JPS62132135A

JPS62132135A - 溶融金属温度連続測定方法

Info

Publication number: JPS62132135A
Application number: JP60272786A
Authority: JP
Inventors: Tomoyoshi Koyama; 小山　朝良; Toshiyuki Yamamoto; 俊行山本
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1985-12-04
Filing date: 1985-12-04
Publication date: 1987-06-15

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、転炉、ＡＯＤ炉、　ＲＨ炉等の溶融金属容器
内の溶融金属、たとえば溶鋼の連続測定方法に関する。

〔従来の技術〕

転炉における吹錬中の溶鋼のように、非常に高温である
溶鋼の温度を測定する方法としては、従来、サブランス
先端に消耗型の熱電対を取付けて測定する方法が一般的
である。

転炉では、出鋼時の溶鋼成分（主にｃ、ｐ、ｓ　）と溶
鋼温度を管理することが重要なことである。従来、特に
炭素量と温度とについては、サブランスれている。この
測定プローブは、サブランス先端に熱電対を設置したも
のであるが、溶鋼に挿入す゛ると数秒で溶解してしまい
、連続使用はもとより再使用も不可能である。したがっ
て、従来は吹錬の中期および末期というように・、時期
を選んだ間欠的な測定しか行い得なかった。しかし、こ
のような間欠測定では、溶鋼成分および温度の制御に当
って、満足できるものではない。また、測定ごとに、ゾ
ローブが損耗するので、ランニングコストが高くなるな
どの問題もある。

そこで、近時、精錬容器の湯溜シ部炉底または炉壁に精
錬用羽口またはその他のガス吹込用ノズルを設け、これ
ら羽口等のガス吹込用耐大物ノズル内に、石英ロッドま
たは光ファイバー等、溶湯から放射光を受ける光学的受
光端子を設け、溶融金属からの受光エネルギーを二色温
度計等に導き、溶湯の温度を測定する方法が、特開昭６
０−１２９６２８号、特願昭５９−２１３４８０号、特
開昭６０−６１６３３号等によって提案されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかるに、上記精錬用羽口またはがス吹込用ノズルは、
高温の溶湯に接触しているため、内表面がわから順次溶
損し、短かくなって行く。

しかも、ノズル内に挿入する測温用ファイバー等の耐熱
性は通常２００〜６００℃以下であるとともに、直接溶
湯に触れると、ファイバー先端部が溶損・変質し、光の
透過特性が変るため、ファイバーの受光先端装置はノズ
ル内表面からできるだけ引き下げた装置に挿入すること
が望ましい。

ところが一方では、ファイバー受光先端部の光学的特性
によって決まる受光視野角があるため、受光先端装置を
引き下げ過ぎると測定視野欠けを起し、正確な温度測定
が難しくなる。したがって、受光先端装置はこれらの条
件を満す範囲内に決めらる必要があり、第６図の使用開始状態殻沌７図の、よう
に、ノズルが損耗して来ると、ファイバー先端装置を埋
め変えて挿入する必要がある。しかるに、従来では、羽
口又はガス吹込ノズルに単一の測温ファイバーのみをし
かも深さを固定して取付けることによっておυ、現実の
精錬炉でのノズルの損耗速度を考慮すると、このような
方法では実用に供する連続測温は難しい。また、もし埋
め変えるとすれば、多大な手間を要す。

そこで本発明の主たる目的は、ノズルの部分的損耗ごと
、測温ファイバーの埋・替えをすることなく、ノズル寿
命に相当する溶損が進むまでは連続測温を行うことがで
きる方法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するための本発明法は、溶融金属容器
の湯溜シ部に溶融金属に臨みかつ外部に連なる光ファイ
バーを有する測温ノズルを設け、前記光ファイバーで受
光した溶融金属の放射光に基いて溶融金属温度を連続的
に測定する方法において；前記測温ノズルの前記容器内面がわからの溶損量に応じ
て光ファイバーのみの埋め変えを行うことなく前記光フ
ァイバーの受光端装置を外部がわに変化させることを特
徴とするものである。

本発明では、光ファイバー（石英ロッドも含む意である
、以下同じ）を埋め変えを行うことなく。

測温ノズルの容器内面がわからの溶損量に応じて光ファ
イバーの受光端装置を容器外部がわに変化させるように
する。

この方式には、代表的には２つの方式を含む。

その１は、複数の光ファイバーを、その受光端装置を埋
め込み深さ方向（ノズル軸長方向）に変えて配置し、溶
損に応じて順次深いものから浅いものへ使用を変えて行
くいわば多点埋込み方式である。第２は、基本的には１
本の光ファイバーを用い、溶損に応じて埋込み深さを順
次浅くすべく引抜いて行くいわば引抜き方式である。

〔作用〕

本発明に従って、所望の光学的特性を維持させるべく、
ノズル溶損量に応じて光ファイバーの受光端装置を変化
させると、視野欠は等を防止して正確な測温を行うこと
ができることは勿論のこと、長時間（多数回チャージ）
の測温が可能となる。

〔発明の具体例〕

以下本発明をさらに詳説する。

第５図は溶融金属として溶鋼Ｍを、その容器として転炉
１を例として図示したもので、上方のメインランス２か
ら酸素０２を吹込むとともに、下部に底吹き用のノズル
３，４を配して、底吹きを行うようにしたものである。

　　・図示の底吹き用ノズル３，４は、２本であるが、それら
一方のみで底吹きを行ってもよいし、また底吹きを行わ
なくてもよい。しかしながら、本発明では、少くとも転
炉１の湯溜シ部の炉底または炉壁に、溶鋼Ｍに臨みかつ
外部に連なる光ファイバー５′が少くとも配される。図
示の例では、ノズル３を底吹き専用ノズルとし、ノズル
４を底吹きと共に測温を行う兼用ノズルとしである。し
たがって、このノズル４が本発明にいう測温ノズルとし
て機能する。光ファイバー５で受光したエネルギーは二
色温度計６等に導かれ、温度信号として捉えられる。

（実施例１）第１図および第２図は、底吹きおよび測温兼用ノズル４
の、多点埋込み方式による詳細例を示したもので、同測
温ノズル１０は、転炉１底壁に鉄皮１１を埋設し、その
内部に煉瓦１２を設けるとともに、その煉瓦１２に多数
の底吹き用多孔ノズル孔１３．１３・・・を、転炉１内
および底吹きガスＧ１供給路１４に連通して形成し、ま
た約６閣φ程度の測温用ノズル孔１５．１５．・・・を
たとえば３〜５個、煉瓦１２を貫通して転炉１内に臨ま
せて形成したものである。さらに、測温用ノズル孔１５
には、０．１５〜０．６朋φ程度の光ファイバー５を、
２〜４膿φ程度のステンレスシース管（図示せず）内に
入れたものを保護するために、ステンレス製等のガイド
管１６が密に内装されている。

ガイド管１６および光ファイバー５は転炉１外部の切替
器１７まで延びておシ、各ガイド管１６にはノトフ用ガ
スＧ２の供給路１８が連通している。

切替器１７は転炉１の鉄皮近くに設けてもよいが、そこ
は高温であるので、好ましくは転炉１のトラニオン付近
に配置される。切替器１７を介する光ファイバー５によ
る受光エネルギーは放射温度計６に与えられる。

本実施例１では、複数の光ファイバー５を、好ましくは
１００〜１５０ｆｉのピッチＰで受光端（先端）装置を
埋込み深さくノズル軸長）方向にずらせて配しておく。

一般に、光フアイバー自体の視野角は数十度であるため
、光ファイ・パー受光先端部にマイクロレンズを付けた
り、光学的なスリットを設けて２〜５°の視野角として
いるが、上記ピッチＰ長身上とすると、視野欠けを生じ
る虞れがあシ、また上記ピッチ長未満とすると、切替頻
度が多くなるなどの点で不利である。

上記測温ノズル１０を用いる場合、底吹きガスＧ１とし
て酸素等の精錬ガスを用いるとともに、ノに一ジ用ガス
Ｇ２としてＮ２．Ａｒ、Ｃｏ。等のガスを用い、このパ
ージ用ガスＧ２をガイド管１６とステンレスシース付光
ファイバー５との間に吹込み、光ファイバー５の冷却と
共に、測温用ノズル孔１５．１５・・・から吐出させ、
光ファイバー５への溶鋼の侵入を防止し、またノズル孔
１５０口部の閉塞を防止する。かかる状態で、溶鋼から
の放射光は光ファイバーにより捉えられ、これを伝播し
て切替器１７に至る。

切替器１７では、測温ノズル１０の損耗量に応じて、測
定不能となった測定装置の光ファイバーを次の浅い健全
な光ファイバーへと継ぎ変えられる。損耗量としては、
約０．３〜１，５咽チヤージであり、この損耗速度を勘
案して、手動で、または自動で切替える。したがって、
当該使用のみの光ファイバーに係る受光エネルギーが温
度計６に入力される。

一方で、実施例１の変形例として、各光ファイバーを、
切替器を用いることなく、同数の温度計を用意して１対
１で接続するようにしてもよい。

上記例においては、切替器を用いておシ、これが光量減
衰の問題や構造的に熱や振動に対して弱い点からして、
この変形例が経済性を除けば好ましいことがある。いづ
れにしてもこれらの例では、溶損量に対応して、または
温度出力値の異常時ごと次のものへ移行させるべく選択
するようにする。

ミ；ホ温度計の出力値との比較を示したが、よく一致し
ていることが判る。

（実施例２）第３図および第４図は引抜き方式の設備例を示したもの
で、上記例と同様部位・については、同一符号を示しで
ある。

本例は、光ファイバー５を、測温ノズル２０の損耗量に
対して、引き抜くものである。光ファイバーは垂直方向
に引き抜くのが好ましいけれども、設備スに一スの点で
畢直に引き抜けない場合、図示のように９０度曲げるこ
ともできる。この場合、ファイバーが折損しないように
、ファイバー許容最小曲率以内、たとえば約５０〜１０
０ｗＲの曲率で、ローラ２１でガイドしながら引き抜く
のがよい。

引抜き手段としては、引抜き用シリンダ２２のロッド先
端に止め具２３を介してファイバー５を杷持し、ロッド
を収縮させるようにする。尚、引き抜き手段はシリンダ
による他電動モータ等によってもよい。２４はコネクタ
ーである。

引抜きは、ノズル２０の溶損量に応じて、厳密に連続し
なくとも、約２０〜５０咽ピンチで引抜くことで十分で
ある。

本例では、１本の光ファイバーで足り、かつ切替器も不
要であるし、ノズル２０替え時も、それまで溶損金避け
ながら使用してきたので、再使用も可能である。さらに
、当該１本の光ファイバーの光学的特性は、予め使用前
において把握しておけば、常に特性値を変更することな
く使用でき、前述例のように、切替えごと、当該光ファ
イバーの光学的特性値を補正する必要がなく便宜である
。

なお、本例においても光ファイバーを複数本（２本で十
分）用い、同時に引き抜きながら測温することによって
、測定の信頼性を高めることができる。

（他の例）上記各側は、測温用ノズル孔と底吹きノズル孔とを同一
ノズル１０または２０に形成した例であるが、測温用専
用ノズルとして、専ら測温のみとした多孔ノズル又は単
孔ノズルあるいは、２重管形式として、その内管を測温
用、内管と外管との間を底吹用としてもよい。したがっ
て、本発明にいう「測温ノズル」とは、光ファイバーを
有し、これを介して測温を行うとともに、その光ファイ
バーと溶融金属とが接触しないようガスＡ’−ノを行う
機能をもったノズルをいう・。さらに、炉壁部に測温用
ノズルを取付けてもよいことは前述の通シである。

なお、上記各側の測温用ノズルのほぼ全体が溶損したな
らば、新しいノズルに取替えることは勿論である。

〔発明の効果〕

以上の通シ、本発明によれば、はぼ測温ノズル全体が溶
損するまでは連続的な測温を正確に行うことができると
ともに、従来のその都度ごとの埋め変えに要する手間が
解消される。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１実施例の概要図、第２図はその平面図、第
３図は第２実施例の概要図、第４図はその平面図、第５
図は転炉への適用例の概要図、第６図は測温ノズルの開
始状態概要図、第７図は光ファイバーの埋変え後の状態
を示す概要図、第８図は第１実施例による測温結果を浸
漬型温度計による結果と対応させた相関図である。１・・・転炉、３．４・・・ノズル、５・・・光ファイ
バー、６・・・温度計、１０，２０・・・測温ノズル、
１３・・・多孔ノズル孔、１５・・・測温用ノズル孔、
１７・・・切替器、２２・・・引抜き用シリンダ第２図第５図第６図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）溶融金属容器の湯溜り部に溶融金属に臨みかつ外
部に連なる光ファイバーを有する測温ノズルを設け、前
記光ファイバーで受光した溶融金属の放射光に基いて溶
融金属温度を連続的に測定する方法において；前記測温ノズルの前記容器内面がわからの溶損量に応じ
て光ファイバーのみの埋め変えを行うことなく前記光フ
ァイバーの受光端装置を外部がわに変化させることを特
徴とする溶融金属温度連続測定方法。