JPH0259629A

JPH0259629A - 溶融金属の連続測温装置

Info

Publication number: JPH0259629A
Application number: JP63211290A
Authority: JP
Inventors: Etsuo Morimoto; 悦央森本; Tomoyoshi Koyama; 小山　朝良; Kazuyo Ibuki; 伊吹　一代
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1988-08-25
Filing date: 1988-08-25
Publication date: 1990-02-28

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、たとえばタンデイツシュ内の溶鋼
の測温装置に関する。

〔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
突出溶鋼量のアンバランスにより、溶鋼溶量変動が激し
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
キにより、その温度下降速度が異なる。タンデイツシュ
内容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分間隔以下のピッ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℃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
対し耐食性の高い保護管（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、このプローブを、前記タンデイツシュ内溶鋼加
熱装置が付設されたタンデイツシュに適用する場合には
、鋳込初期から末期までの全期間の測温を図るためには
、鋳込初期において、プローブ長として、そのタンデイ
ツシュ蓋取付部から少くとも溶鋼表面まで達する長さが
必要となり、したがって保護管長がその分必要となるし
、かつ保護管の損耗を考えると、経済的ではない。

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、混合、
光学式測温方法が鉄鋼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、真値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、そ
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°Ｃ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
式測温装置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装置を提供することにある。

Ｃ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装置は、先端が閉鎖さ
れた保護管と、この保護管内に設けられた温度センサー
と、前記保護管の下端部より上方に保護管に設けられた
フロートと、前記保護管の基端に連結されたフレキシブ
ル管と、このフレキシブル管を溶融金属表面より上方に
おいて巻取る巻取手段と、前記温度センサーからの信号
を受けて溶融金属温度を演算する演算機とを備え；前記
フレキシブル管内には前記温度センサーの信号線が挿通
されその他端は前記演算機に接続され、かつフレキシブ
ル管内への冷却ガスの吹込手段が設けられていることで
解決できる。

測温装置。

〔作用〕

温度センサーを内蔵する保護管にはフロートが設けられ
ているため、溶鋼金属表面のレベル変動に温度センサー
位置が追従するため、溶鋼金属表面部の温度変動を適確
に把えることができ、これに基いて溶鋼金属の温度制御
する際における有効な手段となり得る。さらに、溶鋼金
属のレベル変動に対して、保護管にはフレキシブルパイ
プおよびこれを巻取る巻取手段を設けであるから、フレ
キシブルパイプのたるみを防止できるし、巻取によるの
で、直線的なパイプを上下動させるものに比較して、装
置スペースがわずかで足りる。

さらに、かなり長いプローブを溶鋼金属のレベル変動に
関係なく溶鋼金属中に位置固定的に挿入するものとは異
なり、損耗するのは、わずかな長さの保護管部分のみで
あるため、取替えに伴うコストは大巾に低減する。

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、あ
るいは、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
のとは異なり、不活性ガスを溶融金属に投射させること
による溶融金属の温度低下、およびその表面の形状に伴
うみがけ放射率の変動に伴う問題がなく、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、温度センサーが保護管により保護されているから
、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。

〔実施例〕

以下本発明を実施例によりさらに詳説する。

２はタンデイツシュの溶鋼Ｍ表面上方に設けられたマン
ホール蓋で、これにフランジ４ａ付管状支持金物４がボ
ルト（図示せず）固定されている。

６は空冷シャケ、７トで、たとえばマンホール蓋４に固
定されている。空冷ジャケット６は支持金物４内に導管
８を介して連通している。１０は吊り金具である。

空冷ジャケット６内には巻取用モータ１２に連結された
巻取ドラム１４が設けられ、フレキシブルパイプ１６を
巻取るようになっている。フレキシブルパイプ１６の先
端かわば、導管８、支持金物４を通ってマンホール蓋２
内溶ｗ４Ｍ表面近くまで達している。フレキシブルパイ
プ１６は、第２図に示すように、実際は外管１６Ａおよ
び内管１６Ｂが同心的に配されたもので、その内管１６
Ｂに熱電対１８が挿通されている。フレキシブルパイプ
１６の基端は、巻取ドラム１４の回転軸部に至り、この
回転軸部にユニバーサルジヨイント２０を介して外部管
２２が接続され、フレキシブルパイプ１６内の熱電対１
８は、ユニバーサルジヨイント２０を通って、外部管２
２を抜けて、測温演算機２４にまで達している。

フレキシブルパイプ１６の先端には、プローブ２６がコ
ネクター２８を介して取付けられている。

プローブ２６は先端が閉鎖された保護管３０、その内部
に外部磁性管３６への熱伝導性を高めその膨張による破
損防止のためにグラファイト等からなる伝熱材３２を介
して配された先端閉鎖の外部磁性管３４、その内部の両
端開放の内部磁性管３６、およびリード線の一方が内部
磁性管３６内、他方が磁性管３４．３６の間に挿通され
、外部磁性管３４の下端内部壁面に固定された熱電対１
８を備えている。

保護管３０上部の鍔部には耐熱性の環状フロート３８が
間隙Ｓをもって設けられている。

他方、フレキシブルパイプ１６の先端かわば、溶鋼Ｍの
熱によって高温下にさらされる。そこで、冷却ガス、好
ましくはＡｒガス等の不活性ガスの吹込手段が設けられ
ている。この吹込手段は、冷却ガス供給源４０、および
外部管２２へ冷却ガスを導く導管４２を含んでいる。外
部管２２内に入り込んだ冷却ガスは、ユニバーサルジヨ
イント２０を通ってフレキシブルパイプ１．６内の内外
通路に入り、これを冷却しながら先端まで達し、内通路
を通る冷却ガスは、コネクター２８と保護管３０との間
を通り、さらに間隙Ｓを介して抜けて行く。

また、この間隙Ｓを冷却ガスが抜けて行くとき、フロー
ト３８近くで浮遊するスラブを直接冷却してフロート３
８に付着させ、凝固したスラグ自体によるフロート３８
のセルフライニング効果によってフロート３８の耐食性
が高まる利点がある。

他方、フレキシブルパイプ１６の外通路内に送入された
冷却用Ａｒガスは、先端の吹出口４３から外部に吐出さ
れ、管１６Ａ、１６Ｂおよび熱電対１８を冷却保護する
。４４はグラスウール等からなる断熱材、４５は伝熱材
３２の上方にあるアルミナ等からなる充填材、４６は保
護管３０をコネクター２８と接続するための固定ボルト
である。

４１は空冷ジャケット６内の熱気の浸入防止用のパージ
手段、４２はフレキシブルパイプ１６の下端がわの保護
用アスベストである。

さらに、４７はトルクモータ１２の出力軸に取付けられ
た減速機、４８はトルクモータ１２の制御用の操作盤で
ある。

かかる装置においては、鋳込の初期から、プローブ２６
を溶鋼Ｍ内に浸漬させる。鋳込みの進行に伴って、溶鋼
Ｍのレベル変動があるとき、フロート３８の作用によっ
て、そのプローブ２６も上下動する。この過程で、溶鋼
温度変化に伴う外部磁性管３４の温度変化信号を熱電対
１８を介して演算機２４に取り込み、溶鋼の測温および
温度変化を知る。また、溶ｆｉＭのレベル変動に従って
、巻取ドラム１４によってフレキシブルパイプの巻取あ
るいは繰り出しを図る。フレキシブルパイプ１６は巻取
モータ１２により常に一定張力により保持される。さら
に、少くとも測温中はＡｒガス等のフレキシブルパイプ
１６内への供給を続行する。

ところで、保護管の溶鋼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４
図のように、所望の測定精度を確保するためである。

他方、保護管およびフロートは、ある時間使用したなら
ば、損耗があるので交換される。これらの材質としては
、Ａ　ｌ　、０．−Ｃ系のものが好ましい。

ＺｒＢｚ系のものでもよい。一般に耐火物の比重は、１
〜５ｋｇ／ｃｄであり、溶鋼に対して十分な浮力を有す
る。もし、溶鋼表面部の流動が大きい場合、金属または
セラミックの、ウェイトをフロートに付加すればよい。

さらに、フロートはその半分が溶鋼に浸漬するようにす
るのが安定性がよい。各磁性管３４．３６の材質として
はＡｊ？Ｚ０３等の適宜でよい。

上記例では、測温を熱電対を温度センサーとして行って
いる。これに対して、光学式測温計、たとえば放射温度
計（単色温度計または多波長温度計等）にて外部磁性管
３４の下端内面を睨み、そこにおける熱を把えることで
測温するようにしてもよい。この場合、光学式測温計と
光ファイバー′とを光学的に接続するのがよい。

この例を第５図に示した。すなわち、フレキシブルパイ
プ１６内を光フアイバーロッド５０が挿通され、その先
端を外部磁性管３４の底近くに配置し、外部磁性管３４
の底面をターゲットとし、このターゲット温度を光学的
に把え、この温度信号を外部管２２外に配した光学式測
温計にて測温するようにする。

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１）第１図〜第４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。

保護管およびフロートはＡ　ｌ　ｔ０３−Ｃ系、各磁性
管はＭｏ−ＺｒＯ２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６図のように、高い相関をみた
。

また、保護管の材質をＭｅ−Ｚｒ０２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７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１００時間と
長時間であることも判った。

（実施例２）第５図例の浸漬管を用い、取鍋内の溶鋼の測温を行った
。この場合、幹管の材質として同材質のセラミックとし
、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５０時間の連続測温か
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図は本発明の測温装置の全体図、第２図はフレキシ
ブルパルプの横断面図、第３図は巻取部の概要図、第４
図はプローブ部分の要部拡大縦断面図、第５図は光学的
測温例の縦断面図、第６図は測定精度を示すグラフ、第
７図は連続測温結果のグラフである。Ｍ・・・溶鋼、２・・・マンホール蓋、６・・・空冷ジ
ャケット、１２・・・巻取用モータ、１４川巻取ドラム
、１６・・・フレキシブルパイプ、１８・・・熱電対（
温度センサー）、２４・・・測温演算機、２６・・・プ
ローブ、２８・・・コネクター、３ｏ・・・保護管、３
４．３６・・・磁性管、３８・・・フロート、４ｏ・・
・冷却ガス供給源。第１図第２図第３図第図察詣憶ヤ諒−恥一藁叡哄Ｖ第図頁蝋罹手続補正書（自発）７゜補正の内容（１）明細書、図面の簡単な説明の欄について以下の昭和６３年９月２０日通り補正する。 ■１５頁１７行目［フレキシブルバルブ」を「フレキシブルパイプ」と訂正する。昭和６３年特許願第２１９０号２゜発明の名称溶融金属の連続側温装置３゜補正をする者事件との関係

Claims

【特許請求の範囲】

（１）先端が閉鎖された保護管と、この保護管内に設け
られた温度センサーと、前記保護管の下端部より上方に
保護管に設けられたフロートと、前記保護管の基端に連
結されたフレキシブル管と、このフレキシブル管を溶融
金属表面より上方において巻取る巻取手段と、前記温度
センサーからの信号を受けて溶融金属温度を演算する演
算機とを備え；前記フレキシブル管内には前記温度セン
サーの信号線が挿通されその他端は前記演算機に接続さ
れ、かつフレキシブル管内への冷却ガスの吹込手段が設
けられていることを特徴とする溶融金属の連続測温装置
。