JPH0140954B2 - - Google Patents
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- JPH0140954B2 JPH0140954B2 JP57050974A JP5097482A JPH0140954B2 JP H0140954 B2 JPH0140954 B2 JP H0140954B2 JP 57050974 A JP57050974 A JP 57050974A JP 5097482 A JP5097482 A JP 5097482A JP H0140954 B2 JPH0140954 B2 JP H0140954B2
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- JP
- Japan
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- molten steel
- gas
- hydrogen
- inert gas
- collector
- Prior art date
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/02—Devices for withdrawing samples
- G01N1/22—Devices for withdrawing samples in the gaseous state
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- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
- Investigating And Analyzing Materials By Characteristic Methods (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は溶鋼を採取することなく、溶鋼中の水
素を迅速かつ連続的に分析する方法に関するもの
である。
素を迅速かつ連続的に分析する方法に関するもの
である。
従来、溶鋼のガス成分の分析法としては、溶鋼
の一部を採取し、冷却凝固させたのち、この固体
試料から一部を切断した小量の試料を、加熱ある
いは溶融することによりガスを放出せしめたの
ち、該放出ガスをガスクロマトグラフ等により定
量する方法が一般的である。
の一部を採取し、冷却凝固させたのち、この固体
試料から一部を切断した小量の試料を、加熱ある
いは溶融することによりガスを放出せしめたの
ち、該放出ガスをガスクロマトグラフ等により定
量する方法が一般的である。
しかしこの様な分析法では、次に述べるような
いくつかの難点があるため、製鋼工程におけるガ
ス成分管理上の要求に対して、充分でないのが実
情である。
いくつかの難点があるため、製鋼工程におけるガ
ス成分管理上の要求に対して、充分でないのが実
情である。
まず第一に溶鋼の一部を採取したのち冷却凝
固、試料の移送、切断、秤量、分析等の操作を経
て、分析値が得られるまでの所要時間が長いこと
である。
固、試料の移送、切断、秤量、分析等の操作を経
て、分析値が得られるまでの所要時間が長いこと
である。
分析値をフイードバツクして操業の制御に役立
てるには、分析所要時間を２〜３分におさえる必
要があるが、現状では10〜20分程度を要し、サン
プリング−分析システムを抜本的に考え直し、よ
り迅速化する必要がある。
てるには、分析所要時間を２〜３分におさえる必
要があるが、現状では10〜20分程度を要し、サン
プリング−分析システムを抜本的に考え直し、よ
り迅速化する必要がある。
直接試料を採取しないガス分析法としては、固
体電解質製のセンサーを使用する方法が考えられ
るが、実用化されているのは酸素を対象とするも
ののみであり、水素等が分析可能で、かつ溶鋼中
で使用できる耐熱性をもつものは、現在までに開
発されていない。
体電解質製のセンサーを使用する方法が考えられ
るが、実用化されているのは酸素を対象とするも
ののみであり、水素等が分析可能で、かつ溶鋼中
で使用できる耐熱性をもつものは、現在までに開
発されていない。
第二に、分析所要時間はさておき、分析値その
ものについて考察してみると、特に水素分析の場
合、溶鋼を急冷凝固させる際及びその後の試料調
整の際に散逸する水素が無視できないうえ、散逸
する水素の割合が、作業操作によつて大きくばら
つくので、現状の方法では分析誤差が非常に大き
い。
ものについて考察してみると、特に水素分析の場
合、溶鋼を急冷凝固させる際及びその後の試料調
整の際に散逸する水素が無視できないうえ、散逸
する水素の割合が、作業操作によつて大きくばら
つくので、現状の方法では分析誤差が非常に大き
い。
これは水素の溶解度が、溶鋼の凝固の際急激に
低下し、かつ水素の鋼中における拡散定数が非常
に大きいことによると考えられる。
低下し、かつ水素の鋼中における拡散定数が非常
に大きいことによると考えられる。
試料の凝固の際放出される水素をも捕集するた
め、内部を真空にした石英管に溶鋼を吸引し、水
銀中で冷却するという方法もあるが、作業性が悪
く、炉前分析のように短時間に分析結果を必要と
する場合には適していない。
め、内部を真空にした石英管に溶鋼を吸引し、水
銀中で冷却するという方法もあるが、作業性が悪
く、炉前分析のように短時間に分析結果を必要と
する場合には適していない。
一方最近RH，DHなどの真空脱ガス装置から
排出されるガスを分析し、溶鋼中水素濃度の変化
を追跡しようとういう試みがなされているが、確
立された分析法にはなつていない。
排出されるガスを分析し、溶鋼中水素濃度の変化
を追跡しようとういう試みがなされているが、確
立された分析法にはなつていない。
それは真空槽内のガス濃度を測定するため、ガ
ス分圧の絶対値が低いスチームエジエクターある
いは真空槽のリークによる外乱があるなどの理由
の他、次の点が原因で分析を困難にしているもの
と考えられる。
ス分圧の絶対値が低いスチームエジエクターある
いは真空槽のリークによる外乱があるなどの理由
の他、次の点が原因で分析を困難にしているもの
と考えられる。
すなわち、RH，DHなどの真空脱ガ装置で真
空槽内に放出されてくる水素、窒素ガスは、真空
槽内に吸い上げられ、取鍋等に残つている溶鋼か
ら、半ば隔離された状態になつた溶鋼が、真空あ
るいはアルゴン気泡群と接触した結果発生したも
のである点である。
空槽内に放出されてくる水素、窒素ガスは、真空
槽内に吸い上げられ、取鍋等に残つている溶鋼か
ら、半ば隔離された状態になつた溶鋼が、真空あ
るいはアルゴン気泡群と接触した結果発生したも
のである点である。
つまり、真空槽内の水素、窒素等のガス分圧は
真空槽内に吸上げられた溶鋼中の水素、窒素濃度
に対応するものであり、取鍋内の溶鋼中の真の水
素、窒素濃度を反映するものではないと考えられ
るのである。
真空槽内に吸上げられた溶鋼中の水素、窒素濃度
に対応するものであり、取鍋内の溶鋼中の真の水
素、窒素濃度を反映するものではないと考えられ
るのである。
特に水素に関しては、脱ガス処理中にも大気中
の水分を源として、取鍋内の溶鋼上のスラグ層を
通じて、常に溶鋼中への水素供給があるため、真
空槽内の水素分圧から取鍋内の溶鋼中の水素濃度
を決定することは非常に困難である。
の水分を源として、取鍋内の溶鋼上のスラグ層を
通じて、常に溶鋼中への水素供給があるため、真
空槽内の水素分圧から取鍋内の溶鋼中の水素濃度
を決定することは非常に困難である。
本発明は上記事情にかんがみ、溶鋼中の水素分
析のリアルタイム化および正確化をはかり、例え
ば溶鋼の脱ガス処理時に、脱ガスの進行状況を
時々刻々にとらえることを可能ならしめることを
目的としている。
析のリアルタイム化および正確化をはかり、例え
ば溶鋼の脱ガス処理時に、脱ガスの進行状況を
時々刻々にとらえることを可能ならしめることを
目的としている。
本発明においては溶鋼の採取、急冷、凝固の手
続はとらず、溶鋼を通過した不活性ガス中の水素
分圧を求めるだけでよい。
続はとらず、溶鋼を通過した不活性ガス中の水素
分圧を求めるだけでよい。
従つて分析に要する時間あるいは分析遅れ時間
は、ガスが配管内を通過して分析計に至る時間で
決まり、１〜２分におさえることができる。
は、ガスが配管内を通過して分析計に至る時間で
決まり、１〜２分におさえることができる。
また連続して不活性ガスが吹きこまれるため、
分析も連続的に行なうことができる。
分析も連続的に行なうことができる。
尚本発明において、不活性ガス気泡はバルクの
溶鋼中を通過するものであるから、気泡中ガス分
圧は、溶鋼中のガス濃度を直接反映している。
溶鋼中を通過するものであるから、気泡中ガス分
圧は、溶鋼中のガス濃度を直接反映している。
以下第１図に従つて本発明を詳細に説明する。
ガス捕集器５を、その内部にスラグ２が入らな
い様に溶鋼１に浸漬する。次に不活性ガス１０
を、定流量弁６により一定流量とし、ノズル３よ
り溶鋼中に吹きこむ。
い様に溶鋼１に浸漬する。次に不活性ガス１０
を、定流量弁６により一定流量とし、ノズル３よ
り溶鋼中に吹きこむ。
吹きこまれた不活性ガスは、ノズル先端より気
泡４となつて上昇する。第１図においては不活性
ガスの吹きこみ方向が下向きになつているが、上
向きあるいは横向きでもさしつかえない。
泡４となつて上昇する。第１図においては不活性
ガスの吹きこみ方向が下向きになつているが、上
向きあるいは横向きでもさしつかえない。
気泡４が溶鋼中を上昇する間に、溶鋼中のＮ，
Ｈ等のガス成分が気泡中に移行する。各ガス成分
を含んだ不活性ガスはガス捕集器５に集められ、
配管７を通り、フイルター８によつてダストが除
かれた後、分析計９に導入される。
Ｈ等のガス成分が気泡中に移行する。各ガス成分
を含んだ不活性ガスはガス捕集器５に集められ、
配管７を通り、フイルター８によつてダストが除
かれた後、分析計９に導入される。
ガス捕集器の目的は、上昇してきた不活性ガス
気泡を捕集することおよび捕集されたガスが、ス
ラグと接触するのを防ぐことである。ここで注意
すべきことは、ガス捕集器によつて不活性ガス気
泡の上昇通過する領域の溶鋼が、他の溶鋼と著し
くは隔絶されないようにすることである。
気泡を捕集することおよび捕集されたガスが、ス
ラグと接触するのを防ぐことである。ここで注意
すべきことは、ガス捕集器によつて不活性ガス気
泡の上昇通過する領域の溶鋼が、他の溶鋼と著し
くは隔絶されないようにすることである。
そのためには、例えば第１図におけるガス捕集
器の内径を大きくとり、ガス捕集器浸漬深さに比
して、不活性ガス吹きこみ深さ、すなわちノズル
浸漬深さを大きくとるなどの策をとつておけばよ
い。
器の内径を大きくとり、ガス捕集器浸漬深さに比
して、不活性ガス吹きこみ深さ、すなわちノズル
浸漬深さを大きくとるなどの策をとつておけばよ
い。
捕集器内の溶鋼が隔絶されている場合、捕集器
内への不活性ガス吹きこみは、隔離された溶鋼の
脱ガスを意味する。それゆえ、捕集器内のガスを
分析しても、捕集器内の溶鋼の脱ガス過程を観察
することになり、分析値は溶鋼全体の値を代表す
るものではなくなる。
内への不活性ガス吹きこみは、隔離された溶鋼の
脱ガスを意味する。それゆえ、捕集器内のガスを
分析しても、捕集器内の溶鋼の脱ガス過程を観察
することになり、分析値は溶鋼全体の値を代表す
るものではなくなる。
またガス捕集器内を550mmHg以下に減圧するこ
とも好ましくない。500mmHg以下に減圧すると、
例えば溶鋼の場合、捕集器内に約44cm以上吹き上
げられ、どんなにノズルを溶鋼中に深く浸漬して
も、ガス気泡は外側の溶鋼中と隔絶された溶鋼中
を通過することになり、分析結果に誤差を与える
ことになる。
とも好ましくない。500mmHg以下に減圧すると、
例えば溶鋼の場合、捕集器内に約44cm以上吹き上
げられ、どんなにノズルを溶鋼中に深く浸漬して
も、ガス気泡は外側の溶鋼中と隔絶された溶鋼中
を通過することになり、分析結果に誤差を与える
ことになる。
分析計においては、溶鋼中を通過して溶鋼中の
水素濃度と平衡関係にある不活性ガス中の水素濃
度が測定される。不活性ガスの吹きこみ流量及び
深さ、ノズル形状、溶鋼温度が一定ならば、不活
性ガス中の各ガス成分分圧と、溶鋼中ガス成分濃
度の関係も一定となる。それゆえあらかじめこの
関係を調べておけば、不活性ガス中のガス分圧か
ら溶鋼中の水素濃度が決定できる。
水素濃度と平衡関係にある不活性ガス中の水素濃
度が測定される。不活性ガスの吹きこみ流量及び
深さ、ノズル形状、溶鋼温度が一定ならば、不活
性ガス中の各ガス成分分圧と、溶鋼中ガス成分濃
度の関係も一定となる。それゆえあらかじめこの
関係を調べておけば、不活性ガス中のガス分圧か
ら溶鋼中の水素濃度が決定できる。
特に水素の場合、溶鋼からの抽出速度が早いた
め適当な条件を選べば、不活性ガス気泡が湯面ま
で上昇する間に、気泡中水素分圧と溶鋼中水素濃
度との関係が平衡に達し、Sicvertsの法則、〔Ｈ〕
＝Ｋ√H2より、容易に溶鋼中水素濃度が決定でき
る。
め適当な条件を選べば、不活性ガス気泡が湯面ま
で上昇する間に、気泡中水素分圧と溶鋼中水素濃
度との関係が平衡に達し、Sicvertsの法則、〔Ｈ〕
＝Ｋ√H2より、容易に溶鋼中水素濃度が決定でき
る。
次に本発明による実施例として、RH真空脱ガ
ス時における溶鋼中水素濃度の分析結果を示す。
ス時における溶鋼中水素濃度の分析結果を示す。
不活性ガスとしてはアルゴンを、分析計として
は質量分析計を用いた。アルゴン吹きこみ流量
は、100Nml／minとした。ガス捕集器と質量分
析計の接続法を第２図に示す。ガス捕集器の内径
は３cm、捕集器の浸漬深さは１cmとし、捕集器内
圧力は780mmHg程度とした。
は質量分析計を用いた。アルゴン吹きこみ流量
は、100Nml／minとした。ガス捕集器と質量分
析計の接続法を第２図に示す。ガス捕集器の内径
は３cm、捕集器の浸漬深さは１cmとし、捕集器内
圧力は780mmHg程度とした。
ガス捕集器より伝達してきたガスの大部分は、
バイパス１１により大気中に放出される。残りの
ガス（２ml／min）がキヤピラリー１２を経て、
質量分析計１３に導入される。この様な接続法に
よりきわめて早い応答速度が得られる。
バイパス１１により大気中に放出される。残りの
ガス（２ml／min）がキヤピラリー１２を経て、
質量分析計１３に導入される。この様な接続法に
よりきわめて早い応答速度が得られる。
なお質量分析計のパツクアツプとして使用した
油拡散ポンプ１４の排気能力は、2400／minで
あり、２ml／minの固定リークに対し、分析計内
部を分析可能な真空度に維持できるものである。
油拡散ポンプ１４の排気能力は、2400／minで
あり、２ml／minの固定リークに対し、分析計内
部を分析可能な真空度に維持できるものである。
最初に溶鋼中水素濃度と、アルゴン気泡中水素
分圧とが平衡に達する条件をさがすため、濃度既
知（10ppm、1ppm）の溶鋼中にガス捕集器を浸
漬し、アルゴンガスの吹きこみ深さを変えて、ア
ルゴン気泡中の水素分圧を測定した。
分圧とが平衡に達する条件をさがすため、濃度既
知（10ppm、1ppm）の溶鋼中にガス捕集器を浸
漬し、アルゴンガスの吹きこみ深さを変えて、ア
ルゴン気泡中の水素分圧を測定した。
結果を第３図に示した。
第３図の縦軸は平衡時における水素分圧に対す
る実際の水素分圧の比を示し、平衡に達していれ
ば１となる。
る実際の水素分圧の比を示し、平衡に達していれ
ば１となる。
第３図より溶鋼中水素濃度10ppm以下におい
て、吹きこみ深さ10cm以上ならば、溶鋼中水素濃
度とアルゴン中水素分圧（PH2）は平衡に達し、
アルゴン中水素分圧より直接〔Ｈ〕＝Ｋ√H2より、
溶鋼中水素濃度が決定できることがわかつた。
て、吹きこみ深さ10cm以上ならば、溶鋼中水素濃
度とアルゴン中水素分圧（PH2）は平衡に達し、
アルゴン中水素分圧より直接〔Ｈ〕＝Ｋ√H2より、
溶鋼中水素濃度が決定できることがわかつた。
そこでアルゴンガス吹きこみ深さ10cmで、RH
真空脱ガスによる溶鋼中水素濃度の時間的変化を
追跡した結果第４図を得た。
真空脱ガスによる溶鋼中水素濃度の時間的変化を
追跡した結果第４図を得た。
なお、分析遅れ時間は、内径２mmの鋼パイプ10
ｍで配管した場合、約30秒であつた。
ｍで配管した場合、約30秒であつた。
実施例においては不活性ガスとしてアルゴンを
用いたが、ヘリウム、ネオンなどの希ガスでもさ
しつかえない。
用いたが、ヘリウム、ネオンなどの希ガスでもさ
しつかえない。
又実施例においては分析計として質量分析計を
用いたが、吹きこみガス及び分析対象ガスに応じ
て、ガスクロマトグラフ、熱伝導率式ガス分析
計、赤外線式ガス分析計等が採用できる。
用いたが、吹きこみガス及び分析対象ガスに応じ
て、ガスクロマトグラフ、熱伝導率式ガス分析
計、赤外線式ガス分析計等が採用できる。
以上説明した如く、本発明によれば、溶鋼中水
素をリアルタイムにかつ正確に分析することがで
き、Ｈ成分の管理が容易となる。
素をリアルタイムにかつ正確に分析することがで
き、Ｈ成分の管理が容易となる。
第１図は本発明の分析システムの説明図、第２
図は質量分析計のガス捕集器への接続法を示す
図、第３図は気泡中水素の平衡到達速度と吹きこ
み深さとの関係を示すグラフ、第４図は本発明に
よつて測定されたRH真空脱ガス時における溶鋼
中水素濃度の経時変化を示すグラフである。 １…溶鋼、２…スラグ層、３…不活性ガス吹き
こみノズル、４…不活性ガス気泡、５…ガス捕集
器、６…定流量弁、７…配管、８…フイルター、
９…ガス分析計、１０…不活性ガス、１１…バイ
パス、１２…キヤピラリー、１３…質量分析計、
１４…油拡散ポンプ。
図は質量分析計のガス捕集器への接続法を示す
図、第３図は気泡中水素の平衡到達速度と吹きこ
み深さとの関係を示すグラフ、第４図は本発明に
よつて測定されたRH真空脱ガス時における溶鋼
中水素濃度の経時変化を示すグラフである。 １…溶鋼、２…スラグ層、３…不活性ガス吹き
こみノズル、４…不活性ガス気泡、５…ガス捕集
器、６…定流量弁、７…配管、８…フイルター、
９…ガス分析計、１０…不活性ガス、１１…バイ
パス、１２…キヤピラリー、１３…質量分析計、
１４…油拡散ポンプ。
Claims (1)
- １ 溶鋼表面下10cm以上の深さより不活性ガスを
連続的に吹きこみ、溶鋼中に溶解している水素を
不活性ガス気泡中に移行せしめ、上昇する不活性
ガスを圧力500mmHg以上に保つたガス捕集器に捕
集し、分析計に導入して該不活性ガス中の水素分
圧を測定し、溶鋼中水素濃度と不活性ガス中水素
分圧との間に成立する平衡関係から溶鋼中の水素
濃度を求めることを特徴とする溶鋼中の水素分析
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57050974A JPS58168938A (ja) | 1982-03-31 | 1982-03-31 | 溶鋼中の水素分析法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57050974A JPS58168938A (ja) | 1982-03-31 | 1982-03-31 | 溶鋼中の水素分析法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58168938A JPS58168938A (ja) | 1983-10-05 |
| JPH0140954B2 true JPH0140954B2 (ja) | 1989-09-01 |
Family
ID=12873777
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57050974A Granted JPS58168938A (ja) | 1982-03-31 | 1982-03-31 | 溶鋼中の水素分析法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58168938A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01113658A (ja) * | 1987-10-27 | 1989-05-02 | Kobe Steel Ltd | 銅又は銅合金溶湯中におけるガス成分の定量分析法 |
| JP2648925B2 (ja) * | 1988-02-22 | 1997-09-03 | 新日本製鐵株式会社 | 溶鋼中の水素分析方法および装置 |
| JPH0623750B2 (ja) * | 1988-11-19 | 1994-03-30 | 新日本製鐵株式会社 | 溶鋼中の水素オンライン分析方法および装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5391427A (en) * | 1977-01-24 | 1978-08-11 | Ebara Mfg | Swing type check valve for preventing water hammer |
| JPS5485426U (ja) * | 1977-11-30 | 1979-06-16 |
-
1982
- 1982-03-31 JP JP57050974A patent/JPS58168938A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58168938A (ja) | 1983-10-05 |
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