JP3370848B2 - 溶融金属温度測定装置及び光ファイバの送り出し方法 - Google Patents

溶融金属温度測定装置及び光ファイバの送り出し方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば溶融金属
温度測定に用いられる光ファイバをボビンから巻き出し
て溶融金属内に送り込んで温度測定を行う際に、ボビン
の回転を停止させた状態で温度測定を行わせるための光
ファイバルーパ装置および光ファイバ送り出し方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】溶融金属内の温度を測定においては、光
ファイバの先端を溶融金属内に送り込み溶融させなが
ら、光ファイバの先端部から取り込まれた熱放射光を放
射温度計に導いて温度の測定を行う。
【0003】このような光ファイバを用いた溶融金属温
度測定は、例えば高炉から流れ出す溶銑の温度を測定す
るためにも用いられる。即ち、高炉操業においては、炉
内に鉄鉱石、コークス、その他石灰石等の副原料を充填
し、炉の下部から熱風を吹き込んでコークスを燃焼さ
せ、発生する熱と還元ガスにより鉄鉱石を還元させて溶
銑を得ている。
【0004】この溶銑は、炉の下部に設けられた出銑口
から鉱滓とともに取り出され、通常この操作を出銑と呼
んでいる。コークスの燃焼に伴い炉内の充填物が降下す
るので、炉の上部から原料等を装入し適正な充填物レベ
ルを保持している。
【0005】高炉操業では、このような物質収支、熱収
支等を始め種々のバランスを保ちながら定常操業を行う
ことが重要である。特に高炉の炉内の熱レベルは、炉内
の反応状況等の炉内状況を反映し、コークス等の消費量
に影響する。そこで、高炉の熱レベルを正確に把握する
ことは、炉内状況の変化の早期検知や原料コストの低減
の観点から非常に重要である。
【0006】高炉の熱レベルは、生成した溶銑の温度に
顕著に現れることから、高炉内の溶銑温度を正確に測定
することが重要である。高炉内の溶銑温度を正確に測定
するために、出銑口から噴出している溶銑の温度を正確
に測定する必要がある。そこで、光ファイバの先端を所
定の速度で溶銑噴流内に送り込み溶融させながら、その
先端部から取り込まれ、光ファイバを通って導かれた溶
銑噴流内の熱放射光を放射温度計で測定する。この時、
光ファイバが溶銑噴流の動圧によって弾き出されたり折
れたりすることがないように、光ファイバの外周を金属
管で被覆している。
【0007】このような技術は、例えば特開平7−24
3912号公報に記載されている。即ち、図3に示すよ
うに、ボビン1に巻かれた金属管被覆光ファイバ3が、
モータ5によって回転されるピンチロール7などで構成
される送り出し機構9によって送り出され、ガイド11
を通って溶銑噴流13内に送り込まれる。ガイド11は
駆動装置15によって駆動され、溶銑噴流13の中心に
金属管被覆光ファイバ3が正しく送り込まれるようにガ
イドを行う。
【0008】そして、光ファイバ3がボビン1に巻かれ
る巻き初めの部分、即ち光ファイバ3の後端部分には、
光/電流変換器が接続され、光ファイバ3を通ってきた
熱放射光が電流に変換される。この変換された電流は、
回転継手を通って外部に取り出される。この光/電流変
換器は放射温度計の一部を構成する。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の技術ではボビン1を回転させて光ファイバ3を溶融
金属(溶銑噴流13)内に送り込みつつ温度測定が行わ
れるため、温度測定にともない熱放射光が電流に変換さ
れつつある状態で、ボビン1の回転により光/電流変換
器に遠心力や振動が伝わり悪影響を及ぼすものであっ
た。
【0010】また、ボビン1が回転する際に回転継手に
はノイズが発生する。これら遠心力や振動の悪影響とノ
イズの発生とにより、温度測定の精度が向上されにくい
ものとなっていた。この発明は、以上の問題点を解決す
るためになされたもので、ボビンの回転に伴う遠心力や
振動、更にはノイズ発生を防止することができる光ファ
イバルーパ装置を備えた溶融金属温度測定装置および光
ファイバ送り出し方法を提供するものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めに、下記の発明を提供する。第1の発明は、放射温度
計に接続された光ファイバ(3)が巻かれたボビン
(1)と、前記光ファイバを送りだす送出路(33)
と、この光ファイバを溶融金属内に送りだすフィーダ
(45)を備えた溶融金属の温度測定装置において、前
記ボビンから送り出された前記光ファイバを一時的に蓄
え再び前記送出路を通過させ送り出すことができる光フ
ァイバルーパ装置(26)を備えていることを特徴とす
る溶融金属温度測定装置を提供する。
【0012】第2の発明は、前記光ファイバルーパ装置
(26)が、ファイバ(3)を一時的に蓄える円弧状の
ルーパ本体(27)と、このルーパ本体(27)を伸縮
させ、光ファイバ(3)が弛んで変形するのを防止する
ルーパ駆動装置(29)とを備えたものであることを特
徴とする溶融金属温度測定装置を提供する。
【0013】第3の発明は、前述の光ファイバルーパ装
置を用い、前記ボビンを回転させ、この回転によって送
り出された前記光ファイバを同時に前記光ファイバルー
パ装置に蓄える準備工程と、前記ボビンを停止させ、前
記光ファイバルーパ装置に蓄えられた前記光ファイバを
再び送り出し、前記溶融金属内に送り込み、同時に温度
測定を行う送り込み工程とを備えたことを特徴とする光
ファイバ送り出し方法を提供する。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を図1
および図2において説明する。本発明は、光ファイバル
ーパ装置26を備えた溶融金属温度測定装置であり、放
射温度計に接続された光ファイバ3が巻かれたボビン1
と、前記光ファイバを送りだす送出路33と、この送出
路から送りだされた光ファイバを更にガイドするスライ
ドガイド39と、この光ファイバを溶融金属内に送りだ
すフィーダ45を備えた溶融金属の温度測定装置であ
る。
【0015】上記光ファイバルーパ装置26は、光ファ
イバを一時的に蓄え再び前記送出路を通過させ送り出す
ことができる光ファイバルーパ装置を備えていることを
特徴とする。光ファイバ3が巻かれるボビン1の外側面
には、放射温度計を構成する光/電流変換器(図示せ
ず)が取り付けられる。巻かれた光ファイバ3の後端部
は、この光/電流変換器に接続される。
【0016】光/電流変換器によって変換された電流
は、ボビン1の回転軸付近に設けられた図示しない回転
継手を介して、外部に取り出される構成となっている。
外部に取り出された電流に基づいて温度を測定し、測定
された温度の変化を記録する装置(図示せず)などが据
え付けられる。
【0017】また、ボビン1には、光ファイバ3を巻き
出す際に、光ファイバ3が乱れないようにブレーキ21
が設けられている。ボビン1から送り出される光ファイ
バ3の下流側(即ち送り出される側)にはメジヤーロー
ル23が設けられる。
【0018】このメジャーロール23はボビン1に巻か
れた光ファイバ3の長さによる温度誤差を測定するため
に、光ファイバ3の消費量(光ファイバ3は溶融金属で
ある溶銑噴流13に送り込まれるごとに消費されてい
る)を検出するものである。また、消費量が限界に近付
くと、ボビン1の交換時期を知らせる働きもする。
【0019】メジャーロール23の更に下流側には、ピ
ンチロール25が設けられる。このピンチロール25
は、1回の温度測定に必要な長さの光ファイバを送り出
すため間欠的に動作する。また、新しいボビン1に交換
した後に、最初に光ファイバ3を通して、後述するベル
トフィーダ45まで光ファイバ3を送り出すためのもの
である。
【0020】ピンチロール25の下流側には、光ファイ
バルーパ装置26が設けられる。すなわち、光ファイバ
3を一時的に蓄える円弧状のルーパ本体27と、このル
ーパ本体27を伸縮させるルーパ駆動装置29が設けら
れる。このルーパ駆動装置29は、例えば空気圧シリン
ダからなり、ルーパ本体27に巻かれた光ファイバ3に
張力を与え、光ファイバ3が弛んで変形するのを防止す
るものである。ルーパ本体27は、伸縮方向にルーパス
ライダ31によってガイドされる。ルーパスライダ31
は図のようにローラを用いて構成される。
【0021】光ファイバルーパ装置26の下流側には、
光ファイバルーパ装置26から送り出された光ファイバ
3を通す送出路33が設けられる。この送出路33は、
直線部35と屈曲部37とからなる。直線部35はステ
ンレス製のガイド管によって構成される。
【0022】屈曲部37は、コイルスプリングを利用し
た可とう式光ファイバガイド管によって構成される。こ
のような直線部35と屈曲部37を組み合わせること
で、任意の形状の送出路33を設けることが可能とな
る。
【0023】ベルトフィーダ45は、ルーパ本体27に
蓄えられた光ファイバ3を再び送り出す動作を行う。こ
のベルトフィーバ45は、望ましくは一対のエンドレス
ベルト47が用いられる。これらエンドレスベルト47
は、それぞれ駆動ローラ49と従動ローラ51によって
駆動される。
【0024】そして、一対のエンドレスベルト47の間
に光ファイバ3が挟まれることにより、十分な摩擦力を
伴って光ファイバ3を送り出すことができる。ベルトフ
ィーダ45から送り出された光ファイバ3は、さらに屈
曲部37を経て、先端ガイド50に送り込まれる。この
先端ガイド50は支点53回りに回動可能となってお
り、駆動装置55により回動し、首振り動作を行う。
【0025】この首振り動作により光ファイバ3の先端
は正確に溶融金属である溶銑噴流13内に送り込まれ得
る。なお、ベルトフィーダ45、先端ガイド50、支点
53、駆動装置55は、台車57に搭載され、台車57
の駆動輪59によって前進後退が可能である。
【0026】この前進後退は、スライドガイド39と前
記前記光ファイバルーパ装置26により可能である。即
ち、このスライドガイド39は二重管構造で、直線部分
35を構成する二重に配置された管41、43が軸方向
に長い範囲で重なっていることにより、台車57が前進
後退しても固定された送出路33の伸縮が可能となり、
また、光ファイバは台車57の前進後退に連動して伸縮
するル−パ装置26により調節される。
【0027】以下、この実施形態の動作について説明す
る。まず、この動作は光ファイバ3を光ファイバルーパ
装置26に蓄える準備工程と、光ファイバ3を溶融金属
である溶銑噴流13内に実際に送り込む送り込み行程と
からなる。
【0028】準備行程においては、まずピンチロール2
5を駆動して光ファイバ3を引っ張りボビン1を回転さ
せることで、実際の温度測定に必要な所定長さの光ファ
イバ3を送り出す。同時に、ル−パ駆動装置29がル−
パ本体27を図中右方向に移動させ、ル−パスライダ3
1に沿って移動させる。送り出された光ファイバ3はル
−パ本体27の伸長部に蓄えられ、緩み等の変形を防止
する。所定の長さの光ファイバ3を送り出した後は、ボ
ビン1用のブレーキ21によって、ボビン1の回転が停
止される。
【0029】送り出された光ファイバ3はルーパ本体2
7に巻かれるようにして蓄えられる。この時、ルーパ駆
動装置29がルーパ本体27を図中右方向に移動させル
ーパスライダ31に沿って移動させ、光ファイバ3の弛
みなどの変形を防止する。この準備行程では、ベルトフ
ィーダ45は停止しており、光ファイバルーパ装置26
よりも下流側の光ファイバ3は動かない。
【0030】次に、送り込み行程では、前記したように
ボビン1が停止した状態で、ルーパ駆動装置29により
ルーパ本体27が図中左方向に移動し、光ファイバルー
パ装置26が縮む。同時に、ベルトフィーダ45が所定
の速度で光ファイバ3を溶銑噴流13内に送り込む。こ
の時、ルーパ装置29よりも上流側の光ファイバ3は動
かず、もちろんボビン1の回転停止は維持される。
【0031】このようにして送り込み行程では、光ファ
イバルーパ装置26に蓄えられていた所定の長さの光フ
ァイバ3が溶銑噴流13内に送り込まれている間に、光
ファイバ3の先端から取り込まれた溶銑噴流13内の熱
放射光は、光ファイバ3を通って放射温度計(図示せ
ず)に導かれる。
【0032】そして放射温度計を構成する光/電流変換
器によって電流に変換される。変換された電流は、ボビ
ン1の回転継手(図示せず)を介して外部に取り出され
る。取り出された電流により溶銑噴流13内の温度が測
定され、記録される。
【0033】以上説明したように、溶銑噴流13内の温
度を測定している際に、ボビン1の回転は停止されてい
るので、従来のようにボビン1の回転に伴う遠心力や振
動が光/電流変換器に悪影響を及ぼしてしまうというこ
とを防止できる。また、温度測定の際に、ボビン1の回
転によって回転継手にノイズが発生するという問題も解
消される。
【0034】図2は、実際に行った実験結果を示すもの
である。この実験では、変動する温度信号のピ−ク値を
溶銑温度とした。また、実際の温度測定は数秒しか測定
しないが、この実験では、10分間連続して測定した。
10分間に得られた温度信号のピ−ク値の最大値と最小
のバラツキは、従来のようにボビン1を回転しつつ温度
測定を行った場合には、約3℃のバラつきが発生する
(同図(A))が、ボビン1の回転を停止して温度測定
を行うこの実施形態によれば、バラツキは約1℃程度に
減少している(同図(B))。
【0035】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ボビンを回転させずに光ファイバを溶融金属に送り
込みつつ温度測定を行うことができるので、温度測定に
ともない熱放射光が電流に変換されつつある状態で、ボ
ビンが回転することはない。よって、ボビンの回転によ
る遠心力や振動が光/電流変換器に伝わり悪影響を及ぼ
すことがない。また、ボビンの回転により回転継手にノ
イズが発生することもない。したがって、これら遠心力
や振動の悪影響とノイズの発生が防止でき、温度測定の
精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施形態に係る光ファイバルーパ
装置を備えた溶融金属温度測定装置の全体概略図であ
る。
【図2】図1の溶融金属温度測定装置によって行われた
温度測定の結果を従来の結果と比較する図である。
【図3】従来の溶融金属温度測定装置の全体の概略図で
ある。
【符号の説明】
1 ボビン 3 光ファイバ 13 溶銑噴流(溶融金属) 21ブレーキ 23 メジャーロール 25 ピンチロール 26 光ファイバルーパ装置 29 ルーパ駆動装置 31 ルーパスライダ 45 ベルトフィーダ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 善郎 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 (72)発明者 山中 善吉 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 (72)発明者 松林 明 広島県福山市鋼管町1番地 福山共同機 工株式会社内 (72)発明者 開原 昭典 広島県福山市鋼管町1番地 福山共同機 工株式会社内 (56)参考文献 特開 平9−101206(JP,A) 材料とプロセス,1995年,第8巻,第 5号,p.1150 計装,1995年,第38巻,第2号,p. 65−69 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01J 5/00 - 5/62

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 放射温度計に接続された光ファイバが巻
    かれたボビンと、前記光ファイバを送り出す送出路と、
    この光ファイバを溶融金属内に送り出すフィーダを備え
    た溶融金属の温度測定装置であって、 前記ボビンから送り出された前記光ファイバを一時的に
    蓄え、再びステンレス鋼製ガイド管で構成される直線部
    とコイルスプリングを利用した可とう式ガイド管とで構
    成される屈曲部からなる前記送出路を通過させ送り出す
    ことができるように、 ファイバを一時的に蓄える円弧状のルーパ本体と、この
    ルーパ本体を伸縮させ光ファイバが弛んで変形するのを
    防止するルーパ駆動装置とを設けた光ファイバルーパ装
    置を備えたことを特徴とする溶融金属温度測定装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の光ファイバ装置を用
    い、前記ボビンを回転させ、この回転によって送り出さ
    れた前記光ファイバを同時に前記光ファイバルーパ装置
    に蓄える準備工程と、前記ボビンを停止させ、前記光フ
    ァイバルーパ装置に蓄えられた前記光ファイバを再び送
    り出し、前記溶融金属内に送り込み、同時に温度測定を
    行う送り込み工程とを備えたことを特徴とする光ファイ
    バ送り出し方法。
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DE69722305T DE69722305T2 (de) 1996-04-09 1997-03-26 Vorrichtung zum Messen der Temperatur von geschmolzenem Metall
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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材料とプロセス,1995年,第8巻,第5号,p.1150
計装,1995年,第38巻,第2号,p.65−69

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