JPH07190749A - ガス吹き込み用耐火物の残存厚さ検出構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ポーラスプラグ等のガス吹き込み用耐火物の
溶損量検出のための熱電対を交換することなく使用でき
精度も高い残存厚さ検出構造を提供すること。 【構成】 溶融金属容器の羽口に装着するガス吹き込み
用耐火物の残存厚を、ガス吹き込み用耐火物の熱電対に
よる温度検出によって算出するに際し、ガス吹き込み用
耐火物を溶融金属容器側に向けて保持拘束するための受
けれんがに熱電対を装着し、この熱電対によってガス吹
き込み用耐火物の炉外側の端面の温度を検出可能とし、
予め作成算定した表面温度と残存厚との関係を用いて、
ガス吹き込み用耐火物の残存厚を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえば取鍋等におい
て溶鋼攪拌用の不活性ガスを吹き込むポーラスプラグ等
においてその溶損による残存厚さを検出して交換時期等
を決める残存厚さ検出構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】取鍋等の溶融金属容器には、不活性ガス
を吹き込むポーラスノズルが羽口に交換自在に取り付け
られる。そして、ポーラスプラグは溶鋼に接している炉
内側から次第に溶損してその軸線長さが短くなっていく
ため、定期的に交換する作業が行われる。

【０００３】このようなポーラスプラグ等のガス吹き込
み用耐火物の溶損量を知る方法として、たとえば特開昭
６１−１８６４１１号公報等に記載されているように、
耐火物の鉄皮側の温度を測定し、この測定温度値を基に
して伝熱計算によって残存厚さを算出することが一般に
行われている。

【０００４】耐火物の温度の測定には一般に熱電対が利
用され、たとえばポーラスプラグの鉄皮側の表面温度を
検出するためには、このポーラスプラグの表面側に熱電
対を組み込むことが有効である。そして、ポーラスプラ
グに予め熱電対を組み込んでおけば、ポーラスプラグの
交換のときに同時に熱電対の組込みも行うことができ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、ポーラスプ
ラグは溶損によって定期的に交換するものなので、ポー
ラスプラグ毎に熱電対を組み込む方式では、熱電対を組
み込んだまま廃棄するのでは無駄が多く、各ポーラスプ
ラグに熱電対を備えるにはその組込みに手間がかかる。

【０００６】また、組込み精度もそれぞれのポーラスプ
ラグによって変化するので、溶損量の的確な把握にも影
響を及ぼしかねない。

【０００７】本発明において解決すべき課題は、ポーラ
スプラグ等のガス吹き込み用耐火物の溶損量検出のため
の熱電対を交換することなく使用でき精度も高い残存厚
さ検出構造を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、溶融金属容器
の羽口に装着するガス吹き込み用耐火物の残存厚を、前
記ガス吹き込み用耐火物の熱電対による温度検出によっ
て算出する検出構造であって、前記ガス吹き込み用耐火
物を前記溶融金属容器側に向けて保持拘束する固定部材
に前記熱電対を装着し、該熱電対によって前記ガス吹き
込み用耐火物の炉外側の端面の温度を検出可能としてな
ることを特徴とする。

【０００９】

【作用】熱電対によってガス吹き込み耐火物の炉外側の
表面温度を検出することにより、予め作成算定した表面
温度と残存厚との関係を用いて、ガス吹き込み用耐火物
の残存厚を知ることができる。

【００１０】熱電対はガス吹き込み耐火物を保持するた
めのたとえば受けれんが等の固定部材に備えているの
で、ガス吹き込み耐火物の溶損による交換とは全く関係
なく何回も使うことができ、熱電対についての交換作業
は不要となる。

【００１１】

【実施例】図１は本発明の残存厚さ検出構造であって、
溶融金属容器のポーラスプラグに適用した例を示す要部
の縦断面図である。

【００１２】図において、取鍋等の溶融金属容器１の底
部を覆う鉄皮２の内周に耐火れんが３が配列され、ガス
吹き込みのための羽口れんが４が組み込まれている。そ
して、この羽口れんが４の中には不活性ガスを吹き込む
ためのポーラスプラグ５が交換自在に装着されている。
なお、耐火れんが３に代えて、不定形耐火物を流し込ん
で成形したプレキャストブロックであってもよい。

【００１３】ポーラスプラグ５はガス吹き込み管５ａを
一体に備えた耐火物であって、羽口れんが４の中にテー
パ嵌合によって交換可能に差し込まれるものである。そ
して、ポーラスプラグ５の装着を維持するため、これを
炉内側に拘束保持する固定部材６を配置すると共に、こ
の固定部材６はポーラスプラグ５と共に鉄皮２に固定さ
れる。

【００１４】なお、この固定構造としては、鉄皮２側に
設けた受け金具と固定部材６を保持する固定金具（いず
れも図示せず）をバヨネット機構等によって連結するも
の等が採用される。

【００１５】固定部材６がポーラスプラグ５の端面に接
触する部分には、このポーラスプラグ５の溶損量を検出
するための熱電対７を組み込む。この熱電対７は、図２
の拡大縦断面図に示すように、固定部材６の端面に設け
た凹部６ａの中に収納されると共に、そのリード線７ａ
を受けれんが６を貫通して配管した保護管６ｂに通して
外部の演算系に接続したものである。なお、熱電対７は
ポーラスプラグ５の炉外側の端面に密着させる配置とす
ることが好ましいが、多少の隙間があっても熱伝達によ
る溶損量の検出には大きな誤差は生じない。

【００１６】図３は熱電対７によるポーラスプラグ５の
溶損量の検出を説明する概略図である。

【００１７】ポーラスプラグ５は炉内の溶鋼からの熱伝
達によって加熱され、溶鋼接触面の温度と炉外側であっ
て熱電対７が接触している検出表面温度との間には温度
差を生じてくる。そして、ポーラスプラグ５の溶損量が
増加して残存厚が小さくなっていくに従って、この温度
差が大きくなる。

【００１８】すなわち、固定部材６からポーラスプラグ
５の温度分布は、ポーラスプラグ５の溶損が全く無い期
間では図中の一点鎖線で示すものとすれば、ポーラスプ
ラグ５が溶損して図中の破線の残存厚さになったときに
は二点鎖線の温度分布を呈するようになる。このため、
熱電対７による温度検知値に対して、ポーラスプラグ５
の溶損量がどの程度になるかを予め試験等によって知っ
ておけば、熱電対７の温度検知値をポーラスプラグ５の
溶損量の確認に適用することができる。このように、熱
電対７による温度検知により、その値が許容残存厚に対
応するようになると、ポーラスプラグ５の交換が必要な
時期を知ることができる。

【００１９】以上の構成において、熱電対７をそのリー
ド線７ａと共に固定部材６に備えてポーラスプラグ５の
炉外側の表面温度を検出できるので、ポーラスプラグ５
の残存厚さを間接的に知ることができ、その交換時期を
適正に選定できる。そして、熱電対７は溶損等による交
換が必要でない固定部材６に組み込まれるので、ポーラ
スプラグ５の交換の際には、熱電対７については何ら交
換や新たな組込み等の作業は不要となり、交換作業の負
担が増えることもない。

【００２０】ここで、ポーラスプラグ５の溶損量の進行
に比較して熱電対７による温度検知値が余り変化しない
ような場合を生じることがある。この場合では、温度検
知値の変化に対応して溶損量を高い精度で推定すること
ができず、安全サイドに立って比較的に早い時期にポー
ラスプラグ５を交換することが必要になる。

【００２１】これに対し、図３で説明したように、溶損
量は一点鎖線及び二点鎖線の温度分布によって推定され
るので、熱電対７による温度測定位置でのこれらの一点
鎖線及び二点鎖線の温度分布の温度差が大きくなるよう
にすれば、溶損量に対する温度変化を検知でき、溶損量
の把握推定の精度が高くなる。そして、このような操作
のためには、固定部材６の厚さや外径及び材質による熱
伝導特性を適正化することで、先の条件を満たす温度分
布を得ることができ、これによって熱電対７の温度検知
の感度を簡単に調整することができる。

【００２２】表１は、ポーラスプラグ５及び固定部材６
の材質を様々に変えたときの温度検知値を示すものであ
る。

【００２３】

【表１】 この表においては、検知温度の欄においてＬ＝３００
は、ポーラスプラグ５を装着した初期のときのその軸線
長さ（単位：ｍｍ）であり、Ｌ＝１００（ｍｍ）は溶損
後の使用限界時の軸線長さを示す。そして、これらの各
Ｌの値に対して、熱電対７によって測定した温度を各材
質の組合せ毎に数値とし表示し、その温度差ΔＴ（℃）
を差分として表している。

【００２４】ここで、熱電対７の組み込み構造として
は、図１に示したもののほかに各種のものが適用でき、
図４から図７にその例を示す。

【００２５】図４は図１の例で示した熱電対７に加えて
もう一つの熱電対８をポーラスプラグ５の端面の温度を
検知できるように組み込んだものである。そして、この
熱電対８のリード線８ａは、保護管を利用せずに固定部
材６の側面を削りとった溝に沿わせて配置されている。

【００２６】この例では、２個の熱電対８によってポー
ラスプラグ５の端面の温度を検知するので、検知精度の
向上が可能となる。

【００２７】図５は熱電対７に加えて固定部材６の下端
部に熱電対９を組み込んだものである。この例では、固
定部材６のポーラスプラグ５側の端面と炉外側の端面の
温度をこれらの熱電対７，９によって検出することがで
き、固定部材６の軸線方向の温度勾配を知ることができ
る。

【００２８】図６は図１に示した配置の熱電対７に加え
て、固定部材６の軸線方向の中間部分にもう一つの熱電
対１０を組み込んだものであり、図５で示したものと同
様に固定部材６の温度勾配の大略を知ることができる。

【００２９】更に図７は図５及び図６の組み込みを合成
したもので、全体で合計３個の熱電対７，９，１０を備
えたものである。この例では、熱電対７，９，１０によ
る温度検知部分が増えるので、その分だけ検知精度が向
上する。

【００３０】なお、実施例ではポーラスプラグについて
説明したが、その他の各種の溶融金属容器に用いられる
ガス吹き込み用耐火物に対して本発明が適用できること
は無論である。

【００３１】

【発明の効果】本発明では、ガス吹き込み用耐火物を炉
内側に向けて保持する固定部材に備えるようにしたの
で、ガス吹き込み用耐火物の残存厚を検知推定できるだ
けでなく、溶損によるガス吹き込み用耐火物の交換の際
にも、熱電対を固定部材にそのまま組み込んだ状態で作
業でき、交換作業の簡略化が可能となる。

【００３２】また、固定部材の厚さやその熱伝導特性を
変えるだけで、熱電対による温度検知の精度を高く設定
することができ、ガス吹き込み用耐火物の残存厚の推定
が確実に行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の残存厚さ検出構造の一実施例であって
ポーラスプラグに付帯した例を示す要部の縦断面図であ
る。

【図２】固定部材に対する熱電対の組込み構造の要部を
示す拡大縦断面図である。

【図３】熱電対によるポーラスプラグの溶損量の検出を
説明する図である。

【図４】ポーラスプラグの端面の温度を図るための２個
の熱電対を備えた例を示す要部の縦断面図である。

【図５】炉外側を向く固定部材の端面にも熱電対を組み
込んだ例を示す要部の縦断面図である。

【図６】ポーラスプラグの端面の温度検知用の熱電対に
加えて固定部材の軸線方向の中間部分にもう一つの熱電
対を組み込んだ例を示す要部の縦断面図である。

【図７】全体で３個の熱電対を備えた例を示す要部の縦
断面図である。

【符号の説明】

１ 溶融金属容器 ２ 鉄皮 ３ 耐火れんが ４ 羽口れんが ５ ポーラスプラグ ６ 固定部材 ６ａ 凹部 ６ｂ 保護管 ７ 熱電対 ７ａ リード線 ８，９，１０ 熱電対

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｋ 13/00 (72)発明者 大内 龍哉 福岡県北九州市八幡西区東浜町１番１号 黒崎窯業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶融金属容器の羽口に装着するガス吹き
   込み用耐火物の残存厚を、前記ガス吹き込み用耐火物の
   熱電対による温度検出によって算出する検出構造であっ
   て、前記ガス吹き込み用耐火物を前記溶融金属容器側に
   向けて保持拘束する固定部材に前記熱電対を装着し、該
   熱電対によって前記ガス吹き込み用耐火物の炉外側の端
   面の温度を検出可能としてなるガス吹き込み用耐火物の
   残存厚さ検出構造。