JPH07229791A - 溶融金属の温度測定装置および温度測定方法 - Google Patents

溶融金属の温度測定装置および温度測定方法

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JPH07229791A
JPH07229791A JP2407994A JP2407994A JPH07229791A JP H07229791 A JPH07229791 A JP H07229791A JP 2407994 A JP2407994 A JP 2407994A JP 2407994 A JP2407994 A JP 2407994A JP H07229791 A JPH07229791 A JP H07229791A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 溶融金属の温度を交換作業なしに連続して測
定する。 【構成】 貫通孔を有する耐火物製キャップ3を先端に
装着できるように構成した筒状ホルダー2と、この筒状
ホルダー2および前記耐火物製キャップ3に挿通されて
溶融金属中に浸漬される消耗型金属管被覆光ファイバー
1と、この消耗型金属管被覆光ファイバー1を前記溶融
金属中に送り込む光ファイバー供給手段4とからなる溶
融金属の温度測定装置。 【効果】 温度測定が効率良く行え、測定費用が安くな
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、光ファイバーを使用
して溶融金属の温度を測定する装置、およびこの装置を
使用した溶融金属の温度測定方法に関する。
【0002】
【従来の技術】鉄鋼業やその他の精錬業あるいは鋳造業
等において、溶融金属の温度を測定することは、精錬効
率の向上、製造コストの低減、品質保証等の面から必要
なことである。
【0003】溶融金属の測温は、一般的には、消耗型熱
電対を用いて行われている。消耗型熱電対による測温
は、図6に示すように、2種の異なる導体31および3
2の両端を接合して、2接点A(基準接点)およびB
(温接点)を異なる温度に保つ時に、回路33に熱起電
力が生じる現象を応用した方法である。
【0004】図7(a)は、一般の工場で使用されるこ
の原理を応用した温度計の測温プローブの一例、図7
(b)は、測温プローブを保持するプローブホルダーで
ある。測温プローブは耐熱紙管41からなり、その先端
に保護キャップ42に保護された熱電対43が収められ
ている。この測温プローブは、貫通孔44を有するプロ
ーブホルダー45の先端に装着され、測温プローブのホ
ルダーとの接触点46と、プローブホルダー45のコネ
クター47とが接触するようになっている。プローブホ
ルダー45のコネクター47からは、補償導線48が貫
通孔44内を通って後端のコネクター49に接続されて
おり、コネクター49からはコード50が検出部まで接
続されている。
【0005】図8は、プローブホルダー45に測温プロ
ーブ41が装着されている状態を示す図である。熱電対
のセットされた測温プローブ41は、測温1回限りで廃
却されるので、消耗型熱電対式測温プローブと呼ばれて
いる。
【0006】また、プローブホルダー45は、手動タイ
プのものと、自動タイプのものとがある。図9(a)は
オペレーター51がプローブホルダー45を手にとっ
て、測温対象とする溶融金属52に測温プローブ41を
浸漬させている状況を示す側面図であり、図9(b)は
プローブホルダー45および測温プローブ41が、昇降
装置53により昇降される場合の説明図である。
【0007】手動タイプは、ポータブルで簡便なため、
防熱対策さえ十分とっておけば、容易に測温が可能であ
る。また、自動測温装置の温度補正や比較チェックに使
用されることもある。
【0008】自動タイプは昇降装置や反転装置等が必要
なため、設置スペースを要すること、設備費が高くなる
こと等難点はあるが、省力化、安全対策および悪環境対
策等の理由で、大規模設備では普通となっている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の測温装置においては、手動タイプにせよ、自動
タイプにせよ、測温プローブは使い捨てであるので、測
温に費用がかかるとともに、プローブ交換に時間がかか
るという問題点があった。
【0010】この発明は、従来技術の上述のような問題
点を解消するためになされたものであり、プローブ交換
作業が不要であって、作業能率が向上する溶融金属の温
度測定装置および温度測定方法を提供することを目的と
している。
【0011】
【課題を解決するための手段】この発明に係る溶融金属
の温度測定装置は、貫通孔を有する耐火キャップを先端
に装着できるように構成した筒状ホルダーと、この筒状
ホルダーおよび前記耐火キャップに挿通されて溶融金属
中に浸漬される消耗型金属管被覆光ファイバーと、この
消耗型金属管被覆光ファイバーを前記溶融金属中に送り
込む光ファイバー供給手段とからなるものである。
【0012】また、この発明に係る溶融金属の温度測定
方法は、上記温度測定装置を使用して溶融金属の温度を
測定するに際して、前記光ファイバーの先端を前記耐火
キャップの貫通孔から数センチメートルほど露出させた
状態とし、筒状ホルダーを溶融金属中に浸漬して、温度
測定する、ないし、前記光ファイバーの先端を前記耐火
キャップの貫通孔から外に露出しない状態に保持し、か
つ該貫通孔から不活性ガスを噴出させて筒状ホルダーを
溶融金属中に浸漬し、耐火キャップの先端が所定の温度
測定位置に到達したときに、光ファイバー供給手段で光
ファイバー先端を溶融金属中に送り込んで温度測定する
ものである。
【0013】
【作用】溶融金属内に光ファイバーの先端を浸漬すると
き、通常の光ファイバーでは、先端部を溶融金属に近づ
けただけで、被覆が燃え出し光ファイバー自体が浸漬中
に折れやすくなり、溶融金属に浸漬することが不可能と
なる。しかしながら、光ファイバーを金属管(ステンレ
ス鋼鋼管)で被覆すると、金属管の融点が1550℃以
上であるため、溶融金属に浸漬しても1〜2秒間は溶け
ずに光ファイバーを保護するので、光ファイバーを溶鋼
中に浸漬することができる。さらには、光ファイバーを
軟化点が1600℃以上の石英系ガラスで形成すれば、
耐熱性は向上する。
【0014】このようにして、金属管被覆光ファイバー
の先端部を、溶融金属内に浸漬すると、金属管と光ファ
イバーの先端部は溶融金属と同じ温度となり、光ファイ
バーの先端部は黒体の条件を満たしている。このため、
光ファイバーの先端形状の影響を受けることなく、温度
のみに依存した放射光を発する。この放射光を光ファイ
バーを通して放射温度計に導き、放射温度計で溶融金属
の温度を検出する。
【0015】実際の測温に際しては、あらかじめホルダ
ー先端のキャップから金属管被覆光ファイバーを露出さ
せ(露出長さは測定対象、測定対象の温度によって適宜
決定すればよいが、一般的には2〜3cm程度露出させる
のが好ましい)、作業者がホルダーを手にして、ホルダ
ーの先端部を所定の深さまで素早く溶融金属に浸漬させ
る。
【0016】キャップから露出した光ファイバーは数秒
で溶解するが、それまでに発せられた 光の信号をキャ
ッチし、ホルダーおよびホルダー外に配された光ファイ
バーを通じて放射温度計まで導き、ここで光温変換し
て、温度を検出する。
【0017】そして、数秒浸漬した後、温度計を速やか
に溶融金属より引き出す。ホルダー先端の耐火キャップ
は、金属やスラグが付着しないような材質のもの採用
し、耐火キャップの貫通孔の径は、溶融金属の侵入を防
ぐために、光ファイバーの外径に近いものにするとよ
い。また、同じ目的で耐火キャップの内部よりガスを吹
き出すようにしてもよい。
【0018】ホルダーを引き上げた後、速やかに次回の
測温のために、2〜3cm程度耐火キャップの先端から
露出させる。このとき、新たに露出した光ファイバーの
先端は、前回測温時に溶融、変形した部分が付着するか
もしれないが、次回の測定には影響しない。
【0019】そして、耐火キャップの部分のみを溶融金
属に浸漬するようにすると、耐火キャップは損耗する
が、ホルダー本体は損耗しないので、キャップをときど
き交換するだけで長期間使用できること、また光ファイ
バーは連続供給が可能なことにより、交換作業が低減さ
れ、低コストの測温が可能である。
【0020】また、測定深さが特に深く、所定の深さま
で浸漬させるまでに光ファイバーが溶融してしまう恐れ
のある場合には、光ファイバーの先端を耐火キャップの
貫通孔から外に露出しない状態に保持し、貫通孔から不
活性ガスを噴出させ、溶融金属が前記筒状ホルダー内に
流入しないようにして筒状ホルダーを溶融金属中に浸漬
し、耐火物製キャップの先端が所定の温度測定位置に到
達したときに、光ファイバー供給手段で光ファイバー先
端を溶融金属中に送り込んで温度測定をすると、正確な
温度測定が可能となる。
【0021】
【実施例】本発明の第一の実施例の溶融金属の温度測定
装置を、図1および図2により説明する。この温度測定
装置は、図1に示すように、光ファイバー1と、この光
ファイバー1を内部に挿通させて保持する鋼製筒状ホル
ダー2と、筒状ホルダー2の先端に装着した耐火物製キ
ャップ3と、前記光ファイバー1を溶融金属中に送り込
む光ファイバー供給装置4とから構成される。なお、図
1中符号5は筒状ホルダー2のハンドリングを容易にす
るためのハンドルである。
【0022】図2はこの温度測定装置を使用して、溶融
金属の温度を測定するときの、測定方法を示す。放射温
度計を内蔵した光ファイバー1の巻取ドラム6を、測温
対象物の近くに運び、この巻取ドラム6から巻き戻した
光ファイバー1を、筒状ホルダー2およびキャップ3に
挿通させ、光ファイバー1の先端をキャップ3から3c
m程度露出させる。そして、作業者7が筒状ホルダー2
およびハンドル5を持って、光ファイバー1の先端を溶
融金属中に浸漬させる。
【0023】巻取ドラム6に内蔵された放射温度計はケ
ーブル8により、電源9に接続されているので、光ファ
イバー1からの放射光を受けて、溶融金属の温度を検出
する。そして、検出された温度はケーブル10に接続さ
れた温度表示盤11に表示される。
【0024】図4は、250Ton取鍋内の溶鋼温度
を、この温度測定装置で測定したときの、浸漬開始から
の検出温度の時間的な推移を示すグラフである。この温
度測定のときの条件は、溶鋼上のスラグの厚さが53m
m、測温位置が溶鋼面から500mmの深さ、光ファイ
バー露出長さが30mm、浸漬時間2.5秒で、温度測
定装置は図3に示すように第二の実施例の温度測定装置
であり、ホルダー2とキャップ3の接続部に保護スリー
ブ12を装着させたものである。
【0025】図4から、浸漬後1秒から3秒の間に、温
度が安定して検出できるゾーンがあることが分かる。ま
た、耐火キャップ(ZrO2 製)および保護スリーブ
(紙製)の寿命は172チャージにも達し、長期間連続
使用が可能であることが分かった。なお、金属管の溶融
を遅らせるために、光ファイバーを被覆する金属管の回
りに炭素粉の入った硬質ビニールを被覆してもよい。
【0026】図5は本発明の第三の実施例の溶融金属の
温度測定装置の縦断面図である。この装置は、その把手
部分13に光ファイバーの巻取ドラム14および放射温
度計15を取り付けるとともに、筒状ホルダー2にパー
ジガス配管16接続し、耐火物製キャップ3の先端から
パージガスを噴出させて、溶鋼が筒状ホルダー2や耐火
物製キャップ3内に流入しないようにしている。
【0027】この装置は特に測定深さが深いときに有効
であり、図4に示すように、所定の深さに達するまでは
光ファイバー1の先端を耐火物製キャップ3内に納め、
耐火物製キャップ3先端からパージガスを噴出させなが
ら、筒状ホルダー2を溶鋼中に浸漬し、所定の深さに達
してから光ファイバー供給装置4で光ファイバー1を送
り出し、光ファイバー1の先端を溶鋼中に露出させる。
このようにすることにより、光ファイバー1の溶融を遅
らすことができ、正確な温度測定が可能となる。なお、
図4中符号17はシール装置、18は電源、19電源か
らの配線、20はパージガス取出口である。
【0028】
【発明の効果】この発明により、溶融金属の測温が、測
温プローブの交換作業なしに連続して行える。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の実施例の溶融金属の温度測定装
置の縦断面図である。
【図2】本発明の第一の実施例の溶融金属の温度測定装
置を使用した測温方法を示す説明図である。
【図3】本発明の第二の実施例の溶融金属の温度測定装
置の縦断面図である。
【図4】光ファイバーの浸漬開始からの経過時間と検出
温度との関係を示すグラフである。
【図5】本発明の第三の実施例の溶融金属の温度測定装
置の縦断面図である。
【図6】消耗型熱電対による測温方法を示す説明図であ
る。
【図7】(a)は、一般の工場で使用される温度計の測
温プローブの一例、(b)は、測温プローブを保持する
プローブホルダーである。
【図8】プローブホルダーに測温プローブが装着されて
いるいる状態を示す説明図であ
【図9】測温方法を示す説明図であり、(a)はオペレ
ーターがプローブホルダーを手にとって行う場合、
(b)はプローブホルダーおよび測温プローブが、昇降
装置53により昇降される場合である。
【符号の説明】
1 光ファイバー 2 筒状ホルダー 3 キャップ 4 光ファイバー供給装置 5 ハンドル 6 巻取ドラム 7 作業者 8 ケーブル 9 電源 10 ケーブル 11 温度表示盤 12 保護スリーブ 13 把手 14 巻取ドラム 15 放射温度計 16 パージガス配管 17 シール装置 18 電源 19 配線 20 パージガス取出口

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 貫通孔を有する耐火キャップを先端に装
    着できるように構成した筒状ホルダーと、この筒状ホル
    ダーおよび前記耐火キャップに挿通されて溶融金属中に
    浸漬される消耗型金属管被覆光ファイバーと、この消耗
    型金属管被覆光ファイバーを前記溶融金属中に送り込む
    光ファイバー供給手段とからなることを特徴とする溶融
    金属の温度測定装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の温度測定装置を使用し
    て溶融金属の温度を測定するに際して、温度の測定まえ
    に前記光ファイバーの先端を前記耐火キャップの貫通孔
    から露出させた状態とし、筒状ホルダーを溶融金属中に
    浸漬して、温度測定することを特徴とする溶融金属の温
    度測定方法。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の温度測定装置を使用し
    て溶融金属の温度を測定するに際して、前記光ファイバ
    ーの先端を前記耐火キャップの貫通孔から外に露出しな
    い状態に保持し、かつ該貫通孔から不活性ガスを噴出さ
    せながら筒状ホルダーを溶融金属中に浸漬し、耐火キャ
    ップの先端が所定の温度測定位置に到達したときに、光
    ファイバー供給手段で光ファイバー先端を溶融金属中に
    送り込んで温度測定することを特徴とする溶融金属の温
    度測定方法。
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