(57)【要約】  本発明は、貯留容器と、前記貯留容器の出鋼口に取り付けられるノズルと、前記ノズルの内周面に配設されるイオン伝導性材質のライナーと、前記溶鋼及び前記ライナーに電源を印加する電源供給器と、前記溶鋼と前記ライナーとの間の電圧値又は電流値を測定する測定器と、を備える溶鋼の処理装置に関するものであり、前記溶鋼と前記ライナーとの間の電圧値又は電流値を測定する過程と、前記電圧値又は電流値を用いて前記溶鋼と前記ライナーとの間の界面に付着する介在物の厚さを判断する過程と、を行って、操業中にノズル内の介在物の付着状態を速やかに測定する溶鋼の処理装置及び溶鋼の処理方法が開示される。 【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶鋼を受鋼する空間を有し、前記溶鋼を出鋼するように底面に出鋼口が形成された貯留容器と、
前記溶鋼が通過する内部空間を有し、前記出鋼口に取り付けられるノズルと、
前記ノズルの内周面の少なくとも一部に配設されるイオン伝導性材質のライナーと、
前記溶鋼及び前記ライナーに電力を印加する電源供給器と、
前記溶鋼と前記ライナーとの間の電圧値又は電流値を測定する測定器と、
を備えることを特徴とする溶鋼の処理装置。
【請求項２】
前記電源供給器は、前記溶鋼及び前記ライナーに直流電流又は直流電圧を印加することを特徴とする請求項１に記載の溶鋼の処理装置。
【請求項３】
前記測定器は、
前記電源供給器が前記溶鋼及び前記ライナーに直流電流を印加する場合、前記溶鋼と前記ライナーとの間の電圧値を測定し、
前記電源供給器が前記溶鋼及び前記ライナーに直流電圧を印加する場合、前記溶鋼と前記ライナーとの間の電流値を測定することを特徴とする請求項２に記載の溶鋼の処理装置。
【請求項４】
前記測定器は、
前記電源供給器が前記溶鋼及び前記ライナーに直流電流を印加する場合、前記溶鋼と前記ライナーとの間の電圧値を測定し、前記電源供給器から入力される印加電流値及び前記電圧値を用いて抵抗値を算出し、
前記電源供給器が前記溶鋼及び前記ライナーに直流電圧を印加する場合、前記溶鋼と前記ライナーとの間の電流値を測定し、前記電源供給器から入力される印加電圧値及び前記電流値を用いて抵抗値を算出することを特徴とする請求項２に記載の溶鋼の処理装置。
【請求項５】
前記ライナーは、固体電解質を含むことを特徴とする請求項１に記載の溶鋼の処理装置。
【請求項６】
前記ノズルと前記ライナーとの間に配置されるライナー電極を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の溶鋼の処理装置。
【請求項７】
前記電源供給器は、前記溶鋼及び前記ライナーに直流電流又は直流電圧が印加可能なＤＣ電源を備え、
前記ＤＣ電源の負の端子は前記溶鋼に接続され、
前記ＤＣ電源の正の端子は前記ライナー電極に接続されることを特徴とする請求項６に記載の溶鋼の処理装置。
【請求項８】
前記ノズルは電気伝導性物質を含有し、
前記電源供給器は、前記溶鋼及び前記ライナーに直流電流又は直流電圧が印加可能なＤＣ電源を備え、
前記ＤＣ電源の負の端子は前記溶鋼に接続され、
前記ＤＣ電源の正の端子は前記ノズルに接続されることを特徴とする請求項１に記載の溶鋼の処理装置。
【請求項９】
前記測定器は、
前記電源供給器に接続され、前記溶鋼と前記ライナーとの間の電圧値又は電流値を測定する測定部と、
前記測定部に接続され、前記測定部から入力される電圧値又は電流値と、前記電源供給器から入力される印加電流値又は印加電圧値とを用いて抵抗値を算出する演算部と、
前記演算部に接続され、前記演算部から入力される抵抗値と既に設定された基準抵抗値とを比較して前記溶鋼と前記ライナーとの間の界面に付着する介在物の厚さを判断したり、前記測定部から入力される電圧値又は電流値と既に設定された基準電圧値又は基準電流値とを比較して前記界面に付着する介在物の厚さを判断したりする判断部と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の溶鋼の処理装置。
【請求項１０】
溶鋼を貯留容器内に設ける過程と、
前記貯留容器内に設けられた溶鋼を出鋼する過程と、
前記溶鋼及び前記溶鋼を出鋼するノズルの内周面に配設されたライナーに電力を印加する過程と、
前記溶鋼と前記ライナーとの間の電圧値又は電流値を測定する過程と、
前記電圧値又は電流値を用いて前記溶鋼と前記ライナーとの間の界面に付着する介在物の厚さを判断する過程と、
を含むことを特徴とする溶鋼の処理方法。
【請求項１１】
前記電力を印加する過程において、
前記溶鋼にＤＣ電源の負の端子を接続し、前記ライナーと前記ノズルとの間に配設されたライナー電極又は前記ノズルにＤＣ電源の正の端子を接続して前記溶鋼及び前記ライナーに直流電流又は直流電圧を印加することを特徴とする請求項１０に記載の溶鋼の処理方法。
【請求項１２】
前記電圧値又は電流値を測定する過程において
前記溶鋼及び前記ライナーに直流電流が印加される場合、前記溶鋼と前記ライナーとの間の電圧値を測定し、
前記溶鋼及び前記ライナーに直流電圧が印加される場合、前記溶鋼と前記ライナーとの間の電流値を測定することを特徴とする請求項１１に記載の溶鋼の処理方法。
【請求項１３】
前記電圧値又は電流値を測定する過程後に、
前記溶鋼と前記ライナーとの間の抵抗値算出過程を行い、
前記抵抗値算出過程において、
前記溶鋼及び前記ライナーに直流電流が印加される場合、前記直流電流の印加電流値及び前記電圧値を用いて抵抗値を算出し、前記溶鋼及び前記ライナーに直流電圧が印加された場合、前記直流電圧の印加電圧値及び前記電流値を用いて抵抗値を算出することを特徴とする請求項１２に記載の溶鋼の処理方法。
【請求項１４】
前記介在物の厚さを判断する過程前に、
前記界面の介在物の付着状態を判断する過程を行い、
前記介在物の付着状態を判断する過程において、
前記電圧値、前記電流値又は前記抵抗値と、既に設定された基準電圧値、基準電流値又は基準抵抗値とを比較して、前記電圧値が前記基準電圧値以上であるか、前記電流値が前記基準電流値以下であるか、或いは、前記抵抗値が前記基準抵抗値以上である場合、前記界面を介在物の付着状態と判断し、前記電圧値が前記基準電圧値未満であるか、前記電流値が前記基準電流値を超えるか、或いは、前記抵抗値が前記基準抵抗値未満である場合、前記界面を介在物の未付着状態と判断することを特徴とする請求項１３に記載の溶鋼の処理方法。
【請求項１５】
前記介在物の厚さを判断する過程において、
前記界面を介在物の付着状態と判断する場合、前記電圧値又は前記抵抗値が上がることに伴い、或いは、前記電流値が下がることに伴い、前記界面に付着する介在物の厚さが厚くなると判断し、前記電圧値又は前記抵抗値が下がることに伴い、或いは、前記電流値が上がることに伴い、前記界面に付着する介在物の厚さが薄くなると判断することを特徴とする請求項１４に記載の溶鋼の処理方法。
【請求項１６】
前記介在物の厚さを判断する過程後に、
前記介在物の厚さに応じて後続工程を行う過程を行い、
前記後続工程を行う過程において、前記界面を介在物の付着状態と判断する場合、前記溶鋼の出鋼速度を上げるか、或いは、前記溶鋼と前記ライナーとの間の電流値を上げ、前記界面を介在物の未付着状態と判断する場合、前記溶鋼の出鋼速度を維持するか、或いは、前記溶鋼と前記ライナーとの間の電流値を維持することを特徴とする請求項１５に記載の溶鋼の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶鋼の処理装置及び溶鋼の処理方法に係り、より詳しくは、ノズル内の介在物の付着状態を、操業中に速やかに測定する溶鋼の処理装置及び溶鋼の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
連続鋳造設備は、製鋼設備から精錬された溶鋼の供給を受けて、鋳片を生産する設備である。通常の連続鋳造設備は、製鋼設備において精錬され終わった溶鋼が入れられる取鍋と、取鍋の下側に配置されて、取鍋から溶鋼の供給を受けて一時的に貯留するタンディッシュと、タンディッシュの下側に配置されて、タンディッシュから溶鋼の供給を受けて鋳片状に凝固させるモールドと、モールドの下側に配置されて一連の成形作業を行い、鋳片を製造するセグメントと、を備える。
【０００３】
タンディッシュは、取鍋の溶鋼を受け取ってモールドに供給する。タンディッシュは、介在物の浮上分離、鉱滓の安定化、溶鋼の再酸化の防止、及びストランドへの溶鋼の分配を行う。
タンディッシュは、中空の容器状に製作されて、内部に溶鋼を受鋼する空間が設けられる。
【０００４】
タンディッシュの底面には、出鋼口が形成され、出鋼口には、上部ノズルが嵌着され、上部ノズルは、タンディッシュの下側に設けられた浸漬ノズルと連結される。
タンディッシュは、所定量の溶鋼を受鋼する。溶鋼は、出鋼口及び出鋼口に連結された上部ノズルを介して浸漬ノズル内に流入する。浸漬ノズル内に流入した溶鋼は、モールドに供給されて鋳片状に凝固される。
【０００５】
タンディッシュ内の溶鋼には、アルミナなどの各種の介在物が混入する。溶鋼内に混入した各種の介在物は、大部分はタンディッシュ内において浮上して分離され除去されるが、一部が除去されずに溶鋼内に残留する。
残留した介在物は、溶鋼が浸漬ノズルを通過してモールドに供給される過程において浸漬ノズルに付着して地金を形成する。
【０００６】
浸漬ノズルに付着した介在物は、浸漬ノズルの内径を不規則に縮少させて操業中に溶鋼の出鋼量を不規則に変化させる。これにより、モールド内の溶鋼に流動の偏流が生じる、或はモールド湯面の上下の変動が生じるなど、モールド内の溶鋼の流動が不安定になる。
【０００７】
モールド内における溶鋼の流動が不安定になった場合、凝固シェルに欠陥が生じ易く、その結果、鋳片の品質が低下するだけではなく、操業中に鋳片のブレーキアウトが生じて操業が中断されてしまう場合がある。また、浸漬ノズルに多量の介在物が付着した場合にはノズルが閉塞される場合があり、その結果、操業が中断されてしまう場合がある。
【０００８】
以下、説明の便宜のために、上記したように、浸漬ノズルに介在物が付着して形成された地金により、浸漬ノズルの内径が不規則的に縮小したり、浸漬ノズルが閉塞したりする現象を「ノズル閉塞」と記す。
上記したノズル閉塞を抑えるために、例えば、特開２０１１−１４７９４０号、特開２０１２−２１０６４７号、特開２００５−１９９３３９号、及び特開２００５−０６６６８９号に、浸漬ノズルに電極を設けて、浸漬ノズルに付着した介在物の電気化学的な脱酸素反応を誘導する連続鋳造方法が提案されている。
【０００９】
このとき、電極に印加される電力の大きさに応じて地金の脱酸素反応速度が異なるので、地金の付着状態に対応して印加する電力の大きさを変化させると、効果的にノズル閉塞が抑えられる。
【００１０】
しかしながら、上記の特許文献１乃至４には、所定の大きさの電流を浸漬ノズルの内壁に印加して地金の付着を抑えるだけであり、ノズル内の介在物の付着状態を速やかに測定して地金の付着状態に対応可能な連続鋳造方法は開示されていない。この理由から、地金の付着状態に対応して付着する地金を効果的に除去するために、ノズル内の介在物の付着状態を速やかに測定する連続鋳造方法の開発が求められている。
【００１１】
従来から、ノズル閉塞の発生状況を測定する方法として、モールドの湯面の変動を測定してノズル閉塞の発生有無を測定する方法が提案されている。しかしながら、この方法は、ノズルに介在物が付着して発生する現象である溶鋼流動の変化を用いてノズルの介在物の付着状態を間接的に測定する方法であり、このような方法では、ノズルの内壁における介在物の生成及び付着状態を速やかに感知することができない。
この理由から、操業中に発生するノズル閉塞を抑制若しくは防止するために、ノズル内の介在物の付着状態を速やかに測定する方法が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０１１−１４７９４０号公報
【特許文献２】特開２０１２−２１０６４７号公報
【特許文献３】特開２００５−１９９３３９号公報
【特許文献４】特開２００５−０６６６８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、操業中にノズル内の介在物の付着状態を速やかに判断する溶鋼の処理装置及び溶鋼の処理方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、操業中にノズル閉塞が生じることを効果的に抑制又は防止する溶鋼の処理装置及び溶鋼の処理方法を提供することにある。
更に、本発明の更に他の目的は、操業の安定性及び生産性を向上させる溶鋼の処理装置及び溶鋼の処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記した目的を達成するために、本発明の実施形態による溶鋼の処理装置は、溶鋼を受鋼する空間を有し、前記溶鋼を出鋼するように底面に出鋼口が形成された貯留容器と、前記溶鋼が通過する内部空間を有し、前記出鋼口に取り付けられるノズルと、前記ノズルの内周面の少なくとも一部に配設されるイオン伝導性材質のライナーと、前記溶鋼及び前記ライナーに電力を印加する電源供給器と、前記溶鋼と前記ライナーとの間の電圧値又は電流値を測定する測定器と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
好ましくは、前記電源供給器は、前記溶鋼及び前記ライナーに直流電流又は直流電圧を印加する。
【００１６】
また、好ましくは、前記測定器は、前記電源供給器が前記溶鋼及び前記ライナーに直流電流を印加する場合、前記溶鋼と前記ライナーとの間の電圧値を測定し、前記電源供給器が前記溶鋼及び前記ライナーに直流電圧を印加する場合、前記溶鋼と前記ライナーとの間の電流値を測定する。
【００１７】
更に、好ましくは、前記測定器は、前記電源供給器が前記溶鋼及び前記ライナーに直流電流を印加する場合、前記溶鋼と前記ライナーとの間の電圧値を測定し、前記電源供給器から入力される印加電流値及び前記電圧値を用いて抵抗値を算出し、前記電源供給器が前記溶鋼及び前記ライナーに直流電圧を印加する場合、前記溶鋼と前記ライナーとの間の電流値を測定し、前記電源供給器から入力される印加電圧値及び前記電流値を用いて抵抗値を算出する。
【００１８】
示すように前記ライナーは、固体電解質を含む。
示すように前記ノズルと前記ライナーとの間に配置されるライナー電極を更に備える。
示すように前記電源供給器は、前記溶鋼及び前記ライナーに直流電流又は直流電圧が印加可能なＤＣ電源を備え、前記ＤＣ電源の負の端子は前記溶鋼に接続され、前記ＤＣ電源の正の端子は前記ライナー電極に接続される。
【００１９】
示すように前記ノズルは電気伝導性物質を含有し、前記電源供給器は、前記溶鋼及び前記ライナーに直流電流又は直流電圧が印加可能なＤＣ電源を備え、前記ＤＣ電源の負の端子は前記溶鋼に接続され、前記ＤＣ電源の正の端子は前記ノズルに接続される。
【００２０】
示すように前記測定器は、前記電源供給器に接続され、前記溶鋼と前記ライナーとの間の電圧値又は電流値を測定する測定部と、前記測定部に接続され、前記測定部から入力される電圧値又は電流値と、前記電源供給器から入力される印加電流値又は印加電圧値とを用いて抵抗値を算出する演算部と、前記演算部に接続され、前記演算部から入力される抵抗値と既に設定された基準抵抗値とを比較して前記溶鋼と前記ライナーとの間の界面に付着する介在物の厚さを判断したり、前記測定部から入力される電圧値又は電流値と既に設定された基準電圧値又は基準電流値とを比較して前記界面に付着する介在物の厚さを判断したりする判断部と、を備える。
【００２１】
上記した目的を達成するために、本発明の実施形態による溶鋼の処理方法は、溶鋼を貯留容器内に設ける過程と、前記貯留容器内に設けられた溶鋼を出鋼する過程と、前記溶鋼及び前記溶鋼を出鋼するノズルの内周面に配設されたライナーに電力を印加する過程と、前記溶鋼と前記ライナーとの間の電圧値又は電流値を測定する過程と、前記電圧値又は電流値を用いて前記溶鋼と前記ライナーとの間の界面に付着する介在物の厚さを判断する過程と、を含むことを特徴とする。
【００２２】
好ましくは、前記電力を印加する過程において、前記溶鋼にＤＣ電源の負の端子を接続し、前記ライナーと前記ノズルとの間に配設されたライナー電極又は前記ノズルにＤＣ電源の正の端子を接続して前記溶鋼及び前記ライナーに直流電流又は直流電圧を印加する。
【００２３】
また、好ましくは、前記電圧値又は電流値を測定する過程において、前記溶鋼及び前記ライナーに直流電流が印加される場合、前記溶鋼と前記ライナーとの間の電圧値を測定し、前記溶鋼及び前記ライナーに直流電圧が印加される場合、前記溶鋼と前記ライナーとの間の電流値を測定する。
【００２４】
更に、好ましくは、前記電圧値又は電流値を測定する過程後に、前記溶鋼と前記ライナーとの間の抵抗値算出過程を行い、前記抵抗値算出過程において、前記溶鋼及び前記ライナーに直流電流が印加される場合、前記直流電流の印加電流値及び前記電圧値を用いて抵抗値を算出し、前記溶鋼及び前記ライナーに直流電圧が印加される場合、前記直流電圧の印加電圧値及び前記電流値を用いて抵抗値を算出する。
【００２５】
示すように前記介在物の厚さを判断する過程前に、前記界面の介在物の付着状態を判断する過程を行い、前記介在物の付着状態を判断する過程において、前記電圧値、前記電流値又は前記抵抗値と、既に設定された基準電圧値、基準電流値又は基準抵抗値とを比較して、前記電圧値が前記基準電圧値以上であるか、前記電流値が前記基準電流値以下であるか、或いは、前記抵抗値が前記基準抵抗値以上である場合、前記界面を介在物の付着状態と判断し、前記電圧値が前記基準電圧値未満であるか、前記電流値が前記基準電流値を超えるか、或いは、前記抵抗値が前記基準抵抗値未満である場合、前記界面を介在物の未付着状態と判断する。
【００２６】
示すように前記介在物の厚さを判断する過程において、前記界面を介在物の付着状態と判断する場合、前記電圧値又は前記抵抗値が上がることに伴い、或いは、前記電流値が下がることに伴い、前記界面に付着する介在物の厚さが厚くなると判断し、前記電圧値又は前記抵抗値が下がることに伴い、或いは、前記電流値が上がることに伴い、前記界面に付着する介在物の厚さが薄くなると判断する。
【００２７】
示すように前記介在物の厚さを判断する過程後に、前記介在物の厚さに応じて後続工程を行う過程を行い、前記後続工程を行う過程において、前記界面を介在物の付着状態と判断する場合、前記溶鋼の出鋼速度を上げるか、或いは、前記溶鋼と前記ライナーとの間の電流値を上げ、前記界面を介在物の未付着状態と判断する場合、前記溶鋼の出鋼速度を維持するか、或いは、前記溶鋼と前記ライナーとの間の電流値を維持する。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の実施形態によれば、ノズルの介在物の付着状態を速やかに測定する測定器を形成し、これを用いて操業中にノズル内に介在物が付着する状態を速やかに測定することができる。これにより、溶鋼処理過程においてノズル閉塞が生じることを効果的に抑制又は防止し、その結果、ノズル閉塞により生じる設備の損傷を防いで安定的に操業を行うことができる。
【００２９】
例えば、本発明を連続鋳造設備に適用した場合、測定器が、操業中に溶鋼とノズル内のライナーとの間の電圧値又は電流値を連続的に測定し、測定された値と、溶鋼とノズルとの間に印加した電流値又は電圧値と、を入力して抵抗値を算出する。これを予め設定された抵抗値と比較して、ノズル内の介在物の付着状態及び介在物の厚さの増減を判断し、これにより、ノズル閉塞状態を速やかに把握する。
【００３０】
その結果、後続過程を行ってノズル閉塞を速やかに解消することができる。具体的には、ノズル閉塞の状態であった場合は、ノズルの開度を高めて溶鋼の出鋼速度を上げ、介在物の分離を促す。また、印加する電力の電流値を上げて介在物の電気化学的な脱酸素反応を誘導する。このようにして、ノズル閉塞を速やかに解消することができる。
【００３１】
これにより、ノズル閉塞により生じる凝固シェルの欠陥及びブレーキアウトを効果的に防ぎ、その結果として、設備の損傷及び操業の中断を防ぐことができる。従って、安定に操業を行うことができ、その結果、生産性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態による溶鋼の処理装置の概略図である。
【図２】本発明の変形例による溶鋼の処理装置の概略図である。
【図３】本発明の変形例による溶鋼の処理装置の概略図である。
【図４】本発明の実施形態による溶鋼の処理装置に設けられる電気回路の概略図である。
【図５】本発明の実施形態による溶鋼の処理装置に設けられる電気回路の概念図である。
【図６】本発明の実施形態による固体電解質の特性実験を行った後、その結果値を示すグラフである。
【図７】本発明の実施形態により操業を行った後、その結果値を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、添付図面に基づき、本発明の実施形態について詳細に説明する。しかしながら、本発明は、以下に開示される実施形態に何ら限定されるものではなく、異なる様々な形態として実現されるものである。これらの実施形態は、単に本発明の開示を完全たるものにし、通常の知識を有する者に発明の範囲を完全に知らせるために提供されるものである。一方、本発明の実施形態を説明するために図面は誇張されている。図中、同じ符号は同じ構成要素を示す。
【００３４】
図１は、本発明の実施形態による溶鋼の処理装置を示す概略図であり、図２及び図３は、本発明の変形例による溶鋼の処理装置を示す概略図であり、図４は、本発明の実施形態による溶鋼の処理装置に設けられる電気回路の概略図である。また、図５は、本発明の実施形態による溶鋼の処理装置に設けられる電気回路を示す概念図である。
【００３５】
より詳細には、図２は、本発明の第１の変形例による溶鋼の処理装置を示す概略図であり、図３は、本発明の第２の変形例による溶鋼の処理装置を示す概略図である。また、図４（ａ）は、本発明の実施形態及び第２の変形例による溶鋼の処理装置に設けられる電気回路を示す概略図であり、図４（ｂ）は、本発明の第１の変形例による溶鋼の処理装置に設けられる電気回路を示す概略図であり、図４（ｃ）は、本発明の実施形態による溶鋼の処理装置の測定部に電流測定部が適用される場合に溶鋼の処理装置に設けられる電気回路を示す概略図である。
【００３６】
本発明の実施形態による溶鋼の処理装置は、鉄鋼製造設備において製造される溶融状態の被処理物、例えば、溶鋼を処理する装置である。更に詳しくは、溶鋼の処理装置は、溶鋼を受鋼して内部に所定の時間だけ滞留させた後にこれを出鋼し、出鋼する過程において溶鋼の出鋼量を調節する装置である。
【００３７】
本発明の実施形態においては、溶鋼の処理装置が適用される鉄鋼製造設備の例として連続鋳造設備が挙げられる。このため、溶鋼の処理装置の貯留容器１００は、連続鋳造設備において用いられるタンディッシュを備え、下部ノズル２２０は、タンディッシュに取り付けられる浸漬ノズル（Ｓｕｂｍｅｒｇｅｄ  Ｅｎｔｒｙ  Ｎｏｚｚｌｅ；ＳＥＮ）を備える。もちろん、本発明の実施形態による溶鋼の処理装置が適用される設備は、連続鋳造設備に特に限定されない。
【００３８】
以下、図１乃至図５を参照して、本発明の実施形態による溶鋼の処理装置について説明する。
図１は、本発明の実施形態による溶鋼の処理装置を示す概略図である。
図１に示すように、溶鋼の処理装置は、溶鋼Ｍを受鋼する空間を有し、溶鋼Ｍを出鋼するように底面に出鋼口１１０が形成された貯留容器１００と、溶鋼Ｍが通過する内部空間を有し、出鋼口１１０に取り付けられるノズル２００と、ノズル２００の内周面の少なくとも一部に配設されるイオン伝導性材質のライナー４００と、ノズル２００とライナー４００との間に配置されるライナー電極５００と、溶鋼Ｍ及びライナー４００に電力を印加する電源供給器６００と、溶鋼Ｍとライナー４００との間の電圧値又は電流値を測定する測定器７００と、を備える。
【００３９】
上記した溶鋼の処理装置の下部にはモールド１０が設けられる。モールド１０は、貯留容器１００から溶鋼の処理装置のノズル２００を介して出鋼される溶鋼Ｍの供給を受けて、これを鋳片状に凝固させる。
【００４０】
上貯留容器１００、例えば、タンディッシュは、内部に溶鋼Ｍを受鋼する所定の空間が設けられた容器状を有し、内部は耐火物により保護されて、取鍋（図示せず）から供給される溶鋼Ｍを一時的に貯留する。貯留容器１００には、貯留容器１００内に受鋼される溶鋼Ｍを出鋼するように貯留容器１００の底面を上下方向に貫通して出鋼口１１０が形成され、出鋼口１１０にはノズル２００が取り付けられる。
【００４１】
ノズル２００は、貯留容器１００の下側において出鋼口１１０を上下方向に貫通して取り付けられる。ノズル２００は、長手方向に延設される中空の管状を有し、耐火物により製作される。ノズル２００には、上下部が開放されて溶鋼Ｍが通過する内部空間が設けられる。ノズル２００は、上部ノズル２１０と、下部ノズル２２０、例えば、浸漬ノズルと、を備える。
【００４２】
ノズル２００は、上部ノズル２１０が出鋼口１１０を貫通して取り付けられ、下部ノズル２２０が上部ノズル２１０に接続されて貯留容器１００と連通する。下部ノズル２２０の下端部には、溶鋼Ｍが出鋼するように吐出口が配設される。貯留容器１００に受鋼される溶鋼Ｍは、出鋼口１１０と、ノズル２００の内部空間及び下部ノズル２２０の吐出口を経てモールド１０内に供給される。
【００４３】
ノズル２００の一方の側には、ノズル２００の内部空間を通過する溶鋼Ｍの出鋼量を調節するようにスライドゲート３００が設けられる。スライドゲート３００は、上部ノズル２１０と下部ノズル２２０との間に配置され、ノズル２００の開度を調節して溶鋼Ｍの出鋼量を調節する。
【００４４】
一方、溶鋼Ｍには、介在物、例えば、アルミナ介在物が混入する。溶鋼Ｍ内に混入する介在物は、溶鋼Ｍがノズル２００を通過してモールド１０に供給される過程においてノズル２００内にも付着する。ノズル２００内に付着した介在物は、ノズル２００の内径を不規則に減らしてノズル２００を通過する溶鋼Ｍの出鋼量を不規則に変化させる。このような現象をノズル閉塞と称する。
【００４５】
ノズル閉塞が起こることを抑制又は予防するために、ノズル２００の内周面に後記するイオン伝導性材質のライナー４００を設け、ライナー４００に電力を印加してノズル２００内に付着する介在物を電気化学的な方式を用いて脱酸素させて除去する。このとき、印加される電力の電流値に応じて介在物の脱酸速度が異なり、このため、介在物を効果的に除去するためには、操業中にノズル内の介在物の付着状態を速やかに測定し、これに対応して印加する電力を調節しなければならない。本発明の実施形態においては、このために、後記する測定器７００を備え、測定器７００を用いてノズル２００内の介在物の付着状態及び介在物の厚さを速やかに測定する。
【００４６】
ライナー４００は、ノズル２００の内周面の少なくとも一部に配設され、所定の面積及び厚さの膜状を有する。ライナー４００は、固体電解質を含み、固体電解質は、例えば、ジルコニア（ＺｒＯ２）である。固体電解質は、内部をイオンが移動可能であり、ライナー４００は固体電解質によりイオン伝導性を有する。即ち、ノズル２００の内周面には、ライナー４００によりイオンが移動可能な経路が形成される。
【００４７】
操業中に、ライナー４００は溶鋼Ｍと接触し、物質の相が互いに異なる溶鋼Ｍとライナー４００と間の接触により、ライナー４００の内周面に界面４１０が形成される。操業中にライナー４００には電力が印加され、印加された電力によりライナー４００の界面４１０に付着する介在物１、（例えば、アルミナ介在物（Ａｌ２Ｏ３））は、電気化学的な還元反応が誘導される。これにより、介在物１は、酸素イオン及び金属イオンに分離され、酸素イオンはライナー４００の内部において正極に向かって移動して溶鋼Ｍから除去され、金属イオンは溶鋼Ｍに混入される。
【００４８】
ライナー電極５００は、ライナー４００とノズル２００との間に配置される。ライナー電極５００は、ライナー４００に電力を印加する役割を果たす。このとき、ライナー電極５００に印加される電力に対応して溶鋼Ｍに電力が印加される。例えば、ライナー電極５００に直流電流の正極を接続し、溶鋼Ｍに直流電流の負極を接続する。ライナー電極５００及び溶鋼Ｍにより、ライナー４００には電気の流れが形成される。ライナー電極５００の材質としては、カーボン材質が挙げられる。
【００４９】
電源供給器６００は、貯留容器１００及びノズル２００の外側に設けられ、溶鋼Ｍ及びライナー４００に、電力、例えば、直流電流又は直流電圧を印加する役割を果たす。電源供給器６００は、溶鋼Ｍ及びライナー４００に直流電流又は直流電圧を印加するＤＣ電源を備える。ＤＣ電源の負の端子は溶鋼Ｍに接続され、ＤＣ電源の正の端子はライナー電極５００又はノズル２００に接続される。
【００５０】
より具体的には、ノズル２００とライナー４００との間にライナー電極５００が配置される場合、ＤＣ電源の正の端子はライナー電極５００に接続され、その他の場合、ＤＣ電源の正の端子はノズル２００に接続される。ＤＣ電源の正の端子がノズル２００に接続される場合、ノズル２００は、全体の重量に対して２０重量％以上のカーボンを含有し、これにより、ノズル２００は目的とする電気伝導性を有する。上記したように、ＤＣ電源は溶鋼Ｍに負極を接続し、ライナー電極５００又はノズル２００に正極を接続する。
【００５１】
測定器７００（７００ａ、７００ｂ）は、電源供給器６００に接続され、溶鋼Ｍ及びライナー４００の間の電圧値又は電流値を測定する測定部７１０（７１１、７１２）と、測定部７１０に接続され、測定部から入力される電圧値又は電流値及び電源供給器６００から入力される印加電流値又は印加電圧値を用いて抵抗値を算出する演算部７２０と、演算部７２０に接続され、演算部７２０から入力される抵抗値及び予め設定された基準抵抗値を比較して溶鋼Ｍとライナー４００との間の界面４１０に付着する介在物１の厚さを推定したり、測定部７１０から入力される電圧値又は電流値と既に設定された基準電圧値又は基準電流値とを比較して界面４１０に付着する介在物１の厚さを推定したりする判断部７３０と、を備える。
【００５２】
ここで、測定部７１０は、電圧値を測定する電圧測定部７１１と、電流値を測定する電流測定部７１２と、を備える。例えば、電源供給器６００が溶鋼Ｍ及びライナー４００に所定の大きさの直流電力を印加する場合に対応して、電圧測定部７１１と、演算部７２０及び判断部７３０を有する第１の測定器７００ａが電源供給器６００に接続される（図４（ａ）及び図４（ｂ）を参照すること）。これとは異なり、電源供給器６００が溶鋼Ｍ及びライナー４００に所定の大きさの直流電圧を印加する場合に対応して、電流測定部７１２と、演算部７２０及び判断部７３０を有する第２の測定器７００ｂが電源供給器６００に接続される（図４（ｃ）を参照すること）。第１の測定器７００ａ及び第２の測定器７００ｂは、上記したように、電源供給器６００から印加される電力に対応して本発明の実施形態による溶鋼の処理装置に選択的に適用される。
【００５３】
上記した測定器７００は、測定部７１０を用いて電源供給器６００が溶鋼Ｍ及びライナー４００に直流電流を印加する場合、溶鋼Ｍとライナー４００との間の電圧値を測定し、電源供給器６００が溶鋼Ｍ及びライナー４００に直流電圧を印加する場合、溶鋼Ｍとライナー４００との間の電流値を測定する。また、測定器７００は、演算部７２０により測定された電流値又は電圧値から抵抗値を算出する。これについては後記する。
【００５４】
電源供給器６００が溶鋼Ｍ及びライナー４００に直流電流を印加する場合、測定部７１０は溶鋼Ｍとライナー４００との間の電圧値を測定し、演算部７２０は、電源供給器６００から入力される印加電流値及び測定部７１０から入力される測定された電圧値を用いて抵抗値を算出する。また、電源供給器６００が溶鋼Ｍ及びライナー４００に直流電圧を印加する場合、測定部７１０は溶鋼Ｍとライナー４００との間の電流値を測定し、演算部７２０は電源供給器６００から入力される印加電圧値及び測定部７１０から入力される測定された電流値を用いて抵抗値を算出する。
【００５５】
更に、測定器７００は、判断部７３０を用いて算出した抵抗値、測定された電圧値又は測定された電流値から、界面４１０に付着する介在物の厚さ及び介在物の付着状態を速やかに判断する。これにより、本発明の実施形態による溶鋼の処理装置は、操業中にノズル２００内の介在物の付着状態及び介在物の厚さを速やかに測定することが可能になる。
【００５６】
重複する説明を省略するために、測定器７００が溶鋼Ｍとライナー４００との間の電流値又は電圧値を測定し、抵抗値を算出し、ノズル２００内の介在物の付着状態及び介在物の厚さを推定することについては、本発明の実施形態による溶鋼の処理方法を説明するときに詳細に後記する。
【００５７】
一方、本発明の実施形態による溶鋼の処理装置は、下記の変形例によって種々に具体化される。
まず、図２及び図４（ｂ）を参照して、本発明の第１の変形例による溶鋼の処理装置について説明した後、次いで、図３及び図４（ａ）を参照して、本発明の第２の変形例による溶鋼の処理装置について説明する。このとき、本発明の実施形態による溶鋼の処理装置と区別される特徴を中心として説明し、残りは本発明の実施形態による溶鋼の処理装置とその構成が同様であるため、以下ではそれについての説明を省略する。
【００５８】
図２及び図４（ｂ）に示すように、本発明の第１の変形例による溶鋼の処理装置は、ＤＣ電源の正の端子が、ノズル２００に接続される。即ち、本発明の第１の変形例による溶鋼の処理装置は、別途に電極を設けることなく、ノズル２００を電極として活用する。このために、ノズル２００は、電気伝導性物質を含有し、電気伝導性物質は、例えば、カーボンが用いられる。なお、目的とする電気伝導性を有するようにするために、ノズル２００へは、カーボンの含有量が、ノズル２００の全体の重量に対して２０重量％以上である。
【００５９】
図３に示すように、本発明の第２の変形例による溶鋼の処理装置は、ライナー４００及びライナー電極５００が、ノズル２００の内周面の一部に配設される。このとき、本発明の第２の変形例による溶鋼の処理装置に設けられる電気回路は、本発明の実施形態による溶鋼の処理装置に設けられる電気回路と、その構成が同様であり、これを図４（ａ）に示す。
【００６０】
本発明の第２の変形例による溶鋼の処理装置は、ライナー４００及びライナー電極５００をノズル２００の内周面上の目的とする少なくとも一つ以上の個所に配設し、配設された個所における介在物の付着状態及び介在物の厚さを速やかに測定する。このとき、ライナー４００及びライナー電極５００が配設される個所は、ノズル２００内に多量の介在物が付着する個所、例えば、溶鋼Ｍが流入するノズル２００の上部領域、又は溶鋼Ｍが吐き出されるノズル２００の下部領域である。
【００６１】
図６は、本発明の実施形態による固体電解質の特性実験を行った後、その結果値を示すグラフである。
本発明の実施形態による溶鋼の処理方法について説明する前に、図６を参照して、正極、固体電解質、溶鋼、及び負極を有する電気化学的な回路において、固体電解質及び溶鋼の間に介在物が形成されることにより変化する抵抗の特性実験をした結果について説明する。
【００６２】
上記した特性実験を行うために、ＭｇＯ安定化ＺｒＯ２（ＭＳＺ）を用いて所定の大きさの容器（以下、試片と称する。）を形成し、溶鋼が入れられた坩堝を設けた。
溶鋼が入れられた坩堝に試片を５ｍｍの深さに浸漬した後、試片に正極を接続し、溶鋼に負極を接続して電気化学的な回路を形成した。このように形成した電気化学的な回路に、直流電圧を印加し、直流電圧の電圧値を上げながら試片と溶鋼との間の電流値を測定した。このとき、試片と溶鋼との間の界面に酸素を供給して試片と溶鋼との間に介在物（Ａｌ２Ｏ３）が形成されるように誘導した。実験を終えた後、試片の浸漬深さを１０ｍｍ、１５ｍｍに変えながら、同様の実験を繰り返し行った。
【００６３】
このようにして行われた実験の結果を図６に示す。
図６に示すように、実験を始めた後、第１の区間Iにおいては、電圧値を上げるに伴い、試片と溶鋼との間の電流値が直線形的に上がるということが分かる。
しかしながら、第１の区間Iを経過した後の第２の区間IIにおいては、試片と溶鋼との間の電流値が、電圧値を上げたにも拘わらず、電圧値の増加に対応して予測される電流値に見合う分だけ上がらないということが分かる。
【００６４】
これにより、第１の区間と第２の区間との間に試片と溶鋼との間の抵抗値が上がったことが分かり、抵抗値の増加は、試片と溶鋼との間への介在物の生成・誘導によるものであると認められる。すなわち、試片に介在物が付着し、付着した介在物は試片と溶鋼との間に電流が流れるのを防ぐ抵抗として働く。このため、介在物が付着してからは、電気化学的な回路の全体の抵抗値が上がって、電圧値が上がる分に見合うだけ電流値が上がらず、これにより、測定される電圧値及び電流値の勾配が変わるものであると推定される。
【００６５】
上記のように、溶鋼と固体電解質との間に形成される界面に付着する介在物は、溶鋼と固体電解質との間の抵抗値と関連性があるということが分かる。このため、本発明の実施形態による溶鋼の処理装置及び溶鋼の処理方法においては、この現象を活用して介在物の付着状態及び介在物の厚さを推定し、操業条件を調節して、ノズル閉塞を効果的に抑制又は予防する。
【００６６】
以下、本発明の実施形態による溶鋼の処理方法について説明する。このとき、本発明の実施形態による溶鋼の処理方法について説明し易いように、図１乃至図５に示す本発明の実施形態による溶鋼の処理装置を参照して説明する。
【００６７】
本発明の実施形態による溶鋼の処理方法は、溶鋼Ｍを貯留容器１００内に貯留する過程と、貯留容器１００内に貯留された溶鋼Ｍを出鋼する過程と、溶鋼Ｍと、溶鋼Ｍを出鋼するノズル２００の内周面に配設されたライナー４００と、に電力を印加する過程と、溶鋼Ｍとライナー４００との間の電圧値又は電流値を測定する過程と、測定された電圧値又は電流値を用いて溶鋼Ｍとライナー４００との間の界面４１０に付着する介在物１の厚さを推定する過程と、を含む。
【００６８】
まず、本発明の実施形態による溶鋼の処理方法を適用する、溶鋼処理装置について簡略に説明する。溶鋼処理装置は、溶鋼を受鋼する貯留容器１００と、貯留容器１００に設けられた出鋼口１１０と、出鋼口１１０に取り付けられたノズル２００と、を備える。また、ノズル２００の内周面には、ライナー電極５００と、ライナー４００がと、がこの順に設けられ、ノズル２００の一方の側には、ノズル２００の開度を調節するスライドゲート３００が取り付けられる。
【００６９】
更に、ノズル２００の外側に溶鋼Ｍ及びライナー４００に電力を印加する、電源供給器６００が設けられ、電源供給器６００、溶鋼Ｍ、及びライナー４００を有する電気化学的な回路が形成される。電源供給器６００と、溶鋼Ｍ及びライナー４００を有する電気化学的な回路に溶鋼Ｍとライナー４００との間の電圧値又は電流値を測定する測定器７００が接続される。上記の溶鋼の処理装置の下方にはモールド１０が設けられ、貯留容器１００内の溶鋼Ｍは、ノズル２００によりモールド１０内に供給される。
【００７０】
まず、溶鋼Ｍを貯留容器１００内に設ける。溶鋼Ｍを運ぶ運搬容器（図示せず）、例えば、取鍋を貯留容器１００の上方に移動させた後、運搬容器を傾動させて貯留容器１００内に溶鋼を貯留する。
【００７１】
次いで、貯留容器１００内に貯留された溶鋼Ｍを出鋼する。ノズル２００に取り付けられたスライドゲート３００を用いてノズル２００を開いて溶鋼Ｍを出鋼する。このとき、スライドゲート３００は、ノズル２００の開度を調節して出鋼される溶鋼Ｍの出鋼量及び出鋼速度を調節する。
【００７２】
溶鋼Ｍの出鋼が終わると、溶鋼Ｍ及びライナー４００に電力を印加する。電力を印加する過程において、溶鋼ＭにＤＣ電源の負の端子を接続し、ライナー４００とノズル２００との間に配設されたライナー電極５００にＤＣ電源の正の端子を接続するか（図４（ａ）を参照すること）、又はノズル２００にＤＣ電源の正の端子を接続して（図４（ｂ）を参照すること）、溶鋼Ｍ及びライナー４００に直流電流又は直流電圧を印加する。
【００７３】
電圧値又は電流値を測定する過程について説明する前に、図４及び図５を参照して、電源供給器６００、溶鋼Ｍ、及びライナー４００を有する電気化学的な回路について説明する。
【００７４】
図４（ａ）に示すように、本発明の実施形態による溶鋼の処理装置に設けられる電気化学的な回路は、ＤＣ電源の正の端子と、ライナー電極５００と、ライナー４００と、界面４１０と、溶鋼Ｍと、ＤＣ電源の負の端子と、を備え、それぞれが電気的に互いに接続される。ここで、溶鋼Ｍ、ライナー４００、及びライナー電極５００の各抵抗であるＲ１抵抗、Ｒ３抵抗、及びＲ４抵抗は、各物質の電気的な特性により与えられるか、或いは、測定可能な定数値であり、界面４１０の抵抗は、操業中に付着する介在物により変わる変数値である。
【００７５】
これを簡略化して図５に示す。
電気化学的な回路の全体の抵抗は、溶鋼Ｍの抵抗であるＲ１抵抗、界面４１０の抵抗であるＲ２抵抗、ライナー４００の抵抗であるＲ３抵抗、及びライナー電極４１０の抵抗であるＲ４抵抗を合算して得る。溶鋼Ｍとライナー４００との間の電圧値又は電流値を測定するために、上記した電気化学的な回路には測定器７００が接続される。測定器７００の構成について説明すると、下記の通りである。
【００７６】
測定器７１０は電気化学的な回路に接続され、電圧値又は電流値を測定する測定部７１０と、測定部７１０に接続され、抵抗値を算出する演算部７２０と、演算部７２０に接続され、界面４１０に付着する介在物の厚さを推定する判断部７３０と、を備える。このとき、測定部７１０は、電圧測定部７１１、例えば、電圧計と、電流測定部７１２、例えば、電流計と、を備え、ＤＣ電源から印加される電力に対応して電圧測定部７１１及び電流測定部７１２のうちのいずれか一方が選択されて電気化学的な回路と接続される。
【００７７】
ＤＣ電源から直流電流が印加される場合、電圧測定部７１１は、図４（ａ）又は図４（ｂ）に示すように、電圧測定部７１１がＤＣ電源と並列接続されるように電気化学的な回路と接続される。ＤＣ電源から直流電圧が印加される場合、電流測定部７１２は、図４（ｃ）に示すように、電流測定部７１２がＤＣ電源と直列接続されるように電気化学的な回路と接続される。界面４１０の抵抗であるＲ２抵抗を算出するために、電気化学的な回路において測定される電流値及び電圧値を用いる。
【００７８】
例えば、電圧測定部７１１において測定される電圧値及びＤＣ電源から印加される直流電流の印加電流値から電気化学的な回路の全体の抵抗値を算出し、全体の抵抗値から与えられた値を有するＲ１抵抗、Ｒ３抵抗及びＲ４抵抗の抵抗値を除く界面４１０抵抗であるＲ２抵抗の抵抗値を算出する。なお、電流測定部７１２において測定される電流値及びＤＣ電源から印加される直流電圧の印加電圧値から電気化学的な回路の全体の抵抗値を算出し、全体の抵抗値から与えられた値を有するＲ１抵抗、Ｒ３抵抗、Ｒ４抵抗の抵抗値を除く界面４１０抵抗であるＲ２抵抗の抵抗値を算出する。
【００７９】
溶鋼Ｍ及びライナー４００に電力を印加した後、溶鋼Ｍとライナー４００との間の電圧値又は電流値を測定する。電圧値又は電流値を測定する過程において、溶鋼Ｍ及びライナー４００に直流電流が印加される場合、溶鋼Ｍとライナー４００との間の電圧値を測定し、溶鋼Ｍ及びライナー４００に直流電圧が印加される場合、溶鋼Ｍとライナー４００との間の電流値を測定する。電圧値又は電流値の測定はリアルタイムにて行われ、所定の時間間隔にて連続して行われる。例えば、操業が行われる間に０．２秒の間隔にて電圧値又は電流値を連続して測定する。
【００８０】
電圧値又は電流値を測定する過程後に、溶鋼Ｍとライナー４００との間の抵抗値を算出する過程を行う。抵抗値の算出過程において、溶鋼Ｍ及びライナー４００に直流電流が印加された場合、直流電流の印加電流値及び測定される電圧値を用いて、例えば、オームの法則により抵抗値を算出する。また、溶鋼Ｍ及びライナー４００に直流電圧が印加さた場合、直流電圧の印加電圧値及び測定された電流値を用いて抵抗値を算出する。抵抗値の算出は、電圧値又は電流値を測定する過程に対応してリアルタイムにて行われ、所定の時間間隔にて連続して行われる。例えば、電圧値又は電流値の測定が０．２秒の間隔にて連続して行われる場合、抵抗値の算出もまた０．２秒の間隔にて連続して行われる。
【００８１】
上記した過程を通して電圧値又は電流値を測定し、これを用いて抵抗値を算出した後、溶鋼Ｍとライナー４００との間の界面４１０に付着した介在物の厚さを推定する過程を行う。このとき、溶鋼Ｍの出鋼が始まった後、ノズル２００内の溶鋼Ｍの流動が安定化する時点において、溶鋼Ｍとライナー４００との間の界面４１０に付着する介在物の厚さを推定する過程を行う。ここで、ノズル２００内の溶鋼Ｍの流動が安定化する時点とは、ノズル２００内の全体の領域において溶鋼Ｍが均一に通過してその流れが安定化する時点のことをいう。
【００８２】
このとき、溶鋼Ｍとライナー４００との間の抵抗値を算出する過程と、界面４１０に付着する介在物の厚さを推定する過程との間に、界面４１０の介在物の付着状態を判断する過程を行う。これについては、後記する。
介在物１の厚さを推定する過程前に、界面４１０の介在物の付着状態を判断する過程を行う。介在物の付着状態を判断する過程は、操業が行われる間にリアルタイムにて行われ、所定の時間間隔にて連続して行われる。
【００８３】
介在物の付着状態を判断する過程において、測定された電圧値、測定された電流値又は算出された抵抗値と、既に設定された基準電圧値、基準電流値又は基準抵抗値と、を比較し、測定された電圧値が基準電圧値以上であるか、測定された電流値が基準電流値以下であるか、或いは、算出された抵抗値が前記基準抵抗値以上である場合に、界面４１０を介在物の付着状態であると判断し、測定された電圧値が基準電圧値未満であるか、測定された電流値が基準電流値を超えるか、或いは、算出された抵抗値が基準抵抗値未満である場合に、界面４１０を介在物の未付着状態であると判断する。これを用いて、操業が行われる間にノズル２００内の介在物の付着状態を速やかに測定することができる。
【００８４】
以下、基準電圧値と、基準電流値及び基準抵抗値を設定する方法について説明する。
本発明の実施形態による溶鋼の処理装置を適用して、溶鋼処理操業を繰り返し行う。操業が繰り返し行われることにより、測定される電圧値と、電流値及び算出される抵抗値を定量化させる。定量化された値を操業が行われる時間の経過に従って、すなわち、時系列的に分析して介在物の付着時点を帰納的に推論する。
【００８５】
例えば、溶鋼Ｍの出鋼が始まった後に溶鋼Ｍの流動が安定化すると、所定の電流を印加して測定される電圧値及び算出される抵抗値は、所定の範囲内において所定の値を有する。しかしながら、電圧値が急増する場合があるが、これは、抵抗値が上がるためであると認められる。なお、抵抗値の増加は、ライナー４００の界面４１０の介在物の付着に起因するものであると認められる。
【００８６】
これを図７に示す。図７は、本発明の実施形態に従い操業を行った後、その結果値を示すグラフである。以下、図７を参照して、基準電圧値と、基準電流値及び基準抵抗値を設定する方法について説明する。
【００８７】
操業の実施条件は、下記の通りである。１０トンの高アルミナ・高チタンの溶鋼を０．８ｍ／分の鋳造速度にて５回繰り返し行った。このとき、電源供給器６００を用いて溶鋼Ｍ及びライナー４００に１．０Ａの直流電流を印加し、測定器７００を用いて電圧を測定した。このときの測定間隔は、０．２秒である。次いで、測定された電圧値を用いて全体の抵抗を算出した。
【００８８】
このときの電圧値の増加量及び抵抗値の増加量を、図７に示すように時系列的に定量化させた。図７に示すように、鋳造初期の溶鋼の流動ばらつき区間Ａを過ぎると、溶鋼の流動が安定化する区間Ｂを経る。溶鋼の流動が安定化される区間Ｂの末端部においては、抵抗値が所定の範囲内において保たれる。このとき、抵抗値が増減する区間Ｃが生じる。抵抗値が増減する時点を介在物の付着時点であると推論する。
【００８９】
一方、ノズル２００の鋳造速度と、溶鋼吐出量及びノズルの内径は、操業条件に応じて与えられる情報である。このため、抵抗値が上がった時点における溶鋼の吐出量及びノズル内径情報を用いて、ノズル２００の内径の変化、すなわち、付着した介在物の厚さを定量化することができる。このため、抵抗値に対応する介在物の付着状態及び介在物の厚さ情報を確保してデータベースを構築することができる。構築されるデータベースを用いて、ノズル内に介在物が付着するときの電圧値、電流値、及び抵抗値を、基準電圧値、基準電流値、及び基準抵抗値に設定する。
【００９０】
界面４１０の介在物の付着状態を判断した後、介在物の厚さを推定する過程を行う。介在物の厚さを推定する過程においては、界面４１０を介在物の付着状態と判断した場合、測定された電圧値又は測定された抵抗値が上がることに伴い、或いは、測定された電流値が下がることに伴い、界面４１０に付着する介在物の厚さが厚くなると推定し、測定された電圧値又は測定された抵抗値が下がることに伴い、或いは、測定された電流値が上がることに伴い、前記界面に付着する介在物の厚さが薄くなると推定する。
【００９１】
このように、本発明の実施形態においては、結果値を用いて界面４１０に付着する介在物の厚さの増減を推定する。一方、操業を繰り返し行って結果値と介在物の厚さとの間の関係を数値化及び定量化させる場合には、いうまでもなく、上記した介在物の厚さの変化だけではなく、介在物の厚さ値を推定することができる。
【００９２】
一方、介在物の厚さを推定する過程において、当然のことながら、以前の過程において界面４１０を介在物の未付着状態と判断した場合には、介在物の厚さを推定しない。また、介在物の厚さを推定する過程を行うに当たって、電圧値又は抵抗値が下がって基準電圧値又は基準抵抗値未満に下がった場合、界面４１０を介在物の未付着状態と判断した後、以前の過程に戻って介在物の付着状態を判断する過程を行う。これと同様に、介在物の厚さを推定する過程を行うに当たって、電流値が上がって基準電流値を超えた場合、界面４１０を介在物の未付着状態と判断した後、以前の過程に戻って介在物の付着状態を判断する過程を行う。
【００９３】
介在物の厚さを推定する過程後に、介在物の厚さに応じて後続工程を行う過程を行う。詳しくは、後続工程を行う過程において、界面４１０を介在物の付着状態と判断した場合、溶鋼Ｍの出鋼速度を上げたり溶鋼Ｍとライナー４００との間の電流値を上げたりし、これにより、界面４１０に付着する介在物を除去して付着する介在物によるノズル閉塞を解消する。また、界面４１０を介在物の未付着状態と判断した場合、溶鋼Ｍの出鋼速度を維持したり、溶鋼Ｍとライナー４００との間の電流値を維持したりする。
【００９４】
ここで、溶鋼Ｍの出鋼速度を上げる方法としては、例えば、スライドゲート３００を用いてノズル２００の開度を高める方法が挙げられる。溶鋼Ｍの出鋼速度が上がると、ノズル２００に付着した介在物が着脱されるという効果が得られる。また、電源供給器６００を用いて溶鋼Ｍとライナー４００との間の電流値を上げると、電気化学的な脱酸現象を増大させて介在物の分解速度を上げるという効果が得られる。
【００９５】
このように、溶鋼Ｍの出鋼速度及び溶鋼Ｍとライナー４００との間の電流値を上げて、界面４１０に付着した介在物を速やかに除去して界面４１０の介在物の付着状態、すなわち、ノズル閉塞を解消する。界面４１０の介在物の付着状態、すなわち、ノズル閉塞が解消されると、界面４１０の抵抗が下がる。これにより、電圧値又は抵抗値が下がって基準電圧値又は基準抵抗値未満の範囲内においてその値が形成され、電流値が上がって基準電流値を超える範囲内においてその値が形成される。
【００９６】
これは、操業が行われる間に測定部７１０から測定可能であり、測定値がフィードバックされて界面４１０の介在物の付着状態の正確な判断に用いられる。一方、界面４１０に付着する介在物の厚さが厚くなると判断した場合、溶鋼Ｍの出鋼速度及び溶鋼Ｍとライナー４００との間の電流値を次第に上げて界面４１０の介在物の付着状態をなお一層効果的に解消できる。
【００９７】
このようにして行われる溶鋼の処理方法は、溶鋼を処理する操業が行われる間に電流値又は電圧値を測定する過程と、介在物の付着状態を判断する過程と、介在物の厚さを推定する過程と、後続工程を行う過程と、が所定の時間間隔にて連続して行われ、これにより、設備のノズル閉塞の発生が速やかに測定可能である。これにより、操業が行われる間にノズル閉塞が生じると、付着した介在物の分離及び分解を促してノズル閉塞を早期に解消する。その結果、操業の安定性及び生産性が向上する。
【００９８】
本発明の前記実施形態としては、連続鋳造設備及び操業の場合が例示されたが、これらの以外の様々な被処理物の処理操業に適用可能である。一方、本発明が属する技術分野における当業者であれば、本発明の技術的な思想の範囲内において種々の実施形態に具体化可能であるということが理解できる筈である。
【符号の説明】
【００９９】
１００      貯留容器
２００      ノズル
４００      ライナー
４１０      界面
５００      ライナー電極
６００      電源供給器
７００      測定器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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