物等の高断熱性材料で
構成されていることが好ましい。さらに、プローブ10
を紙等の消耗材料で形成して消耗型のプローブとするこ
とによって、測定時にプローブ10内部の発煙などのた
めに測定に支障が生じる場合があるが、その際には、プ
ローブ内部を鉄管としたり、耐火物を塗布するなどの措
置で回避可能である。
Further, since the molten metal sampled and held by the probe 10 is subjected to component measurement in a molten state, it is necessary to keep the molten metal in a molten state. It is preferable to be composed of a highly heat-insulating material. Further, the probe 10
Is formed of a consumable material such as paper to form a consumable probe, which may cause trouble in the measurement due to smoke in the probe 10 during measurement. It can be avoided by taking measures such as applying refractories.

【0032】実際の使用においては、溶融金属がプロー
ブ10内に急激に流入する場合、または溶鋼の場合には
急激な脱炭反応が生じる場合がある。このような場合に
は、溶融金属(溶鋼)が飛散して測定系全体に大きな悪
影響を及ぼすおそれがあるが、対策としては先端光学系
33と測定面Sとの間に石英等の溶融金属の成分測定に
必要な光の少なくとも一部は透過させる遮蔽板を設ける
ことが有効である。また、溶鋼の場合には、サンプリン
グ室13等にあらかじめAl,Si等の脱酸材を入れて
おくことも有効である。さらに、実機による測定実験に
より、導入するガス流速を部分的にまたは全体的に10
m/s以上に確保すると脱炭反応などの際の溶鋼の飛散
による測定系への悪影響を著しく軽減することができ
た。
In actual use, when the molten metal rapidly flows into the probe 10, or when molten steel is used, a rapid decarburization reaction may occur. In such a case, the molten metal (molten steel) may be scattered and greatly affect the entire measurement system. However, as a countermeasure, a molten metal such as quartz is placed between the tip optical system 33 and the measurement surface S. It is effective to provide a shielding plate that transmits at least a part of the light necessary for the component measurement. In the case of molten steel, it is also effective to put a deoxidizing material such as Al or Si in the sampling chamber 13 or the like in advance. Further, the gas flow rate to be introduced is partially or entirely reduced by 10
When the speed was maintained at m / s or more, the adverse effect on the measurement system due to the scattering of molten steel during the decarburization reaction or the like could be significantly reduced.

【0033】次に、以上のように構成される溶融金属の
成分測定装置における成分測定動作について説明する。
まず、上述の測定面形成手段20の気体導入機構21か
らプローブ10内に雰囲気圧よりも高圧の気体(例えば
Ar、N)を導入し、サンプリング孔11および気体
排出孔12から排出させる。
Next, the component measuring operation in the molten metal component measuring apparatus configured as described above will be described.
First, a gas (for example, Ar, N 2 ) having a pressure higher than the atmospheric pressure is introduced into the probe 10 from the gas introduction mechanism 21 of the measurement surface forming means 20 described above, and discharged from the sampling hole 11 and the gas discharge hole 12.

【0034】この状態でプローブ10を気体排出孔12
の上縁以上の位置まで溶融金属(溶鋼)Lに浸漬する。
すなわち、気体排出孔12が完全に浸漬される深さまで
浸漬する。このようにプローブ10を浸漬させることに
より溶融金属(溶鋼)Lはサンプリング孔11から侵入
し、プローブ10内のサンプリング室13に充填される
が、気体導入機構21から溶融金属表面に向けて溶融金
属の静圧に十分勝る圧力で気体を導入することによっ
て、気体は気体排出孔12より強制的に排出・バブリン
グされる。この作用により、溶融金属バルクの表面にい
かなる攪乱が存在しても、また、いかなる深さでプロー
ブ10を浸漬させても、プローブ10の気体排出孔12
の直下位置に安定した溶融金属表面が形成される。した
がって、これを測定面Sとして使用することにより、レ
ーザー光を照射する非接触型成分測定方法によって常に
安定した成分測定、例えばMnの測定を行うことができ
る。
In this state, the probe 10 is connected to the gas exhaust hole 12.
Immersed in the molten metal (molten steel) L up to the upper edge or more.
That is, the gas is immersed to a depth at which the gas discharge holes 12 are completely immersed. When the probe 10 is immersed in this manner, the molten metal (molten steel) L enters through the sampling hole 11 and fills the sampling chamber 13 in the probe 10. The gas is forcibly discharged and bubbled from the gas discharge holes 12 by introducing the gas at a pressure sufficiently higher than the static pressure of the gas. By this action, no matter what disturbance is present on the surface of the molten metal bulk, and no matter what depth the probe 10 is immersed in, the gas exhaust hole 12
A stable molten metal surface is formed immediately below the surface. Therefore, by using this as the measurement surface S, stable component measurement, for example, Mn measurement can always be performed by a non-contact type component measurement method of irradiating a laser beam.

【0035】プローブ10の浸漬深さは、気体排出孔1
2の直上位置までで十分であるが、バルクの溶融金属表
面に大きな攪乱が存在するような場合には、湯面変動が
激しいため、十分余裕を持った深さまで浸漬させること
が必要となる。転炉吹錬の場合には、気体排出孔12の
上部300〜1000mm程度の浸漬が適当である。
The immersion depth of the probe 10 is
The position just above 2 is sufficient, but if there is a large disturbance on the surface of the bulk molten metal, the molten metal level fluctuates so strongly that it is necessary to immerse the metal to a sufficient depth. In the case of converter blowing, immersion of about 300 to 1000 mm above the gas discharge hole 12 is appropriate.

【0036】ただし、バルクの溶融金属表面の攪乱が大
きく湯面変動が激しいため、例えば湯面変動で湯面が上
昇したとき溶融金属がサンプリング室13内へ導入され
るが、湯面が下降したとき溶融金属がサンプリング室1
3へ導入されない場合など、溶融金属のサンプリング室
13への導入が不十分となる場合があるときは、溶融金
属表面から放射される輻射光を図示しない輻射光測定装
置により測定し、その強度と、温度センサー16で測定
した温度とを比較して、予め求めておいた関係式から溶
融金属の導入状況の良否を判定することができる。溶融
金属のサンプリング室13への導入が不完全な場合は、
導入された溶融金属がサンプリング室13で急激に冷却
されるため、正常な湯面形成時の溶融金属の温度で放射
される輻射光強度に対して小さい値となるので、予め正
常な湯面形成時の溶融金属温度と輻射光強度との関係を
求めておき、測定時に輻射光強度を測定して予め求めた
関係式と比較して溶融金属の導入状況すなわち測定面の
良否を判定することができる。
However, since the surface of the bulk molten metal is greatly disturbed and the surface level fluctuates greatly, the molten metal is introduced into the sampling chamber 13 when the level rises due to the level fluctuation, but the level falls. When molten metal is in sampling chamber 1
When there is a case where the introduction of the molten metal into the sampling chamber 13 becomes insufficient, such as when the molten metal is not introduced into the sample 3, the radiation emitted from the surface of the molten metal is measured by a radiation light measuring device (not shown), and its intensity and By comparing the temperature measured by the temperature sensor 16 with the relational expression obtained in advance, it is possible to determine whether the state of introducing the molten metal is good or bad. If the introduction of the molten metal into the sampling chamber 13 is incomplete,
Since the introduced molten metal is rapidly cooled in the sampling chamber 13, the intensity of the radiated light radiated at the temperature of the molten metal at the time of forming the normal molten metal becomes a small value. It is possible to determine the relationship between the molten metal temperature at the time and the radiant light intensity and determine the introduction state of the molten metal, that is, the quality of the measurement surface, by measuring the radiant light intensity at the time of measurement and comparing it with a relational expression obtained in advance. it can.

【0037】なお、本来、非測定時にはプローブ10内
部への気体導入は不要であるが、溶融金属飛散、粉塵な
どの外乱が存在する場合には、プローブ10の内部への
異物侵入を防止するために、常時気体をプローブ10内
に導入しつつ気体排出孔12等から排出しておくことが
望ましい。特に、転炉における通常吹錬時においては、
粒鉄の飛散、ダスト、高温ガスなどの異物がプローブ1
0内に侵入する可能性があるため、このようなことが有
効である。この際、プローブ10とプローブホルダー1
4との間が完全に密閉されている必要はないが、密閉度
が低い場合、プローブ10の浸漬時の溶鋼の静圧により
導入ガスがこれらの接続部から噴出し、プローブ10の
下部から適正なバブリングがなされないため、密閉度を
高くすることが好ましい。
It should be noted that gas introduction into the probe 10 is basically unnecessary when measurement is not performed. However, in the case where disturbance such as scattering of molten metal or dust exists, it is necessary to prevent foreign matter from entering the probe 10. It is desirable that the gas be constantly introduced into the probe 10 and discharged from the gas discharge hole 12 or the like. In particular, during normal blowing in a converter,
Foreign matter such as scattering of granular iron, dust and high-temperature gas
This is effective because there is a possibility of intrusion into 0. At this time, the probe 10 and the probe holder 1
4 is not required to be completely sealed, but if the degree of sealing is low, the introduced gas is blown out of these joints by the static pressure of the molten steel when the probe 10 is immersed, and the appropriate It is preferable to make the degree of sealing high, since no bubbling is performed.

【0038】本実施形態においては、上述のようにして
形成された安定した測定面Sにレーザー光を照射して、
原子吸光法により成分測定を行う。すなわち、発光部3
1の第1から第3のレーザー光源41a,41b,41
cから、測定成分(例えば溶鋼中のMn)に対応する吸
光光、主成分(溶鋼の場合にはFe)に対応する主成分
吸光光、および基準光が第1の光ファイバー34および
先端光学系33を介して同一光路でプローブ10のサン
プリング室13内の測定面Sに照射される。その際に溶
融金属L上の蒸気層17を通過するため、蒸気層17の
測定成分の濃度に応じて吸光光および主成分吸光光の光
強度が変化する。そして、蒸気層17を通過した後のこ
れらレーザー光は、先端光学系33および第2の光ファ
イバー35を通って計測部32に至る。計測部32では
光学フィルター51によりレーザー光が元の3つの成分
に分離され、第1から第3の光検出器53a,53b,
53cによりこれらの強度が検出され、それに基づいて
コンピュータ54により測定成分、例えばMnの濃度が
算出される。そして、予めコンピュータ54により前述
したような補正を行った測定元素の吸光度と溶融金属中
の測定元素濃度の関係式(検量線)を求めておくことに
より精度の高い測定が可能となる。なお、この際の補正
に関して、レーザーパワーの補正は、この関係式(検量
線)を求めたときのパワーと測定時のパワーとの比で補
正することができる。また、レーザー出力波長が変化す
ると測定元素の光吸収の度合いが変化するので、予めレ
ーザー出力波長の変化に対する測定元素の光吸収の度合
いの関係式を求めておき、レーザー出力波長を測定する
ことによって光吸収の度合いを補正することができる。
輻射光の補正はチョッパー48で遮断したときの輻射光
強度を時系列で求め、反射光測定時の輻射光強度は、そ
の前後の遮断時の輻射光より計算で求め、この輻射光強
度を差し引いて真の反射光強度を求めることができる。
蒸気層17の厚みの補正は、測定元素と主成分元素の吸
光度比をとることで補正した。さらに、温度の補正は、
蒸気圧の温度変化についての文献を用い、溶鋼の場合に
は例えば1600℃の蒸気圧での測定成分および主成分
の吸光度の値に基準化して補正することができる。
In this embodiment, the stable measurement surface S formed as described above is irradiated with laser light,
The components are measured by the atomic absorption method. That is, the light emitting unit 3
1st first to third laser light sources 41a, 41b, 41
From c, the absorption light corresponding to the measurement component (for example, Mn in molten steel), the absorption light of the main component corresponding to the main component (Fe in the case of molten steel), and the reference light are converted into the first optical fiber 34 and the tip optical system 33. Is applied to the measurement surface S in the sampling chamber 13 of the probe 10 through the same optical path. At this time, since the light passes through the vapor layer 17 on the molten metal L, the light intensity of the absorbed light and the main component absorbed light changes according to the concentration of the measurement component in the vapor layer 17. Then, these laser beams after passing through the vapor layer 17 reach the measuring unit 32 through the tip optical system 33 and the second optical fiber 35. In the measuring section 32, the laser light is separated into the original three components by the optical filter 51, and the first to third photodetectors 53a, 53b,
53c detects these intensities, and the computer 54 calculates the concentration of the measurement component, for example, Mn based on the detected intensities. Then, by obtaining in advance the relational expression (calibration curve) between the absorbance of the measured element and the concentration of the measured element in the molten metal, which has been corrected by the computer 54 as described above, highly accurate measurement is possible. In this case, regarding the correction at this time, the correction of the laser power can be performed by the ratio between the power at the time of obtaining this relational expression (calibration curve) and the power at the time of measurement. In addition, since the degree of light absorption of the measurement element changes when the laser output wavelength changes, a relational expression of the degree of light absorption of the measurement element with respect to the change of the laser output wavelength is obtained in advance, and the laser output wavelength is measured. The degree of light absorption can be corrected.
For the correction of the radiated light, the radiated light intensity when cut off by the chopper 48 is obtained in a time series. To determine the true reflected light intensity.
The thickness of the vapor layer 17 was corrected by taking the absorbance ratio of the measurement element and the main component element. In addition, the temperature correction
Using the literature on the temperature change of the vapor pressure, in the case of molten steel, for example, it can be corrected by standardizing to the values of the absorbance of the measured component and the main component at the vapor pressure of 1600 ° C.

【0039】本実施形態における溶融金属の成分測定装
置は、図2に示すように、例えば転炉60における送酸
のためのメインランス70の側方に設けられたサブラン
ス80に適用することができる。このサブランス80の
先端にプローブホルダー14を介してプローブ10を設
け、転炉内の溶鋼Lにこのプローブ10を浸漬し、プロ
ーブ10内に溶鋼Lをサンプリングする。そして、上述
したように気体導入機構21から配管22を介してサン
プリングした溶融金属に気体を供給することにより、プ
ローブ10内に安定した測定面Sが形成される。そし
て、前述のようにレーザー光を利用した非接触の測定法
により溶鋼中の所定成分が直接測定される。なお、符号
61は底吹き用の羽口、62はガス配管である。
As shown in FIG. 2, the molten metal component measuring apparatus according to the present embodiment can be applied to, for example, a sub-lance 80 provided on a side of a main lance 70 for acid supply in a converter 60. . The probe 10 is provided at the tip of the sub-lance 80 via the probe holder 14, the probe 10 is immersed in the molten steel L in the converter, and the molten steel L is sampled in the probe 10. Then, by supplying gas to the sampled molten metal from the gas introduction mechanism 21 via the pipe 22 as described above, a stable measurement surface S is formed in the probe 10. Then, as described above, a predetermined component in the molten steel is directly measured by a non-contact measurement method using a laser beam. Reference numeral 61 denotes a tuyere for bottom blowing, and 62 denotes a gas pipe.

【0040】このようにして溶融金属(溶鋼)の成分測
定を非接触の測定法で、直接かつリアルタイムに行うこ
とができる。そして、このようなプローブによるサンプ
リングおよび成分測定は間欠的に繰り返し行うことがで
き、したがって所定の成分の経時変化を容易にリアルタ
イムで把握することができる。
In this way, the composition of the molten metal (molten steel) can be measured directly and in real time by a non-contact measurement method. Sampling and component measurement by such a probe can be performed intermittently and repetitively, and therefore, a temporal change of a predetermined component can be easily grasped in real time.

【0041】(第2の実施形態)図3は本発明の第2の
実施形態に係る溶融金属の成分測定装置を示す模式図で
ある。本実施形態の溶融金属の成分測定装置は、底部に
溶融金属導入用の開口18が形成された筒状をなすプロ
ーブ10aを用いた以外は、第1の実施形態と同様に構
成されている。したがって、第1の実施形態と同様の部
材には同じ符号を付して説明を簡略化する。
(Second Embodiment) FIG. 3 is a schematic view showing a molten metal component measuring apparatus according to a second embodiment of the present invention. The molten metal component measuring device of the present embodiment has the same configuration as that of the first embodiment except that a cylindrical probe 10a having an opening 18 for introducing molten metal is formed at the bottom. Therefore, the same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description is simplified.

【0042】本実施形態では、プローブ10aを溶融金
属Lに浸漬させた際に、底部の開口18から溶融金属L
がプローブ10a内に導入される。そして、気体導入機
構21から図示しない配管を介してこのプローブ10a
内に雰囲気圧より高い圧力の適宜の気体を導入するとと
もに、この気体をプローブ10a内の溶融金属表面に供
給し、気体排出孔12から排出することにより、溶融金
属表面に測定面Sが形成される。この場合に、溶融金属
Lはプローブ10aを溶融金属Lに浸漬した際に底部の
開口18から導入されるため、溶融金属の成分を連続的
に測定することができる。なお、気体排出孔12を設け
なくてもよく、その場合には、ガス導入機構21からの
ガスは底部の開口18から排出され、プローブ10aの
底部に測定面が形成される。
In this embodiment, when the probe 10a is immersed in the molten metal L, the molten metal L
Is introduced into the probe 10a. Then, the probe 10a is connected from the gas introduction mechanism 21 through a pipe (not shown).
By introducing an appropriate gas having a pressure higher than the atmospheric pressure into the inside of the probe, supplying the gas to the surface of the molten metal in the probe 10a and discharging the gas from the gas discharge hole 12, the measurement surface S is formed on the surface of the molten metal. You. In this case, the molten metal L is introduced from the bottom opening 18 when the probe 10a is immersed in the molten metal L, so that the components of the molten metal can be continuously measured. Note that the gas discharge hole 12 does not have to be provided, in which case the gas from the gas introduction mechanism 21 is discharged from the bottom opening 18 and a measurement surface is formed on the bottom of the probe 10a.

【0043】本実施形態では、連続的に成分を測定する
ことを考慮して、プローブ10aの連続使用を可能にす
るために、例えばBN(窒化ホウ素)のような耐火物で
プローブ10aを構成することが好ましい。
In the present embodiment, the probe 10a is made of a refractory material such as BN (boron nitride) in order to enable continuous use of the probe 10a in consideration of continuous measurement of components. Is preferred.

【0044】次に、本実施形態における溶融金属の成分
測定動作について説明する。本実施形態においても、ま
ず、上述の測定面形成手段20の気体導入機構21から
プローブ10a内に雰囲気圧よりも高圧の気体(例えば
Ar、N)を導入し、気体排出孔12から排出させ
る。
Next, the operation of measuring the components of the molten metal in this embodiment will be described. Also in the present embodiment, first, a gas (for example, Ar, N 2 ) having a pressure higher than the atmospheric pressure is introduced into the probe 10 a from the gas introduction mechanism 21 of the above-described measurement surface forming means 20 and discharged from the gas discharge hole 12. .

【0045】この状態でプローブ10aを溶融金属(溶
鋼)Lに浸漬する。浸漬は気体排出孔12が完全に浸漬
される深さまで行う。このようにプローブ10aを浸漬
させることにより溶融金属(溶鋼)Lが底部の開口18
からプローブ10a内へ侵入するが、気体導入機構21
から溶融金属表面に向けて溶融金属の静圧に十分勝る圧
力で気体を導入することによって、気体は気体排出孔1
2より強制的に排出・バブリングされる。この作用によ
り、溶融金属バルクの表面にいかなる攪乱が存在して
も、また、いかなる深さでプローブ10aを浸漬させて
も、プローブ10aの気体排出孔12の直下位置に安定
した溶融金属表面が形成される。したがって、これを測
定面Sとして使用することにより、レーザー光を照射す
る非接触型成分測定方法によって常に安定した成分測
定、例えばMnの測定を行うことができる。
In this state, the probe 10a is immersed in the molten metal (molten steel) L. The immersion is performed to a depth at which the gas discharge holes 12 are completely immersed. By immersing the probe 10a in this way, the molten metal (molten steel) L is
From the gas introduction mechanism 21
Gas is introduced into the molten metal surface at a pressure well above the static pressure of the molten metal from the
It is forcibly discharged and bubbled from 2. Due to this action, a stable molten metal surface is formed immediately below the gas discharge hole 12 of the probe 10a regardless of any disturbance on the surface of the molten metal bulk or immersion of the probe 10a at any depth. Is done. Therefore, by using this as the measurement surface S, stable component measurement, for example, Mn measurement can always be performed by a non-contact type component measurement method of irradiating a laser beam.

【0046】このようにして溶融金属(溶鋼)の成分測
定を非接触の測定法で、直接かつリアルタイムに行うこ
とができる。そして、このようにプローブ10aを浸漬
することにより底部の開口18から連続的に溶融金属を
導入することが可能であるから、成分測定を連続的に行
うことができ、したがって所定の成分の経時変化を容易
に、かつリアルタイムで把握することができるのみなら
ず、溶融金属の成分の濃度を第1の実施形態の場合より
も正確に把握することができる。なお、本実施形態の成
分測定装置も、上記図2の転炉吹錬の際の溶鋼の成分測
定に適用することができる。
In this way, the component measurement of the molten metal (molten steel) can be performed directly and in real time by a non-contact measurement method. Since the molten metal can be continuously introduced from the opening 18 at the bottom by immersing the probe 10a in this manner, the component measurement can be continuously performed, and therefore, the change with time of the predetermined component can be performed. Can be grasped easily and in real time, and the concentration of the component of the molten metal can be grasped more accurately than in the case of the first embodiment. In addition, the component measuring device of this embodiment can also be applied to the component measurement of molten steel at the time of converter blowing shown in FIG.

【0047】(第3の実施形態)図4は本発明の第3の
実施形態に係る溶融金属の成分測定装置を示す模式図で
ある。本実施形態の溶融金属の成分測定装置は、底部に
開口19が形成された筒状をなす非接触タイプのプロー
ブ10bを用いた以外は、第1の実施形態と同様に構成
されている。したがって、第1の実施形態と同様の部材
には同じ符号を付して説明を簡略化する。
(Third Embodiment) FIG. 4 is a schematic view showing a molten metal component measuring apparatus according to a third embodiment of the present invention. The molten metal component measuring device of the present embodiment is configured in the same manner as the first embodiment except that a cylindrical non-contact type probe 10b having an opening 19 formed at the bottom is used. Therefore, the same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description is simplified.

【0048】本実施形態では、プローブ10bを溶融金
属Lに浸漬させずに、その上方に位置させ、気体導入機
構21から図示しない配管を介してこのプローブ10b
内に雰囲気圧より高い圧力の適宜の気体を導入するとと
もに、この気体を溶融金属表面に供給する。これにより
溶融金属表面に測定面Sが形成される。この場合に、溶
融金属Lをサンプリングせずに、容器内の溶融金属表面
に直接測定面Sが形成されるので溶融金属の成分を連続
的に測定することができる。
In this embodiment, the probe 10b is positioned above the molten metal L without being immersed in the molten metal L.
A suitable gas having a pressure higher than the atmospheric pressure is introduced into the inside, and this gas is supplied to the surface of the molten metal. Thereby, the measurement surface S is formed on the surface of the molten metal. In this case, since the measurement surface S is formed directly on the surface of the molten metal in the container without sampling the molten metal L, the components of the molten metal can be continuously measured.

【0049】本実施形態では、プローブ10bを溶融金
属に浸漬させないので、プローブ10bの寿命が長く、
連続的な成分の測定に適している。より一層プローブ1
0bを連続使用に適したものとするために、例えばBN
(窒化ホウ素)のような耐火物でプローブ10bを構成
することが好ましい。
In this embodiment, since the probe 10b is not immersed in the molten metal, the life of the probe 10b is long,
Suitable for continuous component measurement. Probe 1
In order to make 0b suitable for continuous use, for example, BN
The probe 10b is preferably made of a refractory such as (boron nitride).

【0050】次に、本実施形態における溶融金属の成分
測定動作について説明する。本実施形態においては、プ
ローブ10bを溶融金属Lの上方位置に溶融金属Lに浸
漬されないようにして配置する。そして上述の測定面形
成手段20の気体導入機構21からプローブ10b内に
雰囲気圧よりも高圧の気体(例えばAr、N )を導入
し、底部の開口19を介して溶融金属表面に供給する。
Next, the components of the molten metal in the present embodiment
The measurement operation will be described. In the present embodiment,
The lobe 10b is immersed in the molten metal L above the molten metal L.
Arrange so that it is not pickled. And the above measurement surface shape
From the gas introduction mechanism 21 of the forming means 20 into the probe 10b.
Gases having a pressure higher than the atmospheric pressure (for example, Ar, N 2)
Then, it is supplied to the molten metal surface through the opening 19 at the bottom.

【0051】気体導入機構21から溶融金属表面に向け
て溶融金属の静圧に十分勝る圧力で気体を供給すること
によって、溶融金属バルクの表面にいかなる攪乱が存在
しても、気体の圧力により安定した溶融金属表面が形成
される。したがって、これを測定面Sとして使用するこ
とにより、レーザー光を照射する非接触型成分測定方法
によって常に安定した成分測定、例えばMnの測定を行
うことができる。
By supplying the gas from the gas introduction mechanism 21 toward the surface of the molten metal at a pressure sufficiently higher than the static pressure of the molten metal, even if there is any disturbance on the surface of the molten metal bulk, the gas can be stabilized by the pressure of the gas. A molten metal surface is formed. Therefore, by using this as the measurement surface S, stable component measurement, for example, Mn measurement can always be performed by a non-contact type component measurement method of irradiating a laser beam.

【0052】このようにして溶融金属(溶鋼)の成分測
定を非接触の測定法で、直接かつリアルタイムに行うこ
とができる。そして、溶融金属をサンプリングするので
はなく、溶融金属の上方から溶融金属にレーザー光を照
射するのであるから、連続的にレーザー光を照射するこ
とにより、連続的な成分測定が可能であり、所定の成分
の経時変化を容易に、かつリアルタイムで把握すること
ができるのみならず、溶融金属の成分の濃度を第1の実
施形態の場合よりも正確に把握することができる。な
お、本実施形態の成分測定装置は、図5の転炉吹錬の際
の溶鋼の成分測定に適用することができる。図5中、溶
融金属に非接触のプローブ10bを用いた以外は図2と
同じである。
In this way, the component measurement of the molten metal (molten steel) can be performed directly and in real time by a non-contact measurement method. Then, instead of sampling the molten metal, the molten metal is irradiated with laser light from above the molten metal, so that continuous component measurement is possible by continuously irradiating the laser light, Not only can the change with time of the component be easily and in real time be grasped, but also the concentration of the component of the molten metal can be grasped more accurately than in the case of the first embodiment. In addition, the component measuring device of this embodiment can be applied to the component measurement of molten steel at the time of converter blowing in FIG. 5 is the same as FIG. 2 except that a non-contact probe 10b is used for the molten metal.

【0053】(第4の実施形態)図6は本発明の第4の
実施形態に係る溶融金属の成分測定装置を示す模式図で
ある。本実施形態の溶融金属の成分測定装置は、プロー
ブの代わりに溶融金属容器91の側壁に容器内の溶融金
属と連続したノズル孔を有するノズル90を設けた点が
異なっている以外は、第1〜第3の実施形態と同様であ
る。したがって、第1〜第3の実施形態と同様の部材に
は同じ符号を付して説明を簡略化する。
(Fourth Embodiment) FIG. 6 is a schematic view showing a molten metal component measuring apparatus according to a fourth embodiment of the present invention. The molten metal component measuring apparatus of the present embodiment is different from the first embodiment in that a nozzle 90 having a nozzle hole continuous with the molten metal in the container is provided on the side wall of the molten metal container 91 instead of the probe. To the third embodiment. Therefore, the same members as those of the first to third embodiments are denoted by the same reference numerals, and the description will be simplified.

【0054】本実施形態では、ノズル90内に先端光学
系33を設けるとともに、気体導入機構21からノズル
90内に適宜の気体を供給して溶融金属L内に排出す
る。これにより溶融金属Lのノズル孔との界面部分に測
定面Sが形成される。この場合に、溶融金属Lをサンプ
リングせずに、溶融金属容器91内の溶融金属Lのノズ
ル孔との界面部分に直接測定面Sが形成されるので溶融
金属の成分を連続的に測定することができる。なお、ノ
ズルは溶融金属容器91の底部に設けることもできる。
In this embodiment, the tip optical system 33 is provided in the nozzle 90, and an appropriate gas is supplied from the gas introducing mechanism 21 into the nozzle 90 and discharged into the molten metal L. Thereby, the measurement surface S is formed at the interface between the molten metal L and the nozzle hole. In this case, since the measurement surface S is directly formed at the interface between the molten metal L and the nozzle hole in the molten metal container 91 without sampling the molten metal L, it is necessary to continuously measure the components of the molten metal. Can be. The nozzle may be provided at the bottom of the molten metal container 91.

【0055】ノズル90を連続使用に適したものとする
ためには、例えばBN(窒化ホウ素)のような耐火物で
ノズル90を構成することが好ましい。
In order to make the nozzle 90 suitable for continuous use, it is preferable to form the nozzle 90 from a refractory such as BN (boron nitride).

【0056】次に、本実施形態における溶融金属の成分
測定動作について説明する。本実施形態においては、ノ
ズル90を溶融金属容器91の側壁に設けるとともにノ
ズル孔と溶融金属Lとがつながるようにする。そして上
述の測定面形成手段20の気体導入機構21からノズル
90内に雰囲気圧よりも高圧の気体(例えばAr、
)を導入し、溶融金属Lに供給する。
Next, the operation of measuring the components of the molten metal in this embodiment will be described. In the present embodiment, the nozzle 90 is provided on the side wall of the molten metal container 91 and the nozzle hole is connected to the molten metal L. Then, a gas having a pressure higher than the atmospheric pressure (for example, Ar or Ar) is introduced into the nozzle 90 from the gas introduction mechanism 21 of the measurement surface forming means 20 described above.
N 2 ) is introduced and supplied to the molten metal L.

【0057】気体導入機構21から溶融金属Lに向けて
溶融金属の静圧に十分勝る圧力で気体を供給することに
よって、溶融金属バルクにいかなる攪乱が存在しても、
気体の圧力により安定した溶融金属界面が形成され、気
体は溶融金属L中に排出される。したがって、この界面
を測定面Sとして使用することにより、レーザー光を照
射する非接触型成分測定方法によって常に安定した成分
測定、例えばMnの測定を行うことができる。
By supplying gas from the gas introduction mechanism 21 toward the molten metal L at a pressure sufficiently higher than the static pressure of the molten metal, even if any disturbance exists in the molten metal bulk,
A stable molten metal interface is formed by the pressure of the gas, and the gas is discharged into the molten metal L. Therefore, by using this interface as the measurement surface S, stable component measurement, for example, Mn measurement, can be always performed by a non-contact type component measurement method in which laser light is irradiated.

【0058】このようにして溶融金属(溶鋼)の成分測
定を非接触の測定法で、直接かつリアルタイムに行うこ
とができる。そして、溶融金属をサンプリングするので
はなく、溶融金属容器91の側方にノズル90を設け、
そのノズル90を介して溶融金属にレーザー光を照射す
るのであるから、連続的にレーザー光を照射することに
より、連続的な成分測定が可能である。したがって、所
定の成分の経時変化を容易に、かつリアルタイムで把握
することができるのみならず、溶融金属の成分の濃度を
第1の実施形態の場合よりも正確に把握することができ
る。
As described above, the component measurement of the molten metal (molten steel) can be performed directly and in real time by a non-contact measuring method. Then, instead of sampling the molten metal, a nozzle 90 is provided on the side of the molten metal container 91,
Since the laser beam is applied to the molten metal through the nozzle 90, continuous component measurement is possible by continuously applying the laser beam. Therefore, not only the change with time of the predetermined component can be grasped easily and in real time, but also the concentration of the component of the molten metal can be grasped more accurately than in the first embodiment.

【0059】本実施形態における溶融金属の成分測定装
置は、図7に示すように、例えば転炉60における底吹
き用の羽口61のガス配管62を構成するノズルに適用
することができる。すなわちガス配管62を構成するノ
ズルに気体導入機構21から気体を吹き込んで測定面を
形成すれば、前述のようにレーザー光を利用した非接触
の測定法により溶鋼中の所定成分が直接測定される。
As shown in FIG. 7, the molten metal component measuring apparatus according to the present embodiment can be applied to, for example, a nozzle constituting a gas pipe 62 of a tuyere 61 for bottom blowing in a converter 60. That is, if gas is blown from the gas introduction mechanism 21 into the nozzles constituting the gas pipe 62 to form a measurement surface, the predetermined component in the molten steel is directly measured by the non-contact measurement method using laser light as described above. .

【0060】上記第1から第4の実施形態においては、
レーザー光を照射して、原子吸光法により成分測定を行
う例を示した。すなわち、照射したレーザー光がプロー
ブ10のサンプリング室13内の溶融金属Lに照射され
た際に溶融金属L上の蒸気層17を通過するため、その
際の光強度の変化から特定成分の測定を行うことができ
る。しかし、本発明は、光を照射して非接触で測定する
方法であればこのような方法に限らず適用することがで
きる。具体的には光源はレーザーに限らない。また、測
定対象は溶融金属であればその種類は問わないし、測定
する成分もMnに限らずどのようなものであってもよい
し、複数の成分を同時に測定することもできる。さら
に、上記実施形態では複数の光源からの光を同一光路に
導き、溶融金属で反射した光も同一光路に導いたが、複
数光路であってもよい。その場合には、複数の光ファイ
バーを束にして用いることができる。
In the first to fourth embodiments,
An example in which a component is measured by an atomic absorption method by irradiating a laser beam has been described. That is, when the irradiated laser light irradiates the molten metal L in the sampling chamber 13 of the probe 10, it passes through the vapor layer 17 on the molten metal L. It can be carried out. However, the present invention is not limited to such a method as long as the method is a non-contact measurement method by irradiating light. Specifically, the light source is not limited to a laser. The type of the object to be measured is not limited as long as it is a molten metal, and the component to be measured is not limited to Mn, but may be any type, and a plurality of components can be measured simultaneously. Further, in the above embodiment, the light from the plurality of light sources is guided to the same optical path, and the light reflected by the molten metal is also guided to the same optical path. In that case, a plurality of optical fibers can be used in a bundle.

【0061】[0061]

【実施例】(実施例1)ここでは第1の実施形態の実施
例について説明する。容量250トンの上底吹き複合吹
錬用転炉内に約250トンの溶銑を装入し、主として脱
炭吹錬を行い成分測定試験を行った。溶銑としては転炉
前工程である溶銑予備処理設備にて脱硫処理および脱り
ん処理が施された予備処理溶銑を用いた。炉内にはフラ
ックスを添加して少量のスラグを生成させ、ガス配管お
よび羽口からは溶湯攪拌を目的としてアルゴンまたは窒
素を毎分10Nm程度吹き込んだ。また、上方から転
炉内に装入されたランス(5孔)からの上吹き送酸速度
は吹錬初期から中期にわたって毎時60000Nm
吹錬末期に毎時40000Nmとなるように制御し
た。吹錬中はMn鉱石を適宜装入し、鉱石還元によるM
n濃度上昇を図った。
EXAMPLES (Example 1) Here, an example of the first embodiment will be described. About 250 tons of hot metal was charged into a 250-ton capacity top-bottom blow composite blowing converter, and decarburization blowing was mainly performed to conduct a component measurement test. As the hot metal, pretreated hot metal subjected to desulfurization treatment and dephosphorization treatment in a hot metal pretreatment facility, which is a process prior to the converter, was used. Flux was added to the furnace to generate a small amount of slag, and argon or nitrogen was blown at about 10 Nm 3 per minute from the gas pipe and tuyere for the purpose of stirring the molten metal. In addition, the top blowing acid transfer rate from the lance (5 holes) charged into the converter from above was 60,000 Nm 3 / h from the beginning to the middle of blowing,
It was controlled so that per hour 40000Nm 3 to blow the end. During blowing, Mn ore is charged appropriately, and M
The n concentration was increased.

【0062】測定用のプローブとしては、転炉精錬にて
従来使用されている消耗型サブランスプローブを改造し
て製作し、ほぼ図1の構造を有するものを用いた。サン
プリング孔(1孔)および気体排出孔(2孔)をいずれ
も孔径15mmとし、プローブの内部中空部径を30m
mとした。プローブ内に導入する気体としてNを用
い、流量をプローブの浸漬前後で400〜800NL/
minの範囲に制御した。
As a measurement probe, a consumable sublance probe conventionally used in converter refining was modified and manufactured, and a probe having a structure substantially as shown in FIG. 1 was used. Both the sampling hole (1 hole) and the gas discharge hole (2 holes) have a hole diameter of 15 mm, and the inside hollow diameter of the probe is 30 m.
m. N 2 was used as a gas to be introduced into the probe, and the flow rate was 400 to 800 NL / cm before and after immersion of the probe.
min.

【0063】成分測定には非接触型のレーザー測定装置
を用い、レーザー光は、YAG(イットリウム−アルミ
ニウム−ガーネット)レーザーの第二高調波の発振光
(0.53nm)によりTiサファイアレーザを励起し
て、波長連続レーザー光とし、この波長連続レーザー光
の第二高調波について波長を調整して発振させた。発振
波長については、Mnの原子吸収波長403nm付近、
溶鋼の主成分であるFeは386nm付近、基準光は4
30nm付近の波長を用い、出力させたレーザー光のエ
ネルギーは10mWであった。
A non-contact type laser measuring device was used for the component measurement, and the laser beam was used to excite a Ti sapphire laser with the second harmonic oscillation light (0.53 nm) of a YAG (yttrium-aluminum-garnet) laser. Then, a continuous wavelength laser beam was used, and the wavelength was adjusted for the second harmonic of the continuous wavelength laser beam to oscillate. As for the oscillation wavelength, the atomic absorption wavelength of Mn is around 403 nm,
Fe, the main component of molten steel, was around 386 nm, and the reference light was 4
Using a wavelength around 30 nm, the energy of the output laser light was 10 mW.

【0064】光学系として、長さ約50mの2本の光フ
ァイバー(レーザー入光用とレーザー受光用)を用い
た。レーザー入光用ファイバーの一端は、レーザー光源
からのレーザー光を集光させる位置に配置し、入光用フ
ァイバーの他端は、プローブホルダーに入れた。プロー
ブ内では入光用ファイバから射出した光が蒸気層を通過
して受光用ファイバーに導かれた。受光用光ファイバー
の他端から出た光をレンズにより平行光として45度入
射光について386nmと403nmは反射し、430
nmは透過する光学フィルターによりレーザー光を分光
して、さらに386nmは反射し403nmは透過する
光学フィルターにより各々のレーザー光を分光した。さ
らに測定波長を中心波長とする半値幅2nmのバンドパ
スフィルターを通して光電子増倍管(ホトマル)に導き
その強度を2m秒単位で測定した。測定は2秒間行い1
000データ収集した。
As the optical system, two optical fibers having a length of about 50 m (for laser input and laser reception) were used. One end of the laser light input fiber was disposed at a position where laser light from a laser light source was condensed, and the other end of the light input fiber was placed in a probe holder. In the probe, light emitted from the light-entering fiber passed through the vapor layer and was guided to the light-receiving fiber. The light emitted from the other end of the light receiving optical fiber is reflected by the lens as parallel light at 386 nm and 403 nm with respect to 45-degree incident light, and 430 nm.
The laser light is dispersed by an optical filter that transmits light at nm, and each laser light is further dispersed by an optical filter that reflects light at 386 nm and transmits light at 403 nm. Further, the light was guided to a photomultiplier tube (Hotmar) through a band-pass filter having a half-width of 2 nm and having the measurement wavelength as a central wavelength, and the intensity thereof was measured in units of 2 ms. The measurement is performed for 2 seconds and 1
000 data were collected.

【0065】温度測定はプローブの底部下側の位置でP
t−Rh系熱電対を用いて行った。また、チョッパーの
周期は100m秒とし、遮断25m秒、照射75m秒の
繰り返しとした。チョッパーで遮断したときの光強度は
輻射光であり、遮断しているときの輻射光強度の平均値
を時系列で求め、反射光測定時の輻射光強度は、その前
後の遮断時の輻射光より計算で求めた。計算で求めた輻
射光強度を差し引いて真の反射光強度を求めた。これを
基準光および吸光光についてそれぞれ求めた。
The temperature is measured at a position below the bottom of the probe.
The measurement was performed using a t-Rh-based thermocouple. The cycle of the chopper was 100 msec, and the cutoff was 25 msec and the irradiation was 75 msec. The light intensity when cut off with a chopper is radiated light, and the average value of the radiated light intensity when cut off is calculated in time series.The radiated light intensity when measuring reflected light is the radiated light before and after the cutoff. More calculated. The true reflected light intensity was calculated by subtracting the calculated radiated light intensity. This was determined for each of the reference light and the absorbed light.

【0066】吸光度のデータは、吸光光と基準光の測定
した反射光強度の比(R)について溶鋼面を通さずレー
ザー光を受光させたときの吸光光と基準光との強度比
(R)を基準としてその比の逆数の対数(−log
(R/R))を吸光度とした。また、主成分元素であ
るFeについても同様にして吸光度を求めた。
[0066] intensity ratio data of the absorbance, for the ratio of the measured intensity of reflected light absorbance and reference light (R) and absorption and reference light obtained while receiving a laser light without passing through the molten steel surface (R O ) As a reference, the logarithm of the reciprocal of the ratio (−log
(R / R 0 )) was taken as the absorbance. The absorbance of Fe, which is a main component element, was determined in the same manner.

【0067】溶鋼の温度の補正は、蒸気圧の温度変化に
ついての文献値を用い1600℃の蒸気圧でのMn、F
eの吸光度の値に基準化し、補正した。蒸気層厚みの補
正は、MnとFeの吸光度比を計算し、この吸光度比を
蒸気層厚み補正後のMn吸光度とした。
The temperature of the molten steel is corrected using Mn, F at a steam pressure of 1600 ° C. using the literature value of the temperature change of the steam pressure.
Corrected and normalized to the absorbance value of e. To correct the vapor layer thickness, the absorbance ratio between Mn and Fe was calculated, and this absorbance ratio was defined as the Mn absorbance after the vapor layer thickness correction.

【0068】本装置を用いて、吹錬末期、吹錬後の2回
の測定を実施した。従来のサブランスと同様の操業にて
浸漬、測定、サブランス交換などが可能であった。成分
測定は、浸漬時間5秒程度で終了し、測定値が司令室で
確認されるまで、測定、解析、演算を含めて約30秒程
度であった。
Using this apparatus, two measurements were performed at the end of blowing and after blowing. Immersion, measurement, sublance replacement, etc. were possible in the same operation as the conventional sublance. The component measurement was completed in about 5 seconds of immersion time, and was about 30 seconds including measurement, analysis, and calculation until the measured value was confirmed in the control room.

【0069】図8に本実施例の方法によるMnの測定値
と、化学分析による分析値とを比較した結果を示す。図
8は、横軸にMnの化学分析値をとり、縦軸に本発明方
法によるMnの測定値をとって、これらの間の関係を示
すグラフである。図8から明らかなように、本発明方法
によるMnの測定値は、化学分析値とほぼ同様の結果が
得られることが確認された。
FIG. 8 shows the result of comparison between the measured value of Mn by the method of the present embodiment and the analyzed value by chemical analysis. FIG. 8 is a graph showing the relationship between the chemical analysis values of Mn on the horizontal axis and the measured values of Mn by the method of the present invention on the vertical axis. As is clear from FIG. 8, it was confirmed that the measured value of Mn according to the method of the present invention gave almost the same results as the chemical analysis values.

【0070】また、Mn測定時に同時に測定面からの輻
射光を測定した際の溶鋼温度と輻射光強度との関係を図
9に示す。予め求めた溶融金属温度と輻射光強度との関
係式より、輻射光強度が90%を測定面の形成異常の判
定値としたところ、プローブの浸漬深さを浅くした場合
には、輻射光の低い異常値が測定され、このときのMn
測定値も異常値となることが判明し、輻射光による測定
面の形成の良否判定に有効であった。
FIG. 9 shows the relationship between the temperature of the molten steel and the intensity of the radiated light when the radiated light from the measurement surface was measured at the same time as the Mn measurement. From the relational expression between the molten metal temperature and the radiant light intensity obtained in advance, the radiant light intensity was determined to be 90% as the determination value of the formation abnormality of the measurement surface. A low outlier was measured, at which time Mn
The measured value was also found to be an abnormal value, which was effective for determining the quality of the formation of the measurement surface by the radiation.

【0071】また、本実施例での測定は短時間のため、
レーザー出力波長は安定しており、変化しなかった。な
お、実際の長時間の測定では、レーザー出力波形は変化
する。そこで、レーザー出力波長が変化した場合は、波
長位置による吸光度の変化補正を行うことによって、高
精度の分析が可能である。
Since the measurement in this embodiment is for a short time,
The laser output wavelength was stable and did not change. Note that the laser output waveform changes in actual long-time measurement. Therefore, when the laser output wavelength changes, high-precision analysis can be performed by correcting the change in absorbance depending on the wavelength position.

【0072】(実施例2)ここでは第2の実施形態の実
施例について説明する。実施例1と同様、容量250ト
ンの上底吹き複合吹錬用転炉内に約250トンの溶銑を
装入し、主として脱炭吹錬を行い成分測定試験を行っ
た。溶銑としては転炉前工程である溶銑予備処理設備に
て脱硫処理および脱りん処理が施された予備処理溶銑を
用いた。炉内にはフラックスを添加して少量のスラグを
生成させ、ガス配管および羽口からは溶湯攪拌を目的と
してアルゴンまたは窒素を毎分10Nm程度吹き込ん
だ。また、上方から転炉内に装入されたランス(5孔)
からの上吹き送酸速度は吹錬初期から中期にわたって毎
時60000Nm、吹錬末期に毎時40000Nm
となるように制御した。吹錬中はMn鉱石を適宜装入
し、鉱石還元によるMn濃度上昇を図った。
(Example 2) Here, an example of the second embodiment will be described. In the same manner as in Example 1, about 250 tons of hot metal was charged into a 250-ton capacity top-bottom blow composite blowing converter, and decarburization blowing was mainly performed to conduct a component measurement test. As the hot metal, pretreated hot metal subjected to desulfurization treatment and dephosphorization treatment in a hot metal pretreatment facility, which is a process prior to the converter, was used. The furnace to produce a small amount of slag by the addition of flux was blown degree min 10 Nm 3 argon or nitrogen for the purpose of molten metal agitation from a gas pipe and a tuyere. A lance (5 holes) inserted into the converter from above
Per hour over the medium term on blowing oxygen-flow-rate from blowing early from 60000Nm 3, per hour in the blow end 40000Nm 3
It controlled so that it might become. During blowing, Mn ore was appropriately charged to increase the Mn concentration by ore reduction.

【0073】測定用のプローブとしては、転炉精錬にて
従来使用されている消耗型サブランスプローブを改造し
て製作し、ほぼ図3の構造を有するものを用いた。溶鋼
流入のために底部を開放し、気体排出孔(2孔)を孔径
15mmとし、プローブの内部中空部径を30mmとし
た。プローブ内に導入する気体としてNを用い、流量
をプローブの浸漬前後で400〜800NL/minの
範囲に制御した。数分間の連続測定を行うためには、耐
久性が重要であり、そのためにプローブ材質としてはB
Nを使用した。
As a probe for measurement, a consumable sublance probe conventionally used in converter refining was modified and manufactured, and a probe having a structure almost as shown in FIG. 3 was used. The bottom was opened for the inflow of molten steel, the gas discharge holes (two holes) were set to a hole diameter of 15 mm, and the internal hollow part diameter of the probe was set to 30 mm. The N 2 used as a gas to be introduced into the probe, the flow rate was controlled in the range of 400~800NL / min immersion before and after the probe. Durability is important for continuous measurement for several minutes.
N was used.

【0074】測定については、実施例1と同様のレーザ
ー光を用い、実施例1と同様にして測定を行った。ま
た、溶融金属の温度の補正、蒸気厚みの補正等も実施例
1と同様とした。
The measurement was carried out in the same manner as in Example 1 using the same laser beam as in Example 1. Further, correction of the temperature of the molten metal, correction of the vapor thickness, and the like were performed in the same manner as in Example 1.

【0075】本実施例の装置を用いて、吹錬開始から末
期まで、17分間連続(2秒単位)に測定した。図10
に本実施例でのMn測定値およびサブランスにてサンプ
リングしたメタルの化学分析値を示す。図中、実線は本
実施例の測定値であり○が化学分析値である。この図に
示すように、本実施例の測定値は化学分析値とほぼ一致
した。本実施例での測定は短時間のため、レーザー出力
波長は安定しており、変化しなかった。
Using the apparatus of this example, measurement was performed continuously (in units of 2 seconds) for 17 minutes from the start to the end of blowing. FIG.
Table 3 shows the measured values of Mn and the chemical analysis values of the metal sampled by the sublance in this example. In the figure, the solid line is the measured value of this example, and ○ is the chemical analysis value. As shown in this figure, the measured values of the present example almost coincided with the chemical analysis values. Since the measurement in this example was a short time, the laser output wavelength was stable and did not change.

【0076】(実施例3)ここでは第3の実施形態の実
施例について説明する。実施例1と同様、容量250ト
ンの上底吹き複合吹錬用転炉内に約250トンの溶銑を
装入し、主として脱炭吹錬を行い成分測定試験を行っ
た。溶銑としては転炉前工程である溶銑予備処理設備に
て脱硫処理および脱りん処理が施された予備処理溶銑を
用いた。炉内にはフラックスを添加して少量のスラグを
生成させ、ガス配管および羽口からは溶湯攪拌を目的と
してアルゴンまたは窒素を毎分10Nm程度吹き込ん
だ。また、上方から転炉内に装入されたランス(5孔)
からの上吹き送酸速度は吹錬初期から中期にわたって毎
時60000Nm、吹錬末期に毎時40000Nm
となるように制御した。吹錬中はMn鉱石を適宜装入
し、鉱石還元によるMn濃度上昇を図った。
Example 3 Here, an example of the third embodiment will be described. In the same manner as in Example 1, about 250 tons of hot metal was charged into a 250-ton capacity top-bottom blow composite blowing converter, and decarburization blowing was mainly performed to conduct a component measurement test. As the hot metal, pretreated hot metal subjected to desulfurization treatment and dephosphorization treatment in a hot metal pretreatment facility, which is a process prior to the converter, was used. Flux was added to the furnace to generate a small amount of slag, and argon or nitrogen was blown at about 10 Nm 3 per minute from the gas pipe and tuyere for the purpose of stirring the molten metal. A lance (5 holes) inserted into the converter from above
Per hour over the medium term on blowing oxygen-flow-rate from blowing early from 60000Nm 3, per hour in blow end 40000Nm 3
It controlled so that it might become. During blowing, Mn ore was appropriately charged to increase the Mn concentration by ore reduction.

【0077】測定用のプローブとしては、転炉精錬にて
従来使用されている消耗型サブランスプローブを改造し
て製作し、ほぼ図4の構造を有するものを用いた。底部
を開放し、プローブの内部中空部径を30mmとした。
プローブ内に導入する気体としてNを用い、プローブ
内のガス流量は400〜800NL/minの範囲に制
御した。数分間の連続測定を行うためには、耐久性が重
要であり、そのためにプローブ材質としてはBNを使用
した。
As a probe for measurement, a consumable type sublance probe conventionally used in converter refining was modified and manufactured, and a probe having a structure substantially as shown in FIG. 4 was used. The bottom was opened, and the internal hollow diameter of the probe was 30 mm.
The N 2 used as a gas to be introduced into the probe, the gas flow rate in the probe was controlled in the range of 400~800NL / min. In order to perform continuous measurement for several minutes, durability is important. Therefore, BN was used as a probe material.

【0078】測定については、プローブを溶融金属の上
方に配置し、実施例1と同様のレーザー光を用い、実施
例1と同様にして測定を行った。また、溶融金属の温度
の補正、蒸気厚みの補正等も実施例1と同様とした。
For the measurement, the probe was placed above the molten metal, and the measurement was performed in the same manner as in Example 1 using the same laser beam as in Example 1. Further, correction of the temperature of the molten metal, correction of the vapor thickness, and the like were performed in the same manner as in Example 1.

【0079】本実施例の装置を用いて、吹錬開始から末
期まで、17分間連続(2秒単位)に測定した。その結
果、上記図10とほぼ一致した結果が得られ、サブラン
スにてサンプリングしたメタルの化学分析値とほぼ一致
した。本実施例での測定は短時間のため、レーザー出力
波長は安定しており、変化しなかった。
Using the apparatus of this example, measurement was performed continuously (in units of 2 seconds) for 17 minutes from the start to the end of blowing. As a result, a result almost coincident with FIG. 10 was obtained, and almost coincided with the chemical analysis value of the metal sampled at the sublance. Since the measurement in this example was a short time, the laser output wavelength was stable and did not change.

【0080】(実施例4)ここでは第4の実施形態の実
施例について説明する。実施例1と同様、容量250ト
ンの上底吹き複合吹錬用転炉内に約250トンの溶銑を
装入し、主として脱炭吹錬を行い成分測定試験を行っ
た。溶銑としては転炉前工程である溶銑予備処理設備に
て脱硫処理および脱りん処理が施された予備処理溶銑を
用いた。炉内にはフラックスを添加して少量のスラグを
生成させ、ガス配管および羽口からは溶湯攪拌を目的と
して窒素を毎分10Nm程度吹き込んだ。このときガ
ス配管を構成する1本のノズル内に、先端光学系を組み
込み、図7と同様の装置構成とした。また、上方から転
炉内に装入されたランス(5孔)からの上吹き送酸速度
は吹錬初期から中期にわたって毎時60000Nm
吹錬末期に毎時40000Nmとなるように制御し
た。吹錬中はMn鉱石を適宜装入し、鉱石還元によるM
n濃度上昇を図った。
(Example 4) Here, an example of the fourth embodiment will be described. In the same manner as in Example 1, about 250 tons of hot metal was charged into a 250-ton capacity top-bottom blow composite blowing converter, and decarburization blowing was mainly performed to conduct a component measurement test. As the hot metal, pretreated hot metal subjected to desulfurization treatment and dephosphorization treatment in a hot metal pretreatment facility, which is a process prior to the converter, was used. Flux was added into the furnace to generate a small amount of slag, and nitrogen gas was blown from the gas pipe and tuyere at a rate of about 10 Nm 3 per minute for the purpose of stirring the molten metal. At this time, the tip optical system was incorporated into one nozzle constituting the gas pipe, and the apparatus configuration was the same as that of FIG. Further, the lance which is charged from above the rolling furnace (5 holes) on blowing the oxygen-flow-rate per hour over to mid blowing early 60000Nm 3 from,
It was controlled so that per hour 40000Nm 3 to blow the end. During blowing, Mn ore is charged appropriately, and M
The n concentration was increased.

【0081】測定については、ノズル内に形成された測
定面を用い、実施例1と同様のレーザー光を用い、実施
例1と同様の手法で測定を行った。また、溶融金属の温
度の補正、蒸気厚みの補正等も実施例1と同様とした。
The measurement was carried out using the measurement surface formed in the nozzle and using the same laser beam as in Example 1 and in the same manner as in Example 1. Further, correction of the temperature of the molten metal, correction of the vapor thickness, and the like were performed in the same manner as in Example 1.

【0082】本実施例の装置を用いて、吹錬開始から末
期まで、17分間連続(2秒単位)に測定した。その結
果、上記図10とほぼ一致した結果が得られ、サブラン
スにてサンプリングしたメタルの化学分析値とほぼ一致
した。本実施例での測定は短時間のため、レーザー出力
波長は安定しており、変化しなかった。
Using the apparatus of this example, measurement was performed continuously (in units of 2 seconds) for 17 minutes from the start to the end of blowing. As a result, a result almost coincident with FIG. 10 was obtained, and almost coincided with the chemical analysis value of the metal sampled at the sublance. Since the measurement in this example was a short time, the laser output wavelength was stable and did not change.

【0083】[0083]

【発明の効果】以上説明したように、第1発明によれ
ば、溶融金属に浸漬されるプローブ内の溶融金属表面に
高圧の気体を供給して、溶融金属の近傍部分でその気体
を排出することによって、強攪拌下の溶融金属または表
面に大きな攪乱が存在しているような溶融金属において
も安定な溶融金属表面を容易に得ることができ、その溶
融金属表面を測定面として用いて光照射による非接触の
測定手段を適用することにより、高精度かつ迅速な溶融
金属の成分測定が実現可能となる。
As described above, according to the first aspect, a high-pressure gas is supplied to the surface of the molten metal in the probe immersed in the molten metal, and the gas is discharged in the vicinity of the molten metal. As a result, a stable molten metal surface can be easily obtained even in a molten metal under strong stirring or a molten metal having a large disturbance on the surface, and light irradiation is performed using the molten metal surface as a measurement surface. By applying the non-contact measuring means, it is possible to realize a high-accuracy and quick measurement of the components of the molten metal.

【0084】第2発明によれば、溶融金属表面の上方に
配置されるプローブを介して溶融金属表面に高圧の気体
を連続的に供給することによって、強攪拌下の溶融金属
または表面に大きな攪乱が存在しているような溶融金属
においても安定な溶融金属表面を容易に得ることがで
き、その溶融金属表面を測定面として用いて光照射によ
る非接触の測定手段を適用することにより、溶融金属の
成分測定を高精度かつ迅速に、しかも連続的に行うこと
が可能となる。
According to the second aspect of the present invention, a high-pressure gas is continuously supplied to the surface of the molten metal via the probe disposed above the surface of the molten metal, so that the molten metal or the surface under strong stirring is greatly disturbed. A stable molten metal surface can be easily obtained even in a molten metal in which a molten metal exists, and by using the molten metal surface as a measurement surface and applying non-contact measurement means by light irradiation, the molten metal can be obtained. Can be measured with high accuracy and speed, and continuously.

【0085】第3発明によれば、溶融金属を保持する容
器の側壁または底壁に、容器内の溶融金属に連続してノ
ズルを設け、ノズルを介して前記溶融金属に向けて雰囲
気圧よりも高い圧力の気体を連続的に供給することによ
って、強攪拌下の溶融金属または表面に大きな攪乱が存
在しているような溶融金属においてもそれに関わりなく
安定な測定面を容易に得ることができ、その測定面を用
いて光照射による非接触の測定手段を適用することによ
り、溶融金属の成分測定を高精度かつ迅速に、しかも連
続的に行うことが可能となる。
According to the third aspect of the present invention, a nozzle is provided on the side wall or bottom wall of the container holding the molten metal so as to be continuous with the molten metal in the container. By continuously supplying a high-pressure gas, a stable measurement surface can be easily obtained regardless of the molten metal under strong stirring or the molten metal in which a large disturbance is present on the surface, By applying non-contact measurement means by light irradiation using the measurement surface, it becomes possible to measure the component of the molten metal with high accuracy, quickly and continuously.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施形態に係る溶融金属の成分
測定装置を模式的に示す図。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a molten metal component measuring device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の装置を転炉のサブランスに適用した状態
を示す模式図。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a state where the apparatus of FIG. 1 is applied to a sublance of a converter.

【図3】本発明の第2の実施形態に係る溶融金属の成分
測定装置を模式的に示す図。
FIG. 3 is a diagram schematically showing a molten metal component measuring device according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第3の実施形態に係る溶融金属の成分
測定装置を模式的に示す図。
FIG. 4 is a diagram schematically showing a molten metal component measuring device according to a third embodiment of the present invention.

【図5】図4の装置を転炉のサブランスに適用した状態
を示す模式図。
FIG. 5 is a schematic diagram showing a state in which the apparatus of FIG. 4 is applied to a sublance of a converter.

【図6】本発明の第4の実施形態に係る溶融金属の成分
測定装置を模式的に示す図。
FIG. 6 is a diagram schematically showing a molten metal component measuring device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図7】図6の装置を転炉の底吹き用ガス供給配管に適
用した状態を示す模式図。
FIG. 7 is a schematic diagram showing a state in which the apparatus of FIG. 6 is applied to a gas supply pipe for bottom blowing of a converter.

【図8】実施例1におけるMn測定値と化学分析値とを
比較して示すグラフ。
FIG. 8 is a graph showing a comparison between Mn measurement values and chemical analysis values in Example 1.

【図9】溶鋼温度と輻射光強度との関係を示すグラフ。FIG. 9 is a graph showing the relationship between molten steel temperature and radiation light intensity.

【図10】実施例2によって連続的にMnを測定した結
果を示すグラフ。
FIG. 10 is a graph showing the results of continuously measuring Mn according to Example 2.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10……プローブ 11……サンプリング孔 12……気体排出孔 13……サンプリング室 14……プローブホルダー 15……サブランス 16……温度センサー 17……蒸気層 18,19……底部の開口 20……測定面形成手段 21……気体導入機構 30……測定手段 31……発光部 32……計測部 33……先端光学系 34,35……光ファイバー 41a,41b,41c……レーザー光源 53a,53b,53c……光検出器 54……コンピュータ L……溶融金属(溶鋼) S……測定面 Reference Signs List 10 Probe 11 Sampling hole 12 Gas exhaust hole 13 Sampling chamber 14 Probe holder 15 Sublance 16 Temperature sensor 17 Vapor layer 18, 19 Bottom opening 20 Measuring surface forming means 21 Gas introducing mechanism 30 Measuring means 31 Light emitting unit 32 Measuring unit 33 Tip optical system 34, 35 Optical fibers 41a, 41b, 41c Laser light sources 53a, 53b, 53c: photodetector 54: computer L: molten metal (molten steel) S: measuring surface

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G01N 21/27 G01N 21/27 B D (72)発明者 千野 淳 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 鷲見 郁宏 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 菊地 良輝 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 川畑 涼 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 Fターム(参考) 2G052 AA12 AB01 AC24 AD06 AD46 BA13 CA02 CA04 DA01 DA22 GA11 2G055 AA22 BA01 CA09 DA04 DA31 EA10 FA02 2G059 AA01 BB04 CC03 DD12 EE02 EE11 FF07 FF08 GG01 GG03 HH02 HH06 JJ02 JJ17 JJ24 KK01 KK02 KK03 MM05 MM12 MM14 4K070 AB20 BE06 BE14 CG01 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) G01N 21/27 G01N 21/27 BD (72) Inventor Atsushi Chino 1-2-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo No. Nippon Kokan Co., Ltd. (72) Ikuhiro Sumi, Inventor 1-1-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Japan Nippon Kokan Co., Ltd. (72) Yoshiki Kikuchi 1-2-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Sun (72) Inventor Ryo Kawabata 1-2-1 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo F-term (reference) 2G052 AA12 AB01 AC24 AD06 AD46 BA13 CA02 CA04 DA01 DA22 GA11 2G055 AA22 BA01 CA09 DA04 DA31 EA10 FA02 2G059 AA01 BB04 CC03 DD12 EE02 EE11 FF07 FF08 GG01 GG03 HH02 HH06 JJ02 JJ17 JJ24 KK01 KK02 KK03 MM05 MM12 MM14 4K070 AB20 BE06 BE14 CG01

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 溶融金属に浸漬され、その中に溶融金属
を保持するプローブと、 前記プローブ内の溶融金属表面に向けて上方から雰囲気
圧よりも高い圧力の気体を連続的に供給するとともにプ
ローブ外に排出し、前記プローブ内の溶融金属表面に測
定面を形成する測定面形成手段と、 成分測定用波長を含む光を前記プローブを通して前記測
定面に照射し、その反射光に基づいて所定成分の濃度を
測定する測定手段とを具備することを特徴とする溶融金
属の成分測定装置。
1. A probe immersed in a molten metal and holding the molten metal therein, and a probe which continuously supplies a gas having a pressure higher than an atmospheric pressure from above to a surface of the molten metal in the probe. A measurement surface forming means for discharging the sample to the outside and forming a measurement surface on the surface of the molten metal in the probe; and irradiating the measurement surface with light containing a wavelength for component measurement through the probe, and determining a predetermined component based on the reflected light. And measuring means for measuring the concentration of the molten metal.
【請求項2】 前記プローブは有底筒状をなし、かつそ
の側面に設けられた溶融金属をサンプリングするサンプ
リング孔と、前記測定面形成手段を構成し前記サンプリ
ング孔の上部に設けられた気体排出孔とを有し、前記プ
ローブを前記気体排出孔の上縁以上の位置まで溶融金属
内に浸漬させた状態として、前記サンプリング孔からサ
ンプリングされ前記プローブに保持された溶融金属の表
面に前記気体を連続的に供給して前記気体排出孔から排
出することにより前記測定面が形成されることを特徴と
する請求項1に記載の溶融金属の成分測定装置。
2. The probe has a cylindrical shape with a bottom and has a sampling hole provided on a side surface thereof for sampling a molten metal, and a gas discharge formed on the sampling hole and constituting the measurement surface forming means. Having a hole, and in a state where the probe is immersed in the molten metal to a position equal to or more than the upper edge of the gas discharge hole, the gas is sampled from the sampling hole and is put on the surface of the molten metal held by the probe. 2. The molten metal component measuring apparatus according to claim 1, wherein the measurement surface is formed by continuously supplying the gas and discharging the gas from the gas discharge hole.
【請求項3】 前記サンプリング孔と前記気体排出孔と
が一体的に形成されていることを特徴とする請求項2に
記載の溶融金属の成分測定装置。
3. The molten metal component measuring device according to claim 2, wherein the sampling hole and the gas discharge hole are formed integrally.
【請求項4】 溶融金属の温度を測定する温度測定手段
をさらに有することを特徴とする請求項1から請求項3
のいずれか1項に記載の溶融金属の成分測定装置。
4. The apparatus according to claim 1, further comprising temperature measuring means for measuring the temperature of the molten metal.
The molten metal component measuring device according to any one of the above items.
【請求項5】 前記測定面を用いて前記測定手段により
溶融金属の所定成分を測定する際に、前記測定面から放
射される輻射光を測定する輻射光測定手段をさらに具備
し、前記輻射光測定手段により測定された輻射光強度と
前記温度測定手段によって測定された溶融金属の温度と
の関係から溶融金属の測定面の形成の良否を判定するこ
とを特徴とする請求項4に記載の溶融金属の成分測定装
置。
5. The apparatus according to claim 1, further comprising: a radiation measuring unit configured to measure radiation emitted from the measurement surface when measuring a predetermined component of the molten metal by the measurement unit using the measurement surface. The melting according to claim 4, wherein the quality of the formation of the measurement surface of the molten metal is determined from the relationship between the radiation light intensity measured by the measuring means and the temperature of the molten metal measured by the temperature measuring means. Metal component measurement device.
【請求項6】 前記プローブは、溶融金属導入用に底部
が開口された筒状をなすことを特徴とする請求項1に記
載の溶融金属の成分測定装置。
6. The molten metal component measuring device according to claim 1, wherein the probe has a cylindrical shape with an open bottom for introducing molten metal.
【請求項7】 前記プローブの側面に設けられ前記測定
面形成手段を構成する気体排出孔を有し、前記プローブ
を前記気体排出孔の上縁以上の位置まで溶融金属内に浸
漬させた状態として、前記プローブ内に保持された溶融
金属の表面に前記気体を供給して前記気体排出孔から排
出することにより前記測定面が形成されることを特徴と
する請求項6に記載の溶融金属の成分測定装置。
7. A gas discharge hole provided on a side surface of the probe and constituting the measurement surface forming means, wherein the probe is immersed in molten metal to a position equal to or higher than an upper edge of the gas discharge hole. The component of the molten metal according to claim 6, wherein the measurement surface is formed by supplying the gas to the surface of the molten metal held in the probe and discharging the gas from the gas discharge hole. measuring device.
【請求項8】 前記プローブ内に前記気体を供給して前
記底部の開口から排出することにより前記測定面が形成
されることを特徴とする請求項6に記載の溶融金属の成
分測定装置。
8. The molten metal component measuring apparatus according to claim 6, wherein the measurement surface is formed by supplying the gas into the probe and discharging the gas from an opening in the bottom.
【請求項9】 底なし筒状をなし、溶融金属表面の上方
に配置されるプローブと、 前記プローブを介して前記溶融金属表面に向けて上方か
ら雰囲気圧よりも高い圧力の気体を連続的に供給し、溶
融金属表面に測定面を形成する測定面形成手段と、 成分測定用波長を含む光を前記プローブを通して前記測
定面に照射し、その反射光に基づいて所定成分の濃度を
測定する測定手段とを具備することを特徴とする溶融金
属の成分測定装置。
9. A probe having a bottomless cylindrical shape and disposed above the surface of the molten metal, and continuously supplying a gas having a pressure higher than the atmospheric pressure from above toward the surface of the molten metal via the probe. A measuring surface forming means for forming a measuring surface on the surface of the molten metal; and a measuring means for irradiating the measuring surface with light including a wavelength for component measurement through the probe and measuring the concentration of a predetermined component based on the reflected light. A component measuring apparatus for molten metal, comprising:
【請求項10】 溶融金属を保持する容器の側壁または
底壁に、ノズル孔が容器内の溶融金属につながるように
設けられたノズルと、 前記ノズルを介して前記溶融金属に向けて雰囲気圧より
も高い圧力の気体を連続的に供給し、溶融金属の気体供
給部分に測定面を形成する測定面形成手段と、 成分測定用波長を含む光を前記プローブを通して前記測
定面に照射し、その反射光に基づいて所定成分の濃度を
測定する測定手段とを具備することを特徴とする溶融金
属の成分測定装置。
10. A nozzle provided on a side wall or a bottom wall of a container for holding a molten metal so that a nozzle hole is connected to the molten metal in the container. Measuring surface forming means for continuously supplying gas at a high pressure and forming a measuring surface on the gas supply portion of the molten metal; and irradiating the measuring surface with light containing a wavelength for component measurement through the probe, and reflecting the light. Measuring means for measuring the concentration of a predetermined component based on light.
【請求項11】 前記測定手段は、成分測定用波長を含
む光を発光する発光部と、前記測定面で反射した光の光
量を検出するとともにその検出結果に基づいて前記所定
成分の濃度を求める計測部と、前記プローブ内またはそ
の近傍に設けられ、発光部からの光を前記測定面に照射
し測定面で反射した光を受光するための先端光学系と、
前記発光部から前記先端光学系の間および前記先端光学
系から前記測定部の間で光を導く光ファイバーとを有す
ることを特徴とする請求項1から請求項10のいずれか
1項に記載の溶融金属の成分測定装置。
11. The measuring means for emitting a light including a component measuring wavelength, detecting a light amount of light reflected on the measurement surface, and obtaining a concentration of the predetermined component based on the detection result. A measuring unit, provided in or near the probe, a tip optical system for receiving light reflected from the measuring surface by irradiating light from the light emitting unit to the measuring surface,
11. The optical fiber according to claim 1, further comprising an optical fiber that guides light between the light emitting unit and the tip optical system and between the tip optical system and the measurement unit. 12. Metal component measurement device.
【請求項12】 前記光はレーザー光であり、前記発光
部は、一つ以上の測定成分用のレーザー光源と、溶融金
属の主成分用のレーザー光源と、光吸収のない基準光用
のレーザー光源と、これら光源からのレーザー光を同一
光路に導くとともに光ファイバーに導く光学系とを有す
ることを特徴とする請求項11に記載の溶融金属の成分
測定装置。
12. The light source is a laser beam, and the light-emitting unit includes a laser light source for one or more measurement components, a laser light source for a main component of a molten metal, and a laser for a reference light having no light absorption. The molten metal component measuring apparatus according to claim 11, further comprising: a light source; and an optical system that guides laser light from these light sources to the same optical path and also to an optical fiber.
【請求項13】 溶融金属の温度を測定する温度測定手
段をさらに有することを特徴とする請求項6から請求項
12のいずれか1項に記載の溶融金属の成分測定装置。
13. The apparatus for measuring a component of a molten metal according to claim 6, further comprising a temperature measuring means for measuring a temperature of the molten metal.
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