JPS6085361A - 溶融金属中の珪素量迅速測定方法 - Google Patents

溶融金属中の珪素量迅速測定方法

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JPS6085361A
JPS6085361A JP58156184A JP15618483A JPS6085361A JP S6085361 A JPS6085361 A JP S6085361A JP 58156184 A JP58156184 A JP 58156184A JP 15618483 A JP15618483 A JP 15618483A JP S6085361 A JPS6085361 A JP S6085361A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、溶銑等の溶融金属中の珪素量を極めて精度良
くしかも簡単且つ迅速に測定することのできる方法に関
するものである。
例えば溶銑中の珪素量は、転炉操渠での熱バランス、生
成スラグ量、スラグ塩基度等と密接に関連しておシ、こ
の珪素量を正確に杷捉しておくことは転炉製鋼を効率良
く進めるうえで極めて重要である。また最近溶銑予備処
理法の一つとして、高炉鋳床等で溶銑にスケールを添加
したυ酸素を吹込んで脱珪処理を行なういわゆる予備脱
珪が行なわれているが、高炉から出湯される溶銑中の珪
素量は相当変動するので、脱珪処理前に珪素量を測定し
脱珪剤添加量等を正確にコントロールする必要がある。
殊に!記の様な高炉鋳床脱珪では、出銑樋上を流れる溶
銑に脱珪剤を投入し流下途中に脱珪を行なうものである
から、溶銑中の珪素量を迅速に測定してそれに応じだ脱
珪剤量を添加しなければならず、測定に長時間がかかる
とその間に当該溶銑が下流側へ流れてしまう為に、珪素
量を測定した意味が半減乃至零になってしまう。
ところで溶融金属中の珪素分析法としては、重量法やモ
リブデン青吸光々度法等の他、螢光X線法や発光分光分
析法等の機器分析法が知られており、殊に機器分析法の
場合分析自体の所要時間は1〜2分程程度、迅速性を満
足するかにみえる。しかしながらこれらの機器分析法に
しても、分析試料の採取、搬送及び機器への装入等の準
備時間を含めた総所要時間は少とくとも10分程度を要
し、迅速性を満足するものとは言い難い。
本発明者等はこうした事情に着目し、珪素量を極めて短
時間のうちに正確に測定し得る様な技術を開発すべく鋭
意研究を進めてきたが、「珪酸塩電解質溶融液を挾んで
溶融鉄と標準極物質とを隣接させて発生する起電力を測
定し、溶銑中の珪素量を電気化学的に定量する」という
実験室的規模での確認原理の実用化に成功し、特有構造
からなる珪素量測定用プローブを用いて溶融金属中の珪
素量を迅速に測定する方法として先に特許出願を行なっ
た(特願昭57−184365号)。即ち先の発明では
珪素量の分かつている標準極物質と測定試料である溶融
金属の間で生ずる起電力によって該溶融金属中の珪素量
を把握するものであシ、測定に当っては、縦長耐熱性保
持管の下端部に珪酸塩電解質を保持させると共に、保持
された該電解質の上方に珪素標準極物質を装入して前記
電解質と接触せしめてなる測定素子を下端に固定して々
る測定用グローブを使用し、これを溶融金属に浸漬して
起電力を測定するだけでよい。あとは該実測値を、予め
めておいた溶銑の珪素濃度に対応する起電力値の検量線
と対照することによシ溶銑の現在珪素濃度を直ちに知る
にとができる。この方法により測定試料の採取・搬送等
が全く不要となシ、又例えば高炉鋳床の溶銑に前記グロ
ーブを直接浸漬するだけで、例えば1〜2分以内という
極めて短い時間で珪素量を正確に測定できる様にしたも
のである。
しかるに測定精度及び精度の持続性に対する要求は一段
と高まシつつあり、本発明者等もかかる見地から先の発
明を改良すべく研究を続けてきた。
本発明は、前述の、溶銑珪素濃度に対応する起電力の検
量線自体に多少の幅があり、しかもこの幅が珪酸塩電解
質の組成によって変化するという実験事実に着目し、そ
の幅をできる限シ小さくし得る珪酸塩電解質を選択する
方向で研究を行なった結果完成したものであシ、その構
成とは、少なくとも50重量%C以下単に俤と表記する
)以上のSin□を含むCaO−5102−A120.
 l Cab−Sin2−MgO又はCaOS 102
AJ!’203−MgO系の珪酸塩に対してCaF2等
の弗化物を弗素換算にして10鐸以下添加してなる珪酸
塩電解質を溶融金属と珪素標準極物質との間に介在せし
め、溶融金属と標準極物質との間に生ずる起電力によっ
て該溶融金属中の珪素量を測定する点に要旨を有するも
のである。
以下本発明を具体的に説明する。
第1図は本発明で使用する珪素量測定用グローブの先端
構造を例示する概略縦断面説明図であり、図中1は測定
用プローブ本体、2は測定素子、3は熱電対、3a、3
b、3cはリード線、4は断熱材を夫々示す。断熱性及
び絶縁性を有する縦長保持管5の内側下端には、珪酸塩
電解質6を保持させると共に、該電解質6の上方に該電
解質6と接触して、標準極物質7を装入し、該標準極物
質7装入層にリード線3aの下端を埋設すると共に、リ
ード線3aの上端は起電力測定装置(図示せず)に接続
する。尚珪酸塩電解質6としては少なくとも50q6以
上の5in2を含むCaO−51o2−A120.IC
alCaO−5i02−又はCaO−8i02−A40
3−MgO系の珪酸塩に対してCaF2等の弗化物を弗
素換算にして10%以下添加してなる珪酸塩電解質を採
用する。このように珪酸塩中のS i02含有率を50
係以上とするのは、後述の標準極物質及び保持管等を考
慮し、イオン伝導に関与する珪酸イオンを安定に確保し
、又保持管との反応等による電解質の組成変化を抑制し
て安定な起電力を得るためである。又添加する弗化物の
量を弗素換算にして10チ以下に制限するのは、10係
を越えると珪酸塩電解質と保持管の反応が激しくなると
共に該電解質の粘性が下がシ、保持管の底からの電解質
の流出が多く外って安定した起電力が得られないためで
ある。標準極物質7としてはSiC度の分かつている純
金属Si、Fe−5iあるいは他の珪素化合物を使用す
るが、これらは何れも測定温度(例えば溶銑温度)で溶
融する。しかも溶融状態において珪酸塩電解質6は標準
極物質7よりも比重が小さいので、比重差によシ溶融時
に珪酸塩電解質6が標準極物質7の上方へ浮上して[7
まう恐れがある。そこで測定素子2を作製するに当って
は、珪酸塩電解質6及び標準極物質7の溶融時における
表面張力及び保持管5との濡れ性を考慮し、保持管5の
材質や形状、内径等を調整することによって、前記電解
質6と標準極物質7の逆転を防止する。即ち、保持管5
として内径の小さいもの、あるいは内表面積の大きいも
の(内面が粗面であるもの)を使用すれば、珪酸塩電解
質6の溶融物はそれ自身の有する表面張力及び流動に対
する摩擦抵抗によつで保持管5の下部に保持される。ま
た保持管5としては石英、マグネシア、窒化硼素等の耐
熱絶縁性材料が使用されるが、との材料として前記電解
質6溶融物との濡れ性の高いものを使用すれば、該電解
質6溶融物の保持効果は一段と向上する。そしてグロー
ブ1の前記測定素子2突設側にはその近い位置にリード
線3bを突出して設け、測定時にその先端が溶銑中に浸
漬される様にすると共に、他端は前記起電力測定装置に
接続する。またプローブ1の先端には測定温度を検出す
る為の熱電対3を突設して他端を上記起電力測定装置に
接続し、起電力測定値の温度補正が自動的に行なわれる
様にする。
従ってこの測定プローブ1の下端を溶銑中に浸漬すると
、珪酸塩電解質6及び標準極物質7は溶銑温度で直ちに
溶融する。そして珪酸塩電解質6を挾んで標準極物質7
と溶銑の間で珪素濃淡電池が形成され、前記リード線3
a、3bの接点A、Bの間で起電力が発生するので、こ
れを起電力測定装置で検知すると共に、熱電対3で計測
された温度で補正することによって、標準極物質7と溶
銑の珪素濃度の差に応じた起電力値を測定することがで
きる。この場合において珪酸塩電解質6は組成面で従来
よりも改良されておシ、その為上述の珪素濃淡電池の形
成が非常に速やかに行なわれるので応答性は更に向上し
、又珪酸塩中のイオンの移動は一層容易となるので起電
力の安定度が増して精度が向上する。従って溶銑の珪素
濃度に対応する起電力値の検量線の誤差幅を縮小とする
ことができ、該検量線に基づいて得られる溶銑の現在珪
素濃度は極めて精度の高いものとなる。
尚第1.2図では保持管5の下端を先すぼまシ状に形成
し、測定時に電解質6が溶銑方向へ拡散するのを極力防
止する様に構成しているので、該電解質6の溶融物は溶
銑よりも比重が小さく且つ溶銑との相溶性も乏しいので
、保持管5の材質や内径を工夫すればストレート状であ
っても差支え力い、まだ保持管5としては円筒状のもの
が最も一般的であるが、矩形筒状や異形筒状のものでも
勿論差支えない。この保持管5の素材としては、先に石
英、マグネシア、窒化硼素が好ましい旨説明したが、要
は電気的に絶縁性を有すると共に測定温度に耐える耐熱
性を有し、且つ珪酸塩電解質浴 6、標準極物質7及び被測定金属A動反応せずあるいは
反応しても起電力測定値に悪影響を及ぼさないものであ
ればどの様な素材であってもかまわない。リード線3a
〜3cについても同様で、適度の耐熱性を有すると共に
接触物(溶銑や珪酸塩電解質)と反応せず、且つ良好な
導電性を有するものであればよく、代表的なものとして
は炭素や高融点金属が挙げられる。
第3図は本発明で使用する他の測定素子2を例示する概
略縦断面図で、保持管5として下端の封鎖された多孔質
耐熱管を使用する。そして使用に当っては該多孔質耐熱
管の細孔に前述の如き珪酸塩電解質の溶融物を含浸し、
必要であれば熱処理等によって耐熱性素材と化学的に結
合させ、その管肉部に該電解質を保持せしめ、この中に
標準極物質7を装入する。この測定素子2であれば、測
定時に保持管5の管肉部に保持された珪酸塩電解質がそ
のままの状態で溶融し、第1図の例と同様標準極物質7
と溶銑間に生ずる起電力を極めて精度良く測定すること
ができる。
〈実施例〉 珪酸塩電解質の組成が異なる2通シ〔下記(a)。
(b)〕の測定用プローブを夫々使用して溶銑中の珪素
量を測定した。
(a)珪素塩電解質6として62%SiO230%Ca
O−8%MgOの珪酸塩スラグ、標準極物質7として純
金属珪素、保持管5として透明石英管(寸法・形状は第
2図の通シ:単位肛)を採用してなる第1図構造の測定
用グローブ。
(b)珪酸塩電解質6として59%5i02−23俤C
aO−8%MgO−10% CaF2の珪酸塩スラグを
採用する他は上記(b)と同一構造の測定用グローブ。
尚測定温度は1500℃である。
上記測定によシ起電力測定装置から得られたチャート図
の一例を挙けると第4図(a) 1 (b)に示す通シ
である。又第5図は各測定用プローブを連続して21回
くシ返し使用したときにおける、起電力と珪素含有率の
対応関係の変動幅を調べたグラフである。第4図(a)
 、 (b)のチャート例からCaF2の添加によ)起
電力の安定性が向上していることが明らかであシ、又こ
の様に安定した起電力が得られる結果、第5図にも示さ
れる様に起電力と珪素含有率の対応関係は極めて信頼性
の高いものとなシ、しかも連続使用によってもその精度
の高さは十分維持されている様子がよく理解できる。
本発明は以上の様に構成したので、溶融金属中の珪素量
を極めて精度良くしかも簡単且つ迅速に測定することが
できる様になった。又本発明方法は連続測定も十分可能
であるところから、溶銑予備処理としての脱珪処理には
殊さら有用である。
尚本明細書では溶銑中の珪素定量を主体に説明したが、
本発明はこれに限られる訳ではなく、溶鋼や各種合金鋼
の珪素定量にも同様に適用し得るのであって、その実用
的価値は頻る大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明で使用する測定用プローブを例示する先
端部の縦断面略図、第2図は実験で使用した測定素子の
説明図、第3図は本発明で使用する他の測定素子を示す
縦断面略図、第4図(a) 。 (b)は起電力測定結果のチャート図、第5図は起電力
とSt含有率の対応関係の変動幅を示すグラフである。 1・・・測定用プ四−プ本体 ト・・測定素子3・・・
熱電対 3a〜3C・・・リード腺4・・・断熱材 5
・・・保持管 6・・・珪酸塩電解質 7・・・標準極物質出願人 株
式会社神戸製鋼所 291図 0 第3図 第4し!(a) 11、lJ 間 (匁 ) 時間(うン)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 珪素標準極物質を有する珪素量測定用プローブを溶融金
    属の液面下に浸漬して該金属中の珪素含有量を測定する
    方法であって、少なくとも50重量饅以上の5in2を
    含むCaOSiO2A40s tCa−OS i 02
     Mg O又はCaO−3102AI20IL−MgO
    系の珪酸塩に対してCaF、等の弗化物を弗素換算にし
    て10重量%以下添加してなる珪酸塩電解質部を溶融金
    属に接触させて前記標準極物質と溶融金属の間に存在さ
    せ、前記溶融金属と前記標準極物質の間に生じる起電力
    によって前記溶融金属の珪素含有量を検知することを特
    徴とする溶融金属中の珪素量迅速測定方法。
JP58156184A 1983-08-25 1983-08-25 溶融金属中の珪素量迅速測定方法 Granted JPS6085361A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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US8557176B2 (en) 2007-01-22 2013-10-15 Heraeus Electro-Nite International N.V. Method for influencing the properties of cast iron

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