JP4399927B2 - Apparatus and method for measuring oxygen partial pressure in slag - Google Patents
Apparatus and method for measuring oxygen partial pressure in slag Download PDFInfo
- Publication number
- JP4399927B2 JP4399927B2 JP32533299A JP32533299A JP4399927B2 JP 4399927 B2 JP4399927 B2 JP 4399927B2 JP 32533299 A JP32533299 A JP 32533299A JP 32533299 A JP32533299 A JP 32533299A JP 4399927 B2 JP4399927 B2 JP 4399927B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- slag
- partial pressure
- temperature
- oxygen
- molten steel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
- Y02P10/134—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by avoiding CO2, e.g. using hydrogen
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、転炉内の溶鋼に酸素を吹き付ける吹錬工程において、該溶鋼の表面付近に形成されるスラグ層の酸素分圧を測定する酸素分圧測定装置およびその測定方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
製鋼プロセスにおいては、高炉から出た銑鉄に含まれる炭素、燐、珪素およびマンガンなどの不純物を除去する精錬工程に、転炉が広く使われている。この転炉内に、溶融している銑鉄と一緒にスクラップや石灰などを入れて、酸素を高速で吹き付けると、溶鋼中の前記不純物が酸素と結合して熱を発して燃え、溶鋼中から除去される。この工程を吹錬工程という。吹錬工程においては、溶鋼の上にSiO2、CaO、Al2O3、FeO、MnO若しくはMgOなどの酸化物を含有するスラグ層が形成される。このスラグ層は、溶鋼が空気と直接接触するのを防ぐものであり重要な役割を果たす。また、このスラグ層中の酸素分圧は、前記スラグ層中の酸化物若しくは溶鋼中の不純物の組成に影響を与えることから、その調節は極めて重要である。そして、その酸素分圧を適宜制御することにより、種々の元素を溶鋼相、スラグ相またはガス相へ移行させて、所定の組成を有する鉄鋼材料を作ることができることから、スラグ層中の酸素分圧の正確な測定手段が求められている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来から、実操業における転炉内の溶鋼の酸素分圧測定は行われてきたが、スラグ層の酸素分圧測定は難しかった。これは以下の理由による。図9は、溶鋼の酸素分圧を測定するのに用いた酸素分圧測定プローブ50の鉄製カバー部材51の一部を切り欠いた状態を示す概略図である。この酸素分圧測定プローブ50の先端部には、内部に熱電対52aを配設された保護管52bからなる測温センサ52と、標準電極(図示せず)を内装した酸素イオン伝導性を有する固体電解質54と、当該先端部外周を囲む環状電極(対照電極)55と、当該先端部を覆う鉄製カバー部材51とが設けられている。このような酸素分圧測定プローブ50を転炉中のスラグ層を貫通させて溶鋼中にまで浸漬すると、カバー部材51が溶解して、固体電解質54と測温センサ52が溶鋼中に露出する。そのカバー部材51は、保護管52bがスラグと反応し浸蝕するのを防ぐものである。次いで、環状電極55と標準電極との間に、標準電極の酸素分圧と固体電解質54に接する溶鋼中の酸素分圧との差に対応した起電力が測定され、測温センサ52により溶鋼温度が測定されて、これら起電力と溶鋼温度とに基づいて溶鋼の酸素分圧が算出される。
【0004】
しかし、このような酸素分圧測定プローブ50は、カバー部材51を除いても、スラグ層の酸素分圧測定に直接使うことはできない。これは、(1)前記保護管52bは、スラグと反応し浸蝕するので、スラグ温度を直接測定することはできず、(2)前記2つのセンサを用いてスラグ温度と、酸素分圧に対応する起電力とを正確に測定するには数秒の時間を要するが、数秒間、薄いスラグ層中にセンサを位置させるのが難しい、という2つの理由からである。特に、近年、スラグ層を薄くする精錬工法(スラグレス工法)が採用されつつあるので、薄いスラグ層中にセンサを位置させることは益々困難になりつつある。
【0005】
従って、従来は、例えば本出願人による特公平7−15449号公報に開示されるように、実操業における転炉の代わりに実験炉を用い、銀などの特定金属を用いて、実験室レベルのスラグ中の酸素分圧を測定し、この測定値から実操業における酸素分圧を推定していた。しかし、実操業環境と実験室環境とは異なるので、その推定にも限界があった。
【0006】
以上の事情に鑑み、本発明が解決しようとするところは、実操業における転炉内のスラグ層の酸素分圧測定を精度良く行う点にある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決すべく、本発明の酸素分圧測定装置は、筒状本体部の先端面に形成した凹所内に、標準電極を内装した酸素イオン伝導性を有する棒状の固体電解質を立設し、この固体電解質を囲む位置にスラグ付着性の良好な材質の対照電極を設けて構成した酸素センサと、この酸素センサに隣接し、その感温部を筒状本体部の軸方向において前記酸素センサより先端側に位置付けた溶鋼温度測定用の測温センサと、からなる酸素分圧測定プローブを備えると共に、前記酸素センサの標準電極と対照電極間に生起するスラグ中の酸素分圧に対応する起電力と、前記測温センサから出力される熱起電力に対応する溶鋼温度とに基づいて、この溶鋼温度をスラグ温度とみなしてスラグ中の酸素分圧を算出する演算部を備えることを特徴としたものである。
【0008】
ここで、前記測温センサがスラグと反応し浸蝕するのを防ぐには、当該測温センサをカバー部材で覆うことが好ましい。
【0009】
また、このような装置を用いたスラグ中の酸素分圧測定方法は、筒状本体部の先端面に形成した凹所内に、標準電極を内装した酸素イオン伝導性を有する棒状の固体電解質を立設し、この固体電解質を囲む位置にスラグ付着性の良好な材質の対照電極を設けて構成した酸素センサと、この酸素センサに隣接し、その感温部を筒状本体部の軸方向において前記酸素センサより先端側に位置づけた溶鋼温度測定用の測温センサと、からなる酸素分圧測定プローブを用い、この酸素分圧測定プローブ先端面をスラグ層を通過させ、この通過時に凹所内に流入したスラグを保持したまま、測温センサの感温部を溶鋼層所定深さ位置にまで到達させて停止させ、当該停止姿勢において凹所内のスラグを介して酸素センサの標準電極と対照電極間に生起する起電力を測定する共に、測温センサを用いて溶鋼温度を測定し、前記溶鋼温度をスラグ温度とみなしてスラグ中の酸素分圧を測定してなるものである。
【0010】
ここで、前記測温センサがスラグと反応し浸蝕するのを防ぐ場合は、スラグとの反応防止用カバー部材で覆われた前記測温センサをスラグ層を通過させ、溶鋼に浸漬させて、前記カバー部材が溶解し、露出した測温センサにより溶鋼温度を測定するのが好ましい。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る酸素分圧測定装置の実施形態を図面を参照しながら説明する。
【0012】
図1は、本発明に係る酸素分圧測定装置の酸素分圧測定プローブの鉄製カバー部材の一部を切り欠いた要部説明図である。本実施形態の酸素分圧測定プローブ1は、筒状本体部2の先端面に形成され、環状内壁3を有する凹所4内に立設し、標準電極(図示せず)を内装した棒状の固体電解質5と、この固体電解質5を軸心にして配設したスラグ付着性の良好な鉄製の環状電極(対照電極)6とからなる酸素センサと、当該先端面において、前記酸素センサと隣接して配設され、鉄製のカバー部材7で覆われたアーチ状の測温センサ8とから構成される。この測温センサ8は、石英などからなるチューブ状保護管8aの内部に熱電対8bを配設したものであり、その頂点付近に熱電対8bの測温接点を有した感温部9を備えている。尚、この測温センサ8の感温部9は、後述する理由から、前記の酸素センサの頂点よりも先端側に位置するように配設される。また、前記固体電解質5は酸素イオン導電体であり、一般には、酸化ジルコニウム(ジルコニア)や酸化トリウムを主体とし、必要に応じて、二酸化珪素、アルミナ、酸化チタン若しくは酸化鉄などを所定量(数モル程度)固溶して部分安定化された焼結体であるが、特に部分安定化ジルコニアは、優れた耐熱衝撃性を有すると共に酸素濃度に対する応答速度が早いことから好ましい。このような固体電解質5に内装される標準電極には、クロムと酸化クロム、モリブデンと酸化モリブデン、ニッケルと酸化ニッケルとの混合物などが用いられる。
【0013】
前記酸素センサとしては、より具体的には、図2(a),(b)に示すようなものが挙げられる。同図(a),(b)は、酸素センサの概略断面図である。同図(a)に示す酸素センサは、環状内壁10の軸心に配設された固体電解質11の先端部が、凹所12からやや突出したものであり、同図(b)に示す酸素センサは、環状内壁14が後退し且つその軸心に配設された固体電解質15の先端部が、凹所16内に位置したものとなっている。
【0014】
このような酸素分圧測定プローブは、図3に示す形態で用いられる。図3は、上記酸素分圧測定プローブ1を用いて転炉内のスラグ層の酸素分圧を測定している状態を示す模式図である。図中の符号20は転炉、21は転炉内の溶鋼層、22はスラグ層、24はその先端部に本発明に係る酸素分圧測定プローブ1を設けたサブランス、25は先端部から下方の溶鋼へ酸素を吹き出すメインランスを示している。サブランス24は、昇降装置(図示せず)に保持されており、転炉20の底部は酸素等を含むガス27を溶鋼中に上吹きさせる羽口20a,20b,20cを備えている。
【0015】
そのスラグ層22の酸素分圧の測定は、以下のように行われる。先ず、駆動装置により酸素分圧測定プローブ1を下方へ移動させ、スラグ層22を貫通させて溶鋼層21の中に浸漬させ、溶鋼層の所定深さ位置に停止させる。このとき、図7に示すように、前記のカバー部材7は溶鋼中に溶解して測温センサ8が露出し、酸素センサの凹所4には溶融したスラグ28が保持され、固体電解質5の全表面と環状電極6とに付着している。このように、凹所4にスラグ28を流入させて保持しつつ、スラグ付着性の良好な環状電極6にスラグ28を付着させることにより、固体電解質5の全表面が確実にスラグ28で覆われて、溶鋼中に酸素分圧測定プローブ1を浸漬しても、固体電解質5の表面の一部が溶鋼中に露出することが無くなるのである。尚、図2(b)に示したように、凹所16のより内部に固体電解質15を配置した場合は、固体電解質の表面の一部が溶鋼に露出するのをより確実に防ぐことができる。また、測温センサ8の感温部9を酸素センサよりも先端側に位置付けしていることで、スラグ28が感温部9に付着し、溶鋼温度測定を阻害するのを防いでいる。
【0016】
次に、酸素分圧測定プローブ1は、スラグ28の酸素分圧測定が終了するまでの数秒間、その停止状態を維持される。このとき、溶融状態のスラグ28は電気伝導性を有するので固体電解質5と環状電極6とが電気的に接続し、固体電解質5に内装された標準電極と環状電極6との間に、その標準電極の酸素分圧と固体電解質5の表面に付着したスラグ中の酸素分圧との差に対応した起電力が発生し、測温センサ8の感温部9により溶鋼温度に対応した熱起電力が発生する。これら起電力および熱起電力は、ホルダー26に備わる電気接点を通して接続された後方に位置する測定器により検出される。尚、前記の停止状態は、酸素分圧に対応する起電力の変化が平衡状態に移るまでの数秒間、維持されなければならない。
【0017】
次に、測定器においては、測温センサ8による熱起電力の値を基にして溶鋼温度が算出され、この溶鋼温度をスラグ温度とみなし、以下の式を用いてスラグ中の酸素分圧(Po2)が算出される。
【0018】
【数1】
ここで、式中のEは酸素濃淡電池の平衡状態における起電力,Rはガス定数(気体定数),Fはファラディ定数,Peは固体電解質の電子伝導パラメータ,Po2 (ref)は基準電極の酸素分圧,Po2 はスラグ中の酸素分圧である。
【0019】
そして、測定器においてスラグ中の酸素分圧を算出した後、駆動装置27を用いてホルダー26を上昇させ、酸素分圧測定プローブ1を転炉20内から脱却させる。尚、測定器にマイクロプロセッサを内蔵して、このようにして算出・測定されたスラグ中の酸素分圧とスラグ温度とを用いて、スラグ中の酸素活量を算出したり、予め作成された検量線を用いてスラグ中の炭素量を推定・算出する機能(ソフトウェアなど)を付与することも可能である。また、算出された値をデジタル表示計やCRTなどに表示したり、その値を異常検出に利用することなども、容易に実現できる。
【0020】
次に、図4〜図6を参照しながら、その先端部に酸素分圧測定プローブ1を設けた複合プローブの一実施形態を簡単に説明する。図4(a)は、本発明に係る酸素分圧測定プローブ1を先端に設けた複合プローブの全体側面図であり、同図(b)は、複合プローブを左側から見た正面図であり、同図(c)は、複合プローブを右側から見た背面図である。このような複合プローブは、全長が1,500〜2,000mm、外径が75〜100mmの筒状本体部2の先端面に前記酸素センサと測温センサとを有した酸素分圧測定プローブ1と、この酸素分圧測定プローブ1に内嵌接合する全長が420〜450mm、外径が54〜65mmの中軸管30と、この中軸管30に外嵌接合し且つ後方のホルダー(図示せず)に連結する全長が200〜400mm、外径が75〜90mmのサブスリーブ31とを備えて構成される。尚、図4(a)には、酸素センサと測温センサとは、筒状本体部2の軸心を挟んで並設されているが、本発明ではこれに限らず、図5に示すように、酸素センサ32とカバー部材33に覆われた測温センサとが、筒状本体部34の軸心に対してより偏心した状態で並設されていてもよい。
【0021】
図6は、前記複合プローブの概略構成を示す要部断面図である。筒状本体部2の構成部材である紙製の外管40の内部には、固体電解質5を備えた酸素センサ、カバー部材7で覆われた測温センサおよびカーボンセンサが設けられている。酸素センサおよび測温センサの構成は、上述の構成と略同じである。またカーボンセンサは、溶鋼流入口41を備えた鉄製の脱酸室42と、この脱酸室42内に配設されたアルミニウムなどからなるキル材43と、鉄製の溶鋼採取室44とを備えており、脱酸室42においてサポーター45により固定された棒状の熱電対46の先端部が溶鋼採取室44内に配設されたものである。上述したように酸素分圧測定プローブ1が溶鋼中に浸漬すると、前記溶鋼流入口41から脱酸室入口部42aを経て流入した溶鋼がキル材43で脱酸された後に、溶鋼採取室44内に流入し、ここで熱電対46によりその凝固温度が測定され、後方に位置する測定器により溶鋼中の炭素濃度が算出される。また、中軸管30の内部には、前記のホルダーの電気接点と接続するコネクタ47が設けられており、酸素センサ、測温センサおよびカーボンセンサから導出したリード線48a,48b,48cと接続されている。
【0022】
このような複合プローブのサンプルを18本作製し、これらサンプルを用いて同一条件下で転炉内の溶鋼温度、凝固温度およびスラグ起電力を測定した。本サンプルで用いた上記固体電解質5としてはZrO2を用い、この固体電解質5に内装した標準電極としてはCr/Cr2O3を用いた。その測定結果の一例を図8のグラフに示す。グラフの横軸は、経過時間(秒;sec)を示している。また、このグラフに基づき、上記した数式を用いてスラグ中の酸素分圧(Po2)の対数値(log(Po2))を算出した。その結果を以下の表1に示す。図8は、表1中のサンプル番号4に対応するグラフである。尚、上記した数式中、T:溶鋼温度、E:スラグ起電力(EMF)、Po2(ref)=10(8.938-39420/T)、R(気体定数)とF(ファラディ定数)は既知の物理定数である。
【0023】
表1中、「鋼番」は溶鋼を吹錬した番号を示している。また、各鋼番に対応した吹錬過程において、溶鋼が脱炭される途中の「中間」時、および溶鋼が脱炭された後に酸素吹込みを停止した「吹止」時の各測定タイミングで、一本の複合プローブを用いてスラグ起電力を測定し、上記酸素分圧測定プローブの測温センサにより溶鋼温度を測定し、上記カーボンセンサの熱電対により凝固温度を測定した。図8に示した例(サンプル番号4)では、表1中の「溶鋼温度」は、およそ2〜6秒、「凝固温度」は、およそ9〜14秒における温度である。また表1中の「EMF(スラグ起電力)」は、図8のグラフに例示されるようにスラグ起電力曲線のうち最初の平衡状態にある領域(図中の領域A)でサンプリングされた値である。
【0024】
【表1】
【0025】
以上、上述の本発明に係る酸素分圧測定装置は、実操業における転炉内のスラグ中の酸素分圧測定に用いるのに好適なものではあるが、実験炉や電気炉などにも用いることができる。
【0026】
【発明の効果】
本発明に係る酸素分圧測定装置は、筒状本体部先端面に形成した凹所内に棒状の固体電解質を立設し、この固体電解質を囲む位置にスラグ付着性の良好な材質の対照電極を設けて構成した酸素センサと、その感温部を前記酸素センサよりも先端側に位置付けた測温センサとからなる酸素分圧測定プローブを備えると共に、溶鋼温度をスラグ温度とみなしてスラグ中の酸素分圧を算出する演算部とを備えることにより、酸素分圧測定プローブをスラグを通過させる際に、凹所にスラグが保持され且つ対照電極にスラグが付着して、固体電解質全表面が確実にスラグで覆われるので、このような酸素分圧測定プローブを溶鋼中に浸漬しても、固体電解質の表面の一部が溶鋼に露出することなく、標準電極の酸素分圧とそのスラグ中の酸素分圧との差に対応した起電力を安定して得ることが可能となり、また、測温センサの感温部を酸素センサよりも先端側に位置付けているので、凹部に保持したスラグが感温部に付着せずに、正確な溶鋼温度を測定することができる。従って、前記演算部を用いてスラグ中の酸素分圧を正確に算出し測定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る酸素分圧測定装置の酸素分圧測定プローブの鉄製カバー部材の一部を切り欠いた要部説明図である。
【図2】本発明に係る酸素センサを示す概略断面図である。
【図3】本発明に係る酸素分圧測定プローブを転炉内の溶鋼に浸漬した状態を示す概略断面図である。
【図4】(a)は本発明に係る複合プローブを示す全体側面図であり、(b)は(a)に示す複合プローブの正面図であり、(c)は(a)に示す複合プローブの背面図である。
【図5】他の実施形態の複合プローブの正面図である。
【図6】本発明に係る複合プローブを示す要部断面図である。
【図7】本発明に係る酸素分圧測定プローブの酸素センサにスラグを保持し、熱電対測温センサが溶鋼中に露出した状態を示す概略断面図である。
【図8】複合プローブを用いて測定した結果を示すグラフである。
【図9】従来の溶鋼の酸素分圧測定用プローブの一部を切り欠いた状態を示す概略図である。
【符号の説明】
1 酸素分圧測定プローブ
2 筒状本体部
3 環状内壁
4 凹所
5 固体電解質
6 環状電極(対照電極)
7 カバー部材
8 測温センサ
8a 保護管
8b 熱電対
9 感温部
10 環状内壁
11 固体電解質
12 凹所
13 環状電極
14 環状内壁
15 固体電解質
16 凹所
17 環状電極
20 転炉
20a,20b,20c 羽口
21 溶鋼層
22 スラグ層
24 サブランス
25 メインランス
26 酸素
27 ガス
28 スラグ
30 中軸管
31 サブスリーブ
32 酸素センサ
33 カバー部材
34 筒状本体部
40 外管
41 溶鋼流入口
42 脱酸室
42a 脱酸室入口部
43 キル材
44 溶鋼採取室
45 サポーター
46 熱電対
47 コネクタ
50 酸素分圧測定プローブ
51 鉄製カバー部材
52 測温センサ
52a 熱電対
52b 保護管
54 固体電解質
55 環状電極(対照電極)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an oxygen partial pressure measuring apparatus and a measuring method for measuring an oxygen partial pressure of a slag layer formed near the surface of a molten steel in a blowing step of blowing oxygen to the molten steel in a converter.
[0002]
[Prior art]
In the steelmaking process, converters are widely used in refining processes for removing impurities such as carbon, phosphorus, silicon and manganese contained in pig iron from the blast furnace. In this converter, scrap or lime is put together with molten pig iron, and when oxygen is blown at high speed, the impurities in the molten steel combine with oxygen to generate heat and burn and are removed from the molten steel. Is done. This process is called blowing process. In the blowing process, a slag layer containing an oxide such as SiO 2 , CaO, Al 2 O 3 , FeO, MnO, or MgO is formed on the molten steel. This slag layer prevents the molten steel from coming into direct contact with air and plays an important role. Further, since the oxygen partial pressure in the slag layer affects the composition of oxides in the slag layer or impurities in the molten steel, its adjustment is extremely important. Then, by appropriately controlling the oxygen partial pressure, various elements can be transferred to the molten steel phase, slag phase, or gas phase to produce a steel material having a predetermined composition. There is a need for an accurate means of measuring pressure.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, conventionally, oxygen partial pressure measurement of molten steel in a converter in actual operation has been performed, but it was difficult to measure oxygen partial pressure of a slag layer. This is due to the following reason. FIG. 9 is a schematic view showing a state in which a part of the
[0004]
However, such an oxygen partial
[0005]
Therefore, conventionally, for example, as disclosed in Japanese Patent Publication No. 7-15449 by the present applicant, a laboratory furnace is used instead of a converter in actual operation, and a specific metal such as silver is used, so that The oxygen partial pressure in the slag was measured, and the oxygen partial pressure in actual operation was estimated from this measured value. However, since the actual operating environment and the laboratory environment are different, the estimation was limited.
[0006]
In view of the above circumstances, the present invention intends to solve the problem that the oxygen partial pressure of the slag layer in the converter in the actual operation is accurately measured.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the oxygen partial pressure measuring device of the present invention has a rod-shaped solid electrolyte having oxygen ion conductivity and having a standard electrode installed in a recess formed in the distal end surface of a cylindrical main body. An oxygen sensor comprising a reference electrode made of a material having good slag adhesion at a position surrounding the solid electrolyte, and the oxygen sensor adjacent to the oxygen sensor and having a temperature sensing portion in the axial direction of the cylindrical main body. A temperature measuring sensor for measuring the molten steel temperature positioned on the more distal end side, and an oxygen partial pressure measuring probe comprising an oxygen partial pressure in the slag generated between the standard electrode and the reference electrode of the oxygen sensor. Based on the electric power and the molten steel temperature corresponding to the thermoelectromotive force output from the temperature measuring sensor, the molten steel temperature is regarded as the slag temperature, and an arithmetic unit for calculating the oxygen partial pressure in the slag is provided. What A.
[0008]
Here, in order to prevent the temperature sensor from reacting with the slag and being eroded, the temperature sensor is preferably covered with a cover member.
[0009]
In addition, a method for measuring the partial pressure of oxygen in the slag using such an apparatus is a method in which a rod-shaped solid electrolyte having oxygen ion conductivity and having a standard electrode is provided in a recess formed in the tip surface of the cylindrical main body. And an oxygen sensor constructed by providing a reference electrode made of a material having good slag adhesion at a position surrounding the solid electrolyte, and adjacent to the oxygen sensor, the temperature sensing portion is arranged in the axial direction of the cylindrical main body portion. Using an oxygen partial pressure measurement probe consisting of a temperature sensor for measuring the molten steel temperature positioned on the tip side of the oxygen sensor, this oxygen partial pressure measurement probe passes through the slag layer at the tip of the oxygen partial pressure measurement probe and flows into the recess during this passage. While holding the slag, the temperature sensing part of the temperature sensor reaches the predetermined depth position of the molten steel layer and stops, and in the stop position, between the standard electrode and the reference electrode of the oxygen sensor via the slag in the recess Occur Both measuring the electromotive force, in which the temperature measuring using the sensor to measure the temperature of molten steel, comprising the molten steel temperature is regarded as slag temperature measuring oxygen partial pressure in the slag.
[0010]
Here, in order to prevent the temperature sensor from reacting and eroding with the slag, the temperature sensor covered with a cover member for preventing reaction with the slag is passed through the slag layer, immersed in molten steel, It is preferable that the molten steel temperature is measured by a temperature sensor that has melted and exposed the cover member.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of an oxygen partial pressure measuring apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0012]
FIG. 1 is an explanatory view of a main part in which a part of an iron cover member of an oxygen partial pressure measuring probe of an oxygen partial pressure measuring apparatus according to the present invention is cut out. The oxygen partial pressure measuring probe 1 of this embodiment is formed in a rod-like shape, which is formed on the distal end surface of the cylindrical
[0013]
More specifically, examples of the oxygen sensor include those shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b). The same figure (a), (b) is a schematic sectional drawing of an oxygen sensor. The oxygen sensor shown in FIG. 6A is such that the tip of the
[0014]
Such an oxygen partial pressure measurement probe is used in the form shown in FIG. FIG. 3 is a schematic diagram showing a state in which the oxygen partial pressure of the slag layer in the converter is measured using the oxygen partial pressure measuring probe 1. In the figure,
[0015]
The measurement of the oxygen partial pressure of the
[0016]
Next, the oxygen partial pressure measurement probe 1 is maintained in a stopped state for several seconds until the oxygen partial pressure measurement of the
[0017]
Next, in the measuring instrument, the molten steel temperature is calculated based on the value of the thermoelectromotive force by the
[0018]
[Expression 1]
Where E is the electromotive force in the equilibrium state of the oxygen concentration cell, R is the gas constant (gas constant), F is the Faraday constant, Pe is the electron conduction parameter of the solid electrolyte, and Po 2 (ref) is the reference electrode oxygen partial pressure, Po 2 is oxygen partial pressure in the slag.
[0019]
And after calculating the oxygen partial pressure in slag in a measuring device, the
[0020]
Next, an embodiment of a composite probe in which the oxygen partial pressure measurement probe 1 is provided at the tip thereof will be briefly described with reference to FIGS. 4 (a) is an overall side view of the composite probe provided with the oxygen partial pressure measurement probe 1 according to the present invention at the tip, and FIG. 4 (b) is a front view of the composite probe as viewed from the left side. FIG. 3C is a rear view of the composite probe as viewed from the right side. Such a composite probe has an oxygen partial pressure measuring probe 1 having the oxygen sensor and the temperature sensor on the distal end surface of the cylindrical
[0021]
FIG. 6 is a cross-sectional view of a principal part showing a schematic configuration of the composite probe. An oxygen sensor provided with the
[0022]
Eighteen samples of such composite probes were prepared, and the molten steel temperature, solidification temperature, and slag electromotive force in the converter were measured under the same conditions using these samples. ZrO 2 was used as the
[0023]
In Table 1, “steel number” indicates a number obtained by blowing molten steel. In addition, in the blowing process corresponding to each steel number, at each measurement timing of “intermediate” while the molten steel is being decarburized and “blowing” when the oxygen blowing is stopped after the molten steel is decarburized. The slag electromotive force was measured using one composite probe, the molten steel temperature was measured with the temperature sensor of the oxygen partial pressure measurement probe, and the solidification temperature was measured with the thermocouple of the carbon sensor. In the example shown in FIG. 8 (sample number 4), “molten steel temperature” in Table 1 is a temperature at about 2 to 6 seconds, and “solidification temperature” is a temperature at about 9 to 14 seconds. In addition, “EMF (slag electromotive force)” in Table 1 is a value sampled in a region (region A in the figure) in the first equilibrium state of the slag electromotive force curve as illustrated in the graph of FIG. It is.
[0024]
[Table 1]
[0025]
As described above, the oxygen partial pressure measuring apparatus according to the present invention is suitable for use in measuring oxygen partial pressure in slag in a converter in actual operation, but it is also used in an experimental furnace or an electric furnace. Can do.
[0026]
【The invention's effect】
In the oxygen partial pressure measuring device according to the present invention, a rod-shaped solid electrolyte is erected in a recess formed in the front end surface of the cylindrical main body, and a reference electrode made of a material having good slag adhesion is provided at a position surrounding the solid electrolyte. An oxygen partial pressure measuring probe comprising an oxygen sensor provided and a temperature measuring sensor having a temperature sensing portion positioned on the tip side of the oxygen sensor is provided, and the molten steel temperature is regarded as the slag temperature and oxygen in the slag When the slag is passed through the oxygen partial pressure measurement probe, the slag is held in the recess and the slag adheres to the reference electrode, so that the entire surface of the solid electrolyte is surely provided. Because it is covered with slag, even if such an oxygen partial pressure measurement probe is immersed in molten steel, the oxygen partial pressure of the standard electrode and the oxygen in the slag are not exposed to the molten steel even if a part of the surface of the solid electrolyte is exposed to the molten steel. With partial pressure In addition, since the temperature sensing part of the temperature sensor is positioned on the tip side of the oxygen sensor, the slag held in the recess does not adhere to the temperature sensing part. In addition, an accurate molten steel temperature can be measured. Therefore, it is possible to accurately calculate and measure the oxygen partial pressure in the slag using the calculation unit.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view of a main part in which a part of an iron cover member of an oxygen partial pressure measuring probe of an oxygen partial pressure measuring apparatus according to the present invention is cut away.
FIG. 2 is a schematic sectional view showing an oxygen sensor according to the present invention.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a state in which an oxygen partial pressure measurement probe according to the present invention is immersed in molten steel in a converter.
4A is an overall side view showing a composite probe according to the present invention, FIG. 4B is a front view of the composite probe shown in FIG. 4A, and FIG. 4C is a composite probe shown in FIG. FIG.
FIG. 5 is a front view of a composite probe according to another embodiment.
FIG. 6 is a cross-sectional view of a main part showing a composite probe according to the present invention.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a state in which a slag is held in an oxygen sensor of an oxygen partial pressure measurement probe according to the present invention and a thermocouple temperature sensor is exposed in molten steel.
FIG. 8 is a graph showing the results of measurement using a composite probe.
FIG. 9 is a schematic view showing a state where a part of a conventional probe for measuring oxygen partial pressure of molten steel is cut away.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Oxygen partial
7 Cover
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32533299A JP4399927B2 (en) | 1998-11-17 | 1999-11-16 | Apparatus and method for measuring oxygen partial pressure in slag |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32729898 | 1998-11-17 | ||
JP10-327298 | 1998-11-17 | ||
JP32533299A JP4399927B2 (en) | 1998-11-17 | 1999-11-16 | Apparatus and method for measuring oxygen partial pressure in slag |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000214127A JP2000214127A (en) | 2000-08-04 |
JP4399927B2 true JP4399927B2 (en) | 2010-01-20 |
Family
ID=26571795
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP32533299A Expired - Lifetime JP4399927B2 (en) | 1998-11-17 | 1999-11-16 | Apparatus and method for measuring oxygen partial pressure in slag |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4399927B2 (en) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6808550B2 (en) * | 2002-02-15 | 2004-10-26 | Nucor Corporation | Model-based system for determining process parameters for the ladle refinement of steel |
DE102004028789B3 (en) * | 2004-06-16 | 2006-01-05 | Heraeus Electro-Nite International N.V. | Device for carrying out measurements and / or sampling in molten metals |
JP4816513B2 (en) * | 2007-03-08 | 2011-11-16 | 住友金属工業株式会社 | Molten steel component estimation method |
JP5092701B2 (en) * | 2007-11-12 | 2012-12-05 | ヘレウス・エレクトロナイト株式会社 | Molten metal sampling probe |
JP5228509B2 (en) * | 2008-02-04 | 2013-07-03 | ヘレウス・エレクトロナイト株式会社 | Probe for molten metal measurement |
KR101146186B1 (en) | 2009-12-24 | 2012-06-01 | 우진 일렉트로나이트(주) | The head for complex probe |
DE102013208679A1 (en) | 2012-10-31 | 2014-04-30 | Heraeus Electro-Nite International N.V. | Measuring probe for measurement in metal or slag melts |
KR101719659B1 (en) * | 2014-12-30 | 2017-03-24 | 우진 일렉트로나이트(주) | Plug with multifuctional sensorsensor part and probe using the same |
-
1999
- 1999-11-16 JP JP32533299A patent/JP4399927B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2000214127A (en) | 2000-08-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2734217C (en) | Measuring probes for measuring and taking samples with a metal melt | |
EP0469044B1 (en) | Continuous-use molten metal inclusion sensor | |
US20140053647A1 (en) | Measuring probe for sampling melted metals | |
JP4399927B2 (en) | Apparatus and method for measuring oxygen partial pressure in slag | |
AU647388B2 (en) | Single-use disposable molten metal inclusion sensor | |
US4105507A (en) | Method and system for instantaneously determining the oxygen activity in molten metals | |
RU172338U1 (en) | SUBMERSIBLE PROBE FOR MEASURING TEMPERATURE, OXIDIZATION AND METRIC MELT SAMPLING | |
JP4181374B2 (en) | Method for measuring surface position of molten steel layer and / or thickness of slag layer, apparatus thereof and probe used therefor | |
JP3672632B2 (en) | Consumable probe for simultaneous measurement of molten slag temperature and electrical conductivity, and method for simultaneous measurement of molten slag temperature and electrical conductivity | |
JP3462993B2 (en) | Slag oxidation measurement probe | |
JPH10501628A (en) | Electro-chemical activity measurement method | |
JPS63191056A (en) | Apparatus for measuring concentration of silicon in molten metal | |
JPH03131748A (en) | Method for measuring oxygen activity in slag, device thereof and consumption type crucible used for this device | |
US5902468A (en) | Device for conducting electrochemical measurements in glass or salt melts | |
JP2002131272A (en) | Probe and method for measuring activity of oxygen in slag | |
JP4718264B2 (en) | Oxygen sensor for oxygen-free copper | |
CA1303133C (en) | Method, apparatus, and probe for measuring the activity of a solute element in molten metal | |
Fitterer et al. | Oxygen in Steel Refining as Determined by Solid Electrolyte Techniques | |
JPH04166758A (en) | Method and apparatus for measuring concentration of oxygen in fused metal | |
KR100484707B1 (en) | Apparatus for making electrochemical measurements | |
JP3037332U (en) | Carbon concentration estimation probe | |
JP2003121408A (en) | Slag oxidation degree measuring probe | |
JPH0119091Y2 (en) | ||
JP2003207473A (en) | Method and apparatus for measurement of basicity of slag | |
Iwase | Developments in Zirconia Sensors During the 1980 s--Laboratory and In-Plant Applications in Iron- and Steelmaking |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20061012 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090127 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20091006 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4399927 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20091019 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121106 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121106 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121106 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121106 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131106 Year of fee payment: 4 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |