JPH07151716A - ステンレス鋼等の溶鋼における炭素含有量測定方法 - Google Patents

ステンレス鋼等の溶鋼における炭素含有量測定方法

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JPH07151716A
JPH07151716A JP5323201A JP32320193A JPH07151716A JP H07151716 A JPH07151716 A JP H07151716A JP 5323201 A JP5323201 A JP 5323201A JP 32320193 A JP32320193 A JP 32320193A JP H07151716 A JPH07151716 A JP H07151716A
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JP
Japan
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molten steel
temperature
carbon content
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molten
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JP5323201A
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Hironori Takano
博範 高野
Hiroaki Morishige
博明 森重
Yoshiteru Shigeta
喜輝 繁田
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KAWASO DENKI KOGYO
KAWASOU DENKI KOGYO KK
Nippon Steel Corp
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KAWASO DENKI KOGYO
KAWASOU DENKI KOGYO KK
Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ステンレス鋼等の溶鋼における炭素含有量を
迅速かつ精度良く測定するための方法を提供する。 【構成】 ステンレス鋼等の溶鋼から検出された溶鋼温
度と、溶鋼の凝固温度と、溶鋼中のクロム含有量とに基
づいて、溶鋼中の炭素含有量を測定する構成である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、溶鋼、特に溶融ステン
レス鋼における炭素含有量を精度良く測定するための方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、極低炭ステンレス鋼を精錬する
AOD転炉では、炭素含有量を迅速に知ることが極めて
重要であり、このため、従来、ピンサンプル又はブロッ
クサンプルを採取し、ガス分析、カウントバック分析を
行うことにより、炭素含有量を測定していた。
【0003】然しながら、このようなサンプル試料の機
器分析方式では、分析値が得られるまでの間、早くても
数分を要するため、精錬のための二次工程に遅れが生じ
るという問題がある。
【発明が解決しようとする課題】
【0004】ところで、一方において、普通、溶鋼の炭
素含有量を測定するためには、溶鋼の凝固温度から炭素
含有量を推定する方法が知られている。従って、溶融ス
テンレス鋼においても、その凝固温度を検出すれば、炭
素含有量を推定値として測定することができ、この場
合、極めて迅速な測定が可能であることを容易に知見で
きる。
【0005】そこで、本発明者らにおいて、溶融ステン
レス鋼の凝固温度から炭素含有量を測定することを試み
た。即ち、この方法によれば、凝固温度から、次式によ
り、炭素含有量が算出される。
【0007】式:〔%C〕=C0 +C1 LT(但し、C
0 、C1 は係数、LTは凝固温度である)。
【0008】ところが、実際に実施した試験に基づい
て、ステンレス鋼の凝固温度から得た炭素含有量の測定
値Xを、サンプル試料の機器分析方式により検出した炭
素含有量の実測値Cと比較すると、次のように、極めて
信頼性の低いものであることが判明した。
【0009】
【表1】
【0010】このため、本発明者らにおいて、前記原因
を鋭意追究したところ、ステンレス鋼には、クロム及び
ニッケルが比較的多量に含有されており、これが凝固温
度に影響していることを発見した。本発明者らの調査に
よれば、AOD精錬プロセスにおいて、クロムの含有量
が1%変動すると、液相線温度は、約1.5度C変化す
ることが知見された。炭素の含有量が1%変動するとき
液相線温度は約84度C変化することが知られているか
ら、その結果、前述のように単純にステンレス鋼の凝固
温度だけから炭素含有量を推定するときは、クロム含有
量が2〜3%変動すると、凝固温度から計算により得ら
れる炭素含有量の推定値は、実際の炭素含有量から0.
035〜0.053%の誤差を生じることになる。
【0011】従って、溶融ステンレス鋼における迅速な
炭素含有量の測定のためには、凝固温度から炭素含有量
を計算値により推定することが有益であるものの、凝固
温度をクロムの含有量により補正しなければならないこ
とが判明した。
【0012】ところで、前述のように、溶鋼の凝固温度
を左右する炭素以外の物質は、クロムの他、ニッケルに
も注意しなければならないが、AOD精錬プロセスにお
いて、ニッケルの含有量はほとんど変化しないから、無
視することができる。一方、クロムは、酸素による脱炭
プロセスで酸化され、スラグ中に移行するため、多いと
きで2〜3%も変動し、これが常に溶融ステンレス鋼の
凝固温度を変化せしめる原因を生成しており、無視する
ことができない。
【0013】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、溶鋼
中の炭素含有量を迅速に測定するために、溶鋼の凝固温
度から炭素含有量を計算値により推定する方法を採用し
つつ、該凝固温度を左右するクロム含有量を同時に検出
し、これにより前記凝固温度を補正することにより、溶
鋼、特に溶融ステンレス鋼における炭素含有量を精度良
く測定できるようにした方法を提供するものである。
【0014】このため、本発明が第一の手段として構成
したところは、ステンレス鋼等の溶鋼から検出された溶
鋼温度と、溶鋼の凝固温度と、溶鋼中のクロム含有量と
に基づいて、溶鋼中の炭素含有量を測定する点にある。
【0015】また、本発明が第二の手段として構成した
ところは、固体電解質の表面で溶鋼中のクロム元素の活
量を酸素ポテンシャルに変換し、固体電解質の内面に設
けられた基準極と溶鋼との間の電位差により起電力Eを
生じるクロムセンサ手段と、溶鋼温度MTを検知する溶
鋼温度測定手段と、溶鋼の凝固温度LTを検知する凝固
温度測定手段とを用いて、前記起電力Eと、前記溶鋼温
度MTと、前記凝固温度LTを検出し、次式:〔%C〕
=C0 +C1 LT+C2 MT+C3 1000/MT+C
4 E/MT+C5 E(但し、C0 、C1 、C2 、C3
4 、C5 は係数)により炭素含有量を測定する点にあ
る。
【0016】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を詳述
する。
【0017】図1及び図2は、本発明を実施するための
装置の1実施例を示しており、紙管等から成るプローブ
本体1の先端には、円筒状のハウジング2が取付けら
れ、該ハウジング2には、クロムセンサ手段を構成する
センサ素子3a及び溶鋼金属極3bと、溶鋼温度測定手
段4が支持されると共に、該ハウジング2の先端より突
出せしめられている。
【0018】図2に示すように、前記ハウジング2内に
は、耐火セメント5が充填され、該耐火セメント5内に
より、各リード線6、7、8を埋入保持すると共に、前
記センサ素子3a及び溶鋼金属極3b並びに溶鋼温度測
定手段4の基端部を埋入支持する。前記ハウジング2
は、例えば、Al2 3 系や、Al2 3 −SiO2
のセラミックスから成り、前記耐火セメント5は、例え
ば、Al2 3 系や、ZrSiO4 系や、Al2 3
SiO2 系のセメントから成る。
【0019】前記クロムセンサ手段は、本出願人が先に
提案した特開平3−48761号公報に開示したような
溶融金属中の金属元素濃度の測定装置において、特に、
溶鋼中のクロム含有量を測定するための構成としたもの
であり、センサ素子3aを構成する固体電解質の表面で
溶鋼中のクロム元素の活量を酸素ポテンシャルに変換
し、固体電解質の内面に設けられた基準極と、溶鋼金属
極3bとの間の電位差により起電力Eを生ぜしめるもの
である。
【0020】例えば、クロムセンサ手段を構成するセン
サ素子3aは、二酸化ジルコニウム(ZrO2 )等から
成る固体電解質により一端閉管状に形成した殻体の内面
に酸素ポテンシャルを測定温度で一定にするための基準
極を設ける一方、殻体の外表面に副電極を設けている。
前記基準極は、例えば、Mo粉末とMoO2 粉末との混
合体や、Cr粉末とCr2 3 粉末との混合体から成
り、殻体の先端近傍部において内部に充填されている。
また、前記副電極は、測定目的であるクロムの酸化物及
び/又はクロムの酸化物を含有した無機化合物を主成分
とした混合酸化物を殻体の外表面にコーティング又は斑
点状に被着して成る。本実施例の場合、副電極は、殻体
の表面に、CaO:SiO2 :Cr2 3 を1:1:1
のmol比として薄くコーティングして成る。
【0021】前記溶鋼金属極3bは、高温かつ強攪拌流
を伴う溶鋼浴中において溶失しないMoの棒又はサーメ
ット(Mo−ZrO2 )の棒により構成される。
【0022】尚、図2において、センサ素子3aは、副
電極を有しない基端部において、石英チューブ又はサー
メット(Mo−ZrO2 )から成る補強管9を外挿せし
めることにより補強されている。また、ハウジング2の
先端部には、前記センサ素子3a及び溶鋼金属極3b並
びに溶鋼温度測定手段4の先端を除く基部を全体として
包囲する石英等から成る円筒状の囲繞壁10を設け、該
囲繞壁10の内部に石英ウール等の断熱材11を充填し
ている。
【0023】図1に示すように、プローブ本体1には、
前記ハウジング2と直列状に配置された採取容器12が
内装されており、該採取容器12は、溶鋼流入室12a
と、該溶鋼流入室12aに連通せしめられた溶鋼凝固室
12bとを構成する。前記溶鋼流入室12aには、溶鋼
ガイド管13の一端が臨ましめられ、該溶鋼ガイド管1
3の他端はプローブ本体1の先端に開口せしめられてい
る。また、前記溶鋼流入室12aを通じて凝固温度測定
手段14が設けられ、該凝固温度測定手段14aの先端
感温部を採取容器12の所定位置、即ち、採取容器12
内で凝固する溶鋼試料の最終凝固点の位置に臨ましめて
いる。
【0024】尚、ハウジング2の側部には、先端を開口
した有底管状のピンサンプラー15が設けられている。
また、ハウジング2の先端には、浸漬時にスラグから前
記センサ素子3a及び溶鋼金属極3b並びに溶鋼温度測
定手段4を保護するための金属キャップ16が設けら
れ、プローブ本体1の先端には、前記キャップ16並び
に溶鋼ガイド管13及びピンサンプラー15の先端開口
部を覆う金属カバー17が設けられている。
【0025】上記構成の実施例において、プローブ本体
1を溶鋼中に浸漬すると、スラグ層を通過した後、金属
カバー17及び金属キャップ16が溶失し、溶鋼は、溶
鋼ガイド管13を介して採取容器12に充填される。そ
して、溶鋼凝固室12b内で奪熱されつつ凝固する溶鋼
の凝固温度LTは、凝固温度測定手段14により検出さ
れる。
【0026】溶鋼浸漬中、溶鋼浴の温度MTは、溶鋼温
度測定手段4により検出される。また、溶鋼中のクロム
含有量がクロムセンサ3a、3bにより検出される。こ
のクロムセンサによる検出は、溶鋼中のCrの活量がセ
ンサ素子3aの副電極により酸素ポテンシャルに変換さ
れ、溶融金属/副電極/固体電解質の三相界面に平衡す
る酸素分圧として固体電解質により電位差として現れ、
センサ素子3aの基準極と溶融金属極3bとの間に起電
力Eを生じる。
【0027】そして、前記検出した溶鋼温度MT、凝固
温度LT、起電力Eに基づいて、溶鋼中の炭素含有量を
次式により算出する。
【0028】式:〔%C〕=C0 +C1 LT+C2 MT
+C3 1000/MT+C4 E/MT+C5 E(但し、
0 、C1 、C2 、C3 、C4 、C5 は係数)
【0029】ところで、上述した表1の試験に際して、
同時に本発明の実施例に基づく炭素含有量測定を実施
し、クロム含有量(前記起電力E)により補正したステ
ンレス鋼の凝固温度から算出した炭素含有量の測定値Y
は、次の表2の通りである。
【0030】
【表2】
【0031】そこで、上述の表1に示したような従来方
法に基づく炭素含有量の測定値Xと、前述の表2に示し
たような本発明方法に基づく炭素含有量の測定値Yを、
それぞれ、サンプル試料の機器分析方式により検出した
炭素含有量の実測値Cと比較し、その誤差を確認する
と、次の表3に示される通りであり、本発明方法によれ
ば極めて信頼性が高いことが確認できる。
【表3】
【0032】
【発明の効果】本発明によれば、ステンレス鋼等の溶鋼
から検出された溶鋼温度MTと、溶鋼の凝固温度LT
と、溶鋼中のクロム含有量Eとに基づいて、溶鋼中の炭
素含有量を測定するものであるから、従来のサンプル試
料の機器分析方式のような測定結果を得るまでの間のタ
イムラグを生じることはなく、極めて迅速に炭素含有量
を知ることができるという効果がある。
【0033】しかも、本発明によれば、溶鋼の凝固温度
LTから炭素含有量を算出するに際して、溶鋼中のクロ
ム含有量Eを検出し、クロム含有量により左右される溶
鋼の凝固温度LTを補正することにより炭素含有量を測
定するものであるから、溶鋼中のクロム含有量の変動に
応じて炭素含有量の測定数値に誤差を生じるようなこと
がなく、溶鋼における炭素含有量を精度良く測定するこ
とができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法を実施するために用いる装置の1実
施例を示す縦断面図である。
【図2】図1に示す装置の要部を拡大して示す縦断面図
である。
【符号の説明】
1 プローブ本体 2 ハウジング 3a センサ素子 3b 溶鋼金属極 4 溶鋼温度測定手段 12 採取容器 13 溶鋼ガイド管 14 凝固温度測定手段
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年4月19日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0014
【補正方法】変更
【補正内容】
【0014】 このため、本発明が第一の手段
として構成したところは、ステンレス鋼等の溶鋼の凝固
温度を検知し、該凝固温度から溶鋼中の炭素量を測定す
る方法において、前記溶鋼中のクロム量を検知し、該ク
ロム量から前記検知した凝固温度を補正し、補正した凝
固温度から該溶鋼中の炭素量を測定する点にある。ま
た、本発明が第二の手段として構成したところは、ステ
ンレス鋼等の溶鋼から検出された溶鋼温度と、溶鋼の凝
固温度と、溶鋼中のクロム含有量とに基づいて、溶鋼中
の炭素含有量を測定する点にある。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0015
【補正方法】変更
【補正内容】
【0015】 また、本発明が第の手段とし
て構成したところは、固体電解質の表面で溶鋼中のクロ
ム元素の活量を酸素ポテンシャルに変換し、固体電解質
の内面に設けられた基準極と溶鋼との間の電位差により
起電力Eを生じるクロムセンサ手段と、溶鋼温度MTを
検知する溶鋼温度測定手段と、溶鋼の凝固温度LTを検
知する凝固温度測定手段とを用いて、前記起電力Eと、
前記溶鋼温度MTと、前記凝固温度LTを検出し、次
式:〔%C〕=C+CLT+CMT+C100
0/MT+CE/MTCE(但し、C、C、C
、C、C、Cは係数)により炭素含有量を測定
する点にある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 繁田 喜輝 大阪府大阪市西区西本町1丁目7番10号川 惣電機工業株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ステンレス鋼等の溶鋼から検出された溶
    鋼温度と、溶鋼の凝固温度と、溶鋼中のクロム含有量と
    に基づいて、溶鋼中の炭素含有量を測定することを特徴
    とするステンレス鋼等の溶鋼における炭素含有量測定方
    法。
  2. 【請求項2】 固体電解質の表面で溶鋼中のクロム元素
    の活量を酸素ポテンシャルに変換し、固体電解質の内面
    に設けられた基準極と溶鋼との間の電位差により起電力
    Eを生じるクロムセンサ手段と、溶鋼温度MTを検知す
    る溶鋼温度測定手段と、溶鋼の凝固温度LTを検知する
    凝固温度測定手段とを用いて、前記起電力Eと、前記溶
    鋼温度MTと、前記凝固温度LTを検出し、次式: 〔%C〕=C0 +C1 LT+C2 MT+C3 1000/
    MT+C4 E/MT+C5 E(但し、C0 、C1
    2 、C3 、C4 、C5 は係数) により炭素含有量を測定することを特徴とするステンレ
    ス鋼等の溶鋼における炭素含有量測定方法。
JP5323201A 1993-11-29 1993-11-29 ステンレス鋼等の溶鋼における炭素含有量測定方法 Withdrawn JPH07151716A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007163494A (ja) * 2005-12-15 2007-06-28 Heraeus Electro-Nite Internatl Nv 測定プローブ
US7832294B2 (en) * 2005-12-15 2010-11-16 Heraeus Electro-Nite International, N.V. Measuring probe for measurements in metal or slag melts
CN105738348A (zh) * 2016-05-10 2016-07-06 中国科学技术大学 用于激光诱导击穿光谱系统的耐高温浸入式探头

Cited By (4)

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CN105738348B (zh) * 2016-05-10 2018-04-10 中国科学技术大学 用于激光诱导击穿光谱系统的耐高温浸入式探头

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