JPH01267426A - 溶融金属の測温装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、たとえばタンデイ、シュ内の溶鋼
の測温方法およびその装置に関する。

〔従来の技術と発明が解決しようとする課題〕連続鋳造
設備のタンデイツシュ内における溶鋼温度は、鋳造中、
種々の外乱により変動する。−般に取鍋より一定量の溶
鋼をタンデイツシュへ注入し、タンデイツシュより数基
のモールドへと分配注入され、急冷凝固が完了する連続
鋳造プロセスにおいて、タンデイツシュは中間プラント
に位置する。そもそもタンデイツシュの主な役割は、■
溶鋼の一時的な保持としての役割、■介在物を浮上分離
させる役割、■複数モールドへの分配の役割を受けもつ
。いずれにおいても温度条件が支配的なプロセスであり
、効率的な操業を確保するためには、もとよりタンデイ
ツシュ内溶鋼温度を把握することが重要である。タンデ
イツシュ内の溶鋼温度は鋳造初期に炉壁レンガまたは溶
鋼表面からの抜熱が大きく、さらに連続プロセスの中間
に位置するゆえ、取鍋からの注入溶鋼量とモールドへの
吐出溶鋼量のアンバランスにより、溶鋼容量変動が激し
く、温度変動が大きくなる。また、鋳造末期へと、加熱
、冷却等の手を加えない場合、徐々に温度降下するが、
使用タンデイツシュの鋳造回数や、鋳造前の予熱バラツ
キ番ごより、その温度下降速度が異なる。タンデイツシ
ュ内溶鋼温度が低下すると、介在物浮上効果が減少する
とともに、鋳造ノズル詰りか発生するため、タンデイツ
シュ内溶鋼温度を正確に把握することはきわめて重要で
ある。

以上のような問題を解決するために最近では、特開昭６
１−２４９６５５号公報に開示されているタンデイツシ
ュ内溶鋼加熱装置の採用が試みられている。

これは、溶鋼温度を測定した結果を誘導加熱装置の電力
制御部へフィードバックし、鋳造初期から末期の間、温
度低下を補償するというものである。

ところで、この種の溶鋼温度測定方法として現在量も広
く使用されているのは、消耗型浸漬熱電対を使用するも
のである。しかし、これは、不連続な測温であるため、
約３分間隔以下のピンチでは計測不可能となり、その結
果、鋳造初期にみられる数十秒周期で約±１０″Ｃ変動
する溶鋼温度の制御には到底使用できない。また、消耗
型浸漬熱電対のランニングコストに鑑みればその都度の
測温は到底実現不可能である。そこで、ランニングコス
ト低減を考慮した方法として、市販品として、溶融金属
に対し耐熱性の高い保護管（ジルコニア系セラミックス
やアルミナカーボン質等）の内側に、白金−白金ロジウ
ム熱電対を挿入したプローブがある。しかし、これは熱
電対のコストが若干高く、かつ約１０時間程の寿命は確
保されているといえども、熱電対は、保護管自身より発
生するＣＯガスにより、浸炭等の影響を受け、経時再現
性が劣化し、最悪断線する事態を招くことがあるなどの
問題が残されている。

こうした測温現状下にあって、最も有望視されているも
のは、光学式測温方法である。この例としては、特開昭
５６−６０３２３号、同６０−１０５９２９号各公報記
載の技術を挙げることができ、耐熱性の導伝管を溶鋼内
に挿入し、不活性ガスを供給することにより、導伝管先
端部が開孔されているゆえ、溶鋼面が露出し、その表面
から得られる放射エネルギーを放射温度計によりサンプ
リングし、温度検出する方法である。この方法であれば
、保護管の形状がシンプルかつ必要最小限の損耗ダメー
ジしか受けない。さらに、センサ自身のランニングコス
トが測温センサ中、最も有利なものであるため、今後、
光学式測温方法が鉄綱業界では主流になると考えられる
。

しかし、周知の通り、不活性ガスを吹き込むと、導伝管
の開孔に臨む溶鋼表面は急冷される。実際、溶鋼表面に
Ａｒガスを吹き付けた場合、約７℃〜１０℃の温度低下
が発生するとの知見も報告されている。この場合、不活
性ガスの流量調整如何では、真価とのベースダウンの補
正は困難と想定される。

さらに、溶鋼表面形状の変動も発生するため、当然なが
らみかけの放射率の変動があり、測定再現性が低下する
ことも予想される。

タンデイツシュでの溶鋼温度の最適管理には、溶鋼凝固
温度との差がきわめて少ないことが要求されており、こ
れは前工程の温度ベースを低下させることによる省エネ
ルギー効果のためである。

過去には、前記温度差（ΔＴという）が、ΔＴ−３０〜
４０℃であったが、最近はΔＴ＝１０〜２０℃を目標に
操業改善およびプラント改善が実施されている。したが
って前記ΔＴの目標を達成でき、かつ低ランニングコス
トであり、消耗型浸漬熱電対の現状再現性（σ＝２℃）
に対して損色なく再現性がσ＝５℃以下の連続的光学式
測温方法の開発が要請されている。

そこで、本発明の主たる目的は、ランニングコストが低
く、しかも測温に際して応答性および再現性が高く、さ
らに連続測温か可能な測温方法と装置を提供することに
ある。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するための本発明法は、先端が閉鎖され
た浸漬管の基部側にその先端を睨みその先端の放射率に
基いて測温する光学式測温計を設け、前記中空管を溶融
金属内に浸漬するとともに、浸漬した先端が熱平衝に達
した時点で測温を行うことを特徴とするものである。

また、本発明装置は、先端が閉鎖された外側管と、この
内側管内に間隙をもって挿入された内側管とを有し先端
部が溶融金属内に浸漬される浸漬管と；前記内側管の基
部側に配され一浸漬管の先端部を内側管内を通して睨み
その先端部の放射率に基いて測温する光学式測温計と；
前記間隙内のガスを外へ強制的に排出するガスパージ手
段と；を備えたことを特徴とするものである。

〔作　用〕

本発明では、消耗型浸漬熱電対とは異なり、連続的に測
温するものであるから、溶融金属の経時的温度変化を把
えることができ、これに基いて溶融金属の温度制御する
際における有効な手段となる。

また、本発明では、従来の先端開放の中空管に不活性ガ
スを噴射しつつ、溶融金属の放射率を測定するものとは
異って、先端が閉鎖された浸漬管の先端が溶融金属の熱
によって光学的放射するのを光学的測温計で検出するも
のであるから、不活性ガスを溶融金属に投射させること
による熔融金属の温度低下、およびその表面の形状に伴
うみかけ放射率の変動がなく、もって測定再現性精度が
高い測温を行うことができる。

さらに、消耗型浸漬熱電対による１回限りのものとは異
なり、連続かつ繰り返し使用が可能であるからランニン
グコストが著しく低減する。

〔発明の具体的構成〕

以下本発明をさらに詳説する。

第１図は第１の実施態様を示したもので、たとえばタン
デイツシュ内の溶鋼Ｍの温度を測定するために、その蓋
の測温孔にマンホール蓋１が設けられ、これに次述する
測温装置が固定されている。

すなわち、マンホール蓋１には、フランジ付の筒状支持
金物２がボルト固定され、そのフランジにパージユニッ
ト３、空冷ジャケット４および保護キャップ５が順に固
定されている。空冷ジャケット４内には放射温度計６が
設けられ、その信号は導路７により外部の信号処理装置
（図示せず）へ与えられるようになっている。放射温度
計６の前面にはシーリングウィンド８が配されている。

他方、支持金物２には、浸漬管、すなわち外側管９およ
び内側管１０がそれぞれ同心状に間隙Ｓをもって取付け
られている。外側管９は、２重合わせ構造になっており
、その外側にスラグ保護管９Ａ’、９Ａおよび先端保護
管９Ｂを有し、内側にステンレス等の保護管骨材９Ｃ付
の溶鋼保護管９Ｄを有し、これらの管９Ａ〜９Ｄは、た
とえばＡＪ、Ｏ，−Ｃの材質とされ、金属製ソケット１
１を介して支持金物２にＡ　ｌ　、０．等からなるセラ
ミックボルト１２により取付けられている。

また、外側管９の先端は、Ａ１２０３−Ｃ等からなる基
体１３により密閉され、その上にハイアルミナ等からな
るターゲット１４が設けられている。

他方、内側管１０は、たとえばアルミナやステンレス等
からなり、支持金物２の内面にたとえば溶接により固定
されている。

さらに、前記パージユニット３には、計等の不活性ガス
を吹き込む導管１５が設けられ、その先端は、内側管１
０を貫いて支持金物２の開口２ａ内に間隙をもって配設
されている。これによって、導管１５からＡｒガスを吹
き込みその先端から吐出させると、外側管９と内側管１
ｏとの間隙Ｓ中の後述するガスが、誘引され、エゼクタ
−効果により開口２ａと導管１５の先端との間を通って
排出される。１６は雰囲気温度が約２００℃程度となる
ため放射温度計６を冷却するためのガス、たとえばＡｒ
ガスの吹込管である。

かかる装置において、その先端部を溶鋼Ｍ中に浸漬する
と、やがて溶ｍＭの熱によってターゲット１４の温度が
溶鋼Ｍの温度と熱平衝状態に至る。

この状態で、放射温度計によりターゲット１４を睨み、
そこからの熱を把え、温度信号として取り出す。これに
よって、その時点での溶鋼温度を検出する。そして、こ
の温度検出を、先端部を溶鋼Ｍ中にある時間浸漬しなが
ら連続的な測温を行う。

ところで、外側管９の材質としては、上記の例のほか、
Ｍｏ　−ＺｒＯ□系−のちのなどをも使用できるが、耐
溶損性および耐ヒートシヨツク性の点で、Ａｌ２Ｏ，−
Ｃ系のものが最適である。しかるに、この系では、溶鋼
の熱によって、主にｃｏガスを発生する。このＣＯガス
は、放射温度計に採用される波長帯域（５００ｎｍ〜１
５００ｎｍ）においてその波長を吸収する作用がある。

そこで、これによる精度低下を防止するために、そのＣ
Ｏガス−を導管１５を介してのＡｒガス吹出しによって
パージするようにしである。

上記例において、内側管の材質としては、その他ＳｉＯ
□やＺｒＯ２等の緻密組織のものを用いることができる
。この内側管は、前述のＣＯガスの放射温度測定ゾーン
への侵入を防止する。

ターゲットの放射率は予め黒体炉等により容易に測定で
きるが、再現性が良くかつ１．０に近いものが望まれる
。ターゲットの形状は平板状でなくとも、第３図（ａ）
　（ｂ）に示すように、中央が凸や凹となったものでも
よい。また、ターゲットとして、基体１３そのものを用
いることが可能であるが、その基体１３がＣＯガスを発
生したり、その材質の放射率が予め明確でない場合には
、第１図例のように、別途ターゲット１４を設けるのが
好ましい。

なお、第１図において、内側管１０先端に小孔１０ａを
形成しであるのは、吹込管１６から吹き込まれるガス（
Ａｒガス等）が小孔１０ａを通して直接間隙Ｓに抜はタ
ーゲット１４が冷却されるのを防止するためである。

また、光学式測温計としては、単色温度計、多波長温度
計等を用いることができ、さらに内側管内に光ファイバ
ーを挿入し、ターゲットと測温計とを光学的に連結する
ようにしてもよい。

第１図例では、内側管は先端が開放しているが、第２図
例のように、たとえばＭｏ−Ｚｒ０．系等からなる内側
管１０’が閉鎖しており、かつその先端が外側管９に密
着し、内側管１０′の内部にターゲット１３を設けたも
のでもよい。この場合、両管９．１０’間には、熱伝導
性を高めるためにグラファイト等からなる伝熱材１７を
設けるのが望ましい。この場合もＣＯガスのパージを行
う。

浸漬管の溶銅Ｍ中への浸漬深さＬは、その外径をＤとし
たとき、Ｌ≧２Ｄが好ましい。より好ましくは、２Ｄ≦
Ｌ≦３Ｄである。これは、第３図のように、所望の測定
精度を確保するためである。

また、この条件は、内外管の肉厚や材質に殆んど関係な
く言えることである。

他方、上記の外側管のみは、ある時間使用したならば、
損耗があるので交換される。外側管がＡｊ！２０３−Ｃ
系のセラミックであるときは、交換コスト的に十分見合
うけれども、Ｍｏ　−ＺｒＯ□系の場合にはコスト高を
招く。しかし、このコストの点を無視すれば、ＭＯ−Ｚ
ｒ０ｚ系のものをも用いることができるし、かつその場
合、ＣＯガスの発生がないから、２重管にしてＣＯガス
のパージを行う必要はなく、単管状態で使用できる。

なお、本発明は、タンデイツシュ内のほか、高炉樋、ト
ーピード、取鍋、転炉、注銑鍋やモールド内等において
も適用できる。

〔実施例〕

次に実施例を示す。

（実施例１） 第１図の測温装置により、タンデイツシュ内の溶鋼の測
温を１力月にわたって行った。外側管はＡａ、ｏ３−ｃ
系、内側管はＭｏ　　Ｚｒ０ｚ系のセラミックとした。

その結果、測温装置の測定精度は、σ＝４℃をみた。そ
して、測定精度がσ＝２℃と高い消耗型浸漬熱電対との
対比を試みたところ、第５図のように、高い相関をみた
。

また、外側管の材質をＭｏ　−ＺｒＯ□系に代えて、連
結鋳造時における連続測温を試みたところ（第６図のよ
うに、今まで把え難かった鋳込初期および末期の急激な
温度変動をも把握できた。しかも、寿命は約３０時間と
長時間であることも判った。

（実施例２） 第２図例の浸漬管を用い、モールド内の溶鋼の測温を行
った。この場合、内外管ともＭｏ　＋　ＺｒＯ□系のセ
ラミックとし、内部に光ファイバーを設けて狭視野の多
波長温度計と光学的に連結した。その結果、約１０時間
の連続測温が可能であった。

〔発明の効果〕

以上の通り、本発明によれば、測定精度として実用的に
十分に高いものとなり、ランニングコストの低減を図り
つつ連続測温が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１測温装置例の縦断面図、第２図は他の例の
縦断面図、第３図は（ａｌ　（ｂｌはターゲ・７トの例
示図、第４図はＬ／Ｄ比と測定精度との相関図、第５図
は測定精度を示すグラフ、第６回は連続測温結果のグラ
フである。 １・・・マンホール蓋、６・・・放射温度計、９・・・
外側管、１０．１０’・・・内側管、１３・・・基体、
１４・・・ターゲット、１５・・・導管、Ｓ・・・間隙
、特許出願人　住友金属工業株式会社 第２図 ビ卦圏−絵博碧薄り憂杖枢璽 −冨１

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）先端が閉鎖された浸漬管の基部側にその先端を睨
   みその先端の放射率に基いて測温する光学式測温計を設
   け、前記中空管を溶融金属内に浸漬するとともに、浸漬
   した先端が熱平衝に達した時点で測温を行うことを特徴
   とする溶融金属の測温方法。
2. （２）先端が閉鎖された外側管と、この内側管内に間隙
   をもって挿入された内側管とを有し、先端部が溶融金属
   内に浸漬される浸漬管と；前記内側管の基部側に配され
   浸漬管の先端部を内側管内を通して睨みその先端部の放
   射率に基いて測温する光学式測温計と；前記間隙内のガ
   スを外へ強制的に排出するガスパージ手段と；を備えた
   ことを特徴とする溶融金属の測温装置。