JPH0540093A - 溶融金属の成分分析方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 溶鋼の成分を分析する際にスラグ，酸化膜が
ない溶鋼面を迅速かつ確実に形成して、溶鋼の成分の正
確な分析結果を短時間にて得る。 【構成】 サンプリングした溶鋼Ｓに、パージ管11の先
端部に取り付けた石英筒14を浸積させ、石英筒14に設け
た蓋16を開放して溶鋼を内部に流入させる。その後、溶
鋼面にレーザ光を照射して、レーザ発光分光分析法によ
り溶鋼Ｓの成分分析を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶鋼等の溶融金属の成
分をレーザ発光分光分析法により分析する溶融金属の成
分分析方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】溶融金属の精錬作業、特に鉄鋼の転炉精
錬においては、製品の高品質化，多用化及び精錬工程に
要する時間の短縮化の要求に伴って、溶融金属（溶鋼）
の成分分析の高精度化及び分析時間の短縮化が強く要望
されている。

【０００３】現在、鉄鋼の精錬過程において用いられて
いる溶鋼の代表的な成分分析法として、放電を利用した
放電発光分光分析法がある。この方法は、例えば鉄鋼便
覧ＶＯＬ２，ｐ４９０に示されているサブランス法にて
溶鋼の一部である試料をサンプリング容器内にサンプリ
ングした後、十分に環境整備された分析室内で分析を行
うものである。

【０００４】この分析法においては、試料サンプリン
グ，サンプリング容器からの試料の取り出し，分析室内
への試料搬送，試料の冷却，切断，研磨等の前処理を施
した後、分析処理を行うので、試料サンプリング開始か
ら分析処理完了まで約５分の時間を要する。精錬工程が
約20分程度であることを考慮すると、この５分は大変長
い時間であると言える。このため、分析結果が得られた
時には、分析した溶鋼は既に精錬工程を完了し次工程に
移行している場合、または精錬が進み成分が大きく異な
った溶鋼を精錬中である場合があり、分析結果を有効に
利用できないという難点がある。

【０００５】上述したような放電発光分光分析法とは異
なり、溶融金属（溶鋼）の成分を直接分析する試みがな
されている。このような直接分析法の中では、レーザ光
を試料に照射してその表面にプラズマ光を発生させ、こ
のプラズマ光を分光解析して溶融金属の成分を直接分析
する方法、所謂レーザ発光分光分析法が広く用いられて
いる。このレーザ発光分光分析法は放電発光分光分析法
に比べて、試料面との距離変動による影響を受けにく
い、応答時間が短い、１ｍ程度の遠隔にある試料の分析
が可能である、放電による電極の消耗がなく自動化が可
能である等の点において有利である。このレーザ発光分
光分析法を用いて、溶鋼を直接分析する方法及び装置の
一例が、特開昭62─282247号公報に開示されている。

【０００６】特開昭62─282247号公報に開示された方法
は、転炉内の試料（溶鋼）を耐熱性のコップにより汲み
上げ、汲み上げた試料をレーザ分光装置に搬送し、成分
分析を行うものである。サブランスまたはそれに類似し
た汲み取り装置の先端に取付けられたコップには適当な
蓋が設けられており、サンプリングの際に、溶鋼上のス
ラグ部分を通過した後、溶鋼中にてその蓋が外れてコッ
プ中に溶鋼が流入する。その後コップは再びスラグ中を
通過し試料は転炉外に汲み上げられる。汲み上げられた
試料にはスラグ, 酸化膜が混在しているので、コップを
傾けて溶鋼を流し出すこによってこれらを除去する。そ
の後、サンプリング装置の近傍に配置した分析装置まで
試料を搬送し、試料表面にArガスをパージしながら成分
分析を行う。特開昭62─282247号公報に開示された方法
はこのようにして、試料の搬送時間及び前処理時間の短
縮化を図って分析作業の迅速化を実現しようとしてい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】転炉から汲み上げた溶
鋼をレーザ分光装置により直接分析する方法において
は、試料面のスラグ，酸化膜を除去しなければ十分な分
析精度が得られない。上述した特開昭62─282247号公報
に開示された方法では、コップを傾けて試料の一部を流
し出すことによりこのようなスラグ，酸化膜の除去を試
みている。ところが、実際にはコップを傾けただけで
は、これらを完全に除去することが出来ない場合があ
り、精度が高い分析結果を安定的に得られないという問
題がある。

【０００８】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であり、蓋付きのパージ用プローブを溶融金属に浸積さ
せた後、蓋を開けて溶融金属をパージ用プローブ内に導
入することにより、溶融金属表面のスラグ，酸化膜を除
去できて、精度が高い分析結果を安定的に得ることがで
きる溶融金属の成分分析方法を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る溶融金属の
成分分析方法は、レーザ発光分光分析法を用いて溶融金
属の成分を分析する方法において、分析対象の溶融金属
の一部を坩堝内に液相状態でサンプリングする工程と、
先端に開閉可能な蓋を設けたパージ用プローブを前記坩
堝内の溶融金属に浸積させる工程と、前記蓋を開放して
溶融金属を前記パージ用プローブ内に流入させる工程
と、前記パージ用プローブ内の溶融金属にレーザ光を照
射してレーザ発光分光分析法により溶融金属の成分を分
析する工程とを有することを特徴とする。

【００１０】

【作用】本発明では、坩堝内に分析対象の溶融金属を汲
み上げ、先端に開閉可能の蓋を取り付けたパージ用プロ
ーブをこの汲み上げた溶融金属に浸積させ、蓋を開放す
る。そうすると、溶融金属がパージ用プローブ内に流入
して、スラグ，酸化膜がない溶融金属面が形成される。

【００１１】

【実施例】以下、本発明をその実施例を示す図面に基づ
いて溶鋼の成分分析を例として具体的に説明する。

【００１２】図１は、本発明に係る溶融金属（溶鋼）の
成分分析方法において溶鋼のサンプリングに使用される
坩堝部の構成を示す模式的断面図であり、図中１は既設
のサブランスに接続可能な紙管である。紙管１の先端部
の内部には、例えばセラミックファイバ製の断熱材２を
介して、不透明な石英からなる坩堝３が設けられてい
る。坩堝３は内径50mm, 高さ50mmの有底円筒状をなす。
坩堝３の上部は耐火材４にて囲まれた上部領域５に連通
している。この上部領域５を囲む紙管１の側壁の一部に
は溶鋼流入口６が開設され、溶鋼流入口６にはメタルキ
ャップ７が取付けられている。そして、サブランスが下
降しスラグ中を通過した後、溶鋼に接した際にメタルキ
ャップ７が融けて溶鋼が上部領域５を経て坩堝３内に流
入するようになっている。なお、坩堝３内には流入され
た溶鋼の酸素を除く目的にてアルミニウム粉末が入れら
れている。

【００１３】次に、試料のサンプリング動作について説
明する。坩堝３を先端部に取り付けた紙管１をサブラン
スに接続する。このサブランスを下降させてスラグを通
過させて紙管１の先端部を溶鋼中に浸漬させる。溶鋼に
坩堝部が接すると、メタルキャップ７が融けて外れ、溶
鋼流入口６，上部領域５を経て坩堝３内に試料の溶鋼が
流入される。試料の溶鋼をサンプリングした後、サブラ
ンスを上昇させ、サブランスの最上昇位置にて坩堝３を
その直上で紙管１と共に切離す。その後、サンプリング
された試料（溶鋼）にレーザ光を照射して成分の分析を
行う。

【００１４】図２は、本発明の成分分析方法において使
用するパージ用プローブの構造を示す模式的断面図であ
る。図において11は、先端部が円錐状をなす金属製のパ
ージ管である。パージ管11の先端には、レーザ光照射用
の穴12（直径30mm程度）が開設されている。また、パー
ジ管11の先端部には、押え治具13により押さえ付けられ
て石英筒14が外嵌されている。石英筒14には、押え治具
15により押さえ付けられて開放可能な例えば石英製の蓋
16が取り付けられている。石英筒14の側壁には、プロー
ブ内の圧力を大気圧に保つと共に鉄蒸気等をプローブ外
に流し出すために、スリット穴17が開設されている。な
お、これらの石英筒14及び蓋16は多数準備されており、
各回の分析動作毎に交換される。また、これらの石英筒
14，蓋16の取り付け及び交換は自動的に行われる。

【００１５】次に、溶鋼の成分分析動作について説明す
る。図３は成分分析の実施状態を示す模式的断面図であ
る。予め、図２に示すようなパージ用プローブ内をアル
ゴンガスにてパージしておく。サンプリングした溶鋼
（試料）Ｓに、このパージ用プローブの先端部を浸積し
た後、押え治具15を外して蓋16を開放させて、溶鋼をプ
ローブ内に流入させる。プローブ内には、スラグ, 酸化
膜がない溶鋼面が形成される。また、プローブ内の鉄蒸
気等はスリット穴17を通って外部に放出され、プローブ
の内部は大気圧に保たれる。パージ管11内にレーザ光を
伝送して（図３矢符）溶鋼Ｓの表面に照射する。このレ
ーザ光の照射により溶鋼Ｓの表面にプラズマ（図３Ｐ）
が発生する。プラズマ光は光ファイバ（図示せず）等に
より分光装置（図示せず）へ伝播され、プラズマ光のス
ペクトルが解析されて、溶鋼（試料）Ｓの成分が分析さ
れる。

【００１６】以上のような手順にて、溶鋼をサンプリン
グし、そのサンプリングした溶鋼の成分分析を行った場
合、スラグ，酸化膜がない溶鋼面を容易に得ることがで
きるので、その全工程に要する時間は１分程度であり、
従来例に比べて大幅に短縮できる。

【００１７】なお、上述の実施例では溶鋼を例にした
が、これに限らず他の溶融金属の場合も同様にその成分
分析を行えることは勿論である。

【００１８】

【発明の効果】以上のように本発明では、蓋を設けたパ
ージ用プローブを溶鋼に浸積し、蓋を開けて溶鋼をプロ
ーブ内に流入させることにしたので、スラグ，酸化膜が
ない溶融金属面を迅速かつ確実に得ることができ、成分
分析を短時間にて行うことが可能である、精度が高い分
析結果を安定的に得ることが可能である等、本発明は優
れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の溶融金属の成分分析方法に使用する坩
堝部の構造を示す模式的断面図である。

【図２】本発明の溶融金属の成分分析方法に使用するパ
ージ用プローブの構造を示す模式的断面図である。

【図３】本発明の溶融金属の成分分析方法における成分
分析の実施状態を示す模式的断面図である。

【符号の説明】

１ 紙管 ３ 坩堝 ６ 溶鋼流入口 11 パージ管 14 石英筒 15 押え治具 16 蓋 Ｓ 溶鋼（試料）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ発光分光分析法を用いて溶融金属
   の成分を分析する方法において、分析対象の溶融金属の
   一部を坩堝内に液相状態でサンプリングする工程と、先
   端に開閉可能な蓋を設けたパージ用プローブを前記坩堝
   内の溶融金属に浸積させる工程と、前記蓋を開放して溶
   融金属を前記パージ用プローブ内に流入させる工程と、
   前記パージ用プローブ内の溶融金属にレーザ光を照射し
   てレーザ発光分光分析法により溶融金属の成分を分析す
   る工程とを有することを特徴とする溶融金属の成分分析
   方法。