JPH04348236A - 溶融金属用の温度検出器 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、経時的に溶融金属の温
度を検出できる溶融金属用の温度検出器に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄鋼産業は多くの鉄鋼プロセスから構成
される。鉄鋼プロセスは鉄鋼プロセスと転炉プロセスと
に分かれる。鉄鋼プロセスでは鉄鉱石，コークス，石灰
石などを高炉に入れ、約１２００℃の熱風を吹き込みコ
ークスを燃焼させることによって鉄鉱石を溶融還元し、
銑鉄をつくる。転炉プロセスでは銑鉄を転炉に運び純酸
素で吹錬脱炭し、用途に応じてＣが０．０３〜１．７％
の溶鋼をつくる。この溶鋼を連続鋳造機を用いることに
よりスラブやブルームという中間製品にする。

【０００３】この転炉プロセスにおける主要な課題は、
吹錬中に複雑に変化する炉内での反応を制御し、吹錬終
了時の溶解成分や溶解温度を目標値に合致させることで
ある。このため、吹錬中の溶鉄溶鋼温度は１３００〜１
７００℃に、そして炉内温度は１０００〜１６００℃に
も達する過酷な条件下で鋼中の炭素濃度，酸素濃度や溶
鋼温度を測定しなければならない。

【０００４】溶鋼温度の測定状態を図５に示す。図中、
１は転炉本体、２，３は水平軸まわりに回動自在に転炉
本体１を支持する軸受、４は駆動手段、５はトラニオン
リング、６は溶鋼、７は吹管、８は外管である。溶鋼６
の温度を測定するには、熱電対を測定用のプローブ９に
装着し、このプローブ９を溶鋼６中に浸漬させて行う。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、熱電対によ
って測定する温度は１５００〜１７００℃もの高温であ
り瞬時に温度を測定できても同時に熱電対が溶解してし
まう。このため、測定された数値の代表性が保証されな
いだけでなく、長い時間安定して溶鋼の測定ができない
。

【０００６】そこで本発明は、斯かる課題を解決した溶
融金属用の温度検出器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】斯かる目的を達成するた
めに本発明は、耐熱性を有する保護管を設けることによ
り溶融金属から放射される熱放射が放射温度計へ向かう
ための流路を保護管の内部に形成し、保護管の下端を開
口させて溶融金属から直接に放射温度計へ熱放射を導い
たり、あるいは保護管の下端をキャップで閉塞し溶融金
属の熱放射をキャップを介して放射温度計へ導くように
したことを特徴とする。

【０００８】

【作用】保護管の底部を溶融金属中に浸漬させると、溶
融金属の放出する熱放射による赤外線放射エネルギーが
保護管の内部を介して伝わり、この放射輝度を放射温度
計で測定することにより溶融金属の温度を検出する。保
護管の下端が開口している場合は溶融金属から放射され
る放射エネルギーを直接、キャップで閉塞されている場
合は溶融金属中に浸漬されたキャップの内側の放射エネ
ルギーを各々放射温度計で検出することになる。検出部
である放射温度計が溶融金属に接触しないので、長い時
間に亘って溶融金属の温度を検出することが可能である
。

【０００９】

【実施例】

（ａ）実施例１ 以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。本発明による溶融金属用の温度検出器の実施例１
を図１に示す。温度検出器１０は保護管１１と放射温度
計１２とで構成される。保護管１１はセラミックスで形
成され、図のように有底円筒形に形成される。そして、
保護管１１の底部には直径０．１ｍｍ程度の小孔１３が
設けられる。保護管１１は、その底部を溶融金属として
の溶鋼６の中に浸漬させたときに上部が転炉本体１の外
部へ出る位の長さであり、保護管１１の外端部には放射
温度計１２が、その検出部が保護管１１の内部となるよ
うに設けられる。

【００１０】図中、１６は保護管１１内へ不活性ガスを
送り込んで内部圧力を高めるためのガス供給管、１４ａ
，１４ｂは放射温度計１２が検出した検出値を取り出す
ためのリードである。保護管１１は長くなると大きな曲
げモーメントが加わって破損しやすいので、溶鋼６に浸
漬する部分以外を外管１５で覆って補強する。

【００１１】次に、斯かる溶融金属用の温度検出器の作
用を説明する。溶鋼６の温度を測定するには、保護管１
１内への溶鋼６の侵入防止のため、ガス供給管１６から
保護管１１内へ不活性ガスを供給して保護管１１内の圧
力を転炉本体１内の圧力と略同じにし、保護管１１の下
端を溶鋼６に浸漬させる。すると、溶鋼６の放出する熱
放射が小孔１３から保護管１１の内部へはいり込み、こ
の熱放射による放射（赤外線）エネルギー（放射輝度）
を放射温度計１２が受け取って溶鋼６の温度を検出する
。保護管１１を溶鋼６に浸漬する際に、不活性ガスの供
給量を多くすることにより小孔１３がノズルとして作用
し測定部位における溶鋼６の表面のスラグ２０を排除で
きる。

【００１２】（ｂ）実施例２ 実施例２の温度検出器を図２に示す。実施例２は放射温
度計を溶鋼に近い位置に置くと耐熱性や冷却を考慮する
必要があるため、溶鋼から離れた位置に配置したもので
ある。図２のようにセラミックスからなる保護管１１の
上部に放射温度計１２が収容され、溶鋼６からの熱放射
による赤外線エネルギーを精度良く放射温度計１２へ導
くために保護管１１の内部にガラスファイバ１８が収容
される。ガラスファイバ１８の材質としては石英ガラス
が好ましいが、融点が１０００℃以上であればその他の
物質でもよい。このほか、ガラスファイバ１８，放射温
度計１２を熱から保護するために冷却用のガスが用いら
れる。保護管１１を覆うようにして融点が２０００℃以
上の耐熱性のセラミックスからなるカバー１９が設けら
れ、カバー１９と保護管１１との隙間を塞ぐことによっ
てガスを循環させるための流路が保護管１１とカバー１
９との間に形成される。

【００１３】斯かる温度検出器を用いる場合には、保護
管１１の下部に１０００℃前後の温度になると溶解する
金属の蓋をしたのちに保護管１１の下端を溶鋼６に浸漬
する。図２中のスラグ２０を通過する際には、蓋が保護
管１１内へのスラグ２０の侵入を防止し、その後に蓋が
溶解して溶鋼６の温度測定が可能になる。なお、蓋の材
質としては溶鋼６の成分に影響を及ぼさないものを選定
する。溶鋼６の熱放射がガラスファイバ１８を介して放
射温度計１２へ伝わるため、単に放射温度計のみを用い
た場合よりも精度良く検出される。図中に矢印で示すよ
うにガスがカバー１９内を循環するので、ガラスファイ
バ１８及び放射温度計１２が冷却され温度上昇が防止さ
れる。その他の点に関しては実施例１と同様なので説明
を省略する。

【００１４】（ｃ）実施例３ 実施例３の温度検出器を図３に示す。

【００１５】耐熱性，断熱性，耐熱衝撃性を有するジル
コニアあるいは、炭素繊維強化炭素複合材等からなる保
護管１１内に保護管の強度を確保するため鉄，アルミ等
から成る円筒形の鋼管２６が嵌合され、鋼管２６の下端
近傍に放射温度計の受光部１２ａが収容される。受光部
１２ａはリード線２７を介して図示しない増幅器等へ接
続される。保護管１１の下端には熱伝導が良く耐熱性，
耐食性を有する高融点金属として融点が２９９０℃のタ
ンタルやタングステン等からなる着脱自在のキャップ２
２が装着される。そして、図中のＡで示す部分の外周面
は耐食性を増大させるためにカルシア等によってコーテ
ィングされる。十分に耐熱性等が考慮されているが、必
要に応じて実施例２のように光ファイバーを使用するこ
とも可能である。

【００１６】斯かる温度検出器では、溶鋼６に接するキ
ャップ２２の内側から熱放射が放出され、この熱放射が
受光部１２ａへ伝わり、溶鋼６の温度が検出される。こ
の実施例では実施例１，２と異なり、温度の測定中にお
いても保護管１１にキャップ２２がされた状態となるの
で、保護管１１の内部へ溶鋼６が侵入することはない。 また、受光部１２ａが保護管１１の下端近傍に配置され
ることから精度の良い温度測定が可能である。

【００１７】キャップ２２は溶鋼６への浸漬時と非浸漬
時との温度差が大きいため、長期間使用すると劣化して
破損する可能性があり、このような場合にはキャップ２
２を交換すれば足りる。実施例１，２では保護管１１の
全体の交換が必要でありコスト高になるが、本実施例で
は低コストで済む。

【００１８】（ｄ）実施例４ 実施例４の温度検出器の構成を図４に示す。セラミック
スからなる保護管１１の内部に光ファイバ２１の一端側
が固定され、光ファイバ２１の他端は保護管１１の外部
の放射温度計１２へ接続される。保護管１１の下端には
耐熱性，耐食性を有する材質としてセラミックスからな
る着脱自在のキャップ２２がかぶせられる。保護管１１
の下端近傍には石英ガラス等からなる耐熱透明板２３が
設けられる。そして、冷却用のガスを送り込んで光ファ
イバ２１を冷却するため、ガス循環用の流路を形成する
仕切板２４が保護管１１内に設けられる。光ファイバ２
１は通気孔を有する支持部材２５を介して仕切板２４内
に支持される。

【００１９】斯かる温度検出器では、溶鋼６に接するキ
ャップ２２の内側から放出される熱放射による赤外線エ
ネルギーが光ファイバ２１を介して放射温度計１２へ伝
わり、これによって溶鋼６の温度が検出される。一方、
仕切板２４の内部にガスが流れるため光ファイバ２１が
効率良く冷却される。

【００２０】実施例１，３においても放射温度計１２や
受光部１２ａ，リード線２７が高熱にさらされることか
ら、実施例２，４で用いたのと同様の構成の冷却手段を
付加することができる。保護管１１について実施例１，
２，４についてはセラミックスを用い、実施例３につい
てはジルコニアあるいは炭素繊維強化炭素複合材等を用
いるが、各実施例についていずれの材料を用いるように
してもよい。また、実施例３，４で用いるキャップ２２
はタンタル，タングステン，セラミックスのいずれを用
いることもでき、実施例４に示す仕切板については実施
例２に示すカバーと同一の材料であるセラミックスを用
いることができる。

【００２１】次に、これら４つの実施例では熱放射の量
を検出することによって溶鋼の温度を検出するものであ
るが、溶鋼の色を検出することにより溶鋼の温度を段階
的に検出するように構成することもできる。

【００２２】

【発明の効果】以上の説明からわかるように、本発明に
よる溶融金属用の温度検出器によれば放射温度計で溶融
金属の温度を検出するので、検出部が溶融金属に直接接
触することがなく、従って従来用いていた熱電対のよう
に瞬時に溶融するということはない。このため、溶融金
属の経時的な温度変化を検出することができる。また、
温度検出器を水平方向へ移動させることにより複数箇所
での温度検出が可能となり、検出値の代表性が保証され
る。

【００２３】そして、長期に亘って温度検出器を使用で
きることから、イニシャルコスト自体は従来の熱電対に
よるものより高くなるものの、長期的にみれば検出コス
トの低減になる。更に、現在使用中の転炉等にはほとん
ど変更を加えることなく用いることができるので、この
面からも検出コストの低減になる。

【００２４】請求項２に記載の温度検出器によれば、保
護管の下部が開口するので、溶融金属の熱放射が直接に
放射温度計へ導かれることになり、検出精度が高い。一
方、請求項３に記載の温度検出器によれば、保護管の下
部にキャップが具えられるので、保護管の内部への溶融
金属の浸入を防止できる。また、溶融金属と接触して劣
化する部分がキャップのみとなることから、キャップの
みを交換すればよく温度検出器の維持コストが少なくて
済む。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による温度検出器の実施例１を示す構成
図。

【図２】本発明による温度検出器の実施例２を示す構成
図。

【図３】本発明による温度検出器の実施例３を示す構成
図。

【図４】本発明による温度検出器の実施例４を示す構成
図。

【図５】従来の転炉の構成図。

【符号の説明】

６…溶鋼 １０…温度検出器 １１…保護管 １２…放射温度計 １３…小孔 ２２…キャップ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　耐熱性を有するとともに下端が溶融金
   属中に浸漬させられる保護管と、溶融金属の熱放射を保
   護管の内部を介して受け取る放射温度計とから構成され
   ることを特徴とする溶融金属用の温度検出器。
2. 【請求項２】　　保護管の下端を開口させたことを特徴
   とする請求項１に記載の溶融金属用の温度検出器。
3. 【請求項３】　　保護管の下端を耐熱性，耐食性を有す
   るキャップで閉塞したことを特徴とする請求項１に記載
   の溶融金属用の温度検出器。