JP2000241254A - 連続鋳造法における鉄鋼の溶湯温度計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶湯温度の連続計測にかかるランニングコス
トを低く抑えることができる連続鋳造法における鉄鋼の
溶湯温度計測装置を提供すること。 【解決手段】 一端部１４ａは露出させた状態で、棒状
のグラファイト部材１４の周囲を比較的低熱伝導材料で
あるセラミック部材１５で覆い、前記グラファイト部材
１４の露出させた一端部１４ａを、モールド１内に収容
した溶湯７に浸して溶湯温度検出端とし、更に、前記グ
ラファイト部材１４の他端１４ｂの温度を計測するため
の温度計１６を設けるとともに、前記セラミック部材１
５の温度を計測する周囲温度補正用温度計１８を設け
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は連続鋳造法におけ
る鉄鋼の溶湯温度計測装置に関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従
来、鉄鋼の溶湯温度は、例えば石英管で保護された白金
−白金ロジウム熱電対をモールド内に収容した溶湯に浸
漬して直接測定していたけれども、１５５０〜１６００
℃の溶湯環境の中においては、熱電対の劣化が激しいた
め、連続測定が困難であった。また、測定温度域から貴
金属熱電対を用いるが、ランニングコストが大であっ
た。これを解決するため、金属管で被覆した比較的安価
な光ファイバーを直接溶湯内に浸漬し、光ファイバー先
端に形成される黒体空洞を利用して放射温度計測を行う
光ファイバーによる溶湯温度の直接計測が提案されてお
り（特開平７−１５１６０８号公報参照）、計測回数を
増やすことで連続的な溶湯温度の把握が可能であるけれ
ども、光ファイバーの消耗を補うために光ファイバーを
繰り出すリール等の装置が大がかりなものとなり、安価
と言えども光ファイバーの消耗は大であった。

【０００３】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、その目的は、溶湯温度の連続計測にかかるラ
ンニングコストを低く抑えることができる連続鋳造法に
おける鉄鋼の溶湯温度計測装置を提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明は、一端部は露出させた状態で、棒状のグ
ラファイト部材の周囲を比較的低熱伝導材料であるセラ
ミック部材で覆い、前記グラファイト部材の露出させた
一端部を、モールド内に収容した溶湯に浸して溶湯温度
検出端とし、更に、前記グラファイト部材の他端の温度
を計測するための温度計を設けるとともに、前記セラミ
ック部材の温度を計測する周囲温度補正用温度計を設け
たことを特徴としている。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面を参照しながら説明する。

【０００６】図１〜図５は、グラファイト部材１４の端
面Ｎの温度を計測するための温度計（主温度計測用温度
計）として、温度センサである例えば白金−白金ロジウ
ム熱電対１６を用いたこの発明の第１の実施形態を示
す。

【０００７】図１〜図５において、１はモールドで、例
えば１５５０〜１６００℃の溶湯７が収容されている。
このモールド１の上流にはタンディッシュ２が設けら
れ、このタンディッシュ２の上流には取鍋３が設けら
れ、この取鍋３の上流には炉（図示せず）が位置する一
方、モールド１の下流には鋼板等の製品を案内するピン
チロール４が設けられている。５はスイングタワー、６
は電磁誘導攪拌装置である。なお、図１における符号Ｓ
₁ ，Ｓ ₂，Ｓ₃ ，Ｓ₄ で示す下向きの矢印は溶湯７の流
れる方向を示している。

【０００８】前記モールド１は、上方開口８および下方
開口９を有する容器状で、所定の厚みｄ₁ を有する耐火
レンガ１０とこの外面を覆う被覆部材１１で構成されて
いる。１２はモールド１の側壁、１３は、側壁１２から
下方開口９に向かって低く傾斜している底壁である。耐
火レンガ１０の熱伝導率は例えば０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）
である。そして、前記下方開口９を通過する時に製品の
幅・厚みが決定される。

【０００９】以下、この発明の特徴的構成について説明
する。

【００１０】１４は、棒状で良熱伝導材料のグラファイ
ト（黒鉛）部材である。この実施形態では長さＬの円柱
形状をなす。このグラファイト部材１４は、３０００℃
位までの高温に十分耐えうる。グラファイト部材１４の
熱伝導率は例えば４０〜１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。

【００１１】１５は、グラファイト部材１４の周囲を覆
う比較的低熱伝導材料である円筒状のセラミック部材で
ある。このセラミック部材１５の熱伝導率は、例えば
３．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。このセラミック部材１５
も３０００℃位までの高温に十分耐えうるものを用い
る。また、セラミック部材１５の長さＲは通常グラファ
イト部材１４よりも短くする（Ｒ＜Ｌ）。なお、図４で
二点鎖線で示すように、セラミック部材１５の長さＲを
グラファイト部材１４の長さＬに一致させてもよい（Ｒ
＝Ｌ）。

【００１２】そして、グラファイト部材１４の周囲をセ
ラミック部材１５で覆った状態で、モールド１の例えば
側壁１２に設置されるが、この場合、グラファイト部材
１４の一端部１４ａは露出させた状態で、グラファイト
部材１４の周囲をセラミック部材１５で覆い、グラファ
イト部材１４の露出させた一端部１４ａを、溶湯７に浸
して溶湯温度検出端としている。なお、３０は設置穴で
ある。

【００１３】すなわち、良熱伝導材料であるグラファイ
ト部材１４の円周方向の周囲をセラミック部材１５で同
心円状に覆い、グラファイト部材１４の一方の先端部で
ある一端部１４ａをモールド１内の溶湯７の温度の検出
端としている。

【００１４】この場合、セラミック部材１５の一方の先
端面である環状の一端面ｍが溶湯７に接した状態で位置
する一方、セラミック部材１５の他方の先端面である環
状の他端面ｎを含む端部１５ｂは外部雰囲気（大気中）
に曝される。

【００１５】一方、グラファイト部材１４の他端１４ｂ
の温度を計測するための温度計１６を設けている。この
温度計１６として例えばこの実施形態では白金−白金ロ
ジウム熱電対を用い、前記他端１４ｂの端面Ｎに接続し
ている。その接続位置をＡ〔図４（Ａ）参照〕とする。
１７は素線であるが、通常は保護管等で覆われている。
なお、抵抗型温度計を用いてもよい。

【００１６】そして、熱電対温度計１６でキャッチされ
る端面Ｎの温度はこの実施形態では１０００℃前後であ
る。

【００１７】すなわち、グラファイト部材１４の溶湯７
に接する先端部１４ａの温度（例えば１５５０℃）は、
グラファイト部材１４の軸方向（Ｇ方向）の距離Ｘが大
となる（先端部１４ａの端面Ｍから端面Ｎ側に遠ざか
る）にしたがって低下する〔図４（Ｂ）参照〕。この温
度の低下は、主にグラファイト部材１４の周囲を覆うセ
ラミック部材１５から、モールド１の壁１２，１３（耐
火レンガ１０等）および／またはセラミック部材１５の
外周面より大気中に放熱されることによる。この放熱量
は、グラファイト部材１４の形状、セラミック部材１５
の形状、セラミック部材１５と溶湯７との接触面積（前
記一端面ｍの面積）等によって決まる他、溶湯温度、大
気温度によって決まり、その結果、グラファイト部材１
４の端面Ｎの温度が決まる。

【００１８】したがって、グラファイト部材１４の溶湯
７に接する先端部１４ａ（端面Ｍ）とグラファイト部材
１４の大気に接する端面Ｎの温度差の変化との関係を予
め求めておくことにより、端面Ｎの温度から溶湯温度を
求めることが可能となる。

【００１９】ところで、実際の溶湯温度測定では周囲温
度の影響を補正する必要がある。そのため、前記セラミ
ック部材１５の温度を計測する周囲温度補正用温度計１
８を１個設けている。この温度計１８として例えばこの
実施形態では、白金−白金ロジウム熱電対を用い、セラ
ミック部材１５の大気に接する他端面ｎに接続してい
る。その接続位置をＢ〔図４（Ａ）参照〕とする。１９
は素線であるが、通常は保護管等で覆われている。な
お、抵抗型温度計を用いてもよい。

【００２０】よって、実際の溶湯温度測定では、 （１）まず、大気の温度変化のない状態で、グラファイ
ト部材１４の溶湯７に接する先端部１４ａ（端面Ｍ）の
温度と、グラファイト部材１４の大気に接する端面Ｎの
温度との関係を求めておく。 （２）次に、大気の温度変化を与えたときの前記端面Ｎ
の温度変化量とセラミック部材１５の大気に接する他端
面ｎの温度の関係をシミュレーションまたは実験により
求めておく。 （３）前記（２）からグラファイト部材１４の大気に接
する端面Ｎの温度に、セラミック部材１５の他端面ｎの
温度から求めた周囲温度補正を施し、この値から、前記
（１）によってグラファイト部材１４の溶湯７に接する
先端部１４ａ（端面Ｍ）の温度を求めること（推定する
こと）ができる。

【００２１】このように、グラファイト部材１４の大気
に接する端面Ｎの接続位置Ａに接続された熱電対温度計
１６の出力ａと、セラミック部材１５の大気に接する他
端面ｎの接続位置Ｂに接続された熱電対温度計１８の出
力ｂとからグラファイト部材１４の溶湯７に接する先端
部１４ａ（端面Ｍ）の溶湯温度を、予めシミュレーショ
ンで得られた関係より求めることができるとともに、セ
ンサ部分となるグラファイト部材１４の耐久性が高いの
で、従来行っていた熱電対や光ファイバーによる直接測
定に比して、連続計測にかかるランニングコストを低く
することができる。

【００２２】なお、図１において、２０は演算装置、２
１は表示装置、２２はプリンタである。また、２３は、
グラファイト部材１４の周囲を覆うセラミック部材１５
をモールド１の側壁１２に取り付けるための取付手段
で、熱伝導率の低い例えばセラミック筒２４とこの筒２
４の外面に取り付けた取付片２５で構成され、セラミッ
ク筒２４内に、グラファイト部材１４の周囲を覆うセラ
ミック部材１５が挿入されて保持される。

【００２３】また、この実施形態では、グラファイト部
材１４をモールド１の側壁１２に取り付けたものを示し
たが、これに限らず底壁１３に設けてもよい。また、設
置穴３０を設けることなく、場合によっては、少なくと
もグラファイト部材１４の先端部１４ａを溶湯７内に挿
入する状態で取付手段２３を介して上方開口８側から取
り付けるようにしてもよい。

【００２４】図６は、グラファイト部材１４の端面Ｎの
温度を計測するための温度計（主温度計測用温度計）と
して、放射温度計２８を用いたこの発明の第２の実施形
態を示す。なお、図６において、図１〜図５に示した符
号と同一のものは、同一または相当物である。

【００２５】この場合、グラファイト部材１４の大気に
接する端面Ｎの温度は、端面Ｎに設けた測定エリアから
放射された赤外線が放射温度計２８内に設置した赤外線
センサへ集光され、入射した赤外線エネルギーに比例し
た出力信号が赤外線センサから発生し、基準温度の補正
や放射率の補正等が施された上で温度に変換され、例え
ば、液晶によって表示される。ところで、図５に示すよ
うに、モールド１が複数配置されている場合、各モール
ド１に設置されたグラファイト部材１４の大気に接する
端面Ｎの温度を１個の放射温度計２８を用いるだけで求
めることができる。

【００２６】なお、上記各実施形態では、１個の周囲温
度補正用温度計１８を使用したものを示したが、セラミ
ック部材１５の大気に接する他端面ｎに設置する周囲温
度補正用温度計１８を複数個使用することによって、グ
ラファイト部材１４の溶湯７に接する先端部１４ａ（端
面Ｍ）の温度の推定精度を上げることができる。

【００２７】更に、上記各実施形態のように周囲温度補
正用温度計１８を前記他端面ｎの位置に接続するだけで
はなく、セラミック部材１５の他の位置に接続してもよ
い。例えば、複数設置する周囲温度補正用温度計１８の
うち、セラミック部材１５の一方の先端面である一端面
ｍに近づけて周囲温度補正用温度計１８を設置すると、
モールド１とセラミック部材１５の接触部分からの放熱
が大気の温度変化に対して、系の安定に遅れが生じた
り、モールド１自身のの温度変化と大気の温度変化が独
立である場合に前記推定精度を上げることができる点で
有効である。

【００２８】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、一端部
は露出させた状態で、棒状のグラファイト部材の周囲を
比較的低熱伝導材料であるセラミック部材で覆い、前記
グラファイト部材の露出させた一端部を、モールド内に
収容した溶湯に浸して溶湯温度検出端とし、更に、前記
グラファイト部材の他端の温度を計測するための温度計
を設けるとともに、前記セラミック部材の温度を計測す
る周囲温度補正用温度計を設け、両温度から溶湯の温度
を推定できるので、直接測定に比して熱電対温度計や光
ファイバーの消耗がなく経済的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施形態を示す全体構成説明
図である。

【図２】上記実施形態における要部構成説明図である。

【図３】同じく上記実施形態における要部構成説明図で
ある。

【図４】上記実施形態におけるグラファイト部材の温度
低下の状態を説明するための図である。

【図５】上記の実施形態の連続鋳造装置を示す図であ
る。

【図６】この発明の第２の実施形態を示す要部構成説明
図である。

【符号の説明】

１…モールド、７…溶湯、１４…グラファイト部材、１
４ａ…露出させた一端部、１４ｂ…他端、１５…セラミ
ック部材、１６…グラファイト部材の他端の温度を計測
するための温度計、１８…周囲温度補正用温度計。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端部は露出させた状態で、棒状のグラ
   ファイト部材の周囲を比較的低熱伝導材料であるセラミ
   ック部材で覆い、前記グラファイト部材の露出させた一
   端部を、モールド内に収容した溶湯に浸して溶湯温度検
   出端とし、更に、前記グラファイト部材の他端の温度を
   計測するための温度計を設けるとともに、前記セラミッ
   ク部材の温度を計測する周囲温度補正用温度計を設けた
   ことを特徴とする連続鋳造法における鉄鋼の溶湯温度計
   測装置。