JP2795146B2 - 測温用二重被覆光ファイバ - Google Patents
測温用二重被覆光ファイバInfo
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- G01K1/125—Protective devices, e.g. casings for preventing damage due to heat overloading for siderurgical use
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば、溶鋼等の高
温の溶融金属の温度を計測する測温用二重被覆光ファイ
バに関するものである。
温の溶融金属の温度を計測する測温用二重被覆光ファイ
バに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば、連続鋳造プロセスにおいては、
品質の向上や生産の歩留まり向上のために、鋳造時の溶
鋼の温度や溶鋼のレベルを正確に知る必要がある。従
来、タンディッシュやモールド内の溶鋼の温度を計測す
る方法として、カーボンスリーブ内に溶鋼が流入する凝
固室を設け、この凝固室に熱電対をとりつけた消耗型の
浸漬熱電対や、セラミックの保護管で覆った熱電対を使
用した接触式温度計が利用されている。
品質の向上や生産の歩留まり向上のために、鋳造時の溶
鋼の温度や溶鋼のレベルを正確に知る必要がある。従
来、タンディッシュやモールド内の溶鋼の温度を計測す
る方法として、カーボンスリーブ内に溶鋼が流入する凝
固室を設け、この凝固室に熱電対をとりつけた消耗型の
浸漬熱電対や、セラミックの保護管で覆った熱電対を使
用した接触式温度計が利用されている。
【０００３】上記のような消耗型の浸漬熱電対は、熱電
対が直接溶鋼にふれるため１回の測定で劣化してしま
う。このため先端部の測温プローブが着脱自在になって
おり、この測温プローブを１回の測定毎に交換してい
る。このように高価な測温プローブを１回の測定毎に使
い捨てにしているため、測定回数を増やすことは困難で
あった。また、熱電対をセラミックの保護管で覆った場
合には、熱電対が直接溶鋼にふれないため、測定を連続
的に行うことができる。しかしながら、この場合にもヒ
ートショックやスラグによる溶損等によりセラミックの
保護管の耐久性に限度があり、高価な保護管が５０時間
から１００時間程度しか保たず、長時間繰り返して使用
することはできなかった。
対が直接溶鋼にふれるため１回の測定で劣化してしま
う。このため先端部の測温プローブが着脱自在になって
おり、この測温プローブを１回の測定毎に交換してい
る。このように高価な測温プローブを１回の測定毎に使
い捨てにしているため、測定回数を増やすことは困難で
あった。また、熱電対をセラミックの保護管で覆った場
合には、熱電対が直接溶鋼にふれないため、測定を連続
的に行うことができる。しかしながら、この場合にもヒ
ートショックやスラグによる溶損等によりセラミックの
保護管の耐久性に限度があり、高価な保護管が５０時間
から１００時間程度しか保たず、長時間繰り返して使用
することはできなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このような問題を解消
するために高温の溶融金属に光ファイバを差し込んで、
溶融金属からの放射光を光ファイバに導入し、光ファイ
バの他端に設けた光電変換素子により放射光の強度を測
定して溶融金属の温度を測る消耗型温度測定技術がある
（例えば特開昭６２−１９７２７号公報参照）。しか
し、溶融金属の温度を正確に測定するためには、ある程
度の深さまで光ファイバを安定して挿入する必要がある
が、この技術では光ファイバの強度が弱く、また、テフ
ロン（商標）などの通常の材料で被覆している場合は、
光ファイバを溶融金属の表面に近づけると被覆が燃えだ
し、光ファイバの芯線だけになって強度が著しく低下す
るため、挿入時に光ファイバが簡単に折れてしまい、溶
鋼内に光ファイバを浸漬する事は困難であり、溶融金属
の内部の温度を正確に測るために必要なだけの深さに光
ファイバの先端部を浸漬することができない。
するために高温の溶融金属に光ファイバを差し込んで、
溶融金属からの放射光を光ファイバに導入し、光ファイ
バの他端に設けた光電変換素子により放射光の強度を測
定して溶融金属の温度を測る消耗型温度測定技術がある
（例えば特開昭６２−１９７２７号公報参照）。しか
し、溶融金属の温度を正確に測定するためには、ある程
度の深さまで光ファイバを安定して挿入する必要がある
が、この技術では光ファイバの強度が弱く、また、テフ
ロン（商標）などの通常の材料で被覆している場合は、
光ファイバを溶融金属の表面に近づけると被覆が燃えだ
し、光ファイバの芯線だけになって強度が著しく低下す
るため、挿入時に光ファイバが簡単に折れてしまい、溶
鋼内に光ファイバを浸漬する事は困難であり、溶融金属
の内部の温度を正確に測るために必要なだけの深さに光
ファイバの先端部を浸漬することができない。
【０００５】また、特願平４−２３１５０９号公報に
は、二重被覆光ファイバによって深いところの温度を測
定する技術が開示されている。これは金属管を用い、そ
の外側を断熱材で被覆したものであって、断熱材によっ
て溶損する時間が延長できる。しかし、溶損量はいまだ
大きく、コストの点から寿命の延長が望まれている。ま
た、通常の断熱材では断熱性が不十分なため安定した挿
入が実現できず、より断熱性の高い被覆を持った光ファ
イバが望まれていた。
は、二重被覆光ファイバによって深いところの温度を測
定する技術が開示されている。これは金属管を用い、そ
の外側を断熱材で被覆したものであって、断熱材によっ
て溶損する時間が延長できる。しかし、溶損量はいまだ
大きく、コストの点から寿命の延長が望まれている。ま
た、通常の断熱材では断熱性が不十分なため安定した挿
入が実現できず、より断熱性の高い被覆を持った光ファ
イバが望まれていた。
【０００６】本発明は、上記の課題を解決し、光ファイ
バの溶損量を従来より少なくすることによってより長時
間の測定が可能であり、かつ、溶融金属の正確な温度を
測定するために、充分な深さまで安定して挿入すること
のできる測温用二重被覆光ファイバを提供することを目
的とする。
バの溶損量を従来より少なくすることによってより長時
間の測定が可能であり、かつ、溶融金属の正確な温度を
測定するために、充分な深さまで安定して挿入すること
のできる測温用二重被覆光ファイバを提供することを目
的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係る測温用二重
被覆光ファイバは、光ファイバの外周に金属製の保護管
を設け、さらにその保護管の外周に測定対象の温度より
融点の高い粒子を添加物として含有する断熱材を設けた
ものである。また、上記融点の高い粒子として炭素粒子
を使用したものである。
被覆光ファイバは、光ファイバの外周に金属製の保護管
を設け、さらにその保護管の外周に測定対象の温度より
融点の高い粒子を添加物として含有する断熱材を設けた
ものである。また、上記融点の高い粒子として炭素粒子
を使用したものである。
【０００８】さらに、本発明に係る測温用二重被覆光フ
ァイバは、光ファイバの外周に金属製の保護管を設け、
さらにその保護管の外周にセルロースを成分とする断熱
材を設けたものである。また、上記の断熱材として、紙
を使用したものである。
ァイバは、光ファイバの外周に金属製の保護管を設け、
さらにその保護管の外周にセルロースを成分とする断熱
材を設けたものである。また、上記の断熱材として、紙
を使用したものである。
【０００９】
【作用】例えば、炭素（黒鉛）は融点が＞３，５００℃
と最も融点の高い元素である。この炭素粒を添加物とし
て含有する断熱材を溶融金属中に挿入すると、酸素を得
られないため炭素粒が燃焼せず、断熱材が溶融金属中で
溶けた後にも保護管の表面に炭として層が残る。この炭
の層が断熱効果を呈して、保護管が損耗するのを抑制す
る。また、高温耐力のある金属によって光ファイバの曲
げ強度が保たれる。このようにして測定対象の温度より
も融点の高い粒子を添加物として含有する断熱材により
光ファイバの損耗量を低減させるとともに、保護管の強
度を保つことで溶融金属の内部（深いところ）の温度測
定を可能にする。
と最も融点の高い元素である。この炭素粒を添加物とし
て含有する断熱材を溶融金属中に挿入すると、酸素を得
られないため炭素粒が燃焼せず、断熱材が溶融金属中で
溶けた後にも保護管の表面に炭として層が残る。この炭
の層が断熱効果を呈して、保護管が損耗するのを抑制す
る。また、高温耐力のある金属によって光ファイバの曲
げ強度が保たれる。このようにして測定対象の温度より
も融点の高い粒子を添加物として含有する断熱材により
光ファイバの損耗量を低減させるとともに、保護管の強
度を保つことで溶融金属の内部（深いところ）の温度測
定を可能にする。
【００１０】また、セルロースを成分とする断熱材を溶
融金属内に挿入した場合、酸化作用を伴わずに熱を受け
る形になるため断熱材が溶けた後にも炭素骨格が残り、
炭として保護管表面に残存する。この炭が断熱効果を呈
し、保護管が損耗するのを抑制する。また、高温耐力の
ある金属によって光ファイバの曲げ強度が保たれる。こ
のようにしてセルロースを成分とする断熱材により光フ
ァイバの損耗量を低減させるとともに、保護管の強度を
保つことで溶融金属の内部（深いところ）の温度測定を
可能にする。
融金属内に挿入した場合、酸化作用を伴わずに熱を受け
る形になるため断熱材が溶けた後にも炭素骨格が残り、
炭として保護管表面に残存する。この炭が断熱効果を呈
し、保護管が損耗するのを抑制する。また、高温耐力の
ある金属によって光ファイバの曲げ強度が保たれる。こ
のようにしてセルロースを成分とする断熱材により光フ
ァイバの損耗量を低減させるとともに、保護管の強度を
保つことで溶融金属の内部（深いところ）の温度測定を
可能にする。
【００１１】
実施例１．図１は本発明の第１の実施例を示すファイバ
の断面図である。１は二重被覆光ファイバで、石英系ガ
ラスのＧＩファイバの外周にポリイミドをコーティング
した５０／１２５の光ファイバ１１を、外径１．４ｍ
ｍ、内径１ｍｍのステンレス製の保護管１２で被覆し、
この保護管１２の表面に添加物として炭素粒を約３％程
度含有するポリエチレン樹脂からなる断熱材１３を外径
が４ｍｍ程度になるように被覆したものである。
の断面図である。１は二重被覆光ファイバで、石英系ガ
ラスのＧＩファイバの外周にポリイミドをコーティング
した５０／１２５の光ファイバ１１を、外径１．４ｍ
ｍ、内径１ｍｍのステンレス製の保護管１２で被覆し、
この保護管１２の表面に添加物として炭素粒を約３％程
度含有するポリエチレン樹脂からなる断熱材１３を外径
が４ｍｍ程度になるように被覆したものである。
【００１２】例えば、溶鋼の温度を計測する温度測定装
置は、図２に示すように、供給ドラム２に巻回され、光
の伝送路であるとともに測温部として使用する二重被覆
光ファイバ１と、光ファイバ搬送手段３と、信号処理部
４とを備えており、二重皮膜光ファイバ１の耐熱被覆の
効果を最大限に発揮して燃焼しないように、二重皮膜光
ファイバの周囲を溶鋼面の近傍まで不活性ガス７でパー
ジしている。
置は、図２に示すように、供給ドラム２に巻回され、光
の伝送路であるとともに測温部として使用する二重被覆
光ファイバ１と、光ファイバ搬送手段３と、信号処理部
４とを備えており、二重皮膜光ファイバ１の耐熱被覆の
効果を最大限に発揮して燃焼しないように、二重皮膜光
ファイバの周囲を溶鋼面の近傍まで不活性ガス７でパー
ジしている。
【００１３】上記のように構成した温度測定装置で溶鋼
の温度を計測するにあたり、二重被覆光ファイバ１の先
端部をパウダ６の上部から溶鋼５中に挿入するとき、二
重被覆光ファイバ１は、光ファイバ１１をステンレス管
からなる保護管１２と、炭素粒を添加物として約３％含
んだポリエチレンからなる断熱材１３で被覆しているた
め、二重被覆光ファイバ１の先端部がパウダ６を通ると
きに断熱材１３が溶けても保護管１２の表面に炭の層が
残る。この炭の層が断熱効果を呈し、保護管１２を熱か
ら保護するため光ファイバ１１を溶鋼５中に安定して挿
入することができる。
の温度を計測するにあたり、二重被覆光ファイバ１の先
端部をパウダ６の上部から溶鋼５中に挿入するとき、二
重被覆光ファイバ１は、光ファイバ１１をステンレス管
からなる保護管１２と、炭素粒を添加物として約３％含
んだポリエチレンからなる断熱材１３で被覆しているた
め、二重被覆光ファイバ１の先端部がパウダ６を通ると
きに断熱材１３が溶けても保護管１２の表面に炭の層が
残る。この炭の層が断熱効果を呈し、保護管１２を熱か
ら保護するため光ファイバ１１を溶鋼５中に安定して挿
入することができる。
【００１４】これに対して、断熱材が炭素粒子を含まな
い通常のポリエチレンの場合は、パウダ６を通るときに
断熱材が溶けてしまって保護管１２がむき出しになるた
め、本実施例のように炭素粒子を添加物として含有した
ポリエチレンを断熱材１３に用いたときに比べて、保護
管が溶ける速度が速く、充分な深さまで光ファイバ１１
を安定して浸漬させることができない。これは、曲げ強
度の低下した保護管のために溶鋼５の圧力に負けてまっ
すぐ溶鋼５内に入らなかったり、溶鋼５内に挿入できて
も溶損量が大きいためである。
い通常のポリエチレンの場合は、パウダ６を通るときに
断熱材が溶けてしまって保護管１２がむき出しになるた
め、本実施例のように炭素粒子を添加物として含有した
ポリエチレンを断熱材１３に用いたときに比べて、保護
管が溶ける速度が速く、充分な深さまで光ファイバ１１
を安定して浸漬させることができない。これは、曲げ強
度の低下した保護管のために溶鋼５の圧力に負けてまっ
すぐ溶鋼５内に入らなかったり、溶鋼５内に挿入できて
も溶損量が大きいためである。
【００１５】このようにして、炭素粒を添加物として含
有した断熱材１３を用いた二重被覆光ファイバ１を１５
００℃以上の溶鋼５中に挿入すると、二重被覆光ファイ
バ１の先端部の温度は急激に上昇し、先端部の断熱材１
３が溶損して保護管１２の表面に薄い炭の層が残る。保
護管１２は融点が１４００〜１４３０℃程度のステンレ
ス管で形成されているため、炭による断熱層で断熱され
きれなかった部分は熱を受けて徐々に先端から溶け始
め、図３の断面図に示すように光ファイバ１１は先端部
から徐々に露出する。
有した断熱材１３を用いた二重被覆光ファイバ１を１５
００℃以上の溶鋼５中に挿入すると、二重被覆光ファイ
バ１の先端部の温度は急激に上昇し、先端部の断熱材１
３が溶損して保護管１２の表面に薄い炭の層が残る。保
護管１２は融点が１４００〜１４３０℃程度のステンレ
ス管で形成されているため、炭による断熱層で断熱され
きれなかった部分は熱を受けて徐々に先端から溶け始
め、図３の断面図に示すように光ファイバ１１は先端部
から徐々に露出する。
【００１６】露出した光ファイバ１１の先端部からは、
直ちに溶鋼５の温度に依存した光が入射する。この光は
二重被覆光ファイバ１１を通って信号処理部４に送ら
れ、温度に換算される。このように炭素粒子を添加物と
して含有した断熱材１３を使うと、二重被覆ファイバ１
の先端部を溶鋼５中に挿入したとき、光ファイバ１１が
露出するまでに断熱材１３と保護管１２が溶けるタイム
ラグがあるため、光ファイバ１１の先端部を溶鋼５内の
一定の深さに保持することができる。また、光ファイバ
１１は溶鋼５の温度より高い１６００℃程度の軟化点を
有する石英系ガラスで形成されているので、露出しても
一定時間溶融せずにその形状を保持する。したがって、
溶鋼５の内部温度を迅速かつ正確に測定することができ
る。
直ちに溶鋼５の温度に依存した光が入射する。この光は
二重被覆光ファイバ１１を通って信号処理部４に送ら
れ、温度に換算される。このように炭素粒子を添加物と
して含有した断熱材１３を使うと、二重被覆ファイバ１
の先端部を溶鋼５中に挿入したとき、光ファイバ１１が
露出するまでに断熱材１３と保護管１２が溶けるタイム
ラグがあるため、光ファイバ１１の先端部を溶鋼５内の
一定の深さに保持することができる。また、光ファイバ
１１は溶鋼５の温度より高い１６００℃程度の軟化点を
有する石英系ガラスで形成されているので、露出しても
一定時間溶融せずにその形状を保持する。したがって、
溶鋼５の内部温度を迅速かつ正確に測定することができ
る。
【００１７】この後、この二重被覆光ファイバ１を溶鋼
５中より引き上げると、図４に示すように、保護管１２
の先端部が溶融して光ファイバ１１の先端部を覆ってい
る。このように測定後に二重被覆光ファイバ１の先端部
に保護管１２と断熱材１３が残存し、かつ保護管１２が
光ファイバ１１の先端部を覆って保護しているため、次
の測定のときにも上記のように溶鋼５内の深い位置に安
定して挿入することができる。
５中より引き上げると、図４に示すように、保護管１２
の先端部が溶融して光ファイバ１１の先端部を覆ってい
る。このように測定後に二重被覆光ファイバ１の先端部
に保護管１２と断熱材１３が残存し、かつ保護管１２が
光ファイバ１１の先端部を覆って保護しているため、次
の測定のときにも上記のように溶鋼５内の深い位置に安
定して挿入することができる。
【００１８】次に、実際に溶鋼５の温度を計測したとき
の二重被覆光ファイバ１の先端部の状態を具体例により
説明する。二重被覆光ファイバ１は前述のように石英系
ガラスのＧＩファイバの外周にポリイミドをコーティン
グした５０／１２５の光ファイバ１１を、外径１．４ｍ
ｍ、内径１ｍｍのステンレス製の保護管１２で被覆し、
この保護管１２の表面に、添加物として約３％程度の炭
素粒を含有するポリエチレン樹脂からなる断熱材１３
を、外径が４ｍｍ程度になるように被覆したものを使用
した。
の二重被覆光ファイバ１の先端部の状態を具体例により
説明する。二重被覆光ファイバ１は前述のように石英系
ガラスのＧＩファイバの外周にポリイミドをコーティン
グした５０／１２５の光ファイバ１１を、外径１．４ｍ
ｍ、内径１ｍｍのステンレス製の保護管１２で被覆し、
この保護管１２の表面に、添加物として約３％程度の炭
素粒を含有するポリエチレン樹脂からなる断熱材１３
を、外径が４ｍｍ程度になるように被覆したものを使用
した。
【００１９】この二重被覆光ファイバ１の先端部を１５
５０℃の溶鋼５中に約２００ｍｍ挿入し、１秒間保持す
ることを断続的に繰り返して温度を測定した。この各測
定毎に二重被覆光ファイバ１の先端部の形状を調べた結
果、溶鋼５中に約２００ｍｍ挿入した先端部は、溶鋼５
から引き上げたときに図４に示すような形状になり、先
端部が約１６０ｍｍ程度残存し、１秒間の測定で二重被
覆光ファイバ１の先端部は４０ｍｍ程度溶損するが、先
端部が溶鋼５の表面のパウダ６中ではなく溶鋼５内に保
持され、溶鋼５の内部温度を測定していることが確認さ
れた。
５０℃の溶鋼５中に約２００ｍｍ挿入し、１秒間保持す
ることを断続的に繰り返して温度を測定した。この各測
定毎に二重被覆光ファイバ１の先端部の形状を調べた結
果、溶鋼５中に約２００ｍｍ挿入した先端部は、溶鋼５
から引き上げたときに図４に示すような形状になり、先
端部が約１６０ｍｍ程度残存し、１秒間の測定で二重被
覆光ファイバ１の先端部は４０ｍｍ程度溶損するが、先
端部が溶鋼５の表面のパウダ６中ではなく溶鋼５内に保
持され、溶鋼５の内部温度を測定していることが確認さ
れた。
【００２０】次に、本実施例の効果を明らかにするため
に、炭素粒子を含まない通常のポリエチレンを断熱材と
した二重被覆光ファイバと、炭素粒子を添加物として約
３％含有したポリエチレンを断熱材１３とした本実施例
に係る二重被覆光ファイバ１の溶損量とを比較した。１
５５０℃の溶鋼５内に二重被覆ファイバを２００ｍｍ挿
入し、１秒間保持することを断続的に繰り返したときの
各々の溶損量を図５、図６に示す。図５は炭素粒子を含
有しない通常のポリエチレンを断熱材に用いたときの溶
損量、図６は炭素粒を添加物として約３％含有したポリ
エチレンを断熱材に用いたときの溶損量である。炭素粒
子を含有しない通常のポリエチレンを断熱材に用いたと
きの溶損量が１２０ｍｍ程度であるのに比べ、炭素粒を
添加物として約３％含有したポリエチレンを断熱材に使
用したときの溶損量は４０ｍｍ程度と大きな差が見られ
ており、ポリエチレンに炭素粒を添加物として含有した
ときの優位性が確認できた。
に、炭素粒子を含まない通常のポリエチレンを断熱材と
した二重被覆光ファイバと、炭素粒子を添加物として約
３％含有したポリエチレンを断熱材１３とした本実施例
に係る二重被覆光ファイバ１の溶損量とを比較した。１
５５０℃の溶鋼５内に二重被覆ファイバを２００ｍｍ挿
入し、１秒間保持することを断続的に繰り返したときの
各々の溶損量を図５、図６に示す。図５は炭素粒子を含
有しない通常のポリエチレンを断熱材に用いたときの溶
損量、図６は炭素粒を添加物として約３％含有したポリ
エチレンを断熱材に用いたときの溶損量である。炭素粒
子を含有しない通常のポリエチレンを断熱材に用いたと
きの溶損量が１２０ｍｍ程度であるのに比べ、炭素粒を
添加物として約３％含有したポリエチレンを断熱材に使
用したときの溶損量は４０ｍｍ程度と大きな差が見られ
ており、ポリエチレンに炭素粒を添加物として含有した
ときの優位性が確認できた。
【００２１】また、二重被覆光ファイバの先端部を溶鋼
５中に約２００ｍｍ挿入し、１秒間保持することを断続
的に繰り返して温度を測定したときに得られた波形を図
７、図８に示す。図７は炭素粒子を含有しない通常のポ
リエチレンを断熱材に使用したものであり、図８は約３
％の炭素粒を添加物として含有したポリエチレンを断熱
材１３に使用したものである。図７において測定値が急
激に低下する現象が数回起きているが、これは露出した
光ファイバの先端部が溶損して新しい部分が露出すると
きの温度変化を示しているものと思われる。これに対
し、図８においては安定したプラトーが得られており、
光ファイバ１１がよく保護されていて安定した位置の温
度を測定していることが確認できる。
５中に約２００ｍｍ挿入し、１秒間保持することを断続
的に繰り返して温度を測定したときに得られた波形を図
７、図８に示す。図７は炭素粒子を含有しない通常のポ
リエチレンを断熱材に使用したものであり、図８は約３
％の炭素粒を添加物として含有したポリエチレンを断熱
材１３に使用したものである。図７において測定値が急
激に低下する現象が数回起きているが、これは露出した
光ファイバの先端部が溶損して新しい部分が露出すると
きの温度変化を示しているものと思われる。これに対
し、図８においては安定したプラトーが得られており、
光ファイバ１１がよく保護されていて安定した位置の温
度を測定していることが確認できる。
【００２２】次に、二重被覆光ファイバの先端部を、１
５００〜１６００℃の範囲で温度を変化させた溶鋼５中
に約２００ｍｍ挿入し、１秒間保持することを断続的に
繰り返して温度を測定したときの結果を図９、図１０に
示す。図９は炭素粒子を含有しない通常のポリエチレン
を断熱材に使用したものであり、図１０は約３％の炭素
粒を添加物として含有したポリエチレンを断熱材１３に
使用したものである。
５００〜１６００℃の範囲で温度を変化させた溶鋼５中
に約２００ｍｍ挿入し、１秒間保持することを断続的に
繰り返して温度を測定したときの結果を図９、図１０に
示す。図９は炭素粒子を含有しない通常のポリエチレン
を断熱材に使用したものであり、図１０は約３％の炭素
粒を添加物として含有したポリエチレンを断熱材１３に
使用したものである。
【００２３】図９においてはしばしば実際の溶鋼温度に
比べ２０℃近く低い温度指示値が得られている。これは
二重被覆光ファイバが溶鋼５の内部に浸漬していくとき
に、二重被覆光ファイバの先端部が充分な深さに達する
前に断熱材が溶けてしまい、保護管１２が直接溶鋼５に
さらされることにより強度を失ってしまい、先端部が充
分な深さに達しないために正しい溶鋼５の温度を測定で
きないことによるものと思われる。これに対し、図１０
の炭素粒を添加物として含んだポリエチレンを断熱材１
３に使用した場合は、ほぼ完全に安定して正しい温度が
得られている。以上の温度測定結果により炭素粒を添加
物としてを含んだ断熱材の使用の優位性が確認できる。
比べ２０℃近く低い温度指示値が得られている。これは
二重被覆光ファイバが溶鋼５の内部に浸漬していくとき
に、二重被覆光ファイバの先端部が充分な深さに達する
前に断熱材が溶けてしまい、保護管１２が直接溶鋼５に
さらされることにより強度を失ってしまい、先端部が充
分な深さに達しないために正しい溶鋼５の温度を測定で
きないことによるものと思われる。これに対し、図１０
の炭素粒を添加物として含んだポリエチレンを断熱材１
３に使用した場合は、ほぼ完全に安定して正しい温度が
得られている。以上の温度測定結果により炭素粒を添加
物としてを含んだ断熱材の使用の優位性が確認できる。
【００２４】本実施例では約３％の炭素粒を添加物とし
て含んだポリエチレンを断熱材として用いているが、約
５％の炭素粒を添加物として含んだポリエチレンを断熱
材として用いても同等の効果が得られる。なお、ドラム
巻回時の曲げ性を考慮する必要がないときは、炭素粒の
濃度をさらに高くしてもよい。
て含んだポリエチレンを断熱材として用いているが、約
５％の炭素粒を添加物として含んだポリエチレンを断熱
材として用いても同等の効果が得られる。なお、ドラム
巻回時の曲げ性を考慮する必要がないときは、炭素粒の
濃度をさらに高くしてもよい。
【００２５】実施例２．第２の実施例は二重被覆光ファ
イバの断熱材として、炭素粒を添加物として含んだポリ
オレフィン製の熱収縮チューブを用いたものである。本
実施例で用いた二重被覆光ファイバの構成を具体例によ
り説明する。二重被覆光ファイバは石英系ガラスのＧＩ
ファイバの外周にポリイミドをコーティングした５０／
１２５の光ファイバ１１を、外径１．４ｍｍ、内径１ｍ
ｍのステンレス製の保護管１２で被覆し、この保護管１
２の表面に炭素粒を添加物として含んだポリオレフィン
製の熱収縮チューブを、二重被覆光ファイバの外径が約
４ｍｍになるように被覆したものである。
イバの断熱材として、炭素粒を添加物として含んだポリ
オレフィン製の熱収縮チューブを用いたものである。本
実施例で用いた二重被覆光ファイバの構成を具体例によ
り説明する。二重被覆光ファイバは石英系ガラスのＧＩ
ファイバの外周にポリイミドをコーティングした５０／
１２５の光ファイバ１１を、外径１．４ｍｍ、内径１ｍ
ｍのステンレス製の保護管１２で被覆し、この保護管１
２の表面に炭素粒を添加物として含んだポリオレフィン
製の熱収縮チューブを、二重被覆光ファイバの外径が約
４ｍｍになるように被覆したものである。
【００２６】この二重被覆光ファイバの先端部を、１４
００〜１６００℃の溶鋼の中に約２００ｍｍ挿入し、１
秒間保持することを断続的に繰り返して先端部の状態を
観察した。各挿入毎に二重被覆光ファイバの先端部の形
状を調べたところ、上記図４と同様な形状をして先端部
が残存しており、二重被覆光ファイバの先端部の溶損量
は約３０ｍｍ程度で、炭素粒を約３％添加剤として含有
したポリエチレンを断熱材１３として用いたときとほぼ
同様な効果が得られており、二重被覆光ファイバを用い
た温度測定装置が溶鋼の正確な温度を測定するために必
要な深さまで先端部が浸漬されていることが確認され
た。以上の結果により、炭素粒を添加物として含んだポ
リオレフィン製の熱収縮チューブを断熱材として使用し
た二重被覆光ファイバによっても、溶融金属の充分に深
い位置の温度を測定でき、かつ挿入毎の溶損量を低減で
きることが確認された。
００〜１６００℃の溶鋼の中に約２００ｍｍ挿入し、１
秒間保持することを断続的に繰り返して先端部の状態を
観察した。各挿入毎に二重被覆光ファイバの先端部の形
状を調べたところ、上記図４と同様な形状をして先端部
が残存しており、二重被覆光ファイバの先端部の溶損量
は約３０ｍｍ程度で、炭素粒を約３％添加剤として含有
したポリエチレンを断熱材１３として用いたときとほぼ
同様な効果が得られており、二重被覆光ファイバを用い
た温度測定装置が溶鋼の正確な温度を測定するために必
要な深さまで先端部が浸漬されていることが確認され
た。以上の結果により、炭素粒を添加物として含んだポ
リオレフィン製の熱収縮チューブを断熱材として使用し
た二重被覆光ファイバによっても、溶融金属の充分に深
い位置の温度を測定でき、かつ挿入毎の溶損量を低減で
きることが確認された。
【００２７】実施例３．上記実施例１，２においては１
５００℃程度と高温の溶鋼の温度を測定するために、石
英系ガラスを使用した光ファイバ１１と、ステンレス製
の保護管１２を使用した場合について説明したが、軟化
点が１０００℃程度の多成分ガラスの光ファイバを、ア
ルミ等の融点が１０００℃以下の金属管又はカーボン等
の保護管で被覆し、その外面に炭素粒を添加物として含
有する断熱材を被覆することにより、１０００℃程度の
温度も測定することができる。
５００℃程度と高温の溶鋼の温度を測定するために、石
英系ガラスを使用した光ファイバ１１と、ステンレス製
の保護管１２を使用した場合について説明したが、軟化
点が１０００℃程度の多成分ガラスの光ファイバを、ア
ルミ等の融点が１０００℃以下の金属管又はカーボン等
の保護管で被覆し、その外面に炭素粒を添加物として含
有する断熱材を被覆することにより、１０００℃程度の
温度も測定することができる。
【００２８】実施例４．この実施例は、金属管被覆光フ
ァイバの上に断熱材として紙テープを巻いたものであ
る。この実施例で用いた二重被覆光ファイバの構成を具
体例により説明する。二重被覆光ファイバは石英系ガラ
スのＧＩファイバの外周にポリイミドをコーティングし
た５０／１２５の光ファイバ１１を、外径１．４ｍｍ、
内径１ｍｍのステンレス製の保護管１２で被覆し、この
保護管１２の表面に紙テープを螺旋状に巻き付けて断熱
材としたものである。
ァイバの上に断熱材として紙テープを巻いたものであ
る。この実施例で用いた二重被覆光ファイバの構成を具
体例により説明する。二重被覆光ファイバは石英系ガラ
スのＧＩファイバの外周にポリイミドをコーティングし
た５０／１２５の光ファイバ１１を、外径１．４ｍｍ、
内径１ｍｍのステンレス製の保護管１２で被覆し、この
保護管１２の表面に紙テープを螺旋状に巻き付けて断熱
材としたものである。
【００２９】この二重被覆光ファイバを１４００〜１６
００℃の溶鋼内に２００ｍｍ挿入し、先端部の状態を観
察した。溶鋼内に挿入された部分には金属管の表面にす
すのような炭が残存しており、先端部が約５０ｍｍ程溶
損していた。なお、断熱材を用いない金属管被覆光ファ
イバを溶鋼内に挿入した場合は、挿入した部分はほぼ全
てが溶損している。以上の結果によりセルロースを成分
とする断熱材を用いた二重被覆光ファイバにより溶融金
属の充分に深い位置の温度を測定でき、かつ挿入毎の溶
損量を低減できることが確認された。
００℃の溶鋼内に２００ｍｍ挿入し、先端部の状態を観
察した。溶鋼内に挿入された部分には金属管の表面にす
すのような炭が残存しており、先端部が約５０ｍｍ程溶
損していた。なお、断熱材を用いない金属管被覆光ファ
イバを溶鋼内に挿入した場合は、挿入した部分はほぼ全
てが溶損している。以上の結果によりセルロースを成分
とする断熱材を用いた二重被覆光ファイバにより溶融金
属の充分に深い位置の温度を測定でき、かつ挿入毎の溶
損量を低減できることが確認された。
【００３０】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明に係る測温
用二重被覆光ファイバは、光ファイバの外周に金属製の
保護管を設け、その外周に測定対象の温度より融点の高
い粒子を含有する断熱材、又はセルロースを成分とする
断熱材を設けたので、溶融金属に適用しても損耗が少な
く、コストを低減することができる。また、金属製の保
護管が強度を保持するので、溶融金属の正確な温度を測
定するのに必要な深いところの温度を測定することがで
きる。
用二重被覆光ファイバは、光ファイバの外周に金属製の
保護管を設け、その外周に測定対象の温度より融点の高
い粒子を含有する断熱材、又はセルロースを成分とする
断熱材を設けたので、溶融金属に適用しても損耗が少な
く、コストを低減することができる。また、金属製の保
護管が強度を保持するので、溶融金属の正確な温度を測
定するのに必要な深いところの温度を測定することがで
きる。
【図１】本発明の第１の実施例の断面図である。
【図２】第１の実施例の使用状態を示す断面図である。
【図３】第１の実施例の使用状態を示す断面図である。
【図４】第１の実施例に係る二重被覆光ファイバを用い
た測度測定装置の一例の模式図である。
た測度測定装置の一例の模式図である。
【図５】炭素粒子を含有しない通常の断熱材を用いた場
合の溶損量を示す度数分布図である。
合の溶損量を示す度数分布図である。
【図６】添加物として炭素粒子を含有した断熱材を用い
た場合の溶損量を示す度数分布図である。
た場合の溶損量を示す度数分布図である。
【図７】炭素粒子を含有しない通常の断熱材を用いて測
定した温度を示す波形図である。
定した温度を示す波形図である。
【図８】炭素粒子を添加物として含んだ断熱材を用いて
測定した温度を示す波形図である。
測定した温度を示す波形図である。
【図９】 炭素粒子を含有しない通常の断熱材を用いて
測定した温度と溶鋼温度の相関図である。
測定した温度と溶鋼温度の相関図である。
【図１０】炭素粒子を添加物として含有した断熱材を用
いて測定した温度と溶鋼温度の相関図である。
いて測定した温度と溶鋼温度の相関図である。
１ 二重被覆光ファイバ １１ 光ファイバ １２ 保護管 １３ 断熱材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金田 靖 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−357427（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−107122（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−58816（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−32132（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−284709（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−248960（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−142049（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02B 6/00 G01J 5/08 G02B 6/44 331
Claims (4)
- 【請求項１】 光ファイバの外周に金属製の保護管を設
け、さらにその保護管の外周に測定対象の温度より融点
の高い粒子を添加物として含有する断熱材を設けたこと
を特徴とする測温用二重被覆光ファイバ。 - 【請求項２】 融点の高い粒子が炭素粒子であることを
特徴とする請求項１記載の測温用二重被覆光ファイバ。 - 【請求項３】 光ファイバの外周に金属性の保護管を設
け、さらにその保護管の外周にセルロースを成分とする
断熱材を設けたことを特徴とする測温用二重被覆光ファ
イバ。 - 【請求項４】 断熱材が紙で形成されていることを特徴
とする請求項３記載の測温用二重被覆光ファイバ。
Priority Applications (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5299530A JP2795146B2 (ja) | 1993-11-30 | 1993-11-30 | 測温用二重被覆光ファイバ |
| KR1019940031083A KR0164899B1 (ko) | 1993-11-30 | 1994-11-24 | 측온장치 |
| DE69417156T DE69417156T2 (de) | 1993-11-30 | 1994-11-29 | Temperaturmessgerät |
| EP94118784A EP0655613B1 (en) | 1993-11-30 | 1994-11-29 | Temperature measuring device |
| CN94119853A CN1043589C (zh) | 1993-11-30 | 1994-11-29 | 温度测量装置 |
| TW083111127A TW317606B (ja) | 1993-11-30 | 1994-11-30 | |
| US08/743,552 US5733043A (en) | 1993-11-30 | 1996-11-04 | Temperature measuring device |
| US08/743,549 US6004031A (en) | 1993-11-30 | 1996-11-04 | Temperature measuring device |
| US09/337,443 US6227702B1 (en) | 1993-11-30 | 1999-06-21 | Method and apparatus for measuring a temperature of a molten metal |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5299530A JP2795146B2 (ja) | 1993-11-30 | 1993-11-30 | 測温用二重被覆光ファイバ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07151918A JPH07151918A (ja) | 1995-06-16 |
| JP2795146B2 true JP2795146B2 (ja) | 1998-09-10 |
Family
ID=17873799
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5299530A Expired - Lifetime JP2795146B2 (ja) | 1993-11-30 | 1993-11-30 | 測温用二重被覆光ファイバ |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5733043A (ja) |
| EP (1) | EP0655613B1 (ja) |
| JP (1) | JP2795146B2 (ja) |
| KR (1) | KR0164899B1 (ja) |
| CN (1) | CN1043589C (ja) |
| DE (1) | DE69417156T2 (ja) |
| TW (1) | TW317606B (ja) |
Families Citing this family (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE508842C2 (sv) * | 1996-02-26 | 1998-11-09 | Sintercast Ab | Förfarande och anordning för mätning av temperaturen hos en smälta i ett provkärl jämte användning av optisk pyrometri |
| EP0806640B1 (en) * | 1996-04-09 | 2003-05-28 | Nkk Corporation | Apparatus for measuring temperature of molten metal |
| US6679627B1 (en) * | 1997-11-04 | 2004-01-20 | Rdc Controle Ltee | Self-floating device for measuring the temperature of liquids |
| US6173090B1 (en) * | 1998-10-29 | 2001-01-09 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Apparatus for ingress and egress of fiber optic sensor leads from the surface of composite parts and a method for the manufacture thereof |
| CN1116593C (zh) | 2000-07-12 | 2003-07-30 | 东北大学 | 钢水温度连续测量方法和测温管 |
| US20040222893A1 (en) * | 2002-03-28 | 2004-11-11 | Nahar Singh | Method for temperature measurement using intensity modulated fiber optic temperature switching immersion probe |
| DE10331124B3 (de) * | 2003-07-09 | 2005-02-17 | Heraeus Electro-Nite International N.V. | Verfahren und Vorrichtung zum Messen der Abkühlkurve von Schmelzenproben und/oder der Aufheizkurve von Schmelzenproben sowie deren Verwendung |
| US6964516B2 (en) * | 2004-02-11 | 2005-11-15 | Heraeus-Electro Nite International N.V. | Device and method for measuring temperature in molten metals |
| BRPI0502779B1 (pt) * | 2005-06-09 | 2020-09-29 | Usinas Siderúrgicas De Minas Gerais S.A. - Usiminas | Dispositivo para medição contínua de temperatura do aço líquido no distribuidor com pirômetro infravermelho e fibra óptica |
| GB2438214A (en) | 2006-05-19 | 2007-11-21 | Heraeus Electro Nite Int | Measuring a parameter of a molten bath |
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