JPS61246636A - 溶鋼連続測温用保護管 - Google Patents

溶鋼連続測温用保護管

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JPS61246636A
JPS61246636A JP60087603A JP8760385A JPS61246636A JP S61246636 A JPS61246636 A JP S61246636A JP 60087603 A JP60087603 A JP 60087603A JP 8760385 A JP8760385 A JP 8760385A JP S61246636 A JPS61246636 A JP S61246636A
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tube
temperature
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protective tube
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Takao Yonezawa
米澤 孝夫
Nagaharu Sakai
長治 坂井
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K1/00Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
    • G01K1/08Protective devices, e.g. casings
    • G01K1/10Protective devices, e.g. casings for preventing chemical attack
    • G01K1/105Protective devices, e.g. casings for preventing chemical attack for siderurgical use

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、溶鋼測温用熱電対保護管に関し、特に本発明
は、溶鋼連続測温用熱電対保護管に関するものである0 (従来の技術) 従来紙製簡の先端に温度センサが固定された消耗型温度
計によシ溶鋼温度を直接測定することがなされているo
fた熱電対がBN 、 ZrO2、Aj205などの耐
熱製セラミック管によって保護された非消耗型温度計に
より溶鋼温度を連続的に直接測定する試みがなされてい
る。
(発明が解決しようとする問題点) 前記消耗型温度計によれば測温できる時間は10〜20
秒と極めて短時間であシ、連続して溶鋼の温度変化を知
るKは温度計を次々に取換えなければならないという欠
点があった。また熱電対をセラミック製保護管により保
護してなる従来の温度計の保護管のうち、BN製保護管
は耐酸化性が低く、機械的強度が小さく、溶鋼測温中に
スラグラインにおいて侵蝕が大きくがつホットプv ス
により製造しなければならないこともあって高価である
という欠点がある。またAl2O5製保護管は溶鋼に対
する耐蝕性には優れているが、熱衝撃に弱いため溶鋼浸
漬時に割れ易いという欠点があり、さらKまたZrO2
製保護管は相転移温度の前後で体積変化が大きいため溶
鋼浸漬時に割れやすく、安定化ZrO2製のものでも8
00 ℃以上の高温で長時間使用すると相転移が生じて
割れが入り、かつ価格的に高価であるという欠点があっ
た。
(問題点を解決するための手段) 本発明は、従来試みられた溶鋼連続測温用保護管の有す
る前記諸欠点を除去、改善した保護管を提供することを
目的とするものであり、特許請求の範囲記載の保護管を
提供することによって前記目的を達成することができる
。すなわち本発明は溶鋼連続測温用熱電対保護管におい
て、前記保護管は嵩密度2.6り7cm5より大きい反
応焼結窒化ケイ素よシなることを特徴とする溶鋼連続測
温用熱電対保護管を特定発明とし、溶鋼連続測温用熱電
対保護管において、前記保護管は嵩密度2 、6 y/
cm’より大きい反応焼結窒化ケイ素よりなる外管と緻
密なセラミック製内管とよりなることを特徴とする溶鋼
連続測温用熱電対保護管を第2発明とするものである。
ところで反応焼結窒化ケイ素(以下RB −SNと称す
)はht 、ム1合金やZnの溶湯に対する耐蝕性には
優れているが溶鋼には侵蝕されやすい材料であると従来
認識されていた。
ところで、本発明者らは、RB−3Nの密度と溶鋼に対
する侵蝕性との関係を改めて調査するために下記の実験
を行なった◎ フェロマンガン、フェロシリコンならびにアルZ ニウ
ムをそれぞれ用いて脱酸した1550〜1600℃の溶
鋼に密度が種々異なるRB−3Nを浸漬し、RB−8N
が溶鋼によって侵蝕を受ける速度を調べた。この実験結
果より本発明者らは第1図に示す如き関係があることを
新炭に知見した。
同図よシ溶鋼によるRB−8Nの侵蝕速度はRB−8N
の嵩密度と溶鋼中の酸素活量とに大きく依存することが
判った0すなわち酸素活量が低い溶鋼の場合にはRB−
8Nの嵩密度が侵蝕速度に及ばず影響は少ないが酸素活
量の大きい溶鋼の場合には嵩密度が低くなるに従って侵
蝕速度は急激に大きくなることが判った。
本発明の嵩密度2.6f/c渭’以上のRB −SN保
護管にあっては、同図からみて溶鋼中の酸素活量が15
 ppmの場合1時間当り約61111侵蝕されること
が推考される。
溶鋼温度を計測する温度計の保護管に要求される耐用寿
命は1回の製鋼作業時間から見て1時間であればよいこ
とがらRB −SN管の肉厚は1ofi程度が好適であ
るが、肉厚が厚くなるに従って測温に時間がかかるので
、好壕しくけ3〜6闘の肉厚が最も好適である◎ ところで窒化珪素焼結体として、反応焼結法以外にホッ
トプレス法や常圧焼結法で製造される嵩密度が3.1以
上、気孔率が#!!%以下と言う高密度品が存在するが
、これらホットプレス法や常圧焼結法で作られ喪ものK
は焼結助剤として種々の酸化物が添加されており、粒界
にガラス相が形成されている。このため1200℃以上
の高温では、このガラス相が軟化をはじめるため、高温
での強度が大幅に低下するので、上記ホットプレス法あ
るいは常圧焼結法により製造される高密度の窒化珪素は
溶鋼の測温用保護管として使用するKは不適当である。
本発明の嵩密度が2.6 f/C−以上の保護管の気孔
率は、嵩密度が例えは2−751/am5のもので約1
4%であシ、このうち開気孔は約11%である。
本発明者らは、前記嵩密度2.759/c−のRB−8
Nを用いて溶@IIC浸漬する実験を繰返し、RB−8
N保護管を長時間溶鋼に浸漬すると、保護管内壁の低温
部分(溶鋼湯面よシやや上)に無定形のウール状の析出
物が生じることを見出した。この析出物は、RB −S
Nの分解による生成ガスがRB −SNの気孔を通じて
保護管内に浸透し、低温部分でSiの化合物として析出
したものである03i51114の分解温度は1900
℃であるが、溶鋼の存在下では溶鋼温度1600℃前後
でもRB −SNはわずかに分解し、(1)式のように
Siの蒸気を生成する。
Si3N4  →3Si + 2N2      (1
)また、RB −8Nが溶鋼中の溶存酸素と反応してS
iO2となり、これが還元作用を受けてSiOの蒸気を
生成する0これら、Si蒸気またはSiO蒸気は、熱電
対の金属と反応してケイ化物を作り、または合金化して
測温の障害となる。特に白金の熱電対を使用する時には
、Pt −Siの合金を生じて白金の融点を大幅に低下
させ、熱電対の断線を起こす恐れがある〇 また溶鋼中のカーボンと酸素がCOガスとしてRB −
SNと溶鋼の界面からRB −SN内に浸透し、pi熱
電対を劣化させる。
上記RB −SN管内への81あるいは5i02蒸気お
よびCOガスの侵透による熱電対の断線または劣化を遅
延させるために本発明者らは開気孔の少ない緻密なセラ
ミック製保護管をRB −SN製保護管の内部に挿入し
てなる二重構造の保護管に想到した。内側に挿入される
内管としては、5i5N4の分解生成ガスを浸透させな
い緻密な組織を有し、かつ1600℃の温度において物
理的、化学的に安定なものが好ましく、良好な熱伝導性
ならびに価格の点から石英、アルミナ、あるいはムライ
ト製のものが特に好適である。前記アルミナあるいはム
ライト製の保護管は、本来熱衝撃に弱く、そのままでは
溶鋼浸漬時に割れやすいが、外管のRB −3N製保論
管が内管の受ける熱衝撃を緩和する作用を有することに
より、アルミナあるいはムライト製内管を有利に使用す
ることができる。
なおこの場合には、溶鋼の熱が外管から内管な経て熱電
対にまで迅速に到達するようにするため、すなわち熱電
対の熱応答性を向上させるため、熱伝導率の高い耐熱性
充填材をもって内管と外管との間隙を充填することが有
利である0かかる充填材としてはセラミックファイバー
あるいはセラミック粉を用いることができるが、粉の方
がファイバーに比し充填性ならびに充填作業性が良好で
ある。上記セラミック粉としては高温でSi5?J4及
び内管材料と反応しない高融点の窒化物、酸化物。
炭化物を用いることができ、なかでも5iSN4 tA
IN T 5102 + AZ205 @ ZrO2+
 Zr0− S:t02 + Mg0aSiOなどから
選ばれる何れか1棟または2種以上よシなる粉を用いる
ことが好適である0また、上記セラミック粉の熱膨張率
拡小さい方が好ましいが、E31seaよシ熱膨張率の
大きい粉を使用する時には、内管の先端部にのみ粉を充
填し、セラミックファイバーで粉の移動を防止させるこ
とによって障害なく熱伝導性を高めることができる0 次に本発明を、実施例及び比較例について説明する〇 一般構造材用炭素鋼(8341)約2 KyをMgOル
ツボ(内径70龍、高さ15Qm)に入れて、高周波溶
解し、フェロマンガン、金属ケイ素、金属7 ル4ニウ
ムの順に脱酸剤を添加して、溶鋼中の酸素活量な10〜
20 ppm 、温度を1560℃±20℃に制御した
溶鋼を準備した。
比較例 嵩密度が2−3 f/crR3並びに2.5 y/ct
n3のRB−3N製保護管(外径26簡、内径14鯰、
長さ500tml)K、白金−ロジウムPR(6−30
)の熱電対を挿入し、1000℃で5分間予熱後浴@に
浸漬して溶鋼温度を測定したところ、嵩密度が2.3μ
m5のもので約15分、嵩密度が2.5 f/Cm3(
7)もので約24分後に測定不能となった。
実施例1゜ 嵩密度2.759/cm’のRB−3N製保護管(外径
26m、内径14■、長さ500閤)を用いて比較例と
同様に溶鋼温度を測定したところ、約1.1時間の連続
測温か達成できた。
実施例2゜ 実施例1と同じ嵩密度2.75 f/cm’のRB−3
N製保護管に、アルミナ製の緻密な保護管(外径10鴎
、内径6鰭、長さ500 IIg )を挿入し、実施例
1と同様にして溶鋼温度を測定したところ、約2.4時
間の連続測温か達成できた。
実施例3゜ 第2図に示すように実施例2で示した嵩密度2.759
7cm3のRB−8N製保護管1とアルミナ内管2との
間にAIN粉3を充填し、このAIN粉の上部にアルミ
ナウール4をさらに充填した保護管を製作した。この保
護管と実施例2の保護管、すなわちAIN粉が充填され
ていない保護管との熱応答性を比較した。上記2種の保
護管を、1400℃に予熱した状態から溶鋼中に同時に
浸漬したところ、第3図に示す測温チャートが得られた
。同図よりム/N粉を充填することKより熱応答性が大
幅に改善されることが判明した。
(発明の効果) 本発明の溶鋼連続測温用保護管は、従来の保護管に比し
、長時間の溶鋼温度の測定が可能となった0
【図面の簡単な説明】
第1図はRB−88の嵩密度と溶鋼中の酸素活量の変化
に伴なう溶鋼による侵蝕速度の関係を示す図、第2図は
本発明の1つの実施態様を示す保護管の縦断面図、第3
図は本発明の1つの実施態様を示す保護管について行な
った温度と時間の関係を示す図である。 1・・・RB−8N製保護管、2・・・アルミナ製内管
。 3・・・A!N粉、4・・・アルミナウール。 特許出願人 日本重化学工業株式会社 代 理 人 弁理士  村  1) 政  油量   
弁理士  秦  野  拓  也適度(°C)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、溶鋼連続測温用熱電対保護管において、前記保護管
    は嵩密度2.6g/cm^3より大きい反応焼結窒化ケ
    イ素よりなることを特徴とする溶鋼連続測温用熱電対保
    護管。 2、溶鋼連続測温用熱電対保護管において、前記保護管
    は嵩密度2.6g/cm^3より大きい反応焼結窒化ケ
    イ素よりなる外管と緻密なセラミック製内管とよりなる
    ことを特徴とする溶鋼連続測温用熱電対保護管。 3、前記内管は石英、アルミナ、ムライトの何れか1種
    よりなることを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の
    保護管。 4、前記内管と外管との間隙の少なくとも一部にセラミ
    ック粉が充填されてなる特許請求の範囲第2項記載の保
    護管。 5、前記セラミック粉は窒化ケイ素、窒化アルミニウム
    、シリカ、アルミナ、ジルコニア、ジルコン、マグネシ
    アのなかから選ばれる何れか少なくとも1種の粉よりな
    る特許請求の範囲第4項記載の保護管。
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