JP2572630B2 - 熱電対保護管ならびにその製造法 - Google Patents
熱電対保護管ならびにその製造法Info
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- JP2572630B2 JP2572630B2 JP11897488A JP11897488A JP2572630B2 JP 2572630 B2 JP2572630 B2 JP 2572630B2 JP 11897488 A JP11897488 A JP 11897488A JP 11897488 A JP11897488 A JP 11897488A JP 2572630 B2 JP2572630 B2 JP 2572630B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は溶融金属などの湯温を計測することのできる
熱電対保護管とその製法に関するものである。
熱電対保護管とその製法に関するものである。
［従来の技術］ 従来では溶融金属の湯温を計測するために消耗型の投
込み熱電対が主体であったが、最近では定常的に計測で
きる溶融金属に対する耐食性の高いサイアロン、BN,Al2
O3−C,ZrO2−Mo,ZrB2などの熱電対保護管が溶銑、溶鋼
や溶融金属で使用されている。
込み熱電対が主体であったが、最近では定常的に計測で
きる溶融金属に対する耐食性の高いサイアロン、BN,Al2
O3−C,ZrO2−Mo,ZrB2などの熱電対保護管が溶銑、溶鋼
や溶融金属で使用されている。
［発明の解決しようとする課題］ しかしながら、従来の熱電対保護管の多くは非酸化物
系セラミックスを主成分とする焼結体で構成されてお
り、溶鋼、溶銑などの溶融金属に投入する際の予熱や測
温中に著しい酸化を起こす。サイアロンは耐食性の低い
SiO2質酸化膜をBNはB2O3,N2として揮散し消耗する。ま
た、Al2O3−ＣではCarbonが500℃より酸化し組織がポー
ラス化し耐食性が低下する。また、ZrO2−MoではMoが酸
化し組織が脆弱化し耐食性が低下する。
系セラミックスを主成分とする焼結体で構成されてお
り、溶鋼、溶銑などの溶融金属に投入する際の予熱や測
温中に著しい酸化を起こす。サイアロンは耐食性の低い
SiO2質酸化膜をBNはB2O3,N2として揮散し消耗する。ま
た、Al2O3−ＣではCarbonが500℃より酸化し組織がポー
ラス化し耐食性が低下する。また、ZrO2−MoではMoが酸
化し組織が脆弱化し耐食性が低下する。
本発明は、溶融金属湯中に投入する際の予熱や測温中
に起こる非酸化物系セラミックスの酸化を抑制し、その
酸化によって起こる耐食性の低下組織の脆弱化を防止す
ることを目的とするものである。
に起こる非酸化物系セラミックスの酸化を抑制し、その
酸化によって起こる耐食性の低下組織の脆弱化を防止す
ることを目的とするものである。
［課題を解決するための手段］ 本発明は、前述の問題点を解決すべくなされたもので
あり、Zrの硼化などの非酸化物系を主成分とする焼結体
保護管の外表面にガラス質層を形成したことを特徴とし
た保護管を提供するものである。
あり、Zrの硼化などの非酸化物系を主成分とする焼結体
保護管の外表面にガラス質層を形成したことを特徴とし
た保護管を提供するものである。
以下図面を参照して説明する。
第１図は本発明の基本的構成を説明する断面図であ
り、本発明保護管１はZrの硼化物などを主成分とする保
護管本体1aの外表面に好ましくは耐火粉末およびガラス
化物の泥漿をコートしたものを500℃以上で熱処理した
ガラス質層皮膜1bを形成させたものである。この保護管
１の中には熱電対２及びAl2O3絶縁管３及びAl2O3保護管
４が組み込まれて使用される。即ち、これでこの保護管
１を溶湯の中に装入して連続的に溶湯の温度変化を計測
できる装置となる。
り、本発明保護管１はZrの硼化物などを主成分とする保
護管本体1aの外表面に好ましくは耐火粉末およびガラス
化物の泥漿をコートしたものを500℃以上で熱処理した
ガラス質層皮膜1bを形成させたものである。この保護管
１の中には熱電対２及びAl2O3絶縁管３及びAl2O3保護管
４が組み込まれて使用される。即ち、これでこの保護管
１を溶湯の中に装入して連続的に溶湯の温度変化を計測
できる装置となる。
以下本体1a及び1bからなる保護管１についてさらに説
明する。本発明において、本体1aは、非酸化物系のセラ
ミックス焼結体からなるもので溶湯に対する高温耐食性
の点からZrB2（２硼化ジルコニウム）を主成分とするも
のが最適である。
明する。本発明において、本体1aは、非酸化物系のセラ
ミックス焼結体からなるもので溶湯に対する高温耐食性
の点からZrB2（２硼化ジルコニウム）を主成分とするも
のが最適である。
適切な焼結体は次のようなものである。
組成 Zrの硼化物を主成分とし、副成分として、SiCやBNな
どを含むもの例えば重量％で、ZrB295〜70％、SiC1〜15
％、BN4〜29％などのもの ・物 性 嵩比率 3.0〜6.0 抗折強度 10Kg/mm2以上 熱膨張率 0.6％以下（1000℃） 比抵抗 10-1Ωcm以上（1500℃） 耐熱衝撃性（△Ｔ）250〜1000℃ なお、耐熱衝撃性とは電気炉中で各温度に５分間急熱
し水中に急冷した試料の曲げ強度を測定し、強度が急激
に低下した試料の処理温度を示すもので（△Ｔ℃）を表
わす。
どを含むもの例えば重量％で、ZrB295〜70％、SiC1〜15
％、BN4〜29％などのもの ・物 性 嵩比率 3.0〜6.0 抗折強度 10Kg/mm2以上 熱膨張率 0.6％以下（1000℃） 比抵抗 10-1Ωcm以上（1500℃） 耐熱衝撃性（△Ｔ）250〜1000℃ なお、耐熱衝撃性とは電気炉中で各温度に５分間急熱
し水中に急冷した試料の曲げ強度を測定し、強度が急激
に低下した試料の処理温度を示すもので（△Ｔ℃）を表
わす。
比抵抗は、４端子法で高温で測定した値を示す。（15
00℃）Ωcm 本発明における非酸化物系セラミックス焼結体として
は、このZrB2系のほか、TiB2系、サイアロン系なども使
用可能であるが、ZrB2系に比べ、高温でのスラグや金属
溶湯に対する耐食性が低く、またTiB2系では耐酸化性が
悪くなるなどの点で劣るものであることは否めない。以
下ZrB2質本体を中心に説明する。
00℃）Ωcm 本発明における非酸化物系セラミックス焼結体として
は、このZrB2系のほか、TiB2系、サイアロン系なども使
用可能であるが、ZrB2系に比べ、高温でのスラグや金属
溶湯に対する耐食性が低く、またTiB2系では耐酸化性が
悪くなるなどの点で劣るものであることは否めない。以
下ZrB2質本体を中心に説明する。
このようなZrの硼化物を主成分とする保護管は溶湯に
投入する場合、熱衝撃性が低いため十分に予熱して溶湯
へ投入される。しかし、ZrB2質保護管はある程度の耐酸
化性を持っているが、長時間の予熱では徐々に酸化し、
ZrO2とB2O3,SiO2の酸化物となり酸化組織はポーラス化
する。B2O3は飛散するがこのポーラス化した組織の保護
管でも外表面を溶湯の中へ投入すれば容易に浸食され、
保護管の肉厚は減少し耐用は短くなる。この予熱中にお
けるZrB2質保護など外表面層の酸化を防止することので
きるものとして、本発明ではガラス質層を形成したもの
としておくのである。
投入する場合、熱衝撃性が低いため十分に予熱して溶湯
へ投入される。しかし、ZrB2質保護管はある程度の耐酸
化性を持っているが、長時間の予熱では徐々に酸化し、
ZrO2とB2O3,SiO2の酸化物となり酸化組織はポーラス化
する。B2O3は飛散するがこのポーラス化した組織の保護
管でも外表面を溶湯の中へ投入すれば容易に浸食され、
保護管の肉厚は減少し耐用は短くなる。この予熱中にお
けるZrB2質保護など外表面層の酸化を防止することので
きるものとして、本発明ではガラス質層を形成したもの
としておくのである。
本発明でこのガラス質層1bについて具体的に次に説明
する。このガラス質層は本質的には空気を通さないもの
であればどのようなものであっても良いのであるが、熱
処理で、易ガラス化しうると同時に耐火性も備えている
ことが望ましいため次のようなものが適切である。
する。このガラス質層は本質的には空気を通さないもの
であればどのようなものであっても良いのであるが、熱
処理で、易ガラス化しうると同時に耐火性も備えている
ことが望ましいため次のようなものが適切である。
・ガラス質層の性能 1000℃、３時間処理したときのZrB2質本体の酸化消耗
率は１％以下、酸化される厚み100μ以下、軟化点2000
℃以上 ・ガラス質層の厚み、 500〜2000μ 軟化点1200℃以上 ・ガラス質をもたらす組成 耐火粉末とガラス化物を主成分とした被覆材を結合材
で泥漿状にしたもの 例えば両者の割合は、耐火粉末50〜85重量％，ガラス
化物50〜15重量％からなるもの 耐火粉末はAl2O3粉末、粘土粉末など ガラス化物は並板ガラス粉末、無水硼砂など 本発明保護管はこのような耐火粉末及びガラス化物を
泥漿状にして保護管本体外表面にコートしてこれを電気
炉中で500℃以上、好ましくは800〜1200℃程度の温度で
熱処理しガラス化皮膜を形成することで得られる。この
ガラス化皮膜は溶湯中に投入されるまえの予熱ではガラ
ス皮膜を形成しているため空気を通さないのでZrB2質保
護管は酸化されず、溶湯に投入した場合でもガラス化皮
膜は溶けるが酸化されないので緻密なZrB2質の組成と特
質をそのまま発揮できることになる。また、このガラス
化皮膜はZrB2質保護管が急熱急冷された場合の熱衝撃性
の緩和の役目も果たしている。更にZrB2質保護管は溶湯
に濡れくい性能を有しているがこのガラス化皮膜の形成
により溶湯浸漬中にスラグや地金が適度につき引き上げ
時の急冷による熱衝撃性の緩和も計れることが認められ
ている。即ち、このガラス皮膜を形成することにより酸
化を防止するとともに熱衝撃性の緩和を計った割れにく
く耐用の高い熱電対保護管を提供するものである。
率は１％以下、酸化される厚み100μ以下、軟化点2000
℃以上 ・ガラス質層の厚み、 500〜2000μ 軟化点1200℃以上 ・ガラス質をもたらす組成 耐火粉末とガラス化物を主成分とした被覆材を結合材
で泥漿状にしたもの 例えば両者の割合は、耐火粉末50〜85重量％，ガラス
化物50〜15重量％からなるもの 耐火粉末はAl2O3粉末、粘土粉末など ガラス化物は並板ガラス粉末、無水硼砂など 本発明保護管はこのような耐火粉末及びガラス化物を
泥漿状にして保護管本体外表面にコートしてこれを電気
炉中で500℃以上、好ましくは800〜1200℃程度の温度で
熱処理しガラス化皮膜を形成することで得られる。この
ガラス化皮膜は溶湯中に投入されるまえの予熱ではガラ
ス皮膜を形成しているため空気を通さないのでZrB2質保
護管は酸化されず、溶湯に投入した場合でもガラス化皮
膜は溶けるが酸化されないので緻密なZrB2質の組成と特
質をそのまま発揮できることになる。また、このガラス
化皮膜はZrB2質保護管が急熱急冷された場合の熱衝撃性
の緩和の役目も果たしている。更にZrB2質保護管は溶湯
に濡れくい性能を有しているがこのガラス化皮膜の形成
により溶湯浸漬中にスラグや地金が適度につき引き上げ
時の急冷による熱衝撃性の緩和も計れることが認められ
ている。即ち、このガラス皮膜を形成することにより酸
化を防止するとともに熱衝撃性の緩和を計った割れにく
く耐用の高い熱電対保護管を提供するものである。
［実施例］ ZrB2粉末（１μ以下純度99％以上）にBN粉末（１μ以
下純度99％以上）10％添加し、SiCボールでポットミル
を用いエタノール溶媒を用い３日間粉砕して取出し後ス
プレイドライヤーにて有機バインダーを添加したものを
造粒した。この粉末を用いてラバープレスにより2000kg
/cm2で成形し、Ar雰囲気下で2100℃×3hr焼成し、内径1
5φ、外径25φ、長さ850の保護管を製作した。（焼結
体の分析値ZrB285％,BN10％,SiC5％重量％） 又、ZrB2粉末（１μ以下純度99％以上）をSiCボール
を用いてポットミルでエタノール溶媒を用い３日間粉砕
し、同様にスプレイドライヤーに造粒粉末を作成し、ラ
バープレス後常圧焼成して内径15φ、外径25φ、長さ85
0の保護管を製作した。（焼結体の分析値ZrB295％,Si
C ５重量％） 酸化防止材は、Al2O3粉末60（150メッシュパス）並板
ガラス粉末20％に結合材としての粘土15％、無水硼砂５
％の調合に３％濃度PVA溶液でポットミルで3hr混合し泥
漿を得た。この泥漿を保護管本体外表面にスプレイまた
ははけ塗りあるいはディップにて1mm厚さ強度のコーテ
ィングを施した。この保護管を空気中で乾燥後電気炉中
で1000℃×2hr熱処理し保護管外表面に強固に密着した
ガラス質被覆を形成した。
下純度99％以上）10％添加し、SiCボールでポットミル
を用いエタノール溶媒を用い３日間粉砕して取出し後ス
プレイドライヤーにて有機バインダーを添加したものを
造粒した。この粉末を用いてラバープレスにより2000kg
/cm2で成形し、Ar雰囲気下で2100℃×3hr焼成し、内径1
5φ、外径25φ、長さ850の保護管を製作した。（焼結
体の分析値ZrB285％,BN10％,SiC5％重量％） 又、ZrB2粉末（１μ以下純度99％以上）をSiCボール
を用いてポットミルでエタノール溶媒を用い３日間粉砕
し、同様にスプレイドライヤーに造粒粉末を作成し、ラ
バープレス後常圧焼成して内径15φ、外径25φ、長さ85
0の保護管を製作した。（焼結体の分析値ZrB295％,Si
C ５重量％） 酸化防止材は、Al2O3粉末60（150メッシュパス）並板
ガラス粉末20％に結合材としての粘土15％、無水硼砂５
％の調合に３％濃度PVA溶液でポットミルで3hr混合し泥
漿を得た。この泥漿を保護管本体外表面にスプレイまた
ははけ塗りあるいはディップにて1mm厚さ強度のコーテ
ィングを施した。この保護管を空気中で乾燥後電気炉中
で1000℃×2hr熱処理し保護管外表面に強固に密着した
ガラス質被覆を形成した。
この保護管を40tonのタンディッシュ鍋で十分に1000
℃程度まで予熱し、溶鋼中に浸漬し連続的に温度測定を
行なった。その結果70charge（1ch,60分）安定して測定
ができ、ZrB2保護管の外面の浸食量は1.5〜2mm程度の軽
微であった。同様に酸化防止材を塗布しなかった保護管
を溶鋼に浸漬して使用したがその耐用は40chと短く、浸
食量は3mm程度でこの浸食部分より折れやすくなってい
た。
℃程度まで予熱し、溶鋼中に浸漬し連続的に温度測定を
行なった。その結果70charge（1ch,60分）安定して測定
ができ、ZrB2保護管の外面の浸食量は1.5〜2mm程度の軽
微であった。同様に酸化防止材を塗布しなかった保護管
を溶鋼に浸漬して使用したがその耐用は40chと短く、浸
食量は3mm程度でこの浸食部分より折れやすくなってい
た。
［発明の効果］ 本発明は、各種溶融金属に対して高い耐食性、耐熱衝
撃性を有するZr硼化物等の非酸化物系セラミックスを主
成分とする熱電対保護管等であり、測温中の予熱や輻射
によって保護管等が酸化されるのを防止したものであ
り、より高い耐食性を保持し又浸漬、取出し時に起る耐
熱衝撃性を緩和した、安定に連続的に湯温を測温できる
ものであり、これを使用することによって省力化、測温
調製、成分調製等の製品の品質向上に役立ちその工業的
価値は多大である。
撃性を有するZr硼化物等の非酸化物系セラミックスを主
成分とする熱電対保護管等であり、測温中の予熱や輻射
によって保護管等が酸化されるのを防止したものであ
り、より高い耐食性を保持し又浸漬、取出し時に起る耐
熱衝撃性を緩和した、安定に連続的に湯温を測温できる
ものであり、これを使用することによって省力化、測温
調製、成分調製等の製品の品質向上に役立ちその工業的
価値は多大である。
第１図は、本発明の典型例を説明する一部を削除した縦
断面説明図である。 １は保護管、1aは本体、1bはガラス質層である。
断面説明図である。 １は保護管、1aは本体、1bはガラス質層である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭52−97778（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−11329（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−52533（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−86274（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−292685（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−189629（ＪＰ，Ｕ)
Claims (4)
- 【請求項１】外表面にガラス質層を形成せしめてなる非
酸化物系セラミックス製熱電対保護層。 - 【請求項２】耐火粉末およびガラス化物を主成分とする
被覆層を外表面に形成してなる非酸化物系熱電対保護
管。 - 【請求項３】非酸化物系セラミックスがZrの硼化物を主
成分とするものである請求項１又は２記載の保護管。 - 【請求項４】非酸化物系セラミックス保護管の外表面に
耐火粉末とガラス化物を主成分とする被覆を施し、500
℃以上で熱処理することにより外表面にガラス質層を形
成せしめることを特徴とする非酸化物セラミックス製保
護管の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11897488A JP2572630B2 (ja) | 1988-05-16 | 1988-05-16 | 熱電対保護管ならびにその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11897488A JP2572630B2 (ja) | 1988-05-16 | 1988-05-16 | 熱電対保護管ならびにその製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01288740A JPH01288740A (ja) | 1989-11-21 |
| JP2572630B2 true JP2572630B2 (ja) | 1997-01-16 |
Family
ID=14749887
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11897488A Expired - Lifetime JP2572630B2 (ja) | 1988-05-16 | 1988-05-16 | 熱電対保護管ならびにその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2572630B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE68927182T2 (de) * | 1989-11-22 | 1997-01-30 | Nippon Steel Corp | Thermoelementähnliche temperaturfühler und verfahren zur temperaturmessung flüssigen stahles |
| JPH07104213B2 (ja) * | 1990-07-27 | 1995-11-13 | 日本碍子株式会社 | 加熱装置 |
| JPH07104212B2 (ja) * | 1990-07-27 | 1995-11-13 | 日本碍子株式会社 | 加熱装置およびその製造方法 |
| JPH07104215B2 (ja) * | 1990-08-14 | 1995-11-13 | 日本碍子株式会社 | 加熱装置およびその製造方法 |
| US6059453A (en) * | 1998-04-20 | 2000-05-09 | Rosemount Inc. | Temperature probe with sapphire thermowell |
-
1988
- 1988-05-16 JP JP11897488A patent/JP2572630B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01288740A (ja) | 1989-11-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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