JPH0772139A - 溶鋼中微量炭素の迅速測定方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 従来手法では直接測定することができなかっ
た溶鋼中微量炭素の濃度を迅速且つ高精度に測定できる
方法と装置を提供する。 【構成】 一酸化炭素及び二酸化炭素を含むキャリアガ
スを酸化炭素濃度測定手段１６が途中に設けられたガス
循環回路Ａ_２内を通過又は循環させながら、前記キャリ
アガスの吹き込み及び回収を一回又は複数回繰返してキ
ャリアガス中の一酸化炭素濃度及び二酸化炭素濃度を徐
々に増加させてその値を溶鋼内での炭素及び酸素の濃度
と平衡する値に向かって近づけ、所定循環回数又は所定
時間経過時のキャリアガス中の一酸化炭素濃度及び二酸
化炭素濃度を酸化炭素濃度測定手段によって測定し、こ
の一酸化炭素濃度及び二酸化炭素濃度と溶鋼中の酸素濃
度との相互の関係性から溶鋼中の炭素濃度を推定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、未脱酸又は弱脱酸溶鋼
中の微量炭素の迅速測定方法とその装置に関し、更に詳
しくは、従来手法では直接測定することができなかった
極微量の炭素濃度を迅速且つ高精度に測定できる方法と
装置に関するものであって、特に未脱酸又は弱脱酸溶鋼
中の溶存炭素をＲＨ脱ガス設備に代表される真空脱炭設
備を用いて除去する際に適用される技術に関する。。

【０００２】

【従来の技術】従来より極低炭素鋼板は自動車用鋼板を
中心として広く使用されている。極低炭素鋼板は低炭素
鋼板に比べて延展性に優れ、深絞り性が良好である一
方、機械的強度が不充分であるという欠点がある。した
がって、極低炭素鋼板において延展性を維持しながら機
械的強度を高めるための様々な工夫がなされている。例
えば、ＴｉやＮｂ、更にはＭｎ、Ｐ等を添加する方法が
検討されているが、これらとともに重要なのは炭素の微
量制御であるとの認識が広まっている。仮に炭素の微量
制御が可能であれば、添加物の種類や量を減らせる可能
性もあり、鉄鋼業界では１０ｐｐｍ〜１００ｐｐｍの炭
素濃度を有する溶鋼を数ｐｐｍ程度の精度で制御できる
製造技術の確立が要望されている。実際の製鉄所におけ
る極低炭素鋼を製造するプロセスは、転炉で溶製された
鋼をＲＨ脱ガス設備に代表される真空脱炭設備におい
て、真空下で未脱酸又は弱脱酸溶鋼中の溶存炭素を溶存
酸素と反応させて一酸化炭素として脱炭除去している。
このような背景から溶鋼中微量炭素の測定方法の確立が
期待されている。

【０００３】溶鋼中の炭素濃度迅速測定方法としては、
凝固温度測定方法や採取サンプルの発光分光分析が知ら
れているが、これらは低レベルの炭素濃度迅速測定には
適さない。また、ＲＨ脱ガス装置において炭素濃度を推
定する技術も一部試みられている。これは真空吸引する
過程で溶鋼中から吸引ガス中に発散したＣＯガスやＣＯ
₂ガスをサンプリングし、このガスを質量分析計によっ
て分析しながら積算することにより脱炭量を推定するも
のである。しかしながら真空系からのガスサンプリング
自体が困難であることに加えて、全体のガス総量が不明
であることから計算誤差が大きくなる傾向があり、更に
真空槽からのリークの問題もあり溶鋼中の炭素濃度を正
確に推定することは困難である。そして、溶鋼中の炭素
濃度が低レベルである場合、その推定はより一層困難で
あり、微量炭素の濃度迅速測定方法としてはいまだ確立
されていない。

【０００４】また、炭素濃度迅速測定方法ではないもの
の、ガス中の特定元素の濃度測定の革新的技術としては
特許公表番号平成１年第５０２７７６号が知られてい
る。これは、これは、水素濃度測定を主たる目的とした
技術であり、その内容は溶鋼中に不活性ガスであるキャ
リアガスを吹き込んでバブリングさせ、そのガスを回収
して、溶鋼から気泡中に回収された水素の濃度を測定す
ることによって、溶鋼中の水素濃度を推定せんとするも
のである。その装置構成の概略は、下端部の所定範囲が
測定対象である溶鋼内に位置づけられるガス吹込回収部
としてのプローブと、前記プローブへのキャリアガス供
給源並びにガス分析手段を具備したガス循環回路とから
構成されている。プローブは下端がＵ字形に湾曲したガ
ス吹込管管と、当該ガス吹込管のＵ字型湾曲部よりも上
方にその開口端を位置づけたガス回収管とを備え、前記
ガス吹込管の上方にガス吹込管の開口端から吹き出した
キャリアガスを効率良く回収するためのベル状部材を設
けた構成である。このベル状部材は多孔質素材から構成
され、この多孔質素材を経由してガス回収を行うことに
より回収管への溶鋼侵入を防止している。

【０００５】一方、ガス循環回路は、フィルター、熱伝
導度計、ポンプ、４方ストックコック、圧力計及び流量
計が、ガス流れ方向に沿って順次組み込まれた構成であ
る。

【０００６】そして、この水素濃度測定装置は、ボンベ
から供給されたキャリアガスをガス吹込管を通じて溶鋼
中に吹き込んでバブリングさせるとともに、溶鋼中の溶
存水素が混入状態となったキャリアガスをガス回収管に
よって回収し、この回収されたキャリアガスをガス循環
回路を循環させる過程で、溶鋼中の水素濃度と平衡させ
たうえ、その水素成分を熱伝導度計によって測定するも
のである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この技術は、溶鋼中の
水素濃度をスポツトタイプの手法で測定することをメイ
ンに記述されており、その記載の中に、窒素、一酸化炭
素も含有されているキャリアガスからフィルターにより
それぞれのガスを順次取り除くことにより各ガス成分濃
度も測定しうることが示唆され、この手法により一酸化
炭素の濃度を測定できる可能性が一見示唆されているよ
うにも理解される。そこで確認のために溶鋼を対象にし
たキャリアガス中の成分を調査したところ、水素と一酸
化炭素がキャリアガス中に同時に含まれることは有り得
ないことが判明した。つまり本発明の対象である含有炭
素量が微量である溶鋼においては、溶鋼中の酸素濃度が
低い場合には、一酸化炭素の発生は起こらず、逆に酸素
濃度が高い場合には水素は生成しないのである。そこで
水素が発生する条件を調査結果から考察すると、溶鋼中
の酸素濃度が一般にキルド鋼と呼ばれている低酸素領域
において水素が生じていることから、高酸素領域では、
溶存水素と酸素が反応してＨ₂ Ｏいわゆる水蒸気となっ
ていると考えられる。また一酸化炭素が発生する状況を
調査結果から考察すると、溶鋼中の酸素濃度が未脱酸又
は弱脱酸のいわゆる２００ｐｐｍ以上の高酸素領域にお
いてのみ生じていることから、溶存炭素と酸素が反応し
て一酸化炭素を生じていると推察される。つまり低酸素
領域では、酸素が非常に少ないために一酸化炭素は生じ
えないことになる。この一酸化炭素を生じさせる反応は
真空精錬設備の脱炭処理の原理と同じであることが判明
した。このように前記公報の記載技術を検討してみる
と、本願発明が対象とする未脱酸又は弱脱酸溶鋼中の微
量炭素測定の技術に前記公報記載技術は適用できないこ
とが明らかとなった。

【０００８】本発明はかかる現況に鑑みてなされたもの
であり、従来手法では直接測定することができなかった
極微量の炭素濃度を迅速且つ高精度に測定できる方法と
装置を提供せんとするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者等は鋭意検討を
行った結果、次の着想を得た。先ず、微量の炭素と酸素
を含有する溶鋼を真空中あるいは一酸化炭素濃度の低い
気体と共存させた場合、溶鋼中からは僅かな量の一酸化
炭素が生成放出されるが、この一酸化炭素の平衡濃度は
溶鋼中の炭素濃度に加え酸素濃度とも相関関係にあり、
一酸化炭素の生成反応を何らかの手段で促進することが
できれば、放出された一酸化炭素の濃度を分析すること
によって溶鋼中の炭素濃度の推定ができる可能性があ
る。そして、この炭素濃度の推定の際には、もう一方の
パラメータである溶鋼中の酸素濃度が既知であるかある
いはその変化が予測されるものである必要があるが、Ｒ
Ｈ脱ガス装置のような精錬設備を対象とした場合は、溶
鋼中の酸素濃度は数百ｐｐｍの高レベルで安定してお
り、したがってこのような環境下では、溶鋼から放出さ
れるガス中の一酸化炭素濃度は溶鋼中の炭素濃度によっ
て規定されていると判断され、ガス中の一酸化炭素濃度
を溶鋼中の炭素濃度の値によって一義的に決定しても問
題はない。

【００１０】ここで次の問題として浮上してくるのが、
溶鋼中からの一酸化炭素の生成放出促進を具体的にどの
ような手段によって行うかである。これについて検討し
たところ、溶鋼中に一酸化炭素を含まないキャリアガス
を吹き込んでバブリングさせれば、バブリングの攪拌力
により溶鋼と気泡の反応界面を大きく確保し且つ常時更
新させることにより、溶鋼中の微量な炭素と酸素の反応
を促進することができ、酸化した炭素、即ち一酸化炭素
が生成できることに着眼した。そして、この手法を適用
したところ、期待どおりの結果が得られた。尚、溶鋼を
バブリングさせると一酸化炭素とともに極微量の二酸化
炭素も生成されるので、高精度な炭素濃度測定を行うに
は一酸化炭素と二酸化炭素の両方（以下、一酸化炭素と
二酸化炭素を酸化炭素と総称する）を測定対象とする必
要がある。

【００１１】以上の着眼点に基づいてなされた溶鋼中微
量炭素の迅速測定方法は、溶鋼中にキャリアガスとなる
不活性ガスを吹き込んでバブリングさせ、バブリングの
攪拌力により溶鋼と気泡の反応界面を大きく確保するこ
とにより溶鋼中の炭素と酸素を反応させてキャリアガス
内に一酸化炭素及び二酸化炭素を生成させるとともに、
回収された一酸化炭素及び二酸化炭素を含むキャリアガ
スを酸化炭素濃度測定手段が途中に設けられたガス回路
内を通過又は循環させながら、前記キャリアガスの吹き
込み及び回収を１回又は複数回繰返してキャリアガス中
の一酸化炭素濃度及び二酸化炭素濃度を徐々に増加させ
てその値を溶鋼内の炭素及び酸素の濃度と平衡する値に
向かって近づけ、所定循環回数又は所定時間経過時のキ
ャリアガス中の一酸化炭素濃度及び二酸化炭素濃度を前
記酸化炭素濃度測定手段によって測定し、この一酸化炭
素濃度及び二酸化炭素濃度と溶鋼中の酸素濃度との相互
の関係性から溶鋼中の炭素濃度を推定することを特徴と
している。

【００１２】酸素濃度が既知又は予測できる精錬設備に
おいて測定を行う場合は、酸素濃度測定の必要はなく、
酸素濃度は一定と見做して測定された酸化炭素濃度から
溶鋼中の炭素濃度を一義的に特定することができる。

【００１３】また、上記溶鋼中微量炭素の迅速測定方法
を具体化した溶鋼中微量炭素の迅速測定装置は、キャリ
アガスとなる不活性ガスの供給源と；先端が開放したガ
ス吹込管よりなるガス吹込部と、前記ガス吹き込み管の
開口管端よりも溶鋼中において上方に位置づけた多孔質
部材を介してガス回収管にキャリアガスを回収するガス
回収部とを備えたガス供給回収プローブと；循環路途中
に酸化炭素濃度測定手段を有し、測定開始初期に前記キ
ャリアガス供給源から供給されたキャリアガスを強制循
環ポンプにより前記ガス供給回収プローブを経由させて
所定回数又は所定時間循環させるガス循環回路と；前記
ガス供給回収プローブと一体又は別体構成された酸素濃
度測定手段と；前記酸化炭素濃度測定手段によって測定
された一酸化炭素濃度及び二酸化炭素濃度と前記酸素濃
度測定手段によって測定された酸素濃度の両データが入
力されて溶鋼中の炭素濃度を推定する演算処理手段とを
備えたことを特徴としている。

【００１４】酸素濃度が既知又は予測できる精錬設備に
おける測定では、酸素濃度測定手段は設ける必要はな
い。

【００１５】

【作用】このような本発明の溶鋼中微量炭素の迅速測定
装置は次のように作動する。先ず、ガス供給源から供給
されたキャリアガスがガス吹込管から溶鋼中に吹き込ま
れる。吹き込まれたキャリアガスは溶鋼を攪拌し、溶鋼
中の炭素と酸素の反応を促進して一酸化炭素及び二酸化
炭素を生成して回収される。回収された一酸化炭素及び
二酸化炭素を含むキャリアガスは上方へ浮上するととも
に、多孔質部材を経由してガス回収管によって回収され
たのち、ガス循環回路を循環する。次いでガス循環回路
を所定回数あるいは所定時間循環させた段階におけるキ
ャリアガス中の一酸化炭素濃度及び二酸化炭素濃度（以
下、両濃度を酸化炭素濃度と総称する）を、循環路中に
設置された酸化炭素濃度測定手段によって測定し、この
測定結果と酸素濃度測定手段によって測定された酸素濃
度値を演算処理手段によって処理し、溶鋼中の炭素濃度
を特定するものである。尚、キャリアガスはガス循環回
路を複数回循環させることなく一回だけ通過させる場合
もある。ここで酸化炭素濃度の測定時期を溶鋼中の酸化
炭素濃度と放出されたキャリアガス中の酸化炭素濃度が
平衡するのを待つことが望ましいが測定時間の短縮が必
要な場合には、ガス循環回路の循環数又は循環時間が所
定の値となった段階で酸化炭素濃度を測定することがで
きる。これは、所定の循環数又は循環時間における酸化
炭素濃度と溶鋼中の炭素濃度との関係性さえ予め確立し
ておけば、所定の循環数又は循環時間における一酸化炭
素濃度及び二酸化炭素濃度を基にして溶鋼中の炭素濃度
を特定することができるからである。そしてこのように
平衡に近い状態となるまで待たないことにより迅速測定
が可能となり、測定結果を精錬設備のフィードバック制
御に反映させることができる。

【００１６】

【実施例】次に本発明の詳細を図示した実施例に基づき
説明する。図１は溶鋼中の一酸化炭素分圧（Ｐ_CO）と炭
素濃度の関係を示す公知のグラフであり、例示された４
本の曲線は酸素活量（ａ_O ）がそれぞれ３００ｐｐｍ、
４００ｐｐｍ、５００ｐｐｍ、６００ｐｐｍである場合
における一酸化炭素分圧（一酸化炭素濃度）と炭素濃度
との関係を表している。この表から明らかなように、酸
素活量（酸素濃度）の値が分かっていれば気相中の一酸
化炭素濃度を測定することにより溶鋼中の炭素濃度が一
義的に推定できることが分かる。また、グラフから理解
されるように、１％〜１５％の範囲の一酸化炭素濃度を
測定することによって１０ｐｐｍ〜１００ｐｐｍの範囲
の微量炭素濃度を測定することが可能であり、ｐｐｍオ
ーダーの炭素濃度が％オーダーの一酸化炭素濃度測定に
よって精度良く推定できることが分かる。本発明はこの
原理を利用して溶鋼中の炭素濃度を測定せんとするもの
である。

【００１７】図２は本発明にかかる溶鋼中微量炭素の迅
速測定装置の概略説明図である。本装置は、酸化炭素濃
度測定装置Ａ、酸素濃度測定装置Ｂ及びこれら両濃度測
定装置によって得られた測定値に基づいて溶鋼中の炭素
濃度を算出する演算装置Ｃとから主として構成される。
但し、測定対象設備がＲＨ脱ガス装置に代表されるよう
に設備内の酸素レベルが高く且つそのレベルが安定して
いるような場合には、酸素濃度は一定であると仮定でき
るので、この場合には図３に示すように酸素濃度測定装
置Ｂは除去することができる。

【００１８】酸化炭素濃度測定装置Ａは、溶鋼中に浸漬
するガス供給回収プローブＡ１と、ガス循環回路より構
成される回収ガス分析部Ａ２とから構成される。ガス供
給回収プローブＡ１は図４に示す如く、先端が開放した
ガス吹込管１と、ガス回収管２とを紙管等の保持部材３
内に挿通した構成であり、ガス回収管２の開口端はガス
吹込管１の開口端よりも上方に位置づけられている。保
持部材３の下端部には下方が開放したガス収集用のスカ
ート状部材４が取り付けられている。スカート状部材４
は溶鋼内に浸漬されることから、少なくとも測定時間内
は溶損することがなく且つ測定誤差の原因となるような
成分の溶出がないものが選択され、例えば石英管等が使
用される。またガス吹込管１も溶鋼中で溶損せず且つ不
要成分の溶出がないことが必要であり、このためガス吹
込管１における少なくとも溶鋼中に浸漬される部分はジ
ルコニア等の耐火物から形成される。更に保持部材３の
先端側表面には溶鋼熱から保持部材３を保護する目的で
耐火物７をコーティングしている。図示しないがガス吹
込管１の開口端に溶鋼熱で溶解する低融点部材を封入
し、当該ガス吹込管１が溶鋼内所定深さに位置づけられ
た段階で開口端が自動的に開放されるように構成するこ
とも好ましい。

【００１９】スカート状部材４の拡開部の底部側には多
孔質アルミナ等の多孔性耐火物５が充填されている。当
該多孔性耐火物５は溶鋼中から放出されるキャリアガス
のみを通過させ、溶鋼の侵入は防止する機能を有する。
またスカート状部材４の縮径部であって前記多孔性耐火
物５に隣接する位置には粒状のアルミナが充填されてお
り、回収されたキャリアガス中のゴミやダスト等を除去
するフィルター６の機能を果している。ガス吹込管１は
前記フィルター６と多孔性耐火物５を貫通してその開口
端が溶鋼Ｚ中に位置づけられ、他方、ガス回収管２の開
口端は、多孔性耐火物５及びフィルター６を通過して清
浄化されたキャリアガスが回収できるようにフィルター
６の上層部に没入させている。尚、図示しないが保持部
材３の基端側にはガス吹込管１及びガス回収管２を後述
するガス循環回路Ａ２にそれぞれ接続するコネクタが装
着され、当該ガス供給回収プローブＡ１を脱着できるよ
うに構成されており、使用後のプローブの廃棄を容易に
している。

【００２０】多孔性耐火物５は、キャリアガスのみを通
過させて溶鋼の侵入を防止する機能を有するが、溶鋼中
の酸素レベルが高い場合には、多孔性耐火物５の表面に
ＦｅＯやＭｎＯ等の低級酸化物が生成されやすく、この
低級酸化物が多孔性耐火物５を浸食してその気孔を塞ぐ
現象が生ずる。したがってこのような現象に対応するた
めに、図５に示すように、多孔性耐火物５と溶鋼Ｚとの
接触を遮断するガス溜まりＹがスカート状部材４内空間
に形成されるようにガス供給量とガス回収量を微妙に制
御することが必要である。

【００２１】このような構成のガス供給回収プローブに
接続されるガス循環回路Ａ２の一例は図３で示される。
ガス循環回路Ａ２には、ポンプ１０、流量計１１、バル
ブ１２、圧力計１３、圧力計１４、バルブ１５、赤外線
ガス分析計１６をキャリアガスの流れ方向上流側から下
流側に向けて順番に配し、且つバルブ１２とバルブ１５
間には流量制御バルブ１７及び圧力計１８を介在させて
ボンベ１９を配した構成である。ここでは赤外線ガス分
析計１６によって一酸化炭素及び二酸化炭素の濃度測定
を行っているが、赤外線ガス分析計１６の代わりに熱伝
導度計や半導体ガスセンサ等を用いることも可能であ
る。また本実施例ではボンベ１９から供給するキャリア
ガスとしてはアルゴンガスを用いているが、他の不活性
ガスを用いることも可能である。尚、酸化炭素濃度測定
手段として熱伝導度計を用いる場合は、キャリアガスの
熱伝導度と一酸化炭素及び二酸化炭素の熱伝導度との間
になるべく大きな差があることが好ましい。

【００２２】このような構成のガス循環回路Ａ２と前ガ
ス供給回収プローブＡ１とから構成される酸化炭素濃度
測定装置Ａの作動態様は次の通りである。先ずボンベ１
９から所定量のキャリアガスが供給され、その後、この
キャリアガスがガス供給回収プローブＡ１のガス吹込管
１を通じて溶鋼内に吹き込まれ、バブリングさせること
によって溶鋼内の炭素と酸素の反応を促進して一酸化炭
素及び二酸化炭素を生成させる。この一酸化炭素及び二
酸化炭素を含むキャリアガスはガス回収管２によって回
収され赤外線ガス分析計１６によって分析される。そし
て、このようなガス循環を所定回数又は所定時間繰り返
した段階における酸化炭素濃度を測定し、この測定値を
基にして溶鋼中の炭素濃度を数ｐｐｍの測定精度で推定
するものである。ここで、ガス循環を数回又は所定時間
行うのは、キャリアガス中の酸化炭素濃度を平衡状態に
向かって増加させることによりその測定精度の向上をは
かるためである。尚、ガス循環を繰り返す代わりにガス
吹込み深さを伸長してガス循環を１回だけにしても同等
の効果が得られることは周知の事実であるが、この場合
は設備が大型化して好ましくない。また、ガス循環の繰
り返し回数又は循環時間を限定したのは、迅速測定を行
うためであり、またガス循環の繰り返しによる酸化炭素
濃度の増加傾向は、測定設備が同じである限り規定値の
範囲内にあり、予め同設備で所定回数又は所定時間循環
させたときに測定される酸化炭素濃度と溶鋼中の炭素濃
度との関係性さえ確立しておけば、この関係性を用いて
溶鋼中の炭素濃度を高精度に測定できることが実証され
ているためである。具体的なガス循環回数は、測定条件
によって左右されるが、本発明者が確認したところで
は、３００ｃｃのアルゴンガスを１０回循環させたとこ
ろ数ｐｐｍの測定精度で炭素濃度の測定が完了した。
尚、この測定に要した時間は約３０秒であり、時々刻々
変化する溶鋼中の炭素濃度をほぼリアルタイム的に追跡
分析することが可能であり、本測定結果を精錬設備のフ
ィードバック制御に利用できることが確認された。

【００２３】また赤外線ガス分析計１６から得られた酸
化炭素濃度から溶鋼中の炭素濃度を推定するには、酸素
濃淡電池等を用いて構成した酸素濃度測定装置Ｂの測定
値も参照して行う。本実施例では、酸素濃度測定装置Ｂ
は酸化炭素濃度測定装置Ａとは別体構成しているが、ガ
ス供給回収プローブＡ１に酸素センサを組み込むことも
考慮される。尚、測定対象設備がＲＨ脱ガス装置に代表
されるように溶鋼内の酸素レベルが高く且つそのレベル
が安定しているような場合には、酸素濃度は一定である
と仮定できるので、この場合は酸素濃度を測定すること
なく赤外線ガス分析計１６の測定結果から溶鋼中の炭素
濃度を直接推定してもよい。

【００２４】次に本酸化炭素濃度測定装置Ａの作動態様
の概略を図６及び図７を参照して説明する。図において
ガス循環回路上に記載した矢印はガスの流れ方向を示し
ている。またバルブ１２及びバルブ１５において実線で
示すものはガス回路の接続状況を表し、更にポンプ１０
に付記したＯＮ／ＯＦＦはポンプ１０の作動／停止を表
現している。 ガス供給回収プローブＡ１を接続する前の待機状態で
あり、流量制御バルブ１７は閉じられ、且つポンプ１０
も停止している。 ポンプ１０を作動させて吹込側から配管内のエアーを
放出するとともに、ボンベ１９から放出したキャリアガ
スを吹込側から放出する。 ポンプ１０を作動又は停止させた状態でガス供給回収
プローブＡ１を装着する。例えばプローブＡ１の吹込側
先端を低融点部材等で封止している場合にはポンプ１０
の作動による圧力上昇によってプローブの装着を認識し
て、吹込側もキャリアガス回路に切り換える。また、吹
込側先端を低融点部材によって封止していない場合に
は、直ちにポンプ１０を停止させてキャリアガス回路に
切り換え、プローブＡ１の浸漬を待つ。 ガス供給回収プローブＡ１を溶鋼中所定深さに浸漬す
ると低融点部材によって封止された吹込側先端が溶鋼の
熱で溶け、キャリアガスが溶鋼中に解放される。そし
て、プローブの浸漬を圧力低下により認識し、吹込側及
び吸込側の両方からキャリアガスを放出する。（図６） ポンプ１０を作動させて配管内残留ガスを系外に放出
し、ガス循環の準備が完了する。 ボンベ１９を循環路から離脱させたうえ、キャリアガ
スの循環を開始し、赤外線ガス分析計１６による酸化炭
素濃度測定を開始する。（図７） 測定が終了すればポンプ１０を停止させたうえ、プロ
ーブを引き上げ、吹込側及び吸込側からキャリアガスを
任意時間放出して次の測定に備える。

【００２５】このようにして未脱酸又は弱脱酸溶鋼中の
炭素濃度が迅速に測定され、時々刻々と変化する溶鋼中
の炭素濃度がほぼリアルタイム的に測定される。尚、上
記ガス循環回路Ａ２は一例に過ぎず、キャリアガスの循
環が可能な構成であれば、他の構成を採用することも任
意である。

【００２６】

【発明の効果】本発明は、未脱酸又は弱脱酸溶鋼中にキ
ャリアガスを吹き込んでバブリングさせ、バブリングの
攪拌力により溶鋼中の微量な炭素と酸素を反応させて一
酸化炭素及び二酸化炭素を生成させ、この一酸化炭素及
び二酸化炭素の濃度を測定することによって溶鋼中の炭
素濃度を推定することにしたから、従来手法では直接測
定することができなかった極微量の炭素濃度を測定する
ことが可能となる。そして、本測定は極めて迅速に行う
ことができるので、時々刻々変化する溶鋼中の炭素濃度
をほぼリアルタイム的に把握することが可能となり、測
定結果を精錬設備のフィードバック制御に役立てること
ができる。

【００２７】また、溶鋼中の酸素濃度が既知である場合
であって、酸素濃度測定を省略できる場合には、測定装
置の簡略化がはかれるとともに測定時間のより一層の短
縮がはかれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 溶鋼中の一酸化炭素と炭素の関係を示すグラ
フ

【図２】 本発明にかかる溶鋼中微量炭素の迅速測定装
置の概略説明図

【図３】 本発明にかかる溶鋼中微量炭素の迅速測定装
置における他の態様を示す概略説明図

【図４】 ガス供給回収プローブの一実施例を示す断面
図

【図５】 同実施例において、スカート状部材内にガス
溜まりを形成した状態を示す要部断面図

【図６】 酸化炭素濃度測定装置の作動態様を示す概略
説明図

【図７】 酸化炭素濃度測定装置の作動態様を示す概略
説明図

【符号の説明】

Ａ 酸化炭素濃度測定装置 Ａ１ ガス供給回収プ
ローブ Ａ２ ガス循環回路 Ｂ 酸素濃度測定
装置 Ｃ 演算装置 Ｓ スラグ Ｙ ガス溜まり Ｚ 溶鋼 １ ガス吹込管 ２ ガス回収管 ３ 保持部材 ４ スカート状部材 ５ 多孔性耐火物 ６ フィルター ７ 耐火物 ９ 耐スラグ保護管 １０ ポンプ １１ 流量計 １２ バルブ １３ 圧力計 １３ 圧力計 １４ 圧力計 １５ バルブ １６ 赤外線ガス分
析計 １７ バルブ １８ 圧力計 １９ ボンベ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小坂 博昭 大阪府摂津市南別府町16番16号 山里エレ クトロナイト株式会社内 (72)発明者 小倉 敏弘 大阪府摂津市南別府町16番16号 山里エレ クトロナイト株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 未脱酸又は弱脱酸溶鋼中にキャリアガス
   となる不活性ガスを吹き込んでバブリングさせ、バブリ
   ングの攪拌力により溶鋼と気泡の界面で溶鋼中の炭素と
   酸素を反応させてキャリアガス内に一酸化炭素及び二酸
   化炭素を生成させるとともに、回収された一酸化炭素及
   び二酸化炭素を含むキャリアガスを酸化炭素濃度測定手
   段が途中に設けられたガス回路内を通過又は循環させな
   がら、前記キャリアガスの吹き込み及び回収を一回又は
   複数回繰返してキャリアガス中の一酸化炭素濃度及び二
   酸化炭素濃度を徐々に増加させてその値を溶鋼内の炭素
   及び酸素の濃度と平衡する値に向かって近づけ、所定循
   環回数又は所定時間経過時のキャリアガス中の一酸化炭
   素濃度及び二酸化炭素濃度を前記酸化炭素濃度測定手段
   によって測定し、この一酸化炭素濃度及び二酸化炭素濃
   度と溶鋼中の酸素濃度との相互の関係性から溶鋼中の炭
   素濃度を推定してなる溶鋼中微量炭素の迅速測定方法。
2. 【請求項２】 キャリアガスとなる不活性ガスの供給源
   と、 先端が開放したガス吹込管よりなるガス吹込部と、前記
   ガス吹込管の開口管端よりも溶鋼中において上方に位置
   づけられた多孔質部材を介してガス回収管にキャリアガ
   スを回収するガス回収部とを備えたガス供給回収プロー
   ブと、 循環路途中に酸化炭素濃度測定手段を有し、測定開始初
   期に前記キャリアガス供給源から供給されたキャリアガ
   スを強制循環ポンプによって前記ガス供給回収プローブ
   を経由させて所定回数又は所定時間循環させるガス循環
   回路と、 前記ガス供給回収プローブと一体又は別体構成された酸
   素濃度測定手段と、 前記酸化炭素濃度測定手段によって測定された一酸化炭
   素濃度及び二酸化炭素濃度と前記酸素濃度測定手段によ
   って測定された酸素濃度の両データが入力されて溶鋼中
   の炭素濃度を算出する演算処理手段と、 を備えた溶鋼中微量炭素の迅速測定装置。