WO2002097378A1 - Procede permettant de mesurer l'epaisseur d'une couche de scorie ou la position du niveau superficiel d'une couche de metal en fusion et dispositif de mesure - Google Patents

Description

明 細 書 スラグ層厚さ又はスラグ層厚さと溶融金属層表面レベル位置測定方法及びその

技術分野

この発明は、 スラグ層厚さまたはスラグ層厚さと溶融金属層表面レベル位置 測定方法及びその測定装置に関する。 背景技術

溶鉱炉で生成された銑鉄から鋼を精製するのに用いられる転炉等では、 精製 を制御するために、 溶鋼の表面に浮遊しているスラグ層の厚さを測定する必要 がある。 このため、 1本または 2本の電極を用いて、 溶鋼、 スラグ、 及び大気 のインピーダンスの差異を測定することによりスラグ層の厚さを求める方法や 、 電磁コイルの誘導電圧が溶鋼、 スラグ、 及び大気でそれぞれ異なることを利 用してスラグ層の厚さを求める方法が使用されている。

しかしながら、 インピーダンスの差異を利用した測定方法は、 電極を保持す るランスのコネクタにおける接続インピーダンスが無視できず、 誤差が大きい こと、 また、 電磁コイルを用いる方法は、 電磁コイルを溶鋼に浸漬した際の損 傷防止を施す必要があり、 装置が大型で高価になり、 それぞれ問題であった。 この発明は、 このような問題点を解決するためになされたものであって、 誤 差が小さく、 コストの低いスラグ層厚さ測定方法とその測定装置、 及び、 これ らに使用する原理を用いた溶融金属層表面レベル位置測定方法とその測定装置 を提供しょうとするものである。 発明の開示

転炉等の容器に満たされた溶鋼は、 溶けた金属が主成分であり、 その電気的 特性としては金属としての導電性を示すのに対して、 溶鋼の表面に浮遊してい るスラグ層は電解質であり、 その中に電極を浸漬すると電池としての特性を示 すことが分かってきた。 また、 スラグ層の上層を占める大気は、 よく知られて いるように電気的特性としては絶縁性を有している。 この発明は、 'これらの点 に注目してなされたものであって、 スラグ層が示す電気的特性が、 その下層の 溶鋼や上層の大気と異なることを利用して、 スラグ層の厚さを測定しようとす るものである。 上記のスラグ層が示す電気的特性は、 溶鋼に限らず、 溶融金属 一般に適用できるので、 本発明では、 溶融金属を対象としている。

本発明の第 1のスラグ層厚さ測定方法は、 具体的には、 次のような方法であ る。 即ち、 溶融金属層表面にスラグ層が浮遊する溶湯の、 前記スラグ層の厚さ を測定する方法であって、 前記溶融金属層から前記スラグ層を通って前記スラ グ層の上層を占める大気層まで電極を上昇移動させて、 前記溶湯を収容して導 電性を帯びた容器と前記電極との間の電気的特性である電極一容器間特性を監 視し、 この電極一容器間特性が、 前記電極が前記溶融金属層に没入していると きの前記溶融金属層の介在による導電性から、 前記電極が前記スラグ層へ移動 して電解質として機能する前記スラグ層の介在による発電性に移行する時点で ある溶融金属ースラグ界面通過時点と、 前記電極が前記スラグ層から前記大気 層へ脱出して、 前記電極一容器間特性が、 前記発電性から前記大気層の介在に よる絶縁性に移行する時点であるスラグー大気界面通過時点とを検知すると共 に、 前記溶融金属ースラグ界面通過時点から前記スラグー大気界面通過時点ま でに、 前記電極が移動した移動距離を計測して、 前記スラグ層の厚さとしてな るスラグ層厚さ測定方法である。

第 1図は、 この第 1のスラグ層厚さ測定方法の原理を示した説明図である。 第 1図において、 1は容器、 2は溶融金属層、 3はスラグ層、 4は大気層、 5 は電極である。 スラグ層 3は前述の通り電解質であり、 その中に電極を浸漬す ると化学電池としての特性を示す。 これは、 溶融スラグ中の陽イオン （S i 2 + , P 2 +等） と陰イオン （0 2— ) が電極を通じて電子の授受をすることに より起電力が発生するからである。

この第 1のスラグ層厚さ測定方法は、 電極 5を、 溶融金属層 2からスラグ層 3を通って大気層 4まで上昇移動させ、 この間の電極 5と容器 1との間の電気 的特性である電極一容器間特性の変化を利用して、 スラグ層 3の厚さを測定す るものであり、 第 1図は、 この測定方法の説明図である。 溶融金属を収容する 転炉等の容器 1は、 一般に、 金属製の容器の内側に耐火煉瓦を積み上げて形成 されており、 容器 1だけでは導電性を有しないが、 容器 1内に溶融金属を収容 することによって、 容器 1の内面に金属が付着することにより、 容器 1の内面 と大地との間が導電性を有するようになる。 即ち、 容器が導電性を帯びるよう になる。 そこで、 電極 5と大地間の電気的特性を調べることによって、 電極 5 と容器 1との間の電気的特性である電極一容器間特性を調べることができる。 この場合、 第 1図において、 電極 5が溶融金属層 2に位置しているとき （a ) は、 溶融金属層 2が金属の溶けた状態であるから、 電極一容器間特性は導電 性である。 電極 5がスラグ層 3に移動すると （b ) 、 電極一容器間特性は上述 ' の通り発電性となる。 電極 5がスラグ層 3を抜けて大気層 4に移動すると （c ) 、 大気が介在して電極一容器間特性は絶縁性となる。 そこで、 電極 5を溶融 金属層 2から大気層 4へ上昇移動させる際、 電極一容器間特性が導電性から発 電性に変化する溶融金属層 2とスラグ層 3の境界面を電極 5が通過する溶融金 属ースラグ界面通過時点 7と、 電極一容器間特性が発電性から絶縁性に変化す るスラグ層 3と大気層 4の境界面を電極 5が通過するスラグー大気界面通過時 点 8とを検知し、 この間に、 電極 5が上昇移動した距離を測定することにより 、 スラグ層 3の厚さを知ることができる。

上記の第 1のスラグ層厚さ測定方法では、 電極 5を上昇移動させているが、 電極を下降移動させてもよい。 この場合の第 2のスラグ層厚さ測定方法は、 溶 融金属層表面にスラグ層が浮遊する溶湯の、 前記スラグ層の厚さを測定する方 法であって、 前記スラグ層の上層を占める大気層から前記スラグ層を通って前 記溶融金属層まで電極を降下移動させて、 前記溶湯を収容して導電性を帯びた 容器と前記電極との間の電気的特性である電極一容器間特性を監視し、 この電 極一容器間特性が、 前記電極が前記大気層にあるときの大気の介在による絶緣 性から、 前記電極が前記スラグ層に没入して電解質として機能する前記スラグ 層の介在による発電性に移行する時点である大気ースラグ界面通過時点と、 前 記電極が前記スラグ層から前記溶融金属層へ移動して、 前記電極一容器間特性 が、 前記発電性から前記溶融金属層の介在による導電性に移行する時点である スラグー溶融金属界面通過時点とを検知すると共に、 前記大気—スラグ界面通 過時点から前記スラグー溶融金属界面通過時点までに、 前記電極が移動した移 動距離を計測して、 前記スラグ層の厚さとしてなるスラグ層厚さ測定方法であ る。

この第 2のスラグ層厚さ測定方法の場合、 電極を、 大気層からスラグ層を通 つて溶融金属層まで降下移動させ、 電極 -容器間特性が絶縁性から発電性に変 化する大気層とスラグ層の境界面を電極が通過する大気ースラグ界面通過時点 と、 電極一容器間特性が発電性から導電性に変化するスラグ層と溶融金属層の 境界面を電極が通過するスラグー溶融金属界面通過時点とを検知し、 この間に 、 電極が下降移動した距離を測定することにより、 電極を上昇移動させた場合 と同様に、 スラグ層の厚さを知ることができる。

上記の第 1のスラグ層厚さ測定方法、 または、 第 2のスラグ層厚さ測定方法 によれば、 電極と容器との間の電気的特性である電極一容器間特性の変化であ る、 導電性、 発電性、 または、 絶縁性の各性質相互間の変化を利用して測定を 行なう。 この変化は、 インピ一ダンスの変化のような同質なもの相互間の変化 ではなく、 異質なもの相互間の変化であるので、 変化を明瞭にとらえることが でき、 スラグ層の厚さを正確に測定することができる。

また、 電極自身は、 コスト的には高価ではないことから、 測定の都度交換し てよく、 電極に損傷防止を施す必要がないため、 これらのスラグ層厚さ測定方 法によれば、 コストの低いスラグ層厚さ測定方法を提供することができる。 上記の第 1のスラグ層厚さ測定方法、 及び、 第 2のスラグ層厚さ測定方法に おける、 溶融金属ースラグ界面通過時点、 スラグー大気界面通過時点、 大気一 スラグ界面通過時点、 あるいは、 スラグー溶融金属界面通過時点の検知を、 前 記容器に対する前記電極の電位を測定することにより行なうスラグ層厚さ測定 方法が考えられる。

まず、 この方法による、 第 3のスラグ層厚さ測定方法は、 上記の第 1のスラ グ層厚さ測定方法において、 前記電極と前記容器との間に、 前記電極側を陰極 とした直流電源 Vccとこの電源と直列接続された抵抗 R xを揷入し、' 且つ、 前 記直流電源 Vccと前記抵抗 R xの値を、 前記電極が前記スラグ層に没入してい るときに、 前記容器の電位を基準電位とした前記電極の電位が前記基準電位よ りも高い高電位となるように設定すると共に、 前記電極を前記溶融金属層から 前記大気層まで上昇移動させて、 前記基準電位に対する前記電極の電位を測定 し、 前記溶融金属—スラグ界面通過時点として、 前記電極の電位が前記基準電 位から前記高電位へ変化する時点を、 また、 前記スラグー大気界面通過時点と して、 前記電極の電位が前記高電位から前記基準電位よりも低い低電位へ変化 する時点を、 検知してなるスラグ層厚さ測定方法である。

第 2図は、 この第 3のスラグ層厚さ測定方法に用いられる測定装置の構成を 示した説明図である。 第 2図は、 第 1図の電極 5と容器 1との間に、 電極 5側 を陰極とした直流電源 Vcc l 1と、 この電源 1 1と直列接続された抵抗 R x 1 2を揷入し、 容器 1に対する電極 5の電位、 即ち、 電極 5と容器 1との間の電 圧を測定する電位測定手段 1 3を設けたものである。 ここで、 直流電源 1 1と 抵抗 R x l 2の値は、 電極がスラグ層に没入しているときに、 容器 1の電位を 基準電位とした電極 5の電位が、 基準電位よりも高い電位となるように設定さ れている。

第 3図は、 第 2図の等価回路を示したものである。 第 2図において、 電極 5 が、 溶融金属層 2、 スラグ層 3または大気層 4の間を移動することは、 電気的 に見ると、 第 3図の切換スィッチ 1 9を切り換えるのと同じである。 即ち、 電 極 5が溶融金属層 2に位置しているとき （a ) は、 溶融金属層 2が、 金属の溶 けた状態であるから、 電極—容器間特性は導電性であるので、 電極 5と容器 1 との間は溶融金属層 2を介した短絡状態となる。 電極 5がスラグ層 3に位置し ているとき （b ) は、 スラグ層 3が電解質であることから電池特性を示して、 電極 5と容器 1との間に、 スラグ層 3の代わりに、 起電力が E oで内部抵抗が R oの電池が接続されているのと同じになる。 電極 5が大気層 4に位置してい るとき （c ) は、 大気が絶縁性を有するから、 電極 5と容器 1との間は、 大気 層 4を介して開放されていることになる。 これらの各場合の等価回路を、 第 4 図の （a ) から （c ) に示す。

即ち、 第 2図において、 容器 1の電位を基準電位 0 (V) として、 電極 5が 溶融金属層 2に位置しているとき （a ) 、 スラグ層 3に位置しているとき （b ) 、 あるいは、 大気層 4に位置しているとき （c) の、 それぞれの基準電位に 対する電極 5の電位を、 Va、 Vb、 Vcとすると、 これらは、 それぞれ第 4 図の （a) から （c) に示すように、 Va = 0 (V) (基準電位） 、 Vb= ( E oRx-VccR o) / (Ro + Rx) (V) 、 V c = -Vcc (V) (基準電 位よりも低い低電位） となる。 ここで、 第 4図 （b) の Vbは、 前述した直流 電源 Vccと抵抗 R Xの値の設定により、 基準電位である容器 1の電位に対して 、 この基準電位よりも高い高電位であり、 第 4図 （b) のアースに対してブラ ス電位となる。 一般には、 Rxは数百キロオーム台、 スラグ層 3が示す電池特 性における内部抵抗 Roは数十から数百オーム程度であることから、 第 4図 （ b) に示すように、 Vbは E oにほぼ等しくなる。 この起電力は、 アースに対 して陽極性であるので、 Vbはプラス電位となる。

上記の測定回路を用いて、 電極 5を、 溶融金属層 2からスラグ層 3を通って 大気層 4まで上昇移動させた場合の、 容器 1の電位を基準電位とした電極 5の 電位を測定すると、 第 5図のようになる。 Ta時点で測定を開始し、 電極 5が 溶融金属層 2に位置しているとき （a) は、 &で0 (V) である。 電極 5が 溶融金属層 2からスラグ層 3に移行する Tb時点、 即ち、 溶融金属ースラグ界 面通過時点では、 Vbでプラス電位となる。 さらに、 接触子 5がスラグ層 3か ら大気層 4に移行する Tc時点、 即ち、 スラグー大気界面通過時点では、 Vc で一 Vcc (V) となり、 マイナス電位となる。

そうすると、 電極 5の電位が 0 (V) からプラス電位に変化した時点、 即ち 、 基準電位からこの基準電位よりも高い高電位へ変化した時点を検知すれば、 溶融金属ースラグ界面通過時点を検知したことになり、 電極 5の電位が、 ブラ ス電位からマイナス電位に変化した時点、 即ち、 基準電位よりも高い高電位か ら基準電位よりも低い低電位へ変化した時点を検知すればスラグー大気界面通 過時点を検知したことになる。

そこで、 これらの検知を基に、 溶融金属ースラグ界面通過時点からスラグー 大気界面通過時点までに、 電極 5が移動した移動距離を求めることにより、 ス ラグ層 3の厚さを知ることができる。

上記の第 3のスラグ層厚さ測定方法では、 電極を上昇移動させているが、 電 極を下降移動させた場合についても、 同様の原理で測定することができる。 こ の場合の第 4のスラグ層厚さ測定方法は、 上記の第 2のスラグ層厚さ測定方法 において、 前記電極と前記容器との間に、 前記電極側を陰極とした直流電源 V ccとこの電源と直列接続された抵抗 R xを挿入し、 且つ、 前記直流電源 Vccと 前記抵抗 R xの値を、 前記電極が前記スラグ層に没入しているときに、 前記容 器の電位を基準電位とした前記電極の電位が、 前記基準電位よりも高い高電位 となるように設定すると共に、 前記電極を前記大気層から前記溶融金属層まで 降下移動させて、 前記基準電位に対する前記電極の電位を測定し、 前記大気— スラグ界面通過時点として、 前記電極の電位が前記基準電位よりも低い低電位 から前記高電位へ変化する時点を、 また、 前記スラグー溶融金属界面通過時点 として、 前記電極の電位が前記高電位から前記基準電位へ変化する時点を、 検 知してなるスラグ層厚さ測定方法である。

上記の第 3のスラグ層厚さ測定方法、 または、 第 4のスラグ層厚さ測定方法 によれば、 電極の電位の変化が、 基準電位と、 この基準電位よりも高い高電位 と、 この基準電位よりも低い低電位のいずれかへの変化であり、 変化をデジタ ル的にとらえることができるので、 変化の検知を正確に行なうことができ、 こ れらの検知を基にして、 電極の移動距離を正確に求めることができることから 、 スラグ層の厚さを正確に知ることができる。

また、 電極に接続されたコネクタなどの接触抵抗により、 電極と容器との間 のインピ一ダンスが変化しても、 電極の電位の変化は、 基準電位と、 この基準 電位よりも高い高電位と、 この基準電位よりも低い低電位のいずれかへの変化 であることに変わりはないので、 上記の測定方法は、 電極と容器との間のイン ピーダンスの変化の影響を受けにくい方法といえる。

上記の第 1、 第 2、 第 3、 または第 4のスラグ層厚さ測定方法では、 電極の 移動距離を直接測定しているが、 前記電極の移動速度を一定とし、 前記大気一 スラグ界面通過時点から前記スラグー溶融金属界面通過時点まで、 あるいは、 前記溶融金属ースラグ界面通過時点から前記スラグー大気界面通過時点までの 、 前記電極の移動時間を測定し、 この移動時間と電極の移動速度から、 演算で 電極の移動距離を求めるようにしてもよい。 即ち、 第 5のスラグ層厚さ測定方 法として、 上記の第 1、 第 2、 第 3、 または第 4のスラグ層厚さ測定方法にお いて、 前記電極の上昇移動または降下移動の移動速度を一定とすると共に、 前 記電極を前記溶融金属層から前記大気層まで上昇移動させる方法を用いた場合 は、 前記溶融金属ースラグ界面通過時点から前記スラグー大気界面通過時点ま での、 前記電極の移動時間を計測し、 前記電極を前記大気層から前記溶融金属 層まで降下移動させる方法を用いた場合は、 前記大気ースラグ界面通過時点か ら前記スラグ一溶融金属界面通過時点までの、 前記電極の移動時間を計測し、 前記電極の前記移動距離を計測するのに代えて、 前記電極の前記移動速度と前 記移動時間から、 演算により前記電極の前記移動距離を求めてなるスラグ層厚 さ測定方法が存在する。

この方法によれば、 電極の移動距離を直接測定する必要がなく、 測定方法が 簡便になる。

次に、 本発明のスラグ層厚さ測定装置について説明する。 まず、 第 1のスラ グ層厚さ測定装置は、 電極と、 溶融金属層表面にスラグ層が浮遊する溶湯を収 容して導電性を帯びた容器と、 前記電極を前記溶融金属層から前記スラグ層を 通って前記スラグ層の上層を占める大気層まで上昇移動させ、 あるいは、 前記 大気層から前記スラグ層を通つて前記溶融金属層まで降下移動させる電極移動 手段と、 前記電極と前記容器との間に、 前記電極側を陰極とした直流電源 Vcc とこの電源と直列接続された抵抗 R Xを揷入すると共に、 前記直流電源 V ccと 前記抵抗 R xの値を、 前記電極が前記スラグ層に没入しているときに、 前記容 器の電位を基準電位として、 前記電極の電位が前記基準電位よりも高い電位と なるように設定して形成された測定回路と、 前記基準電位に対する前記電極の 電位を測定する電位測定手段と、 前記電位測定手段が検知した、 前記基準電位 から前記高電位へ変化する時点から、 前記高電位から前記基準電位よりも低い 低電位へ変化する時点までの、 あるいは、 前記低電位から前記高電位へ変化す る時点から、 前記高電位から前記基準電位へ変化する時点までの、 前記電極の 移動距離を計測する電極移動距離計測手段と、 で構成されてなるスラグ層厚さ 測定装置である。

この第 1のスラグ層厚さ測定装置は、 電極を溶融金属層からスラグ層を通つ てスラグ層の上層を占める大気層まで上昇移動させる場合は、 電位測定手段が 、 溶湯を収容する容器と電極との間の電極一容器間特性が、 導電性から発電性 へ移行する溶融金属ースラグ界面通過時点として、 電極の電位が、 基準電位か ら基準電位より高い高電位へ変化する時点を検知すると共に、 発電性から絶縁 性へ移行するスラグ一大気界面通過時点として、 電極の電位が、 高電位から基 準電位より低い低電位へ変化する時点を検知する。 そして、 電極移動距離計測 手段が、 溶融金属ースラグ界面通過時点からスラグー大気界面通過時点までの 間の電極の移動距離を求めて、 スラグ層の厚さとする。

また、 大気層からスラグ層を通って溶融金属層まで、 電極を降下移動させる 場合は、 電位測定手段が、 溶湯を収容する容器と電極との間の電極一容器間特 性が、 電極が大気層にあるときの大気の介在による絶縁性から、 電解質として 機能するスラグ層に没入.して発電性に移行する大気ースラグ界面通過時点とし て、 電極の電位が、 基準電位より低い低電位から基準電位より高い高電位へ変 化する時点を検知すると共に、 電極一容器間特性が、 発電性から、 電極が溶融 金属層へ没入して導電性に移行するスラグ一溶融金属界面通過時点として、 電 極の電位が、 高電位から基準電位へ変化する時点を検知する。 そして電極移動 距離計測手段が、 大気ースラグ界面通過時点からスラグー溶融金属界面通過時 点までの間の電極の移動距離を求め、 これをスラグ層の厚さとする。

即ち、 この装置は、 上述の第 3のスラグ層厚さ測定方法、 または、 第 4のス ラグ層厚さ測定方法に基づいて、 スラグ層の厚さを求める装置であり、 その作 用、 効果は、 上述の第 3のスラグ層厚さ測定方法、 または、 第 4のスラグ層厚 さ測定方法と同様であるので、 説明を省略する。

上記の第 1のスラグ層厚さ測定装置では、 電極の移動距離を、 直接測定する 電極移動距離計測手段により求めているが、 電極の移動速度と移動時間とから 、 演算により求める第 2のスラグ層厚さ測定装置も考えられる。 この第 2のス ラグ層厚さ測定装置は、 電極と、 溶融金属層表面にスラグ層が浮遊する溶湯を 収容して導電性を帯びた容器と、 移動速度を一定として、 前記電極を、 前記溶 融金属層から前記スラグ層を通って前記スラグ層の上層を占める大気層まで上 昇移動させ、 あるいは、 前記大気層から前記スラグ層を通って前記溶融金属層 まで、 降下移動させる電極移動手段と、 前記電極と前記容器との間に、 前記電 極側を陰極とした直流電源 Vccと、 この電源と直列接続された抵抗 R xを挿入 すると共に、 前記直流電源 Vccと前記抵抗 R xの値を、 前記電極が前記スラグ 層に没入しているときに、 前記容器の電位を基準電位として、 前記電極の電位 が前記基準電位よりも高い電位となるように設定して形成された測定回路と、 前記基準電位に対する前記電極の電位を測定する電位測定手段と、 前記電位測 定手段が検知した、 前記基準電位から前記高電位へ変化する時点から、 前記高 電位から前記基準電位よりも低い低電位へ変化する時点までの、 あるいは、 前 記低電位から前記高電位へ変化する時点から、 前記高電位から前記基準電位へ 変化する時点までの、 前記電極の移動時間を計測する電極移動時間計測手段と 、 前記電極の前記移動速度と前記移動時間とから、 演算により前記電極の移動 距離を求める電極移動距離演算手段と、 で構成されてなるスラグ層厚さ測定装 置である。

この第 2のスラグ層厚さ測定装置は、 電極の移動距離を、 電極の移動速度と 移動時間とから、 演算により求めるので、 第 5のスラグ層厚さ測定方法と同様 の効果を有する。 また、 電極の移動距離を、 電極の移動速度と移動時間とから 、 演算により求めること以外は、 上記の第 1のスラグ層厚さ測定装置と全く同 じ構成であり、 その作用、 効果も上記の第 1のスラグ層厚さ測定装置と全く同 じである。

上記の第 2のスラグ層厚さ測定装置において、 電極の移動速度を、 2個の電 極を用いて測定する第 3のスラグ層厚さ測定装置が考えられる。 この第 3のス ラグ層厚さ測定装置は、 上記の第 2のスラグ層厚さ測定装置において、 前記電 極に加えて、 電極を 1個追加すると共に、 これらの 2個の電極の下端を、 その 移動方向に一定距離だけ離して設けると共に、 これらの電極を 2個同時に移動 させることにより、 前記容器に対する 2個の各前記電極の検知する電位の時間 的ずれを測定すると共に、 この時間的ずれと前記一定距離とから前記移動速度 を求める移動速度検出手段を設けてなるスラグ層厚さ測定装置である。

第 6図 （a ) は、 この第 3のスラグ層厚さ測定装置に用いられる移動速度検 出手段の速度検出原理の説明図である。 第 6図 （a ) において、 電極 2 2の下 端は電極 2 1の下端よりも、 移動方向である上方向に距離 Dだけ離して設けら れており、 電極 2 1及び電極 2 2はそれぞれ測定装置 2 3の第 I入力及び第 2 入力に接続されている。 また、 測定装置 2 3における、 容器 1に対する電極 2 1 2 2の電位の測定方法は、 前述の電極の電位測定方法と同様の方法を用い る。 そこで、 電極 2 1 2 2を 2個同時に、 溶融金属層 2からスラグ層 3を通 つて大気層 4まで上昇移動させると、 電極 2 1 2 2の電位は、 第 6図 （b ) のように、 第 I入力と第 2入力とでは、 Tだけずれることになる。 そうすると 、 電極 2 1 2 2の上昇移動速度 Sは、 S DZTで求められる。

このスラグ層厚さ測定装置によれば、 電極の移動速度を予め定めておく必要 がない。

上述した第 1のスラグ層厚さ測定装置から第 3のスラグ層厚さ測定装置は、 溶融金属を対象としているが、 溶融金属として溶鋼を用いることができる。 溶融金属として溶鋼を用いたスラグ層厚さ測定装置では、 これに使用される 電極の材質を、 Mo Co Cr Mnの中から、 少なくとも一つを含む鉄の合金 とすることが推奨される。 上述したスラグ層厚さ測定装置では、 容器内の溶湯 が高温であり、 この溶湯に浸漬した電極は、 時間がたっと溶融してしまう。 そ こで、 溶融するまでの時間をできるだけ長くすることが望ましいが、 この点で 、 上記の合金は溶融しにくく、 電極の材質として優れている。

上述した各スラグ層厚さ測定装置において、 スラグ層の厚さを測定する際、 酸素濃度の測定が必要な場合に、 電極を酸素プローブの溶鋼電極と併用して用 いるようにしても良い。 このようにすることにより、 同時に、 スラグ層の厚さ の測定と、 酸素濃度の測定を行なうことができると共に、 電極を併用できるの で、 測定装置のコスト低減を図ることができる。

また、 上記のスラグ層厚さ測定装置において、 酸素プローブの溶鋼電極と併 用する電極と、 酸素プローブのジルコニァ極との下部先端位置をそろえると共 に、 双方の先端部分以外の部分を石英管等の防護用パイプで覆って用いるよう にしても良い。 このようにすることにより、 電極と、 酸素プローブのジルコ二 ァ極の双方に対して、 スラグが付着するのを防止でき、 また、 同時に、 スラグ 層の厚さの測定と、 酸素濃度の測定を行なうことができると共に、 電極を併用 できるので、 測定装置のコスト低減を図ることができる。

また、 上述した各スラグ層厚さ測定装置において、 電極を溶鋼温度測定プロ —ブへ取り付けて用いるようにしても良い。 このようにすることにより、 同時 に、 スラグ層の厚さの測定と、 溶鋼温度の測定を行なうことができると共に、 電極を併用できるので、 測定装置のコスト低減を図ることができる。

ところで、 転炉等の溶融金属を収容した容器では、 下部に浸漬管を備えた真 空槽を溶融金属上に浮遊するスラグの上方に配設すると共に、 浸漬管を溶融金 属内に浸漬させ、 真空槽内に溶融金属を取り込んで、 C a等を加えて、 溶融金 属中のスラグ成分の粒子を凝集させることにより、 溶融金属中のスラグ成分を 取り除きやすくしている。 この場合、 浸漬管を水冷する必要があり、 この冷却 水と溶融金属とが触れると爆発を生じる恐れがあるので、 真空槽の溶融金属層 表面からの高さの位置制御が必要であり、 このため、 溶融金属層の表面レベル 位置を測定する必要がある。

上述した説明は、 スラグ層厚さ測定方法またはその装置に関するものである が、 これに用いられている原理は、 スラグ層厚さの測定のみならず、 溶融金属 層の表面レベル位置の測定にも使用することができるので、 次に、 スラグ層厚 さの測定と共に、 溶融金属層の表面レベル位置、 即ち、 溶湯を収容した容器の 開口部上方で、 容器から予め定められた一定距離離れて位置する定点から溶融 金属層の表面までの距離の測定を行なう方法について述べる。

この方法における、 第 1のスラグ層厚さ及び溶融金属層表面レベル位置測定 方法は、 溶融金属層表面にスラグ層が浮遊する溶湯を収容して導電性を帯びた 容器の開口部上方で、 前記容器から予め定められた一定距離離れて位置する定 点から前記溶融金属層の表面までの距離、 及び、 前記スラグ層の厚さを測定す る方法であつて、 前記溶融金属層から前記スラグ層を通って前記スラグ層の上 層を占める大気層中の前記定点まで電極を上昇移動させて、 前記容器と前記電 極との間の電気的特性である電極一容器間特性を監視し、 この電極一容器間特 性が、 前記電極が前記溶融金属層に没入しているときの前記溶融金属層の介在 による導電性から、 前記電極が前記スラグ層へ移動して電解質として機能する 前記スラグ層の介在による発電性に移行する時点である溶融金属ースラグ界面 通過時点と、 前記電極が前記スラグ層から前記大気層へ脱出して、 前記電極一 容器間特性が、 前記発電性から、 前記大気層の介在による絶縁性に移行する時 点であるスラグー大気界面通過時点とを検知すると共に、 前記溶融金属ースラ グ界面通過時点から前記スラグー大気界面通過時点までに、 前記電極が移動し た移動距離を計測して、 前記スラグ層の厚さとすると共に、 前記溶融金属ース ラグ界面通過時点から前記定点までに、 前記電極が移動した移動距離を計測し て、 前記定点から前記溶融金属層の表面までの距離としてなるスラグ層厚さ及 び溶融金属層表面レベル位置測定方法である。

第 7図は、 上記の方法の測定原理を示した説明図である。 上記の方法では、 第 7図において、 溶融金属層表面にスラグ層が浮遊する溶湯を収容して導電性 を帯びた容器 1の開口部上方で、 容器 1から予め定められた一定距離離れた位 置を、 定点 9とし、 電極 5を、 溶融金属層からスラグ層を通ってスラグ層の上 層を占める大気層中の定点 9まで電極を上昇移動させて、 この間の電極 5と容 器 1との間の電気的特性である電極一容器間特性の変化を利用して、 スラグ層 の厚さ 6及び、 定点 9から溶融金属層 2の表面までの距離 1 0を測定するもの である。 上記の方法では、 スラグ層の厚さ 6の測定方法は、 第 1のスラグ層厚 さ測定方法と全く同じである。 また、 定点 9から溶融金属層 2の表面までの距 離 1 0の測定に用いられる溶融金属ースラグ界面通過時点 7の検知方法も第 1 のスラグ層厚さ測定方法と全く同じであり、 この溶融金属ースラグ界面通過時 点 7から定点 9に至るまで電極 5が移動した距離を測定することにより定点 9 から溶融金属層 2の表面までの距離 1 0を求めることができる。

上記の方法では、 電極 5を上昇移動させているが、 電極を下降移動させても よい。 また、 上記で述べたとおり、 第 7図において、 溶融金属層の表面レベル 位置の測定は、 即ち、 定点 9から溶融金属層 2の表面までの距離 1 0を測定す ることである。 ここでいう定点から溶融金属層の表面までの距離を求めること は、 溶融金属ースラグ界面通過時点から定点に至るまで、 あるいは、 定点から スラグー溶融金属界面通過時点に至るまでに、 電極 5が移動した距離または時 間を測定することで行なうことができ、 溶融金属ースラグ界面通過時点あるい はスラグ一溶融金属界面通過時点の検知は、 上述した各スラグ層厚さ測定方法 において使用されている検知方法がそのまま使用できる。 そこで、 第 2、 第 3 、 第 4、 または第 5のスラグ層厚さ及び溶融金属層表面レベル位置測定方法、 あるいは、 第 1、 または第 2のスラグ層厚さ及び溶融金属層表面レベル位置測 定装置として、 上述した各スラグ層厚さ測定方法あるいは上述した各スラグ層 厚さ測定装置を応用することにより、 以下に示す方法及び装置が考えられる。 第 2のスラグ層厚さ及び溶融金属層表面レベル位置測定方法は、 溶融金属層 表面にスラグ層が浮遊する溶湯を収容して導電性を帯びた容器の開口部上方で 、 前記容器から予め定められた一定距離離れて位置する定点から前記溶融金属 層の表面までの距離、 及び、 前記スラグ層の厚さを測定する方法であって、 前 記スラグ層の上層を占める大気層中の前記定点から前記スラグ層を通つて前記 溶融金属層まで、 電極を降下移動させて、 前記溶湯を収容して導電性を帯びた 容器と、 前記電極との間の電気的特性である電極一容器間特性を監視し、 この 電極一容器間特性が、 前記電極が前記大気層にあるときの大気の介在による絶 縁性から、 前記電極が前記スラグ層に没入して電解質として機能する前記スラ グ層の介在による発電性に移行する時点である大気ースラグ界面通過時点と、 前記電極が前記スラグ層から前記溶融金属層へ移動して、 前記電極一容器間特 性が、 前記発電性から、 前記溶融金属層の介在による導電性に移行する時点で あるスラグー溶融金属界面通過時点とを検知すると共に、 前記定点から前記ス ラグ一溶融金属界面通過時点までに、 前記電極が移動した移動距離を計測して 、 前記定点から前記溶融金属層の表面までの距離とすると共に、 前記大気ース ラグ界面通過時点から前記スラグー溶融金属界面通過時点までに、 前記電極が 移動した移動距離を計測して、 前記スラグ層の厚さとしてなるスラグ層厚さ及 ぴ溶融金属層表面レベル位置測定方法である。

第 3のスラグ層厚さ及び溶融金属層表面レベル位置測定方法は、 第 1のスラ グ層厚さ及び溶融金属層表面レベル位置測定方法において、 前記電極と前記容 器との間に、 前記電極側を陰極とした直流電源 Vccと、 この電源と直列接続さ れた抵抗 R xを揷入し、 且つ、 前記直流電源 Vccと前記抵抗 R xの値を、 前記 電極が前記スラグ層に没入しているときに、 前記容器の電位を基準電位とした 前記電極の電位が、 前記基準電位よりも高い高電位となるように設定すると共 に、 前記電極を前記溶融金属層から前記大気層まで上昇移動させて、 前記基準 電位に対する前記電極の電位を測定し、 前記溶融金属ースラグ界面通過時点と して、 前記電極の電位が、 前記基準電位から前記高電位へ変化する時点を、 ま た、 前記スラグ—大気界面通過時点として、 前記電極の電位が、 前記高電位か ら前記基準電位よりも低い低電位へ変化する時点を、 検知してなるスラグ層厚 さ及び溶融金属層表面レベル位置測定方法である。

第 4のスラグ層厚さ及ぴ溶融金属層表面レベル位置測定方法は、 第 2のスラ グ層厚さ及び溶融金属層表面レベル位置測定方法において、 前記電極と前記容 器との間に、 前記電極側を陰極とした直流電源 Vccと、 この電源と直列接続さ れた抵抗 R xを挿入し、 且つ、 前記直流電源 Vccと前記抵抗 R xの値を、 前記 電極が前記スラグ層に没入しているときに、 前記容器の電位を基準電位とした 前記電極の電位が、 前記基準電位よりも高い高電位となるように設定すると共 に、 前記電極を前記大気層から前記溶融金属層まで降下移動させて、 前記基準 電位に対する前記電極の電位を測定し、 前記大気ースラグ界面通過時点として 、 前記電極の電位が、 前記基準電位よりも低い低電位から前記高電位へ変化す る時点を、 また、 前記スラグー溶融金属界面通過時点として、 前記電極の電位 が、 前記高電位から前記基準電位へ変化する時点を、 検知してなるスラグ層厚 さ及び溶融金属層表面レベル位置測定方法である。

第 5のスラグ層厚さ及び溶融金属層表面レベル位置測定方法は、 第 1、 第 2 、 第 3、 または第 4のスラグ層厚さ及び溶融金属層表面レベル位置測定方法に おいて、 前記電極の上昇移動または降下移動の移動速度を一定とすると共に、 前記電極を前記溶融金属層から前記大気層まで上昇移動させる方法を用いた場 合は、 前記スラグ層の厚さ算出用として、 前記溶融金属ースラグ界面通過時点 から前記スラグ—大気界面通過時点までの、 前記電極の移動時間を計測し、 前 記定点から前記溶融金属層の表面までの距離算出用として、 前記溶融金属ース ラグ界面通過時点から前記定点までの、 前記電極の移動時間を計測し、 前記電 極を前記大気層から前記溶融金属層まで降下移動させる方法を用いた場合は、 前記定点から前記溶融金属層の表面までの距離算出用として、 前記定点から前 記スラグ一溶融金属界面通過時点までの、 前記電極の移動時間を計測し、 前記 スラグ層の厚さ算出用として、 前記大気ースラグ界面通過時点から前記スラグ —溶融金属界面通過時点までの、 前記電極の移動時間を計測し、 前記電極の各 前記移動距離を計測するのに代えて、 前記電極の前記移動速度と各前記移動時 間とから、 演算により前記電極の各前記移動距離を求めてなるスラグ層厚さ及 び溶融金属層表面レベル位置測定方法である。

第 1のスラグ層厚さ及び溶融金属層表面レベル位置測定装置は、 電極と、 溶 融金属層表面にスラグ層が浮遊する溶湯を収容して導電性を帯びた容器と、 前 記電極を、 前記溶融金属層から、 前記スラグ層を通って前記スラグ層の上層を 占める大気層中の、 前記容器の開口部上方で、 前記容器から予め定められた一 定距離離れて位置する定点まで上昇移動させ、 あるいは、 前記大気層中の前記 定点から、 前記スラグ層を通って前記溶融金属層まで、 降下移動させる電極移 動手段と、 前記電極と前記容器との間に、 前記電極側を陰極とした直流電源 V と、 この電源と直列接続された抵抗 R xを挿入すると共に、 前記直流電源 V ccと前記抵抗 R xの値を、 前記電極が前記スラグ層に没入しているときに、 前 記容器の電位を基準電位として、 前記電極の電位が前記基準電位よりも高い電 位となるように設定して形成された測定回路と、 前記基準電位に対する前記電 極の電位を測定する電位測定手段と、 前記スラグ層の厚さ測定用として、 前記 電位測定手段が検知した、 前記基準電位から前記高電位へ変化する時点から、 前記高電位から前記基準電位よりも低い低電位へ変化する時点までの、 あるい は、 前記低電位から前記高電位へ変化する時点から、 前記高電位から前記基準 電位へ変化する時点までの、 前記電極の移動距離を計測するスラグ層厚さ測定 用電極移動距離計測手段と、 前記定点から前記溶融金属層の表面までの距離測 定用として、 前記電位測定手段が検知した前記基準電位から前記高電位へ変化 する時点から前記定点までの、 あるいは、 前記定点から、 前記高電位から前記 基準電位へ変化する時点までの、 前記電極の移動距離を計測する溶融金属層表 面レベル位置測定用電極移動距離計測手段と、 で構成されてなるスラグ層厚さ 及ぴ溶融金属層表面レベル位置測定装置である。

そして、 第 2のスラグ層厚さ及び溶融金属層表面レベル位置測定装置は、 電 極と、 溶融金属層表面にスラグ層が浮遊する溶湯を収容して導電性を帯びた容 器と、 前記電極を、 移動速度を一定として、 前記溶融金属層から、 前記スラグ 層を通って前記スラグ層の上層を占める大気層中の、 前記容器の開口部上方で 、 前記容器から予め定められた一定距離離れて位置する定点まで上昇移動させ 、 あるいは、 前記大気層中の前記定点から、 前記スラグ層を通って前記溶融金 属層まで降下移動させる電極移動手段と、 前記電極と前記容器との間に、 前記 電極側を陰極とした直流電源 Vccと、 この電源と直列接続された抵抗 R xを揷 入すると共に、 前記直流電源 Vccと前記抵抗 R xの値を、 前記電極が前記スラ グ層に没入しているときに、 前記容器の電位を基準電位として、 前記電極の電 位が前記基準電位よりも高い電位となるように設定して形成された測定回路と 、 前記基準電位に対する前記電極の電位を測定する電位測定手段と、 前記スラ グ層の厚さ測定用として、 前記電位測定手段が検知した、 前記基準電位から前 記高電位へ変化する時点から、 前記高電位から前記基準電位よりも低い低電位 へ変化する時点までの、 あるいは、 前記低電位から前記高電位へ変化する時点 から、 前記高電位から前記基準電位へ変化する時点までの、 前記電極の移動時 間を計測するスラグ層厚さ測定用電極移動時間計測手段と、 前記定点から前記 溶融金属層の表面までの距離測定用として、 前記電位測定手段が検知した、 前 記基準電位から前記高電位へ変化する時点から前記定点までの、 あるいは、 前 記定点から、 前記高電位から前記基準電位へ変化する時点までの、 前記電極の 移動時間を計測する溶融金属層表面レベル位置測定用電極移動時間計測手段と 、 前記電極の前記移動速度と各前記移動時間とから、 演算により前記電極の移 動距離を求める電極移動距離演算手段と、 で構成されてなるスラグ層厚さ及び 溶融金属層表面レベル位置測定装置である。

上記の各スラグ層厚さ及び溶融金属層表面レベル位置測定方法、 あるいは、 スラグ層厚さ及び溶融金属層表面レベル位置測定装置によれば、 上述のスラグ 層厚さ測定方法またはスラグ層厚さ測定装置に使用される原理を用いることに より、 スラグ層厚さの測定のみならず、 スラグ層の表面レベル位置を測定する ことができる。 図面の簡単な説明 第 1図は、 本発明の第 1のスラグ層厚さ測定方法の原理を示した説明図であ る。

第 2図は、 本発明の第 3のスラグ層厚さ測定方法の原理を示した説明図であ る。

第 3図は、 第 2図の等価回路図である。

第 4図は、 第 3図の等価回路図で、 （a ) は電極が溶融金属層に位置してい る場合、 （b ) は電極がスラグ層に位置している場合、 （c ) は電極が大気層 に位置している場合を示す。

第 5図は、 電極を、 溶融金属層からスラグ層を通って大気層まで上昇移動さ せた場合の、 容器の電位を基準電位とした電極の電位の変化を示した図である 第 6図は、 2個の電極を用いて電極の移動速度を測定する方法の説明図で、 ( a ) はその原理、 （b ) は各電極の電位の変化を示す。

第 7図は、 本発明の第 1のスラグ層厚さ及び溶融金属層表面レベル位置測定 方法の原理を示した説明図である。

第 8図は、 本発明の第 1実施例であるスラグ層厚さ測定装置の構成を示した 説明図である。

第 9図は、 第 8図における、 電極、 プローブ、 及びランスの接合部分の構造 を示した説明図である。

第 1 0図は、 第 1実施例の電極の移動時間と移動速度からその移動距離を求 める方法を用いたスラグ層厚さ測定装置のディスプレイの表示例である。

第 1 1図は、 （a ) 、 （b ) 、 （c ) 、 （d ) 共に、 第 1実施例の電極の移 動時間と移動速度からその移動距離を求める方法を用いたスラグ層厚さ測定装 置における電極の電位の変化の表示例である。

第 1 2図は、 送りねじ機構を採用したプローブの断面図である。

第 1 3図は、 酸素濃度測定装置と併用したスラグ層厚さ測定装置の構成図 （

1 ) である。

第 1 4図は、 酸素濃度測定装置と併用したスラグ層厚さ測定装置の構成図 （

2 ) である。 第 1 5図は、 本発明の第 2実施例であるスラグ層厚さ及び溶鋼層表面レベル 位置測定装置の構成を示した説明図である。 発明を実施するための最良の形態

次に、 本発明の実施例につき、 図面に基づき詳しく説明する。 本発明は、 溶 融金属を対象とするものであるが、 本発明の第 1実施例であるスラグ層厚さ測 定装置では溶融金属として、 溶鋼を用いている。

第 8図は、 第 1実施例であるスラグ層厚さ測定装置の構成を示した説明図で ある。 第 8図において、 3 1は転炉、 3 2は溶鋼層、 3 3はスラグ層、 3 4は 大気層、 3 5は電極、 3 6はプロ一ブ、 3 7はランス、 3 8はランス移動装置

、 3 9はエンコーダ、 4 0 aは計測装置、 4 1は直流電源 Vcc、 4 2は抵抗 R

X、 4 3は電極電位測定回路 (アナログ回路)、 4 4はランス移動制御回路、 4

5はエンコーダパルスカウント回路、 4 7はマイクロコンピュータ、 そして、

4 8はディスプレイである。

本第 1実施例では、 溶鋼を収容する容器として転炉を用いているが、 取鍋を 使用してもよい。

第 8図において、 電極 3 5は、 プローブ 3 6に保持されており、 このプロ一 ブ 3 6を固定しているランス 3 7をランス移動装置 3 8により、 垂直方向上下 に移動させることによって、 電極 3 5を移動させる仕組みとしている。 ランス 移動装置 3 8は、 パルスモー夕やサ一ポモータ等位置決め制御可能なモー夕等 と、 ラックとピニョンによる回転運動を直線運動に変換する装置等で構成され ている。

このような構成のランス移動装置 3 8を用いる代わりに、 第 1 2図に示すよ うな送りねじ機構を用いるようにしてもよい。 第 1 2図では、 紙製のプローブ をランスの代用として用いるとともに、 このプローブを回転させることによつ て、 上下に移動させる仕組としている。

第 9図は、 第 8図の、 電極 3 5、 プローブ 3 6、 及びランス 3 7の接合部分 の構造を示したものである。 第 9図において、 電極 3 5はプローブ 3 6の接触 コンタクト 5 1に接続され、 この接触コンタクト 5 1と接触しているリング接 触子 5 2が電極電位測定回路 (アナログ回路） 4 3へ接続されている。 プローブ 3 6は、 溶融した高温の溶鋼に対しては、 測定に必要な短時間しか耐えること ができず、 測定の都度交換する必要があり、 このような構造が採用されている 第 8図において、 転炉 3 1は、 一般に、 金属製の容器の内側に耐火煉瓦を積 み上げて形成されており、 転炉 3 1だけでは導電性を有しないが、 転炉 3 1内 に溶鋼を収容することによって、 転炉 3 1の内面に金属が付着することにより 、 転炉 3 1の内面と大地との間が導電性を有するようになる。 即ち、 転炉 3 1 が大地にアースされたのと等価となる。

また、 アースと電極 3 5との間には、 電極 3 5側を陰極とした直流電源 Vcc 1 1と、 この直流電源 1 1と直列接続された抵抗 R x 1 2接続されている。 こ こで、 直流電源 1 1と抵抗 R x 1 2の値は、 電極 3 5がスラグ層 3 3に没入し ているときに、 アースと同電位の転炉 3 1に対する電極 5の電位が、 プラス電 位となるように設定されている。 具体的には、 前述したように、 抵抗 R x l 2 は、 スラグ層 3 3が示す化学電池特性における内部抵抗に比べて、 極端に大き な値に設定され、 例えば、 スラグ層 3 3が示す電池特性における内部抵抗は数 十から数百オーム程度であるのに対して、 抵抗 R x 1 2は数百キロオーム代に 設定される。 その結果、 前述したように、 電極 3 5とアース間の電位は、 スラ グ層 3 3が示す化学電池特性における起電力にほぼ等しくなる。 この起電力は 、 アースに対して陽極性であるので、 電極 3 5の電位はプラス電位となる。 電極電位測定回路 (アナログ回路） 4 3は、 アース電位である転炉 3 1の電位 を基準電位とした電極 3 5の電位を測定する回路である。 エンコーダ 3 9はラ ンス移動装置 3 8と連動しており、 ランス 3 7が上下に移動した際に移動距離 を測定するためのパルスを発生し、 このパルスを、 エンコーダパルスカウント 回路 4 5がカウントすることにより、 ランス 3 7の移動距離を求める。

このエンコーダ 3 9を用いる代わりに、 ランスの側面上移動方向に凹凸また は白黒で等間隔の縞模様状スケールを備えるとともに、 光源と光センサを用い て、 ランスの移動に伴って、 凹凸または白黒の縞模様の変化を検知、 カウント して、 ランスの移動距離を測定する方法も考えられる。 上記の第 8図の測定装置において、 電極 3 5を大気層 3 4からスラグ層 3 3 を通って溶鋼層 3 2まで降下移動させるか、 これとは逆に、 溶鋼層 3 2からス ラグ層 3 3を通って大気層 3 4まで上昇移動させ、 この間の電極 3 5と容器で ある転炉 3 1との間の電気的特性である電極一容器間特性の変化を利用して、 スラグ層 3 3の厚さを測定するが、 本第 1実施例では、 溶鋼層 3 2からスラグ 層 3 3を通って大気層 3 4まで上昇移動させてスラグ層 3 3の厚さを測定する この場合の、 ァ一スと同電位の転炉 3 1の電位を基準電位とした電極 3 5の 電位の変化は、 前述した第 5図のようになる。

第 5図において、 T a時点で測定を開始し、 電極 3 5が溶鋼層 3 2に位置し ているとき （a ) は、 V aで 0 (V) である。 電極 3 5が溶鋼層 3 2からスラ グ層 3 3に移行する T b時点、 即ち、 溶鋼ースラグ界面通過時点では、 V bで プラス電位となる。 さらに、 電極 3 5がスラグ層 3 3から大気層 3 4に移行す る T c時点、 即ち、 スラグー大気界面通過時点では、 V cで— Vcc (V) とな り、 マイナス電位となる。 そこで、 電極 3 5の移動した距離、 即ち、 ランス 3 7の移動した距離を、 エンコーダパルスカウント回路 4 5でカウントすると共 に、 電極 3 5の電位が、 0 (V) からプラス電位に変化する時点と、 プラス電 位からマイナス電位に変化する時点を、 電極電位測定回路 (アナログ回路） 4 3 で検知し、 この間のエンコーダパルスカウント回路 4 5および、 電極電位測定 回路 (アナログ回路） 4 3の出力信号がマイクロコンピュータ 4 7へ入力されて 、 スラグ層の厚さが求められ、 その状況がディスプレイ 4 8で表示される。 上記の測定装置では、 エンコーダ 3 9の出力するパルスを用いて、 電極 3 5 の移動距離を直接求めているが、 電極の移動速度と移動時間とから、 演算によ り求める方法もある。 この方法では、 第 8図から、 エンコーダ 3 9とェンコ一 ダパルスカウント回路 4 5を外すと共に、 電極 3 5の移動速度をあらかじめ定 めた一定速度とし、 電極電位測定回路 (アナログ回路） 4 3で溶鋼ースラグ界面 通過時点とスラグ一大気界面通過時点とが検知され、 この信号がマイクロコン ピュー夕 4 7へ入力される。 そして、 このマイクロコンピュータ 4 7が、 電極 3 5の移動時間を求め、 この移動時間と電極 3 5の移動速度から電極 3 5の移 動距離を演算して、 スラグ層の厚さを求める。

この方法では、 電極の移動速度をあらかじめ定め、 この移動速度を演算に使 用してスラグ層の厚さを求めているが、 電極の移動速度をあらかじめ定めない で、 電極の移動速度を、 前述したように、 第 6図に示すような 2個の電極を用 いて測定するようにしてもよい。

電極 3 5の移動時間と移動速度から、 その移動距離を求める方法の場合も、 アースと同電位の転炉 3 1の電位を基準電位とした電極 3 5の電位の変化は、 前述した第 5図のようになる。 この方法を用いたスラグ層厚さ測定装置におい て、 この測定装置の備えるディスプレイでこの電位の変化を表示させると共に 、 スラグ層の厚さの演算結果を表示させることもできる。 第 1 0図は、 この場 合のスラグ層厚さ測定装置における表示例を示したものである。 また、 第 1 1 図 （a ) 、 （b ) 、 ( c ) 、 ( d ) は、 共に、 このような場合の、 電極 3 5の 電位の変化の例を示したものである。

上記の測定装置では、 電極 3 5を、 溶鋼層 3 2からスラグ層 3 3を通って大 気層 3 4まで上昇移動させているが、 電極 3 5を、 大気層 3 4からスラグ層 3 3を通って溶鋼層 3 2まで下降移動させても、 同様にスラグ層 3 3の厚さを知 ることができる。

また、 上記の測定装置では、 電極 3 5を、 垂直方向上下に移動させているが 、 スラグ層 3 3に対して斜めに移動させるようにしてもよい。 この場合は、 傾 けた角度と、 電極の移動距離とから、 演算によりスラグ層の厚さを求めること ができる。

上記の測定装置によれば、 第 1 1図からも分かるように、 電極 3 5の電位の 変化が、 基準電位である 0 (V) と、 この基準電位よりも高い高電位であるプ ラス電位と、 この基準電位よりも低い低電位であるマイナス電位のいずれかへ の変化であるので、 これらの変化の検知を正確に行なうことができ、 これらの 検知を基にして、 電極 3 5の移動距離を正確に求めることができることから、 スラグ層 3 3の厚さを正確に知ることができる。

また、 電極 3 5に接続されたコネクタなどの接触抵抗により、 電極 3 5と容 器 3 1との間のインピーダンスが変化しても、 電極 3 5の電位の変化は、 基準 電位と、 この基準電位よりも高い高電位と、 この基準電位よりも低い低電位の いずれかへの変化であることに変わりはないので、 上記の測定装置による測定 方法は、 電極 3 5と容器 3 1との間のインピーダンスの変化の影響を受けにく い測定方法といえる。

上記の第 1実施例では、 前述したように、 溶鋼を対象としているが、 上記で 説明した内容は、 一般的に溶融金属を対象とした場合にも適用できる。

溶鋼のスラグ層厚さを測定するスラグ層厚さ測定装置では、 その電極の材質 を、 Mo、 Co、 Cr、 Mnの中から、 少なくとも一つを含む鉄の合金とすること が推奨される。 上述したスラグ層厚さ測定装置では、 容器内の溶湯が高温であ り、 この溶湯に浸漬した電極は、 時間がたっと溶融してしまう。 そこで、 溶融 するまでの時間をできるだけ長くすることが望ましいが、 この点で、 上記の合 金は溶融しにくく、 電極の材質として優れている。

上述したスラグ層厚さ測定装置において、 スラグ層の厚さを測定する際、 第 1 3図に示すように、 酸素濃度の測定に用いる電極をジルコニァ極 7 1を有す る酸素プローブ 7 3の溶鋼電極 7 2と併用して用いるようにしても良い。 この ようにすることにより、 同時に、 スラグ層の厚さの測定と、 酸素濃度の測定を 行なうことができると共に、 電極を併用できるので、 測定装置のコスト低減を 図ることができる。 第 1 3図において、 7 4は酸素濃度測定器、 7 5はスラグ 層厚さ測定器である。

また、 上述したスラグ層厚さ測定装置において、 第 1 4図に示すように、 酸 素プローブ 7 3の溶鋼電極と併用する電極 7 2と、 酸素プローブのジルコニァ 極 7 1との下部先端位置をそろえると共に、 双方の先端部分以外の部分を石英 管等の防護用パイプ 7 6で覆って用いるようにしても良い。 このようにするこ とにより、 電極と、 酸素プローブのジルコニァ極の双方に対して、 スラグが付 着するのを防止でき、 また、 同時に、 スラグ層の厚さの測定と、 酸素濃度の測 定を行なうことができると共に、 電極を併用できるので、 測定装置のコスト低 減を図ることができる。 第 1 4図において、 7 4は酸素濃度測定器、 7 5はス ラグ層厚さ測定器である。

また、 '上述したスラグ層厚さ測定装置において、 電極を溶鋼温度測定プロ一 ブへ取り付けて用いるようにしても良い。 このようにすることにより、 同時に 、 スラグ層の厚さの測定と、 溶鋼温度の測定を行なうことができると共に、 電 極を併用できるので、 測定装置のコスト低減を図ることができる。

前述したように、 転炉等の溶鋼を収容した容器では、 下部に浸漬管を備えた 真空槽を溶鋼上に浮遊するスラグの上方に配設すると共に、 浸漬管を溶鋼内に 浸漬させ、 真空槽内に溶鋼を取り込んで、 C a等を加えて、 溶鋼中のスラグ成 分の粒子を凝集させることにより、 溶鋼中のスラグ成分を取り除きやすくして いる。 この場合、 浸漬管を水冷する必要があり、 この冷却水と溶鋼とが触れる と爆発を生じる恐れがあるので、 真空槽のスラグ表面からの高さを一定にする 位置制御が必要であり、 このため、 溶鋼層の表面レベル位置を測定する必要が ある。 そこで、 次に、 スラグ層厚さの測定と共に、 溶鋼層の表面レベル位置、 即ち、 溶湯を収容した容器の開口部上方で、 容器から予め定められた一定距離 離れて位置する定点から溶鋼層の表面までの距離の測定を行なう、 本発明の第

2実施例である、 スラグ層厚さ及び溶鋼層表面レベル位置測定装置について述 ベる。 この装置で測定する、 定点から溶鋼層の表面までの距離の変化を、 定点 と真空槽との位置関係に反映させることにより、 真空槽の位置を制御すること ができる.

第 1 5図は、 本発明の第 2実施例であるスラグ層厚さ及び溶鋼層表面レベル 位置測定装置の構成を示した説明図である。 第 1 5図において、 第 8図と同番 号は、 第 8図と同内容である。 第 8図と異なるのは、 下部に浸漬管 2 5を備え た真空槽 2 4を転炉 3 1の上方に配設し、 電極 3 5が定点 4 9に位置する状態 を検知するための、 定点検知用マーク 2 8をランス 3 7の側面に設け、 この定 点検知用マーク 2 8を検出するための光源 2 7及びセンサ 2 9を設けると共に 、 定点検知回路 4 6を設け、 センサ 2 9の出力をこの定点検知回路 4 6へ入力 していると共に、 この定点検知回路 4 6の出力をマイクロコンピュータ 4 7へ 入力している点である。 また、 本第 2実施例でも、 第 1実施例同様、 溶鋼層 3 2からスラグ層 3 3を通って大気層 3 4まで上昇移動させて、 スラグ層の厚さ 、 及び、 定点から溶鋼層の表面までの距離を測定する。

この場合、 スラグ層の厚さの測定方法は、 第 1実施例と全く同じである。 ま た、 定点から溶鋼層の表面までの距離は、 電極 3 5が、 溶鋼層 3 2からスラグ 層 3 3に移行する時点、 即ち、 溶鋼ースラグ界面通過時点から、 定点に至るま でに、 電極 3 5、 即ち、 ランス 3 7の移動した距離を測定すればよい。 溶鋼一 スラグ界面通過時点は、 電極 3 5の電位が、 基準電位から前記高電位へ変化す る時点であり、 また、 定点に至った時点は、 センサ 2 9が定点検知用マーク 2 8を検知した時点であるから、 これらの検知信号が、 定点検知回路 4 6を介し てマイクロコンピュータ 4 7へ入力されることにより、 第 1実施例と同様にし て、 マイクロコンピュータ 4 7により、 スラグ層の厚さおよび定点から溶鋼層 の表面までの距離が演算され、 その状況が、 ディスプレイ 4 8で表示される。 上記の第 2実施例であるスラグ層厚さ及び溶鋼層表面レベル位置測定装置に おいても、 第 1実施例におけるのと同様に、 電極を降下移動させて測定しても よい。 また、 電極 3 5の移動距離を、 電極の移動速度と移動時間とから、 演算 により求めてもよい。 そのために、 電極の移動速度を、 第 6図に示すような 2 個の電極を用いて測定するようにしてもよい。 また、 電極を、 スラグ層に対し て斜めに移動させるようにしてもよい。 また、 溶鋼を収容する容器として、 取 鍋を使用してもよい。 また、 溶鋼のみならず、 一般の溶融金属を用いることも できる。

上記の第 2実施例であるスラグ層厚さ及び溶鋼層表面レベル位置測定装置に よれば、 上述のスラグ層厚さ測定装置に使用される原理を用いることにより、 スラグ層厚さの測定のみならず、 スラグ層の表面レベル位置を測定することが できる。

上述した第 1実施例および第 2実施例のいずれにおいても、 直流電源 1 1は 、 電極 3 5側を陰極としているが、 電極 3 5側を陽極としても、 原理的には、 測定可能である。 即ち、 第 8図および第 1 5図において、 Vccの極性を逆にし ても、 スラグ層が示す電気的特性が、 その下層の溶鋼や上層の大気と異なるこ とを利用したスラグ層厚さの測定や、 スラグ層の表面レベル位置の測定を行な うことができる。 産業上の利用可能性 第 1のスラグ層厚さ測定方法または第 2のスラグ層厚さ測定方法によれば、 電極と容器との間の電気的特性である電極一容器間特性の変化である、 導電性 、 発電性、 または、 絶縁性の各性質相互間の変化を利用して測定を行なう。 こ の変化は、 インピーダンスの変化のような同質なもの相互間の変化ではなく、 異質なもの相互間の変化であるので、 変化を明瞭にとらえることができ、 スラ グ層の厚さを正確に測定することができるスラグ層厚さ測定方法を提供できる また、 電極自身は、 コスト的には高価ではないことから、 測定の都度交換し てよく、 電極に損傷防止を施す必要がないため、 これらのスラグ層厚さ測定方 法によれば、 コストの低いスラグ層厚さ測定方法を提供することができる。 第 3のスラグ層厚さ測定方法または第 4のスラグ層厚さ測定方法によれば、 電極の電位の変化が、 基準電位と、 この基準電位よりも高い高電位と、 この基 準電位よりも低い低電位のいずれかへの変化であり、 変化をデジタル的にとら えることができるので、 変化の検知を正確に行なうことができ、 これらの検知 を基にして、 電極の移動距離を正確に求めることができることから、 スラグ層 の厚さを正確に知ることができるスラグ層厚さ測定方法を提供できる。

また、 電極からこの電位を測定する回路までの途中のコネクタなどの接触抵 抗により、 電極と容器との間のインピーダンスが変化しても、 電極の電位の変 化は、 基準電位と、 この基準電位よりも高い高電位と、 この基準電位よりも低 い低電位のいずれかへの変化であることに変わりはないので、 この測定方法に よれば、 電極と容器との間のインピーダンスの変化の影響を受けにくいスラグ 層厚さ測定方法を提供できる。

第 5のスラグ層厚さ測定方法によれば、 電極の移動距離を直接測定する必要 がなく、 測定方法が簡便になるスラグ層厚さ測定方法を提供できる。

第 1のスラグ層厚さ測定装置によれば、 電極の電位の変化が、 基準電位と、 この基準電位よりも高い高電位と、 この基準電位よりも低い低電位のいずれか への変化であり、 変化をデジタル的にとらえることができるので、 変化の検知 を正確に行なうことができ、 これらの検知を基にして、 電極の移動距離を正確 に求めることができることから、 スラグ層の厚さを正確に知ることができるス ラグ層厚さ測定装置を提供できる。

また、 電極に接続されたコネクタなどの接触抵抗により、 電極と容器との間 のインピーダンスが変化しても、 電極の電位の変化は、 基準電位と、 この基準 電位よりも高い高電位と、 この基準電位よりも低い低電位のいずれかへの変化 であることに変わりはないので、 この測定方法によれば、 電極と容器との間の インピーダンスの変化の影響を受けにくいスラグ層厚さ測定装置を提供できる 第 2のスラグ層厚さ測定装置によれば、 請求項 6記載のスラグ層厚さ測定装 置の効果に加えて、 次の効果を有する。 即ち、 このスラグ層厚さ測定装置によ れば、 電極の移動距離を直接測定する必要がなく、 従って、 測定方法が簡便に なるスラグ層厚さ測定装置を提供できる。

第 3のスラグ層厚さ測定装置によれば、 電極の移動速度を予め定めておく必 要がないスラグ層厚さ測定装置を提供できる。

第 1のスラグ層厚さ測定装置から第 3のスラグ層厚さ測定装置は、 溶融金属 を対象としているが、 溶融金属として溶鋼を用いることができる。

溶融金属として溶鋼を用いる上記のスラグ層厚さ測定装置の電極の材質を、 Mo、 Co、 Cr、 Mnの中から、 少なくとも一つを含む鉄の合金とすることにより 、 スラグ層厚さの測定の際、 電極溶融しにくいスラグ層厚さ測定装置とするこ とができる。

溶融金属として溶鋼を用いる上記のスラグ層厚さ測定装置の電極を、 酸素プ ローブの溶鋼電極と併用することにより、 同時に、 スラグ層の厚さの測定と、 酸素濃度の測定を行なうことができると共に、 電極を併用できるので、 測定装 置のコスト低減を図ることができる。

電極を、 酸素プローブの溶鋼電極と併用する上記のスラグ層厚さ測定装置の 電極と、 酸素濃度測定用の酸素プローブのジルコニァ極の下部先端位置をそろ えると共に、 双方の先端部分以外の部分を石英管等の防護用パイプで覆うこと により、 電極と、 酸素プローブのジルコニァ極の双方に対して、 スラグが付着 するのを防止でき、 また、 同時に、 スラグ層の厚さの測定と、 酸素濃度の測定 を行なうことができると共に、 電極を併用できるので、 測定装置のコスト低減 を図ることができる。

溶融金属として溶鋼を用いる上記の各スラグ層厚さ測定装置の電極を溶鋼温 度測定プローブへ取り付けることにより、 同時に、 スラグ層の厚さの測定と、 溶鋼温度の測定を行なうことができると共に、 電極を併用できるので、 測定装 置のコスト低減を図ることができる。

第 1から、 第 5のスラグ層厚さ及び溶融金属層表面レベル位置測定方法、 あ るいは、 第 1、 及び、 第 2のスラグ層厚さ及び溶融金属層表面レベル位置測定 装置によれば、 上述のスラグ層厚さ測定方法またはスラグ層厚さ測定装置に使 用される原理を用いることにより、 スラグ層厚さの測定のみならず、 溶融金属 層の表面レベル位置を測定することができる。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 溶融金属層表面にスラグ層が浮遊する溶湯の、 前記スラグ層の厚さを測 定する方法であって、

前記溶融金属層から前記スラグ層を通つて前記スラグ層の上層を占める大気 層まで電極を上昇移動させて、 前記溶湯を収容して導電性を帯びた容器と前記 電極との間の電気的特性である電極一容器間特性を監視し、

この電極一容器間特性が、 前記電極が前記溶融金属層に没入しているときの 前記溶融金属層の介在による導電性から、 前記電極が前記スラグ層へ移動して 電解質として機能する前記スラグ層の介在による発電性に移行する時点である 溶融金属ースラグ界面通過時点と、

前記電極が前記スラグ層から前記大気層へ脱出して、 前記電極一容器間特性 が、 前記発電性から前記大気層の介在による絶縁性に移行する時点であるスラ グー大気界面通過時点とを検知すると共に、

前記溶融金属ースラグ界面通過時点から前記スラグー大気界面通過時点まで に、 前記電極が移動した移動距離を計測して、 前記スラグ層の厚さとしてなる スラグ層厚さ測定方法。

2 . 溶融金属層表面にスラグ層が浮遊する溶湯の、 前記スラグ層の厚さを測 定する方法であって、

前記スラグ層の上層を占める大気層から前記スラグ層を通って前記溶融金属 層まで電極を降下移動させて、 前記溶湯を収容して導電性を帯びた容器と前記 電極との間の電気的特性である電極一容器間特性を監視し、

この電極一容器間特性が、 前記電極が前記大気層にあるときの大気の介在に よる絶縁性から、 前記電極が前記スラグ層に没入して電解質として機能する前 記スラグ層の介在による発電性に移行する時点である大気ースラグ界面通過時 点と、

前記電極が前記スラグ層から前記溶融金属層へ移動して、 前記電極一容器間 特性が、 前記発電性から前記溶融金属層の介在による導電性に移行する時点で あるスラグー溶融金属界面通過時点とを検知すると共に、 前記大気ースラグ界面通過時点から前記スラグー溶融金属界面通過時点まで に、 前記電極が移動した移動距離を計測して、 前記スラグ層の厚さとしてなる スラグ層厚さ測定方法。

3 . 前記電極と前記容器との間に、 前記電極側を陰極とした直流電源 Vccと この電源と直列接続された抵抗 R xを挿入し、 且つ、 前記直流電源 Vccと前記 抵抗 R xの値を、 前記電極が前記スラグ層に没入しているときに、 前記容器の 電位を基準電位とした前記電極の電位が、 前記基準電位よりも高い高電位とな るように設定すると共に、

前記電極を前記溶融金属層から前記大気層まで上昇移動させて、 前記基準電 位に対する前記電極の電位を測定し、

前記溶融金属ースラグ界面通過時点として、 前記電極の電位が前記基準電位 から前記高電位へ変化する時点を、

また、 前記スラグー大気界面通過時点として、 前記電極の電位が前記高電位 から前記基準電位よりも低い低電位へ変化する時点を、

検知してなる請求項 1記載のスラグ層厚さ測定方法。

4 . 前記電極と前記容器との間に、 前記電極側を陰極とした直流電源 Vccと この電源と直列接続された抵抗 R xを挿入し、 且つ、 前記直流電源 Vccと前記 抵抗 R xの値を、 前記電極が前記スラグ層に没入しているときに、 前記容器の 電位を基準電位とした前記電極の電位が、 前記基準電位よりも高い高電位とな るように設定すると共に、

前記電極を前記大気層から前記溶融金属層まで降下移動させて、 前記基準電 位に対する前記電極の電位を測定し、

前記大気ースラグ界面通過時点として、 前記電極の電位が前記基準電位より も低い低電位から前記高電位へ変化する時点を、

また、 前記スラグー溶融金属界面通過時点として、 前記電極の電位が前記高 電位から前記基準電位へ変化する時点を、

検知してなる請求項 2記載のスラグ層厚さ測定方法。

5 . 前記電極の上昇移動または降下移動の移動速度を一定とすると共に、 前記電極を前記溶融金属層から前記大気層まで上昇移動させる方法を用いた 場合は、 前記溶融金属ースラグ界面通過時点から前記スラグー大気界面通過時 点までの、 前記電極の移動時間を計測し、

前記電極を前記大気層から前記溶融金属層まで降下移動させる方法を用いた 場合は、 前記大気ースラグ界面通過時点から前記スラグー溶融金属界面通過時 点までの、 前記電極の移動時間を計測し、

前記電極の前記移動距離を計測するのに代えて、

前記電極の前記移動速度と前記移動時間から、 演算により前記電極の前記移 動距離を求めてなる請求項 1から請求項 4のいずれか 1項に記載のスラグ層厚 さ測定方法。

6 . 電極と、

溶融金属層表面にスラグ層が浮遊する溶湯を収容して導電性を帯びた容器と 前記電極を前記溶融金属層から前記スラグ層を通つて前記スラグ層の上層を 占める大気層まで上昇移動させ、 あるいは、 前記大気層から前記スラグ層を通 つて前記溶融金属層まで降下移動させる電極移動手段と、

前記電極と前記容器との間に、 前記電極側を陰極とした直流電源 Vccとこの 電源と直列接続された抵抗 R Xを挿入すると共に、 前記直流電源 Vccと前記抵 抗 R xの値を、 前記電極が前記スラグ層に没入しているときに、 前記容器の電 位を基準電位として、 前記電極の電位が前記基準電位よりも高い電位となるよ うに設定して形成された測定回路と、

前記基準電位に対する前記電極の電位を測定する電位測定手段と、 前記電位測定手段が検知した、 前記基準電位から前記高電位へ変化する時点 から、 前記高電位から前記基準電位よりも低い低電位へ変化する時点までの、 あるいは、 前記低電位から前記高電位へ変化する時点から、 前記高電位から前 記基準電位へ変化する時点までの、 前記電極の移動距離を計測する電極移動距 離計測手段と、

で構成されてなるスラグ層厚さ測定装置。

7 . 電極と、

溶融金属層表面にスラグ層が浮遊する溶湯を収容して導電性を帯びた容器と 移動速度を一定として、 前記電極を、 前記溶融金属層から前記スラグ層を通 つて前記スラグ層の上層を占める大気層まで上昇移動させ、 あるいは、 前記大 気層から前記スラグ層を通って前記溶融金属層まで、 降下移動させる電極移動 手段と、

前記電極と前記容器との間に、 前記電極側を陰極とした直流電源 Vccと、 こ の電源と直列接続された抵抗 R Xを挿入すると共に、 前記直流電源 Vccと前記 抵抗 R xの値を、 前記電極が前記スラグ層に没入しているときに、 前記容器の 電位を基準電位として、 前記電極の電位が前記基準電位よりも高い電位となる ように設定して形成された測定回路と、

前記基準電位に対する前記電極の電位を測定する電位測定手段と、 前記電位測定手段が検知した、 前記基準電位から前記高電位へ変化する時点 から、 前記高電位から前記基準電位よりも低い低電位へ変化する時点までの、 あるいは、 前記低電位から前記高電位へ変化する時点から、 前記高電位から前 記基準電位へ変化する時点までの、 前記電極の移動時間を計測する電極移動時 間計測手段と、

前記電極の前記移動速度と前記移動時間とから、 演算により前記電極の移動 距離を求める電極移動距離演算手段と、

で構成されてなるスラグ層厚さ測定装置。

8 . 前記電極に加えて、 電極を 1個追加すると共に、 これらの 2個の電極の 下端を、 その移動方向に一定距離だけ離して設けると共に、

これらの電極を 2個同時に移動させることにより、 前記容器に対する 2個の 各前記電極の検知する電位の時間的ずれを測定すると共に、 この時間的ずれと 前記一定距離とから前記移動速度を求める移動速度検出手段を設けてなる請求 項 7記載のスラグ層厚さ測定装置。

9 . 前記溶融金属を溶鋼としてなる請求項 6から請求項 8のいずれか 1項に 記載のスラグ層厚さ測定装置。

1 0 . 前記電極の材質を、 Mo、 Co、 Cr、 Mnの中から、 少なくとも一つを 含む鉄の合金としてなる請求項 9記載のスラグ層厚さ測定装置。

1 1 . 前記電極を、 酸素濃度測定用の酸素プローブの溶鋼電極と併用してな る請求項 9または請求項 1 0記載のスラグ層厚さ測定装置。

1 2 . 前記電極と、 酸素濃度測定用の酸素プローブのジルコニァ極との下部 先端位置をそろえると共に、 双方の先端部分以外の部分を石英管等の防護用パ イブで覆ってなる請求項 1 1記載のスラグ層厚さ測定装置。

1 3 . 前記電極を溶鋼温度測定プローブへ取り付けてなる請求項 9から請求 項 1 2のいずれか 1項に記載のスラグ層厚さ測定装置。

1 4 . 溶融金属層表面にスラグ層が浮遊する溶湯を収容して導電性を帯びた 容器の開口部上方で、 前記容器から予め定められた一定距離離れて位置する定 点から前記溶融金属層の表面までの距離、 及び、 前記スラグ層の厚さを測定す る方法であって、

前記溶融金属層から前記スラグ層を通って前記スラグ層の上層を占める大気 層中の前記定点まで電極を上昇移動させて、 前記容器と前記電極との間の電気 的特性である電極一容器間特性を監視し、

この電極一容器間特性が、 前記電極が前記溶融金属層に没入しているときの 前記溶融金属層の介在による導電性から、 前記電極が前記スラグ層へ移動して 電解質として機能する前記スラグ層の介在による発電性に移行する時点である 溶融金属ースラグ界面通過時点と、

前記電極が前記スラグ層から前記大気層へ脱出して、 前記電極一容器間特性 が、 前記発電性から、 前記大気層の介在による絶縁性に移行する時点であるス ラグー大気界面通過時点とを検知すると共に、

前記溶融金属ースラグ界面通過時点から前記スラグ一大気界面通過時点まで に、 前記電極が移動した移動距離を計測して、 前記スラグ層の厚さとすると共 に、

前記溶融金属ースラグ界面通過時点から前記定点までに、 前記電極が移動し た移動距離を計測して、 前記定点から前記溶融金属層の表面までの距離として なるスラグ層厚さ及び溶融金属層表面レベル位置測定方法。

1 5 . 溶融金属層表面にスラグ層が浮遊する溶湯を収容して導電性を帯びた 容器の開口部上方で、 前記容器から予め定められた一定距離離れて位置する定 点から前記溶融金属層の表面までの距離、 及び、 前記スラグ層の厚さを測定す る方法であって、

前記スラグ層の上層を占める大気層中の前記定点から前記スラグ層を通って 前記溶融金属層まで、 電極を降下移動させて、 前記溶湯を収容して導電性を帯 びた容器と、 前記電極との間の電気的特性である電極一容器間特性を監視し、 この電極一容器間特性が、 前記電極が前記大気層にあるときの大気の介在に よる絶縁性から、 前記電極が前記スラグ層に没入して電解質として機能する前 記スラグ層の介在による発電性に移行する時点である大気ースラグ界面通過時 点と、

前記電極が前記スラグ層から前記溶融金属層へ移動して、 前記電極一容器間 特性が、 前記発電性から、 前記溶融金属層の介在による導電性に移行する時点 であるスラグー溶融金属界面通過時点とを検知すると共に、

前記定点から前記スラグー溶融金属界面通過時点までに、 前記電極が移動し た移動距離を計測して、 前記定点から前記溶融金属層の表面までの距離とする と共に、

前記大気ースラグ界面通過時点から前記スラグ一溶融金属界面通過時点まで に、 前記電極が移動した移動距離を計測して、 前記スラグ層の厚さとしてなる スラグ層厚さ及び溶融金属層表面レベル位置測定方法。

1 6 . 前記電極と前記容器との間に、 前記電極側を陰極とした直流電源 Vcc と、 この電源と直列接続された抵抗 R xを揷入し、 且つ、 前記直流電源 Vccと 前記抵抗 R xの値を、 前記電極が前記スラグ層に没入しているときに、 前記容 器の電位を基準電位とした前記電極の電位が、 前記基準電位よりも高い高電位 となるように設定すると共に、

前記電極を前記溶融金属層から前記大気層まで上昇移動させて、 前記基準電 位に対する前記電極の電位を測定し、

前記溶融金属ースラグ界面通過時点として、 前記電極の電位が、 前記基準電 位から前記高電位へ変化する時点を、

また、 前記スラグー大気界面通過時点として、 前記電極の電位が、 前記高電 位から前記基準電位よりも低い低電位へ変化する時点を、 検知してなる請求項 1 4記載のスラグ層厚さ及び溶融金属層表面レベル位置 測定方法。

1 7 . 前記電極と前記容器との間に、 前記電極側を陰極とした直流電源 Vcc と、 この電源と直列接続された抵抗 R xを揷入し、 且つ、 前記直流電源 Vccと 前記抵抗 R xの値を、 前記電極が前記スラグ層に没入しているときに、 前記容 器の電位を基準電位とした前記電極の電位が、 前記基準電位よりも高い高電位 となるように設定すると共に、

前記電極を前記大気層から前記溶融金属層まで降下移動させて、 前記基準電 位に対する前記電極の電位を測定し、

前記大気ースラグ界面通過時点として、 前記電極の電位が、 前記基準電位よ りも低い低電位から前記高電位へ変化する時点を、

また、 前記スラグー溶融金属界面通過時点として、 前記電極の電位が、 前記 高電位から前記基準電位へ変化する時点を、

検知してなる請求項 1 5記載のスラグ層厚さ及び溶融金属層表面レベル位置 測定方法。

1 8 . 前記電極の上昇移動または降下移動の移動速度を一定とすると共に、 前記電極を前記溶融金属層から前記大気層まで上昇移動させる方法を用いた 場合は、

前記スラグ層の厚さ算出用として、 前記溶融金属ースラグ界面通過時点から 前記スラグー大気界面通過時点までの、 前記電極の移動時間を計測し、

前記定点から前記溶融金属層の表面までの距離算出用として、 前記溶融金属 ースラグ界面通過時点から前記定点までの、 前記電極の移動時間を計測し、 前記電極を前記大気層から前記溶融金属層まで降下移動させる方法を用いた 場合は、

前記定点から前記溶融金属層の表面までの距離算出用として、 前記定点から 前記スラグー溶融金属界面通過時点までの、 前記電極の移動時間を計測し、 前記スラグ層の厚さ算出用として、 前記大気ースラグ界面通過時点から前記 スラグー溶融金属界面通過時点までの、 前記電極の移動時間を計測し、

前記電極の各前記移動距離を計測するのに代えて、 前記電極の前記移動速度と各前記移動時間とから、 演算により前記電極の各 前記移動距離を求めてなる請求項 1 4から請求項 1 7のいずれか 1項に記載の スラグ層厚さ及び溶融金属層表面レベル位置測定方法。

1 9 . 電極と、

溶融金属層表面にスラグ層が浮遊する溶湯を収容して導電性を帯びた容器と 前記電極を、 前記溶融金属層から、 前記スラグ層を通って前記スラグ層の上 層を占める大気層中の、 前記容器の開口部上方で、 前記容器から予め定められ た一定距離離れて位置する定点まで上昇移動させ、 あるいは、 前記大気層中の 前記定点から、 前記スラグ層を通って前記溶融金属層まで、 降下移動させる電 極移動手段と、

前記電極と前記容器との間に、 前記電極側を陰極とした直流電源 Vccと、 こ の電源と直列接続された抵抗 R xを挿入すると共に、 前記直流電源 Vccと前記 抵抗 R xの値を、 前記電極が前記スラグ層に没入しているときに、 前記容器の 電位を基準電位として、 前記電極の電位が前記基準電位よりも高い電位となる ように設定して形成された測定回路と、

前記基準電位に対する前記電極の電位を測定する電位測定手段と、 前記スラグ層の厚さ測定用として、 前記電位測定手段が検知した、 前記基準 電位から前記高電位へ変化する時点から、 前記高電位から前記基準電位よりも 低い低電位へ変化する時点までの、 あるいは、 前記低電位から前記高電位へ変 化する時点から、 前記高電位から前記基準電位へ変化する時点までの、 前記電 極の移動距離を計測するスラグ層厚さ測定用電極移動距離計測手段と、 前記定点から前記溶融金属層の表面までの距離測定用として、 前記電位測定 手段が検知した前記基準電位から前記高電位へ変化する時点から前記定点まで の、 あるいは、 前記定点から、 前記高電位から前記基準電位へ変化する時点ま での、 前記電極の移動距離を計測する溶融金属層表面レベル位置測定用電極移 動距離計測手段と、

で構成されてなるスラグ層厚さ及び溶融金属層表面レベル位置測定装置。

2 0 . 電極と、 溶融金属層表面にスラグ層が浮遊する溶湯を収容して導電性を帯びた容器と 前記電極を、 移動速度を一定として、 前記溶融金属層から、 前記スラグ層を 通って前記スラグ層の上層を占める大気層中の、 前記容器の開口部上方で、 前 記容器から予め定められた一定距離離れて位置する定点まで上昇移動させ、 あ るいは、 前記大気層中の前記定点から、 前記スラグ層を通って前記溶融金属層 まで降下移動させる電極移動手段と、

前記電極と前記容器との間に、 前記電極側を陰極とした直流電源 Vccと、 こ の電源と直列接続された抵抗 R Xを挿入すると共に、 前記直流電源 Vccと前記 抵抗 R xの値を、 前記電極が前記スラグ層に没入しているときに、 前記容器の 電位を基準電位として、 前記電極の電位が前記基準電位よりも高い電位となる ように設定して形成された測定回路と、

前記基準電位に対する前記電極の電位を測定する電位測定手段と、 前記スラグ層の厚さ測定用として、 前記電位測定手段が検知した、 前記基準 電位から前記高電位へ変化する時点から、 前記高電位から前記基準電位よりも 低い低電位へ変化する時点までの、 あるいは、 前記低電位から前記高電位へ変 化する時点から、 前記高電位から前記基準電位へ変化する時点までの、 前記電 極の移動時間を計測するスラグ層厚さ測定用電極移動時間計測手段と、 前記定点から前記溶融金属層の表面までの距離測定用として、 前記電位測定 手段が検知した、 前記基準電位から前記高電位へ変化する時点から前記定点ま での、 あるいは、 前記定点から、 前記高電位から前記基準電位へ変化する時点 までの、 前記電極の移動時間を計測する溶融金属層表面レベル位置測定用電極 移動時間計測手段と、

前記電極の前記移動速度と各前記移動時間とから、 演算により前記電極の移 動距離を求める電極移動距離演算手段と、

で構成されてなるスラグ層厚さ及び溶融金属層表面レベル位置測定装置。