(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器内に収容された溶融金属層の上に形成されるスラグ層の酸化度の測定方法であって、
スラグ層を通って溶融金属層と大気中との間を昇降するプローブに第１電極を設けるとともに、溶融金属層に電気的に導通させて第２電極を設け、スラグ層内に位置づけた前記第１電極と前記第２電極との間で発生する起電力を測定し、この起電力の大きさを、予め別の手段で求めておいたスラグ酸化度と起電力値との相関関係に当てはめて、スラグ酸化度を算出するスラグの酸化度測定方法。
【請求項２】
容器内に収容された溶融金属層の上に形成されるスラグ層の酸化度測定方法であって、
スラグ層を通って溶融金属層と大気中との間を昇降するプローブに第１電極を設けるとともに、溶融金属層と電気的に導通した第２電極を設け、前記第１電極と前記第２電極との間の電気特性を監視し続け、その状態が、
第１電極が溶融金属層内に位置して、この第１電極と第２電極との間に電気的に介在する溶融金属層が、その導電性によって前記両電極間を電気的に短絡させる導電状態と、
第１電極がスラグ層内に位置して、この第１電極と第２電極との間に電気的に介在するスラグ層と溶融金属層が、その電解質としてのスラグ層の発電性と溶融金属層の導電性との複合によって前記両電極間に電位差を生じさせる発電状態と、
第１電極が大気中に位置して、この第１電極と第２電極との間に電気的に介在する大気、スラグ層及び溶融金属層が、大気の絶縁性によって前記両電極間を絶縁する絶縁状態と、
の各状態のいずれであるかを監視し続け、前記導電状態から発電状態に移行する境界位置から溶融金属層とスラグ層との界面位置を、一方、発電状態から絶縁状態に移行する境界位置からスラグ層と大気との界面位置を検出し、
これら界面位置の差からスラグ厚さを算出するとともに、前記発電状態における起電力の大きさを、予め別の手段で求めておいたスラグ酸化度と起電力値との相関関係に当てはめて、スラグ酸化度を算出するスラグの酸化度測定方法。
【請求項３】
溶融金属層とスラグ層を収容する容器が、操業状態において前記溶融金属層と大地との間に介在して、これら両者間を通電させる導電性を備え、この容器が実質的に第２電極として機能する請求項１記載のスラグの酸化度測定方法。
【請求項４】
鉄製の容器外壁と地金被覆状態にある容器内壁とにまたがって地金が付着することにより前記容器の導電性が実現される請求項３記載のスラグ酸化度測定方法。
【請求項５】
第１電極がスラグ層内に位置するとき、第２電極が溶融金属層内に位置するような配置関係で、前記両電極を同じプローブに設けた請求項１記載のスラグの酸化度測定方法。
【請求項６】
容器が転炉、タンディッシュ、取鍋、トピード、モールド、プラズマ溶融炉のいずれかである請求項１〜５のいずれかに記載のスラグの酸化度測定方法。
【請求項７】
容器に収容された溶融金属層の上に形成されるスラグ層の酸化度を測定する装置であって、
スラグ層を通って溶融金属層と大気中との間を昇降するプローブに設けた第１電極と、
溶融金属層に電気的に導通させて設けた第２電極と、
スラグ層内に位置づけた前記第１電極と溶融金属層に導通する第２電極との間で発生する起電力を測定する起電力測定部と、
前記測定された起電力値を予め別の手段で求めておいたスラグ酸化度と起電力値との相関関係に当てはめて、測定された起電力の大きさに対応するスラグ酸化度を算出する酸化度算出部と、
を備えてなるスラグの酸化度測定装置。
【請求項８】
容器に収容された溶融金属層の上に形成されるスラグ層の酸化度測定装置であって、
スラグ層を通って溶融金属層と大気中との間を昇降するプローブに設けた第１電極と、
溶融金属層に電気的に導通させて設けた第２電極と、
第１電極と第２電極との間で発生する起電力を測定し続ける起電力手段と、
前記測定された起電力の大きさから特定される第１電極と第２電極との間の電気特性が、導電状態から発電状態に移行する境界位置から溶融金属層とスラグ層との界面位置を、発電状態から絶縁状態に移行する境界位置からスラグ層と大気との界面位置を検出する境界位置とを検出し、これら両境界位置の差からスラグ厚さを算出する厚み算出部と、
前記両電極間の電気特性が発電状態であるときの起電力値を、予め別の手段で求めておいたスラグ酸化度と起電力値との相関関係に当てはめて、測定された起電力の大きさに対応するスラグ酸化度を算出する酸化度算出部と、
を備えてなるスラグの酸化度測定装置。
【請求項９】
請求項１〜６のいずれかに記載のスラグの酸化度測定方法に用いるプローブであって、
先端に第１電極を有し、この第１電極と第２電極との間に発生する起電力を外部へ導出する端子を備えたプローブ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、精錬工程において溶融金属層の上層に形成されるスラグの酸化度を測定する方法とその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄鋼精錬においては、溶鋼中に含まれる不純物の成分調整は、溶鋼の上層に形成されるスラグ層の成分制御を通じて行われる。なかでも酸化度の制御は特に重要であり、このためスラグ層を構成するスラグの酸化度を測定する手法の確立が求められている。
【０００３】
酸化度測定としては溶鋼を対象とした酸化度測定が既に周知である。これは固体電解質を用いた酸素センサを搭載したプローブを溶鋼中に投入して前記固体電解質を溶鋼層内に位置づけ、発生した起電力から酸化度を算出するというものである。スラグ層を構成するスラグの酸化度測定を意図するとき、まずこの技術の利用が考えられるが、この技術はそのままでは、スラグの酸化度測定には転用できない。何故なら、スラグ層が溶鋼層に比べて薄いため、固体電解質をスラグ層内に正確に位置づけることが困難であることに加えて、固体電解質を用いて酸化度を算出する場合に不可欠となるスラグ温度を、スラグの腐食性に耐えて測定できる安価な測温素子が見あたらないためである。
【０００４】
このため、従来は、例えば本出願人による特公平７−１５４４９号公報に開示されるように、実操業における転炉の代わりに実験炉を用い、銀などの特定金属を用いて、実験室レベルのスラグ中の酸素分圧を測定し、この測定値から実操業における酸素分圧を推定していた。しかし、実操業環境と実験室環境とは異なるので、その推定にも限界があるうえに、このような測定手法では、測定結果をスラグ改質操作にフィードバックするのに遅れが生じ、変動する炉内状況に対応することができない。
【０００５】
このような状況のなかで本出願人は特開２０００−２１４１２７において、スラグ中の酸化度を迅速に測定でき、測定結果をスラグ改質操作にフィードバックできるスラグの酸化度測定装置を提案している。これはプローブ先端にスラグ捕捉用の空間を設けてこの中に固体電解質を配置した構成であり、その使用方法は、大気中からスラグ層を通過させて溶鋼層にまでプローブ先端を到達させ、溶鋼層に滞在しながらスラグ層通過時に捕捉したスラグを用いて起電力の測定を行い、滞在中の溶鋼層の温度をスラグ温度とみなして、前記起電力からスラグの酸化度を算出するというものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記技術により、スラグのオンライン測定が可能となり、測定結果を即座にスラグの改質操作に遅延なく適用できる環境が整ったのであるが、固体電解質を用いているため、コスト低減がはかりにくく、測定頻度を高めてより精密な制御を行ううえでの障害となっていた。本発明は、かかる現況に鑑みてなされたものであり、高価な固体電解質を用いることなく、スラグ中の酸化度を測定する技術を提供せんとするものであり、さらに、測定された酸化度に基づいてスラグ改質を行う際に、投入すべき還元剤や酸化剤の量を決定するために必要となるスラグ厚みを、酸化度測定に用いたプローブの構成を共用して測定できる技術をも提供せんとするものである。
スラグの酸化度測定の重要性は鉄鋼精錬に限定されないことから、本技術の応用範囲は溶融金属一般に及ぶものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は上記課題を解決するにあたって、スラグ層と溶鋼層のそれぞれに電極を接触させた時、これら両電極間に起電力の発生があることに着目した。そして研究の結果、この起電力の大きさがスラグの酸化度と密接なかかわりがあることを見いだし、さらにそのかかわりは、一方が特定されると他方がほぼ特定できる一義的関係にあることも見いだした。そしてその一義的関係は、温度条件に依存しない可能性があることも見いだした。本発明はこれら知見に基づくものである。
【０００８】
上記課題を解決した本発明の測定方法は、スラグ層を通って溶融金属層と大気中との間を昇降するプローブに第１電極を設けるとともに、溶融金属層に通電させて第２電極を設け、スラグ層内に位置づけた前記第１電極と前記第２電極との間で発生する起電力を測定し、この起電力の大きさを、予め別の手段で求めておいたスラグ酸化度と起電力値との相関関係に当てはめて、スラグ酸化度を算出するという方法である。
本発明では、スラグは電解質として機能し、スラグ層と溶鋼層及びこれら両層と接触させた２つの電極とで、事実上の酸素濃淡電池が構成されていると判断される。そのため両電極間で発生する起電力からスラグの酸化度を特定することができる。
【０００９】
この測定方法の原理に基づき構成される測定装置は、スラグ層を通って溶融金属層と大気中との間を昇降するプローブに設けた第１電極と、溶融金属層に電気的に導通させて設けた第２電極、並びに前記第１電極と第２電極間で発生する起電力を測定する起電力測定部とを設けてプローブ側装置を構成する。第２電極は溶融金属層との間を導通状態、即ち電流が流れうる状態となるようにして設けられるが、この箇所に電流が流れるか、否かは、プローブに設けた第１電極の所在によって変わる。
一方、このプローブ側装置が出力する起電力から酸化度を算出する酸化度算出部を備えさせる。この酸化度算出部は、予め別の手段で求めておいたスラグ酸化度と起電力値との相関関係に前記測定された起電力の値を当てはめて酸化度を算出する機能を有している。
このような測定方法及び装置を用いることによってスラグ中の酸化度を、固体電解質を用いることなく測定できるようになる。しかも測定結果は固体電解質を用いたときと同様、迅速に得られるから、測定結果をスラグの改質操作に遅延なくフィードバックすることができる。更に本測定方法による測定結果には温度条件は無視できる可能性が高く、このためスラグの測温が不要となり、従来に比べて格段に装置構成の簡易な酸化度測定装置を提供できる。
【００１０】
酸化度測定の測定結果はスラグの改質操作に利用するが、そのためにはスラグのボリューム（容量）がわかっている必要がある。本発明の第二は、前記酸化度測定用のプローブ構成をスラグ厚みの測定に共用するものである。この酸化度測定とスラグ厚み測定が共に可能な測定方法とその装置は次の内容である。
即ち、スラグ層を通って溶融金属層と大気中との間を昇降するプローブに第１電極を設けるとともに、溶融金属層と通電する第２電極を設け、前記第１電極と前記第２電極との間の電気特性を監視し続ける。そしてその状態が次の三つの状態のうち、いずれの状態にあるかを検知する。その三つの状態とは、導電状態、発電状態および絶縁状態である。導電状態は、第１電極が溶融金属層内に位置して、この第１電極と第２電極との間に溶融金属層が電気的に介在して、その導電性によって前記両電極間を電気的に短絡させている状態である。発電状態とは、第１電極がスラグ層内に位置して、この第１電極と第２電極との間にスラグ層と溶融金属層が電気的に介在して、スラグ層の発電性と溶融金属層の導電性との複合によって前記両電極間に電位差を生じさせている状態である。また絶縁状態とは、第１電極が大気中に位置して、この第１電極と第２電極との間に大気、スラグ層及び溶融金属層が電気的に介在して、大気の絶縁性によって前記両電極間を絶縁している状態である。
そして、導電状態から発電状態に移行する境界位置から溶融金属層とスラグ層との界面位置を、発電状態から絶縁状態に移行する境界位置からスラグ層と大気との界面位置を検出し、これら両界面位置の差からスラグ厚さを算出する。
【００１１】
また、この酸化度算出とスラグ厚み測定との両方を行う測定方法を具体化した装置は、スラグ層を通って溶融金属層と大気中との間を昇降するプローブに設けた第１電極と、溶融金属層に接する導電性容器を接地させて構成した第２電極とを備えさせ、第１電極と第２電極との間で発生する起電力を測定し続ける起電力測定手段とを備えさせ、前記測定された起電力の大きさから特定される第１電極と第２電極との間の電気特性が、導電状態から発電状態に移行する境界位置から溶融金属層とスラグ層との界面位置を、発電状態から絶縁状態に移行する境界位置からスラグ層と大気との界面位置を検出する境界位置とを検出するとともに、これら両境界位置の差からスラグ厚さを算出する厚み算出部とを備えさせる。そして、前記両電極間の電気特性が発電状態であるときに検出された起電力値を、予め別の手段で求めておいたスラグ酸化度と起電力値との相関関係に当てはめて、測定された起電力の大きさに対応するスラグ酸化度を算出する酸化度算出部とを備えさせる。
【００１２】
第２電極は、プローブに設けてもよいが、溶融金属層とスラグ層を収容する容器に導電性を与え、この容器を、を第２電極等することが好ましい。この場合、容器は、操業状態において前記溶融金属層と大地との間に介在して、これら両者間を通電させることになる。
【００１３】
容器を第２電極として用いる場合、容器は操業状態において導電性を有していればよい。例えば鉄製の容器外壁と地金被覆状態である容器内壁とにまたがって地金が付着することにより前記容器の導電性が実現される場合などが実際の形態である。
【００１４】
第２電極をプローブに設けるときには、第１電極がスラグ層内に位置するとき、第２電極が溶融金属層内に位置するような配置関係となるようにする。モールドは、狭義には容器ではないが、溶融金属が満たされるという意味では本発明では容器の一種として取り扱うことができる。
【００１５】
本発明の測定装置はプローブとこのプローブから出力される起電力を外部処理する処理装置とから構成される。プローブの構成は極めて単純であり、先端に第１電極を有し、この第１電極と第２電極との間に発生する起電力を外部へ導出する端子を備えた構成が、その基本的構成である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の測定方法は、溶融金属の上層に形成されるスラグ中の酸化度を測定するものである。以下の説明では、溶鋼を例に挙げて説明するが、溶融金属は鉄に限定されず、銅やアルミなど、その他金属も対象となる。また精錬設備だけでなく、産業廃棄物から金属資源を回収するプラズマ溶融設備なども対象となる。
以下、本発明の詳細を図面に基づき説明する。図１、図２および図３は本発明の測定方法および測定装置の各実施例を示している。図中Ｗは容器、Ｐはプローブ、Ｍは溶鋼層、Ｓはスラグ層、Ａは大気である。ここで容器とは、転炉、タンディッシュ、取鍋、トピード、モールド、プラズマ溶融炉などである。尚、以下の説明では溶鋼層とこれを構成する溶鋼とを共にＭで表記し、またスラグ層とスラグも共にＳで表記し、両者を特に区別しないこととする。またここでは転炉を例に挙げて話を進める。
【００１７】
プローブは耐熱保護管や紙管によって外装されており、自動投入機などにより、スラグ層を通って溶鋼層と大気との間を昇降するようになっている。また、自動投入機にはエンコーダが装備され、その昇降量を計測できるようになっている。プローブＰの先端には第１電極Ｕ１が設けられている。電極の素材に特に限定はない。一方、前記第１電極に対応する第２電極Ｕ２が溶鋼層Ｍの溶鋼に電気的に導通させて設けられる。電気的に導通させる方法はさまざまであり、図１に示すように大地に接地した転炉を通じて通電回路を形成し、転炉内壁を実質上の第２電極Ｕ２とする場合、図２に示すようにプローブＰとは独立した支持部材Ｈの先端に電極を設けて、この電極を溶鋼層Ｍに位置付けて第２電極Ｕ２とする場合、図３に示すように、第１電極Ｕ１をプローブＰの長手方向途中位置に設け、プローブ先端に例えばリング状の第２電極Ｕ２を設けることなどが例示できる。
また溶鋼が収容されている容器が、タンディッシュである場合には、このタンディッシュを第２電極として取り扱うことができる。
また、転炉やタンディッシュなどの容器を第２電極として用いるのではなくプローブ先端に、第１電極と電気的に独立して存在する導電性部材を第２電極として利用することも考慮される。例えば、熱電対保護管やストッパー部材をアルミナグラファイトやジルコニアボライト（ニホウ化ジルコニウム）などの導電性セラミックを用いて製作し、これを第２電極として用いることなどである。
【００１８】
転炉内壁を第２電極Ｕ２として使用する場合、転炉（容器Ｗ）の内壁と外壁とが通電していなければならない。転炉は外壁は鉄製であり内壁は耐火煉瓦製であるため、転炉内外は本来導電状態にはない。しかしながら、操業過程で内壁には地金が付着して全面にわたって被覆状態となっており、さらに転炉を傾動させて行う溶鋼の移し替え操作によって口縁部に地金が付着するので、転炉内外は実質上、導電状態となっている。転炉内壁を第２電極Ｕ２として使用する場合、前記地金による被覆状態が安定していることが絶対の条件である。地金の被覆状態の安定化が困難である場合は、転炉内壁を第２電極とはせず、導電性セラミック製の熱電対保護管やストッパー部材を用いて、これらを第２電極とすべきである。これらは溶融金属層と確実に接触させることができるため、転炉内壁の地金の被覆状態に影響を受けない測定が可能となる。
【００１９】
また図３のように、プローブ長手方向に位置をずらして第１電極Ｕ１と第２電極Ｕ２を設ける場合、第１電極Ｕ１がスラグ層Ｓ内に位置づけられるとき、第２電極Ｕ２は溶鋼層Ｍ内に位置づけられるように両電極の配置関係を設定しておく必要がある。
前記３例のうちでは、図１として示したものが、プローブの構造が簡易になる点や取扱いが容易になる点において優れている。また図２として示すものも、転炉に付着している地金の状態の影響を受けないという点において優れている。
【００２０】
このような測定装置を用いて酸化度を測定するには、第１電極Ｕ１をスラグ層Ｓ内に位置付けた状態で、溶鋼層Ｍ内の溶鋼と電気的に導通する第２電極Ｕ２と前記第１電極Ｕ１との間で発生する起電力を測定し、測定された起電力からスラグの酸化度を算出する。酸化度の算出は、予め別の手段で求めておいたスラグ酸化度と起電力値との相関関係に当てはめることによって行う。この相関関係は、実測データの集積としてのデータテーブルで与えられてもよいし、これらデータを回帰分析して得られる近似式であってもよいし、また理論式であってもよい。またデータを得るための酸化度測定手段としては、固体電解質用いるものや、その他、公知の手段が利用できる。
【００２１】
本発明者の研究によれば、前記起電力の大きさとスラグ中の酸化度とは密接な関係を有している。例えば、スラグ中の主たる酸化物であるＦｅＯと起電力との関係は図６で示したグラフで表現される関係にあり、そこには明らかに相関性があることが理解される。そしてその相関性は比較的単純な近似式で表現できると推測される。尚、他の酸化物（例えばＣａＯ）などをも総合した全酸化物の濃度と起電力との関係も前記ＦｅＯ単独の時と同様の傾向示すことを、本発明者は実験によって確認している。また、本発明者は、異なる温度条件下で、起電力と酸化物の濃度との関係を測定したところ、測定結果は温度環境が変わってもほとんど同じであるという興味深い結果が得られた。この結果から、当該方法による酸化度の測定では、測定環境の温度を無視できる可能性があることを意味している。測定結果が温度環境に依存しないのであれば、温度測定を不要にでき、測定作業の簡素化と測定装置のより一層の簡略化が行なえる。
【００２２】
前記測定方法を実施する装置は、プローブと、このプローブが出力する起電力を処理するための処理装置とから構成される。プローブには少なくとも第１電極が設けられる。第２電極はプローブに設ける場合もあれば、プローブ外に設ける場合もある。起電力を処理するための装置には、第１電極と第２電極間の起電力を測定する起電力測定部と、この起電力値から酸化度を算出する酸化度算出部とを装備させる。これらは専用回路を用いてハードウェア的に構成してもよいし、同様の機能をコンピューターのプログラムによって実現してもよい。
【００２３】
酸化度を測定する目的は、スラグの改質を通じて溶鋼の成分調整を行うことである。したがって、必要となる還元剤や酸化剤の投入量を決定するには、スラグ層の厚みを測定してスラグ層のボリューム（容量）を知る必要がある。本発明ではその応用形態として、酸化度の測定に加えてスラグ厚みも算出できる方法と装置を提案する。この装置はプローブ側の装置構成を複雑化することなく実現するものであり、実用に適した装置である。
この装置を用いた測定では、プローブ側構成は基本的に前述の酸化度測定に用いたプローブと同じものを用いることができ、何ら新たな構造の付加を必要としない。その測定方法は、スラグ層Ｓを通って溶鋼層Ｍと大気Ａとの間をプローブＰを上昇又は下降させ、これら異種媒質間を移動する第１電極Ｕ１と、常に溶鋼層Ｍに電気的に導通して配置された第２電極Ｕ２との間で発生する起電力の変化を監視し、起電力が質的に変化する位置をとらえて、これを異種媒質の界面と判断するものである。起電力の質的変化とは電気的な異種状態への移行を指し、具体的には、導電状態、発電状態及び絶縁状態相互間の移行である。
【００２４】
図面に即して説明すると、例えば、図４に示すように第１電極Ｕ１が溶鋼層Ｍ中にあるプローブＰを、スラグ層Ｓを通って大気Ａ中へと引き上げる場合、第１電極Ｕ１と第２電極である容器Ｗとの間に発生する起電力波形は図５に示すように、最初ゼロ電位にあったものがｔ１で立ち上がってＶｓの正電位をもつようになり、次いでｔ２で立ち下がってマイナス無限大を示すようになる。これらは導電状態、発電状態および絶縁状態と表現できる。導電状態は、溶鋼層中に滞在する第１電極Ｕ１と容器Ｗである第２電極との間に溶鋼Ｍが直接介在して両電極間に導電性を与える状態である。また発電状態は、スラグ層中に滞在する第１電極Ｕ１と第２電極との間にスラグ層Ｓと溶鋼層Ｍとが介在し、電解質であるスラグ層Ｓの発電性によって両電極間に発電性を与える状態である。更に絶縁状態は、大気Ａ中に滞在する第１電極Ｕ１と第２電極との間に大気Ａ、スラグ層Ｓ及び溶鋼層Ｍとが介在し、大気Ａの存在により両電極間に絶縁性が与えられた状態である。そしてこれら電気的状態が異なる状態相互間の境界位置が界面位置を示していることになる。即ちｔ１が溶鋼層とスラグ層との界面であり、ｔ２がスラグ層と大気の界面である。
【００２５】
このようにプローブを上昇させながら起電力の変化を監視し、電気的状態の質的変化があった境界位置を検知して異相間の界面位置を特定する。界面位置が特定されればこれら両者間の距離差からスラグ厚みが算出できる。距離差の検出はプローブの昇降装置にエンコーダを取り付ける等して検出すればよい。尚、ここでは、プローブを上昇させながら起電力の変化を監視したが、プローブを下降させながら起電力を監視してもよい。その場合は、スラグ層通過後に溶鋼層に到達することになるので、スラグ層通過時に付着したスラグが第１電極を被覆して第１電極と溶鋼との接触との障害となることを避ける工夫しなければならない。
【００２６】
このスラグ厚みの測定方法を実施する測定装置は、プローブ側の構成は酸化度測定装置に用いるプローブがそのまま利用でき、プローブが出力する信号処理する装置側に、新たな処理部を付加するだけでよい。この処理部には、第１電極と第２電極間で発生起電力を測定し続ける起電力測定部の機能と、両電極間の電気的状態を検知する機能と、前記電気的状態間の移行に関する情報からスラグ厚みを算出する機能とを備えさせるものである。スラグ厚みの算出は、先ず、発電状態及び絶縁状態のいずれであるかを検知し、かつこれら状態間移行における境界位置を検出して界面位置を特定し、さらに最初の界面位置と次の界面位置との距離差からスラグ厚みを求めるようにする。これらは専用回路を用いたハードウェア構成で実現してもよいし、コンピュータープログラムを用いてソフトウェア的に実現してもよい。
【００２７】
このスラグの厚み測定方法は酸化度測定と一体的に取り扱うことができる。即ち、プローブを溶鋼層内から引上げながら起電力を監視し続け、両電極間の電気的状態が発電状態となれば、その起電力の大きさからスラグの酸化度を求め、両電極間の電気的状態が前記発電状態から絶縁状態となるまでの距離を測ってスラグ厚みを特定するというものである。
このような手順に従えば、第１電極の滞在位置がリアルタイムに把握することができるので、第１電極がスラグ層内に位置していることを確認したうえ酸化度の測定を行うことができるので、酸化度測定を確実に行うことができるようになる。またスラグ層の厚みがわかるから、酸化度の測定結果に基づいてスラグ改質を図る場合、還元剤や酸化剤などの必要量も知ることができる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の酸化度測定方法及びその装置は、スラグ層に位置づけた第１電極と溶鋼層と電気的に導通させた第２電極との間の起電力を測定して、その起電力値を、予め別の手段で求めておいた酸化度と起電力との相関関係に当てはめてスラグの酸化度を算出することとしたから、高価な固体電解質を用いた酸素センサを必要とせず、しかも消耗品であるプローブの構造は極めて単純なものにできるから、測定コストの大幅な削減が図れ、多頻度の測定を行なえる経済的環境が整うことになる。また本発明方法による酸化度の測定には温度環境は影響しないと考えられることから、測温素子を不要にできる可能性がある。
【００２９】
請求項２又は７に係る発明のように、プローブを上昇または下降させて起電力の変化を検出し、その電気的状態が変わる境界位置から界面位置を特定し、さらにこのようにして特定された溶鋼レベルとスラグレベルの差からスラグ厚みを算出するようにした場合には、当該スラグ厚みの測定を行う中で酸化度測定を一緒に行うことができるので、第１電極がスラグ層に位置づけられたことを確認して酸化度の測定を行うことができるようになる。またスラグ厚みがわかることで、算出された酸化度に基づいてスラグ改質を行うための還元剤や酸化剤の投入量を算出することができる。
【００３０】
請求項３に係る発明のように、容器を実質的に第２電極として機能させたときには、プローブに設ける電極数が減るので、プローブの構造が簡単になるとともに、プローブから引き出す配線も単純化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  容器を第２電極とした実施例を示す説明図。
【図２】  プローブとは独立した第２電極を設けた実施例を示す説明図。
【図３】  プローブの長手方向途中部に第２電極を設けた実施例を示す説明図。
【図４】  プローブを溶鋼層内から大気中へと引き上げる過程で各層に滞在するプローブを表した説明図。
【図５】  プローブの上昇に伴って変化する起電力の大きさを示す説明図
【図６】  スラグ中の代表的酸化物であるFeO濃度と起電力の出力電圧との関係を示すグラフ
【符号の説明】
Ａ  大気
Ｓ  スラグ層（スラグ）
Ｍ  溶鋼層（溶鋼）
Ｐ  プローブ
Ｗ  容器
Ｈ  支持部材
Ｕ１  第１電極
Ｕ２  第２電極
【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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