JPH07243914A - 強塩基性高温融体用光高温計 - Google Patents
強塩基性高温融体用光高温計Info
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- JPH07243914A JPH07243914A JP5526994A JP5526994A JPH07243914A JP H07243914 A JPH07243914 A JP H07243914A JP 5526994 A JP5526994 A JP 5526994A JP 5526994 A JP5526994 A JP 5526994A JP H07243914 A JPH07243914 A JP H07243914A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 融体に挿入される輻射管と、該輻射管の上端
に設けられた集光レンズおよび光ファイバからなる光学
系と、該光学系を通じて輻射管に接続された輻射温度計
とを有する光高温計において、酸化マグネシウムを主成
分とし、高温下で酸化マグネシウムおよび融体中の鉄と
共に高融点の複合酸化物を形成する酸化物を第２成分と
して含む耐塩基性耐火材によって上記輻射管を形成した
ことを特徴とする強塩基性高温融体用光高温計。 【効果】 従来は３０分〜２時間程度しか測定できない
カルシウムフェライトスラグ等の強塩基性融体について
も１６時間以上の連続測定が可能である。融体内部の温
度を測定でき、しかも融体の性状に制約されず、温度補
正の必要もない。また炉内のバーナー炎や雰囲気ガスな
どによる外乱要因の影響を受けない。輻射管の内部に熱
電対などのセンサーを有しないので、万一輻射管が溶損
または破損しても輻射管を交換すれば足り、取扱い易
い。
に設けられた集光レンズおよび光ファイバからなる光学
系と、該光学系を通じて輻射管に接続された輻射温度計
とを有する光高温計において、酸化マグネシウムを主成
分とし、高温下で酸化マグネシウムおよび融体中の鉄と
共に高融点の複合酸化物を形成する酸化物を第２成分と
して含む耐塩基性耐火材によって上記輻射管を形成した
ことを特徴とする強塩基性高温融体用光高温計。 【効果】 従来は３０分〜２時間程度しか測定できない
カルシウムフェライトスラグ等の強塩基性融体について
も１６時間以上の連続測定が可能である。融体内部の温
度を測定でき、しかも融体の性状に制約されず、温度補
正の必要もない。また炉内のバーナー炎や雰囲気ガスな
どによる外乱要因の影響を受けない。輻射管の内部に熱
電対などのセンサーを有しないので、万一輻射管が溶損
または破損しても輻射管を交換すれば足り、取扱い易
い。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高温の塩基性融体の温度
を測定する光高温計に関する。詳しくは、本発明の測温
装置は、輻射管を高温の融体に挿入し、融体による加熱
で生じた管内の熱放射を光学的に検出することにより融
体温度を測定する接触型光高温計に関し、輻射管表面に
高融点の複合金属酸化物層を設けて強塩基性融体に対す
る耐久性を大幅に高めたものであり、非鉄製錬炉内の強
塩基性融体金属および強塩基性溶融スラグなどの温度計
として好適な光高温計に関する。
を測定する光高温計に関する。詳しくは、本発明の測温
装置は、輻射管を高温の融体に挿入し、融体による加熱
で生じた管内の熱放射を光学的に検出することにより融
体温度を測定する接触型光高温計に関し、輻射管表面に
高融点の複合金属酸化物層を設けて強塩基性融体に対す
る耐久性を大幅に高めたものであり、非鉄製錬炉内の強
塩基性融体金属および強塩基性溶融スラグなどの温度計
として好適な光高温計に関する。
【０００２】
【従来技術】非鉄製錬炉内の溶融金属や溶融スラグの温
度を測定することは、炉内の反応制御、炉体管理のうえ
から極めて重要である。このような高温融体の温度測定
に使用される温度計として、高温融体に直接に差し込ん
で測温する接触型高温計が知られている。その一例は、
融体に挿入される温度センサーを保護管で覆い、この保
護管を、アルミナやジルコニアまたは炭化ケイ素などの
耐蝕性に優れた材料によって形成し、保護管内部に組込
んだ熱電対などの温度センサーによって、管壁を通じて
伝わる熱を測定する。この他に、中空の保護管を高温融
体に挿入し、融体の加熱により生じた管内の輻射光を光
学的に測定し、これによって温度を測定する接触型光高
温計などが知られている。これらの温度計は、保護管を
直接に高温融体に挿入して温度を測定することができる
利点を有しており、概ね８００〜２０００℃程度の温度
測定に広く用いられている。
度を測定することは、炉内の反応制御、炉体管理のうえ
から極めて重要である。このような高温融体の温度測定
に使用される温度計として、高温融体に直接に差し込ん
で測温する接触型高温計が知られている。その一例は、
融体に挿入される温度センサーを保護管で覆い、この保
護管を、アルミナやジルコニアまたは炭化ケイ素などの
耐蝕性に優れた材料によって形成し、保護管内部に組込
んだ熱電対などの温度センサーによって、管壁を通じて
伝わる熱を測定する。この他に、中空の保護管を高温融
体に挿入し、融体の加熱により生じた管内の輻射光を光
学的に測定し、これによって温度を測定する接触型光高
温計などが知られている。これらの温度計は、保護管を
直接に高温融体に挿入して温度を測定することができる
利点を有しており、概ね８００〜２０００℃程度の温度
測定に広く用いられている。
【０００３】従来の上記光高温計は、その保護管が耐蝕
性の材料によって形成されているので、一般の測定にお
いては比較的耐久性があるが、非鉄製錬炉内の塩基性溶
融金属や塩基性溶融スラグに対しては耐久性が乏しく、
長時間使用できない問題がある。すなわちカルシウムフ
ェライト系スラグのように塩基性の強い高温融体に従来
の光高温計を挿入すると、僅か３０分程度で保護管が溶
損し測定不能となる。このため、従来の非鉄製錬炉にお
いて溶融金属や溶融スラグの温度を測定するには、(1)
消耗型熱電対による間欠的な測定、(2) 輻射熱温度計に
よる間接測定、(3) 炉体耐火物の背面温度や炉体冷却水
温度などから炉内温度を推定する方法などが実施されて
いる。
性の材料によって形成されているので、一般の測定にお
いては比較的耐久性があるが、非鉄製錬炉内の塩基性溶
融金属や塩基性溶融スラグに対しては耐久性が乏しく、
長時間使用できない問題がある。すなわちカルシウムフ
ェライト系スラグのように塩基性の強い高温融体に従来
の光高温計を挿入すると、僅か３０分程度で保護管が溶
損し測定不能となる。このため、従来の非鉄製錬炉にお
いて溶融金属や溶融スラグの温度を測定するには、(1)
消耗型熱電対による間欠的な測定、(2) 輻射熱温度計に
よる間接測定、(3) 炉体耐火物の背面温度や炉体冷却水
温度などから炉内温度を推定する方法などが実施されて
いる。
【０００４】しかし、(1) 消耗型熱電対では連続的な測
定ができず、(2) 輻射熱温度計による間接測定では、融
体表面の輻射率が変化し、また保温用バーナの火炎によ
る輻射熱によって大きな影響を受け、さらに融体の表面
温度しか測定できないため、表面と内部の温度差が大き
い場合には正確な測温ができない。さらに(3) 炉体耐火
物の背面温度や炉体冷却水温度などから炉内温度を推定
する方法は外乱要因が多く、感度も低いため信頼性に乏
しいなどの問題がある。
定ができず、(2) 輻射熱温度計による間接測定では、融
体表面の輻射率が変化し、また保温用バーナの火炎によ
る輻射熱によって大きな影響を受け、さらに融体の表面
温度しか測定できないため、表面と内部の温度差が大き
い場合には正確な測温ができない。さらに(3) 炉体耐火
物の背面温度や炉体冷却水温度などから炉内温度を推定
する方法は外乱要因が多く、感度も低いため信頼性に乏
しいなどの問題がある。
【０００５】
【発明の解決課題】本発明は、塩基性高温融体の測温方
法における従来の上記問題を解決したものであり、輻射
管が高温融体に挿入された際、該輻射管の表面に高融点
の複合金属酸化物層が形成されるようにし、或いは、あ
らかじめ輻射管表面に高融点複合金属酸化物層を設け
て、高温下での強塩基性融体に対する耐久性を大幅に高
めたものであり、従来は実施できなかった非鉄製錬炉な
どの強塩基性融体金属および強塩基性溶融スラグなどの
直接温度測定を可能にしたものである。
法における従来の上記問題を解決したものであり、輻射
管が高温融体に挿入された際、該輻射管の表面に高融点
の複合金属酸化物層が形成されるようにし、或いは、あ
らかじめ輻射管表面に高融点複合金属酸化物層を設け
て、高温下での強塩基性融体に対する耐久性を大幅に高
めたものであり、従来は実施できなかった非鉄製錬炉な
どの強塩基性融体金属および強塩基性溶融スラグなどの
直接温度測定を可能にしたものである。
【０００６】本発明によれば次の構成からなる強塩基性
高温融体用光高温計が提供される。 （１） 融体に挿入される輻射管と、該輻射管の上端に
設けられた集光レンズおよび光ファイバからなる光学系
と、該光学系を通じて輻射管に接続された輻射温度計と
を有する光高温計において、酸化マグネシウムを主成分
とし、高温下で酸化マグネシウムおよび融体中の鉄と共
に高融点の複合酸化物を形成する酸化物を含む耐塩基性
耐火材によって上記輻射管を形成したことを特徴とする
強塩基性高温融体用光高温計。 （２） 融体に挿入される輻射管と、該輻射管の上端に
設けられた集光レンズおよび光ファイバからなる光学系
と、該光学系を通じて輻射管に接続された輻射温度計と
を有する光高温計において、耐火材からなる輻射管の表
面に、酸化マグネシウムを主成分とし、酸化鉄を含み、
さらに酸化マグネシウムおよび酸化鉄と共に複合酸化物
を形成する酸化物からなる高融点の複合酸化物層が形成
されていることを特徴とする強塩基性高温融体用光高温
計。 （３） 酸化マグネシウムおよび酸化鉄と共に高融点の
複合酸化物を形成する酸化物として、酸化チタン、酸化
ニオブ、酸化ネオジム、酸化ランタン、酸化マンガン、
酸化ニッケルおよび酸化コバルトのうち１種または２種
以上を含む耐火材からなる輻射管を有する上記(1) また
は(2) の光高温計。 （４） 酸化マグネシウムの含有量５０重量％以上、酸
化マグネシウムおよび酸化鉄と共に高融点の複合酸化物
を形成する酸化物の含有量０．１〜５０重量％未満であ
る耐火材からなる輻射管を有する上記(1) 〜(3) の何れ
かの光高温計。 （５） 輻射管表面に酸化マグネシウム、酸化チタン、
酸化鉄からなる複合酸化物層を有し、該複合酸化物層の
酸化マグネシウム含有量が酸化鉄に対して８重量％以
上、酸化チタンに対して５０重量％以上である耐火材か
らなる輻射管を有する上記(1),(2) または(4) の光高温
計。
高温融体用光高温計が提供される。 （１） 融体に挿入される輻射管と、該輻射管の上端に
設けられた集光レンズおよび光ファイバからなる光学系
と、該光学系を通じて輻射管に接続された輻射温度計と
を有する光高温計において、酸化マグネシウムを主成分
とし、高温下で酸化マグネシウムおよび融体中の鉄と共
に高融点の複合酸化物を形成する酸化物を含む耐塩基性
耐火材によって上記輻射管を形成したことを特徴とする
強塩基性高温融体用光高温計。 （２） 融体に挿入される輻射管と、該輻射管の上端に
設けられた集光レンズおよび光ファイバからなる光学系
と、該光学系を通じて輻射管に接続された輻射温度計と
を有する光高温計において、耐火材からなる輻射管の表
面に、酸化マグネシウムを主成分とし、酸化鉄を含み、
さらに酸化マグネシウムおよび酸化鉄と共に複合酸化物
を形成する酸化物からなる高融点の複合酸化物層が形成
されていることを特徴とする強塩基性高温融体用光高温
計。 （３） 酸化マグネシウムおよび酸化鉄と共に高融点の
複合酸化物を形成する酸化物として、酸化チタン、酸化
ニオブ、酸化ネオジム、酸化ランタン、酸化マンガン、
酸化ニッケルおよび酸化コバルトのうち１種または２種
以上を含む耐火材からなる輻射管を有する上記(1) また
は(2) の光高温計。 （４） 酸化マグネシウムの含有量５０重量％以上、酸
化マグネシウムおよび酸化鉄と共に高融点の複合酸化物
を形成する酸化物の含有量０．１〜５０重量％未満であ
る耐火材からなる輻射管を有する上記(1) 〜(3) の何れ
かの光高温計。 （５） 輻射管表面に酸化マグネシウム、酸化チタン、
酸化鉄からなる複合酸化物層を有し、該複合酸化物層の
酸化マグネシウム含有量が酸化鉄に対して８重量％以
上、酸化チタンに対して５０重量％以上である耐火材か
らなる輻射管を有する上記(1),(2) または(4) の光高温
計。
【０００７】
【具体的な説明】以下、本発明の光高温計を図面を参照
して詳細に説明する。図１は本発明に係る光高温計の概
略断面図である。図示するように、本発明の光高温計
は、輻射管を高温融体に挿入し、融体の加熱により生じ
た管内の輻射光を光学的に測定し、これによって融体温
度を測定する高温計であって、該光高温計１０は融体１
１に挿入される輻射管１２と該輻射管１２に装着した光
学系１３を有する。輻射管１２は内部が中空であって融
体に挿入される下端が閉塞されており、管上端は光学系
１３によって閉じられている。該光学系１３は管底に焦
点が定まるように管上端に設置された集光レンズ１３ａ
と該集光レンズを備えた光ファイバ１３ｂによって形成
されている。輻射管１２は光学系１３を通じて輻射温度
計１５に接続されており、該輻射温度計１５は光学系１
３を通じて管内の輻射光を測定し、その光度に基づいて
温度を検出する。光学系および輻射温度計は既存のもの
を使用することができる。
して詳細に説明する。図１は本発明に係る光高温計の概
略断面図である。図示するように、本発明の光高温計
は、輻射管を高温融体に挿入し、融体の加熱により生じ
た管内の輻射光を光学的に測定し、これによって融体温
度を測定する高温計であって、該光高温計１０は融体１
１に挿入される輻射管１２と該輻射管１２に装着した光
学系１３を有する。輻射管１２は内部が中空であって融
体に挿入される下端が閉塞されており、管上端は光学系
１３によって閉じられている。該光学系１３は管底に焦
点が定まるように管上端に設置された集光レンズ１３ａ
と該集光レンズを備えた光ファイバ１３ｂによって形成
されている。輻射管１２は光学系１３を通じて輻射温度
計１５に接続されており、該輻射温度計１５は光学系１
３を通じて管内の輻射光を測定し、その光度に基づいて
温度を検出する。光学系および輻射温度計は既存のもの
を使用することができる。
【０００８】本発明の光高温計は輻射管を高温融体に挿
入した際、該輻射管の表面に高融点の複合金属酸化物層
が形成されるようにし、或いは、予め輻射管ないしその
表面に高融点複合金属酸化物層を設けて高温下での強塩
基性融体に対する耐久性を大幅に高めたものであり、具
体的には、(1) 酸化マグネシウムを主成分とし、高温下
で酸化マグネシウムおよび融体中の鉄と共に高融点の複
合酸化物を形成する酸化物を含む耐塩基性耐火材によっ
て上記輻射管を形成し、または(2) 耐火材からなる輻射
管の表面に、酸化マグネシウムを主成分とし、酸化鉄を
含み、さらに酸化マグネシウムおよび酸化鉄と共に複合
酸化物を形成する酸化物からなる高融点の複合酸化物層
を形成したことを特徴とするものである。
入した際、該輻射管の表面に高融点の複合金属酸化物層
が形成されるようにし、或いは、予め輻射管ないしその
表面に高融点複合金属酸化物層を設けて高温下での強塩
基性融体に対する耐久性を大幅に高めたものであり、具
体的には、(1) 酸化マグネシウムを主成分とし、高温下
で酸化マグネシウムおよび融体中の鉄と共に高融点の複
合酸化物を形成する酸化物を含む耐塩基性耐火材によっ
て上記輻射管を形成し、または(2) 耐火材からなる輻射
管の表面に、酸化マグネシウムを主成分とし、酸化鉄を
含み、さらに酸化マグネシウムおよび酸化鉄と共に複合
酸化物を形成する酸化物からなる高融点の複合酸化物層
を形成したことを特徴とするものである。
【０００９】本発明の輻射管を形成する耐火材は酸化Ｍ
ｇを主成分とし、さらに酸化Ｍｇおよび酸化鉄と共に高
融点の複合酸化物を形成する酸化物を第２成分として含
むものである。酸化Ｍｇの含有量の下限は５０wt％、好
ましくは８０wt％、上限は９９．９wt％、好ましくは９
５wt％である。酸化Ｍｇ含有量が５０wt％未満であると
耐火性が不十分であり、９９．９wt％を上回ると本発明
の効果が十分に発揮されない。上記第２成分の酸化物と
しては、ＴｉＯ2 、Ｎｂ2 Ｏ5 、Ｎｄ2 Ｏ3 、Ｌａ2Ｏ
3 、Ｍｎ3 Ｏ4 、ＮｉＯ、Ｃｏ3 Ｏ4 の１種または２種
以上が用いられる。各酸化物の具体的な含有量は使用環
境に応じて決定されるが、その下限は０．１wt％、好ま
しくは２wt％であり、上限は５０wt％、好ましくは２０
wt％である。第２成分の含有量が０．１wt％を下回ると
高融点複合酸化物の形成が不十分となり耐蝕性が低くな
る。また、この量が５０wt％を上回ると耐火材のクリー
プ変形率あるいは荷重軟化点によって評価される高温強
度が不十分となったり、耐火材製造時に歪みによる割れ
を生じることある。なお、上記成分に加えて、Ａｌ2 Ｏ
3を１〜２０wt％、好ましくは５〜１０wt％含有しても
よい。Ａｌ2 Ｏ3 を添加することにより緻密性が増し、
耐蝕性がさらに向上する。
ｇを主成分とし、さらに酸化Ｍｇおよび酸化鉄と共に高
融点の複合酸化物を形成する酸化物を第２成分として含
むものである。酸化Ｍｇの含有量の下限は５０wt％、好
ましくは８０wt％、上限は９９．９wt％、好ましくは９
５wt％である。酸化Ｍｇ含有量が５０wt％未満であると
耐火性が不十分であり、９９．９wt％を上回ると本発明
の効果が十分に発揮されない。上記第２成分の酸化物と
しては、ＴｉＯ2 、Ｎｂ2 Ｏ5 、Ｎｄ2 Ｏ3 、Ｌａ2Ｏ
3 、Ｍｎ3 Ｏ4 、ＮｉＯ、Ｃｏ3 Ｏ4 の１種または２種
以上が用いられる。各酸化物の具体的な含有量は使用環
境に応じて決定されるが、その下限は０．１wt％、好ま
しくは２wt％であり、上限は５０wt％、好ましくは２０
wt％である。第２成分の含有量が０．１wt％を下回ると
高融点複合酸化物の形成が不十分となり耐蝕性が低くな
る。また、この量が５０wt％を上回ると耐火材のクリー
プ変形率あるいは荷重軟化点によって評価される高温強
度が不十分となったり、耐火材製造時に歪みによる割れ
を生じることある。なお、上記成分に加えて、Ａｌ2 Ｏ
3を１〜２０wt％、好ましくは５〜１０wt％含有しても
よい。Ａｌ2 Ｏ3 を添加することにより緻密性が増し、
耐蝕性がさらに向上する。
【００１０】上記耐火材からなる輻射管は、酸化Ｆｅに
富む融体に接触すると、融体中の酸化Ｆｅと耐火材中の
酸化Ｍｇおよび酸化Ｔｉなどの酸化物がＭｇＯ−ＴｉＯ
2 −Ｆｅ2 Ｏ3 などの３成分系の固溶体状の高融点複合
酸化物を形成し、これが耐火材の表面を覆って耐火材の
内部に融体が浸入するのを阻止し、耐火材の劣化を防止
するので優れた耐蝕性が得られる。これを模式的に図２
に示すと、該ＭｇＯ−ＴｉＯ2 からなる耐火材３０が、
酸化Ｆｅに富む高温の融体３１に接触した場合、酸化Ｍ
ｇ粒子３２および酸化Ｔｉ粒子３３の間隙を通じて融体
３１が表面層に浸入し粒子間の空隙を充填して、主成分
の酸化Ｍｇと共に第２成分の酸化Ｔｉが融体中の酸化Ｆ
ｅと反応してＭｇＯ−ＴｉＯ2 −Ｆｅ2 Ｏ3 からなる３
成分系の複合酸化物３５を形成する。この複合酸化物
は、ＭｇＯ−ＴｉＯ2 −Ｆｅ2 Ｏ3の３元状態図（図
３）において、ＴｉＯ2 に対するＭｇＯの量が４２wt％
以上、Ｆｅ2 Ｏ3 に対するＭｇＯの量が８wt％以上の範
囲で約１７５０℃以上の融点を有する固溶体相の高融点
複合酸化物（Magnesiowustite ）である。これが耐火材
表面を覆い、耐火材の内部に融体が浸入するのを阻止す
る。
富む融体に接触すると、融体中の酸化Ｆｅと耐火材中の
酸化Ｍｇおよび酸化Ｔｉなどの酸化物がＭｇＯ−ＴｉＯ
2 −Ｆｅ2 Ｏ3 などの３成分系の固溶体状の高融点複合
酸化物を形成し、これが耐火材の表面を覆って耐火材の
内部に融体が浸入するのを阻止し、耐火材の劣化を防止
するので優れた耐蝕性が得られる。これを模式的に図２
に示すと、該ＭｇＯ−ＴｉＯ2 からなる耐火材３０が、
酸化Ｆｅに富む高温の融体３１に接触した場合、酸化Ｍ
ｇ粒子３２および酸化Ｔｉ粒子３３の間隙を通じて融体
３１が表面層に浸入し粒子間の空隙を充填して、主成分
の酸化Ｍｇと共に第２成分の酸化Ｔｉが融体中の酸化Ｆ
ｅと反応してＭｇＯ−ＴｉＯ2 −Ｆｅ2 Ｏ3 からなる３
成分系の複合酸化物３５を形成する。この複合酸化物
は、ＭｇＯ−ＴｉＯ2 −Ｆｅ2 Ｏ3の３元状態図（図
３）において、ＴｉＯ2 に対するＭｇＯの量が４２wt％
以上、Ｆｅ2 Ｏ3 に対するＭｇＯの量が８wt％以上の範
囲で約１７５０℃以上の融点を有する固溶体相の高融点
複合酸化物（Magnesiowustite ）である。これが耐火材
表面を覆い、耐火材の内部に融体が浸入するのを阻止す
る。
【００１１】従来の酸化Ｍｇ−酸化Ｃｒ系耐火煉瓦など
では、これが酸化Ｆｅに富む高温の融体に接触すると、
煉瓦表面の粒子間に融体が浸入し、融体中の酸化Ｆｅと
酸化Ｍｇおよび酸化Ｃｒがそれぞれ反応して、表面層の
粒界にＭｇＦｅ2 Ｏ4 やＦｅＣｒ2 Ｏ4 のスピネル相が
形成され、この時に結晶粒が膨化し、周囲の酸化Ｍｇ粒
子および酸化Ｃｒ粒子との結合が破壊される。またスピ
ネル成分のＭｇＦｅ2Ｏ4 は融体中のアルカリ成分によ
って浸蝕され易い。これらの原因で煉瓦の表面層が溶損
する。ところが、本発明の上記耐火材からなる輻射管で
は、表面に形成される上記複合酸化物は、従来のスピネ
ル相と異なり、耐火材を構成する焼結粒子の膨化を生じ
ないので耐火材の強度劣化を招かず、また融体中のアル
カリ成分によって浸蝕され難いので優れた耐蝕性を発揮
する。
では、これが酸化Ｆｅに富む高温の融体に接触すると、
煉瓦表面の粒子間に融体が浸入し、融体中の酸化Ｆｅと
酸化Ｍｇおよび酸化Ｃｒがそれぞれ反応して、表面層の
粒界にＭｇＦｅ2 Ｏ4 やＦｅＣｒ2 Ｏ4 のスピネル相が
形成され、この時に結晶粒が膨化し、周囲の酸化Ｍｇ粒
子および酸化Ｃｒ粒子との結合が破壊される。またスピ
ネル成分のＭｇＦｅ2Ｏ4 は融体中のアルカリ成分によ
って浸蝕され易い。これらの原因で煉瓦の表面層が溶損
する。ところが、本発明の上記耐火材からなる輻射管で
は、表面に形成される上記複合酸化物は、従来のスピネ
ル相と異なり、耐火材を構成する焼結粒子の膨化を生じ
ないので耐火材の強度劣化を招かず、また融体中のアル
カリ成分によって浸蝕され難いので優れた耐蝕性を発揮
する。
【００１２】本発明の輻射管を形成する酸化Ｍｇを主体
とする耐火材は、溶融スラグなどの融体に対する耐浸透
性および熱伝導率の点から焼結密度の高いものが用いら
れ、好ましくは気孔率１％以下のものが用いられる。一
例として、粒度４０〜２００μm のＭｇＯ粉末９０wt％
と、粒度４０〜２００μm のＴｉＯ2 粉末１０wt％とを
混合して１５００Kg/cm 2 の圧力で成形した後に大気中
１５００℃で４８時間焼成して得た耐火材は気孔率が１
％以下であって緻密性が高く、熱伝導率も良好である。
焼結密度が低く気孔率が大きいものは融体が内部に浸透
し溶損し易いので好ましくない。
とする耐火材は、溶融スラグなどの融体に対する耐浸透
性および熱伝導率の点から焼結密度の高いものが用いら
れ、好ましくは気孔率１％以下のものが用いられる。一
例として、粒度４０〜２００μm のＭｇＯ粉末９０wt％
と、粒度４０〜２００μm のＴｉＯ2 粉末１０wt％とを
混合して１５００Kg/cm 2 の圧力で成形した後に大気中
１５００℃で４８時間焼成して得た耐火材は気孔率が１
％以下であって緻密性が高く、熱伝導率も良好である。
焼結密度が低く気孔率が大きいものは融体が内部に浸透
し溶損し易いので好ましくない。
【００１３】本発明の輻射管は、あらかじめ輻射管の表
面に、酸化Ｍｇを主成分とし、酸化鉄を含み、さらに酸
化Ｍｇおよび酸化鉄と共に複合酸化物を形成する酸化物
からなる高融点の複合酸化物層を形成したものでもよ
い。輻射管表面に上記複合酸化物層を形成するには、
(1) 酸化Ｍｇを主成分とし、酸化鉄を含み、さらに酸化
Ｍｇおよび酸化鉄と共に高融点の複合酸化物を形成する
酸化物を含む耐塩基性耐火材によって上記輻射管を形成
する方法、あるいは (2)酸化Ｍｇなどを主体とする未焼
成耐火材の表面に、酸化Ｍｇを主成分とし、酸化鉄を含
み、さらに酸化Ｍｇおよび酸化鉄と共に高融点の複合酸
化物を形成する酸化物を含む混合スラリーを一定厚さに
塗布し、焼成する方法などによって形成することができ
る。これらの輻射管は、その全体または表面に酸化Ｍｇ
−酸化鉄−上記酸化物の３成分系高融点複合酸化物層が
形成され、その好適な一例であるＭｇＯ−ＴｉＯ2−Ｆ
ｅ2 Ｏ3 は、既に述べたように、ＴｉＯ2 に対するＭｇ
Ｏの量が４２wt％以上、Ｆｅ2 Ｏ3 に対するＭｇＯの量
が８wt％以上の範囲で約１７５０℃以上の融点を有する
高融点複合酸化物であり、これが耐火材の内部に融体が
浸入するのを阻止し、耐火材の劣化を防止するので優れ
た耐蝕性が得られる。ＴｉＯ2 に代えてＮｂ2 Ｏ5 、Ｎ
ｄ2 Ｏ3 、Ｌａ2 Ｏ3 、Ｍｎ3 Ｏ4 、ＮｉＯ、Ｃｏ3 Ｏ
4 を用いた複合酸化物層を設けても同様の耐蝕性が得ら
れる。
面に、酸化Ｍｇを主成分とし、酸化鉄を含み、さらに酸
化Ｍｇおよび酸化鉄と共に複合酸化物を形成する酸化物
からなる高融点の複合酸化物層を形成したものでもよ
い。輻射管表面に上記複合酸化物層を形成するには、
(1) 酸化Ｍｇを主成分とし、酸化鉄を含み、さらに酸化
Ｍｇおよび酸化鉄と共に高融点の複合酸化物を形成する
酸化物を含む耐塩基性耐火材によって上記輻射管を形成
する方法、あるいは (2)酸化Ｍｇなどを主体とする未焼
成耐火材の表面に、酸化Ｍｇを主成分とし、酸化鉄を含
み、さらに酸化Ｍｇおよび酸化鉄と共に高融点の複合酸
化物を形成する酸化物を含む混合スラリーを一定厚さに
塗布し、焼成する方法などによって形成することができ
る。これらの輻射管は、その全体または表面に酸化Ｍｇ
−酸化鉄−上記酸化物の３成分系高融点複合酸化物層が
形成され、その好適な一例であるＭｇＯ−ＴｉＯ2−Ｆ
ｅ2 Ｏ3 は、既に述べたように、ＴｉＯ2 に対するＭｇ
Ｏの量が４２wt％以上、Ｆｅ2 Ｏ3 に対するＭｇＯの量
が８wt％以上の範囲で約１７５０℃以上の融点を有する
高融点複合酸化物であり、これが耐火材の内部に融体が
浸入するのを阻止し、耐火材の劣化を防止するので優れ
た耐蝕性が得られる。ＴｉＯ2 に代えてＮｂ2 Ｏ5 、Ｎ
ｄ2 Ｏ3 、Ｌａ2 Ｏ3 、Ｍｎ3 Ｏ4 、ＮｉＯ、Ｃｏ3 Ｏ
4 を用いた複合酸化物層を設けても同様の耐蝕性が得ら
れる。
【００１４】本発明の光高温計は、(1) 融体に接した輻
射管表面に高融点の複合酸化物層が存在し、これが輻射
管を形成する耐火材内部への融体の浸透を防止するの
で、カルシウムフェライトスラグ等の強塩基性融体に対
して輻射管の耐蝕性が著しく向上し、２４時間以上の連
続測定が可能である。(2) 融体によって加熱された輻射
管内部の輻射光によって温度測定を行なうために融体の
性状に制約されず、輻射率も一定であるので温度補正の
必要がなく、正確な測温ができる。(3) 輻射管の内部は
外部雰囲気と遮断されており、炉内のバーナー炎や雰囲
気ガスなどによる輻射熱の影響を受けない。(4) 輻射管
の先端を直接に融体に浸漬するので、融体内部の温度を
測定することができる。(5) 融体温度を直接に測定する
ので外乱要因が少なく測定精度が高い。(6) 輻射管の内
部は中空であり、熱電対などのセンサーが内臓されてい
ないので、万一輻射管が溶損または破損しても輻射管を
交換すれば足り、取扱い易い。
射管表面に高融点の複合酸化物層が存在し、これが輻射
管を形成する耐火材内部への融体の浸透を防止するの
で、カルシウムフェライトスラグ等の強塩基性融体に対
して輻射管の耐蝕性が著しく向上し、２４時間以上の連
続測定が可能である。(2) 融体によって加熱された輻射
管内部の輻射光によって温度測定を行なうために融体の
性状に制約されず、輻射率も一定であるので温度補正の
必要がなく、正確な測温ができる。(3) 輻射管の内部は
外部雰囲気と遮断されており、炉内のバーナー炎や雰囲
気ガスなどによる輻射熱の影響を受けない。(4) 輻射管
の先端を直接に融体に浸漬するので、融体内部の温度を
測定することができる。(5) 融体温度を直接に測定する
ので外乱要因が少なく測定精度が高い。(6) 輻射管の内
部は中空であり、熱電対などのセンサーが内臓されてい
ないので、万一輻射管が溶損または破損しても輻射管を
交換すれば足り、取扱い易い。
【００１５】
【実施例および比較例】以下に本発明の実施例を示す。
なお、以下の実施例は本発明の範囲を限定するものでは
ない。 実施例１ 粒度４０〜２００μm のＭｇＯ粉末９０wt％と、粒度４
０〜２００μm のＴｉＯ2 粉末１０wt％とを混合して１
５００Kg/cm 2 の圧力で成形した後に大気中１５００℃
で４８時間焼成することにより、外径２０mm、長さ３０
０mm、肉厚５mmの下端が閉塞された中空の管材を得た。
この管材を輻射管に用い、上端開口部に焦点距離３００
mmの集光レンズを備えた光ファイバーを接続し、該光フ
ァイバーを介して輻射温度計に接続して光高温計を形成
した。この輻射管の下端約３０mmを溶融状態のカルシウ
ムフェライトスラグに浸漬して先端が溶損するまで融体
温度を連続測定した。この結果を表１に示した。表１か
ら明らかなように、本実施例においては３３時間の連続
測定が可能であった。
なお、以下の実施例は本発明の範囲を限定するものでは
ない。 実施例１ 粒度４０〜２００μm のＭｇＯ粉末９０wt％と、粒度４
０〜２００μm のＴｉＯ2 粉末１０wt％とを混合して１
５００Kg/cm 2 の圧力で成形した後に大気中１５００℃
で４８時間焼成することにより、外径２０mm、長さ３０
０mm、肉厚５mmの下端が閉塞された中空の管材を得た。
この管材を輻射管に用い、上端開口部に焦点距離３００
mmの集光レンズを備えた光ファイバーを接続し、該光フ
ァイバーを介して輻射温度計に接続して光高温計を形成
した。この輻射管の下端約３０mmを溶融状態のカルシウ
ムフェライトスラグに浸漬して先端が溶損するまで融体
温度を連続測定した。この結果を表１に示した。表１か
ら明らかなように、本実施例においては３３時間の連続
測定が可能であった。
【００１６】実施例２ 輻射管の材質をＴｉＯ2 粉末に代えてＬａ2 Ｏ3 粉末、
Ｍｎ3 Ｏ4 粉末またはＮｂ2 Ｏ5 粉末を用いた他は実施
例１と同一の条件で製造した輻射管を用い、同一条件で
溶融状態のカルシウムフェライトスラグの温度を測定し
た。この結果を表１に纏めて示した。本実施例において
も１６時間〜３０時間の連続測定が可能であった。
Ｍｎ3 Ｏ4 粉末またはＮｂ2 Ｏ5 粉末を用いた他は実施
例１と同一の条件で製造した輻射管を用い、同一条件で
溶融状態のカルシウムフェライトスラグの温度を測定し
た。この結果を表１に纏めて示した。本実施例において
も１６時間〜３０時間の連続測定が可能であった。
【００１７】実施例３ 粒径１００μm 以下のＭｇＯ粉末（40wt％）、Ｆｅ2 Ｏ
3 粉末（20wt％）およびＴｉＯ2 粉末（40wt％）をスラ
リー状に混合したものをＭｇＯ粉末からなる未焼成の中
空耐火材の表面に厚さ１〜２mmに設けた。これを大気中
１４５０℃で２時間かけて焼成し、表面にＭｇＯ−Ｆｅ
2 Ｏ3 −ＴｉＯ2 からなる複合酸化物層を有する輻射管
を製造した。この輻射管を用いて、実施例１と同一条件
で溶融状態のカルシウムフェライトスラグの温度を測定
した。この結果を表１に纏めて示した。本実施例におい
ても３０時間の連続測定が可能であった。
3 粉末（20wt％）およびＴｉＯ2 粉末（40wt％）をスラ
リー状に混合したものをＭｇＯ粉末からなる未焼成の中
空耐火材の表面に厚さ１〜２mmに設けた。これを大気中
１４５０℃で２時間かけて焼成し、表面にＭｇＯ−Ｆｅ
2 Ｏ3 −ＴｉＯ2 からなる複合酸化物層を有する輻射管
を製造した。この輻射管を用いて、実施例１と同一条件
で溶融状態のカルシウムフェライトスラグの温度を測定
した。この結果を表１に纏めて示した。本実施例におい
ても３０時間の連続測定が可能であった。
【００１８】比較例１ 粒度４０〜２００μm のＡｌ2 Ｏ3 粉末およびＭｇＯ粉
末を用いた他は同一条件で実施例１と同形の管材を製造
し、これを輻射管に用い、同一条件で溶融状態のカルシ
ウムフェライトスラグの温度測定を行なった。この結果
を表１に纏めて示した。これらの輻射管は融体に挿入
後、３０分〜２時間以内に溶損ないし亀裂が生じ、温度
測定を継続することができなかった。
末を用いた他は同一条件で実施例１と同形の管材を製造
し、これを輻射管に用い、同一条件で溶融状態のカルシ
ウムフェライトスラグの温度測定を行なった。この結果
を表１に纏めて示した。これらの輻射管は融体に挿入
後、３０分〜２時間以内に溶損ないし亀裂が生じ、温度
測定を継続することができなかった。
【００１９】
【表１】 試料 輻射管成分 測定時間 測定温度℃ 備考 実施例１ ＭｇＯ−ＴｉＯ2 ３３時間 1250 良好 ２−１ ＭｇＯ−Ｌａ2 Ｏ3 ２０時間 1230 々 ２−２ ＭｇＯ−Ｍｎ3 Ｏ4 １６時間 1248 々 ２−３ ＭｇＯ−Ｎｂ2 Ｏ5 ３０時間 1243 々 実施例３ ＭｇＯ−ＴｉＯ2 −Ｆｅ2 Ｏ3 ３０時間 1237 々 比較例１ Ａｌ2 Ｏ3 ３０分以内 1245 著しく溶損 ＭｇＯ ２時間 1249 亀裂発生
【００２０】上記実施例および比較例から明らかなよう
に、本発明に係る輻射管を用いた光高温計は、従来の輻
射管を用いたものと同等の測定精度を有し、しかも従来
の輻射管が３０分〜２時間以内に溶損し、または熱衝撃
によって亀裂が発生し、それ以上の測定を継続できない
のに対して本発明の輻射管を用いた光高温計は１６時間
〜３３時間に及ぶ長時間の連続測定が可能である。
に、本発明に係る輻射管を用いた光高温計は、従来の輻
射管を用いたものと同等の測定精度を有し、しかも従来
の輻射管が３０分〜２時間以内に溶損し、または熱衝撃
によって亀裂が発生し、それ以上の測定を継続できない
のに対して本発明の輻射管を用いた光高温計は１６時間
〜３３時間に及ぶ長時間の連続測定が可能である。
【００２１】
【発明の効果】本発明の光高温計は強塩基性融体に対す
る耐蝕性に優れ、従来は３０分〜２時間程度しか測定で
きないカルシウムフェライトスラグ等についても１６時
間以上の連続測定が可能である。また融体内部の温度を
測定でき、しかも、融体の性状に制約されず、温度補正
の必要がなく、さらに炉内のバーナー炎や雰囲気ガスな
どによる外乱要因の影響を受けない利点がある。また輻
射管の内部に熱電対などのセンサーを有しないので、万
一輻射管が溶損または破損しても輻射管を交換すれば足
り、取扱い易い。
る耐蝕性に優れ、従来は３０分〜２時間程度しか測定で
きないカルシウムフェライトスラグ等についても１６時
間以上の連続測定が可能である。また融体内部の温度を
測定でき、しかも、融体の性状に制約されず、温度補正
の必要がなく、さらに炉内のバーナー炎や雰囲気ガスな
どによる外乱要因の影響を受けない利点がある。また輻
射管の内部に熱電対などのセンサーを有しないので、万
一輻射管が溶損または破損しても輻射管を交換すれば足
り、取扱い易い。
【図１】 本発明の光高温を示す概略断面図
【図２】 輻射管表面の状態を示す模式図
【図３】 ＭｇＯ−ＴｉＯ2 −Ｆｅ2 Ｏ3 の３元状態図
１０−光高温計、 １１−融体、 １２−輻射管、 １
３−光学系 １５−輻射温度計
３−光学系 １５−輻射温度計
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 悦治 埼玉県大宮市北袋町１丁目297番地 三菱 マテリアル株式会社中央研究所内
Claims (5)
- 【請求項１】 融体に挿入される輻射管と、該輻射管の
上端に設けられた集光レンズおよび光ファイバからなる
光学系と、該光学系を通じて輻射管に接続された輻射温
度計とを有する光高温計において、酸化マグネシウムを
主成分とし、高温下で酸化マグネシウムおよび融体中の
鉄と共に高融点の複合酸化物を形成する酸化物を含む耐
塩基性耐火材によって上記輻射管を形成したことを特徴
とする強塩基性高温融体用光高温計。 - 【請求項２】 融体に挿入される輻射管と、該輻射管の
上端に設けられた集光レンズおよび光ファイバからなる
光学系と、該光学系を通じて輻射管に接続された輻射温
度計とを有する光高温計において、耐火材からなる輻射
管の表面に、酸化マグネシウムを主成分とし、酸化鉄を
含み、さらに酸化マグネシウムおよび酸化鉄と共に複合
酸化物を形成する酸化物からなる高融点の複合酸化物層
が形成されていることを特徴とする強塩基性高温融体用
光高温計。 - 【請求項３】 酸化マグネシウムおよび酸化鉄と共に高
融点の複合酸化物を形成する酸化物として、酸化チタ
ン、酸化ニオブ、酸化ネオジム、酸化ランタン、酸化マ
ンガン、酸化ニッケルおよび酸化コバルトのうち１種ま
たは２種以上を含む耐火材からなる輻射管を有する請求
項１または２の光高温計。 - 【請求項４】 酸化マグネシウムの含有量５０重量％以
上、酸化マグネシウムおよび酸化鉄と共に高融点の複合
酸化物を形成する酸化物の含有量０．１〜５０重量％未
満である耐火材からなる輻射管を有する請求項１〜３の
何れかの光高温計。 - 【請求項５】 輻射管表面に酸化マグネシウム、酸化チ
タン、酸化鉄からなる複合酸化物層を有し、該複合酸化
物層の酸化マグネシウム含有量が酸化鉄に対して８重量
％以上、酸化チタンに対して５０重量％以上である耐火
材からなる輻射管を有する請求項１、２または４の光高
温計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5526994A JPH07243914A (ja) | 1994-03-01 | 1994-03-01 | 強塩基性高温融体用光高温計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5526994A JPH07243914A (ja) | 1994-03-01 | 1994-03-01 | 強塩基性高温融体用光高温計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07243914A true JPH07243914A (ja) | 1995-09-19 |
Family
ID=12993895
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5526994A Pending JPH07243914A (ja) | 1994-03-01 | 1994-03-01 | 強塩基性高温融体用光高温計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07243914A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003020268A (ja) * | 2001-07-06 | 2003-01-24 | Itochu Ceratech Corp | マグネシア−酸化コバルト−チタニア−アルミナ系クリンカー及びそれを用いて得られる耐火物 |
| US7445384B2 (en) * | 2001-10-01 | 2008-11-04 | Vesuvius Crucible Company | Pyrometer |
| JP2018503834A (ja) * | 2014-12-22 | 2018-02-08 | ローズマウント インコーポレイテッド | 振動検出を備えるサーモウェルシステム |
-
1994
- 1994-03-01 JP JP5526994A patent/JPH07243914A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003020268A (ja) * | 2001-07-06 | 2003-01-24 | Itochu Ceratech Corp | マグネシア−酸化コバルト−チタニア−アルミナ系クリンカー及びそれを用いて得られる耐火物 |
| US7445384B2 (en) * | 2001-10-01 | 2008-11-04 | Vesuvius Crucible Company | Pyrometer |
| JP2018503834A (ja) * | 2014-12-22 | 2018-02-08 | ローズマウント インコーポレイテッド | 振動検出を備えるサーモウェルシステム |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20010717 |