JPH06331577A - 製鋼スラグに含まれている被還元酸化物の酸素定量方法 - Google Patents
製鋼スラグに含まれている被還元酸化物の酸素定量方法Info
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- JPH06331577A JPH06331577A JP5115965A JP11596593A JPH06331577A JP H06331577 A JPH06331577 A JP H06331577A JP 5115965 A JP5115965 A JP 5115965A JP 11596593 A JP11596593 A JP 11596593A JP H06331577 A JPH06331577 A JP H06331577A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 製鋼スラグに含まれている被還元酸化物の酸
素量を高精度で検出する。 【構成】 製鋼スラグから採取された試料を不活性雰囲
気中で連続的に加熱しながら炭素源と反応させ、炭素と
結合して系外に排出される酸素量を時系列的に測定し、
溶融状態でＳｉによって還元されるＣｒ，Ｎｉ，Ｆｅ，
Ｍｎ等の易還元性金属酸化物の酸素量を測定結果の積分
値から求める。また、同様に製鋼スラグから採取された
試料にＸ線を照射し、発生するＳｉ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｃ
ａ，Ｍｇ等の難還元性金属酸化物の成分元素の蛍光Ｘ線
強度を測定し、これら成分元素と化合している酸素を定
量する。易還元性金属酸化物及び前記難還元性金属酸化
物の酸素量から、製鋼スラグに含まれている酸化物の酸
素量を定量分析する。 【効果】 易還元性金属酸化物及び前記難還元性金属酸
化物が高精度で酸素定量されるため、還元剤の必要添加
量が正確に得られ、高精度に成分調整された溶鋼が製造
される。
素量を高精度で検出する。 【構成】 製鋼スラグから採取された試料を不活性雰囲
気中で連続的に加熱しながら炭素源と反応させ、炭素と
結合して系外に排出される酸素量を時系列的に測定し、
溶融状態でＳｉによって還元されるＣｒ，Ｎｉ，Ｆｅ，
Ｍｎ等の易還元性金属酸化物の酸素量を測定結果の積分
値から求める。また、同様に製鋼スラグから採取された
試料にＸ線を照射し、発生するＳｉ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｃ
ａ，Ｍｇ等の難還元性金属酸化物の成分元素の蛍光Ｘ線
強度を測定し、これら成分元素と化合している酸素を定
量する。易還元性金属酸化物及び前記難還元性金属酸化
物の酸素量から、製鋼スラグに含まれている酸化物の酸
素量を定量分析する。 【効果】 易還元性金属酸化物及び前記難還元性金属酸
化物が高精度で酸素定量されるため、還元剤の必要添加
量が正確に得られ、高精度に成分調整された溶鋼が製造
される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、製鋼段階で脱炭吹錬等
によって生成する製鋼スラグに含まれている酸素量を定
量分析する方法に関する。
によって生成する製鋼スラグに含まれている酸素量を定
量分析する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】転炉，真空脱ガス装置等でステンレス鋼
等の合金鋼を脱炭吹錬するとき、溶鋼中の炭素が吹錬酸
素と反応し、ＣＯガスとして溶鋼から除去される。この
とき、有用性分であるＣｒ，Ｆｅ，Ｍｎ等も、一部が次
の反応に従って同時に酸化される。 ４［Ｃｒ］＋３Ｏ2 →２ (Ｃｒ2 Ｏ3) ２［Ｆｅ］＋Ｏ2 →２（ＦｅＯ） ２［Ｍｎ］＋Ｏ2 →２（ＭｎＯ）
等の合金鋼を脱炭吹錬するとき、溶鋼中の炭素が吹錬酸
素と反応し、ＣＯガスとして溶鋼から除去される。この
とき、有用性分であるＣｒ，Ｆｅ，Ｍｎ等も、一部が次
の反応に従って同時に酸化される。 ４［Ｃｒ］＋３Ｏ2 →２ (Ｃｒ2 Ｏ3) ２［Ｆｅ］＋Ｏ2 →２（ＦｅＯ） ２［Ｍｎ］＋Ｏ2 →２（ＭｎＯ）
【０００３】酸化物となったＣｒ，Ｆｅ，Ｍｎ等の金属
元素は、溶鋼表面に浮遊しているスラグに移行する。ス
ラグ中の金属元素は、製鋼の最終段階で酸化物から金属
状態に還元され、メタルとして溶鋼に回収される。回収
反応は、Ｃｒ，Ｆｅ，Ｍｎ等の金属元素がＳｉによって
容易に金属状態に還元されることを利用している。たと
えば、真空精錬時に所定量の金属状Ｓｉ源を取鍋内溶鋼
に添加し、次の還元反応を行わせている。金属状態に還
元されたＣｒ，Ｆｅ，Ｍｎ等は、溶鋼に取り込まれる。 ２ (Ｃｒ2 Ｏ3)＋３Ｓｉ→４［Ｃｒ］＋３ (ＳｉＯ2) ２（ＦｅＯ）＋Ｓｉ→２［Ｆｅ］＋ (ＳｉＯ2) ２（ＭｎＯ）＋Ｓｉ→２［Ｍｎ］＋ (ＳｉＯ2) スラグからＣｒ，Ｆｅ，Ｍｎ等を溶鋼に回収しながら精
錬するとき、高精度で溶鋼を成分調整するためには、最
終段階でスラグから溶鋼に移行する金属元素を定量的に
把握する必要があある。また、最近では、Ｓｉ含有量に
関する規格が厳しい鋼種が製造され始めている。高精度
に成分調整した溶鋼を得るときや、Ｓｉ含有量が厳格に
管理された鋼種に対応するためには、Ｓｉにより還元さ
れる易還元性金属酸化物に含まれている酸素量を正確に
把握することが必要となる。
元素は、溶鋼表面に浮遊しているスラグに移行する。ス
ラグ中の金属元素は、製鋼の最終段階で酸化物から金属
状態に還元され、メタルとして溶鋼に回収される。回収
反応は、Ｃｒ，Ｆｅ，Ｍｎ等の金属元素がＳｉによって
容易に金属状態に還元されることを利用している。たと
えば、真空精錬時に所定量の金属状Ｓｉ源を取鍋内溶鋼
に添加し、次の還元反応を行わせている。金属状態に還
元されたＣｒ，Ｆｅ，Ｍｎ等は、溶鋼に取り込まれる。 ２ (Ｃｒ2 Ｏ3)＋３Ｓｉ→４［Ｃｒ］＋３ (ＳｉＯ2) ２（ＦｅＯ）＋Ｓｉ→２［Ｆｅ］＋ (ＳｉＯ2) ２（ＭｎＯ）＋Ｓｉ→２［Ｍｎ］＋ (ＳｉＯ2) スラグからＣｒ，Ｆｅ，Ｍｎ等を溶鋼に回収しながら精
錬するとき、高精度で溶鋼を成分調整するためには、最
終段階でスラグから溶鋼に移行する金属元素を定量的に
把握する必要があある。また、最近では、Ｓｉ含有量に
関する規格が厳しい鋼種が製造され始めている。高精度
に成分調整した溶鋼を得るときや、Ｓｉ含有量が厳格に
管理された鋼種に対応するためには、Ｓｉにより還元さ
れる易還元性金属酸化物に含まれている酸素量を正確に
把握することが必要となる。
【０００４】金属酸化物を酸素定量する手段として、ス
ラグ試料を蛍光Ｘ線分析する方法が知られている。蛍光
Ｘ線分析法では、精錬中の転炉，電気炉，取鍋等から採
取した溶融スラグからガラスビード法，プレス法等で分
析試料を作製している。そして、試料に含まれている金
属及び半金属元素状態の酸化物がそれぞれ固有の酸化物
形態であると仮定し、化学量論的な関係から定まる係数
を酸化物の定量値に乗じることによって酸素分析値を算
出する。そのため、金属状態のＣｒ，Ｆｅ，Ｍｎ等が含
まれている試料や酸素価が異なる金属酸化物が含まれて
いる試料では、分析値は、必然的に測定誤差を包含した
値となる。そこで、本発明者等は、不活性雰囲気中で試
料を連続的に加熱しながら炭素源と反応させ、炭素と結
合して系外に排出される酸素量を時系列的に測定し、測
定値を積分するとき、試料に含まれ且つ溶融状態でＳｉ
により還元されるＣｒ，Ｆｅ，Ｍｎ等の易還元性金属酸
化物の酸素量が求められることを見い出し、製鋼スラグ
中の易還元性金属酸化物を酸素定量する方法を提案した
（特願平４−３１９３６４号）。
ラグ試料を蛍光Ｘ線分析する方法が知られている。蛍光
Ｘ線分析法では、精錬中の転炉，電気炉，取鍋等から採
取した溶融スラグからガラスビード法，プレス法等で分
析試料を作製している。そして、試料に含まれている金
属及び半金属元素状態の酸化物がそれぞれ固有の酸化物
形態であると仮定し、化学量論的な関係から定まる係数
を酸化物の定量値に乗じることによって酸素分析値を算
出する。そのため、金属状態のＣｒ，Ｆｅ，Ｍｎ等が含
まれている試料や酸素価が異なる金属酸化物が含まれて
いる試料では、分析値は、必然的に測定誤差を包含した
値となる。そこで、本発明者等は、不活性雰囲気中で試
料を連続的に加熱しながら炭素源と反応させ、炭素と結
合して系外に排出される酸素量を時系列的に測定し、測
定値を積分するとき、試料に含まれ且つ溶融状態でＳｉ
により還元されるＣｒ，Ｆｅ，Ｍｎ等の易還元性金属酸
化物の酸素量が求められることを見い出し、製鋼スラグ
中の易還元性金属酸化物を酸素定量する方法を提案した
（特願平４−３１９３６４号）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】実操業においては、ス
ラグ中の酸化物を金属状態に還元するとき、Ｓｉよりも
酸素親和力が大きなＡｌ，Ｔｉ，Ｃａ，Ｍｇ或いはそれ
らの合金を還元剤として使用する場合がある。酸素親和
力が大きな還元剤を使用すると、Ｓｉで還元されるＣ
ｒ，Ｆｅ，Ｍｎ等の易還元性金属酸化物だけでなく、使
用した還元剤よりも酸素親和力の小さい元素も同時に還
元される。たとえば、還元剤としてＡｌを使用すると
き、次の反応に従ってＳｉＯ2 ，ＴｉＯ2 等の酸化物も
還元される。 ３ (ＳｉＯ2)＋４Ａｌ→３［Ｓｉ］＋２ (Ａｌ2 Ｏ3) ３ (ＴｉＯ2)＋４Ａｌ→３［Ｔｉ］＋２ (Ａｌ2 Ｏ3) したがって、Ａｌによる還元処理を精度良く行うために
は、Ｃｒ，Ｆｅ，Ｍｎ等の易還元性金属酸化物に含まれ
ている酸素量の把握では不十分であり、Ｓｉ，Ｔｉ等と
化合している難還元性金属酸化物中の酸素量も併せて把
握する必要がある。本発明は、このような問題を解消す
べく案出されたものであり、炭素還元分析法で求められ
る値と蛍光Ｘ線分析法で求められる値とを組み合わせる
ことにより、スラグに含まれている酸化物を還元する際
に必要な還元剤の量を正確且つ迅速に求めることを目的
とする。
ラグ中の酸化物を金属状態に還元するとき、Ｓｉよりも
酸素親和力が大きなＡｌ，Ｔｉ，Ｃａ，Ｍｇ或いはそれ
らの合金を還元剤として使用する場合がある。酸素親和
力が大きな還元剤を使用すると、Ｓｉで還元されるＣ
ｒ，Ｆｅ，Ｍｎ等の易還元性金属酸化物だけでなく、使
用した還元剤よりも酸素親和力の小さい元素も同時に還
元される。たとえば、還元剤としてＡｌを使用すると
き、次の反応に従ってＳｉＯ2 ，ＴｉＯ2 等の酸化物も
還元される。 ３ (ＳｉＯ2)＋４Ａｌ→３［Ｓｉ］＋２ (Ａｌ2 Ｏ3) ３ (ＴｉＯ2)＋４Ａｌ→３［Ｔｉ］＋２ (Ａｌ2 Ｏ3) したがって、Ａｌによる還元処理を精度良く行うために
は、Ｃｒ，Ｆｅ，Ｍｎ等の易還元性金属酸化物に含まれ
ている酸素量の把握では不十分であり、Ｓｉ，Ｔｉ等と
化合している難還元性金属酸化物中の酸素量も併せて把
握する必要がある。本発明は、このような問題を解消す
べく案出されたものであり、炭素還元分析法で求められ
る値と蛍光Ｘ線分析法で求められる値とを組み合わせる
ことにより、スラグに含まれている酸化物を還元する際
に必要な還元剤の量を正確且つ迅速に求めることを目的
とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の酸素定量方法
は、その目的を達成するため、製鋼スラグから採取され
た試料を不活性雰囲気中で連続的に加熱しながら炭素源
と反応させ、炭素と結合して系外に排出される酸素量を
時系列的に測定し、前記試料に含まれ溶融状態でＳｉに
よって還元される易還元性金属酸化物の酸素量を測定結
果の積分値から求め、且つ同様に製鋼スラグから採取さ
れた試料にＸ線を照射し、発生する難還元性金属酸化物
の成分元素の蛍光Ｘ線強度を測定し、前記成分元素と化
合している酸素を定量し、前記易還元性金属酸化物及び
前記難還元性金属酸化物の酸素量から前記製鋼スラグに
含まれている酸化物の酸素量を定量分析することを特徴
とする。実操業における易還元性金属酸化物としては、
Ｃｒ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｍｎ等の酸化物がある。難還元性金
属酸化物としては、Ｓｉ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｃａ，Ｍｇ等の
酸化物がある。
は、その目的を達成するため、製鋼スラグから採取され
た試料を不活性雰囲気中で連続的に加熱しながら炭素源
と反応させ、炭素と結合して系外に排出される酸素量を
時系列的に測定し、前記試料に含まれ溶融状態でＳｉに
よって還元される易還元性金属酸化物の酸素量を測定結
果の積分値から求め、且つ同様に製鋼スラグから採取さ
れた試料にＸ線を照射し、発生する難還元性金属酸化物
の成分元素の蛍光Ｘ線強度を測定し、前記成分元素と化
合している酸素を定量し、前記易還元性金属酸化物及び
前記難還元性金属酸化物の酸素量から前記製鋼スラグに
含まれている酸化物の酸素量を定量分析することを特徴
とする。実操業における易還元性金属酸化物としては、
Ｃｒ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｍｎ等の酸化物がある。難還元性金
属酸化物としては、Ｓｉ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｃａ，Ｍｇ等の
酸化物がある。
【０００７】以下、本発明を具体的に説明する。 −易還元性金属酸化物の酸素定量− スラグ中のＳｉで還元される易還元性金属酸化物は、ス
ラグから採取した試料を活性炭，炭化物等の炭素源と共
に黒鉛ルツボに充填し、不活性雰囲気中で連続加熱昇温
し、炭素との間の還元反応によって発生するＣＯガスを
赤外線吸収法等で測定することによって酸素定量するこ
とができる。炭素還元は、酸素親和力の小さな元素から
始まり、次第に酸素親和力の大きな元素に移行する。試
料スラグに含まれているＣｒ，Ｆｅ，Ｍｎ等の易還元性
金属酸化物は、比較的低温で還元反応を開始し、金属元
素から分離した酸素が抽出される。他方、Ｓｉで還元で
きないＳｉ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｃａ，Ｍｇ等の難還元性金属
酸化物は、高温で還元反応を開始する。そのため、易還
元性金属酸化物からの酸素抽出が終了した後で、難還元
性金属酸化物の酸素抽出が始まる。
ラグから採取した試料を活性炭，炭化物等の炭素源と共
に黒鉛ルツボに充填し、不活性雰囲気中で連続加熱昇温
し、炭素との間の還元反応によって発生するＣＯガスを
赤外線吸収法等で測定することによって酸素定量するこ
とができる。炭素還元は、酸素親和力の小さな元素から
始まり、次第に酸素親和力の大きな元素に移行する。試
料スラグに含まれているＣｒ，Ｆｅ，Ｍｎ等の易還元性
金属酸化物は、比較的低温で還元反応を開始し、金属元
素から分離した酸素が抽出される。他方、Ｓｉで還元で
きないＳｉ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｃａ，Ｍｇ等の難還元性金属
酸化物は、高温で還元反応を開始する。そのため、易還
元性金属酸化物からの酸素抽出が終了した後で、難還元
性金属酸化物の酸素抽出が始まる。
【０００８】試料スラグの炭素還元により発生したＣＯ
ガスを赤外線吸収法で定量すると、図１に示す酸素抽出
曲線が得られる。酸素抽出曲線は、分析時間及び加熱時
間に伴って上昇するが、時点ｔ1 に達する１８００℃近
傍の温度Ｔ1 で一旦低下し、次いで再度立ち上がった
後、時点ｔ2 で酸素強度０になる。時点ｔ1 における分
析酸素強度の極小値Ｉ1 は、明瞭に検出される。そのた
め、易還元性金属酸化物の還元反応は、難還元性金属酸
化物の還元反応から明確に識別される。分析開始時点ｔ
0 から時点ｔ1 までの期間に排出されるＣＯガスは易還
元性金属酸化物に由来し、時点ｔ1 から時点ｔ2 までの
期間に排出されるＣＯガスは難還元性金属酸化物に由来
する。したがって、期間（ｔ0 →ｔ1 ）の酸素強度を積
分し、図１に示した斜線領域の面積を濃度換算すること
によって、易還元性金属酸化物から抽出された酸素量を
求めることができる。
ガスを赤外線吸収法で定量すると、図１に示す酸素抽出
曲線が得られる。酸素抽出曲線は、分析時間及び加熱時
間に伴って上昇するが、時点ｔ1 に達する１８００℃近
傍の温度Ｔ1 で一旦低下し、次いで再度立ち上がった
後、時点ｔ2 で酸素強度０になる。時点ｔ1 における分
析酸素強度の極小値Ｉ1 は、明瞭に検出される。そのた
め、易還元性金属酸化物の還元反応は、難還元性金属酸
化物の還元反応から明確に識別される。分析開始時点ｔ
0 から時点ｔ1 までの期間に排出されるＣＯガスは易還
元性金属酸化物に由来し、時点ｔ1 から時点ｔ2 までの
期間に排出されるＣＯガスは難還元性金属酸化物に由来
する。したがって、期間（ｔ0 →ｔ1 ）の酸素強度を積
分し、図１に示した斜線領域の面積を濃度換算すること
によって、易還元性金属酸化物から抽出された酸素量を
求めることができる。
【０００９】−難還元性金属酸化物の酸素定量− 酸素親和力が大きいＳｉ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｃａ，Ｍｇ等の
金属元素は、易還元性金属酸化物と異なり、通常の転炉
操業の下で金属又は半金属として存在せず、全て酸化物
形態としてスラグ中に存在する。したがって、Ｓｉ，Ａ
ｌ，Ｔｉ，Ｃａ，Ｍｇ等の難還元性金属酸化物の酸素定
量には、金属又は半金属状態に起因する測定誤差が取り
込まれることなく、蛍光Ｘ線分析法を適用することがで
きる。蛍光Ｘ線分析法に使用する試料は、図２に示すよ
うにプレス成形法，ガラスビード法等によって用意され
る。なかでも、プレス成形法は、分析試料や融剤の正確
な秤量を必要とするガラスビード法と異なり、短時間で
試料を作製できる上から有利な方法である。プレス成形
法では、採取された適量のスラグをアルミニウム製キャ
ップに充填し、１５〜２０トンのプレスで加圧成形する
ことにより分析試料を作製する。このとき、試料スラグ
の十分な粉砕により粒子のバラツキに起因した分析誤差
が解消されるため、同一試料を使用した１回の測定によ
り高信頼性の分析結果が得られる。分析結果は、１０分
以内の短時間で得られる。
金属元素は、易還元性金属酸化物と異なり、通常の転炉
操業の下で金属又は半金属として存在せず、全て酸化物
形態としてスラグ中に存在する。したがって、Ｓｉ，Ａ
ｌ，Ｔｉ，Ｃａ，Ｍｇ等の難還元性金属酸化物の酸素定
量には、金属又は半金属状態に起因する測定誤差が取り
込まれることなく、蛍光Ｘ線分析法を適用することがで
きる。蛍光Ｘ線分析法に使用する試料は、図２に示すよ
うにプレス成形法，ガラスビード法等によって用意され
る。なかでも、プレス成形法は、分析試料や融剤の正確
な秤量を必要とするガラスビード法と異なり、短時間で
試料を作製できる上から有利な方法である。プレス成形
法では、採取された適量のスラグをアルミニウム製キャ
ップに充填し、１５〜２０トンのプレスで加圧成形する
ことにより分析試料を作製する。このとき、試料スラグ
の十分な粉砕により粒子のバラツキに起因した分析誤差
が解消されるため、同一試料を使用した１回の測定によ
り高信頼性の分析結果が得られる。分析結果は、１０分
以内の短時間で得られる。
【００１０】スラグに含まれている難還元性金属酸化物
の蛍光Ｘ線による酸素定量法を、Ｓｉを例にとって図３
に示す。なお、蛍光Ｘ線分析法では複数の元素を同時に
定量できるので、Ｓｉ以外にＡｌ，Ｔｉ，Ｃａ，Ｍｇ等
と化合している酸素量が同時に測定される。スラグ試料
のプレス成形面にＸ線を照射すると、Ｓｉ原子が励起状
態になる。励起されたＳｉ原子が安定準位に戻るとき、
Ｓｉ固有の蛍光Ｘ線が発生する。Ｓｉの蛍光Ｘ線を分光
結晶で分光し、ガスフロー型比例計数管でＸ線強度を測
定する。測定されたＸ線強度は、スラグのＳｉ含有率と
比例関係にある。このことは、スラグ中のＳｉが全て酸
化物状態で存在していることを示す。したがって、予め
ＳｉＯ2 含有率とＸ線強度との関係で求めた検量線（図
４）にＸ線強度の測定値を代入することにより、スラグ
試料のＳｉＯ2 濃度が算出される。
の蛍光Ｘ線による酸素定量法を、Ｓｉを例にとって図３
に示す。なお、蛍光Ｘ線分析法では複数の元素を同時に
定量できるので、Ｓｉ以外にＡｌ，Ｔｉ，Ｃａ，Ｍｇ等
と化合している酸素量が同時に測定される。スラグ試料
のプレス成形面にＸ線を照射すると、Ｓｉ原子が励起状
態になる。励起されたＳｉ原子が安定準位に戻るとき、
Ｓｉ固有の蛍光Ｘ線が発生する。Ｓｉの蛍光Ｘ線を分光
結晶で分光し、ガスフロー型比例計数管でＸ線強度を測
定する。測定されたＸ線強度は、スラグのＳｉ含有率と
比例関係にある。このことは、スラグ中のＳｉが全て酸
化物状態で存在していることを示す。したがって、予め
ＳｉＯ2 含有率とＸ線強度との関係で求めた検量線（図
４）にＸ線強度の測定値を代入することにより、スラグ
試料のＳｉＯ2 濃度が算出される。
【００１１】スラグ中のＳｉは、金属状態で存在するこ
となく、全て酸化物状態になっている。したがって、図
４の検量線を参照して求められたＳｉＯ2 濃度をＯ2 に
換算することにより、迅速且つ正確な酸素定量が可能と
なる。蛍光Ｘ線分析法で求めたＳｉと化合している酸素
は、たとえば表１の試料Ａについて次のように算出され
る。 理論計算酸素量＝ＳｉＯ2 × (Ｏ2 ／ＳｉＯ2) ＝１８．３１×（３２／６０．１）＝ ９．８ 炭素還元分析法及び蛍光Ｘ線分析法を併用した分析シス
テムを図５に示す。炭素還元分析法で易還元性金属酸化
物から抽出された酸素量が測定され、蛍光Ｘ線分析装置
によってＳｉ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｃａ，Ｍｇ等と化合してい
る酸素の量が迅速且つ正確に測定される。これら２種類
の酸素量から、スラグ中の全酸素量が求められる。その
結果、酸素親和力が大きな還元剤を使用する精錬の際
に、スラグに含まれている易還元性金属酸化物と共に添
加還元剤よりも酸素親和力が小さい金属の酸化物を還元
するために必要な還元剤添加量が正確に求められる。
となく、全て酸化物状態になっている。したがって、図
４の検量線を参照して求められたＳｉＯ2 濃度をＯ2 に
換算することにより、迅速且つ正確な酸素定量が可能と
なる。蛍光Ｘ線分析法で求めたＳｉと化合している酸素
は、たとえば表１の試料Ａについて次のように算出され
る。 理論計算酸素量＝ＳｉＯ2 × (Ｏ2 ／ＳｉＯ2) ＝１８．３１×（３２／６０．１）＝ ９．８ 炭素還元分析法及び蛍光Ｘ線分析法を併用した分析シス
テムを図５に示す。炭素還元分析法で易還元性金属酸化
物から抽出された酸素量が測定され、蛍光Ｘ線分析装置
によってＳｉ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｃａ，Ｍｇ等と化合してい
る酸素の量が迅速且つ正確に測定される。これら２種類
の酸素量から、スラグ中の全酸素量が求められる。その
結果、酸素親和力が大きな還元剤を使用する精錬の際
に、スラグに含まれている易還元性金属酸化物と共に添
加還元剤よりも酸素親和力が小さい金属の酸化物を還元
するために必要な還元剤添加量が正確に求められる。
【００１２】
実施例１：酸素定量されるスラグとして、表１に組成を
示す４種類のステンレス鋼の転炉スラグを使用した。な
お、表１の易還元酸素量の理論計算値は、スラグ中のメ
タルを沃素アルコールで分離除去した後、蛍光Ｘ線分析
で得られた測定値を係数倍した値である。
示す４種類のステンレス鋼の転炉スラグを使用した。な
お、表１の易還元酸素量の理論計算値は、スラグ中のメ
タルを沃素アルコールで分離除去した後、蛍光Ｘ線分析
で得られた測定値を係数倍した値である。
【００１３】
【表１】
【００１４】分析試料を０．０５ｇ秤量し、空焼きした
容量２．５ｍｌの二重ルツボに同量の炭素質還元剤を添
加し、４℃／秒の昇温速度で加熱した。図１に示した期
間 (ｔ0 →ｔ1)の間に検出された酸素強度を積分し、易
還元性金属酸化物の酸素濃度を測定した。測定結果を示
す表２から明らかなように、このようにして測定された
酸素濃度は、理論計算値に高精度で一致していた。
容量２．５ｍｌの二重ルツボに同量の炭素質還元剤を添
加し、４℃／秒の昇温速度で加熱した。図１に示した期
間 (ｔ0 →ｔ1)の間に検出された酸素強度を積分し、易
還元性金属酸化物の酸素濃度を測定した。測定結果を示
す表２から明らかなように、このようにして測定された
酸素濃度は、理論計算値に高精度で一致していた。
【００１５】
【表２】
【００１６】易還元性金属酸化物の炭素還元は、図１に
示すように８００℃以下の低温領域ではほとんど進行し
ない。そこで、低温領域を瞬時に通過する急速加熱で８
００℃まで昇温した後、還元剤として活性炭を添加し、
以降は４℃／秒の昇温速度で加熱した。この加熱条件下
で、易還元性金属酸化物の酸素濃度を同様に測定した。
測定結果を示す表３から明らかなように、このときの測
定値も、理論計算値に対して高い一致性をもっていた。
示すように８００℃以下の低温領域ではほとんど進行し
ない。そこで、低温領域を瞬時に通過する急速加熱で８
００℃まで昇温した後、還元剤として活性炭を添加し、
以降は４℃／秒の昇温速度で加熱した。この加熱条件下
で、易還元性金属酸化物の酸素濃度を同様に測定した。
測定結果を示す表３から明らかなように、このときの測
定値も、理論計算値に対して高い一致性をもっていた。
【００１７】
【表３】
【００１８】実施例２：分析試料をアルミニウム製カッ
プに充填し、１５〜２０トンのプレスで加圧成形するこ
とにより分析試料を作製した。管電圧：５０ｋＶ，管電
流：５５ｍＡ，積分時間４０秒の条件で蛍光Ｘ線分析し
たとき、表４に示すＳｉ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｍｇ及びＣａの
酸素量が算出された。これら酸素量は、湿式分析法で算
出した理論計算酸素量と良く一致していた。
プに充填し、１５〜２０トンのプレスで加圧成形するこ
とにより分析試料を作製した。管電圧：５０ｋＶ，管電
流：５５ｍＡ，積分時間４０秒の条件で蛍光Ｘ線分析し
たとき、表４に示すＳｉ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｍｇ及びＣａの
酸素量が算出された。これら酸素量は、湿式分析法で算
出した理論計算酸素量と良く一致していた。
【００１９】
【表４】
【００２０】実施例３：表５に示す組成をもつ転炉スラ
グを使用して、炭素還元分析法及び蛍光Ｘ線分析法を併
用して製鋼スラグに含まれている被還元酸化物を酸素定
量した。表５に示した組成は、何れも湿式法で定量分析
した値である。メタル分については沃素アルコール法で
得た値、酸化物については湿式分析で得た値をそれぞれ
化学量論的に係数倍した。
グを使用して、炭素還元分析法及び蛍光Ｘ線分析法を併
用して製鋼スラグに含まれている被還元酸化物を酸素定
量した。表５に示した組成は、何れも湿式法で定量分析
した値である。メタル分については沃素アルコール法で
得た値、酸化物については湿式分析で得た値をそれぞれ
化学量論的に係数倍した。
【００２１】
【表５】
【００２２】試料Ｈ及びＩの分析値を酸素量に換算した
理論計算酸素量と比較して、炭素還元分析法及び蛍光Ｘ
線分析法を併用して求めた酸素量を表６に示す。
理論計算酸素量と比較して、炭素還元分析法及び蛍光Ｘ
線分析法を併用して求めた酸素量を表６に示す。
【００２３】
【表６】
【００２４】蛍光Ｘ線法によるとき、難還元性金属酸化
物の酸素量を個々の元素について分離でき、それぞれ酸
素量の理論計算値と良く一致していた。しかし、Ｃｒ，
Ｆｅ，Ｍｎ等が酸化物の他にメタル状でスラグに存在す
るため、易還元性金属酸化物の酸素量が高く、理論計算
値に比較して誤差が生じていた。他方、炭素還元分析法
によるとき、易還元性金属酸化物の酸素量は理論計算値
と良く一致しているものの、難還元性金属酸化物の酸素
量を測定することはできなかった。そこで、易還元性金
属酸化物の酸素量を炭素還元分析法で求め、難還元性金
属酸化物の酸素量を蛍光Ｘ線分析法で求め、両者の値を
組み合わせるとき、理論計算酸素量に一致した酸素量が
得られた。この酸素量を基にして、精錬中の溶鋼に対す
る還元剤の添加量を決定するとき、高精度に成分調整さ
れた溶鋼が得られる。
物の酸素量を個々の元素について分離でき、それぞれ酸
素量の理論計算値と良く一致していた。しかし、Ｃｒ，
Ｆｅ，Ｍｎ等が酸化物の他にメタル状でスラグに存在す
るため、易還元性金属酸化物の酸素量が高く、理論計算
値に比較して誤差が生じていた。他方、炭素還元分析法
によるとき、易還元性金属酸化物の酸素量は理論計算値
と良く一致しているものの、難還元性金属酸化物の酸素
量を測定することはできなかった。そこで、易還元性金
属酸化物の酸素量を炭素還元分析法で求め、難還元性金
属酸化物の酸素量を蛍光Ｘ線分析法で求め、両者の値を
組み合わせるとき、理論計算酸素量に一致した酸素量が
得られた。この酸素量を基にして、精錬中の溶鋼に対す
る還元剤の添加量を決定するとき、高精度に成分調整さ
れた溶鋼が得られる。
【００２５】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、炭素還元分析法と蛍光Ｘ線分析法とを組み合わせる
ことにより、製鋼スラグに含まれている被還元酸化物を
迅速且つ高精度で酸素定量でき、安定した製鋼操業が可
能となる。たとえば、スラグに含まれているＣｒ，Ｆ
ｅ，Ｍｎ等の易還元性金属酸化物をＡｌで還元すると
き、Ａｌよりも酸素親和力が弱いＳｉ，Ｔｉ等が還元さ
れるため、Ｓｉ，Ｔｉ等と結合している酸素量を把握す
ることが必要になる。このような場合に本発明が適用さ
れ、還元反応に必要なＡｌ，Ａｌ合金，Ａｌ化合物等の
還元剤の添加量が正確に求められる。その結果、過剰な
還元剤を必要とすることなく、Ｃｒ，Ｆｅ，Ｍｎ等の回
収率及びＳｉ，Ｔｉ等の成分的中精度が向上する。
は、炭素還元分析法と蛍光Ｘ線分析法とを組み合わせる
ことにより、製鋼スラグに含まれている被還元酸化物を
迅速且つ高精度で酸素定量でき、安定した製鋼操業が可
能となる。たとえば、スラグに含まれているＣｒ，Ｆ
ｅ，Ｍｎ等の易還元性金属酸化物をＡｌで還元すると
き、Ａｌよりも酸素親和力が弱いＳｉ，Ｔｉ等が還元さ
れるため、Ｓｉ，Ｔｉ等と結合している酸素量を把握す
ることが必要になる。このような場合に本発明が適用さ
れ、還元反応に必要なＡｌ，Ａｌ合金，Ａｌ化合物等の
還元剤の添加量が正確に求められる。その結果、過剰な
還元剤を必要とすることなく、Ｃｒ，Ｆｅ，Ｍｎ等の回
収率及びＳｉ，Ｔｉ等の成分的中精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 不活性ガス雰囲気中で転炉スラグを４℃／秒
の昇温速度で加熱しながら炭素還元したときの酸素抽出
曲線
の昇温速度で加熱しながら炭素還元したときの酸素抽出
曲線
【図２】 蛍光Ｘ線分析法に使用される試料の調製工程
【図３】 蛍光Ｘ線分析法の測定原理
【図４】 蛍光Ｘ線分析法におけるＳｉＯ2 の検量線
【図５】 本発明に従った製鋼スラグの分析システム
Claims (2)
- 【請求項１】 製鋼スラグから採取された試料を不活性
雰囲気中で連続的に加熱しながら炭素源と反応させ、炭
素と結合して系外に排出される酸素量を時系列的に測定
し、前記試料に含まれ溶融状態でＳｉによって還元され
る易還元性金属酸化物の酸素量を測定結果の積分値から
求め、且つ同様に製鋼スラグから採取された試料にＸ線
を照射し、発生する難還元性金属酸化物の成分元素の蛍
光Ｘ線強度を測定し、前記成分元素と化合している酸素
を定量し、前記易還元性金属酸化物及び前記難還元性金
属酸化物の酸素量から前記製鋼スラグに含まれている酸
化物の酸素量を定量分析することを特徴とする製鋼スラ
グに含まれている被還元酸化物の酸素定量方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の易還元性金属酸化物がＣ
ｒ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｍｎ等の酸化物であり、難還元性金属
酸化物がＳｉ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｃａ，Ｍｇ等の酸化物であ
る酸素定量方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11596593A JP3288800B2 (ja) | 1993-05-18 | 1993-05-18 | 製鋼スラグに含まれている被還元酸化物の酸素定量方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11596593A JP3288800B2 (ja) | 1993-05-18 | 1993-05-18 | 製鋼スラグに含まれている被還元酸化物の酸素定量方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06331577A true JPH06331577A (ja) | 1994-12-02 |
| JP3288800B2 JP3288800B2 (ja) | 2002-06-04 |
Family
ID=14675526
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11596593A Expired - Fee Related JP3288800B2 (ja) | 1993-05-18 | 1993-05-18 | 製鋼スラグに含まれている被還元酸化物の酸素定量方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3288800B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009120884A (ja) * | 2007-11-13 | 2009-06-04 | Nippon Yakin Kogyo Co Ltd | ステンレス鋼の精錬方法 |
| CN104089967A (zh) * | 2014-07-15 | 2014-10-08 | 南京市产品质量监督检验院 | 一种实体面材产品中铝、钙、硅含量的快速测定方法 |
| KR20180119664A (ko) * | 2016-04-13 | 2018-11-02 | 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 | 슬래그의 분석 방법 및 용융 철의 정련 방법 |
| CN113189085A (zh) * | 2021-04-12 | 2021-07-30 | 东北大学 | 一种含Mg高炉渣的Mg活度系数测定的方法 |
-
1993
- 1993-05-18 JP JP11596593A patent/JP3288800B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009120884A (ja) * | 2007-11-13 | 2009-06-04 | Nippon Yakin Kogyo Co Ltd | ステンレス鋼の精錬方法 |
| CN104089967A (zh) * | 2014-07-15 | 2014-10-08 | 南京市产品质量监督检验院 | 一种实体面材产品中铝、钙、硅含量的快速测定方法 |
| KR20180119664A (ko) * | 2016-04-13 | 2018-11-02 | 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 | 슬래그의 분석 방법 및 용융 철의 정련 방법 |
| CN109073575A (zh) * | 2016-04-13 | 2018-12-21 | 杰富意钢铁株式会社 | 炉渣的分析方法和熔融铁的精炼方法 |
| CN113189085A (zh) * | 2021-04-12 | 2021-07-30 | 东北大学 | 一种含Mg高炉渣的Mg活度系数测定的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3288800B2 (ja) | 2002-06-04 |
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