JPH07333065A - 高温融体の温度測定方法 - Google Patents
高温融体の温度測定方法Info
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- JPH07333065A JPH07333065A JP6160491A JP16049194A JPH07333065A JP H07333065 A JPH07333065 A JP H07333065A JP 6160491 A JP6160491 A JP 6160491A JP 16049194 A JP16049194 A JP 16049194A JP H07333065 A JPH07333065 A JP H07333065A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 熱電対を使用せず、離れた場所から高温融体
の温度を測定する方法と測定に使用する浸漬パイプの材
質に係わるものである。 【構成】酸化物セラミック、炭化ケイ素および炭素を主
成分とするセラミック材料からなり、一端を封止された
パイプを高温融体のなかに浸漬し、パイプの開放側の開
口部から該封止側の内面底部の輝度を光高温計で測定す
ることを特徴とする。
の温度を測定する方法と測定に使用する浸漬パイプの材
質に係わるものである。 【構成】酸化物セラミック、炭化ケイ素および炭素を主
成分とするセラミック材料からなり、一端を封止された
パイプを高温融体のなかに浸漬し、パイプの開放側の開
口部から該封止側の内面底部の輝度を光高温計で測定す
ることを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高温融体の温度測定方
法に係わり、さらに詳しくは、高温の金属溶湯あるいは
ガラス溶融体の温度測定方法に係わるものである。
法に係わり、さらに詳しくは、高温の金属溶湯あるいは
ガラス溶融体の温度測定方法に係わるものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、金属溶湯等の高温融体の温度測定
にはいわゆるイマージョン方式と呼ばれる方式が採用さ
れている。これは保護管で保護された熱電対を溶湯中に
浸漬して温度を測定する方法であり、正確な温度を測定
できる特徴がある反面、保護管が直接金属溶湯に浸漬さ
れる為に保護管の消耗や劣化が激しく、頻繁に取り替え
る必要がある。特に最近では製鋼や鋳鋼の現場で、溶湯
の温度管理上、連続測温が必要になってきており、長時
間の連続測温が問題になってきている。溶鋼の連続測温
では、先ず、溶湯に浸漬する材料の問題の外に、熱電対
と保護管を長時間高温雰囲気中で支持、固定する機械的
機構にも問題がある。材料の問題では、現実、材料特性
の問題の外に価格の問題、使いやすさ等を勘案した場
合、実際満足できる材料は存在しないのが現状である。
また、熱電対を使用するとどうしても外部の機器と電気
的に接続しておくことが必要であり、設備的に繁雑にな
り、しかも測温に思わぬエラーが入ることもある。
にはいわゆるイマージョン方式と呼ばれる方式が採用さ
れている。これは保護管で保護された熱電対を溶湯中に
浸漬して温度を測定する方法であり、正確な温度を測定
できる特徴がある反面、保護管が直接金属溶湯に浸漬さ
れる為に保護管の消耗や劣化が激しく、頻繁に取り替え
る必要がある。特に最近では製鋼や鋳鋼の現場で、溶湯
の温度管理上、連続測温が必要になってきており、長時
間の連続測温が問題になってきている。溶鋼の連続測温
では、先ず、溶湯に浸漬する材料の問題の外に、熱電対
と保護管を長時間高温雰囲気中で支持、固定する機械的
機構にも問題がある。材料の問題では、現実、材料特性
の問題の外に価格の問題、使いやすさ等を勘案した場
合、実際満足できる材料は存在しないのが現状である。
また、熱電対を使用するとどうしても外部の機器と電気
的に接続しておくことが必要であり、設備的に繁雑にな
り、しかも測温に思わぬエラーが入ることもある。
【０００３】
【発明が解決する課題】本発明はかかる問題点に鑑みて
なされたもので、熱電対を使用せず、離れた所から正確
に測温できる新しい測温方式と、この測温に使用する新
しい溶湯浸漬材料を提供するものである。
なされたもので、熱電対を使用せず、離れた所から正確
に測温できる新しい測温方式と、この測温に使用する新
しい溶湯浸漬材料を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題に関して鋭意研
究を行った結果、次の知見を得た。すなわち、 １． 高温融体の中に、一端を封止され、他端は開放さ
れた耐融体性材料からなるパイプの封止側を浸漬し、該
開放側の開口部から該封止側の内面底部の輝度を測定す
ることによって、高温融体の温度を離れた場所から長時
間連続的に測定できること。および ２． 高温融体の中に、一端を封止され、他端は開放さ
れた耐融体性材料からなるパイプの封止側を浸漬し、該
開放側の開口部から該封止側の内面底部に超音波を照射
し、該超音波の反射波を超音波温度計で測定することに
よっ超て、高温融体の温度を離れた場所から長時間連続
的に測定できること。そして、 ３． 上記耐融体性材料が、酸化物セラミック、炭化ケ
イ素および炭素を主成分とするセラミック材料、および
（Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ）の中から選ばれた一種あるいは二種
以上の元素と酸化物セラミックをを主成分とするサーメ
ット材料がが好ましいこと。 以上の知見を得た。本発明はこの新しい知見に基づいて
なされたものである。
究を行った結果、次の知見を得た。すなわち、 １． 高温融体の中に、一端を封止され、他端は開放さ
れた耐融体性材料からなるパイプの封止側を浸漬し、該
開放側の開口部から該封止側の内面底部の輝度を測定す
ることによって、高温融体の温度を離れた場所から長時
間連続的に測定できること。および ２． 高温融体の中に、一端を封止され、他端は開放さ
れた耐融体性材料からなるパイプの封止側を浸漬し、該
開放側の開口部から該封止側の内面底部に超音波を照射
し、該超音波の反射波を超音波温度計で測定することに
よっ超て、高温融体の温度を離れた場所から長時間連続
的に測定できること。そして、 ３． 上記耐融体性材料が、酸化物セラミック、炭化ケ
イ素および炭素を主成分とするセラミック材料、および
（Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ）の中から選ばれた一種あるいは二種
以上の元素と酸化物セラミックをを主成分とするサーメ
ット材料がが好ましいこと。 以上の知見を得た。本発明はこの新しい知見に基づいて
なされたものである。
【０００５】
【作用】本発明の測温機構は、一端を封止した耐融体性
材料からなるパイプの封止側を融体の中に浸漬し、該パ
イプの開口部側から浸漬した封止部内面底部の輝度を測
定することによって温度を測定するものである。また、
内面底部に超音波を照射し、該超音波の反射波を超音波
温度計で測定することによって、離れた場所から温度を
測定するものである。輝度の測定では、単色放射輝度に
は光高温計や光電管高温計（本発明ではこの二つを以後
光高温計とよぶことにする）、全幅射輝度には放射温度
計を使用できる。測定に際してこれらの測温計器の対物
レンズ側を浸漬パイプの開口部側に向け、焦点をパイプ
の底に合わせて底部の輝度を測定する。パイプ材料とし
ては、熱電対を使った通常の溶湯測温に使用される保護
管材料は全て使用できる。たとえば現在市販されている
酸化物、窒化物、炭化物等のセラミック質材料、あるい
はカーボン材料、酸化物とカーボン複合体、酸化物とモ
リブデン、酸化物とタングステン等のサーメット材料、
あるいは耐熱金属材料等、熱電計の保護管材料は全て、
その目的、用途に応じて適宜使用できるが、本発明の目
的の為には、酸化物セラミック、炭化ケイ素および炭素
を主成分とするセラミック材料がもっとも好ましい。こ
の材料は、ＺｒＯ２，ＡＬ２Ｏ３，ＭｇＯ等の酸化物セ
ラミックと、ＳｉＣ、炭素を主成分とする材料で、炭素
は２０〜５５％，ＳｉＣは ３〜５０％，酸化物セラミ
ックは２０〜５５％の範囲が好ましく、他のセラミック
成分は、１０％以内の範囲に於いて適宜添加できる。成
分がこの範囲の材料は、熱衝撃、および溶湯特に溶鋼に
対する耐溶損性に優れ、長時間の浸漬に耐えることがで
きる。また、熱電導性にも優れており、温度応答性が優
れている。また、本材料は安価なことも特徴で測温コス
トを大幅にコストダウンできる。また、上記成分の中で
特に炭素、ＳｉＣ、とりわけ炭素の存在は放射率の改善
に顕著な効果があるので、放射率の点からは、その量
は、少なくとも２０％以上が好ましい。上記成分の材料
は、溶湯に浸漬したときの使用特性のほか、放射率が高
い材料であるという点で優れているのである。なお、パ
イプ底面の放射率を改善するために、上記成分のパイプ
あるいは通常の材料のパイプの底面に、単色放射率、全
放射率の優れた酸化鉄、酸化ニッケルの様な材料を被
覆、あるいは底部に充填するのも効果がある。因みに単
色放射率では、酸化鉄は０．９８、酸化ニッケルは０．
９６で、共に炭素（０．９０）よりも高い。一方超音波
の反射波を使って測温する場合は材料の放射率は重要で
はないので、使用するパイプ材料に特別な制約はない
が、長時間連続測温する場合、耐溶損性の点から上記成
分範囲の材料が好ましい。超音波を使用する場合、超音
波は伝播する雰囲気の温度によってそのエコーがが変化
する性質を利用するもので、発信した超音波が帰ってき
たとき時間差が変化するのでこれで温度を知るものであ
る。この場合の発信器、受信機の配置は、輝度を測定す
る場合と同じく、浸漬パイプの開口部に対向した位置に
取り付ける。
材料からなるパイプの封止側を融体の中に浸漬し、該パ
イプの開口部側から浸漬した封止部内面底部の輝度を測
定することによって温度を測定するものである。また、
内面底部に超音波を照射し、該超音波の反射波を超音波
温度計で測定することによって、離れた場所から温度を
測定するものである。輝度の測定では、単色放射輝度に
は光高温計や光電管高温計（本発明ではこの二つを以後
光高温計とよぶことにする）、全幅射輝度には放射温度
計を使用できる。測定に際してこれらの測温計器の対物
レンズ側を浸漬パイプの開口部側に向け、焦点をパイプ
の底に合わせて底部の輝度を測定する。パイプ材料とし
ては、熱電対を使った通常の溶湯測温に使用される保護
管材料は全て使用できる。たとえば現在市販されている
酸化物、窒化物、炭化物等のセラミック質材料、あるい
はカーボン材料、酸化物とカーボン複合体、酸化物とモ
リブデン、酸化物とタングステン等のサーメット材料、
あるいは耐熱金属材料等、熱電計の保護管材料は全て、
その目的、用途に応じて適宜使用できるが、本発明の目
的の為には、酸化物セラミック、炭化ケイ素および炭素
を主成分とするセラミック材料がもっとも好ましい。こ
の材料は、ＺｒＯ２，ＡＬ２Ｏ３，ＭｇＯ等の酸化物セ
ラミックと、ＳｉＣ、炭素を主成分とする材料で、炭素
は２０〜５５％，ＳｉＣは ３〜５０％，酸化物セラミ
ックは２０〜５５％の範囲が好ましく、他のセラミック
成分は、１０％以内の範囲に於いて適宜添加できる。成
分がこの範囲の材料は、熱衝撃、および溶湯特に溶鋼に
対する耐溶損性に優れ、長時間の浸漬に耐えることがで
きる。また、熱電導性にも優れており、温度応答性が優
れている。また、本材料は安価なことも特徴で測温コス
トを大幅にコストダウンできる。また、上記成分の中で
特に炭素、ＳｉＣ、とりわけ炭素の存在は放射率の改善
に顕著な効果があるので、放射率の点からは、その量
は、少なくとも２０％以上が好ましい。上記成分の材料
は、溶湯に浸漬したときの使用特性のほか、放射率が高
い材料であるという点で優れているのである。なお、パ
イプ底面の放射率を改善するために、上記成分のパイプ
あるいは通常の材料のパイプの底面に、単色放射率、全
放射率の優れた酸化鉄、酸化ニッケルの様な材料を被
覆、あるいは底部に充填するのも効果がある。因みに単
色放射率では、酸化鉄は０．９８、酸化ニッケルは０．
９６で、共に炭素（０．９０）よりも高い。一方超音波
の反射波を使って測温する場合は材料の放射率は重要で
はないので、使用するパイプ材料に特別な制約はない
が、長時間連続測温する場合、耐溶損性の点から上記成
分範囲の材料が好ましい。超音波を使用する場合、超音
波は伝播する雰囲気の温度によってそのエコーがが変化
する性質を利用するもので、発信した超音波が帰ってき
たとき時間差が変化するのでこれで温度を知るものであ
る。この場合の発信器、受信機の配置は、輝度を測定す
る場合と同じく、浸漬パイプの開口部に対向した位置に
取り付ける。
【０００６】
【実施例】実施例によって本発明を説明する。 実施例１ ＡＬ２Ｏ３ ４３％、ＳｉＣ ２０％、グラファイト
３７％からなる先端が封止されたパイプ（外径５０ｍ
ｍ、内径１８ｍｍ、長さ７００ｍｍ）を高周波溶解炉の
溶鋼中に２００ｍｍの深さ浸漬し、治具で固定した。パ
イプの開口部上端から０．１ｍの位置に光高温計の対物
レンズを取り付け焦点をパイプ内面の底に合わせた。ま
た、比較の為にＰＲ熱電対を使った消耗型熱電対で３０
分ごとに実温度を測定した。溶湯は、鋳鋼の溶湯で、温
度は１５５０℃に保持して１０時間連続測温することと
し、これを１０回、延べ１００時間浸漬して測温した。 結果 パイプの溶損状況 溶鋼浸漬部のメニスカス部分に若干溶損が見られたがそ
の他の部分はほとんど溶損が見られ無かった。 温度測定結果 熱電対の温度が常に３〜５度高めにでる傾向はあった
が、測温時間中この傾向は変わることはなかった。つま
り、３〜５度の補正をすれば実温度を正確に推定できる
ことが判明した。また、この傾向は測温時間を通して変
わることはなかったので延べ１００時間に渡る長時間の
連続測温でも正確に実温度を把握できることが判明し
た。 実施例２ 実施例１のパイプの代わりに、ＺｒＯ２ ２０％、Ｓｉ
Ｃ ３０％、グラファイト５０％からなる先端が封止さ
れたパイプ（外径５０ｍｍ、内径１８ｍｍ、長さ７００
ｍｍ）を取り付け、同じく高周波溶解炉の溶鋼中に２０
０ｍｍの深さ浸漬し、治具で固定し、光高温計を使い連
続測温した。パイプ上端から光高温計の対物レンズまで
の距離は、０．１ｍ。その他の条件は実施例１の条件と
同じ。 温度測定結果 実施例１とおなじく熱電対の温度（実温度）より３〜５
度高めにでる傾向は変わらず、延べ１００時間連続測温
できた。 実施例３ パイプとして、ＺｒＯ２−Ｍｏの熱電対保護管（外径２
５ｍｍ、内径１５ｍｍ、長さ１０００ｍｍ）を使用し
た。これを高周波溶解炉の溶鋼中に２００ｍｍの深さ浸
漬し、治具で固定した。パイプの開口部上端から０．２
ｍの位置に、パイプ開口部に対向して超音波温度計の発
信子と、受信子を取り付けた。比較の為にＰＲ熱電対を
使った消耗型熱電対で３０分ごとに実温度を測定した。
溶湯は、実施例１の特殊鋼の溶湯を用い、温度は１５５
０℃に保持して５０時間連続測温した。 測温結果 熱電対で測定した実温度の±１０℃の範囲で変動した。
実施例１，２の様な輝度測定の場合に比べて精度は劣っ
ていたが、温度測定できることが確認できた。
３７％からなる先端が封止されたパイプ（外径５０ｍ
ｍ、内径１８ｍｍ、長さ７００ｍｍ）を高周波溶解炉の
溶鋼中に２００ｍｍの深さ浸漬し、治具で固定した。パ
イプの開口部上端から０．１ｍの位置に光高温計の対物
レンズを取り付け焦点をパイプ内面の底に合わせた。ま
た、比較の為にＰＲ熱電対を使った消耗型熱電対で３０
分ごとに実温度を測定した。溶湯は、鋳鋼の溶湯で、温
度は１５５０℃に保持して１０時間連続測温することと
し、これを１０回、延べ１００時間浸漬して測温した。 結果 パイプの溶損状況 溶鋼浸漬部のメニスカス部分に若干溶損が見られたがそ
の他の部分はほとんど溶損が見られ無かった。 温度測定結果 熱電対の温度が常に３〜５度高めにでる傾向はあった
が、測温時間中この傾向は変わることはなかった。つま
り、３〜５度の補正をすれば実温度を正確に推定できる
ことが判明した。また、この傾向は測温時間を通して変
わることはなかったので延べ１００時間に渡る長時間の
連続測温でも正確に実温度を把握できることが判明し
た。 実施例２ 実施例１のパイプの代わりに、ＺｒＯ２ ２０％、Ｓｉ
Ｃ ３０％、グラファイト５０％からなる先端が封止さ
れたパイプ（外径５０ｍｍ、内径１８ｍｍ、長さ７００
ｍｍ）を取り付け、同じく高周波溶解炉の溶鋼中に２０
０ｍｍの深さ浸漬し、治具で固定し、光高温計を使い連
続測温した。パイプ上端から光高温計の対物レンズまで
の距離は、０．１ｍ。その他の条件は実施例１の条件と
同じ。 温度測定結果 実施例１とおなじく熱電対の温度（実温度）より３〜５
度高めにでる傾向は変わらず、延べ１００時間連続測温
できた。 実施例３ パイプとして、ＺｒＯ２−Ｍｏの熱電対保護管（外径２
５ｍｍ、内径１５ｍｍ、長さ１０００ｍｍ）を使用し
た。これを高周波溶解炉の溶鋼中に２００ｍｍの深さ浸
漬し、治具で固定した。パイプの開口部上端から０．２
ｍの位置に、パイプ開口部に対向して超音波温度計の発
信子と、受信子を取り付けた。比較の為にＰＲ熱電対を
使った消耗型熱電対で３０分ごとに実温度を測定した。
溶湯は、実施例１の特殊鋼の溶湯を用い、温度は１５５
０℃に保持して５０時間連続測温した。 測温結果 熱電対で測定した実温度の±１０℃の範囲で変動した。
実施例１，２の様な輝度測定の場合に比べて精度は劣っ
ていたが、温度測定できることが確認できた。
【０００７】
１．離れた場所から温度測定できる。 ２．長時間の連続測温ができる。 ３．測温コストを極めて安くできる。 ４．炉のライニングの寿命を延ばした。 ５．電力使用量等を大幅に削減し、原価を下げた。 ６．品質管理に貢献した。
Claims (4)
- 【請求項１】 高温融体の中に、一端を封止され、他端
は開放された耐融体性材料からなるパイプの封止側を浸
漬し、該開放側の開口部から該封止側の内面底部の輝度
を測定することを特徴とする高温融体の温度測定方法。 - 【請求項２】 高温融体の中に、一端を封止され、他端
は開放された耐融体性材料からなるパイプの封止側を浸
漬し、該開放側の開口部から該封止側の内面底部に超音
波を照射し、該超音波の反射波を超音波温度計で測定す
ることを特徴とする高温融体の温度測定方法。 - 【請求項３】 上記耐融体性材料が、酸化物セラミッ
ク、炭化ケイ素および炭素を主成分とするセラミック材
料である請求項１あるいは２に記載の温度測定方法。 - 【請求項４】 上記耐融体性材料が、（Ｃｒ，Ｍｏ，
Ｗ）の中から選ばれた一種あるいは二種以上の元素と酸
化物セラミックをを主成分とするサーメットである請求
項１あるいは２に記載の温度測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6160491A JPH07333065A (ja) | 1994-06-08 | 1994-06-08 | 高温融体の温度測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6160491A JPH07333065A (ja) | 1994-06-08 | 1994-06-08 | 高温融体の温度測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07333065A true JPH07333065A (ja) | 1995-12-22 |
Family
ID=15716095
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6160491A Pending JPH07333065A (ja) | 1994-06-08 | 1994-06-08 | 高温融体の温度測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07333065A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0807952A3 (en) * | 1996-05-13 | 1998-01-14 | Applied Materials, Inc. | Plasma reactor with heated source of a polymer-hardening precursor material |
| WO2002010700A1 (fr) * | 2000-07-12 | 2002-02-07 | Northeastern University | Procede de mesure en continu de la temperature d'une poche de coulee et tube de thermometre |
-
1994
- 1994-06-08 JP JP6160491A patent/JPH07333065A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0807952A3 (en) * | 1996-05-13 | 1998-01-14 | Applied Materials, Inc. | Plasma reactor with heated source of a polymer-hardening precursor material |
| WO2002010700A1 (fr) * | 2000-07-12 | 2002-02-07 | Northeastern University | Procede de mesure en continu de la temperature d'une poche de coulee et tube de thermometre |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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