JP2004505268A - 溶融スチールの温度を連続的に測定するための方法とこの方法に用いられる管 - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶融スチールの温度を連続的に測定するための方法と、この方法を実行するために用いられる管とに関する。
【0002】
【従来の技術】
冶金学においては、溶融スチールの温度が、連続的に測定されることを必要としている。スチール製造工程は、本質的に、溶融スチールの材料と温度とを制御する工程であるので、溶融スチールの温度を連続的に測定することは、製造効率を改善すること、エネルギー消費を低減すること、並びに品質を改善することにとって重要である。測定のための従来技術は、物体に接触する方法で作用する。プロテクタを備えたプラチナ−ラジウム熱電対が、温度を検出するために溶融スチール中に設置される。しかし、スチール残留物の侵食のために、プロテクタの耐用年数は限られており、また、熱電対は高価であるので、測定のコストが高く、スチール製造プラントに受け入れられるのが難しい。
【0003】
米国特許第3,432,522号明細書は、黒体空洞理論(the blackbody cavity theory)を利用して、溶融スチールの温度を連続的に測定する装置を開示している。この特許によれば、管が溶融スチール中に設置されており、この管により発せられ、赤外線検出器によって受信される輻射線から溶融スチールの温度が得られる。しかし、この特許には多くの欠点がある。第1に、黒体空洞は、完全な黒体の物理的モデル及び物理的概念と同様に、安定スペクトル照射を発生する特別な物理的モデル及び物理的概念である。空洞の放射特性は、この空洞の構造、材料、並びに他の要因に依り、従って、すべての空洞が黒体空洞として見なせるわけではない。この特許は、管の構造を詳細に記載しておらず、この管が、溶融スチール中にどのくらい深く設置されるべきなのか開示していない。また、上記管のセラミック部分が、溶融スチールの液面下に沈み込んでいるのかどうかが述べられていない。したがって、この特許の管は、黒体空洞とみなされるべきではない。結果として、誤りが測定結果中に生じる。第2に、管の端部に用いられているグラファイトは、高温度環境下で強い揮発性であり、揮発性のガスが光路を汚して測定の正確さに大きく影響する。
【0004】
【特許文献1】
米国特許第3,432,522号明細書。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、低コスト及び高精度で、溶融スチールの温度を連続的に測定するための方法、及びこの方法を実行するために用いられる管を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、溶融スチールの温度を連続的に測定するための方法は、一端部が閉じ、他端部が開いている内部ブシュと外部ブシュとの2重のブシュからなる管を供給する工程と;内部ブシュの内径に対する溶融スチールの液面下にある管の長さの比が15以上で、かつ前記外部ブシュの外径に対する前記長さの比が3より大きいように、管の閉じた一端部を溶融スチール中に設置する工程と;管の開いた他端部を赤外線検出器に接続する工程と;そして、前記溶融スチール中に設置された端部で、内部ブシュによって発せられる輻射を赤外線検出器により評価することによって、溶融スチールの温度を計算する工程とを具備している。
【0007】
上述した方法を実行するために、本発明は、溶融スチールの温度を連続的に測定するための管であって、一端部が温度を感知するために溶融スチール中に設置されるように構成され、他端部が赤外線検出器に接続されるように構成されている管を提供する。前記管は、それぞれの一端部が閉じ、他端部が開いている内部ブシュと外部ブシュとの2重のブシュから形成されている。管の閉じた一端部は、内部ブシュの内径に対する溶融スチールの液面下にある管の長さの比が15以上で、かつ外部ブシュの外径に対する前記長さの比が3より大きいように、溶融スチール中に設置される。
【0008】
伝熱分析及び黒体空洞理論に基いて、本発明によれば、前記管の構造と溶融スチールの液面下での管の長さとが、黒体空洞の安定した輻射線を得ることができるように規定されている。したがって、溶融スチールの温度は低コスト及び高精密で連続的に測定され得る。
【0009】
【発明の実施の形態】
図1に示されているように、本発明の方法に係る連続的に溶融スチールの温度を測定するための装置は、管6と、赤外線検出器4と、光ファイバー3と、信号処理装置1と、コンピュータ2とを備える。動作時には、管6は保持具5に取り付けられて溶融スチール7中に設置される。管6の開いた端部には、赤外線検出器4と接続するために、錐形状のコネクタが設けられており、このコネクタには、管6の交換を容易にするように対応している錐形状の孔が形成されている。
【0010】
管が溶融スチール中に設置されなければならないことを考慮して、この管は、優れた耐熱性、耐溶融スチール侵食性(molten steel scour−resistance)、耐振性、安定性、並びに精密さを有していなければならない。したがって、管6は、図2に示されているように、2重のブシュに形成されている。内部ブシュ8と外部ブシュ9との両方は、一端部が閉じており、他端部が開いている。管の閉じた一端部は、溶融スチール7中に設置されており、開いた端部は、コネクタ10によって赤外線検出器4に接続されている。内部ブシュ8は、好ましくは、Al2O3(酸化アルミニウム)などの良好な耐熱性及び安定性を有する材料から形成され、例えば20mmの内径を有する。内部ブシュ8は、高温度環境で良好な密閉性と耐蒸発性とを有し、管内の光路がきれいで、測定結果が正確であることを保証する。外部ブシュ9は、好ましくは、Al2O3(酸化アルミニウム)とC(カーボン)、もしくはAl2O3(酸化アルミニウム)とC(カーボン)とZr(ジルコニウム)など、耐熱性、耐侵食性、抗酸化性、並びに耐溶融スチール侵食性の良好な材料から形成され、例えば80mmの外径を有する。さらに、測定感度を向上させるために、外部ブシュ9は、好ましくは、温度を測定する端部における厚さより、残りの表面における厚さの方が厚い。また、外部ブシュ9には、抗酸化コーティングが施されていてもよく、この外部ブシュ9の周りには、ストレスインテンシティ(stress intensity)を向上させるように保護ブシュが固定され得る。
【0011】
溶融スチールの温度を測定する工程は、以下に簡単に記載されている。最初に、内部ブシュの内径に対する溶融スチールの液面下にある管の長さの比が15、またはそれ以上で、かつ外部ブシュの外径に対する前記長さの比が3より大きくなるように、管6の閉じた端部を溶融スチール7中に設置する。かくして、黒体空洞が、管6内に形成され、赤外輻射線を発する。この輻射線は、赤外線検出器4により受信される。受信された信号は、光ファイバー3を介して信号処理装置1及びコンピュータ2に転送される。コンピュータ2は、オンライン上の黒体空洞理論に基いて、空洞の有効輻射率を計算し、溶融スチールの温度を決定する。
【0012】
赤外線検出器4の構造と、受信された赤外輻射線からの溶融スチールの温度の計算方法とは、従来の技術に属し、したがって、ここでは詳細に説明されない。
【0013】
実験結果は、測定誤差が±3℃より小さいことを示している。
【0014】
上記実施の形態は、本発明の保護範囲に対する限定として理解されるべきではない。本発明において、キーポイントは、管が2重のブシュで形成されており、内径及び外径に対する溶融スチールの液面下にある管の長さの比が上述のような状態を満たさなければならない。本発明の技術的思想の範囲内でのあらゆる改良もしくは変形が、本発明の保護範囲内にあるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図1】
図1は、本発明の方法にかかる溶融スチールの温度を測定するための装置の概略図である。
【図2】
図2は、本発明に係る管の概略図である。
Claims (13)
- それぞれの一端部が閉じ、他端部が開いている内部ブシュと外部ブシュとの2重のブシュからなる管を供給する工程と;
内部ブシュの内径に対する溶融スチールの液面下にある管の長さの比が15以上で、かつ外部ブシュの外径に対する前記長さの比が3より大きいように、管の閉じた一端部を溶融スチール中に設置する工程と;
管の開いた他端部を赤外線検出器に接続する工程と;そして、
溶融スチール中に設置された他端部で、内部ブシュによって発せられる輻射線を赤外線検出器により評価することによって、溶融スチールの温度を計算する工程と;
を具備する、溶融スチールの温度を連続的に測定するための方法。 - 前記管は、錐形状のコネクタによって、前記赤外線検出器に接続されている請求項1に記載の方法。
- 前記内部ブシュは、良好な耐熱性と安定性とを有する材料から形成されている請求項1に記載の方法。
- 前記内部ブシュは、Al2O3から形成されている請求項3に記載の方法。
- 前記外部ブシュは、耐熱性、耐侵食性、抗酸化性、並びに耐溶融スチール侵食性の良好な材料から形成されている請求項1に記載の方法。
- 前記外部ブシュは、温度を測定する端部における厚さより、残りの表面における厚さの方が厚い請求項1に記載の方法。
- 前記外部ブシュには、抗酸化コーティングが施されている請求項1に記載の方法。
- 溶融スチールの温度を連続的に測定するための管であって、この管の一端部は温度を感知するために溶融スチール中に設置されるように構成され、管の他端部は赤外線検出器に接続されるように構成されており、管は、それぞれの一端部が閉じ、他端部が開いている内部ブシュと外部ブシュとの2重のブシュから形成され、管の閉じた一端部は、内部ブシュの内径に対する溶融スチールの液面下にある管の長さの比が15以上で、かつ外部ブシュの外径に対する前記長さの比が3より大きいように、溶融スチール中に設置されている管。
- 前記内部ブシュは、良好な耐熱性と安定性とを有する材料から形成されている請求項8に記載の管。
- 前記内部ブシュは、Al2O3から形成されている請求項9に記載の管。
- 前記外部ブシュは、耐熱性、耐侵食性、抗酸化性、並びに耐溶融スチール侵食性の良好な材料から形成されている請求項8に記載の管。
- 前記外部ブシュは、温度を測定する端部における厚さより、残りの表面における厚さの方が厚い請求項8に記載の管。
- 前記外部ブシュは、抗酸化コーティングが施されている請求項1に記載の管。
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