JPH067058U - 溶融金属用複合型プローブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 溶融金属中へのプローブ浸漬時においてプロ
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
へのスラグの付着を防止することによって、スラグがセ
ンサー部による測定に影響を与えないようにすることが
できるプローブを提供せんとするものである。 【構成】 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
合型プローブを構成した。

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。