(57)【要約】      （修正有）【課題】溶融金属パラメータ測定を妨害し又は妨げることなく、溶融転炉スラグの試料を確実に採取することができる、スラグ試料を採取して溶融金属パラメータを測定するための装置及び方法を提供する。【解決手段】スラグ試料を採取して溶融金属パラメータを測定するための浸漬装置１０であって、浸漬装置は、溶融スラグをスラグ試料チャンバ７に導くための流入導管５と、溶融金属のパラメータを測定するための測定要素１とを備え、流入導管と測定要素の両方は、浸漬装置１０の浸漬端部の上部領域に配置され、及び／又は浸漬方向１７に向かって面している。この浸漬装置は、溶融スラグ、続いて溶融金属への浸漬方向での浸漬中に、溶融スラグが流入導管の外部に入り、かつ、流入導管の内部を通ってスラグ試料チャンバに導かれるように構成される。これにより、転炉においても信頼性の高いスラグ採取及び溶融金属測定が実現できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スラグ試料を採取して溶融金属パラメータを測定するための浸漬装置（１０、２０）であって、
該浸漬装置（１０、２０）は、溶融スラグ（１８）をスラグ試料チャンバ（７、２７）に導くための流入導管（５、２５）と、溶融金属（１９）のパラメータを測定するための測定要素（１、２１）とを備え、該流入導管（５、２５）は外部と内部とを備え、該流入導管（５、２５）と該測定要素（１、２１）の両方は、測定ヘッド（２、２２）の浸漬端部の上部領域に配置され、及び／又は浸漬方向（１７）に向かって配置され、該浸漬装置（１０、２０）は、該溶融スラグ（１８）、続いて該溶融金属（１９）への浸漬方向（１７）の浸漬中に、該溶融スラグ（１８）が該流入導管（５、２５）の該外部に入り、かつ、該流入導管（５、２５）の該内部を通って該スラグ試料チャンバ（７、２７）に導かれるように構成され、該流入導管（５、２５）は、該流入導管（５、２５）が該溶融スラグ（１８）に耐えることできるが、該溶融金属（１９）に曝されると溶融するように構成される浸漬装置。
【請求項２】
前記流入導管（５、２５）の前記外部が自立していることを特徴とする、請求項１に記載の浸漬装置（１０、２０）。
【請求項３】
前記浸漬装置（１０、２０）の前記上部領域を覆うための測定ヘッドキャップ（４、２４）を特徴とする、請求項１または２に記載の浸漬装置（１０、２０）であって、該測定ヘッドキャップ（４、２４）は、該測定ヘッドキャップ（４、２４）が前記溶融スラグ（１８）に耐えることできるが、前記溶融金属（１９）に曝されると溶融するように構成される浸漬装置。
【請求項４】
前記測定ヘッドキャップ（４、２４）のキャップ開口部（９、２９）は、前記溶融スラグ（１８）が該キャップ開口部（９、２９）を通って前記流入導管（５、２５）に流入することができるように構成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の浸漬装置（１０、２０）。
【請求項５】
前記測定ヘッドキャップ（４、２４）が前記浸漬方向（１７）において前記流入導管（５、２５）と同一平面上にある又は該浸漬方向（１７）において該流入導管（５、２５）を覆っていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の浸漬装置（１０、２０）。
【請求項６】
前記流入導管（５、２５）が前記浸漬方向（１７）に向けられる流入開口部を有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の浸漬装置（１０、２０）。
【請求項７】
前記流入導管（２、２５）の前記内部及び／又は前記スラグ試料チャンバ（７、２７）を埋め込むためのハウジング（１６、３６）を特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の浸漬装置（１０、２０）。
【請求項８】
前記流入導管（５、２５）の前記外部が、浸漬前に前記ハウジング（１５）からの浸漬方向（１７）の気体によって取り囲まれていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の浸漬装置（１０、２０）。
【請求項９】
前記流入導管（５、２５）及び前記測定要素（１、２１）が、前記浸漬方向（１７）で互いに隣接して配置されていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載の浸漬装置（１０、２０）。
【請求項１０】
前記流入導管（５、２５）が、前記浸漬装置（１０、２０）の最大断面積の少なくとも１５％の直径を有することを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の浸漬装置（１０、２０）。
【請求項１１】
前記流入導管（５、２５）が、前記スラグ試料チャンバ（７、２７）の内部容積の少なくとも１０％の内部容積及び／又は多くとも１００％の内部容積を有することを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載の浸漬装置（１０、２０）。
【請求項１２】
前記スラグ試料チャンバ（７、２７）に通気チャネル（１３、３３）がガス連通していることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれかに記載の浸漬装置（１０、２０）。
【請求項１３】
前記スラグ試料チャンバ（７、２７）と前記流入導管（５、２５）と前記測定要素（１、２１）とを備える前記測定ヘッド（２、２２）を保持するためのキャリア管（３、２３）又は該キャリア管（３、２３）としての紙管を特徴とする、請求項１〜１２のいずれかに記載の浸漬装置（１０、２０）。
【請求項１４】
スラグ試料を採取して溶融金属パラメータを測定する方法であって、浸漬装置（１０、２０）を、溶融スラグ（１８）の層を介して溶融金属（１９）に浸漬方向（１７）に浸漬させ、該溶融スラグ（１８）を浸漬する間に、該溶融スラグ（１８）が浸漬方向（１７）に面する流入導管（５、２５）に流入し、そして該溶融スラグ（１８）をスラグ試料チャンバ（７、２７）に導き、該溶融金属（１９）に到達した時に、該測定ヘッドキャップ（４、２４）及び該流入導管（５、２５）、続いて、浸漬方向（１７）に面する、測定要素（１、２１）を覆うキャップ（４、２４、１２、３２）が溶融し、それによって、該測定要素（１、２１）が該溶融金属（１９）曝されて溶融金属パラメータの測定を実施する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スラグ試料を採取して溶融金属パラメータを測定するための浸漬装置、並びにスラグ試料を採取して溶融金属パラメータを測定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ほとんどの溶融金属精製プロセス、特に鋼を製造するプロセスでは、溶融金属の上に層を形成する溶融スラグが生成される。溶融スラグは溶融金属よりも密度が低い。このため、このスラグは、通常処理容器内に配置される溶融金属の表面上に浮遊して堆積する。このスラグは、溶融金属から除去されることが望まれる所定の元素の吸収や、炭素などの元素が溶融スラグ中で酸化され、反応の気体副生成物として放出される反応環境の生成といった必須の金属学的機能を与える。
【０００３】
金属製造産業では、溶融金属処理を効果的に監視するために精製スラグの化学組成及び／又は金属組成を監視すること、初期計算化学的性質と実際の組成とを比較して電荷質量及び物質収支モデルを更新すること、及び金属精錬プロセスを適切に制御するためにスラグを効率的に採取し適時に分析することが重要である。
【０００４】
処理容器内の溶融金属浴から金属精錬スラグの試料を得るための従来の方法は、パイプ、金属スプーン、金属チェーン等の金属物体を所定の比較的短時間にわたってスラグに浸漬することである。溶融スラグの層がそれよりも低温の金属物体上で冷却され、それによって、処理容器から金属物体を除去する際に、固体スラグを金属物体から都合よく切り離し、採取し、公知の分析方法及び技術を用いて迅速に分析することができる。
【０００５】
この方法には、採取位置で以前のプロセスバッチのスラグの破損片と混合される場合があるさらに小さな破損断片からなる不安定なサンプルという欠点がある。米国特許第６，３７０，９７３号に記載されているような凍結スラグ採取プロセスを確保するために、漏斗４を使用して液体スラグ３１を鋳型入口３から冷却プレート５付きの試料チャンバ２に直接導いて、試料チャンバ２から取り出した後にスラグ試料を得る。
【０００６】
また、金属製造産業では、温度、固化温度、固溶酸素などの処理容器内の溶融金属の様々な他の品位を監視し、物理的試料を得て他の成分含有量を確認することも一般的に行われている。米国特許第７，８３２，２９４号に開示されているように、多くの異なるタイプの装置やプローブがこの目的のために開発され使用されている。典型的には、検出素子を収容する測定ヘッドをキャリア管、典型的には紙管に取り付け、溶融金属浴に浸漬させる。紙管は、測定ヘッド及び／又はサンプラを支持することで、センサ及び／又はサンプラを溶融スラグより下の所望の深さで溶融金属に挿入して、必要なデータ及び／又は物理的サンプルを得ることが可能になる。溶融金属上に浮遊するスラグの試料が望まれる場合には、米国特許第５，４１５，０５２号及び米国特許第９，１７６，０２７号に記載されているように、中空のキャリア管の側に位置する流入導管に物理的試料を抜き取ることが知られている。あるいは、米国特許第５，４３５，１９６号又は米国特許第７，６２１，１９１号に記載されているように、金属管や金属コイルなどの略円筒形金属形状を紙管に確保することが知られている。このように、プローブ本体を、精錬時に先端部で所要の測定を行うために溶融金属浴に挿入又は浸漬する場合には、プローブ本体が金属浴から取り出される際にスラグの試料をその側で同時に採取及び回収することができる。
【０００７】
スラグ試料を得るこれらの方法はいくつかの用途では有用な場合があるが、一般的に使用するのは困難である。というのは、この方法は、浸漬プロセスをスラグの正確な位置及びその深さに適合させることが必要であり、その結果、スラグの試料を採取するために使用される金属物体は、実際にはスラグ層中に維持され、かつ、スラグがスラグ層よりも下の溶融金属には入らない。
【０００８】
さらなる問題は、鋼製造用の転炉からのスラグ試料採取に関連する。転炉は、鉄並びに鉄スクラップ、不純物を含む鋼及び／又は鉄から鋼を製造するための炉である。溶融鉄を鉄スクラップ、不純物を有する鉄及び／又は鋼に添加する。酸素及び特に粉末状の石灰の高圧流を混合物に吹き込み、それによって化学反応を引き起こして鉄から炭素の一部を除去する。鉄から除去された炭素の量は、製造された鋼の品位又は等級を決める。このプロセスの部分は、要求される鋼の種類に応じて炭素の割合が正確なレベルにまで減少するまで慎重に監視される。転炉のスラグ、すなわち転炉スラグは、連続的に動いており、ガス成分を含み、しかも転炉プロセス中に広く変化する流動性を有する。このように、スラグ試料の採取は一般的に困難であり、リファイナー、すなわちリファイナースラグからのスラグ用に構成された装置では不可能な場合もある。
【０００９】
ＷＯ２０１１／０４７８４６号には、この問題と、転炉スラグの異なる特性及び例えばリファイナースラグについての他の全てのスラグサンプリングプロセスと比較した特別な転炉条件による転炉からのスラグ試料の採取中の特定の困難性とが記載されている。ＷＯ２０１１／０４７８４６号の第２頁、第５頁〜第１３頁には、転炉からのスラグサンプルを採取する際の深刻な問題は、貧弱な流動性のために、スラグが、スラグサンプルを例えば銑鉄から採取する際に使用される小型入口チャネルを備える試料チャンバに流入しないことである。そのため、試料チャンバは大きな入口開口部を有しなければならない。試料を採取するためにサブランスシステムと共に使用されるプローブの内部断面積によって決定される断面積を有する試料チャンバについて、入口開口部のサイズは、試料チャンバの断面積に等しくなるようにその断面積の少なくとも半分の範囲内にある。しかし、大きな入口開口部については、試料チャンバ内にスラグを保持することが問題である。
【００１０】
今日では、製鋼転炉からスラグ試料を採取するためのプローブは、典型的にはスラグ試料を採取することができるだけでなく、１回の浸漬プロセス中に溶融金属の特性を測定するための１個以上の測定要素を備える多機能測定プローブである。転炉スラグ試料のみを得る場合には、ＷＯ２０１１／０４７８４６号及び米国特許第６，３７０，９７３号に記載されているように、信頼性の高い転炉スラグ採取のために比較的大きな直径を有する広い入口開口を選択することができる。
【００１１】
特に、同じセンサ内にある少なくとも１個の温度測定ユニットでスラグ試料を収集することが目標とされている。このセンサはサブランスシステムによって浴に浸漬される。この容器は製鋼用転炉であり、主として頂部ブローランスと底部ガス撹拌により動作する。
【００１２】
しかしながら、従来の浸漬プローブは、少なくとも熱電対を有しているため、典型的には、例えば米国特許第９，１７６，０２７号に示されているように、このような多機能測定プローブの測定ヘッド上には限られた利用可能なスペースしかない。測定ヘッド上の浸漬端部にあるこの利用可能なスペースは、ＷＯ２０１１／０４７８４６号及び米国特許第６，３７０，９７３号に記載されているように、上記広い入口開口部を配置するのには特に不十分であると同時に、測定ヘッドでの全ての熱質量が浴温度測定の精度を乱すことがある。
【００１３】
この引用文献の内容を参照により本明細書で援用する。先行技術で知られている上記複数の特徴を単独で組み合わせることができ、又は本発明の以下に開示される態様及び実施形態の１つと共に組み合わせることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】米国特許第７，８３２，２９４号明細書
【特許文献２】米国特許第５，４１５，０５２号明細書
【特許文献３】米国特許第９，１７６，０２７号明細書
【特許文献４】米国特許第５，４３５，１９６号明細書
【特許文献５】米国特許第７，６２１，１９１号明細書
【特許文献６】国際公開第２０１１／０４７８４６号パンフレット
【特許文献７】米国特許第６，３７０，９７３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の目的は、スラグ試料を採取して溶融金属パラメータを測定するためのさらに開発された装置及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するために、独立形式請求項に係る、スラグサンプルを採取して溶融金属パラメータを測定するための浸漬装置、及び独立形式請求項に係る、スラグサンプルを採取して溶融金属パラメータを測定する方法を提供する。好ましい実施形態は、従属形式請求項に記載されている。
【００１７】
この問題は、スラグ試料を採取して溶融金属パラメータを測定するための浸漬装置であって、該浸漬装置は、溶融スラグをスラグ試料チャンバに導くための流入導管と、溶融金属のパラメータを測定するための測定要素とを備え、該流入導管は外部と内部とを備え、該流入導管及び該測定要素の両方は、該浸漬装置の浸漬端部の上部領域に配置され、及び／又は浸漬方向に向かって配置され、該浸漬装置は、該溶融スラグ、続いて溶融金属への浸漬方向の浸漬中に、該溶融スラグが該流入導管の該外部に入り、かつ、該流入導管の該内側部分を通って該スラグ試料チャンバに導かれるように構成される浸漬装置によって解決される。
【００１８】
本発明は、測定要素（又はリファイナー溶融金属測定用の典型的な多機能測定ヘッドの測定要素）の隣又は横にある上部領域の利用可能な空間が、実際に、溶融金属パラメータ測定を妨害し又は妨げることなく、溶融転炉スラグの試料を確実に採取することができる、浸漬端部の上部領域にある及び／又は浸漬方向に向いた流入導管を配置するのに十分なものであることができるという出願人の知見に基づくものである。
【００１９】
浸漬装置は、溶融スラグ及び溶融金属に浸漬されることにより専用の機能を果たすのに適した又は当該機能を果たすように構成された装置である。
【００２０】
溶融金属は特に溶融鉄である。本願の意味における溶融金属は、１０００℃を超える温度を有する。溶融鉄は、通常、１５００℃を超える温度を有する。
【００２１】
スラグ試料を採取するとは、溶融スラグが浸漬装置に取り込まれ又は流れ込み、後の分析のために浸漬装置と共に炉から取り出されることを意味する。
【００２２】
溶融金属パラメータとは、現在の温度、炭素の含有量又は濃度及び酸素の含有量又は濃度などの溶融金属の特性を意味する。特に、溶融金属パラメータは、測定要素の溶融金属への曝露中に測定される。
【００２３】
溶融スラグをスラグ試料サンプルに導くための流入導管とは、溶融スラグが浸漬装置の内部に入ること及び／又は浸漬装置の内部に導かれることを可能にする流入チャネルを意味する。特に、流入導管はパイプ又は管である。流入導管は、溶融スラグを試料チャンバに導く又は運ぶところ、これは浸漬装置のハウジング内に少なくとも部分的に収容されていることが好ましい。好ましくは、スラグ試料チャンバは、流入する溶融スラグを採取して冷却し、及び／又は固化スラグを固定する。このように、固化スラグは、回収時に前の試料からの汚染を受けない。
【００２４】
ハウジングとは、一般に埋め込みシステムをいう。
【００２５】
流入導管の内部とは、ハウジング内に埋め込まれている流入導管の部分を意味する。
【００２６】
流入導管の外部とは、ハウジングに埋め込まれていない流入導管の部分を意味する。特に、流入導管の外部は、一般に、ハウジングから突き出ており、及び／又は自立している。
【００２７】
溶融金属のパラメータを測定するための測定要素は、通常、溶融金属への暴露中に信号を生成するためのセンサを備え、ここで、その信号値は、測定される溶融金属の特性又はパラメータに相当する。
【００２８】
特に、２個以上の測定要素、好ましくは少なくとも２個若しくは３個又は正確に２個又は３個の測定要素が設けられる。それによって、異なる溶融金属パラメータを極めて効率的に及び／又は同時に測定することができる。
【００２９】
測定要素は、通常、信号若しくはデータ転送及び／又は分析ユニット若しくは記憶ユニットとの交換のための電気接点やインターフェースを備える。測定要素は、信号処理又はデータ処理用の電子構成要素又は回路を備えることができる。例えば、浸漬装置の浸漬中の測定パラメータのリアルタイム表示のために、ケーブルを測定要素に接続することができる。
【００３０】
浸漬装置の浸漬端部とは、浸漬方向に浸漬する間に溶融スラグに面する浸漬装置の端部を意味する。要するに、浸漬端部は、浸漬方向に向けられた又は浸漬方向に向かう浸漬装置の端部である。
【００３１】
浸漬方向は、通常、浸漬装置の長手方向軸と同軸である。浸漬装置が円筒形若しくは略円筒形又は曲面を有する場合には、長手方向軸及び／又は浸漬方向は、それぞれの中心軸に相当することが好ましい。
【００３２】
浸漬装置の浸漬端部は、上部及び側部を備える。上部は、浸漬方向における最も近い点又は表面としての先端部を含むことができる。
【００３３】
上部は、特に側部境界を除いて上面から見ることができるものである。側部は、特に上部境界を除いて側面から見ることができるものである。
【００３４】
特に、浸漬端部が円筒形状を有する場合には、上部は頂部であり、側部は曲面である。
【００３５】
上部領域は、浸漬装置の上部表面又は先端に近接しており、かつ、特にこれを含む又はこれに面している浸漬方向における浸漬装置の領域である。領域とは、区域、ゾーン又は領域を意味し、したがって表面ではないが、任意に表面を含む。
【００３６】
特に、上部領域とは、浸漬方向における浸漬装置のセクション又は部分及び浸漬前に浸漬装置の先端まで延在する長手方向軸に沿った浸漬装置のセクション又は部分であって、測定ヘッドキャップによって覆われ、及び／又は浸漬装置の最大外径よりも短い長さ及び／又は流入導管の直径よりも長い長さを有するものをいう。最大外径は、一般に、浸漬前の浸漬装置の曲面の２点間の最大距離である。
【００３７】
特に、上部領域は、側面、曲面又は放射状面を含まない。
【００３８】
特に、上部領域は、浸漬方向、すなわち長手方向軸のハウジング表面によって制限され、上部領域は、浸漬方向又は溶融浴の方に面するハウジングの表面で始まり又はその後から始まり、かつ、測定ヘッドの先端、すなわち浸漬方向の最大点で終端する。
【００３９】
特に、上部領域に配置された流入導管は、溶融スラグを特に側面からではなく上面から採取するように構成される。
【００４０】
特に、浸漬装置の浸漬端部の上部領域に配置された流入導管及び測定要素とは、ハウジングの表面の内部領域の内側に配置され、そのため該表面の外側の境界線又は縁部を交差させない流入導管及び測定要素をいう。好ましくは、当該表面は上部領域内にある。好ましくは、当該表面は平面又は略平面である。
【００４１】
好ましくは、当該表面は、当該長手方向軸及び／又は浸漬方向に直交又は実質的に直交するように配向される。特に、流入導管及び／又は測定要素は、当該表面を浸漬方向又は実質的に浸漬方向に通過することができる。
【００４２】
特に、上部領域に配置された測定要素は、側面ではなく上面で溶融金属に暴露されることによって溶融金属パラメータを測定するように構成される。
【００４３】
特に、上面は浸漬時の上面である。溶融スラグ及び／又は溶融金属に現在さらされている材料によっては、上面の材料の除去により上面が変化する可能性がある。特に、側面にも同じことが当てはまる。
【００４４】
浸漬方向に向くとは、溶融スラグ及び／又は溶融金属と浸漬方向で相互作用し、そのため側面で溶融スラグ又は溶融金属とは相互作用しないように構成されることを意味する。
【００４５】
浸漬方向に向く流入導管とは、流入導管の開口部が、浸漬方向の溶融スラグが側部からではなく該開口部に入る又は流入するように方向付けられていることを意味する。
【００４６】
流入導管は、必ずしも浸漬方向に平行に延在するとは限らない。それにもかかわらず、基本的に、浸漬方向に平行に又は略平行に延びる流入導管が好ましい実施形態を表す。実際に、浸漬方向に向かう流入導管は、溶融スラグの流入のための開口部が側面に完全に配置された流入導管を含まない。
【００４７】
浸漬方向に向かう測定要素とは、測定要素のセンサが、浸漬方向においてのみ（すなわち側面からではなく）溶融金属と相互作用し及び／又は溶融金属を測定するように構成又は配向されることを意味する。
【００４８】
側部とは、流入導管及び測定要素について、流入導管若しくはその開口部に流入する時又は測定要素若しくはそのセンサに曝されることによる測定時に側面にあるスラグ又は金属が含まれないことを意味する。しかしながら、「側部からではない」という意味には、側面から上部に流れることができ、上部に達した後に流入導管によってそこで採取される又は測定要素によってそこで測定されるスラグ又は金属が含まれる。
【００４９】
スラグ試料を採取して溶融金属パラメータを測定するための浸漬装置によって、溶融転炉スラグ非常に信頼性の高い採取と溶融金属測定値が達成でき、ここで、該浸漬装置は溶融スラグのための流入導管と、溶融金属のパラメータを測定するための測定要素とを備え、該流入導管は外部と内部とを備え、該流入導管及び外測定要素の両方は浸漬装置の浸漬端部の上部領域に配置され、及び／又は浸漬方向に向かって配置され、該浸漬装置は、溶融スラグ、続いて溶融金属への浸漬方向での浸漬中に、溶融スラグが流入導管の外部に入り、かつ、流入導管の内部を通ってスラグ試料チャンバに導かれるように構成される。
【００５０】
米国特許第６，３７０，９７３号には、図４において、外部を備えるスラグ用流入導管のない実施形態が示されている。さらに、先端部にある鋼試料入口は、この実施形態の浸漬装置が、溶融スラグが鋼試料入口の外部に入ることができるようには構成されないように、スラグから保護するためのスチールキャップによって閉鎖されている。
【００５１】
また、スラグ採取は、溶融金属表面に対する浸漬装置の位置決めの点で非常に寛容な転炉スラグのためのものでもある。さらに、純粋なスラグ試料を得ることができ、純粋な溶融金属を測定することができ、それによって高精度の分析及び測定結果を得ることができる。特に、浸漬方向に向かう流入導管は、燃焼する紙管からの気体への曝露を回避し、それによって非常に純粋なスラグ試料の汚染を回避する。
【００５２】
一実施形態では、流入導管は、流入導管が溶融スラグに耐えることができるが、溶融金属に曝されると溶融するように構成されている。
【００５３】
溶融とは、溶解して溶液になることを含めて、液化、鋳つぶし及び／又は融解を意味する。
【００５４】
これにより、流入導管は、溶融スラグ流を、スラグ層を通過させる間にスラグ試料を貯蔵するためのチャンバに運搬又は案内することができる。溶融金属に達すると、流入導管が溶融し、それによって、含まれるスラグが溶融金属浴によって上部領域から洗い流される。
【００５５】
溶融金属測定は、流入導管のスラグによって顕著な衝撃又は不純物なしに行うことができる。さらに、非常に純粋なスラグ試料は、溶融金属を全く又はほとんど含有することなく集めることができる。
【００５６】
流入導管が溶融スラグに耐えることができるが溶融金属に曝されると溶融するように構成された実施形態は、浸漬力により浸漬方向に向く場合には、転炉スラグを採取することが比較的小さな流入導管でも可能であり、しかも、スラグサンプル採取及び溶融金属測定を別々の後続プロセスに分割することがスラグサンプル採取プロセス及び溶融金属測定プロセスの干渉をほとんど最小限にするのに役立つという知見に基づくものである。
【００５７】
流入導管が溶融スラグに耐えることができるが溶融金属に曝されると溶融するように構成された流入導管、スラグ試料採取及び溶融金属測定を別々の後続プロセスに分割することを提供する。
【００５８】
特に、融解は、流入導管内、また流入導管内のスラグを直ちに除去する。
【００５９】
好ましくは、流入導管は、溶融金属に曝されると鋳つぶされるように構成される。鋳つぶしとは、流入導管がハウジングの表面に溶けることを意味する。
【００６０】
これは、スラグ試料チャンバを閉鎖させるものとしての役割を果たす場合がある流入導管の凝集溶融物を得るのに役立ち、それによってスラグ試料チャンバから逃げる及び溶融金属測定を妨害するスラグを減少させる。
【００６１】
一実施形態では、流入導管の外部は自立している。
【００６２】
自立とは、例えばハウジング内に埋め込まれず、隣接する部材と主として又は完全に離間することを意味する。流入導管の外部の外面の５％未満又は多くとも１０％の面積を有する局所接触のみを有する測定ヘッドキャップに対する保持手段又はインターフェースは考慮されるべきではない。
【００６３】
自立型である流入導管の外部を有することにより、流入導管の溶融が改善される。
【００６４】
一実施形態では、流入導管は、溶融スラグ採取中に存在し、かつ、溶融金属測定中に除去されるように構成される。それによって、スラグは測定要素及び溶融金属測定を妨害しない。
【００６５】
一実施形態では、浸漬装置は、測定要素を覆う測定要素キャップを備え、該測定要素キャップは、溶融金属に曝されると測定要素キャップが溶融するように構成される。
【００６６】
覆うとは、測定要素又は全ての測定要素を、特に浸漬方向に少なくとも部分的に覆うことを意味する。好ましくは、測定要素キャップは、測定要素のセンサを浸漬方向に覆う。
【００６７】
溶融金属の測定は、スラグ又は流入導管のスラグによって顕著な衝撃又は不純物なしに行うことができる。さらに、測定要素、特にセンサは、溶融金属に達する前に、上部領域の浸漬装置内の他の環境条件及び物質から保護される。
【００６８】
好ましくは、測定要素キャップは、溶融スラグに耐えるように構成されている。
【００６９】
一実施形態では、浸漬装置は、浸漬装置の上部領域を覆う測定ヘッドキャップを備え、該測定ヘッドキャップは、溶融スラグに耐えることができるが溶融金属に曝されると溶融するように構成される。測定ヘッドキャップは、輸送、取り扱い及びかなりの衝撃の際に保護機能を発揮する。このようなキャップの壁厚は典型的に０．８ｍｍである。スラグとの接触の際に、溶融するのに数秒かかるのに対し、溶融金属との接触の際には、溶融するのに約１秒かかる。センサは、典型的には３０〜６０ｃｍ／ｓの進入速度を有する機械的手段によって転炉に挿入される。センサは６〜８秒間静止したままで、その後約２０ｃｍ／ｓの速度で離れる。
【００７０】
浸漬装置が溶融スラグ表面に向かって案内されると、金属容器の周囲の熱が浸漬装置の測定ヘッドキャップの温度を上昇させる。したがって、キャップは、スラグに及ぼす冷却効果を回避する。
【００７１】
さらに、スラグがスラグ冷却チャンバに導かれ得る間にスラグが測定要素又は測定要素キャップに接近することが防止される。したがって、スラグ干渉による溶融金属測定の妨害を十分に回避することができる。
【００７２】
好ましくは、測定ヘッドキャップは、流入導管、測定要素キャップ及び／又は測定要素に対して構成されている。一実施形態では、このような覆い又は包含には、測定ヘッドキャップの上面と同一平面上にあるとき又は測定ヘッドキャップのキャップ開口部が測定ヘッドキャップの流入開口部を横切っているときに流入導管の流入開口部の端部が含まれないことがある。
【００７３】
特に、測定要素キャップの外面は、ガスに曝され、あるいは流入導管及び／又は測定ヘッドキャップまで所定のギャップ又は間隔を有するに過ぎない。
【００７４】
特に、測定ヘッドキャップは上面又は先端を形成する。好ましくは、測定ヘッドキャップは、装置ヘッドの長さの少なくとも２０％、及び／又は装置ヘッドの長さの多くとも半分、好ましくは、装置ヘッドの長さの約３０％の浸漬方向及び／又は長手方向軸の長さを有する。
【００７５】
一実施形態では、浸漬装置の長手方向軸は、浸漬方向に対して同軸又は略同軸である。略同軸は、マイナス３０°〜プラス３０°の範囲の角度を含むことができる。
【００７６】
好ましくは、流入導管、測定要素キャップ及び／又は測定ヘッドキャップは、測定要素キャップ及び／又は測定ヘッドキャップが、流入導管が溶融又は融解すると同時に又はその直後に溶融又は融解するように配置され、設計され及び／又は構成される。それによって、少なくとも１個の測定要素は、スラグ又は流入導管のスラグによって顕著な衝撃又は不純物があるかどうかにかかわらず溶融金属浴に暴露できる。
【００７７】
金属としての鉄又は鋼について、流入導管、測定要素キャップ及び／又は測定ヘッドキャップは、約１５００℃で溶融するように設計されている。
【００７８】
特に、流入導管、測定要素キャップ及び／又は測定ヘッドキャップは、製造コストを低減するために金属、特に同じ金属で作られる。溶融温度は、低い溶融温度のためには壁厚を減少させ、高い溶融温度のためには壁厚を増加させることによって調節できる。それに加えて又はこれに代えて、金属の特定の種類及び／又は等級を選択して、必要な溶融温度を実現することができる。
【００７９】
好ましくは、流入導管、測定要素キャップ及び／又は測定ヘッドキャップは、鋼製、より好ましくは低炭素鋼製である。低炭素鋼は、特に製鋼転炉での使用に有利である。
【００８０】
好ましくは、流入導管、測定要素キャップ及び／又は測定ヘッドキャップの壁厚は、少なくとも０．５ｍｍ及び／又は多くとも３ｍｍ、好ましくは１．５ｍｍである。
【００８１】
特に、測定要素キャップ及び／又は測定ヘッドキャップは、円錐形の本体及び／又はドーム形の上部を有する。溶融スラグ及び溶融金属における特に低い流動抵抗性並びに特に少ない材料費を達成することができる。
【００８２】
一実施形態では、測定ヘッドキャップのキャップ開口部は、溶融スラグがキャップ開口部を通って流入導管内に流れることができるように設計される。
【００８３】
それにより、非常に信頼性の高いスラグ回収が容易になる。
【００８４】
一実施形態では、測定ヘッドキャップは、浸漬方向において流入導管と同一平面上にあり、又は流入導管を浸漬方向に覆う。
【００８５】
流入導管を覆うことにより、例えばキャップが開いているため流入開口を覆わないままにすることもできる。
【００８６】
それにより、非常に信頼性の高いスラグ回収が容易になる。
【００８７】
別の実施形態では、流入開口は、浸漬方向に測定ヘッドキャップから延び、突出し、及び／又ははみ出す。
【００８８】
一実施形態では、流入導管は、測定要素に対して浸漬方向に向かって上昇し、及び／又はハウジングの浸漬面の上方に延在する流入開口を有する。言い換えれば、流入開口部は、測定要素の前に浸漬中に金属浴の溶融スラグ表面に到達する。
【００８９】
これにより、測定要素による液体スラグの早期の冷却が低減され、それによって溶融スラグが流入導管を通って流れる能力が改善される。
【００９０】
一実施形態では、キャップ開口及び／又は測定ヘッドキャップは、流入開口及び／又は流入導管に隣接して配置される。好ましくは、キャップ開口及び／又は流入開口は、互いに同軸に整列及び／又は配置され、及び／又は互いに交差する。
【００９１】
一実施形態では、流入開口、すなわち浸漬方向における流入導管の開口は、キャップ開口よりも大きく又は同様のサイズを有する。
【００９２】
一実施形態では、流入開口部及びキャップ開口部は、流入導管の外面及び／又は曲面と測定ヘッドキャップ及び／又はキャップ開口部との間のギャップが最小限に抑えられるように配置される。
【００９３】
これにより、溶融スラグを押し通す際に測定ヘッドキャップに及ぼされる溶融スラグの流体圧力は、液体溶融スラグの流入導管への流入に向けられ、それによってスラグ試料チャンバに向けられる。
【００９４】
一実施形態では、特に流入開口に対向する端部、特にスラグ試料チャンバ全体及び／又は測定要素の少なくとも一部を含めて流入導管の内部を埋め込むためにハウジングが設けられる。
【００９５】
特に、同一のハウジングは、流入導管の内部及びスラグ試料チャンバ、特にスラグ試料チャンバの全体及び／又は測定要素の少なくとも一部を埋め込むように構成される。
【００９６】
信頼性及び機能性の高い非常に堅牢な浸漬装置が達成できる。
【００９７】
一実施形態では、ハウジングは、埋め込み材料として砂、樹脂砂及び／又はセメントを含む。熱及び／又は炎から保護できる。埋め込み材料は、必要な三次元形状とするために互いに接着でき又は容器に収容できる。これにより、埋め込まれた構成要素を固定し、スラグ試料の冷却を容易にすることができる。
【００９８】
一実施形態では、流入導管はセメントによってハウジングに接続される。耐熱性が極めて高い接続を得ることができる。
【００９９】
一実施形態では、スラグを冷却及び固定するためのスラグ試料チャンバは、２個の半シェルを備え、これは、特に紙、プラスチック又は強化ガラス製のテープ、及び／又は特に金属ばね材料製のクリップによって一緒に保持される。
【０１００】
好ましくは、スラグ試料容器は、装置ヘッド内に少なくとも部分的に収容される。
【０１０１】
一実施形態では、測定要素のセンサ及び／又は測定要素キャップは、浸漬方向にスラグ試料容器まで距離を置いて配置される。さらなる実施形態では、測定要素は、浸漬方向にスラグ試料容器と重複しており、ここで、該測定要素は、浸漬方向においてスラグ試料容器の上端を越えて延在している。
【０１０２】
両方の実施形態は、スラグ回収プロセス及び溶融金属測定プロセスの分割を容易にするのに役立つ。
【０１０３】
一実施形態では、スラグ試料チャンバは、金属及び／又はセラミック、好ましくは深絞り亜鉛メッキ鋼などの金属製であり又はこれを含む。これは、溶融スラグを冷却するのに役立ち、かつ、スラグ試料チャンバの破壊を防ぐ。
【０１０４】
一実施形態では、流入導管の外部は、浸漬前にハウジングから浸漬方向にガスによって取り囲まれている。浸漬前とは、この実施形態では、浸漬装置の先端が溶融金属表面に到達する前を意味する。浸漬方向におけるハウジングからの流入導管とは、流入導管の外部、すなわち、浸漬方向における流入導管のハウジング又はその表面の上方の部分を意味する。
【０１０５】
流入導管の非常に迅速な溶融、融解及び／又は鋳つぶしを達成することができる。
【０１０６】
好ましくは、流入導管の外部は漏斗形状を有する。これは、溶融スラグの効果的な流入を支援する。
【０１０７】
好ましくは、浸漬方向の流入導管の外部の少なくとも半分又は大部分は、測定要素又は測定要素の一部と同じ高さ又は長手方向位置で隣接している。
【０１０８】
好ましくは、溶融スラグの流入を可能にするように構成された流入導管の外部、すなわち溶融スラグの侵入を防止するための保護キャップなしの最大直径は、測定ヘッドの直径の多くとも３０％である。
【０１０９】
一実施形態では、流入導管は、浸漬装置の最大断面積の少なくとも１５％の直径を有する。特に、最大断面積は、浸漬装置の最大外径、特に浸漬中に浸漬装置の装置ヘッドを保持するためのキャリア管としての紙管との界面領域における装置ヘッドの最大外径又は外径に相当する。特に、浸漬装置の最大外径は、少なくとも５０ｍｍ及び／又は多くとも８０ｍｍである。
【０１１０】
一実施形態では、流入導管は、スラグ試料チャンバよりも短く、特にスラグ試料チャンバの長さの少なくとも半分、及び／又はスラグ試料チャンバと多くとも同様の長さを有する。
【０１１１】
一実施形態では、流入導管は、スラグ試料チャンバの内部容積の少なくとも１０％、好ましくは少なくとも２０％、及び／又は多くとも１００％、好ましくは多くとも５０％、特に約又は正確には２３％の内部容積を有する。
【０１１２】
上記２つの実施形態は、溶融金属の表面から信頼性のある方法で十分に大きな試料でのスラグ試料採取を可能にする。
【０１１３】
一実施形態では、流入導管の埋め込まれていない及び／又は自立外部は、同一の流入導管の埋め込まれた内部部分よりも長く、及び／又は測定要素キャップよりも長い。
【０１１４】
一実施形態では、流入導管は、特に溶融スラグをスラグ試料チャンバに向けつつ又は向ける間に浸漬方向に又は浸漬方向に向けられた流入開口を有する。
【０１１５】
このように、上記流入開口部は、例えば、燃焼紙管からのガスよりも前にあり又はそれにさらされず、それによって採取されたスラグ試料の汚染を回避する。スラグの非常に正確な分析結果を達成することができる。
【０１１６】
一実施形態では、流入導管及び測定要素及び／又は流入導管及び測定要素キャップは、互いに隣に又は浸漬方向に隣接して配置されるため、両方とも長手方向軸及び／又は浸漬方向に対して直角の断面によって構成され、好ましくは断面は浸漬装置の上部領域内にある。
【０１１７】
これにより、信頼性の高いサンプリング及び測定が達成される。
【０１１８】
好ましくは、縦断面において、流入導管は、長手方向軸の一方の側に配置され、測定要素は、長手方向軸の他方の側に配置される。縦断面は横断面に直交する。縦断面は、長手方向軸に対して平行である。横断面は、長手方向軸に対して直角をなす。
【０１１９】
一実施形態では、スラグ試料チャンバにはベントチャネルがガス連通している。
【０１２０】
これにより、特に転炉スラグの場合には、流入導管及びスラグ試料チャンバへの溶融スラグの流入を改善することができる。
【０１２１】
一実施形態では、浸漬装置は、スラグ試料チャンバ、流入導管及び／又は測定要素を備える装置ヘッドを有する。装置ヘッドは、通常、測定ヘッドキャップをさらに備える。
【０１２２】
一実施形態では、浸漬装置は、キャリア管又は装置ヘッドを保持するためのキャリア管としての紙管を備え、該装置ヘッドは、スラグ試料チャンバと、流入導管と、測定要素とを備える。
【０１２３】
これにより、リファイナー及び転炉で使用するためのサブランスシステムに適した多機能浸漬プローブを提供することができる。
【０１２４】
一実施形態では、測定ヘッドの最大外径は、キャリア管の最大外径以下である。特に、測定ヘッドの最大外径は、装置ヘッドとの界面におけるキャリア管の外径以下である。
【０１２５】
これにより、非常にコンパクトなサブランスプローブを提供することができる。
【０１２６】
好ましくは、測定ヘッドは、浸漬中に浸漬装置の装置ヘッドを保持するためのキャリア管を接続するためのインターフェース手段を有する。特に、インターフェース手段は、好ましくは円周方向の窪み又は突出とすることができる。これにより、キャリア管の浸漬端部から装置ヘッドを迅速に除去することが可能になり、それによって固化したスラグサンプルを除去するために該管を切断又は破損させないようにすることが可能である。
【０１２７】
一実施形態では、浸漬の間に、特に少なくとも５０ｍｍ及び／又は多くとも８０ｍｍの外径を有するサブランスプローブの測定ヘッドを保持するためのキャリア管として紙管が使用される。
【０１２８】
一実施形態では、スラグ試料を採取し、及び／又は溶融金属測定を自動又は半自動で行うために、浸漬装置に供給するための供給ユニット及び／又は供給ユニットを制御するための制御ユニットが設けられる。
【０１２９】
一実施形態では、精錬中の溶融金属の金属学的特性を測定するために利用可能なサブランスプローブを、スラグ試料を採取するための流入導管及びスラグ試料チャンバを備えるように変更した。精錬中の溶融金属の金属学的特性を測定するために当業者に知られているサブランスプローブを利用するサブランスシステムの一部として低コストで製造できるスラグ試料を採取するための浸漬装置を得ることができる。
【０１３０】
好ましくは、流入導管と測定要素及び／又は流入導管と測定要素キャップとは互いに離間しているため、特に流入導管直径の半分の間隔又は測定要素キャップ若しくは測定要素ハウジングの半分の間隔とは直接接していない。
【０１３１】
好ましくは、流入導管、測定要素及び／又は測定要素キャップは、浸漬方向及び／又は長手方向軸に対して平行に又は略平行に延びる。
【０１３２】
一実施形態では、溶融金属の金属特性を測定するために溶融金属の容器からスラグ試料を得るための浸漬装置は、キャリア管の浸漬端部に固定される、１個以上の測定要素を支持して溶融金属の金属学的特性を決定する測定ヘッドと、スラグ試料を受け入れて冷却するための試料チャンバと、溶融金属に溶解可能で、かつ、スラグ層を通過する間にスラグを採取する目的のために全ての測定要素よりも上に浸漬方向に設けられたスラグ流入導管とを備える。
【０１３３】
これにより、スラグ層に対して浸漬方向に開いた小さな流入管を介して、十分に大きな試料を確実に与える溶融金属の表面からスラグ試料を得ることができる多機能測定装置を提供することができる。
【０１３４】
本発明のさらなる態様は、スラグ試料を採取して溶融金属パラメータを測定する方法であって、浸漬装置、特に上記浸漬装置を、溶融スラグの層を通って溶融金属に浸漬方向に浸漬させ、該溶融スラグの層を通って浸漬させる間に、該溶融スラグは浸漬方向に向かって流入導管に流入し、該溶融スラグをスラグ試料チャンバに導き、溶融金属に到達する時に、測定ヘッドキャップ及び流入導管、次に浸漬方向に向かう測定要素を覆うキャップが溶融し、それによって該測定装置を該溶融金属に暴露して溶融金属パラメータの測定を行う方法に関する。
【０１３５】
好ましくは、浸漬は、溶融金属に達するまでの連続的な移動、連続的な供給又は連続的な動きである。溶融金属に到達すると、浸漬装置が特に連続的な移動、供給又は動きとして再度引き抜かれる前にしばらくの間移動、供給又は動きが休止することがある。
【０１３６】
一般的に、浸漬速度は、基本的に溶融金属に到達した直後に、すなわち１秒未満又はそれよりもずっと短時間で、測定ヘッドキャップ及び流入導管、次いで測定要素を覆うキャップが特に溶融又は融解するように選択され、それによって測定要素が溶融金属にさらされて溶融金属パラメータの測定を行うようにする。
【０１３７】
浸漬装置の定義及び実施形態はこの方法にも適用される。
【０１３８】
転炉においても信頼性の高いスラグサンプリングと溶融金属測定が実現される。さらなる利点は、浸漬装置に関して既に説明した。
【０１３９】
各実施形態の特徴並びに上記の説明の特徴及び図の説明の特徴は、互いに組み合わせることができ、本発明の態様及び各請求項の主題と組み合わせることができる。
【０１４０】
本発明の１以上の実施形態及び／又は態様と複数の請求項との全ての組み合わせをここに開示する。
【０１４１】
詳細及びさらなる利点を、必要な詳細及び個々の構成要素を有する好ましい実施例を示す図面の以下の説明で提供する。
【図面の簡単な説明】
【０１４２】
【図１】図１は、流入導管がスラグ試料チャンバから測定ヘッドキャップの外側に延在する、キャリア管に取り付けられた１個以上の測定要素を有する測定ヘッドを示す。
【図２】図２は、逆円錐形流入導管がスラグチャンバから測定ヘッドキャップまで延在する、キャリア管に取り付けられた１個以上の測定要素を有する装置ヘッドの別の実施形態を示す。
【図３】図３は、測定ヘッドが溶融スラグ及び溶融金属の各層を示す浸漬方向に向けられる、測定ヘッドキャップを切り取った測定ヘッドを示す。
【発明を実施するための形態】
【０１４３】
図１、２及び３に例示される浸漬装置１０、２０は、溶融金属１９上に浮遊する溶融スラグ１８の層を含む金属容器からスラグ試料を採取するために使用され、この装置は、測定ヘッド２、２２を有し、これには、溶融金属１９の１以上の特性、すなわちパラメータを決定するための１個以上の測定要素１、２１（図１及び２ではハウジング１４、３４によって隠れている）が取り付けられている。
【０１４４】
測定ヘッド２、２２は、スラグ試料を受け入れ、冷却し、保持するためのスラグ試料チャンバ７、２７を流入導管５、２５と共に収容している。
【０１４５】
一実施形態では、流入導管５、２５は、スラグ試料チャンバ７、２７のチャンバ開口部から測定ヘッドキャップ４、２４の境界まで延在している。
【０１４６】
測定ヘッドキャップ４、２４は、測定ヘッド２、２２を実質的に覆っている。測定ヘッド２、２２は、キャリア管３、２３、例えば紙管の浸漬端部に取り付けられており、該キャリア管は、測定ヘッドを浸漬方向１７に向かって溶融金属１９に案内して、溶融金属１９上に浮遊する溶融スラグ１８の層を通過するように作用する。
【０１４７】
測定ヘッドが溶融スラグ表面に向かって案内されると、金属容器の周囲の熱が測定ヘッドキャップ４、２４の温度を上昇させ、それによってスラグに及ぼすその冷却効果を回避する。浸漬装置ヘッドキャップ４、２４はキャップ開口部９、２９を有する。
【０１４８】
一実施形態では、キャップ開口部９、２９は、テープ８、２８、特に好ましくは厚さが１ミリメートル未満の薄いテープ、及び／又は紙及び／又はプラスチック製又はそれらを含む薄いテープで覆われている。
【０１４９】
テープは、特に、金属容器の加熱環境に曝されると瞬間的に燃焼するように構成されているので、浸漬前に流入導管５、２５及び測定要素１、２１を汚染及び汚損から保護することができる。
【０１５０】
一実施形態では、流入導管５、２５及び／又はスラグ試料チャンバ７、２７は、直線形状を有し、及び／又は好ましくはその全長にわたって回転対称に設計される。
【０１５１】
流入導管５、２５のキャップ開口部９、２９及び軸、すなわち長い中心軸は溶融スラグ１８の層に直接面している。
【０１５２】
浸漬時に、溶融スラグ１８は、装置ヘッドが溶融金属１９に向かって浸漬方向１７に進むときに流入導管５、２５に押し込まれる。流入導管５、２５は、冷却のために溶融スラグ１８をスラグ試料チャンバ７、２７に導く。
【０１５３】
浸漬プロセスは、スラグ１８を回収するために停止せず、溶融金属１９に向かって途切れることなく継続する。スラグ流入導管５、２５は、溶融金属１９への曝露によって比較的迅速に溶融する薄い金属製であるが、溶融スラグ層を通過する間はそのままの状態を保持する。
【０１５４】
浸漬装置ヘッドが溶融金属１９に入ると、測定ヘッド保護キャップ４、２４、次に測定要素キャップ１２、３２が流入導管５、２５と実質的に同時に溶融し、それによって少なくとも１個の測定要素が溶融金属浴に露出する。
【０１５５】
したがって、測定要素１、２１又は複数の測定要素１、２１は、スラグ流入導管５、２５の熱的及び化学的存在の影響を受けることなく溶融金属の特性を決定することができる。この溶解可能なスラグ流入導管５、２５の一時的性質は、スラグ層を通した浸漬中に液体スラグ１８の試料を冷却スラグ試料チャンバ７、２７に導く手段を与え、次に溶融金属１９における溶融時に、溶融金属１９の後の測定を妨害しない。
【０１５６】
一実施形態では、スラグ試料チャンバ７、２７は、流入導管５、２５よりも大きな直径を有し、及び／又は流入導管５、２５は、スラグ試料チャンバ７、２７の上部に挿入され又はそれによって取り囲まれている。溶融スラグ１８のスラグ試料チャンバ７、２７への非常に信頼性の高い案内が得られる。
【０１５７】
一実施形態では、スラグ試料チャンバ７、２７は、組み立て中に流入導管５、２５のためのストッパとして狭窄部１５、３５、すなわち腰部を備える。非常に簡単な組立てが達成される。
【０１５８】
図３は、金属容器に含まれるスラグ及び金属の各層を示す浸漬方向に向けられた特に多機能浸漬装置を示しており、容器自体は示されていない。用語：浸漬方向又は浸漬端部又は浸漬に向かうは、測定プロセスの方向に関する説明である。すなわち、測定装置は、固化手段によって又は分析のための固体金属サンプラを採取することなどによって温度、酸素含有量、炭素含有量などの特性を測定することができるように溶融金属に挿入されなければならない。スラグは溶融金属上に浮遊するため、溶融金属の特性を測定するためには、測定装置１０が最初に溶融スラグを通過しなければならない。
【０１５９】
図１は、スラグ試料を採取して溶融金属パラメータを測定するための多機能測定装置１０であって、好ましくは樹脂砂及び／又はセラミック材料製のハウジング１６を有する装置ヘッド２を備えるものを示す。測定ヘッド２は、キャリア管３の浸漬端部に取り付けられている。
【０１６０】
特に、キャリア管３は、典型的には、外径が５０〜８０ｍｍの重壁の紙管である。溶融スラグ１８のサンプルを受けるためのスラグ試料チャンバ７がハウジング１６内にあり及び／又はハウジング１６によって部分的に取り囲まれている。
【０１６１】
スラグ試料チャンバ７は、排気導管又は通気チャネル１３によって通気される。スラグ試料チャンバ７は、典型的には、テープ７ｃ及び／又は金属ばねクリップ２７ｃ（図１には示されていない）によって共に保持される、特にクラムシェル状の及び／又は取り扱いと使用の容易さのための２個の嵌合半部７ａ、７ｂから形成される。嵌合半部の材質は、典型的には、金属、セラミック及び／又はそれらの混合物である。
【０１６２】
組み立てられたスラグ試料チャンバ７の内部形状と外部形状の両方は、本発明に特有のものではなく、当業者に知られている様々な形状及びサイズに構成されてもよい。スラグ試料チャンバ７は、その浸漬方向１７上に、好ましくは特に耐火性セメント６によってハウジング１６に接合されるスラグ流入導管５を受け入れるためのチャンバ開口部を有する。
【０１６３】
スラグ流入導管５は、スラグ試料チャンバ７から測定ヘッドキャップ４のキャップ開口部９まで延在する。特に、測定ヘッドキャップ４は、スラグ１８との接触時には溶融しないが、溶融金属１９と接触することによって容易に溶融する金属から構成される。
【０１６４】
浸漬装置ヘッドキャップ４のキャップ開口部９のみならず、流入導管５の流入開口部は、テープ８によって覆われている。
【０１６５】
このように、図示された実施形態の１つに特定されない一実施形態では、スラグ流入導管５、２５及びキャップ開口部９、２９は、該開口部と流入導管５、２５の外壁との間に最小限の間隙が存在するように配置され、それにより、測定ヘッドキャップ４がスラグ１８を通って押されるときに測定ヘッドキャップ４に及ぼされる溶融スラグ１８の流体圧力が、液体スラグ１８が流入導管５、２５に流入にさせ、それによってスラグ試料チャンバ７、２７に流入にさせる。
【０１６６】
好ましくは、流入導管５は、製鋼転炉に使用するための装置のこの例では、金属、より好ましくは低炭素鋼である。流入導管５の壁厚は、通常０．５〜３ｍｍ、好ましくは１．５ｍｍである。スラグ導管５の内部容積は、スラグ試料チャンバ７の内部容積の１０〜１００％、好ましくは２０〜５０％、好ましくは２３％である。
【０１６７】
測定ヘッドがさらにスラグ層を通過して溶融金属浴に押し込まれると、測定ヘッドキャップ４及び流入導管５が溶融する。流入導管５は、流入導管５をハウジング１６、すなわちハウジング１６の表面を浸漬方向１７に連結するために、特にほとんどセメント６の領域にまでハウジング１６に向かって溶融する。その後、測定要素キャップ１２は溶融し、ハウジング１４内に収容された１個以上の溶融金属測定要素１（図示せず）を露出させる。
【０１６８】
測定要素１、２１又は複数の測定要素１、２１からの電気信号は、浸漬装置１０、２０の両方の図示実施形態では、接点１１、３１から特に遠隔計器への配線（図示せず）によって中継される。
【０１６９】
溶融金属１９の特性を測定した後に、キャリア管３、２３及び取り付けられた測定ヘッド２、２２を金属容器から引き出す。
【０１７０】
スラグ試料チャンバ７は、取り出し中にスラグ試料を固定し、測定ヘッド２及びキャリア管３から浸漬方向１７に取り外される。特に、浸漬方向１７は、特に曲面及び／又は略円筒形の形状を有する測定ヘッド２の長手方向軸３７に対して平行である。好ましくは、測定ヘッド２の外側曲面は、キャリア管３の外側曲面と一致する。
【０１７１】
図２は、好ましくは樹脂砂製であるがセラミック材料又はその混合物でもよいハウジング３６を有する測定ヘッド２２を備える、スラグ試料を採取して溶融金属パラメータを測定するための特に多機能浸漬装置２０の別の実施形態を示す。測定ヘッド２２は、キャリア管２３の浸漬端部に取り付けられている。測定ヘッド２は、浸漬方向１７に向かって外側に延びる部分を有し、浸漬方向とは反対側にはキャリア管２３内の部分を有する。特に、浸漬方向１７は、特に曲面及び／又は略円筒形の形状を有する測定ヘッド２２の長手方向軸３７に対して平行である。好ましくは、装置ヘッド２２の外側曲面は、キャリア管２３の外側曲面と一致する。
【０１７２】
特に、キャリア管２３は、典型的には５０〜８０ｍｍの間の外径を有する重壁紙管である。溶融スラグ１８の試料を受け取るためのスラグ試料チャンバ２７が測定ヘッド２２内にあり及び／又は測定ヘッド２２によって部分的に取り囲まれている。スラグ試料チャンバ２７は、排気導管又は排気チャネル３３によって通気されてもよい。スラグ試料チャンバ２７は、典型的には、金属バネクリップ２７ｃによって一緒に保持される、特にクラムシェル形式の及び／又は取扱いと使用の容易さのための２個の嵌合半部２７ａ、２７ｂから形成される。
【０１７３】
一実施形態では、スラグ試料チャンバ２７は、長手方向軸３７に沿って異なる直径を有する２つのセクションを有する。
【０１７４】
浸漬方向のセクションは、他のセクションと比較してより大きな直径を有することが好ましい。これにより、装置ヘッド２２又はハウジング３６の縁部に載るための周方向段部２７ｄ、肩部又はレッジを単に設けることが可能になる。
【０１７５】
これにより、スラグ試料チャンバ２７の他のセクションを取り囲むギャップを実現して、特に浸漬方向１７とは反対側のスラグ試料チャンバ２７の一端で、両方の半部２７ａ、２７ｂを固定するクリップ２７ｃのスペース及び使用を可能にすることができる。
【０１７６】
嵌合半部２７ａ、２７ｂの材料は、典型的には、金属、セラミック及び／又は部分金属、部分セラミックの混合物である。組み立てられたスラグ試料チャンバ２７の内部及び外部の形状は、本発明に特定のものではなく、当業者に知られている様々な形状及びサイズに構成されてもよい。
【０１７７】
スラグ試料チャンバ２７は、その浸漬方向１７上に、スラグ流入導管２５を受け入れるためのチャンバ開口部を有し、該スラグ流入導管２５は、好ましくは、耐火性セメント２６によって装置ヘッド２２又はハウジング３６に接合されている。
【０１７８】
スラグ流入導管２５は、スラグ試料チャンバ２７から測定ヘッドキャップ２４のキャップ開口部２９まで延在する。測定ヘッドキャップ２４は、溶融スラグ１８との接触時には溶融しないが、溶融金属１９と接触することによって容易に溶融する金属から構成されることが好ましい。
【０１７９】
測定ヘッドキャップ２４のキャップ開口部２９は、特に薄い及び／又は紙及び／又はプラスチック製である又はそれらを含むテープ２８によって覆われている。
【０１８０】
特に、スラグ流入導管２５は、好ましくは、チャンバ開口部に隣接する反対側の端部よりも浸漬端部において大きい逆円錐形である。
【０１８１】
一実施形態では、流入導管２５の浸漬端部は、測定ヘッドキャップ２４のキャップ開口部２９よりも大きく、及び／又は測定ヘッドキャップ２４と接する。
【０１８２】
このように、図示された実施形態の１つに特定されない一実施形態では、流入導管５、２５は、測定ヘッドキャップ４、２４と流入導管５、２５の先端との間に最小限のギャップが存在するように配置され、それによって、測定ヘッドキャップ４、２４がスラグ１８を通って押されるときに測定ヘッドキャップ４、２４に及ぼされる流体圧力が液体スラグ１８を流入導管５、２５に流入にさせ、それによってスラグ試料チャンバ７、２７に流入させる。
【０１８３】
好ましくは、流入導管２５は金属であり、より好ましくは鋼である。好ましくは、流入導管２５は、製鋼転炉に使用するための装置のこの例では、金属、より好ましくは低炭素鋼である。特に、流入導管２５の壁厚は、０．５〜３ｍｍ、好ましくは１．５ｍｍである。好ましくは、スラグ流入導管２５の内部容積は、スラグ試料チャンバ２７の内部容積の１０〜１００％、好ましくは２０〜５０％、好ましくは２３％である。
【０１８４】
測定ヘッド２２がさらにスラグ層を通過して溶融金属浴内に押し込まれると、流入導管２５は、流入導管２５に対するセメント２６接続部の領域付近までハウジング３６、すなわちハウジング３６の表面に向かって浸漬方向１７に溶融する。
【０１８５】
特に、浸漬装置は、転炉及びリファイナーシステムに使用でき、電気アーク炉などの他の金属精錬容器に使用してもよいが、特に高炉には使用しない。
【０１８６】
一般に、本浸漬装置又は測定ヘッドについての典型的な表現である標準的なサブランスセンサがキャッピングのパッケージに関して想定される。ほとんどのセンサは複数のキャップを保持する。最小のキャップは、センサの組み立て段階での衝撃や取り扱いから保護する役割を果たす。
【０１８７】
このようなキャップの壁厚は、通常約０．２ｍｍである。このものは、スラグとの接触の際に、溶融するのに数秒しかかからない。鋼との接触では、溶融するのに約０．２秒かかる。外側の大型キャップ（４、２４）は、センサの輸送及び取り扱い中に保護機能及びより大きな衝撃からの保護機能を果たす。このようなキャップの壁厚は約０．８ｍｍである。これは、スラグとの接触の際に、溶融するのに数秒かかる。鋼との接触では、溶融するのに約１秒かかる。
【０１８８】
このキャップにスラグが付着するのを防止する手段と共にサブランスセンサが想定される場合が多い。追加の紙キャップが最も一般的に使用される保護である。
【０１８９】
好ましくは、キャップが９０７℃に達した頃に蒸発する薄いＺｎ被膜（５μｍ）を使用することができる。これは、キャップに付着した全てのスラグを吹き飛ばす小さな爆発を生じさせる多量のガスを生成する。
【０１９０】
スラグ試料は、好ましくは約３０ｇの重さがあり、その結果、約２０ｃｃの容量が得られる。この重量及び／又は容積の範囲は、プラス及び／又はマイナス１０％又は２０％とすることができる。
【０１９１】
サブランスセンサは、通常、１回の測定サイクルに耐えるように設計されている。これは、このセンサが浴中を典型的には３０〜６０ｃｍ／ｓの入口速度で移動し、６〜８秒間静止してから２０ｃｍ／ｓの速度で去ることを意味する。
【０１９２】
鋼中の典型的な浸漬深さは約４０ｃｍであり、発泡していないときのスラグ層は約３０ｃｍである。一般に、発泡している場合は数メートルに達することがある。
【０１９３】
これらの値に基づいて、センサは約１秒間スラグ層を通過し、１．５秒間に最も深い位置に移動し続け、６秒間静止したままの状態を保持し、１．５秒間に浴面まで戻る。
【０１９４】
熱電対は、全浸漬時間中に温度を連続的に記録している。これにより、センサが最も深い位置に到達し、熱電対の高温接合部が浴温にまで加熱された後に、温度を正確に解釈することが可能になる。典型的には、これは、静止位置で３〜４秒後である。
【０１９５】
サンプル入口などの熱質量は全て、冷却によって浴を乱す。本発明は、一実施形態では、浴に溶解し、かつ、外側キャップが開放されるとすぐには浴の熱状態に影響を与えない入口を使用する。
【０１９６】
センサの浸漬中に、センサの先端がスラグ層に最初に接触した瞬間に、スラグサンプラの充填経路内の全てのガスが加熱されて膨張を開始し、完全に加熱されたガスは体積係数６である。このガス膨張は、スラグサンプラに対圧を生じさせるが、浸漬による圧力は非常に低いとみなすべきである。結果として、膨張ガスはスラグを浴中に吐き戻しやすい。
【０１９７】
スラグは、スラグ層を通って移動する間に採取することができるに過ぎないため、多くの通気を行うことが好ましい。この通気は、スラグが試料キャビティから流出することを可能にする孔を形成することなくできるだけ多くすべきである。
【０１９８】
入口導管の壁厚は、外側鋼製キャップの壁厚に応じて選択されるべきである。この壁厚は、キャップの壁厚以下であることが好ましい。
【０１９９】
導管からの容積は、閉じ込められた空気が試料キャビティの通気孔を通って逃げることができる限り、できるだけ大きくすべきである。一例として、これは１０％超及び／又は１００％まで、特に２０％〜５０％の間であることが好ましい。
【０２００】
さらに、浸漬中の圧力上昇を最小限に抑えるために、入口導管内の空気抜きが有利であると考えられる。
【０２０１】
本発明の態様と本明細書に記載された発明の実施形態との間で、本発明の範囲に包含される複数の変形及び変更が可能である。いくつかの例では、本発明のいくつかの特徴を、他の特徴に対応して使用することなしに採用することができる。したがって、上記の説明は、単に例示のために与えられるものとして広く解釈し理解するのが妥当である。
【符号の説明】
【０２０２】
１  測定要素
２  測定ヘッド
３  キャリア管
４  測定ヘッドキャップ
５  流入導管
７  スラグ試料チャンバ
９  キャップ開口部
１０  浸漬装置
１３  通気チャネル
１６  ハウジング
１７  浸漬方向
１８  溶融スラグ
１９  溶融金属
２０  浸漬装置
２１  測定要素
２２  測定ヘッド
２３  キャリア管
２４  測定ヘッドキャップ
２５  流入導管
２７  スラグ試料チャンバ
２９  キャップ開口部
３３  通気チャネル
３６  ハウジング
【図１】
2018044955.tif 000003
【図２】
2018044955.tif 000004
【図３】
2018044955.tif 000005
【外国語明細書】
2018044955000001.pdf