JPH0617072Y2 - 溶融金属用複合型プローブ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本案は溶融金属の温度測定、酸素
濃度測定及び成分分析用試料採取等の多用途に用いられ
る溶融金属用複合型酸素プローブの改良に係り、その目
的とするところは溶融金属中へのプローブ浸漬時におい
てプローブ外面へのスラグ、溶融金属の付着防止、更に
はプローブに付着したスラグがセンサー部周辺の溶融金
属中に巻き込まれることを防止することにより酸素測定
等の測定値に誤差を生じないようになしたプローブを提
供しようというものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のプローブとしては長尺紙
管の先端に、温度測定や酸素濃度測定用のセンサー部を
取りつけたものが最も古典的なものとして知られてい
る。このプローブはセンサー部を下側に位置づけ、紙管
基端側を把持した状態で、転炉内等の溶融金属に降下浸
漬してセンサー部を所定深さに位置づけることによっ
て、当該深さ位置における溶融金属を分析するものであ
る。そして、この溶融金属中所定深さへの位置づけは、
所定の降下浸漬速度で行われ、溶融金属表層に浮遊する
数十cmの層厚を有するスラグ層を通過させたうえ、スラ
グ層より下方の所定深さに停止させることで行ってい
る。

【０００３】しかしながら、この種のプローブでは溶融
金属に浸漬した際に紙管が燃焼して激しいスプラッシュ
（飛沫）を起こすことから、最近では紙管の代わりに金
属飛散防止効果の高いセラミックファイバー製等の断熱
スリーブをプローブの外装材として用いることによって
プローブ浸漬時の金属又はスラグ飛散による作業者への
危険を防止したりプローブ保持装置の破損を防止するこ
とが行われている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】ところがこの断熱スリ
ーブを用いたものは金属やスラグ飛散を防止する効果に
優れている反面、断熱効果が大であることから、その外
面にスラグ又は溶融金属が付着する現象が生じ、この結
果、重量大となってプローブの取扱いを不便にするだけ
でなくプローブ浸漬時にスリーブ外面に付着したスラグ
を分析対象となるセンサー部周辺の溶融金属中に巻き込
む現象が生じる。スラグ中の酸素ポテンシャルは溶融金
属と接するメタル−スラグ界面では平衡状態であるが大
気に近い表面部分では酸素ポテンシャルが高く、したが
ってスリーブに付着したこの酸素ポテンシャルの高いス
ラグを溶融金属中に巻き込めば測定センサー部付近の溶
融金属の酸素ポテンシャルが上昇して測定起電力の波形
の乱れが生じ、測定誤差が生じるといった問題がある。
特にキルド鋼のように溶鋼中の酸素ポテンシャルが低い
場合に測定起電力の波形が不安定になるという欠点があ
った。

【０００５】前記問題のうちスラグ付着によるプローブ
の重量増加の問題を解消する試みとしては、本出願人に
よる実願昭57-154261 号が存在する。これは外装部材の
溶融金属に接する部分を所定長さにわたって溶融金属温
度以上の耐火度を有する部材にて構成し、他方スラグ又
は大気と接する部分をスラグ温度にて燃焼する可燃性部
材にて構成することによってプローブへのスラグ付着を
防止したものであった。しかしながら、この先願ではプ
ローブ浸漬時におけるセンサー部周辺の溶融金属中への
スラグ巻き込みについては意識されておらず、構成上も
センサー部周辺の溶融金属へのスラグ巻き込みを防止し
うるものではなかった。

【０００６】本考案者はかかる現況に鑑み、センサー部
周辺の溶融金属へのスラグの巻き込みを防止できるプロ
ーブの構成について検討した。外装部材に付着したスラ
グがセンサー部周辺の溶融金属に巻き込むことを防止す
るという目的を遂行するためには、先ず第１に測定セン
サー部を断熱スリーブ製外装材端面から離間させること
が考慮される。しかしながらこの目的を達しようとすれ
ば、センサー部をスリーブ端部より相当距離離間させる
必要があり、このような構成とするには実用上は突出し
たセンサー部を耐熱耐火材で補強しなければならず、こ
のような解決方法はプローブの構成及び組立てを複雑に
し、コスト高となる欠点がある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そこで本考案者は更に検
討した結果、従来技術では好ましくないものとして意識
されていたスプラッシュ現象を積極的に利用し、このス
プラッシュ圧によるスラグ飛散効果を利用することを着
想した。 センサー部へのスラグの巻き込みをスプラッシュ圧を利
用して防止する具体的方法として先ず最初に考えられる
ことは、センサー部自体をスプラッシュを発生するよう
な素材、即ちスラグ温度で燃焼する可燃性部材で直接外
被することである。しかしながら、これには次のような
問題がある。即ち、この方法によれば、確かにセンサー
部へのスラグ付着を回避できるものの、可燃性部材とセ
ンサー部が接近又は接触しているために可燃性部材に含
まれる有機物質がセンサー表面を汚染して、酸素濃度測
定に影響を及ぼすおそれがある。しかも小さなセンサー
部表面に外被された可燃性部材の燃焼により生じるセン
サー部表面での僅かなスプラッシュのみでは、熱容量が
大きい故に大量のスラグが付着しやすい断熱スリーブへ
のスラグ付着を防止することはできず、特にセンサー部
周辺へのスラグ巻き込みの最大要因となるスリーブ先端
部へのスラグ付着はほとんど防止できない。そして、セ
ンサー部を外被する可燃性部材燃焼によるスプラッシュ
圧でスリーブ先端部に付着するスラグを飛散させようと
すれば、より一層激しいスプラッシュをセンサー部表面
で生じさせる必要があるが、このようなことがセンサー
にとって好ましくないのはいうまでもない。

【０００８】本考案はこれら問題点を総合的に考察した
結果、単にスプラッシュ圧を利用してスラグ付着を防止
するという着想だけでは、センサー部周辺へのスラグの
巻き込みを防止するという目的を遂行することはできな
いことを認識し、この認識のもと、可燃性部材の配置位
置並びに配置範囲を検討し、特にセンサー部との配置関
係を検討した結果、本考案に到達したものである。

【０００９】このような考察の結果完成された本考案
は、金属飛散防止効果の高い外装部材を用いた断熱スリ
ーブの先端に溶融金属の酸素濃度及び温度測定用等のセ
ンサー部を取付けたプローブにおいて、断熱スリーブの
先端部外周及び先端面におけるセンサー部周辺部分を、
スラグ温度で燃焼する可燃性部材にて被覆するととも
に、キャップを外装したセンサー部を当該可燃性部材よ
り更に先端側に突出させて設けてなることを特徴として
いる。

【００１０】

【作用】このような構成のプローブは、センサー部を下
方に位置づけた状態で溶融金属中に浸漬し、スラグ層を
通過する過程で可燃性部材燃焼によるスプラッシュを発
生させることにより断熱スリーブの先端部外周及び先端
面におけるセンサー部周辺部分へのスラグ付着を防止し
ながら更に降下させてセンサー部をスラグ層下方に位置
する溶融金属中の所定深さに位置づけて停止させ、スラ
グ通過後にキャップが溶失してセンサー部が露出するこ
とでセンサー部が溶融金属中に晒されて酸素濃度等の測
定が行われる。

【００１１】本プローブは断熱スリーブの先端部外周及
び先端面におけるセンサー部周辺部分をスラグ温度で燃
焼する可燃性部材にて被覆しているので、スラグ層通過
時に当該可燃性部材が燃焼して発生する軽微なスプラッ
シュによって断熱スリーブ先端部外周及び先端面におけ
るセンサー部周辺部分へのスラグの付着が防止され、こ
の結果、センサー部周辺に位置する溶融金属へのスラグ
の巻き込みが防止される。センサー部に近接した部分で
あるスリーブ端面でもスプラッシュによるスラグ付着防
止が行われるが、可燃性部材がスラグ層を通過して燃焼
しているときはセンサー部を保護するキャップが存在し
ていることから、前記スプラッシュによるスラグ飛沫が
センサー部を汚染することはない。

【００１２】またキャップを外装したセンサー部は前記
可燃性部材の存在位置より先端側に突出して設けている
ことから、プローブの浸漬降下過程で飛散したスラグや
燃焼により可燃性部材から発生するガス、更には燃え尽
きないで残っている有機物をプローブの降下動作に伴っ
てプローブ基端側へ向かって確実に流すことができるの
で、仮にセンサー部が測定深さに到達する前にキャップ
が部分的に溶失した場合でも、断熱スリーブ先端部で飛
散したスラグや燃え尽きないで残った可燃性部材中の有
機物がセンサー部に付着することはなく、また可燃性部
材燃焼に伴って発生するガスが溶融金属とセンサー部と
の接触を阻害することもない。

【００１３】そして、可燃性部材は断熱スリーブ長手方
向における一部に設けられているだけであるから、スプ
ラッシュの発生はスリーブ全長を紙管から構成した場合
に比べて軽微であり作業者に危険を及ぶことはない。

【００１４】

【実施例】次に本考案の詳細を図示した実施例に基づき
説明する。本考案の溶融金属用複合型プローブは例えば
第１、２図に示すように先端に酸素測定素子、溶鋼側電
極、及び測温用熱電対等が固設され且つこれらにキャッ
プ８を外装して構成した測定センサー部１を設け、先端
部内には流入口４を開設した試料採取室７を形成し、且
つ外装材２をセラミックファイバー等の耐熱性を有する
断熱スリーブによって構成したプローブＡにおいて、外
装材２の先端部外面からプローブ先端面Ａ′における測
定センサー部１の近傍にかけて紙管、紙テープ等の可燃
性部材５を装着した構成としている。断熱スリーブ先端
部に取りつけられた可燃性部材５に対して測定センサー
部１はプローブの先端側、即ち溶融金属中を浸漬降下す
るプローブの進行方向前方側に突出した状態で設けられ
ている。

【００１５】そして、このようなプローブＡは溶融金属
中へ浸漬してスラグ層を通過させる時に可燃性部材５が
スラグ温度で燃焼することによって軽微なスプラッシュ
を発生させ、このスプラッシュ圧によりプローブの可燃
性部材５装着部分である断熱スリーブの先端部外周及び
先端面におけるセンサー部周辺部分へのスラグ付着を防
止し、これによってセンサー部周辺に位置する分析対象
となる溶融金属中にスラグが巻き込むことを防止するも
のである。

【００１６】可燃性部材５はプローブ先端面Ａ′部分に
おいてはセンサー部１を被覆するキャップ８に密接する
ように装着している。このようにすることでプローブ先
端外周部のみならずセンサー部１に近接する部分である
プローブ先端面Ａ′にスラグが付着することも確実に防
止できる。しかも、測定センサー部１にはキャップ８が
外装されていることから、スラグ層通過時において可燃
性部材が燃焼してスプラッシュが発生しているときに
は、測定センサー部１はキャップ８によって保護されて
いるので、スリーブ先端面で発生するスプラッシュの悪
影響が測定センサー部１に及ぶことはない。

【００１７】一方外装材２の外面を被覆する部分の可燃
性部材５の長さは20〜150mm 、好ましくは50mmとするこ
とが望ましく、また当該可燃性部材５の肉厚は0.5 〜3.
0mm、好ましくは2.0mm となすものとし、これ等の可燃
性部材の装着面積、肉厚は本案の目的とするセンサー部
周辺への溶融金属中への巻き込み防止の目的が遂行さ
れ、且つプローブ浸漬時における溶融金属又はスラグの
危険を伴う過度の飛散を防止するという条件を充足する
ことを前提としたうえで更にスラグ温度、層厚等の条件
を考慮して具体的に決定するものである。

【００１８】そして、測定センサー部１を可燃性部材５
より更に先端側に突出して設けたことにより、スリーブ
先端部外周及び先端面におけるセンサー部周辺部分に位
置する可燃性部材５の燃焼により飛散するスラグや可燃
性部材燃焼に伴って発生するガス、更には燃え尽きない
で残存している有機物をプローブの降下浸漬過程におい
てプローブ基端側に向けて流すことができるので、仮に
測定センサー部１が溶融金属中所定深さに位置づけられ
る前に、キャップ８の一部が溶失した場合でも、スラグ
等が測定センサー部１に付着することはない。本考案者
は、本案の効果を確認するために本案のプローブＡと従
来構成のプローブＢについて次の条件下で比較実験を行
った。結果を表１に示す。

【００１９】

【表１】

【００２０】以上の条件で繰返し実験を行った結果図３
〜図６に示すような起電力及び温度値のチャートが得ら
れ、このチャート結果によれば全ての実験において起電
力波形α、温度波形βともにプローブＢに比較してプロ
ーブＡが安定した測定波形を呈示することが明らかとな
った。

【００２１】

【考案の効果】本考案の溶融金属用複合型プローブは、
断熱スリーブの先端部外周及び先端面におけるセンサー
部周辺部分を、スラグ温度で燃焼する可燃性部材にて被
覆するとともに、キャップを外装したセンサー部を前記
可燃性部材より更に先端側に突出させて設けた構成とし
た。このような構成のプローブは、断熱スリーブの先端
部外周及び先端面におけるセンサー部周辺部分を、スラ
グ温度で燃焼する可燃性部材にて被覆しているので、当
該可燃性部材はスラグ層通過時に燃焼し、この時に発生
する軽微なスプラッシュによってプローブ外被材である
断熱スリーブの先端部外周及び先端面におけるセンサー
部周辺部分へのスラグの付着を防止することができ、セ
ンサー部周辺の溶融金属へのスラグの巻き込みを防止す
ることが可能となる。センサー部に近接した部分である
スリーブ端面でもスプラッシュによるスラグ付着防止が
行われるが、可燃性部材がスラグ層を通過して燃焼して
いるときはセンサー部を保護するキャップが存在してい
ることから、このキャップがスプラッシュによるスラグ
飛沫や可燃性部材燃焼による有機物質からセンサー部を
保護することができる。

【００２２】そして、キャップを外装したセンサー部は
前記可燃性部材の存在位置より先端側に突出して設けて
いることから、プローブの浸漬降下過程で飛散したスラ
グや可燃性部材燃焼により発生したガス、更には燃え尽
きないで残った有機物をプローブ基端側へ向かって確実
に流すことができるので、センサー部が測定深さに到達
する前にキャップが部分的に溶失した場合でも、断熱ス
リーブ先端部で飛散したスラグや燃え尽きないで残った
可燃性部材中の有機物がセンサー部に付着することはな
く、また可燃性部材燃焼に伴って発生するガスが溶融金
属とセンサー部との接触を阻害することもない。したが
って測定チャートの波形を不安定にするおそれがなくな
り、又、それは温度、酸素濃度測定誤差を少なくするこ
とになる。

【００２３】そして、可燃性部材は断熱スリーブ長手方
向における一部に設けられているだけであるから、スプ
ラッシュの発生があっても、その程度は全長を紙管から
構成した場合に比べて軽微であり、作業者に危険を及ぼ
すことは全くない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本案の実施例を示すプローブの斜視図

【図２】同実施例の縦断面図

【図３】〜

【図６】本案プローブと従来のプローブの比較実験結果
を示すグラフ

【符号の説明】

Ａ プローブ Ａ´先端面 １ 測定センサー部 ２ 外装材 ３ 紙管 ４ 流入口 ５ 可燃性部材 ６ 中間コネクタ ７ 採取室 ８ キャップ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｎ 33/20 Ｂ 7906−2Ｊ Ｅ 7906−2Ｊ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属飛散防止効果の高い外装部材を用い
   た断熱スリーブの先端に溶融金属の酸素濃度及び温度測
   定用等のセンサー部を取付けたプローブにおいて、断熱
   スリーブの先端部外周及び先端面におけるセンサー部周
   辺部分を、スラグ温度で燃焼する可燃性部材にて被覆す
   るとともに、キャップを外装したセンサー部を当該可燃
   性部材より更に先端側に突出させて設けてなる溶融金属
   用複合型プローブ。