JP2023099941A - 連続測温プローブ及び連続測温プローブの固定構造 - Google Patents

Abstract

【課題】真の溶湯温度を測定可能で、スクラップ又は溶融金属流から受ける衝撃荷重に耐えられる高強度の連続測温プローブ及び連続測温プローブの固定構造を提供する。【解決手段】連続測温プローブの固定構造１０では、熱電対１３が内部に組込まれたサーメット保護管１４と、サーメット保護管１４の先側外周を覆う耐火性の保護スリーブ１５と、サーメット保護管１４の基側から延設されて保護スリーブ１５の基側から突出し基側端部に電気接続端子１６を備えた外部接続体１７とを有する連続測温プローブ１１が用いられ、取鍋１２の周壁２３の一部を構成するプローブ取付部２４の挿通孔２５に挿抜可能に保持される連続測温プローブ１１の先側が取鍋１２の内部に突出し、外部接続体１７が取鍋１２の外部に突出して、連続測温プローブ１１が挿通孔２５から取鍋１２の外部に抜けないように、取鍋１２の外表面に取付けられた固定手段２６で保持される。【選択図】図２

Description

本発明は、金属の鋳造の分野において、転炉内の溶銑又は電気炉内若しくは取鍋内の溶鋼等の溶融金属（製鋼工程において溶融金属が収容される転炉や取鍋等をまとめて溶融金属保持容器という）の温度を連続測温するための連続測温プローブ及び連続測温プローブの固定構造に関するものである。

製鋼における転炉での精錬は、溶銑内に含まれる炭素の脱炭、目標出鋼温度への昇熱又は珪素、リン、マンガン等の不純物をスラグとして分離させ、除去することを目的として行われている。
この工程にて、溶銑から溶鋼へと精錬され、溶鋼取鍋に出湯された後、ＬＦ、ＲＨ、ＣＡＳ、ＲＥＤＡ、ＤＨといった二次精錬を経て、最終的に鋳造される。

転炉での精錬は、原料組成、温度、排ガスの二次燃焼比率等から成る吹錬モデルに基づいて酸素の吹錬が行われ、サブランスによる含有炭素量と温度の測定結果から酸素吹錬量を調節し、炭素含有量が目標値となるまでの推測値を算出し自動で吹錬を終了するダイナミックコントロールの手法が広く用いられている。
このため、転炉内の溶銑、溶鋼の温度を測定することは、転炉での精錬において不可欠な作業である。

取鍋に出鋼された溶鋼は、ＬＦ処理にて昇熱、造滓、脱硫が行われ、ＲＨやＣＡＳ、ＲＥＤＡ、ＤＨといった処理にて、脱ガス、成分調整が行われる。溶鋼の種類によっては、ＬＦ処理のみが行われ、次工程が鋳造となっているものもあれば、ＬＦ処理を行わずに脱ガス、成分調整の処理と同時に、アルミニウムの添加や酸素ブローによって温度調整を行うものもある。いずれの処理においても、処理前に消耗型熱電対プローブを用いて、溶融金属のバッチ測温が実施され、処理中にも必要に応じて複数回のバッチ測温を行い、必要な処理の時間、昇熱量、合金添加実施等を決定している。

前記の通り、転炉での一次精錬及び取鍋での二次精錬の工程においては、溶融金属の測温は不可欠であるが、転炉及び取鍋のいずれの精錬工程においても、処理前、処理中、処理終了前、処理終了後の各タイミングで、消耗型熱電対を使用した、バッチ測温が行われている。そして、測温値から、従来の実績に基づいた手法で以降の処理を決定しているが、測温を実施した時点の温度から処理時点での温度を推測して、処理を行っている。また、推測値と併せて、オペレーターの経験に基づいた判断による制御も行われている。しかし、この推測値については、転炉又は取鍋の消耗の度合いや、精錬する溶融金属の材質の違いにより常に変化していくことから、必ずしも処理時点での実際の温度と合致するものとはいえない。

このように、バッチ測温を基準として処理を進める場合、推測値と経験による制御となる。これに対し、処理中の溶融金属の温度が常に連続的に測定され、リアルタイムにシステム及びオペレーターに伝えられれば、処理時点での転炉又は電気炉若しくは取鍋の状態、及び溶融金属そのものの温度を反映することとなるため、より精度が高く、効率の良い処理が実現できる。しかしながら、現在でもこの技術は確立されていない。

溶融金属の連続的な測温は、過去に取鍋のポーラス煉瓦等の耐火物内部に、シース熱電対等の温度センサーを埋め込み、炉壁材内部の温度を測定することで、溶融金属の温度を推測可能か否かの検証がなされたことはある（特許文献１参照）が、操業の進行或いは転炉又は取鍋の使用回数の増加により、周囲の耐火物表面に金属及びスラグが付着（堆積）したり、周囲の耐火物表面が損耗したりすることで、測定対象との距離や伝熱特性が常に変化していくことから、補正が困難であるという問題があった。

特開２００９－４１０６９号公報

温度センサーの外径及び長さを適切に確保した上で、温度センサーを溶融金属と直に接触させることで測温精度を向上させることができるが、シース熱電対を溶融金属と接触させると、容易に破損する。そこで、シース熱電対の溶融金属との接触部分を耐火物から成る保護管にて覆ったものとすれば、温度による早期の破損は、ある程度防止できる。一方で、機械的破損に関しては、耐火物の高温強度が低いことと、温度センサーが溶融金属保持容器の内部に所定の長さ飛び出した形であることから、容器内に投入されるスクラップ又は受銑若しくは受鋼時の溶融金属流から受ける衝撃荷重に耐えることが出来ず、温度センサーが破砕してしまうことが懸念される。

この点に関し、耐火物部分の肉厚を増すことにより機械的強度は上がるが、肉厚増大による温度センサーの大型化により、スラグ付着面積が増大するという問題がある。また、耐火物部分の肉厚化により、耐火物の熱伝導率の低さが大きく影響し、溶融金属の熱が、周囲の耐火物によって抜熱（吸収）されてしまい、センサーの測温点に到達し難く、溶融金属の温度を正確に捉えることが困難になるという問題もある。特に、溶鋼取鍋において一般的に耐久性が高いとされているアルミナ‐マグネシア系耐火物は、低熱伝導率であることから温度測定への影響度が高い。

本発明は、上記の事情に鑑みて成されたもので、補正値（推測値）でなく真の溶湯温度を測定可能としながら、同時に、スクラップ又は受銑若しくは受鋼時の溶融金属流から受ける衝撃荷重に耐えられる強度を持った連続測温プローブ及び連続測温プローブの固定構造を提供することを目的とする。

前記目的に沿う第１の発明に係る連続測温プローブは、製鋼工程で用いられる溶融金属保持容器に取付けられ、前記溶融金属保持容器内の溶融金属の温度を連続的に測定可能な連続測温プローブであって、
熱電対と、該熱電対が内部に組込まれたサーメット保護管と、該サーメット保護管の先側外周を覆う耐火性の保護スリーブと、前記サーメット保護管の基側から延設され基側端部に電気接続端子を備えた外部接続体とを有する。

第１の発明に係る連続測温プローブにおいて、前記保護スリーブは、先側保護部と、基側保護部に分割され、前記先側保護部が交換可能であることが好ましい。

第１の発明に係る連続測温プローブにおいて、前記先側保護部は、黒色系耐火物又は白色系耐火物で形成され、前記基側保護部は、内部耐火材と、該内部耐火材の外周を覆うメタルケースとを有し、前記内部耐火材は、黒色系耐火物、白色系耐火物及び砂のいずれか１つからなってもよい。

第１の発明に係る連続測温プローブにおいて、前記保護スリーブは、黒色系耐火物及び白色系耐火物のいずれか一方又は双方からなってもよい。

第１の発明に係る連続測温プローブにおいて、前記保護スリーブは、先側が円錐台状に形成され基側が角柱状又は円柱状に形成されてもよい。

前記目的に沿う第２の発明に係る連続測温プローブの固定構造は、第１の発明に係る連続測温プローブを用いて溶融金属保持容器内の溶融金属の温度を連続的に測定するための連続測温プローブの固定構造であって、
前記溶融金属保持容器の周壁又は底壁の一部を構成し、前記連続測温プローブが挿抜可能に保持される挿通孔を有し、前記連続測温プローブの先側を前記溶融金属保持容器の内部に突出させ、前記外部接続体を前記溶融金属保持容器の外部に突出させるプローブ取付部と、前記溶融金属保持容器の外表面に取付けられて、前記連続測温プローブが前記挿通孔から前記溶融金属保持容器の外部に抜けないように保持する固定手段とを備える。

第２の発明に係る連続測温プローブの固定構造において、前記プローブ取付部は、内壁煉瓦と外壁煉瓦で構成される二層構造を有し、前記挿通孔は前記内壁煉瓦を貫通する内壁貫通部と前記外壁煉瓦を貫通する外壁貫通部に分割されていることが好ましい。

第２の発明に係る連続測温プローブの固定構造において、前記内壁煉瓦は、前記内壁貫通部が形成される内周煉瓦と、該内周煉瓦の外周を囲繞する外周煉瓦で構成される二重構造を有することができる。

前記目的に沿う第３の発明に係る連続測温プローブの固定構造は、第１の発明に係る連続測温プローブを用いて溶融金属保持容器内の溶融金属の温度を連続的に測定するための連続測温プローブの固定構造であって、
前記溶融金属保持容器の周壁又は底壁（鉄皮を除く）に挿通孔が形成され、該挿通孔に保持される前記連続測温プローブの先側が前記溶融金属保持容器の内部に突出し、前記周壁又は前記底壁の外表面及び前記連続測温プローブの保護スリーブの基側端面を覆う鉄皮にプローブ取出孔が形成され、前記外部接続体が前記プローブ取出孔から前記溶融金属保持容器の外部に突出している。

第１の発明に係る連続測温プローブによれば、サーメット保護管の先側外周が耐火性の保護スリーブで覆われることにより、サーメット保護管が、保護スリーブの骨材として作用し、保護スリーブのみでは耐えられない衝撃に耐える強度を持ち、保護スリーブの薄肉化を図ると共に、サーメット保護管の高熱伝導性によって良好な測温精度を兼ね備えることができる。

第２の発明に係る連続測温プローブの固定構造によれば、熱間状態でも連続測温プローブを容易に交換することができ、連続測温プローブのメンテナンス性に優れる。

第３の発明に係る連続測温プローブの固定構造によれば、簡素な構造で、連続測温プローブの取付けに手間がかからず、施工性に優れると共に耐久性に優れ、連続測温プローブの交換頻度を低く抑えることができる。

本発明の第１の実施の形態に係る連続測温プローブの固定構造により周壁に連続測温プローブが取付けられた取鍋を示す断面図である。 同連続測温プローブの固定構造を示す要部断面拡大図である。 本発明の第２の実施の形態に係る連続測温プローブの固定構造を示す要部断面拡大図である。 本発明の第３の実施の形態に係る連続測温プローブの固定構造を示す要部断面拡大図である。 本発明の第４の実施の形態に係る連続測温プローブの固定構造を示す要部断面拡大図である。 本発明の第５の実施の形態に係る連続測温プローブの固定構造を示す要部断面拡大図である。 実施例１の測温データを示すグラフである。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
以下、図１、図２を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る連続測温プローブの固定構造１０及びそれに用いられる連続測温プローブ１１について説明する。なお、図１は構造を一部省略した概略図であり、詳細構造は図２に示す通りである。
図１、図２に示す本発明の第１の実施の形態に係る連続測温プローブの固定構造１０は、連続測温プローブ１１を用いて取鍋（製鋼工程で用いられる溶融金属保持容器の一例）１２内の溶融金属の温度を連続的に測定するためのものである。
連続測温プローブ１１は、熱電対１３と、熱電対１３が内部に組込まれたサーメット保護管１４と、サーメット保護管１４の先側外周を覆う耐火性の保護スリーブ１５と、サーメット保護管１４の基側から延設され基側端部に電気接続端子１６を備えた外部接続体１７とを有する。保護スリーブ１５は先細りの円錐台状に形成されている。

外部接続体１７はステンレス等の金属製で、熱電対１３を保護して連続測温プローブ１１に必要な全長を確保するものであり、図１に示すように、熱電対延長ケーブル１８と接続される。本実施の形態では、外部接続体１７として、金属パイプ１９の基側に、電気接続端子１６となるワンタッチ式のコネクタ用部品が溶接されたもの（実用新案登録第３２１１６６４号公報参照）を用いることにより、熱電対延長ケーブル１８との着脱を容易にした。なお、外部接続体の構造はこれに限定されるものではなく、熱電対と熱電対延長ケーブルを電気的に接続できるものであればよい。
取鍋１２の外部に取付けられた断熱ボックス２０の内部には無線送信機２１がセットされており、熱電対延長ケーブル１８と無線送信機２１が接続されることにより、熱電対１３に発生する起電力が無線送信機２１に読み込まれ、測定された温度データ（測温データ）が無線送信機２１からパソコン（図示せず）等に送信される仕組みとなっている。
サーメット保護管１４としては、高温下での熱伝導率及び熱間強度を確保するため、冷間等方圧加圧法により成形され、焼結炉にて焼結された焼結密度の高いものが好適に用いられる。但し、保護スリーブ１５が溶損や浸食により消耗して、サーメット保護管１４が取鍋１２の内部に露出する前に、連続測温プローブ１１が交換されることを前提とする場合は、押出成形で成形され、焼結されたサーメット保護管が採用されてもよい。

図２に示すように、連続測温プローブの固定構造１０は、取鍋１２の周壁（側壁）２３の一部を構成するプローブ取付部２４を備えている。このプローブ取付部２４は、連続測温プローブ１１が挿抜可能に保持される挿通孔２５を有し、連続測温プローブ１１の先側を取鍋１２の内部に突出させ、外部接続体１７を取鍋１２の外部に突出させるものである。そして、連続測温プローブの固定構造１０は、取鍋１２の周壁２３の外表面に取付けられて、連続測温プローブ１１が挿通孔２５から取鍋１２の外部に抜けないように保持する固定手段２６を備えている。挿通孔２５は保護スリーブ１５の形状に合わせて、取鍋１２の内部に向かって縮径するテーパ状に形成されている。
プローブ取付部２４は、マス煉瓦で形成された内壁煉瓦２８と、マス煉瓦で形成された外壁煉瓦２９で構成される二層構造を有し、挿通孔２５は内壁煉瓦２８を貫通する内壁貫通部３０と外壁煉瓦２９を貫通する外壁貫通部３１に分割されている。このプローブ取付部２４は、取鍋１２の周壁２３の所望の位置に孔をあけて、内壁煉瓦２８及び外壁煉瓦２９を埋め込む（嵌め込む）ことにより形成される。
周壁２３のプローブ取付部２４以外の部分（既存の周壁）は、複数層の煉瓦３３～３６及び鉄皮３７で構成されている。内壁煉瓦２８、外壁煉瓦２９及び煉瓦３３～３６の材質は、取鍋１２内に注湯されて運搬される溶融金属の種類により、適宜、選択される。なお、特に、溶融金属に接触し、高温化する、保護スリーブ１５、内壁煉瓦２８及び煉瓦３３には、線膨張率及び熱伝導率の近い材質が好適に用いられる。

本実施の形態では、アルミナ－マグネシア系の耐火物（キャスタブル）である煉瓦３３に合わせて、保護スリーブ１５として、煉瓦３３と同様の耐火物を流し込みで成形したプレキャストスリーブを採用した。保護スリーブの材質は、連続測温プローブの使用環境に応じて、適宜、選択されるが、アルミナ－カーボン、スピネル－カーボン、マグネシア－カーボン、ジルコニア－カーボン、炭化ケイ素－カーボン等のカーボンを原料に含む黒色系耐火物、及びアルミナ、アルミナ－シリカ、アルミナ－スピネル、アルミナ－マグネシア、マグネシア等のアルミナ若しくはマグネシアを原料に含む白色系耐火物のいずれか一方または双方からなるものが好適に用いられる。

固定手段２６は、取鍋１２の外表面に固定されるベース金具３８と、連続測温プローブ１１の基側に外挿されベース金具３８と締結される締結金具３９とを有している。
ここで、保護スリーブ１５の基側端面と締結金具３９との間には、隙間調整部材４０が配置されており、プローブ取付部２４の挿通孔２５の大きさに応じて、連続測温プローブ１１の挿入長（連続測温プローブ１１の取鍋１２の内部への突出量）を調整する（連続測温プローブ１１を図２の上下方向に移動させる）際に、隙間調整部材４０の総厚を選択する（変化させる）ことにより、保護スリーブ１５と締結金具３９との隙間が埋められ、締結金具３９で連続測温プローブ１１が取鍋１２の内部に向かって押付けられて確実に固定される。本実施の形態では、隙間調整部材４０として、押さえ煉瓦４１と複数枚（ここでは５枚）の調整用スペーサ４２を用いたが、隙間の大きさに応じて、押さえ煉瓦の厚さ及び調整用スペーサの枚数を適宜、選択することができ、いずれか一方又は双方を省略することもできる。

また、本実施の形態では、環状に形成されたベース金具３８を鉄皮３７の外表面に螺子止め又は溶接で固定しておき、締結金具３９の円筒部４４の先端を隙間調整部材４０（調整用スペーサ４２）に押付けながら回転させ、円筒部４４の外周に設けた複数（例えば３つ）の爪４５を、ベース金具３８の内周側に設けた複数（例えば３つ）の突起４６に係合させることにより、連続測温プローブ１１を固定した。このように、締結金具３９と隙間調整部材４０（調整用スペーサ４２）を密着させ、固定手段２６で連続測温プローブ１１を取鍋１２の内部に向かって押付けることにより、連続測温プローブ１１の移動を確実に防止することができる。但し、ベース金具及び締結金具の形状及び固定方法は、本実施の形態に限定されることなく、適宜、選択される。例えば、固定手段２６（締結金具３９）は、必ずしも連続測温プローブ１１を取鍋１２の内部に向かって押付ける力を加えるものである必要はなく、連続測温プローブ１１に対して無負荷であってもよく、締結金具３９と隙間調整部材４０（調整用スペーサ４２）との間に微小な隙間があってもよい。
また、固定手段は、連続測温プローブ１１が挿通孔２５から取鍋１２の外部に抜け落ちないように保持（固定）することができればよく、ベース金具及び締結金具を用いたものに限定されず、その構成及び固定方法は、適宜、選択される。

以上の構成により、取鍋１２の予熱又は注湯等の終了後に、耐火物（保護スリーブ１５、内壁煉瓦２８、外壁煉瓦２９及び煉瓦３３等）に蓄熱された熱間状態であっても、連続測温プローブ１１を挿通孔２５から引き抜いて容易に交換することが可能となり、メンテナンス性を向上させることができる。また、靭性、耐熱衝撃性及び高温強度に優れ、高い熱伝導率を備えたサーメット保護管１４が、保護スリーブ１５の骨材として作用することにより、連続測温プローブ１１は、保護スリーブ１５のみでは耐えられない衝撃に耐える強度を備え、それに伴って保護スリーブ１５が薄肉化され、軽量化が図られると共に、優れた熱伝導性による良好な測温精度を兼ね備えることができる。

本実施の形態では、連続測温プローブ１１が、溶融金属保持容器の一例である取鍋１２の周壁（側壁）２３に取付けられる場合について説明したが、連続測温プローブは、取鍋の底壁に取付けられてもよいし、取鍋以外の溶融金属保持容器（例えば転炉又は電気炉等）の周壁又は底壁に取付けられてもよい。
特に、連続測温プローブが、溶融金属保持容器の周壁に取付けられる場合、残湯又はスラグが堆積する高さよりも上方に配置されることにより、連続測温プローブが残湯又はスラグと接触する時間が低減され、保護スリーブが侵食され難くなると共に、連続測温プローブの周囲に残湯又はスラグが堆積することがなく、溶融金属保持容器の内部に突出した連続測温プローブの長さ（突出長さ）も変化しないため、長期間にわたって安定した測温精度が保たれる。また、連続測温プローブが、残湯又はスラグによる侵食及び埋没の影響を受け難いため、連続測温プローブ（保護スリーブ）を細く、短くして、連続測温プローブの小型化及び軽量化を図ることができ、低コスト性及び施工性も向上する。

次に、図３を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る連続測温プローブの固定構造５０及びそれに用いられる連続測温プローブ５１について説明する。なお、第１の実施の形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
図３に示すように、連続測温プローブの固定構造５０では、取鍋１２の周壁２３に挿通孔５２が形成され、挿通孔５２に保持される連続測温プローブ５１の先側が取鍋１２の内部に突出し、周壁２３の外表面及び連続測温プローブ５１の保護スリーブ５３の基側端面５４を覆う鉄皮３７にプローブ取出孔５５が形成され、外部接続体１７がプローブ取出孔５５から取鍋１２の外部に突出している。
このように、連続測温プローブ５１が直接、周壁２３に埋め込まれることにより、連続測温プローブの固定構造１０のような内壁煉瓦２８及び外壁煉瓦２９で構成されるプローブ取付部２４並びに固定手段２６（図２参照）を不要として構造を簡素化し、連続測温プローブ５１の取付けにかかる手間を削減することができる。また、保護スリーブ５３は、先側が円錐台状に形成され基側が角柱状又は円柱状に形成されて、全体の肉厚が増加することにより耐久性が向上する。従って、取鍋１２の補修時に、冷間状態で煉瓦３３～３６を差し替えたり、煉瓦３３～３６の損耗箇所を不定形耐火物で増厚したりするまで、連続測温プローブ５１を交換する必要がなく、連続測温プローブ５１の交換頻度を低く抑えることができる。

次に、図４を参照して、本発明の第３の実施の形態に係る連続測温プローブの固定構造５７及びそれに用いられる連続測温プローブ５８について説明する。なお、第１、第２の実施の形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
連続測温プローブの固定構造５７が、連続測温プローブの固定構造１０と異なる点は、プローブ取付部６０を構成する内壁煉瓦６１が、外形が円形で中心に挿通孔６２の一部となる内壁貫通部６３が形成される内周煉瓦６４と、内周煉瓦６４の外周を囲繞する外形が四角形の外周煉瓦６５で構成される二重構造を有している点である。これにより、取鍋１２の補修時に、損耗した内周煉瓦６４のみを冷間状態で交換することができ、省資源性に優れる。なお、取鍋１２の周壁２３を全面補修する際には、外壁煉瓦２９及び外周煉瓦６５も周囲の煉瓦３３～３６と共に解体され張替えられる。

また、連続測温プローブ５８が連続測温プローブ１１と異なる点は、保護スリーブ６６が、先側保護部６６ａと、基側保護部６６ｂに分割され、先側保護部６６ａが交換可能となっている点である。ここで、先側保護部６６ａの材質は、前述の保護スリーブ１５と同様であり、黒色系耐火物又は白色系耐火物が好適に用いられる。また、基側保護部６６ｂは、内部耐火材６７と、内部耐火材６７の外周を覆うメタルケース６８とを有しており、メタルケース６８の内側の要所には、内部耐火材６７とメタルケース６８を固定（一体化）するために、複数のスタッド（突起）６９が設けられている。内部耐火材６７としては、前述の黒色系耐火物又は白色系耐火物が好適に用いられ、メタルケース６８としては、ＳＳ材等の鋼板が好適に用いられるが、これらに限定されるものではない。先側保護部６６ａの材質と、内部耐火材６７の材質は、同一でも異なっていてもよいし、メタルケースは、上記以外の合金又は金属で形成されてもよい。

以上の構成により、溶融金属と直接接触し、損耗が発生し易い先側保護部６６ａが、連続測温プローブ５８を挿通孔６２から引き抜く際に破損しても、熱電対１３及びサーメット保護管１４と共に基側保護部６６ｂを回収することができ、先側保護部６６ａのみを交換して連続測温プローブ５８として繰り返し使用することが可能となり、ランニングコストを削減することができる。特に、先側保護部６６ａの全長（例えば１５０～４００ｍｍ）の内、先側部分（例えば１００～３００ｍｍ）が取鍋１２の内部に突出し、基側部分（例えば５０～１００ｍｍ）が内周煉瓦６４で覆われることにより、溶融金属の熱が、基側保護部６６ｂに伝わり難く、基側保護部６６ｂの寿命を延ばすことができる。また、先側保護部６６ａの先端径５０～１００ｍｍに対し、内周煉瓦６４の外径を１００～２５０ｍｍとすることにより、外周煉瓦６５の損耗を削減し、外周煉瓦６５の交換頻度を低く抑えることができる。なお、上記の各部の寸法は、上記の範囲に限定されるものではなく、適宜、選択される。

次に、図５を参照して、本発明の第４の実施の形態に係る連続測温プローブの固定構造５７ａ及びそれに用いられる連続測温プローブ５８ａについて説明する。なお、第１～第３の実施の形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
連続測温プローブの固定構造５７ａが連続測温プローブの固定構造５７と異なる点は、連続測温プローブ５８の代わりに、連続測温プローブ５８ａが用いられている点である。この連続測温プローブ５８ａが連続測温プローブ５８と異なる点は、内部耐火材６７ａが、耐火性を有する砂（耐火砂）からなり、メタルケース６８ａの内部にスタッド６９が形成されていない点である。内部耐火材６７ａとなる砂は、少なくとも溶鋼温度の１６５０～１７００℃を上回る耐火度を有するものであればよいが、高融点、低熱膨張率及び低熱伝導率を兼ね備えたものが好ましい。具体的には、例えば、クロマイトサンド（耐火性クロマイト砂）、ムライト系セラミック砂又はシェルモールド鋳造等に使用されるコーテッドサンド等が用いられる。
内部耐火材６７ａは、製造時に加熱され乾燥されることにより、保形性を有し、内部のサーメット保護管１４を保持（固定）することができるが、連続測温プローブ５８ａの使用に伴う熱負荷で脆くなる特性がある。従って、連続測温プローブ５８ａの交換時に、連続測温プローブ５８ａを挿通孔６２から引き抜く際に、メタルケース６８ａが変形しても、それに応じて内部耐火材６７ａの形状が変化し、内部の熱電対１３及びサーメット保護管１４に負荷が加わることはなく、熱電対１３及びサーメット保護管１４を確実に回収することができる。

次に、図６を参照して、本発明の第５の実施の形態に係る連続測温プローブの固定構造７０及びそれに用いられる連続測温プローブ７１について説明する。なお、第１～第４の実施の形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
連続測温プローブの固定構造７０が、連続測温プローブの固定構造１０と異なる点は、プローブ取付部７２が、挿通孔７３を有する１つの煉瓦７４で構成されている点である。これにより、プローブ取付部７２の構造を簡素化することができる。また、固定手段７５は、円筒状に形成されたベース金具７６を鉄皮３７の外表面に螺子止め又は溶接で固定しておき、環状に形成された締結金具７７を連続測温プローブ７１の基側に挿通して保護スリーブ１５の基側端面に当接させた状態でベース金具７６と固定する構成となっている。ベース金具７６と締結金具７７の固定方法は適宜、選択することができ、例えばベース金具７６の基側のフランジ部７８に締結金具７７を螺子止めしてもよいし、締結金具７７とフランジ部７８の外周を万力のような挟持手段で挟持してもよい。
連続測温プローブ７１が連続測温プローブ１１と異なる点は、外部接続体８０が、金属パイプ１９と、金属パイプ１９の基側に接続され内部に熱電対素線が挿通されるステンレス等の金属製のフレキシブルホース８１と、フレキシブルホース８１の基側に取付けられたメタルコネクタ又はセラミックスコネクタ等の電気接続端子８２で構成されている点である。これにより、必要に応じてフレキシブルホース８１を変形（湾曲又は屈曲等）させ、電気接続端子８２の位置及び向きを選択（変更）することができ汎用性に優れる。
なお、本実施の形態では、連続測温プローブ７１が取付けられる取鍋１２ａの周壁（側壁）８４が、三層の煉瓦８５～８７と鉄皮３７で構成されているが、周壁の構成は適宜、選択される。

次に、本発明の作用効果を確認するために行った実施例について説明する。
（実施例１）
図６に示した第５の実施の形態に係る連続測温プローブの固定構造７０により周壁８４に連続測温プローブ７１が取付けられた取鍋１２ａを用いて、操業中に温度測定を実施したところ、図７のグラフに示す測温データが得られた。この時の測温点は、取鍋１２ａの底面から９０ｍｍの位置である。図７に示されるように、連続測温プローブ７１は予熱時から取鍋１２ａ内部の温度を検出しており、その測温データは、二次精錬のＬＦ処理時及びＲＨ処理時に実施された、消耗型熱電対プローブによるバッチ測温の測温データ（図７中の三角形のプロット）とほぼ同等であることがわかる。
従って、連続測温プローブ７１及び連続測温プローブの固定構造７０により、連続測温プローブ７１の一部が取鍋１２ａ内部に露出していても、受鋼時に受ける溶融金属流の衝撃荷重に耐える強度を保ちながら、正確な温度測定を連続的に行うことができ、測温の信頼性及び安定性を向上できることが確認された。

以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載した構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。
例えば、それぞれの実施の形態の連続測温プローブの固定構造と連続測温プローブとの組合せは適宜、選択される。

１０：連続測温プローブの固定構造、１１：連続測温プローブ、１２、１２ａ：取鍋（溶融金属保持容器の一例）、１３：熱電対、１４：サーメット保護管、１５：保護スリーブ、１６：電気接続端子、１７：外部接続体、１８：熱電対延長ケーブル、１９：金属パイプ、２０：断熱ボックス、２１：無線送信機、２３：周壁、２４：プローブ取付部、２５：挿通孔、２６：固定手段、２８：内壁煉瓦、２９：外壁煉瓦、３０：内壁貫通部、３１：外壁貫通部、３３～３６：煉瓦、３７：鉄皮、３８：ベース金具、３９：締結金具、４０：隙間調整部材、４１：押さえ煉瓦、４２：調整用スペーサ、４４：円筒部、４５：爪、４６：突起、５０：連続測温プローブの固定構造、５１：連続測温プローブ、５２：挿通孔、５３：保護スリーブ、５４：基側端面、５５：プローブ取出孔、５７、５７ａ：連続測温プローブの固定構造、５８、５８ａ：連続測温プローブ、６０：プローブ取付部、６１：内壁煉瓦、６２：挿通孔、６３：内壁貫通部、６４：内周煉瓦、６５：外周煉瓦、６６：保護スリーブ、６６ａ：先側保護部、６６ｂ：基側保護部、６７、６７ａ：内部耐火材、６８、６８ａ：メタルケース、６９：スタッド、７０：連続測温プローブの固定構造、７１：連続測温プローブ、７２：プローブ取付部、７３：挿通孔、７４：煉瓦、７５：固定手段、７６：ベース金具、７７：締結金具、７８：フランジ部、８０：外部接続体、８１：フレキシブルホース、８２：電気接続端子、８４：周壁、８５～８７：煉瓦

Claims (9)

1. 製鋼工程で用いられる溶融金属保持容器に取付けられ、前記溶融金属保持容器内の溶融金属の温度を連続的に測定可能な連続測温プローブであって、
   熱電対と、該熱電対が内部に組込まれたサーメット保護管と、該サーメット保護管の先側外周を覆う耐火性の保護スリーブと、前記サーメット保護管の基側から延設され基側端部に電気接続端子を備えた外部接続体とを有することを特徴とする連続測温プローブ。
2. 請求項１記載の連続測温プローブであって、前記保護スリーブは、先側保護部と、基側保護部に分割され、前記先側保護部が交換可能であることを特徴とする連続測温プローブ。
3. 請求項２記載の連続測温プローブであって、前記先側保護部は、黒色系耐火物又は白色系耐火物で形成され、前記基側保護部は、内部耐火材と、該内部耐火材の外周を覆うメタルケースとを有し、前記内部耐火材は、黒色系耐火物、白色系耐火物及び砂のいずれか１つからなることを特徴とする連続測温プローブ。
4. 請求項１記載の連続測温プローブであって、前記保護スリーブは、黒色系耐火物及び白色系耐火物のいずれか一方又は双方からなることを特徴とする連続測温プローブ。
5. 請求項１～４のいずれか１記載の連続測温プローブであって、前記保護スリーブは、先側が円錐台状に形成され基側が角柱状又は円柱状に形成されていることを特徴とする連続測温プローブ。
6. 請求項１～５のいずれか１記載の連続測温プローブを用いて溶融金属保持容器内の溶融金属の温度を連続的に測定するための連続測温プローブの固定構造であって、
   前記溶融金属保持容器の周壁又は底壁の一部を構成し、前記連続測温プローブが挿抜可能に保持される挿通孔を有し、前記連続測温プローブの先側を前記溶融金属保持容器の内部に突出させ、前記外部接続体を前記溶融金属保持容器の外部に突出させるプローブ取付部と、前記溶融金属保持容器の外表面に取付けられて、前記連続測温プローブが前記挿通孔から前記溶融金属保持容器の外部に抜けないように保持する固定手段とを備えたことを特徴とする連続測温プローブの固定構造。
7. 請求項６記載の連続測温プローブの固定構造であって、前記プローブ取付部は、内壁煉瓦と外壁煉瓦で構成される二層構造を有し、前記挿通孔は前記内壁煉瓦を貫通する内壁貫通部と前記外壁煉瓦を貫通する外壁貫通部に分割されていることを特徴とする連続測温プローブの固定構造。
8. 請求項７記載の連続測温プローブの固定構造であって、前記内壁煉瓦は、前記内壁貫通部が形成される内周煉瓦と、該内周煉瓦の外周を囲繞する外周煉瓦で構成される二重構造を有することを特徴とする連続測温プローブの固定構造。
9. 請求項５記載の連続測温プローブを用いて溶融金属保持容器内の溶融金属の温度を連続的に測定するための連続測温プローブの固定構造であって、
   前記溶融金属保持容器の周壁又は底壁に挿通孔が形成され、該挿通孔に保持される前記連続測温プローブの先側が前記溶融金属保持容器の内部に突出し、前記周壁又は前記底壁の外表面及び前記連続測温プローブの保護スリーブの基側端面を覆う鉄皮にプローブ取出孔が形成され、前記外部接続体が前記プローブ取出孔から前記溶融金属保持容器の外部に突出していることを特徴とする連続測温プローブの固定構造。

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