JP2005241394A - Temperature measurement probe for molten metal - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、溶融金属等の溶湯の温度を連続的若しくは断続的にに測定する溶湯用測温プローブに関するものである。 The present invention relates to a temperature measuring probe for molten metal that continuously or intermittently measures the temperature of a molten metal such as molten metal.
熱電対を封入したアルミナ保護管と、該アルミナ保護管を挿入した有底のアルミナ保護管と、該アルミナ保護管を挿入した有底のモリブデン・ジルコニア管と、該モリブデン・ジルコニア管の有底の先端部を除く外周を保護する耐火性保護スリーブとからなる溶湯用温度センサーが、特開平8−271347号公報に開示されている。上記構成の溶湯用温度センサーは、溶融金属等の溶湯中に浸漬して連続的に測温するものである。耐火性保護スリーブは、高温の溶融金属中に浸漬される部分及びスラグ浸漬部分が最も溶損が速い。このため、この部分は高耐食性の材質で形成されとともに、耐熱衝撃性や耐温度サイクルにも優れるものであることが考慮されている。 An alumina protective tube enclosing a thermocouple, a bottomed alumina protective tube into which the alumina protective tube is inserted, a bottomed molybdenum / zirconia tube into which the alumina protective tube is inserted, and a bottomed end of the molybdenum / zirconia tube Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-271347 discloses a molten metal temperature sensor including a fireproof protective sleeve that protects the outer periphery excluding the tip. The temperature sensor for molten metal having the above-described configuration is continuously measured by immersing in a molten metal such as molten metal. In the fireproof protective sleeve, the portion that is immersed in the high-temperature molten metal and the portion where the slag is immersed have the fastest melting damage. For this reason, it is considered that this part is made of a highly corrosion-resistant material and has excellent thermal shock resistance and temperature resistance cycle.
しかしながら、耐火性保護スリーブが上記のような高耐食性の単一材質で形成されていると、スラグラインから上部の非浸漬部分の耐酸化性が十分でなく、酸化が内部まで進行すると、内部のモリブデン・ジルコニア管まで酸化する場合がある。そうなると、酸化部分の機械的強度が著しく劣化して、その部分で折損し易くなる。また、元来保護スリーブの機械的強度が比較的低いことから、操業中の振動や機械的応力により、モリブデン・ジルコニア管が固定金具との螺合部分近傍の特に応力集中部分で折損してしまうという問題点もある。
解決しようとする問題点は、溶湯用測温プローブの非浸漬部分の耐酸化性を高めるとともに、溶湯用測温プローブの首部の機械的強度を高めて、溶湯用測温プローブの耐用寿命を長期化することである。 The problem to be solved is to increase the oxidation resistance of the non-immersed part of the molten metal temperature probe and to increase the mechanical strength of the neck of the molten metal temperature probe, thereby extending the service life of the molten metal temperature probe. It is to become.
上記問題点を解決するための請求項1に記載の溶湯用測温プローブは、熱電対を内蔵したアルミナ保護管を高融点保護管に挿入し、該高融点保護管の有底の先端部を除く外周を耐火性保護スリーブにより保護するとともに、該耐火性保護スリーブの基端から、外側のキャップ状筒部を被せるとともに、内側の筒部を前記高融点保護管の基端部外周に螺合させた固定金具とからなる溶湯用測温プローブにおいて、前記耐火性保護スリーブの溶湯浸漬部分は、溶融金属、スラグに対して耐溶損性を優先させたアルミナ・カーボン系等のセラミックス・カーボン系耐火物で形成し、溶湯浸漬部分から基端部までの非浸漬部分は、耐酸化性及び機械的強度を優先させたアルミナ・カーボン系等のセラミックス・カーボン系耐火物で形成したことを特徴とする。 A temperature measuring probe for a molten metal according to claim 1 for solving the above-mentioned problems, an alumina protective tube containing a thermocouple is inserted into a high melting point protective tube, and a bottomed tip of the high melting point protective tube is inserted. The outer periphery is protected by a fireproof protective sleeve, and the outer cap-shaped tube portion is covered from the base end of the fireproof protective sleeve, and the inner tube portion is screwed to the outer periphery of the base end portion of the high melting point protective tube. In the molten metal temperature measurement probe comprising the fixed metal fitting, the molten metal immersion portion of the fireproof protective sleeve is made of ceramic / carbon-based refractory such as alumina / carbon-based, which gives priority to molten metal and slag. The non-immersed part from the molten metal immersion part to the base end part was formed with ceramics and carbon-based refractories such as alumina and carbon, giving priority to oxidation resistance and mechanical strength. To.
また、請求項2に記載の溶湯用測温プローブは、請求項1に記載の構成において、前記耐火性保護スリーブの非浸漬部分の基端部外周に前記固定金具のキャップ状筒部の下端部を被せるとともに、該非浸漬部分の基端部から上部の前記キャップ状筒部の内部に、前記耐火性保護スリーブより耐酸化性及び強度に優れたキャスタブル耐火物を充填したことを特徴とする。
Moreover, the molten metal temperature-measurement probe according to
請求項1に記載の溶湯用測温プローブによれば、耐火性保護スリーブの溶湯浸漬部分は、溶融金属、スラグに対して耐溶損性を優先させたアルミナ・カーボン系等のセラミックス・カーボン系耐火物で形成し、溶湯浸漬部分から基端部までの非浸漬部分は、耐酸化性及び機械的強度を優先させたアルミナ・カーボン系等のセラミックス・カーボン系耐火物で形成したから、スラグラインから上部の非浸漬部分の耐酸化性が確保されるとともに、内部の高融点保護管を気密性をもって覆う機能が維持され、該高融点保護管が酸化して折損してしまうのを防止できる。 According to the temperature measuring probe for molten metal according to claim 1, the molten metal immersion portion of the refractory protective sleeve is made of ceramic / carbon-based refractory such as alumina / carbon-based which gives priority to melting resistance against molten metal and slag. Because the non-immersed part from the molten metal immersion part to the base end part is made of ceramics and carbon refractories such as alumina and carbon, giving priority to oxidation resistance and mechanical strength, from the slag line The oxidation resistance of the upper non-immersed portion is ensured, and the function of covering the internal high melting point protective tube with airtightness is maintained, so that the high melting point protective tube can be prevented from being oxidized and broken.
請求項2に記載の溶湯用測温プローブによれば、耐火性保護スリーブの非浸漬部分の基端部外周に固定金具のキャップ状筒部の下端部を被せるとともに、該非浸漬部分の基端部から上部のキャップ状筒部の内部に、耐火性保護スリーブより耐酸化性かつ強度に優れたキャスタブル耐火物を充填したから、スラグラインから上部の非浸漬部分の耐酸化性が保護スリーブより高いレベルで確保され、内部の高融点保護管が酸化して折損してしまうのを防止できる。また、強度の優れたキャスタブル耐火物で保護するため、操業中の振動や機械的応力により、高融点保護管が固定金具との螺合部近傍の、特に応力集中部分で折損してしまう不都合の発生を防止できる。
According to the temperature measuring probe for molten metal according to
溶湯用測温プローブの非浸漬部分の耐酸化性を高めるとともに、溶湯用測温プローブの首部の機械的強度を高めて、溶湯用測温プローブの耐用寿命を長期化するという目的を、溶湯浸漬部分から基端部までの非浸漬部分は、耐酸化性及び機械的強度を優先させたアルミナ・カーボン系等のセラミックス・カーボン系耐火物で形成すること、及び耐火性保護スリーブの非浸漬部分の基端から上部のキャップ状筒部の内部に、耐火性保護スリーブより耐酸化性かつ強度に優れたキャスタブル耐火物を充填することにより実現した。 The purpose is to increase the oxidation resistance of the non-immersed part of the molten metal temperature probe and to increase the mechanical strength of the neck of the molten metal temperature probe to prolong the service life of the molten metal temperature probe. The non-immersed part from the part to the base end part should be made of ceramics and carbon-based refractories such as alumina and carbon based on oxidation resistance and mechanical strength, and the non-immersed part of the fire-resistant protective sleeve This was realized by filling the inside of the cap-shaped cylindrical portion from the base end to a castable refractory material that was more resistant to oxidation and strength than the fireproof protective sleeve.
本発明の実施例について図面を参照して説明する。図1は実施例1に係る溶湯用測温プローブ(以下測温プローブという)1の断面図である。測温プローブ1の本体部分は、熱電対を内蔵したアルミナ、窒素珪素等からなる有底のセラミック保護管2、有底の高融点保護管3及び耐火性の保護スリーブ4等から構成されている。このセラミック保護管2は有底部から高融点保護管3に挿入されている。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of a molten metal temperature measuring probe (hereinafter referred to as a temperature measuring probe) 1 according to the first embodiment. The body portion of the temperature measuring probe 1 is composed of a bottomed ceramic
高融点保護管3の基端部には、雄ネジ3aが形成されている。本実施例の場合、上記高融点保護管3として、高融点であるとともに熱伝導度が非常に高くしかも高温度で化学的に安定しているモリブデン・ジルコニアのサーメット管が用いられている。そして、高融点保護管(以下モリブデン・ジルコニア管という)3は、有底の先端部を除く外周に耐火性保護スリーブ4が嵌装されている。
A
上記耐火性保護スリーブ4の溶湯浸漬部分5は、溶融金属、スラグに対して耐溶損性を優先させたアルミナ・カーボン系等のセラミックス・カーボン系耐火物で形成し、溶湯浸漬部分から基端部までの非浸漬部分6は、耐酸化性及び機械的強度を優先させたアルミナ・カーボン系等のセラミックス・カーボン系耐火物で形成されている。溶湯浸漬部分5については、アルミナ・グラファイト製の他にマグネシア・グラファイト製、ジルコニア・グラファイト製、スピネル・グラファイト製等のものも利用される。
The molten
上記構成の測温プローブ1の本体部分に対して、固定金具11が装着されている。固定金具11は、下端部が二重筒構造に形成されていて、外側のキャップ状筒部12を耐火性保護スリーブ4の非浸漬部分6の基端部6aに被せるとともに、内側の筒部13に形成した雌ネジ13aをモリブデン・ジルコニア管3の基端部に形成した雄ネジ3aにねじ込んでいる。内側の筒部13から上方に延長させた筒部14の外周には、キャップ体15が形成されている。
A
そして、筒部14の外周には断熱材16が被覆されるとともに、キャップ体15の内側にも断熱材16が充填されている。筒部14の上端は端子台17を嵌めて封止されていて、筒部14の上端部まで延長されたセラミック保護管2に挿入された熱電対導線が端子台17に接続されており、外部から補償導線が接続されている。
The outer periphery of the
上記構成の測温プローブ1によれば、耐火性保護スリーブ4の溶湯浸漬部分5は、溶融金属、スラグに対して耐溶損性を優先させたアルミナ・カーボン系等のセラミックス・カーボン系耐火物で形成し、溶湯浸漬部分から基端部までの非浸漬部分6は、耐酸化性及び機械的強度を優先させたアルミナ・カーボン系等のセラミックス・カーボン系耐火物で形成したから、スラグラインから上部の非浸漬部分6の耐酸化性が確保されるとともに、周りの酸化雰囲気から遮断する気密性及び機械的強度が維持される。従って、内部のモリブデン・ジルコニア管3へ酸化が進行して脆弱化することが抑制され折損してしまうのを防止できる。これにより、測温プローブ1自体の、特に曲げ応力に対する機械的強度を向上させることができる。
According to the temperature measuring probe 1 having the above-described configuration, the molten
図2は実施例2に係る測温プローブ21の断面図である。測温プローブ21の基本的構成は、実施例1の測温プローブ1と同一であるので、同一構成部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。測温プローブ21は、耐火性保護スリーブ4の非浸漬部分6の基端部6a外周に、固定金具11のキャップ状筒部12の下端部を被せるとともに、該非浸漬部分6の基端部6aから上部のキャップ状筒部12の内部に、耐火性保護スリーブ4より耐酸化性かつ強度に優れたキャスタブル耐火物22を充填した点が測温プローブ1の構成と相違する。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the
図3は、測温プローブ21のモリブデン・ジルコニア管3の折損実験方法を示した説明図である。測温プローブ21からは、セラミック保護管2を抜き出すとともに断熱材16を取り除いてある。この測温プローブ21の筒部14の上端部を固定して垂下させ、耐火性保護スリーブ4の略中間位置に水平荷重Fを作用させる。
FIG. 3 is an explanatory view showing a breakage experiment method for the molybdenum /
図4の(a)〜(d)は、上記折損実験に供した資料を示したもので、(a)〜(c)は従来例を示し、(d)は実施例2を示したものである。各従来例では、それぞれ固定金具11のキャップ状筒部12の長さを変えている。従来例(c)と実施例2とは、キャップ状筒部12の長さを同じにしている。従来例は、何れも水平荷重Fが概ね135kgのとき、固定金具11の筒部13の下端部でモリブデン・ジルコニア管3が折損した。これに対して実施例2のものは、水平荷重Fが240kg程度では、折損することはなかった。
4 (a) to 4 (d) show materials subjected to the above breakage experiment, (a) to (c) show conventional examples, and (d) shows Example 2. FIG. is there. In each conventional example, the length of the cap-shaped
上記実施例2の測温プローブ21は、耐火性保護スリーブ4の非浸漬部分6の基端部7a外周に固定金具11のキャップ状筒部12の下端部を被せるとともに、該非浸漬部分6の基端部6aから上部のキャップ状筒部12の内部に、耐火性保護スリーブ4より耐酸化性かつ強度に優れたキャスタブル耐火物22を充填したから、スラグラインから上部の非浸漬部分6の耐酸化性がより向上し、周りの酸化雰囲気から遮断する気密性及び機械的強度が、上記実施例1の場合よりも高いレベルで維持される。従って、内部のモリブデン・ジルコニア管3へ酸化が進行して脆弱化することがより確実に抑制され、該モリブデン・ジルコニア管3が折損してしまうのを確実に防止できる。さらに、操業中の振動や機械的応力により、モリブデン・ジルコニア管3が固定金具11との螺合部近傍の応力集中部分で折損してしまう不都合の発生を防止できる。
In the
尚、高融点保護管3の材質として、上記モリブデン・ジルコニア管3の他に、浸漬する溶湯温度よりも高融点であるインコネルやステンレス等の金属或いは窒化珪素等のセラミックスを用いることができる。
As the material of the high melting point
1,21...測温プローブ
2...セラミック保護管
3... モリブデン・ジルコニア管(高融点保護管)
4...耐火性保護スリーブ
5... 溶湯浸漬部分
6...非浸漬部分
6a...基端部
11...固定金具
12...キャップ状筒部
13...内側の筒部
22...キャスタブル耐火物
1,21 ... Temperature probe 2.Ceramic protection tube 3.Molybdenum / zirconia tube (high melting point protection tube)
4 ... Fire-resistant
Claims (2)
前記耐火性保護スリーブの溶湯浸漬部分は、溶融金属、スラグに対して耐溶損性を優先させたアルミナ・カーボン系等のセラミックス・カーボン系耐火物で形成し、
溶湯浸漬部分から基端部までの非浸漬部分は、耐酸化性及び機械的強度を優先させたアルミナ・カーボン系等のセラミックス・カーボン系耐火物で形成したことを特徴とする溶湯用測温プローブ。 Insert an alumina protective tube with a built-in thermocouple into the high-melting point protective tube, and protect the outer periphery of the high-melting point protective tube except the bottomed end with a fire-resistant protective sleeve, and from the base end of the fire-resistant protective sleeve In the temperature measuring probe for molten metal, which is covered with an outer cap-shaped tube portion and is composed of a fixing fitting in which the inner tube portion is screwed to the outer periphery of the base end portion of the high melting point protective tube,
The molten metal immersion portion of the fireproof protective sleeve is formed of a ceramic / carbon refractory such as alumina / carbon based on molten metal, slag giving priority to erosion resistance,
The non-immersed part from the molten metal immersion part to the base end part is made of a ceramic / carbon refractory material such as alumina / carbon type with priority given to oxidation resistance and mechanical strength. .
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