JP2622794B2 - 測温・溶融金属処理兼用ランス - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶融金属内に気体また
は及び粉体を吹込んで処理する溶融金属処理用ランスに
関し、特に溶融金属の処理機能及び測温機能をもつラン
スに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】溶解炉や精錬炉から排出された溶融金属
は、例えば混銑車や取鍋等の溶融金属容器に収容され
る。収容された溶融金属は、成分調整や介在物の低減あ
るいは温度調整等を目的として、溶融金属内に浸漬した
ランスからアルゴンガスや窒素ガス等の気体または前記
気体とカルシウム粉等の粉体との混合体を吹き込む作業
（ブロー作業）が行われている。前記作業において、溶
融金属の成分調整や介在物の低減は、溶融金属の成分分
析値や溶融金属の量によって予め設定された量の気体及
び粉体を吹き込むことによって、ほぼ狙い通りの処理が
可能であるが、このとき溶融金属の温度は通常は目標温
度よりも高い。このため通常は前記処理後に溶融金属の
温度調整のために気体のみの吹込みを行っている。しか
し、溶融金属の温度は吹き込む気体や粉体の量及び溶融
金属収容前の溶融金属容器の予熱温度等によって変動す
るため溶融金属の温度を頻繁に、あるいは連続して測定
する必要がある。また溶融金属の温度調整のみのため
に、気体のみを吹込む処理も行なわれるが、この場合も
前記と同様に溶融金属の温度を頻繁に、あるいは連続し
て測定する必要がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし従来の測温方法
は、例えば紙パイプ製の測温プローブ（測温器具）を溶
融金属内に浸漬して測温するために、測温プローブは短
時間で焼損して機能しなくなる。このため、測温プロー
ブを頻繁に新しいものと取り替えて溶融金属内に浸漬し
ていた。この結果、測温プローブは１回の測定で廃棄さ
れるためにコスト高になるとともに、測温プローブを頻
繁に溶融金属に浸漬するために作業が煩雑になり、また
溶融金属を連続して測温できないために、狙い通りの温
度が得られないという問題があった。

【０００４】前記問題の解消を図る技術として特開昭６
１−９１５２９号公報によれば、溶融金属容器の側壁内
張り耐火物内に光ファイバ方式の測温管を埋設した溶融
金属の温度測定装置が知られている。しかし前記温度測
定装置は、光ファイバ線保護のために光ファイバ線周囲
より不活性ガスを溶融金属収容中に常に噴出させなけれ
ばならないため装置が大掛かりになったり、また、光フ
ァイバ線保護のために光ファイバ線周囲より噴出する不
活性ガスによって光ファイバ線埋設部周辺の溶融金属が
攪拌され、この攪拌によってこの部位の耐火物の損傷が
激しくなる。また溶融金属容器の側壁内張り耐火物内に
測温管を差し込むための貫通孔を設けるため、溶融金属
の容器外への洩れの危険性が増大する。

【０００５】更に収容した溶融金属の温度を運搬移動途
中に測定する場合には溶融金属容器と共に移動可能なガ
スタンクが必要となる。しかし、取鍋の場合は天井クレ
ーンにて移動することが多く移動可能なガスタンクの設
置は困難である。本発明は、溶融金属内に気体または及
び粉体を吹き込んで処理する作業において、かかる問題
を解決することによって、測温コストの低減及び測温作
業の改善さらには狙い通りの溶融金属の温度を得ること
を課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するために、溶融金属に浸漬して気体または及び粉体
を吹込むランスにおいて、該ランスは筒状の芯金の外周
面に耐火物が施工され且つ該耐火物の溶融金属浸漬部位
には測温体が埋設されており、該測温体は先端部が閉塞
された保護管と該保護管内に挿入されて接点が保護管の
先端部に当設され末端がランス外部に導かれた熱電対線
と、該熱電対線と前記保護管との空間に充填された耐火
物とから構成されており、該測温体の基部は前記芯金に
固定されており、該測温体の先端は前記耐火物の外周面
から露出していることを特徴とする測温・溶融金属処理
兼用ランスを提供するものである。

【０００７】溶融金属処理兼用ランスの溶融金属浸漬部
位に測温体を埋設したことによって、溶融金属の処理と
溶融金属の温度測定とを並行して行えるため、溶融金属
の処理能率が向上する。また、測温を連続して行えるた
め、測温プローブ等の消耗器具が不要となり測温に要す
るコストの低減が図られるとともに、測温を自動的に行
えるために煩雑な測温作業から開放される。測温体は熱
電対線と保護管との空間に耐火物が充填されているた
め、保護管が損傷しても保護管内に溶鋼が浸入する心配
はない。また、測温体の基部は芯金に固定されているた
め、ランス製造時において、芯金と外枠の間に充填した
耐火物に振動を加えたときの測温体の位置ずれを防止で
きる。

【０００８】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図１は測温体を埋設した本発明の測温・溶
融金属処理兼用ランスの断面図を示す。図１において、
溶融金属に浸漬して気体または及び粉体を吹込むランス
１は芯金２（鉄パイプ）の周面には耐火物３が施工され
ており、ランス１の先端部には気体または、及び粉体を
吐出する吐出孔４が設けられている。Ａはランス１を溶
融金属に浸漬したときにスラグ層に位置する厚肉部であ
り耐火物３の肉厚Ｔは他の部位の肉厚ｔよりも厚くなる
ように施工されて、スラグによる局部的な侵食に対処さ
れている。

【０００９】ランスの肉厚部Ａの下方の溶融金属に浸漬
される部位の耐火物３内には熱電対線５が内蔵された測
温体２５が埋設されており、測温体２５の先端はランス
１の外周面から露出している。測温体２５は、好ましく
は熱電対の応答性を良くするためにランス１の外周面か
ら５〜１０ｍｍ程度突出させることが好ましい。測温体
２５は図２に拡大して示すように先端部が閉塞された保
護管６と、保護管６内に挿入されて接点５ａが保護管６
の先端部に当接され末端がランスの外部に導びかれた熱
電対線５と、熱電対線５と保護管６との空間に充填され
た耐火物１０とから構成されている。保護管６の材質は
融点が１８００℃以上のものが好ましく、例えばアルミ
ナ−カーボン質，ジルコニア−カーボン質，硼化ジルコ
ニウム，ボロンナイト等の耐火物及びモリブデン−ジル
コニア等の金属と酸化物との複合体等のように耐熱性及
び溶融金属に対する耐溶損性に優れ、且つ熱伝導率の高
い材料が好ましい。

【００１０】保護管の内径φ１は熱電対線５のセットが
可能な径とするために１０〜２０ｍｍ程度が好ましい。
保護管の肉厚ｔ₁ は保護管６の使用材料によって異なる
が、例えば前記の耐火物系の材料を使用する場合は、材
料強度が不足するため２０〜３０ｍｍ程度が好ましい。
また前記の金属と酸化物との複合体からなる材料を使用
する場合は、材料自体が強度を有することから５〜１５
ｍｍあれば良い。保護管の先端部６ａは半球形状とし肉
厚ｔ₂ は保護管の肉厚ｔ₁ と同じか、もしくは若干厚く
した方が良い。保護管の後端部６ｂには熱電対線５の取
出口７が設けられている。保護管６の外周面にスパイラ
ル状の溝８を設けることによって、耐火物３との接触面
積を大きくし保護管６と耐火物３との間の目地９（図
３）への地金差しを防止する構造にされている。

【００１１】熱電対線５は例えばＰＲ（白金−白金・ロ
ジウム）の素線熱電対線またはシース熱電対線等が用い
られている。素線熱電対線を使用する場合のセット方法
は、事前に素線熱電対線５を絶縁管（図示せず）内に通
し、熱電対線の接点５ａが保護管の先端部６ａの内面に
接合するようにセットする。この場合セットを容易にま
た正確に行うために、熱電対線の接点５ａが当接する保
護管の先端６ａの内面に凹溝が設けられている。また、
シース熱電対線のセットにおいても前記素線熱電対線の
セット方法と同様の方法にて行うが、この場合、絶縁管
は使用しなくてよい。熱電対線５がセットされた保護管
６の内部に耐火性粉粒からなるキャスタブル等の耐火物
１０が充填されている。なお、保護管６の内部に耐火物
１０を充填しない場合は、保護管６の内部が密閉された
エアー溜まりとなるために、ランスを溶融金属内に浸漬
した際、溶融金属の熱により該エアーが膨張し保護管６
が破損する虞れがある。このため、耐火物１０を充填し
ない場合は、ガス抜き通路を設けることが好ましい。熱
電対線５の端末部は保護管６の取出口７を通って保護管
６の外部に導かれている。

【００１２】このようにして熱電対線５がセットされた
測温体２５を芯金２に固定する。図３に固定された状態
図を示す。図３において、芯金２に測温体２５を固定す
るための鉄製のスリーブ管１１が溶接されており、スリ
ーブ管１１にナット１２が溶接されている。ナット１２
の孔に位置する部位のスリーブ管１１にナット１２の孔
径と同径の孔があけられており、ナット１２にはボルト
１３がネジ込まれている。スリーブ管１１の内部に測温
体２５が挿入されてボルト１３にて固定されている。図
４に測温体２５の芯金２への固定構造の他の例を示し、
内面にスパイラルネジ１４が設けられたスリーブ管１１
は前記と同様に芯金２に溶接されており、スリーブ管１
１に測温体２５がネジ込まれている。この場合、耐火モ
ルタル等の接着材をスパイラルネジ１４に塗布すること
によって固定をより強固にすることができる。

【００１３】図１に示すように、熱電対線の端末１７に
接続された補償導線１５は耐火物３内を通ってランス１
の上端から外部に導びかれている。補償導線１５は例え
ばＰＲ熱電対専用の補償導線，ＰＲ熱電対素線もしくは
シース線等が使用される。補償導線の端末１６と熱電対
線の端末１７との接合は、図示しない接続スリーブ管に
よる圧着によって接合されており接合部はＣＦペーパー
やマイカーチューブ等によって絶縁対策が施されてい
る。補償導線１５の上端には接続コネクター１８が取り
付けられている。測温体２５及び補償導線１５が取り付
けられたランス芯金２の周辺に耐火物３が施工されてい
る。なお補償導線１５を使用しないで熱電対線５をラン
ス１の外部まで延長させてコネクター１８に接続しても
よい。

【００１４】図５に本発明の測温・溶融金属処理兼用ラ
ンスを取鍋内の溶融金属に浸漬させて溶融金属の処理と
測温とを並行して実施している状態図を示している。気
体または及び粉体が供給される配管２３と芯金の上端２
ａ及びコネクター１８と温度表示・記録計１９に接続さ
れたコネクター２０とを接続する。次に通常の作業の通
り、ランス１を肉厚部Ａが溶融金属２２の上面に浮遊す
るスラグ層２４に位置するように取鍋２１内の溶融金属
２２に浸漬し、気体を吹き込んで溶融金属２２の処理を
行う。

【００１５】なお当然のことながら気体はランス１を溶
融金属２２内に浸漬する以前から噴出させておかなけれ
ばならない。吹き込みに用いられる気体は窒素またはア
ルゴン等の不活性ガスが主に使用される。気体吹き込み
開始後数分して気体内に粉体を供給して、気体と粉体の
混合体を吹き込む。吹き込む粉体は例えばＣａＯ−Ｓｉ
Ｏ₂ ，ＣａＯ，Ｎｉ−ＣａＯ, Ｃａ，ＣａＦ₂ ，Ａｌの
単体又はこれらの混合体等が使用できる。吹き込む粉体
の量は予め設定した量とし、設定量の粉体の吹き込みが
完了した時点で粉体の供給を止めることによって、成分
調整や介在物低減の処理が終わる。このとき通常は溶融
金属の温度が目標値よりも高いため、引き続いて気体の
みの吹き込みを行う。溶融金属の温度は気体吹き込み初
期より測温体２５によって測温され、温度指示及び記録
計１９に連続して表示される。溶融金属の温度が予め設
定した温度になり次第、ランス１を溶融金属から引き上
げた後、しばらくして吐出孔４からの気体の噴出を止め
ブロー作業を完了する。

【００１６】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の測温・
溶融金属処理兼用ランスは溶融金属浸漬部に測温体を埋
設したため、従来、余分に必要としていた消耗型測温器
具（測温プローブ）が不要となり、測温に要するコスト
が約１／２に低減された。また、溶融金属の処理と同時
に溶融金属の温度が自動的に、且つ並行してできるため
省力化が達成され、また連続的に測温できるため狙い通
りの溶融金属の温度を確実に得ることができるようにな
った。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の測温・溶融金属処理兼用ランスの断面
図を示す図、

【図２】図１の部分拡大図であり、熱電対が内蔵された
測温体の断面図を示す図、

【図３】測温体のランスの芯金への固定構造を示す断面
図、

【図４】測温体のランスの芯金への固定構造の他の実施
例を示す断面図、

【図５】本発明の測温・溶融金属処理兼用ランスを使用
する状態図を示す断面図である

【符号の説明】

１ 本発明の測温・溶融金属処理兼用ランス ２ 芯金（鉄パイプ） ３ 耐火物 ４ 吐出孔 ５ 熱電対線 ５ａ 接点 ６ 保護管 ６ａ 保護管の先端部 ６ｂ 保護管の後端部 ７ 切り欠き ８ スパイラル状の溝 ９ 目地 １０ 耐火物 １１ 鉄製のスリーブ管 １２ ナット １３ ボルト １４ スパイラルネジ １５ 補償導線 １６ 補償導線の端末 １７ 熱電対線の端末 １８ コネクター １９ 温度指示・記録計 ２０ コネクター ２１ 取鍋 ２２ 溶融金属 ２３ 配管 ２４ スラグ層 ２５ 測温体

フロントページの続き (72)発明者 松永 隆志 千葉県木更津市築地７番地の１ 黒崎窯 業株式会社木更津工場内 (56)参考文献 実公 昭57−4134（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶融金属に浸漬して気体または及び粉体
   を吹込むランスであって、該ランスは筒状の芯金の外周
   面に耐火物が施工され、且つ該耐火物の溶融金属浸漬部
   位には測温体が埋設されており、該測温体は先端部が閉
   塞された保護管と該保護管内に挿入されて接点が保護管
   の先端部に当設され末端がランス外部に導かれた熱電対
   線と、該熱電対線と前記保護管との空間に充填された耐
   火物とから構成されており、該測温体の基部は前記芯金
   に固定されており、該測温体の先端は前記耐火物の外周
   面から露出していることを特徴とする測温・溶融金属処
   理兼用ランス。