JP2014111271A - Temperature measurement device for electro-slag-remelting and temperature measurement method for electro-slag-remelting - Google Patents

Temperature measurement device for electro-slag-remelting and temperature measurement method for electro-slag-remelting Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a temperature measurement device for electro-slag-remelting that can precisely and safely measure temperature of a molten slag pool and a molten metal pool in electro-slag-remelting and a temperature measurement method for electro-slag-remelting.SOLUTION: The temperature measurement device for electro-slag-remelting that measures temperature of a molten portion in electro-slag-remelting by which an ingot is obtained by melting while distributing power to an electro-slag-remelting electrode, comprises: an optical fiber 10 that receives and transmits radiation light of the melting portion (a molten slag pool 4 and a molten metal pool 5); a radiation thermometer 11 that is connected to the optical fiber 10 and receives the radiation light transmitted by the optical fiber 10 and detects temperature of the molten potion; and a guide member (a guide tube 12)that is fixed to the electro-slag-remelting electrode 1 and positions the optical fiber 10 continuously in an axial direction of the electro-slag-remelting electrode 1 to guide the electrode.

Description

本発明は、エレクトロスラグ再溶解における溶解部の温度、例えば溶解中の溶融スラグや溶融金属の温度を測定するエレクトロスラグ再溶解温度測定装置およびエレクトロスラグ再溶解温度測定方法に関するものである。   The present invention relates to an electroslag remelting temperature measuring apparatus and an electroslag remelting temperature measuring method for measuring the temperature of a melting portion in electroslag remelting, for example, the temperature of molten slag or molten metal during melting.

エレクトロスラグ再溶解法は、消耗電極を介してスラグに大電流を流し、このとき発生するジュール熱でスラグを溶融させ、その溶融スラグ中で消耗電極を連続的に溶解するプロセスである。このプロセスでは、エレクトロスラグ再溶解炉内の溶融スラグや溶融金属の温度は、得られる鋳塊の化学成分や非金属介在物の組成や量、鋳塊の凝固組織などに影響を及ぼすため、溶融スラグプールや溶融金属プールの温度管理は鋳塊の品質管理において重要である。したがって、これら溶融プール温度を継続してモニタリングできれば品質の向上に役立つ。   The electroslag remelting method is a process in which a large current is passed through a consumable electrode, the slag is melted by Joule heat generated at this time, and the consumable electrode is continuously melted in the molten slag. In this process, the temperature of the molten slag and molten metal in the electroslag remelting furnace affects the chemical composition of the resulting ingot, the composition and amount of non-metallic inclusions, the solidification structure of the ingot, and so on. Temperature control of slag pools and molten metal pools is important in ingot quality control. Therefore, if these molten pool temperatures can be continuously monitored, it will help to improve quality.

特許文献1では、溶融物を保持する容器の炉壁を貫通して先端が前記溶融物に接触するようにノズルを配置し、該ノズル内に隙間を設けてガイド管を内蔵させ、該ガイド管に金属管で被覆した金属管被覆光ファイバーを通過させ、光ファイバーを通して導波される放射光を受けた放射温度測定器により前記溶融物の温度を測定する装置が提案されている。しかし、この測定装置では、炉壁の一定の位置でしか温度を測定することができず、エレクトロスラグ再溶解法のように、溶解の進行に伴って溶解部の位置が上昇していく溶解法では溶解部表層の温度上昇を測定することはできない。   In Patent Document 1, a nozzle is disposed so as to penetrate the furnace wall of a container for holding a melt and have a tip in contact with the melt, and a guide pipe is built in by providing a gap in the nozzle. There has been proposed an apparatus for measuring the temperature of the melt by using a radiation thermometer that has passed through a metal tube-coated optical fiber coated with a metal tube and received radiation guided through the optical fiber. However, with this measuring device, the temperature can only be measured at a certain position on the furnace wall, and the melting part increases as the melting progresses, such as the electroslag remelting method. Thus, it is impossible to measure the temperature rise of the surface of the dissolution zone.

一方、特許文献2では、光ファイバーに金属管を被覆して、炉の上方に配置したファイバ搬送手段によって該光ファイバーの先端とともに金属管を下方に送り出して溶融金属内に挿入し、光ファイバーを通して導波される放射光を受けた放射温度測定器により溶融金属の温度を測定する装置が提案されている。この測定装置では、光ファイバーの送り出し量によって溶解部の位置変動に対応することが可能となる。   On the other hand, in Patent Document 2, a metal tube is coated on an optical fiber, and the metal tube is sent downward together with the tip of the optical fiber by a fiber conveying means disposed above the furnace, inserted into the molten metal, and guided through the optical fiber. There has been proposed an apparatus for measuring the temperature of a molten metal using a radiation temperature measuring device that receives the emitted light. In this measuring apparatus, it is possible to cope with the position fluctuation of the melting portion by the amount of optical fiber delivered.

特開平9−159534号公報JP-A-9-159534 特開平5−248960号公報JP-A-5-248960

ところで、エレクトロスラグ再溶解法では、図3に示すように、電源3によるエレクトロスラグ再溶解電極1と鋳型2への電圧印加によって、エレクトロスラグ再溶解電極1から流れる溶解電流の経路は、溶融スラグプール4→溶融金属プール5→鋳塊6に流れる電流通過経路A1と、溶融スラグプール4→鋳型2に流れる電流通過経路A2とに分けることができる。一般に測定に用いられる光ファイバーは、SiO製などのファイバを保護するために、ステンレスなどの金属で被覆されているものが一般的であり、このため光ファイバーは導電性を有しているのが通常である。 By the way, in the electroslag remelting method, as shown in FIG. 3, the path of the melting current flowing from the electroslag remelting electrode 1 by the voltage application to the electroslag remelting electrode 1 and the mold 2 by the power source 3 is the molten slag. It can be divided into a current passing path A1 flowing through the pool 4 → the molten metal pool 5 → the ingot 6 and a current passing path A2 flowing through the molten slag pool 4 → the mold 2. In general, an optical fiber generally used for measurement is coated with a metal such as stainless steel in order to protect a fiber made of SiO 2 or the like. For this reason, the optical fiber is usually conductive. It is.

エレクトロスラグ溶解中の溶融スラグプール4や溶融金属プール5の温度を測定するために、特許文献2に示すようにこれらのプール内に光ファイバーを送り出して浸漬する場合、エレクトロスラグ再溶解炉内は温度分布が一定ではない。例えば、鋳型2の近傍には固体のスラグ殻7が形成されているため、その周辺の溶融スラグの温度のばらつきが大きく、固体スラグ殻7近傍では正確な温度を測定することが困難である。このため溶解部の温度を測定するためには、測定位置を考慮する必要がある。しかも、エレクトロスラグ再溶解法ではエレクトロスラグ再溶解電極1に流れる溶解電流によってエレクトロスラグ再溶解電極1の周囲に磁場が生じており、金属で被覆された光ファイバー線にはこの磁場の影響で力が働く。大型のエレクトロスラグ再溶解炉では、鋳型の深さが数メートルから数十メートルとなる。このような磁場の影響下で光ファイバが所定位置に確実に固定されなければ、測定位置のずれが生じて正確な温度を測定することが困難になってしまうという問題がある。   In order to measure the temperature of the molten slag pool 4 and the molten metal pool 5 during electroslag melting, as shown in Patent Document 2, when an optical fiber is sent out and immersed in these pools, the temperature inside the electroslag remelting furnace is Distribution is not constant. For example, since the solid slag shell 7 is formed in the vicinity of the mold 2, the temperature variation of the molten slag around the mold 2 is large, and it is difficult to accurately measure the temperature in the vicinity of the solid slag shell 7. For this reason, in order to measure the temperature of a melt | dissolution part, it is necessary to consider a measurement position. In addition, in the electroslag remelting method, a magnetic field is generated around the electroslag remelting electrode 1 due to the melting current flowing in the electroslag remelting electrode 1, and the optical fiber line coated with metal is affected by the influence of this magnetic field. work. In a large electroslag remelting furnace, the depth of the mold is several meters to several tens of meters. If the optical fiber is not securely fixed at a predetermined position under the influence of such a magnetic field, there is a problem that it is difficult to measure an accurate temperature due to a shift in the measurement position.

また、光ファイバーの姿勢が不安定であると、導電性を有する光ファイバーがエレクトロスラグ再溶解電極に接触したり、鋳型に接触したりするおそれがあり、該接触に際しては、光ファイバーが対地接地されていると、エレクトロスラグ再溶解電極に流れている溶解電流が挿入した光ファイバーを介して直ちに接地側に流れ、エレクトロスラグ再溶解がストップする(短絡する)おそれがある。   In addition, if the posture of the optical fiber is unstable, the conductive optical fiber may come into contact with the electroslag remelting electrode or the mold, and the optical fiber is grounded to the ground. Then, the dissolution current flowing in the electroslag remelting electrode may immediately flow to the ground side through the inserted optical fiber, and the electroslag remelting may stop (short circuit).

本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、エレクトロスラグ再溶解における溶解部の温度を正確かつ安全に測定することができるエレクトロスラグ再溶解温度測定装置およびエレクトロスラグ再溶解温度測定方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made against the background of the above circumstances, and provides an electroslag remelting temperature measuring device and an electroslag remelting temperature measuring method capable of accurately and safely measuring the temperature of the melting part in electroslag remelting. The purpose is to provide.

すなわち、本発明のエレクトロスラグ再溶解温度測定装置のうち、第1の本発明は、エレクトロスラグ再溶解電極に通電しつつ溶解をして鋳塊を得るエレクトロスラグ再溶解における溶解部の温度を測定するエレクトロスラグ再溶解温度測定装置であって、
前記溶解部の放射光を入射させて伝送する光ファイバーと、前記光ファイバーが接続され、前記光ファイバーで伝送される放射光を受けて前記溶解部の温度を検出する放射温度測定器と、前記エレクトロスラグ再溶解電極に固定され、前記光ファイバを前記エレクトロスラグ再溶解電極の軸方向に連続するように位置させてガイドするガイド部材とを備えることを特徴とする。
That is, of the electroslag remelting temperature measuring apparatus of the present invention, the first present invention measures the temperature of the melting part in electroslag remelting to melt the electroslag remelting electrode while energizing to obtain an ingot. An electroslag remelting temperature measuring device that comprises:
An optical fiber that transmits the radiation emitted from the melting part, and a radiation thermometer that is connected to the optical fiber and receives the radiation transmitted by the optical fiber to detect the temperature of the melting part; And a guide member that is fixed to the melting electrode and guides the optical fiber so as to be continuous in the axial direction of the electroslag remelting electrode.

第2の本発明のエレクトロスラグ再溶解温度測定装置は、前記第1の本発明において、前記ガイド部材が金属またはセラミック製であることを特徴とする。   The electroslag remelting temperature measuring apparatus according to the second aspect of the present invention is characterized in that, in the first aspect of the present invention, the guide member is made of metal or ceramic.

第3の本発明のエレクトロスラグ再溶解温度測定装置は、前記第1または第2の本発明において、前記ガイド部材でガイドされる前記光ファイバーを前記溶解部に向けて送り出す送り出し装置を備えることを特徴とする。   The electroslag remelting temperature measuring device according to the third aspect of the present invention is characterized in that, in the first or second aspect of the present invention, the electroslag remelting temperature measuring device further comprises a delivery device that sends out the optical fiber guided by the guide member toward the melting portion. And

第4の本発明のエレクトロスラグ再溶解温度測定装置は、前記第1から第3の本発明において、前記光ファイバーまたはガイド部材が電気的に接触し、または/および操業時に接触する可能性のある電気機器が接地に対し電気的に絶縁されていることを特徴とする。   In the electroslag remelting temperature measuring apparatus according to the fourth aspect of the present invention, in the first to third aspects of the present invention, the optical fiber or the guide member may be in electrical contact and / or may be in contact during operation. The device is characterized in that it is electrically isolated from ground.

第5の本発明のエレクトロスラグ再溶解温度測定方法は、エレクトロスラグ再溶解電極に通電しつつ溶解をして鋳塊を得るエレクトロスラグ再溶解法における溶解部の温度を測定するエレクトロスラグ再溶解温度測定方法であって、
前記エレクトロスラグ再溶解電極にガイド部材を固定し、前記ガイド部材により光ファイバーを前記エレクトロスラグ再溶解電極の軸方向に連続するように位置させ、前記光ファイバーを前記ガイド部材でガイドしつつ前記溶解部に向けて連続的または一時的に送り出し、前記光ファイバーの先端位置に応じた溶解部の放射光を前記光ファイバーに入射させて伝送し、前記光ファイバーで伝送される放射光に基づいて前記溶解部の温度を検出することを特徴とする。
The electroslag remelting temperature measuring method of the fifth aspect of the present invention is an electroslag remelting temperature in which the temperature of the melted part is measured in an electroslag remelting method in which an electroslag remelting electrode is melted while being energized to obtain an ingot. A measuring method,
A guide member is fixed to the electroslag remelting electrode, an optical fiber is positioned by the guide member so as to be continuous in the axial direction of the electroslag remelting electrode, and the optical fiber is guided to the melting portion while being guided by the guide member. Continuously or temporarily directed toward the optical fiber, and the radiated light of the melting part corresponding to the tip position of the optical fiber is transmitted by being incident on the optical fiber, and the temperature of the melting part is set based on the radiated light transmitted by the optical fiber. It is characterized by detecting.

第6の本発明のエレクトロスラグ再溶解温度測定方法は、前記第5の本発明において、前記溶解部が、溶融スラグプールおよび溶融金属プールの一方または両方であることを特徴とする。   The electroslag remelting temperature measuring method of the sixth aspect of the present invention is characterized in that, in the fifth aspect of the present invention, the melting part is one or both of a molten slag pool and a molten metal pool.

光ファイバー線は、通常は剛性が低いため、光ファイバーを送り出すのみでは所定の測定位置へ安定して導くことは難しい。
本発明によれば、エレクトロスラグ再溶解電極に固定されたガイド部材によって光ファイバーの姿勢が保持され、また、光ファイバーを測定位置に的確に位置させることができる。ガイド部材には剛性が高い金属やセラミック製のものを用いることが望ましい。セラミック製のガイド部材は、さらに酸化物系のものを用いることが望ましい。またエレクトロスラグ再溶解電極近傍の雰囲気温度は非常に高温であり、熱衝撃によるガイド部材の割れや欠けの懸念があることから、ガイド部材は金属製のものを用いることがさらに望ましい。ガイド部材は、パイプ状のものとすることができるが、光ファイバーをスラグ再溶解電極の軸方向に連続するように位置させてガイドできるものであれば良く、特にその形状が限定されるものではない。
Since the optical fiber line is usually low in rigidity, it is difficult to stably guide it to a predetermined measurement position only by sending out the optical fiber.
According to the present invention, the posture of the optical fiber is maintained by the guide member fixed to the electroslag remelting electrode, and the optical fiber can be accurately positioned at the measurement position. The guide member is preferably made of a metal or ceramic having high rigidity. It is desirable to use an oxide-based guide member made of ceramic. Further, since the ambient temperature in the vicinity of the electroslag remelting electrode is very high and there is a concern that the guide member is cracked or chipped due to thermal shock, it is more desirable to use a metal guide member. The guide member can be pipe-shaped, but any guide member can be used as long as it can guide the optical fiber so as to be continuous in the axial direction of the slag remelting electrode, and its shape is not particularly limited. .

また、ガイド部材は、光ファイバーをエレクトロスラグ再溶解電極の軸方向に連続するように位置させることができるものであればよく、ガイド部材の配置が前記軸方向に沿って直線状に配置されていることが必要とされるものではない。例えば、エレクトロスラグ再溶解電極の周囲にガイド部材が螺旋状に配置されているようなものであってもよい。
ガイド部材は、エレクトロスラグ再溶解電極の下降および溶解によって下方に移動し、エレクトロスラグ再溶解電極、光ファイバーとともに溶解する。この場合、ガイド部材は、エレクトロスラグ再溶解電極の体積に比べて僅かな量であるため、鋳塊に対する影響は無視することができる。このためガイド部材は、エレクトロスラグ再溶解電極の測定開始ポイントにまで伸長するように配置するのが望ましく、当初からエレクトロスラグ再溶解電極の先端に位置するように配置することもできる。
なお、ガイド部材は、通常はエレクトロスラグ再溶解電極の外周面に固定されるが、エレクトロスラグ再溶解電極が筒状の形状を有するなどして軸方向に沿って孔を有する場合には、該孔内にガイド部材を固定するようにしてもよい。
Moreover, the guide member should just be a thing which can position an optical fiber so that it may continue in the axial direction of an electroslag remelting electrode, and arrangement | positioning of a guide member is arrange | positioned linearly along the said axial direction. It is not required. For example, the guide member may be spirally disposed around the electroslag remelting electrode.
The guide member moves downward by the lowering and melting of the electroslag remelting electrode, and is melted together with the electroslag remelting electrode and the optical fiber. In this case, since the amount of the guide member is small compared to the volume of the electroslag remelting electrode, the influence on the ingot can be ignored. For this reason, it is desirable to arrange the guide member so as to extend to the measurement start point of the electroslag remelting electrode, and it is also possible to arrange the guide member so as to be located at the tip of the electroslag remelting electrode from the beginning.
The guide member is normally fixed to the outer peripheral surface of the electroslag remelting electrode, but when the electroslag remelting electrode has a cylindrical shape or the like and has a hole along the axial direction, The guide member may be fixed in the hole.

また、光ファイバーは、送り出し装置を用いて溶解部側に向けて送り出すことができる。光ファイバーを送り出して溶解部内に挿入することで溶解部材の温度を測定することができる。光ファイバーの送り出しは、連続的に行ってもよく、また、一時的(例えば間欠的)に行うようにしてもよい。光ファイバーは溶解部内に挿入されると、溶解部の高い温度によって短い時間で溶解するため、送り長さと送り速度を適宜調整することで、溶解部の所定深さから溶解部の表面に至る温度を連続的に測定することができる。   Further, the optical fiber can be sent out toward the melting part using a delivery device. The temperature of the melting member can be measured by sending out the optical fiber and inserting it into the melting part. The optical fiber may be sent out continuously or temporarily (for example, intermittently). When the optical fiber is inserted into the melting part, it melts in a short time due to the high temperature of the melting part. It can be measured continuously.

一般に、エレクトロスラグ再溶解法では、スラグの発熱量を確保するため電気抵抗が大きくなるようにスラグの配合を選定しており、光ファイバーが対地接地されていない場合においても、光ファイバーにおいて対地との抵抗が小さい場合には、エレクトロスラグ再溶解電極に流れる電流の一部が光ファイバーを介して地面に流れる。このような電流の流れがあると炉内で流れる電流量が変動し、溶融スラグや溶融金属の温度が変化し、鋳塊の化学成分や非金属介在物の組成や量が変化し、また鋳塊の凝固組織にも不均一が生じるため、品質上好ましくない。   Generally, in the electroslag remelting method, the composition of the slag is selected so that the electrical resistance is increased in order to ensure the calorific value of the slag, and even if the optical fiber is not grounded, the resistance of the optical fiber to the ground Is small, part of the current flowing through the electroslag remelting electrode flows to the ground via the optical fiber. Such current flow fluctuates the amount of current flowing in the furnace, changes the temperature of molten slag and molten metal, changes the chemical composition of the ingot and the composition and amount of non-metallic inclusions, and casts. Since non-uniformity occurs in the solidified structure of the lump, it is not preferable in terms of quality.

上記電流の流れを確実に回避するため、光ファイバーまたはガイド部材が電気的に接触したり、操業時に接触する可能性のある電気機器は、接地に対し電気的に絶縁するのが望ましい。
電気機器としては、放射温度測定器、送り出し装置などが挙げられるが、本発明としてはこれらに限定されるものではない。接地に対して電気的に絶縁する方法としては、例えば、電気機器への電力供給を絶縁トランスを介して行う方法がある。
In order to surely avoid the current flow, it is desirable to electrically insulate an electrical device with which the optical fiber or the guide member may come into electrical contact or contact during operation.
Examples of the electric equipment include a radiation temperature measuring device and a delivery device, but the present invention is not limited to these. As a method of electrically insulating against the ground, for example, there is a method of supplying electric power to an electric device through an insulating transformer.

以上のように、本発明によれば、エレクトロスラグ再溶解における溶解部の温度を正確かつ安定して測定することができ、鋳塊の化学成分や凝固組織といった内部品質を向上させることが可能になる。   As described above, according to the present invention, the temperature of the melted part in electroslag remelting can be measured accurately and stably, and the internal quality such as the chemical composition and solidification structure of the ingot can be improved. Become.

本発明の一実施形態の構成図を示す図である。It is a figure which shows the block diagram of one Embodiment of this invention. 同じく実施例の温度測定値と溶解電流値等の推移を示す図である。Similarly it is a figure which shows transition of the temperature measured value of an Example, a dissolution current value, etc. FIG. 一般的なエレクトロスラグ再溶解法における溶解電流の電流通過経路を示す図である。It is a figure which shows the electric current passage route of the melt | dissolution current in the general electroslag remelting method.

以下に、本発明の一実施形態のエレクトロスラグ再溶解温度測定装置を図1を用いて説明する。
本実施形態の測定対象となるエレクトロスラグ再溶解炉は、エレクトロスラグ再溶解電極1、鋳型2、電源3を備えている。なお、この実施形態では電源3は交流電源からなるものであるが、本発明としては、これに限定されるものではなく、直流電源などであってもよい。
エレクトロスラグ再溶解電極1は鋳型2内の中央部に沿って上下移動可能に設置されており、その一端は電源3の出力端の一方に電気的に接続されている。また電源3の出力端の他方は鋳型2に接続されており、電源3によってエレクトロスラグ再溶解電極1と鋳型2間に電圧印加することができる。
Below, the electroslag remelting temperature measuring apparatus of one Embodiment of this invention is demonstrated using FIG.
The electroslag remelting furnace to be measured in this embodiment includes an electroslag remelting electrode 1, a mold 2, and a power source 3. In this embodiment, the power source 3 is an AC power source. However, the present invention is not limited to this and may be a DC power source.
The electroslag remelting electrode 1 is installed so as to be movable up and down along the central portion in the mold 2, and one end thereof is electrically connected to one of the output ends of the power source 3. The other output terminal of the power source 3 is connected to the mold 2, and a voltage can be applied between the electroslag remelting electrode 1 and the mold 2 by the power source 3.

本実施形態のエレクトロスラグ再溶解温度測定装置は、エレクトロスラグ再溶解電極1の外周面に軸方向に沿って固定されるガイド管12を有している。ガイド管12は、内部に光ファイバー10を挿通して光ファイバー10が円滑に送り出され、かつ光ファイバーの姿勢を安定して保持できる内径を有している。なお、ガイド管12は、光ファイバー10をエレクトロスラグ再溶解電極1の軸方向に連続して位置させるようにガイドできるものであればよく、エレクトロスラグ再溶解電極1の軸方向に沿って直線状に配置されることが必要とされるものではないが、光ファイバー10を円滑に送り出すためにはガイド管12を直線状に配置してエレクトロスラグ再溶解電極1に固定するのが望ましい。ガイド管12は、金属またはセラミックにより構成することができる。ガイド管12は、本発明のガイド部材に相当するものである。
ガイド管12の先端は、温度測定開始位置に達するようにエレクトロスラグ再溶解電極1の外周面に固定されるものであってもよく、また、エレクトロスラグ再溶解電極1の先端にまでガイド管12の先端が達するものであってもよい。さらに、ガイドする光ファイバー10を安定支持できれば、光ファイバー10が突き出す形でガイド管12が配置されるものであってよい。ガイド管12の固定は、溶接やリベットなどの固定具によって行うことができ、本発明としては固定方法が特に限定されるものではない。
The electroslag remelting temperature measuring device of the present embodiment has a guide tube 12 that is fixed to the outer peripheral surface of the electroslag remelting electrode 1 along the axial direction. The guide tube 12 has an inner diameter that allows the optical fiber 10 to be smoothly inserted through the optical fiber 10 and the posture of the optical fiber to be stably maintained. The guide tube 12 only needs to be able to guide the optical fiber 10 so as to be positioned continuously in the axial direction of the electroslag remelting electrode 1 and is linear along the axial direction of the electroslag remelting electrode 1. Although not required to be disposed, it is desirable that the guide tube 12 be disposed in a straight line and fixed to the electroslag remelting electrode 1 in order to smoothly send out the optical fiber 10. The guide tube 12 can be made of metal or ceramic. The guide tube 12 corresponds to the guide member of the present invention.
The tip of the guide tube 12 may be fixed to the outer peripheral surface of the electroslag remelting electrode 1 so as to reach the temperature measurement start position, and the guide tube 12 extends to the tip of the electroslag remelting electrode 1. It may be the one that reaches the tip. Furthermore, as long as the optical fiber 10 to be guided can be stably supported, the guide tube 12 may be arranged so that the optical fiber 10 protrudes. The guide tube 12 can be fixed by a fixture such as welding or rivet, and the fixing method is not particularly limited in the present invention.

また、ガイド管12の上方近傍にはガイド管12でガイドされる光ファイバー10を下方に向けて送り出す送り出し装置13が設置される。送り出し装置13は、CPU、記憶部などを備える制御部により制御して、送り出し速度や送り出し量を設定することができる。また、送り出し装置13には、後述する電源装置15から電力が供給される。
光ファイバー10は、SiOなどを芯線にし、該芯線を保護するためにステンレスなどの金属が被覆されている。光ファイバー10は一端が放射温度測定器11に接続され、送り出し装置13を介してガイド管10内に挿通される。光ファイバー10は、当初より先端がガイド管12内の所定位置に位置するように挿通してもよく、また、送り出し装置13によって所定位置にまで送り出しするようにしてもよい。
Further, a delivery device 13 for sending the optical fiber 10 guided by the guide tube 12 downward is installed near the upper portion of the guide tube 12. The delivery device 13 can be controlled by a control unit including a CPU, a storage unit, and the like, and can set a delivery speed and a delivery amount. Further, power is supplied to the delivery device 13 from a power supply device 15 to be described later.
The optical fiber 10 is made of SiO 2 or the like as a core wire, and is coated with a metal such as stainless steel in order to protect the core wire. One end of the optical fiber 10 is connected to the radiation temperature measuring instrument 11 and is inserted into the guide tube 10 via the delivery device 13. The optical fiber 10 may be inserted from the beginning so that the tip is located at a predetermined position in the guide tube 12, or may be sent to a predetermined position by the sending device 13.

放射温度測定器11は、既知のものを用いることができ、放射光の強度検出などにより放射光発生部での温度を測定する。放射温度測定器11には、記録計14が接続されており、測定結果を画面や用紙、記憶部などに記録することができる。
放射温度測定器11および記録計14は、電源装置15の出力端に接続されており、出力端は絶縁トランス15aの二次側に接続されている。絶縁トランス15aの一次側には2線式の商用電源16が接続されており、その1線側は接地されている。また、図示していないが、送り出し装置13も、電源装置15の出力端に接続され、電源装置15から電力供給がなされる。
なお、送り出し装置13、放射温度測定器11、記録器14は、光ファイバー10またはガイド部材12が電気的に接触し、または/および操作時に接触する可能性のある電気機器に相当する。
As the radiation temperature measuring device 11, a known device can be used, and the temperature at the radiation light generation unit is measured by detecting the intensity of the radiation light. A recorder 14 is connected to the radiation temperature measuring device 11, and the measurement result can be recorded on a screen, paper, storage unit, or the like.
The radiation temperature measuring instrument 11 and the recorder 14 are connected to the output terminal of the power supply device 15, and the output terminal is connected to the secondary side of the insulating transformer 15a. A two-wire commercial power supply 16 is connected to the primary side of the insulating transformer 15a, and the one-wire side is grounded. Although not shown, the delivery device 13 is also connected to the output terminal of the power supply device 15 and is supplied with power from the power supply device 15.
The delivery device 13, the radiation temperature measuring device 11, and the recording device 14 correspond to electrical devices that the optical fiber 10 or the guide member 12 may come into electrical contact with and / or contact during operation.

次に、本実施形態の動作について説明する。
エレクトロスラグ再溶解の開始に伴って、鋳型2内で溶解したスラグを通して通電がなされ、溶融スラグプール4にエレクトロスラグ再溶解電極1が浸漬された状態になる。
エレクトロスラグ再溶解電極1は、溶融スラグプール4のジュール熱により溶解し、溶滴は溶融スラグプール4内を下降しつつ鋳型2の底に至り、溶融金属プール5を形成する。溶融スラグプール4および溶融金属プール5は、溶解部に相当する。
鋳型2は、図示しない冷却手段により冷却され、溶融金属プール5の下方に鋳塊6が得られ、鋳型2の内壁付近に固体スラグ殻7が形成される。
エレクトロスラグ再溶解電極1は、その消耗度合いと溶融スラグプール4の液面高さにに応じて下方に移動させて溶融スラグプール4への挿入状態を維持し、エレクトロスラグ再溶解電極1の溶解が連続して行われる。
Next, the operation of this embodiment will be described.
With the start of electroslag remelting, electricity is applied through the slag melted in the mold 2, and the electroslag remelting electrode 1 is immersed in the molten slag pool 4.
The electroslag remelting electrode 1 is melted by Joule heat of the molten slag pool 4, and the droplet reaches the bottom of the mold 2 while descending the molten slag pool 4 to form a molten metal pool 5. The molten slag pool 4 and the molten metal pool 5 correspond to a melting part.
The mold 2 is cooled by a cooling means (not shown), an ingot 6 is obtained below the molten metal pool 5, and a solid slag shell 7 is formed near the inner wall of the mold 2.
The electroslag remelting electrode 1 is moved downward in accordance with the degree of consumption and the liquid level of the molten slag pool 4 to maintain the inserted state in the molten slag pool 4, and the electroslag remelting electrode 1 is melted. Is performed continuously.

エレクトロスラグ再溶解電極1の溶解、下降に際しては、これに連れてガイド管12と光ファイバー10とが下降し、溶融スラグプール4内に浸漬されたガイド管12と光ファイバー10の先端側は溶解して消失する。この際に、光ファイバー10を所定量送り出すことで、その先端を溶融スラグプール4または溶融金属プール5に位置させることができる。光ファーバー10には、溶融スラグプール4または溶融金属プール5の温度に応じて放射される放射光が入射されており、該放射光は、光ファイバー10内で伝送され、放射温度測定器11に至る。放射温度測定器11では、受光した放射光の強度などにより、放射光が放射された溶解部の温度を検出し、記録計14に記録することができる。   When the electroslag remelting electrode 1 is dissolved and lowered, the guide tube 12 and the optical fiber 10 are lowered accordingly, and the guide tube 12 immersed in the molten slag pool 4 and the distal end side of the optical fiber 10 are dissolved. Disappear. At this time, by feeding a predetermined amount of the optical fiber 10, the tip can be positioned in the molten slag pool 4 or the molten metal pool 5. Radiant light radiated according to the temperature of the molten slag pool 4 or the molten metal pool 5 is incident on the optical fiber 10, and the radiated light is transmitted in the optical fiber 10 and reaches the radiation temperature measuring instrument 11. . The radiation temperature measuring device 11 can detect the temperature of the melted portion where the radiated light is radiated based on the intensity of the received radiated light and record it on the recorder 14.

溶解部中に送り出された光ファイバー10は、先端側から溶解し、次第に溶解部中の長さが小さくなり、遂には溶解部液面に光ファイバー10の先端が位置するに至る。この際に、光ファイバー10には、溶解部において、深さが次第に小さくなる位置から放射光が入射されるため、溶解部での異なる深さ位置での温度を測定することができる。
この際に図示しない制御部によって送り出し装置13を制御することで、予め設定された送り出し速度や送り出し量などによって光ファイバー10を連続的に、または間欠的に送り出すことができ、溶融スラグプール4や溶融金属プール5の温度を継続的に測定でき、測定結果を溶解制御にフィードバックすることができる。
The optical fiber 10 fed into the dissolving part is dissolved from the tip side, and the length in the dissolving part gradually decreases, and finally the tip of the optical fiber 10 is positioned on the liquid surface of the dissolving part. At this time, since the radiated light is incident on the optical fiber 10 from the position where the depth gradually decreases in the melting portion, the temperature at different depth positions in the melting portion can be measured.
At this time, by controlling the delivery device 13 by a control unit (not shown), the optical fiber 10 can be delivered continuously or intermittently according to a preset delivery speed, delivery amount, or the like. The temperature of the metal pool 5 can be continuously measured, and the measurement result can be fed back to the dissolution control.

上記測定に際しては、光ファイバー10がガイド管12で安定的に支持されてガイドされるため、ガイド管12で案内される位置において溶解部の温度を正確に測定することができ、また、光ファイバー10などが不意に鋳型2などに接触することもない。
また、光ファイバー10やガイド管12が電気的に接続されている送り出し装置13、放射温度測定器11、記録計14は、接地に対し電気的に絶縁されているため、光ファイバー10などを通してエレクトロスラグ再溶解用の電流が漏れ流れることもなく、エレクトロスラグ再溶解を安定した状態で操業することができる。
In the above measurement, since the optical fiber 10 is stably supported and guided by the guide tube 12, the temperature of the melting portion can be accurately measured at the position guided by the guide tube 12, and the optical fiber 10 and the like. Does not contact the mold 2 or the like unexpectedly.
In addition, since the delivery device 13, the radiation temperature measuring device 11, and the recorder 14 to which the optical fiber 10 and the guide tube 12 are electrically connected are electrically insulated from the ground, the electroslag is re-transmitted through the optical fiber 10 and the like. Electroslag remelting can be operated in a stable state without causing current for melting to leak.

以下に、上記実施形態のエレクトロスラグ再溶解温度測定装置を用いた本発明の実施例について説明する。
本実施例では、放射温度測定器には市販のものを用い、光ファイバーはSiOからなり、内径2mmでSUS304で被覆されたものを用いた。光ファイバ送り出し装置には送り出し速度および量を一定に制御可能なワイヤフィーダーを用いた。送り出しは、間欠的に行うものとし、送り長さ15mm/1送り出し、送り速度15mm/秒、15秒間隔の条件とした。
測定の際のエレクトロスラグ再溶解の条件は、エレクトロスラグ再溶解電極の組成:18Mn−18Cr−N−残Fe、径:40mm、鋳型に対する充填率:0.5、雰囲気:空気、スラグ組成:CaF−Al−CaO系、スラグ質量:600g、溶解スタート法:ホットスタート法、設定電流:700A、設定電圧:26Vとした。
Below, the Example of this invention using the electroslag remelting temperature measuring apparatus of the said embodiment is described.
In this example, a commercially available radiation thermometer was used, and an optical fiber made of SiO 2 and coated with SUS304 with an inner diameter of 2 mm was used. For the optical fiber delivery device, a wire feeder capable of controlling the delivery speed and amount constant was used. The feeding was performed intermittently, and the feed length was 15 mm / 1, the feed speed was 15 mm / second, and the interval was 15 seconds.
The electroslag remelting conditions at the time of measurement were as follows: Electroslag remelting electrode composition: 18Mn-18Cr-N-residual Fe, diameter: 40 mm, mold filling rate: 0.5, atmosphere: air, slag composition: CaF 2- Al 2 O 3 —CaO system, slag mass: 600 g, dissolution start method: hot start method, set current: 700 A, set voltage: 26 V.

上記条件によるエレクトロスラグ再溶解に際しエレクトロスラグ再溶解温度測定装置によって測定した結果を図2に示す。図2に示すように、操業中の溶解部の温度は、安定して測定することができた。なお、温度測定値は、光ファイバー10の送り出しに伴って測定値が上がり、その後、次第に下がって定常状態になっている。測定値の上限は、送り出された光ファイバーの最下点の位置における溶解部温度を示しており、定常状態の温度は、溶解部の液面の温度を示している。なお、この実施例では、溶融スラグプールの温度測定を行っているが、光ファイバーの送り出し量によっては溶融金属プールの温度を測定することも可能である。   FIG. 2 shows the results of measurement using an electroslag remelting temperature measuring device during electroslag remelting under the above conditions. As shown in FIG. 2, the temperature of the melted part during operation could be measured stably. The measured temperature value increases as the optical fiber 10 is sent out, and then gradually decreases to a steady state. The upper limit of the measured value indicates the melting part temperature at the position of the lowest point of the sent optical fiber, and the steady state temperature indicates the temperature of the liquid surface of the dissolving part. In this embodiment, the temperature of the molten slag pool is measured, but it is also possible to measure the temperature of the molten metal pool depending on the delivery amount of the optical fiber.

以上、本発明について上記実施形態および実施例に基づいて説明したが、本発明は上記説明の内容に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りは適宜の変更が可能である。   As described above, the present invention has been described based on the above-described embodiment and examples. However, the present invention is not limited to the above description, and appropriate modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

1 エレクトロスラグ再溶解電極
2 鋳型
3 電源
4 溶融スラグプール
5 溶融金属プール
6 鋳塊
7 固体スラグ殻
10 光ファイバー
11 放射温度測定器
12 ガイド管
13 送り出し装置
14 記録計
15 電源装置
15a 絶縁トランス
16 商用電源
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electroslag remelting electrode 2 Mold 3 Power supply 4 Molten slag pool 5 Molten metal pool 6 Ingot 7 Solid slag shell 10 Optical fiber 11 Radiation temperature measuring instrument 12 Guide tube 13 Feeder 14 Recorder 15 Power supply 15a Insulation transformer 16 Commercial power supply

Claims (6)

エレクトロスラグ再溶解電極に通電しつつ溶解をして鋳塊を得るエレクトロスラグ再溶解における溶解部の温度を測定するエレクトロスラグ再溶解温度測定装置であって、
前記溶解部の放射光を入射させて伝送する光ファイバーと、前記光ファイバーが接続され、前記光ファイバーで伝送される放射光を受けて前記溶解部の温度を検出する放射温度測定器と、前記エレクトロスラグ再溶解電極に固定され、前記光ファイバを前記エレクトロスラグ再溶解電極の軸方向に連続するように位置させてガイドするガイド部材とを備えることを特徴とするエレクトロスラグ再溶解温度測定装置。
An electroslag remelting temperature measuring device for measuring the temperature of a melting part in electroslag remelting to obtain an ingot by melting while energizing an electroslag remelting electrode,
An optical fiber that transmits the radiation emitted from the melting part, and a radiation thermometer that is connected to the optical fiber and receives the radiation transmitted by the optical fiber to detect the temperature of the melting part; An electroslag remelting temperature measuring device comprising: a guide member fixed to a melting electrode and guiding the optical fiber so as to be continuous in the axial direction of the electroslag remelting electrode.
前記ガイド部材が金属またはセラミック製であることを特徴とする請求項1記載のエレクトロスラグ再溶解温度測定装置。   2. The electroslag remelting temperature measuring apparatus according to claim 1, wherein the guide member is made of metal or ceramic. 前記ガイド部材でガイドされる前記光ファイバーを前記溶融部に向けて送り出す送り出し装置を備えることを特徴とする請求項1または2に記載のエレクトロスラグ再溶解温度測定装置。   The electroslag remelting temperature measuring device according to claim 1, further comprising a delivery device that sends out the optical fiber guided by the guide member toward the melting portion. 前記光ファイバーまたはガイド部材が電気的に接触し、または/および操業時に接触する可能性のある電気機器が接地に対し電気的に絶縁されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のエレクトロスラグ再溶解温度測定装置。   The electric fiber or the guide member is in electrical contact, and / or electrical equipment that may come into contact during operation is electrically insulated from ground. The electroslag remelting temperature measuring apparatus as described. エレクトロスラグ再溶解電極に通電しつつ溶解をして鋳塊を得るエレクトロスラグ再溶解法における溶解部の温度を測定するエレクトロスラグ再溶解温度測定方法であって、
前記エレクトロスラグ再溶解電極にガイド部材を固定し、前記ガイド部材により光ファイバーを前記エレクトロスラグ再溶解電極の軸方向に連続するように位置させ、前記光ファイバーを前記ガイド部材でガイドしつつ前記溶解部に向けて連続的または一時的に送り出し、前記光ファイバーの先端位置に応じた溶解部の放射光を前記光ファイバーに入射させて伝送し、前記光ファイバーで伝送される放射光に基づいて前記溶解部の温度を検出することを特徴とするエレクトロスラグ再溶解温度測定方法。
An electroslag remelting temperature measuring method for measuring a temperature of a melting portion in an electroslag remelting method for obtaining an ingot by melting while energizing an electroslag remelting electrode,
A guide member is fixed to the electroslag remelting electrode, an optical fiber is positioned by the guide member so as to be continuous in the axial direction of the electroslag remelting electrode, and the optical fiber is guided to the melting portion while being guided by the guide member. Continuously or temporarily directed toward the optical fiber, and the radiated light of the melting part corresponding to the tip position of the optical fiber is transmitted by being incident on the optical fiber, and the temperature of the melting part is set based on the radiated light transmitted by the optical fiber. An electroslag remelting temperature measuring method characterized by detecting.
前記溶解部が、溶融スラグプールおよび溶融金属プールの一方または両方であることを特徴とする請求項5記載のエレクトロスラグ再溶解温度測定方法。   6. The electroslag remelting temperature measuring method according to claim 5, wherein the melting part is one or both of a molten slag pool and a molten metal pool.
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