JPS62226025A - 製鋼炉の火点温度測定方法 - Google Patents

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 この発明は製鋼炉内の溶鋼温度の測定方法に係り、特に
火点温度を精度よく測定することが可能な方法に関する
。

従来技術とその問題点 転炉等における吹錬中の溶鋼温度を測定する方法として
は、従来、サブランス先端に熱雷対を取付けて測定する
方法が一般的に採用されている。

特に炭素と温度についてはサブランスを用い、吹錬の中
期および末期に各一度、溶鋼中に測定プローブを挿入し
、測定することが広く行なわれている。しかし、このよ
うな従来技術による間欠的測定方法では高精度の温度の
制御には不十分であり、また測定の度にプローブを消耗
するので、ランニングコストが非常に高くなる等の問題
が必る。

一方、近年の上下吹複合吹錬が採用されるにしたがい、
吹錬の各段階における溶鋼温度を制御することが必要と
なり、溶鋼温度を連続的に測定することが要望されてい
る。かかる要望に対し、従来、光ファイバーを用いて溶
鋼温度を連続測定する技術が提案されている（特開昭６
０−６１６３３．特開昭６０−１２９６２８等）。これ
らはいずれも炉底で溶鋼温度を測定するものであり、炉
内に開口するノズルあるいは羽口内に光ファイバーを挿
入し、炉外に設置した放射温度計により溶鋼からの放射
エネルギーを測定する方式である。この光ファイバーを
用いた測温技術は）容鋼温度の連続測定が可ｎヒである
ため、測定コストの低減、温度制御の適正化には有効で
ある。

しかし、上記の光ファイバーによる連続測定技術は溶鋼
自体の温］良測定が目的で必り、炉底からの測温である
ため、溶鋼の火点温度の測定はできノよい。また、サブ
ランスに熱電対を取（＝ｊけて測定する方法によっても
、火点温度の測定は技術的に無理である。

ここで、火点温度の測定の必要性について説明する。例
えば、転炉火点では吹込まれた酸素が溶鋼と接触し、脱
珪、脱炭反応を起こし２５００°Ｃ前後の高温となって
いる。また、火点では金属鉄面が雰囲気ガスと直接接触
するため、金属鉄が蒸発する現象が生じ、これが排ガス
によって炉外に搬出され、精錬中の鉄歩留りの悪化につ
ながる。通常、鉄の蒸発は鉄表面かスラグで覆われてい
る部分ではほとんど起こらず、主として火点部でのみ活
発に起っており、火点温度を制御することが有効である
と考えられている。火点温度の制御は、従来、火点への
水吹込み等により火点温度を下げる試みはなされたこと
があるが、火点温度を測定する有効な手段がなかったた
め実現していないのが現状である。

発明の目的 この発明は従来の前記実状にかんがみてなされたもので
あり、その目的は、上吹ぎランス内に光ファイバーを設
置して火点温度を連続的に精度よく測定し得る火点温度
の測定方法を提案することにある。

発明の構成 この発明に係る火点温度の測定方法は、吹錬用メインラ
ンス内の噴射ノズル口近傍に視野径を酸素ジェット径よ
り十分小さくした単芯光ファイバーを設置し、吹錬中の
酸素ジェットを介し火点からの放射エネルギーを前記光
ファイバー先端に集光し、該光ファイバーと接続する単
色温度計により溶鋼成分の酸化反応により生ずる発光ス
ペクトルおよび反応生成ガスの光吸収帯を避けた波長帯
域で温度測定することを特徴とするものである。

すなわち、酸素ジェット中では火点面を除き、視野が清
浄であり、火点での酸化反応スペク［・ルおよびＣＯガ
ス等反応生成ガスの光吸収帯を避ければ、火点部からの
放射エネルギーを精度よく測定することが可能である。

この発明はかかる知見より、メインランス内に単芯光フ
ァイバーを設置し、酸素ジェットを通して火点面をみる
方法をとったのでおる。その際、単芯光ファイバーをメ
インランスのノズル部近傍に設置することとしたのは、
火点部からの放射エネルギーを確実に集光するためであ
る。

ここで、光ファイバーとして単芯ファイバーを採用した
のは、径を細くでき、メインランス中のガス流れを乱す
ことが少ないこと、またファイバー伝送系どうしの接続
１員失および接続時の接続損失のばらつきを小さくでき
、高精度の温度計測が可能となるためでおる。

上記光ファイバーにより得られた光束は、溶鋼成分（Ｃ
，Ｐ、Ｓ、Ｓｉ等）が酸化する際に発するスペク１−ル
および水やｃｏ、　ｃ　ｏ２ガスによる吸収帯の測定ノ
イズとなる各種スペクトル（これらは本来線スペク１〜
ルである）を含む。従って、火点からの熱放射エネルギ
ーのみが観測される波長帯域のエネルギーのみを選択的
に透過させるフィルターを温度計本体に設ける。このよ
うに波長帯域を選ぶことで火点面からの放射エネルギー
のみを測定でき、火点の温度測定は非常に精密なものと
なる。

この発明では上記の放射温度計として単色温度計を用い
ることとしたが、これは温度計の出力特性がウィンの式
にのるため、標準点休炉のない２０ｏｏ’ｃを超える温
度域で出力特性の外挿が容易となるためである。

具　　体　　例 次に、この発明方法を具体的な実施例により説明する。

第１図はこの発明方法を実施するためのメインランスの
先端部構造を示す断面図、第２図は転炉火点の温度測定
状況を示す模式図である。メインランスは周知のとおり
、湯面から１．５〜２．５ｍ程度の位置でその先端ノズ
ルより高圧酸素を鋼浴に向って噴出させるため鋼浴から
の輻射熱や地金、スラグの付着等厳しい熱負荷を受ける
。このため、ランス（１）は図示のとおり３重管溝造と
なっており、中心部（２）を酸素、中筒部（３）および
外筒部（４）に冷却水を通し、先端ノズル部（５）は熱
伝導のよい純銅を使用している。

この発明では上記メインランスの中心部（２）内の先端
ノズル部（５）近傍に単芯光ファイバー（６）を設置す
る。この光ファイバーの設置方法としては、先端ノズル
部（５）での高速のガス流れによって破損されないよう
、例えばステンレス製パイプ（７）の中に光ファイバー
（６）を入れて補強するとともに、該パイプの先端部に
十字形に突出させたアーム（８）にて中心部内壁に固定
する方法をとることができる。

なお設置に際しては、先端ノズル部（５）でのガス流れ
を乱さないよう設置する必要がある。

ところで、通常の光ファイバーの間口角（ＮＡ）は０．
３〜０．２が普通であり、メインランスの加速ノズルの
拡がり角Ｔａｎ○＝０．１と比較しても大きい。

従って、メインランス内に設置する際は、光ファイバー
の視野が酸素ジェットの中で十分清浄な部分を占めるよ
う、光ファイバーの開口角を小さくする必要がおる。そ
の方法としては、例えば第１図に示すように光ファイバ
ー（６）の先端に開口角を小さくするためのピンホール
（９）を設ける方法をとることができる。

メインランス（１）内の光ファイバー（６）は炉外に設
置された単色温度計（１０）に接続される。この単色温
度計は前記したとおり、酸化反応スペクトルおよび生成
ガスによる吸収帯を避けるため、受感主波長は狭帯域（
０，６５μｍ）であり、その半価幅は８ｎｍである。（
１１）は転炉、（１２）は溶鋼である。

第３図に、この発明方法における温度計の出力特性を示
すが、Ｗ、準リボン電球での較正（１３００’Ｃから１
８００’Ｃで特性を較正）と０．６５Ａｍ標準温度訓と
のつき合わせから、単色温度計とすることにより必要な
精度範囲で出力特性の外挿が可能でおることがわかる。

第４図に、この発明方法により転炉火点温度を実測した
結果を示す。すなわち、火点温度は吹錬の進行と共に徐
々に上昇するが、火点温度の上昇速度の方が溶鋼温度上
昇速度より大きく、火点が必要以上に加熱されているこ
とがわかり、火点温度を測定し制御することで、ヒユー
ムロスを低減でき鉄歩留りを向上できることを示してい
る。

発明の詳細 な説明したごとく、この発明方法によれば、火点温度を
連続的にしかも精度よく測定することができるので、火
点温度を適正に制御することが可能となり、精錬中の鉄
歩留り向上に大なる効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明方法を実施するためのメインランスの
先端部構造を示す断面図、第２図は転炉火点の温度測定
状況を示す模式図、第３図は温度計の出力特性を示丈図
、第４図は転炉火点温度の実測値を示す図である。 １・・・メインランス、２・・・中心部、３・・・中筒
部、４・・・外筒部、５・・・先端ノズル部、６・・・
単芯光ファイバー、７・・・パイプ、８・・・アーム、
９・・・ピンホール、１０・・・単色温度計。 出願人　　住友金属工業株式会社 第１ＩＩ 第２図 第３図 第４図 吹錬時間（分）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 吹錬用メインランス内の噴射ノズル口近傍に視野径を酸
   素ジェット径より十分小さくした単芯光ファイバーを設
   置し、吹錬中の酸素ジェットを介し火点からの放射エネ
   ルギーを前記光ファイバー先端に集光し、該光ファイバ
   ーと接続する単色温度計により溶鋼成分の酸化反応によ
   り生ずる発光スペクトルおよび反応生成ガスの光吸収帯
   を避けた波長帯域で温度測定することを特徴とする製鋼
   炉の火点温度測定方法。