JPH0376699B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は溶銑中の硅素量測定装置に関し、例え
ば製鉄所において操業に際して高炉内に生成され
た溶銑中の硅素量を簡易かつ迅速、性格に測定し
得るようになした硅素量測定装置に関するもので
ある。

製鋼工程における溶銑中の炭素、酸素、硅素、
リン、硫黄等の元素含有量を正確かつ迅速に検知
測定することは、これ等の各元素を除去し、又は
コントロールを行う精錬工程を迅速に行い製鋼操
業の短縮化の為に極めて重要であることから、各
元素の測定方法、装置が研究されている。特に脱
リン、脱硫等の製鋼工程に至る以前の製銑工程に
おいて、溶銑中の硅素含有量を正確に把握するこ
とは後工程である脱リン、脱硫等の溶銑予備処理
工程上極めて重要である。

従来製銑工程で用いられている硅素量測定方法
並びに装置として、一対の電極と試料間に発生す
る熱起電力を測定して硅素含有量を特定する所謂
熱起電力法が公知である。しかし乍らこの従来の
測定方法によれば熱起電力発生の為に両電極間に
温度差を与えるべく試料を採取して固化させた
後、当該試料を部分的に再加熱する必要があるだ
けでなく両電極間の温度差を平衡に保つことが困
難であるという問題があり、かつ試料の表面にス
ラグが付着固化して試料本来の組成でないことが
考えられることから両電極設定部分はグラインダ
ー等にて切削、研摩仕上げを施す必要があり、結
果的に測定は試料採取、固化、切削、研摩、再加
熱による両電極間の温度差設定とその維持という
面倒な工程、加工を経て測定を行うものであるこ
とから測定に長時間を要していた。

又、この測定方法によれば試料の形状、寸法及
び採取条件のわずかな変化により固化時の試料内
の結晶構造が大きく変化を生ずることがあり、従
つて両電極間の測定熱起電力値が異なり測定値の
信頼性に欠けるという問題が残されていた。

更に他の従来例として特公昭45−36280号公報
に示すように砂その他の耐熱材料からなる筒体の
底部に冷却板を設けて、筒体内に採取試料を入れ
て、この試料を冷却板にて下方から冷却すること
によつて該試料の下方から上方にかけて温度勾配
を発生させて、予じめ筒体側壁を貫通して設けた
両電極間に温度差を生じさせ、この温度差におい
て両電極と試料間に発生する熱起電力を測定する
ようになしている。

しかしながらこの測定方法でも両電極間の温度
差即ち筒体内試料の温度勾配は冷却板による冷却
のみにて決定されるとは限らず、従つて冷却板か
らの距離を長、短となした両電極間の温度差を平
衡に保つことは困難であり、温度差の変化に応じ
た熱起電力値も変化して測定精度に影響を及ぼす
という問題があり、加えて前述の従来例と同様に
溶銑を採取して別途用意した筒体、冷却板からな
る冷却容器内に流入させて測定を行うものである
ことから測定時間が長くなるという問題は依然と
して未解決であつた。

本発明は以上のような従来の硅素量測定方法、
装置に残された欠点、問題点を解決すべく開発し
たもので、その要旨とするところは、両電極の一
方を溶融状態の溶銑中に位置させ、他方を降温手
段を有する容器又は該容器内へ溶銑を導入させる
為の導入手段内の導入溶銑中に位置させることに
よつて従来の測定方法のように試料を取り出して
別途用意した容器内に入れて当該採取試料に両電
極間を設定して試料を固化させた後再加熱して若
しくは固化途中で両電極間に温度差を与えて熱起
電力を測定する等の面倒な手段を要さず、簡単か
つ迅速に溶銑内硅素量の測定を行えるようになし
たものである。

以下、本発明を説明すれば、本発明は樋、鍋、
トピードカー等の取出し手段中の溶銑に浸漬して
溶銑を当該装置内に導入する手段を有し、導入溶
銑と当該装置外部の溶銑との間に所定の温度差を
与える為の降温手段を、前記導入手段に関係づけ
て設けるか若しくは導入手段そのものに降温機能
を与えて導入手段と降温手段を兼用するととも
に、当該装置外部の溶銑中に一方の電極を配し、
導入手段内の導入溶銑中又は導入手段を経由して
当該装置内に導入された導入溶銑中に他方の電極
を配し、前記降温手段により所定温度差に維持さ
れた前記両電極間に発生する熱起電力を測定する
手段を両電極間に接続してなり、当該熱起電力値
を予め測定しておいた溶銑中の硅素含有量と熱起
電力との対応関係に照らし合わせて溶銑中の硅素
量を決定するようになしたものであり、装置とは
取出し手段内の溶銑を導入採取する採取室を有
し、電極基部、リード線、測温用熱電対等を保持
する機能を有するもので、導入手段とは文字通り
上記装置の採取室内へ溶銑を導入させる筒体等を
意味し、加えて採取室内への導通管としての機能
ばかりでなく当該溶銑を筒体等内に保持させ得る
ようになす機能も有するものとする。

又降温手段とは、上記した導入手段にて装置採
取室内及び／又は該導入手段内に導入採取した導
入溶銑と溶銑に所定の温度差を与えるべく当該導
入溶銑を冷却する為のものである。従つてこの降
温手段は前記した装置採取室及び／又は導入手段
内又は外部に設けられ、若しくは採取室又は導入
手段自体を降温手段にて構成することも可能であ
る。

電極は、一方を取出し手段内の溶銑中に、他方
を上記した降温手段にて冷却される導入溶銑中に
位置させて設けるもので、両電極は夫々別々に若
しくは前記した装置等の共通の支持部材を利用し
て取付けるものとする。

このようにしてなる本発明の溶銑中の硅素量測
定装置によれば、両電極と試料間に生ずる熱起電
力を測定してこれにより硅素量を決定する熱起電
力法において従来のように炉内から採取した試料
に両電極を設定し、両電極間に温度差を与えて測
定するものではなく、両電極の一方を溶銑中に、
他方を前記装置採取室又は導入手段内に採取して
降温手段にて冷却された導入溶銑中に設定するこ
とによつて、試料溶銑を炉内から一々取り出す必
要がなく、高炉から溶銑を取り出す樋、鍋、トピ
ードカー等の取出し手段内の溶銑中に浸漬して簡
単かつ迅速に含有硅素量の測定が行え、ひいては
製鋼操業の大幅な時間短縮を可能とするのであ
る。

一方本願の他の発明は、溶銑中に浸漬して溶銑
を当該装置内に導入する手段を有し、導入溶銑と
当該装置外部の溶銑との間に所定の温度差を与え
る為の降温手段を、前記導入手段に関係づけて設
けるか若しくは導入手段そのものに降温機能を与
えて導入手段と降温手段を兼用するとともに、当
該装置外部の溶銑中に一方の電極と当該電極の温
度を測る熱電対を配し、導入手段内の導入溶銑中
又は導入手段を経由して当該装置内に導入された
導入溶銑中に他方の電極と当該電極の温度を測る
熱電対を配し、前記降温手段により所定温度差に
維持された前記両電極間に発生する熱起電力を測
定する手段を両電極間に接続してなり、当該熱起
電力値を予め測定しておいた溶銑中の硅素含有量
と熱起電力との対応関係に照らし合わせて溶銑中
の硅素量を決定するとともに、この硅素量測定時
における両電極間の温度差を測定するものであ
り、装置、導入手段、降温手段、電極等の機能並
びに構成は前述の特定発明と同様であり、本発明
の作用効果としては前記した特定発明と同様に溶
銑中の含有硅素量を簡単かつ迅速に測定し得る点
に加えて、この硅素含有量測定と同時に両電極近
傍における溶銑温度を測定して、両電極間の温度
差を確認しつつ熱起電力値を測定することで硅素
含有量測定値がより一層高精度で得られるのであ
る。又本発明では装置内に試料採取室を設けて該
採取室で採取した試料を発光分析等の物理、化学
分析に用い得るようになしている。

次いで本願の両発明について具体実施例に基づ
いて説明すれば、第１〜３図は特定発明の実施例
を示し、第１図は紙管等の耐熱素材からなり採取
室１１を有する装置本体Ａの下端に導入手段Ｂと
してのセラミツク等の耐熱性筒体１を耐火セメン
ト等の保持部材２にて固定して、該保持部材２を
導入手段Ｂの外側に設けられる降温手段Ｃとして
兼用し、溶銑側電極３は装置本体Ａの下端面より
突出させて保持部材２にて固定して設けられ、導
入溶銑側電極４は導入手段たる筒体１内の略中央
部で、かつ降温手段としての保持部材２の外端よ
り内奥側に位置させるものとし、両電極３，４に
は溶銑によつて溶解されにくく、酸化されにくい
高融点のもの、例えば炭素、Mo、Ｗ、サーメツ
ト等を用いるものとする。又図中５は絶縁チユー
ブを示している。この実施例によれば装置本体Ａ
を高炉から取出し中の溶銑中に浸漬することによ
つて電極３を溶銑中に位置させ、筒体１を通じて
上昇する溶銑を降温手段Ｃにて冷却して該筒体１
内に充填状態の導入溶銑となし、この溶銑と導入
溶銑間に温度差を生じさせて電極３，４間で熱起
電力を発生させ、これを電圧計Ｖにて測定するも
のである。次に第２図の実施例は降温手段Ｃとし
て前記保持部材２に加えて冷却材６を導入手段Ｂ
としての筒体１の外側に設けたものであり、第３
図はこの冷却材６を筒体１の上端部に嵌合固定し
た実施例であり、この第３図の実施例において冷
却材６として低融点金属を用いれば、筒体１内を
上昇する溶銑にて融解するが、該冷却材６の融解
時にその低融点金属からなる冷却材が固体と液体
で共存する間は当該低融点金属の融点で一定温度
に保たれることから、筒体内の導入溶銑は当該一
定温度に保たれていることから溶銑と導入溶銑の
温度差即ち両電極３，４間の温度差を平衡状態に
保つて測定することができ、精度を高めることが
できるのである。尚、この冷却材６に用いる低融
点金属は、融点が低い純金属が望ましく、溶銑に
て溶解されて導入溶銑中の成分変化を生じないこ
と、及び電極４に用いられるMo等と反応しない
ことが条件となり、Pb又はBi等を用いるものと
する。更に他実施例として例えば第３図において
筒体１自体の一部又は全体を冷却材６となして該
筒体１に導入手段Ｂと降温手段Ｃを兼用させるこ
とも可能である。又筒体１は単に導入手段Ｂとし
て用いる場合には第１〜３図に示す円筒状のみな
らず第４図イに示すように上部寄りに膨み部７を
形成して筒体内の導入溶銑の冷却速度をコントロ
ールすることができ、又第４図ロに示すように下
部寄り小径部８を形成することによつて筒体１内
に流入した導入溶銑の再流出を防止することがで
きるのである。更に第４図ハに示すように筒体１
の上下端を封止して内部を真空となした従来公知
のピンサンプラー型となしてもよい。

次いで本願の他発明の具体実施例としては第５
図に示すように溶銑側熱電対９を保持部材２より
下方に突出させて設けるとともに筒体１内の電極
４に近接して導入溶銑側熱電対１０を設け、他の
構成は前記した第１図の実施構造と同じとなした
ものである。

又、両熱電対９，１０は前記した第２図、第３
図の実施構成例に適用することも可能であり、何
れにしても溶銑側熱電対９は溶銑側電極３ととも
に溶銑本来の組成、温度を示す位置に浸漬される
ことが必要であり、導入溶銑側熱電対１０は電極
４と成る可く近接して設けるものとする。

このように溶銑側と導入溶銑内にそれぞれ熱電
対９又は１０を設けることによつて電極３，４間
に発生する熱起電力の測定時に、溶銑温度と導入
溶銑温度を測定して溶銑と導入溶銑間の温度差を
正確に把握した状態で熱起電力を測定することに
よつて測定熱起電力値の信頼性を高めることがで
きるのである。

尚、本発明の実験例として、電極３，４にMo
を用い、かつ第３図の実施例に、前述したような
条件下で熱電対９，１０を付加設置した構成とな
した装置本体Ａを用い、該装置本体を溶銑中に浸
漬して溶銑と筒体１内の導入溶銑との温度差を
400℃に設定した状態で熱起電力値を測定し、こ
の実験の結果を第６図に示すようにグラフに表し
たところ図中の曲線に略々一致する測定値が得ら
れ、この熱起電力測定値は横軸に示した硅素量を
示すことが判明した。この実験結果によれば熱起
電力値が大となるに従つて硅素含有率が低くなる
ことを示すとともに熱起電力値の変化量に対して
硅素含有率の変化率は大であり、特に含有率0.3
〜1.0％前後では、0.2〜0.4ｍＶ程度の熱起電力値
の僅かな変化でも硅素含有率は0.1〜0.25％も変
化することを示しており、これは熱起電力測定が
高精度の測定値を要求されることを意味してい
る。

以上のようになる本願における特定発明によれ
ば、装置内に溶銑を導入する手段を有し、導入溶
銑と溶銑との間に所定の温度差を与える為の降温
手段を導入手段に関係づけて設けるとともに溶銑
中と装置又は導入手段内の導入溶銑中にそれぞれ
電極を配してなる測定装置であることから、実際
の測定に際しては樋、鍋、トピードカー等の取出
し手段内の溶銑中に測定装置自体を浸漬すること
によつて一方の電極を溶銑中に位置させ他方の電
極を導入手段にて装置内及び／又は導入手段内に
導入される導入溶銑中に位置させることができ、
又該導入溶銑は降温手段で冷却されて溶銑との間
に温度差を与えられることから両電極間に発生す
る熱起電力値を測定して溶銑中の硅素含有量を決
定することができるので、従来のように溶銑を試
料として取出して別途用意した容器に入れて固化
させ切削、研摩の後再加熱し若しくは固化途中に
おいて両電極間に温度差を生じさせて熱起電力を
測定する場合に比較して、溶銑の取出し、別途用
意した容器への流入、固化、更には切削、研摩、
再加熱等の面倒な作業が全く不要で、測定装置を
樋、鍋、トピードカー等の取出し手段内の溶銑中
に浸漬するだけの簡単な操作で熱起電力の測定即
ち硅素含有量の測定を迅速に行うことができると
ともに、取出し試料の寸法、形状及び取出し条件
の僅かな変化によつて測定熱起電力値に誤差を生
じたりすることがなく、又本発明では溶銑と導入
溶銑との間の温度差が、従来の試料取出しによる
測定方法に比べて平衡に保たれることから両電極
間の温度差の変化による熱起電力値のバラツキを
防止することができるのである。

更に第２の発明によれば上述した特定発明の作
用効果に加えて溶銑並びに導入溶銑の電極に近接
した部分の温度を測定して両電極間の温度差を正
確に把握した状態で熱起電力の測定即ち硅素量の
測定を行えることから測定熱起電力値の精度を高
めることができるのである。

【図面の簡単な説明】

第１，２，３図はそれぞれ本発明の実施例を示
す断面図、第４図イ，ロ，ハは導入手段の実施例
を示す断面図、第５図は同じく本発明の実施例を
示す断面図、第６図は実験結果を示すグラフであ
る。 Ａ：装置本体、Ｂ：導入手段、Ｃ：降温手段、
１：筒体、２：保持部材、３：溶銑側電極、４：
導入溶銑側電極、５：絶縁チユーブ、６：冷却
材、７：膨み部、８：小径部、９：溶銑側熱電
対、１０：導入溶銑側熱電対、１１：試料採取
室。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 溶銑中に浸漬した状態で溶銑を当該装置内に
   導入する手段を有し、導入溶銑と当該装置外部の
   溶銑との間に所定の温度差を与える為の降温手段
   を、前記導入手段に関係づけて設けるか若しくは
   導入手段そのものに降温機能を与えて導入手段と
   降温手段を兼用するとともに、当該装置外部の溶
   銑中に一方の電極を配し、導入手段内の導入溶銑
   中又は導入手段を経由して当該装置内に導入され
   た導入溶銑中に他方の電極を配し、前記降温手段
   により所定温度差に維持された前記両電極間に発
   生する熱起電力を測定する手段を両電極間に接続
   してなり、当該熱起電力値を予め測定しておいた
   溶銑中の硅素含有量と熱起電力との対応関係に照
   らし合わせて溶銑中の硅素量を決定する溶銑中の
   硅素量測定装置。 ２ 溶銑中に浸漬した状態で溶銑を当該装置内に
   導入する手段を有し、導入溶銑と当該装置外部の
   溶銑との間に所定の温度差を与える為の降温手段
   を、前記導入手段に関係づけて設けるか若しくは
   導入手段そのものに降温機能を与えて導入手段と
   降温手段を兼用するとともに、当該装置外部の溶
   銑中に一方の電極と当該電極の温度を測る熱電対
   を配し、導入手段内の導入溶銑中又は導入手段を
   経由して当該装置内に導入された導入溶銑中に他
   方の電極と当該電極の温度を測る熱電対を配し、
   前記降温手段により所定温度差に維持された前記
   両電極間に発生する熱起電力を測定する手段を両
   電極間に接続してなり、当該熱起電力値を予め測
   定しておいた溶銑中の硅素含有量と熱起電力との
   対応関係に照らし合わせて溶銑中の硅素量を決定
   するとともに、この硅素量測定時における両電極
   間の温度差を測定してなる溶銑中の硅素量測定装
   置。