JPS62126343A - 溶鋼中の溶存酸素量連続測定装置 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は、固体電解質を用いた、溶鋼中の溶存酸素測定
装置に関する。更に詳しくは、該装置における溶鋼極の
溶損を防止し、連続測定を可能とした溶鋼中の溶存酸素
測定装置に関する。

従来の技術 連続鋳造法により鋼を製辿する場合、溶鋼中の酸素量は
極めて重要な因子である。即ち、溶鋼中の酸素濃度が高
い場合には、温度低下に伴って鋼のガス可溶量が低下し
、溶存酸素等がガスとなって析出するいわゆるピンホー
ル欠陥が発生する。

尚、脱酸剤としてＡＩ、Ｓｌ、Ｔｉ等の易酸化性金属を
添加することにより、溶鋼中の酸素濃度の調節を行うこ
とができるが、この脱酸剤の添加量が多すぎると、脱酸
原単位（脱酸に要した価格／溶鋼重量）が低下する他、
鋼の性質に対して種々の影響が及ぼされる。例えば、八
１の添加量が多い場合には冷延成品にスリバ疵が発生し
、Ｓｉの添加量が多い場合には成品の機械強度が上昇し
、脆（なるなどの影響がみられる。

ところで、溶鋼中の溶存ガス中の、例えばＨ２、ｈＪ２
に関しては、鋼の性質に悪影響を及ぼすことから、溶銑
〜吹錬〜溶鋼処理を通じて、これらガスの侵入を防止す
るための対策が講じられている。

一方、０２に関しては転炉内吹錬や溶鋼処理時の着熱等
により、溶鋼内に侵入する危険性は高いが、上記の如く
、八１．８１等の脱酸剤の投入により比較的容易に除去
できることから、一般に鋼などではそれ程大きな問題と
されていなかった。

しかしながら、近年ＣＣ比率の上昇と共に、特殊用途の
低合金鋼においては溶存酸素量が問題となりはじめてい
る。例えば、美しい表面を有する冷延鋼板やホーロー用
鋼板などにおいて前述のような問題がみられ、その結果
溶存酸素量測定精度の高い連続測定法の必要性が高まっ
ている。

連続鋳造法は、溶融した溶鋼を取鍋（レードル）より中
間樋（タンディツシュ）に注入し、該クンディツシュよ
り連続して鋳型（モールド）に鋳込むものであり、上記
理由により様々な時点で溶鋼中の溶存酸素量の測定に基
づ（脱酸コントロールを行っている。

例えば、レードル内の溶鋼に対し、溶存酸素の測定を行
い、その測定酸素量を考慮しつつ、脱酸剤の投入や不活
性ガスバフリングあるいはＲＨ法の適用等が行なわれて
いる。

更に、タンディツシュ内に、レードルから溶鋼を注入し
て鋳造を実施する場合にも、溶鋼中の酸素量の測定が行
なわれる。例えば、リムド鋼は転炉出鋼後、脱酸処理を
殆ど行わずに鋳型に鋳込むが、この時鋳型内では炭素と
酸素との反応によりリミングアクション（沸騰現象）を
起し、上記ピンホール欠陥を生じる。

従って、リムド鋼の連続鋳造に際しては、製品の品位向
上を図る上で、脱酸剤の投入などによるクンディツシュ
内での溶鋼中の溶存酸素量制御が必要である。

また、すでに脱酸した溶鋼をし一ドルからクンディツシ
ュ内に注入し、更にモールド内に鋳込む場合にも、鋳込
中にタンディツシュ内に鋳片品位改良剤として八を等を
投入することがあり、酸素濃度によっては上記した様に
、例えば冷延成品にスリバ疵等が発生する。

上記した様な時点での溶鋼中の溶存酸素量の測定方法と
しては、従来より固体電解質を用いた酸−ｊ針 累濃淡電池を利用する方法が良く知られ、利用されてい
る。

ここで、添付第３図（ａ）に基づいて、固体電解質を用
いた酸素濃淡電池の構造および酸素濃度測定原理を説明
する。添付第３図（ａ）は、一般的な、固体電解質を用
いた酸素プローブにより構成される酸素濃淡電池を表す
模式的な断面図であり、この固体電解質を用いた酸素プ
ローブにより構成される酸素濃淡電池は、隔壁として安
定化ジルコニア等の固体電解質１を用い、ＰＡ準補極２
被検溶鋼３とを該固体電解質１を介して接し、さらにリ
ード線５によって電気的に接続する構造となっており、
該固体電解質１の両側での酸素分圧の相違により標準極
２−溶鋼３間に電位差（ａ淡電池起電力でこれはネルン
スｌ−（Ｎｅｒｎｓｔ）の式で与えられる）が発生する
ため、その電位差を電位差計６により測定して、その測
定値から標準極２の酸素分圧および溶鋼温度を用いて、
溶鋼３内の酸素分圧ならびに濃度を知ることができる様
になっている。

この様な、固体電解質を用いたプローブによる溶鋼中の
溶存酸素量の測定は、従来、添付第３図（ｂ）に示され
た様な、スポット測定用のオキシゲンプローブ（［］Ｘ
Ｐ、　ｏｘｙｇｅｎ　ｐｒｏｂｅ）　　と称する装置を
用いて行なわれてきた。即ち、添付第３図（ｂ）からも
明らかな様に、スポット測定用のこのオキシゲンプロー
ブは、ジルコニアセル（固体電解質）１、溶鋼径４およ
びＲタイプ熱電対７を、紙管８の先端にまとめて固定し
た構造となっており、紙管８の先端を、溶鋼中に浸漬す
ることにより溶鋼中の溶存酸素量を測定できる様になっ
ている。

従来では、この様な、スポ・７）１’ｌｌ！Ｉ定用装置
を用い、上記様々な時点で溶鋼中の溶存酸素量をスポッ
ト測定し、潜られた値によってＲＨ法、ＤＨ法の適用、
へ１等の脱酸剤の投入などを制御し溶鋼中の溶存酸素量
を調節してきた。

しかしながら、リムド代替鋼のような脱酸程度の低い鋼
を連続鋳造で製造する場合、クンディツシュ内の溶存酸
素量の挙動をスポット測定するだけでは十分な溶存酸素
量の制御を行い得ない。即ち、連々鋳のつなぎ間、ある
いは連続鋳造工程の初期、末期等のいわゆる非定常部に
おいては、溶存酸素量はかなり大きな範囲で変動するた
め、スポット測定ではその動向を正確にとらえることが
不可能となる。従って、その変動に適時対応して脱酸剤
の投入等を行い舟ないため、十分な製品の品質を保てな
くなる。

上記溶存酸素量の変動を連続的にとらえることができれ
ば、その変動に適時対応し、脱酸処理を行うことができ
、その結果、製品の品位、歩留り等に有利な効果を生む
こととなるため、連続測定が可能な溶鋼中の溶存酸素量
測定装置への要請かたかまり、様々な開発が行われた。

固体電解質（ジルコニアセル）を用いたプローブを連続
測定に使用する場合に問題となるのは、固体電解質およ
び固体電解質サポートの耐久性と溶鋼径の溶損である。

ジルコニアセル本体は、かなりの耐久性を有しており、
溶鋼に浸漬した状態で２．０〜４．０時間の間安定して
使用できる。しかしながら、ジルコニアセルサポートは
、添付第３図ら〕に示した様な紙管であっては、耐熱性
に乏しく、その耐久時間はせいぜい１分間にすぎない。

従って、このジルコニアセルサポートには種々改良が加
えられており、例えば、ジルコニア系固体電解質の突設
基部を金属で覆ったもの（特開昭５９−１７１４８号）
などが開発されたが十分ではなかった。そこで、溶鋼よ
りも比重の小さな耐火物、例えばへ１２０３系耐火物等
のブロックにジルコニアセルを取付け、これを溶鋼表面
に浮せたものが、すでに本発明者等によって出願されて
いる（特願昭等５９−２０９２８３号）。ジルコニアセ
ルサポートを上記構造とすることにより、その耐火性が
向上し、約５０分間に亘って安定に使用できるようにな
った。

また、溶鋼径は、従来Ｍｏが使用されており、長さ２Ｃ
ＩＩ＋、直径３　ｍｍ程度のものである。該Ｍｏ棒は、
実際に溶鋼に浸漬した場合、約２分間以内に溶損してし
まう。

従って、一般にはＭｏ電極を３０秒程度毎に取り換えて
、間欠的な測定を行ったり、Ｍｏ電極を棒状に長くした
り、コイル状に巻いたものを溶損の程度に応じて順次供
給するなどの手段がとられてきた。

しかしながら、この様な手段は以下に述べる様な問題点
を有していた。

発明が解決しようとする問題点 以上述べた様に、溶鋼中の溶存酸素量を測定することは
、脱酸コントロール等を正確に行い、得られる製品の品
質、歩留りの向上を図る上で極めて重要であり、製造さ
れる鋼の種類等によってレードル内あるいはタンディツ
シュ内で行なわれてきた。従来の溶存酸素量の測定法と
しては、酸素濃淡電池の原理を利用する酸素プローブが
用いられており、一般的には、添付第３図（ｂ）に示さ
れた様な、ジルコニアセルサポートおよび溶鋼径の耐熱
性が乏しい酸素プローブを用い、スポット測定を行って
きたが、リムド鋼の様に脱酸程度の低い鋼を連続鋳造す
る場合、連々鋳のつなぎあるいは、鋳造の初期および末
期等の非定常状態において、その溶存酸素量が大きく変
動する為、スポット測定では脱酸剤の投入等を適時効率
よく行い１号ない等の問題があった。

この様な現状の下で、安定して精度がよく、さらに連続
的に溶存酸素量を測定し得る測定装置への要請が高まり
、ジルコニアセルサポートあるいは溶鋼極の耐久性の改
良が行われており、セルサポートに関しては、該セルを
耐火性ブロックに装着し、溶鋼内に浮かせることですで
に十分な耐久性が得られている。

しかしながら、溶鋼極の溶損に対する従来手段は、以下
に述べる様な問題点を有していた。即ち、所定時間でＭ
Ｏ主電極取り換えて間欠的測定を実施する場合、その測
定値にバラツキを生ずると共に作業的に大きな労力を必
要とするという問題点があった。従って脱酸コントロー
ルを行うことがむづかしくなり、さらには、この測定値
のバラツキにより実質的に脱酸コントロールができなく
なる可能性があった。

また、棒状に長くしたり、コイル状に巻いた溶鋼極を溶
損の程度に応じて順次供給した場合、やはりその作業が
煩雑となり、また不経済でもあっそこで、当分野におい
ては、ＭＯ主電極溶損を防止し、バラツキのない均一な
測定およびそのｄ（１１定時間の延長を可能とし、結果
として辻続測定を可能とする溶鋼中の溶存酸素量の測定
を開発することが強く望まれており、本発明はそのため
の一解決策を提供することを目的とするものである。ま
た、該測定を実施するための装置を提供することも本発
明の目的の一つである。

問題点を解決するための手段 本発明者等は、溶鋼中の酸素量の測定方法にお　　。

ける従来の上記の如き欠点を解決すべく種々検討、研究
した結果、標準極と、溶鋼との電気的接続を、該溶鋼と
電気的に連通した鋳造装置部材あるいはスラブを介して
間接的に行うことが、上記本発明の目的を達成する上で
、きわめて有利であるとの知見を碍、本発明を開発した
。

即ち、本発明による溶鋼中の溶存酸素量測定装置は、酸
素ｘ３度既知の標準極と、該標べ〔極を内１１；εし該
溶鋼内に浸漬される固体電解質とを有する酸素プローブ
と、該標準極とスラブあるいは鋳造装置部材とを、電位
差計を介して接続するリード線と、該電位差計の測定値
に基づく出力信号を受け取り、溶鋼中の酸素濃度を算出
する酸素濃度換算装置とを具備することを特徴とする。

本発明による溶存酸素量測定装置において、被測定溶鋼
に浸漬される上記固体電解質は、耐熱性固体電解質サポ
ートに支持されていることが好ましく、該サポートとし
て例えば、溶鋼よりも比重が低く、かつ耐熱性のブロッ
ク等を上げることができる。このブロックは、取付けら
れた固体電解質を溶鋼表面に浮いた状態で支持するもの
であり、該耐熱性ブロックの材料としては、へ１□０３
系耐火物等が例示できる。しかしながら、上記サポート
は、固体電解質を長時間（数十分）溶鋼内に安定して支
持できるものであればよい。

また、上記固体電解質材料は、特に制限はなく、例えば
、ＺｒＯ７、［：ａＯ＝Ｔｈ０２．１ｌｆＯ□、ＣａＣ
２もしくはこれらに少量のＭｇ０ＳＹ２０３　、ｌ、ａ
２０３等を添加し安定化させたもの等を例示できる。更
に、標亭極についても特に制限はなく、従来公知のいず
れも使用可能である。例えば　前記耐火容器内に吹込ま
れた一定の酸素分圧を有する空気もしくはＣ０２などの
気体からなる気体標準極、あるいは金属単体とその粉末
状酸化物との混合物、例えばＣｒとＣｒ、０３との混合
物などの固体標準極を例示することができる。

また、溶鋼内の溶存酸素をネルンストの式に基づき求め
る場合、溶鋼温度を知る必要があるが、これは従来公知
の任意の方法によって測定することができる。例えば、
熱電対を固体電解質サポートに取り付け、溶鋼内に該固
体電解質と供に投入することによって行う。

また、本発明による溶存酸素量測定装置は、上記電位差
計の測定起電力に基づく出力信号と、上記熱電対等から
の出力信号とを受け取り、ネルンストの式に基づいて溶
鋼温度および該起電力から溶鋼中の溶存酸素量を換算す
る酸素量換算回路を有する酸素量換算装置ををする。こ
の装置により自動的かつ連続的に溶存酸素量を知ること
ができ、更にこの装置からの出力信号に基づいて脱酸処
理系を自動釣に作動させることも可能である。

しかしながら、リード線を鋳造部材に接結した場合、本
発明による溶存酸素量測定装置は、酸素濃淡電池（標準
極１固体電解質１溶ｗＪ）、鋳造装置部材、通電手段お
よび電位差計により閉回路を構成しており、さらにこの
閉回路を構成する溶鋼と夫々の鋳造装置部材は、異種金
属である場合が多く、従って、この部分では異種金属接
合となっている。またこの閉回路では溶鋼を最高温とし
て温度勾配が存在するため、ゼーベック六り果により上
記異種金属部分に熱起電力を生ずる。その結果、通電手
段上の電位差計による測定値は、酸素濃淡電池の起電力
にこの熱起電力を加えたものとなる。

また、上記熱起電力は、接触する異種金属の組み合せお
よびその接触部の温度によって算出できる。従って、上
記酸素濃度換算装置は、起電力測定値を補正するために
、該溶鋼ちよび各鋳造装置部材の温度検出器からの出力
信号と電位差計からの起電力測定値に基づく出力信号と
を受け取り、該ａｌ１１定起電力に含まれる熱起電力に
よる影響を除き、上記酸素量換算装置内の酸素換算回路
に出力する熱起電力補正回路を設けることが好ましい。

また、上記酸素濃度換算回路および上記熱起電力補正回
路に入力される温度情報を溶鋼あるいは異種金属接続部
等の所定部位の温度を検出し各々の温度に基づく出力信
号を所定回路に出力する温度検出器によって一括して取
り扱うことも可能である。

更に、本発明による酸素濃度測定装置は、鋳造装置を介
して、アース接地しているため、上記測定値は、このア
ース接地に起因するノイズを含む。

従って、上記測定値を受け取りこのノイズの補正を行い
上記酸素量換算回路に出力するノイズ補正回路を設ける
ことが好ましい。

本発明による溶鋼中の溶存酸素測定装置を添付第１図に
基づいて更に具体的に説明する。即ち、添付第１図は、
本発明による溶鋼中溶存酸素測定装置を連続鋳造装置の
タンディツシュ内溶鋼に適用した場合の好ましい一態様
を示した図である。

添付第１図からも明らかな様に、本発明による溶存酸素
測定装置が適用される溶鋼３は、タンディツシュ９内の
ものである。該溶鋼３はタンディツシュ９の低面に設け
られた溶鋼流出用ノズル１０から流出し、ノズルｌＯ直
下のモールド１１に連続的に鋳込まれ、該モールド１１
に接続されたローラエプロンフレーム１２に支持された
ローラエプロン１３によってスラブ１４として後の工程
へと導かれる。

本例において、本発明による溶鋼中の溶存酸素測定装置
は、耐火性フローティングブロック１５に取り付けられ
たジルコニアセル（固定電解質）１と、該ジルコニアセ
ル１内の標準極２とによって構成された酸素プローブ１
６と、一方の端を該標べ１極２に接続し、他端をローラ
エプロンフレーム１２に接続したリード線５と、リード
線５上に設けられ、該標準極２と該ローラエプロンフレ
ーム１２間の電位差を測定する電位差計６と、該電位差
計６からの出力信号を受け取り、酸素濃度を算出する酸
素濃度換算装置２１により構成されている。

また、溶鋼３、モールド１１、ローラエプロンフレーム
１２およびローラエプロン１３間の異種金属間接合によ
り起る熱起電力が上記電位差計６の測定値に含まれるた
め、上記濃度換算装置２１は、該電位差計６からの出力
信号を受け取り、該熱起電力による影響を除く起電力補
正回路２２を有しており、その補正値に基づく出力信号
が、該装置２１内の酸素濃度変換回路２３に出力される
。

本例における起電力の補正は、接合される金属種および
その接合部での温度により、上記熱起電力を算出し、上
記電位差より減じる方法をとっており、必要な温度情報
は、溶鋼３および各接合部の温度を検出し、電気信号と
して出力する温度検出器２４より辱ている。

更に、上記電位差計６の測定値は、鋳造装置がアース接
地されていることによりノイズを含んでいるため、上記
酸素濃度換算装置２■は、そのノイズによる影響を除く
ために、別途アース接地され、高周波成分（ＡＣ成分）
をローパスフィルタにより取り除き、さらに上記電位差
計６からの出力信号を受け取り、ノイズ補正を行い上記
酸素量換算回路２３に出力するノイズ補正回路２５を有
することが好ましい。

上記ノイズ補正回路２５は、電位差計６による測定値に
含まれるノイズを補正できるものであればよく、例えば
、添付第２図に示された様に、上記酸素濃度換算装置２
１に組み込まず、ノイズ補正回路２５を、一方の入力端
子をアース接地され、他方の入力端子をローラエプロン
フレーム２１に接続され、鋳造装置がアース接地されて
いることにより起因するノイズ電圧を除き、出力端子よ
り補正されたローラエプロン電位に基づ（電気信号を出
力するローパスフィルタ３１（好ましくはカットオフ（
ｃｕｔ−ｏｆｆ）　１０１１ｚ）により構成し、該出力
端子を電位差計、例えば差動増幅回路３２のマイナス端
子に接続し、該増幅回路３２のプラス端子を標準電極２
に接続することにより、真のローラエプロンフレーム１
２−標準電極２間の電位差に基づく電気信号を出力端子
より酸素値変換回路２３に出力することもできる。

また、かくして自動的に得られた溶鋼中の酸素濃度に基
づく、電気信号を脱酸処理装置２６に出力し、脱酸処理
を自動的にコントロールすることもできる。

一作朋 従来の溶鋼中の溶存酸素量測定装置の問題点を解決する
ためには、その装置の構成を上記の様にすることが有利
である。即ち、従来の溶存酸素量測定装置は、標準極と
溶鋼との電気的接続を溶鋼中に浸漬したＭＯ棒等の溶鋼
極およびリード線を介して行っていたため、その溶鋼極
の溶損によって様々な不利益が生じた。例えば、溶鋼極
の溶損により長時間にわたる連続測定が不可能であり、
その為、溶鋼中の該溶鋼極、例えばＭＯ棒を取り換えて
間欠投入した場合、作業に手間がかかり、さらにその測
定値にばらつきを生ずるという問題があった。そのため
該溶鋼極を長（し、そのままあるいはコイル状にまき、
溶（１の程度に応じて順次供給する方法もとられたが、
やはりその作業は煩雑であり、また不経済でもあった。

本発明による溶存酸素量測定装置は、標準極と溶鋼との
電気的接続を、スラブあるいはローラエプロン、モール
ド等の鋳造装置部材を介して行っているため、前記溶鋼
極の溶損に起因する問題点を解決することができた。

しかしながら、本発明による測定装置は、前述した様に
、鋳造装置部材を介して溶鋼とａｉ電極との電気的接続
を行う場合があり、各種の補正回路を必要としている。

この補正対照となるものとして、鋳造装置部材の電気抵
抗値、溶鋼、該部材間および該部材間じの異種金属結合
部による熱起電力および鋳造装置を介してアース接地さ
れていることによるノイズがある。

これを添付第４図に基き具体的に説明する。即ち添付第
４図（ａ）は従来装置の標準極と溶鋼との接続形式と本
発明による装置の接続形式を示す模式図であり、従来で
は固体電解質（ジルコニアセル）■を介して接している
標準極・２および溶鋼３の接続は、一方の端を標準極２
に接続され、他端を溶鋼３に浸漬される溶鋼極４（ＭＯ
棒）に接続されたリード線５と、該リード線５上の電位
差計６を介して行なわれる。本発明において、上記接続
をスラブを介して行った場合は、従来用いられていた溶
鋼極による該接続と生ずる熱起電力としては差異はない
ため、補正は必要としない。しかしながら、本発明は該
接続を、溶鋼極４にかわってモールド１１、ローラエプ
ロンフレーム１２等の鋳造装置部材を介して行ってもよ
く、その場合、それに起因する電位差計６の測定値のズ
レを補正しなければならない。

鋳造装置部材の抵抗は、溶鋼３−モールド１１問および
モールド１１−ローラエプロン１３間に上記熱起電力が
発生するために、電池構成となる為、入力インピーダン
スが高ければ補正を用しない。

熱起電力は、従来の方法では、添付第５図（ａ）に示し
た回路図の様に、酸素濃淡電池４１および電位差計６と
で構成される閉回路内に存在するＭｏ／溶鋼系熱起電力
を表す電池４２として表し得る。また添付第１図に示し
た本発明による方法では、添付第５図（ｂ）に示した回
路図の様に、酸素濃淡電池４１および電位差計６とで構
成される閉回路内に、直列に接続される溶鋼３／モール
ド１１系熱起電力を表す電池１１２とモールド＋１／ロ
ーラエプロンフレーム１２系熱起電力を表す電池４４お
よび、直列に接続される溶鋼３／ローラエプロン１３系
熱起電力を表ス電／也４４トローラエプロン１３／ロー
ラエプロンフレーム１２系起電力を表す電池４６の両者
を並列に接続し、介在させたものとして表わされる。

また、熱起電力は、異種接合された金属種により変化す
る定数を含む温度関数： Ｔ。

式中、ａは１６００℃（絶対温度１．８７３℃）におけ
る異種接合金属種による熱起電力であり、Ｔ１は接合部
の絶対温度である、 によって求められる。上記式は、１６００℃（絶対温度
１．８７３℃）付近での上記結合部のｆＡ起電力を求め
た場合、その温度範囲において、上記熱起電力が線形に
増減することを前提としている。

従来の酸素プローブを用いた測定起電力（熱起電力補正
を行ってない）と溶鋼中酸素濃度との検遺線に基づき酸
素濃度換算を行う場合、その補正１直は、 Ｔ。

・　・　・■ となる。

ここで、Ｍｏ／溶鋼系における上記式の定数ａは、すで
に既知であり、１．６００℃での熱起電力は、２５ｍ　
Ｖである。従って、式■よりその補正値は、Ｔ。

となる。

しかしながら、本発明の接続法によって生ずる溶鋼／モ
ールド系、モールド／ローラエプロンフレーム系、溶鋼
／ローラエプロン系およびローラエプロン／ローラエプ
ロンフレーム系の熱起電力については、それぞれの系の
上記定数ａのデータがない場合、温度測定を一つの系に
ついて行い、上記系が構成する電池回路全体による起電
力を測定し、ｉ′１１０定値を式■に代入することによ
り定ｉａを求める簡略法を行うことも可能である。

この場合、本発明の熱起電力補正回路による補正は、添
付第６図に模式的に示される様に、温度情報として溶鋼
温度Ｔ、およびローラエプロン温度Ｔ２を人力し、Ｔ、
に基づいて；ＡＯ／溶鋼系起電力に基づく熱起電力補正
値（ＥＭＦＬｌ）を算出し、Ｔ２に基づいて本発明の接
続法による起電力に基づく熱起電力補正値（ＥＭＦＡ）
を求め、Ｅ　Ｍ　Ｆ　ｎよりＥＭＦＡを減することによ
り、補正値Ｃを算出するにより行うことが可能である。

また、アース接地によるノイズは、例えば添付第２図（
ｂ）に示された様な回路によって行うことができ、これ
らの補正を行い、１尋られた真の溶Ｑ−標鵡極間電位と
、溶鋼温度とをネルンストの式；ただし、Ｅ：起電力（
測定値） Ｆ：ファラデ一定数（既知） Ｐ（０□）：標鵡極の酸素分圧（既知）Ｐ“＜０２）　
：溶鋼の酸素分圧 Ｒ；気体定数（既知） Ｊ：溶鋼温度（測定値） に代入することにより、溶鋼の酸素分圧Ｐ’（０２）を
寿ることができ、これに基づいて溶鋼中酸素濃度を求め
１辱る。

かくして、本発明の溶鋼中溶存酸素測定装置によれば、
溶鋼極の溶鋼中での溶損に起因する問題点を解決して連
続測定を可能とし、さらにその測定を自動化することに
より、溶存酸素量調節の自動化および消力化を行うこと
ができる。

以下、実施例に基づき本発明の方法を更に具体的に説明
するが、本発明の範囲を以下の参考例および実施例に限
定するものではない。

参考例 固体型触質としてＺｒＯ２を、標鵡掻として（１，ｒ２
０ｓを使用し、リード線としてＭＯ１低比重かつ耐熱性
ブロックとしてＡＩ　２０　’ｓ製のものを用いた酸素
プロ−ブを添付第１図に示された様な構成の溶存酸素量
測定装置に組み込み、連続鋳造操業におけるタンディツ
シュ内溶鋼に対して適用した。

ここで熱起電力による電位差計での測定値のズレを補正
するために、溶鋼１／モールド系、モールド／ローラエ
プロンフレーム系、溶鋼／ローラエプロン系およびロー
ラエプロン／ローラエプロンフレーム系の起電力をその
総和として一括して求めた。即ち、ローラエプロンフレ
ーム温度１．６００℃（絶対温度１．８’７３℃）の場
合の上記系全体の熱起電力を測定し、式■に基づき定数
ａを求めると、３．０であり、よってその補正値は、式
■よりとなった。

温度１６００℃における上記熱起電力は、従来の溶鋼枠
（Ｍｏ製）を溶鋼に浸漬することによる熱起電力（約２
５ｍＶ）と比較してかなり低く、従って、本実施例の場
合、もしこの補正をはぶいたとしても、かなり高い測定
精度が得られることがわかった。

実施例１ 次に、実際に連続鋳造を行い、従来のスポット測定用酸
素プローブを用いた測定と、参考例の装置を用いて連続
測定を行った場合の、酸素濃淡電池の起電力測定値を比
較し、その結果を添付第６図（ａ）に示した。

即ち、添付第７図（ａ）は、従来のスポット測定用酸素
プローブ（添付第３図（ｂ）参照）による溶鋼中の酸素
濃淡電池の起電力測定値と、本実施例の装置により連続
測定された該起電力の経時変化を表してふり、縦軸は酸
素濃淡電池による起電力を、横軸は、時間を示している
。従来の酸素プローブによるチャートは、時間Ｔ１〜Ｔ
２間に示されたものであり、本実施例の装置によるもの
と比較してあまり差異はなく、例えば、時間Ｔ３におけ
る従来の酸素プローブによる測定起電力は、−１１５，
Ｖであり、酸素濃度に換算して２．８ｐｐｍであった。

また、同一時間Ｔ３における本実施例の装置による測定
起電力は、−１２５，Ｖで、酸Ｓ濃度に換算して３．３
ｐｐｎ＋であり、この２つの酸素濃度換算値の差は、連
続鋳造操業上あまり問題はない。

実施例２ 同様に参考例の装置を用いて、さらに長い時間酸素濃淡
電池の起電力の測定をし、スポット測定用の従来の酸素
プローブとの比較を行い、その結果を添付第７図ら）に
示した。従来の酸素プローブによる測定起電力は、その
平均値をチャート上の短い横棒として示したが、この図
かへも明らかな様に、その測定値に大きな差異は見られ
なかった。

発明の効果 以上述べてきたように、本発明の溶鋼中の溶存酸素量測
定装置によれば、標準極と、溶鋼との電気的な接続を、
スラブあるいは鋳造装置部材を介して行っているため、
溶鋼に浸漬されたＭＯ製溶鋼極によって上記電気的接続
を行う従来の装置が有する種々の欠点を解決することが
できた。

即ち、従来のＭｏ：ＩＡ溶鋼極は、溶鋼中において溶損
するため、長さ２０ｍ直径３ｍｍ程度の１本の電極では
長時間に亘る連続測定が困難であった。従って、ＭＯ電
極をその溶損の程度に応じて取り換えて間欠的測定を行
ったり、棒状あるいはコイル状にして長くし、順次併結
するなどの手段がとられたが、測定値がばらついたりそ
の操作が煩雑でかつ不経済であるなどの問題があった。

本発明による溶存酸素量測定装置は、上記電気的接続を
溶鋼枠を溶鋼中に浸漬することによらずスラブあるいは
鋳造装置部材を介して行っているため、上記溶鋼枠の溶
損に起因する問題点を解決することができ、安定した連
続測定が可能となり、鋳造作業上様々な利点を有してい
る。

即ち、本発明による溶存酸素測定装置は、安定した連続
測定が可能であるため、溶鋼中の溶存酸素量の変化を正
確にとらえることができ、適時その酸素量変化に対応し
て脱酸コントロールを正確に行うことができる。

また、上記特性により、脱酸コントロールの合理化を行
うことが可能である。例えば、取鍋の段階からタンディ
ツシュの段階における脱酸コントロールは、一般的には
、取鍋段階においてＲＨ法を適用し、その真空（クシ内
でへ１投入を行い、酸素濃度を測定することを一連の脱
酸処理工程とし、所定の酸素濃度値となるまでこの工程
をくり返すことにより行われており、レードル内の溶鋼
はその濃度値に達した時点でタンディツシュ内に注入し
、そのまま、鋳型に鋳込まれている。そのため、その酸
素量の調節は正確に行わなければならない。

しかしながら、この方法によれば、酸素濃度に対するΔ
１投入量のずれが１ケ月間に三十数回あり、上記工程の
くり返し回数を多くしなければならなかった。

しかしながら、本発明の酸素量測定装置を用いれば、そ
の酸素量変化にたいする対応をすばやく行い得るため、
上記工程の反復回数を減少させ、最終的な酸素濃度調節
をクンディツシュ内でのへ１没人等により正確に行うこ
とが可能となった。添付第８図は、従来の脱酸コントロ
ール法から、本発明の装置を用いた脱酸コントロール法
へ徐々に変換していった場合の、上記工程の反復回数の
変化を示すグラフであり、（本グラフは該工程の返事回
数を、折れ；渫グラフは、本発明の脱酸コントロール法
によるチャージ数／全体のチャージ数（連続測定脱酸コ
ントロール適用率）を示している。

このグラフからも明らかな様に、本発明の装置を用いる
脱酸コントロール法を適用することにより、該工程反復
回数はいちぢるしく減少しており、脱酸コントロールの
合理化が行い１等たことがわかる。

【図面の簡単な説明】

添付第１図は、本発明による溶鋼中溶存酸素量測定装置
の好ましい一態様を示す模式図であり、添付第２図は、
ノイズ補正回路の好ましい一態様を示す回路図であり、 添付第３図（ａ）は、酸素プローブの構成を示ず十既念
図であり、 添付第３図ら）は、従来のスポット測定用酸素プローブ
先端部の側面図であり、 添付第４図は、従来の酸素プローブにより構成される閉
回路と本５．３明による酸ぶプローブにより構成される
閉回路の差異を示す模式図であり、（イ９付第５図（ａ
）は、従来の酸素プローブにより構成される閉回路を示
す回路図であり、（ｂ）は添付第１図に示された酸素プ
ローブにより構成される閉回路を示す回路図であり、 添付第６図は、好ましい、熱起電力補正法を示す図であ
り、 添付第７図（ａ）および（ｂ）は、添付第１図に示され
たｚ７Ｈを用いた場合および、従来のスポット測定用酸
素プローブを用いた場合の測定起電力の経時変化を示す
チャートであり、 添付第８図は、従来の脱酸コントロール法より、本発明
の装置を用いた脱酸コントロール法に徐々に変換してい
った場合の脱酸処理工程反復回数の変化を示すグラフで
ある。 〔主な参照番号〕 １・・・ジルコニアセル（固体電解質）、２・・・標べ
１．極、　３・・・溶鋼、４　・　・　・溶鋼極、　　
５　・　・　・リード線、６・・・電位差計、７・・・
熱電対、 ８・・・紙管、 ９・・・中間価（タンディッンユ）、 １０・・・ノズル　　１１・・・鋳型（モールド）、１
２・・・ローラエプロンフレーム、 １３・・・ローラエプロン、１４　　・・・スラブ、１
５・・・フローティンクツロック、 １６・・・酸素プローブ、 ２１・・・酸素濃度換算装置、 ２２・・・熱起電力補正回路、 ２３・・・酸素濃度換算回路、 ２４・・・温度検出器、　２５・・・ノイズ補正回路、
２６・・・脱酸処理装置、３１・・・ローパスフィルタ
、３２・・・差動増幅回路、４１・・・酸素濃淡電池、
４２・・・Ｍｏ／溶鋼系熱起電力、 ４３・・・溶鋼／モールド系熱起電力、４４・・・モー
ルド／ローラエプロンフレーム系熱起電力、 ４５・・・溶鋼／ローラエプロン系熱起電力、４６・・
・ローラエプロン／ローラエプロンフレーム系熱起電力 第１図 １−一一一・ジルコニアセル　　２−−−−４累４ｑ蚕
　　３−−−−漂商同　　５−’ノード祿６−・・−電
イ立差計　　９・−・タンテ≧ツシュ　　１０−−一−
ツス゛ル　１１−　・錆型１２−−ローラニフ０ロンフ
し一ム　　１３−・−ローラエプロン　　１４．スラブ
１５、−フローティングフ゛ロック　１６・−酸素プロ
ーフ゛２ｌ−ＩＷｔ＞ｊｅ／！ｔｎＭｆｆｉ　　　２２
−−−４Ｂｔｊ）’Ｐ１４’ｆＥ回Ｆｉｂ２３・、酸素
ン農度換算回躇　　２４−・−温／！杉１七器２５　ラ
イス彫肩正反醪各　　２６川刀皺昶工！製１第２図 第６図 （２２−１！、ｔｔ”２青正０路 １−一一一固体電Ｍ質　　　　　　２．、−、オ票準梧
３・−溶鋼　　　　　　　　４−９．熔訓梧５・−−−
−リーＨ４泉　　　　　　　　６・−電位差計７−　・
−ナヘ雪５夕寸　　　　　　　　　　　　　　　　８−
・・−紙管（ｂ） 第８図 Ｏ≦） （月）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）酸素濃度既知の標準電極と、該標準極を内蔵し被
   検溶鋼内に浸漬される固体電解質とを有する酸素プロー
   ブと、該標準極とスラブあるいは鋳造装置部材とを電位
   差計を介して接続するリード線と、該電位差計の測定値
   に基づく出力信号を受け取り、該溶鋼中の酸素濃度を算
   出する酸素濃度換算装置とを具備する溶鋼中の溶存酸素
   量連続測定装置。
2. （２）上記酸素濃度換算装置が、鋳造装置がアース接地
   されることに起因し、上記測定起電力に含まれるノイズ
   を補正するノイズ補正回路を有することを特徴とする特
   許請求の範囲第１項に記載の溶鋼中の溶存酸素量連続測
   定装置。
3. （３）上記酸素濃度換算装置が、溶鋼および鋳造部材に
   より構成される異種金属接合に起因し、上記測定起電力
   に含まれる熱起電力を補正する熱起電力補正回路を有す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項
   に記載の溶鋼中の溶存酸素量連続測定装置。
4. （４）上記酸素濃度換算装置が、所定各部位の温度情報
   を検出し、夫々の温度情報に基づく出力信号を出力する
   温度検出器を有することを特徴とする特許請求の範囲第
   １項乃至３項に記載の溶鋼中の溶存酸素量連続測定装置
   。