JPS6326304A

JPS6326304A - ゾンデの先端に取り付ける栓部材、この栓部材を備えるゾンデを使用して溶解炉内で測定を行う方法ならびにこの測定方法を実施するための装置

Info

Publication number: JPS6326304A
Application number: JP62163871A
Authority: JP
Inventors: ジャン−クロード　ダヴェリオ; ドミニック　ロッキ
Original assignee: Institut de Recherches de la Siderurgie Francaise IRSID
Current assignee: Institut de Recherches de la Siderurgie Francaise IRSID
Priority date: 1986-06-30
Filing date: 1987-06-30
Publication date: 1988-02-03
Also published as: BR8703287A; EP0254659A1; KR880000600A; CA1286522C; AU599389B2; FR2600771B1; US4829836A; US4890503A; DE3764570D1; FR2600771A1; EP0254659B1; ATE56048T1; ES2017525B3; AU7478487A

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、溶解炉内に挿入することのできるゾンデの先
端に取り付ける栓部材に関するものである。溶解炉とし
ては、還元溶解炉、例えば高炉、特に製鉄用高炉を挙げ
ることができる。本発明はまた、このような栓部材を備
えるゾンデを用いて上記炉内で測定を行うための方法と
装置にも関する。

従来の技術高炉内で測定、解析、またはサンプリングを行うことの
できるゾンデが既に知られている。このタイプのゾンデ
は一般に管状である。たとえそのような形状でないにし
ても、先端部は少なくとも管状になっている。このため
、この先端部を利用して測定手段を取り付けることや、
望みのままにサンプリングを行うことができる。

例えばガスのサンプリングや圧力測定を行う場合には、
ゾンデの先端は封鎖した状態にして、ガスが通過できる
に十分な大きさの穴を設けるだけにするのが望ましい。

この穴は、ゾンデの先端部の近くの側壁上に設けるのが
好ましい。穴をこのように配置すると、このゾンデを炉
内に挿入した際に固体材料または液体材料によりこの穴
が運悪く破損する可能性を小さくすることができる。

これに対して上記のタイプのゾンデを用いて非ガス性材
料のザンプリングを行う場合や、このゾンデの軸線］ユ
に光高温計を備えつけて温度の測定を行う場合には、ゾ
ンデの先端が開放されている必要がある。しかし、高温
材料が収容されている溶解炉内に先端が開放された管状
のゾンデをほぼ軸に沿って挿入する場合には、有毒また
は腐食性のガスとの接触やあまりの高温のために、この
ゾンデの先端がすぐに塞がるとか、このゾンデ内に設置
した装置がこわれるといった危険性がある。

この問題点を解決するために、ゾンデの先端を栓部材で
一時的に塞ぐことが既に考えられている。

この栓部材は、ゾンデの先端が所望の位置に来たときに
適当な装置または方法を用いて取り除く。

この栓部材は取り除いた後は炉内に捨てるので、もちろ
ん回収不能である。

新日本製鉄株式会社のフランス国特許出願第２．４７２
．０１８号には、このような栓部材を備えるゾンデが記
載されている。この特許出願によると、栓部材はゾンデ
の先端に挿入される。この栓部材は、ゾンデを測定を行
いたい場所よりもさらに深くまで挿入してから引き戻す
ときに炉内の材料と摩擦させて取り除く。この方法は信
頼性に欠けるように思われる。というのは、栓部材を容
易に取り除くことができるようにしておく必要があるた
め、ゾンデを挿入するときに運悪くこの栓部材がはずれ
てしまう危険性があるからである。このような事態は防
がなくてはならない。これとは逆に、栓部材が十分にき
つくはめ込まれて途中ではずれないようになっている場
合には、この栓部材が抜けるべき位置で抜けなくなる恐
れがある。

さらに、ゾンデ内に挿入された測定装置を高温から保護
することや、ゾンデの先端に取り伺けた栓部材の気密性
が悪いことが原因でガスが侵入してゾンデ内が汚染され
ることを防ぐことが必要である。このためには、所定の
圧力の無害なガス、例えば窒素をゾンデ内に注入するこ
とが考えられる。

しかし、ゾンデを挿入する炉内のガスの圧力は、必ずし
もはっきりとは知ることができないだけでなく、例えば
ゾンデを挿入している間に変化することもあるので、ゾ
ンデ内のガスの圧力と炉の内部の圧力の差が大きくなり
すぎると栓部材がはずれてしまう危険性がある。

この場合、ゾンデ内に注入するガスの圧力を炉の内部の
圧力に合った値にして、炉内のガスがゾンデ内に侵入し
ないようにするとともに、運悪く栓部材がはずれるのを
防ぐという課題がある。

本発明の目的の１つは、上記問題点を簡単に、確実に、
しかも安上がりに解決する方法を提供することである。

本発明の別の目的は、変化しやすく正確には知ることの
できない炉の内部の圧力に応じて、ゾンデに注入する保
護用ガスの圧力を制御する方法を提供することである。

本発明のさらに別の目的は、ゾンデ内に収容されている
測定装置にまったく損傷がなく、しかもゾンデの先端の
栓部材が運悪くはずれることがないように溶解炉、例え
ば高炉内にゾンデを挿入することのできる装置を提供す
ることである。

問題点を解決するための手段」二記の目的を達成するため、本発明によれば、ゾンデ
の先端部の内部に圧入されてこのゾンデの内部空間と自
由に接触する前方面を備えるほぼ円柱形の本体と、炉の
内部と接触する面とこのゾンデの管状端部に当接する肩
部を備えた、このゾンデの」二記先端を外側から覆う頭
部との２つの隣接した部分で構成され、このゾンデの端
部を一時的に封鎖するのに使用する、還元溶解炉、例え
ば高炉内に挿入可能な管状ゾンデの先端に取り付けられ
る栓部材であって、この栓部材は、上記頭部の炉内接触
面と上記本体の自由接触前方面とを連通させる内部貫通
路を備え、上記本体は、側面にこの本体と上記ゾンデの
間の気密性を保持する手段を備えることを特徴とする栓
部材が提供される。

本発明によればさらに、上記頭部の炉内接触面と上記本
体の自由接触前方面とを連通させる内部貫通路を備える
栓部材を用いてこのゾンデを一時的に封鎖した状態で、
還元溶解炉、特に高炉内に管状ゾンデを挿入する方法で
あって、上記ゾンデ内に加圧ガスを注入し、このゾンデを上記炉内に挿入し、このゾンデの先端が所望の位置に到達するまでゾンデ内
に注入するガスの流量（この流量は」二記栓部材の内部
貫通路を介した」二記ガスの流出量）を連続的に制御し
、この注入ガスの圧力を制御して、最小値、すなわちこの
値よりも小さいと上記ゾンデ内に上記炉内のガスが侵入
する恐れのある値と、最大値、すなわちこの値よりも大
きいと上記栓部材が途中ではずれる値の間の値に維持す
ることを特徴とする方法が提供される。

本発明によれば、先端に栓部材を取り付けて内部に保護
ガスを注入した管状ゾンデを炉内に挿入しても栓部材が
運悪くはずれることはない。

また、内部に測定装置を収容したゾンデを使用する際に
このゾンデ内にガスを注入するため、測定装置を効果的
に保護することができる。本発明により、栓部材がはず
れるのを防ぐことができるだけでなく、測定装置が炉内
の熱線や有毒ガスに過度に露されるのを防止することが
可能である。

本発明の別の利点は、従来から使用されている中実の栓
部材と比べて余分にかかるコストを最小にすることが可
能な栓部材を提供できることである。その理由は、所望
の貫通路を設けるのに穴あけ操作のみですむからである
。栓部材は「消費」部材であって、炉内にゾンデを挿入
するたびに新しいものを使用する必要があるので、この
点は特に重要である。

本発明の好ましい実施態様によれば、貫通路は、頭部の
表面上で軸方向の先端部からずれた位置に、栓部材の軸
線に対して傾斜した方向に向かって開口している。この
構成は特に好ましい。まず第１に、ゾンデを炉内に挿入
する際に栓部材が接触する可能性のある固体材料または
液体材料によりこの穴が塞がれる危険性を太き（減らす
ことができる。第２に、貫通路の間口部が傾斜している
ため、ゾンデ内、特にこのゾンデ内に収容されている測
定装置に熱線が直接到達することがない。

さらに、上記の方法を実施するのに必要な手段は、市場
で容易に人手でき、しかも使用するのが簡単なガス流量
制御装置とガス圧制御装置で構成されている。

本発明の他の特徴および利点は、添付の図面を参照して
行う以下の実施例の説明により明らかになろう。

実施例これから説明するゾンデは、特に製鉄用高炉内で使用さ
れる冷却式ゾンデである。このゾンデは、高炉の羽口を
通して測定を行うのに特に用いられる。

このタイプのゾンデ１は、一般に金属製の管状中空カバ
ー２を備えている。このカバーは内壁２１と外壁２２を
備える。内壁と外壁はともに円筒状で、互いに同軸にな
っている。ゾンデの一端でこの内壁と外壁が接続されて
このゾンデの先端部３を形成している。外壁２２と内壁
２１の間には両方の壁に対して同軸に隔壁２３が配置さ
れている。この隔壁により、内壁２１と外壁２２の間の
空間が互いに同心の２つの環状チェンバ２４と２５に分
けられている。

隔壁２３の先端部３側の端部はこの先端部３とは接続さ
せず、この場所で２つのチェンバ２４．２５を連通させ
る。スペーサ（図示せず）を用いて外壁２２と内壁２１
の中心に隔壁２３を保持する。このような構成にすると
、ゾンデ冷却用流体（通常は水）を２つのチェンバ２４
と２５内で、第１図に示した矢印の方向に強制的に循環
させることができる。

ゾンデの先端部には機械加工部３１を形成する。

この面が、栓部材４の支持面となる。栓部材は２つの隣
接した部分で構成される単一の部材とする。

２つの部分とは、円柱状本体４１と頭部４２である。

円柱状本体４１は直径がゾンデのカバー２の内径とほぼ
等しい。頭部４２は一般に円錐形であり、その外表面５
２は、炉の内壁と接触する際に炉内にゾンデを挿入しや
すい形となっている。頭部の直径は本体の直径よりも大
きいため肩部４Ｇが形成される。

従って、栓部材をゾンデの先端にはめ込む際には、肩部
４６がこのゾンデの先端部の機械加工部３１に当接する
。円錐形をした頭部の底部には高さの低い円柱部４３が
形成されている。この円柱部４３の高さは、ゾンデの先
端部に設けた機械加工部３１の深さに対応している。

栓部材の頭部の円柱部４３の直径（従って、栓部材の外
径の最大値）は、ゾンデの管状カバー２の外径よりも小
さい。従って、円柱部４３の直径は、ゾンデ３の先端部
の外径よりも小さい。栓部材の頭部の直径は、ゾンデの
先端部の機械加工部３１の直径よりもほんのわずかに小
さくなるようにする。

このような構成となっているため、栓部材の外表面５２
とゾンデの先端部が連続する。この結果、ゾンデを固体
材料領域を通過させる際に固体材料がゾンデの先端位置
で滑りやすくなるため、ゾンデを挿入させるのが容易に
なる。

栓部材の本体４１の側面５３には環状の溝４４が１本以
上設けである（第１図には溝が２本描かれている）。こ
の溝には気密保持用の接続部材またはパッキング４５を
はめ込む。ゾンデを冷却しても栓部材は高温になるので
、このパッキング４５は十分に耐熱性のある材料で作製
する。特に、パッキング４５は石綿製にするとよい。栓
部材自体も耐熱性材料で作製する。そのような材料とし
て例えば、アスベストライト　（へ５ｂｅｓｔｏｌｉｔ
ｅ＋登録商標）がある。

パッキング４５には、気密性保持機能のほか、弾性を利
用して栓部材をゾンデの先端部に保持して、おく機能も
ある。

栓部材の内部には小径、例えば１〜２ｍｍの直径の貫通
路４７が設けられている。この内部貫通路は円錐形頭部
の外表面５２上に開口部５０がある。この開口部５０は
、先に述べた理由により、栓部材の軸線に対して傾斜し
た方向に向かい、しかも頭部の円錐形部分の母線のほぼ
中央に位置するのが好ましい。内部貫通路４７の他端は
、ゾンデの内側を向いた本体４１の自由前方面４８上に
開口部５１がある。

この開口部５１は、この自由前方面内を直径に沿って横
断する溝４９内に位置するのが好ましい。このような構
成となっているため、ゾンデ内に収容した物体が栓部材
の本体の自由前方面４８に押し付けられることがあって
も開口部５１が塞がれることはない。ゾンデ内に収容す
る物体は通常はゾンデの断面全体を覆うことはないので
、溝４９があるとその両端部の間に通路が確保される。

以下、第３図の概略図を参照して、ゾンデを冶金用の炉
内に挿入する操作の説明を行う。より具体的にするため
、製鉄用高炉内に羽口から水平ゾンデを挿入して、この
水平ゾンデの先端を「デツトマン」と呼ばれる中央部の
コークスの山の中に到達させる場合について記述する。

この操作は高炉の非常に高温の部分で行うため難しい。

つまり、ゾンデを挿入する際にゾンデの先端が性質の非
常に異なる複数の領域を通過する。この場合、シンデは
高炉の羽口と環状管の位置のガス領域をまず通過し、次
いで「デツトマン」の位置にあるほぼ固体状の領域を通
過する。従って、ゾンデの先端は、いろいろな性質の材
料部分を通過することにより発生ずる様々な応力に耐え
られるようになっていなければならない。

このため、栓部材を特によく研究する必要がある。栓部
材は、ゾンデを挿入しやすい形状となっていなくてはな
らない。栓部材はまた、ゾンデを挿入している間はこの
ゾンデを効果的に封鎖し、最終的には適当な手段を用い
てこの栓部材を取り除くことができるようになっている
必要がある。

ゾンデの先端が炉のガス領域内を通過する際には、炉の
内部の圧力とゾンデ内に注入されるガスの圧力の間に差
があるために栓部材に力が及ぼされる。本発明によれば
この圧力差を知ることができるので、保護用ガスの供給
を制御することが可能である。

ゾンデの一般的な挿入法は以下の通りである。

まず、本発明に従って穴を開けた栓部材をゾンデ１に取
り付け、測定または所望のザンプルの採取を行うために
必要とされる装置を内部に収容する。

次に、加圧ガスを圧力制御装置７と流量制御装置６を介
してゾンデ内に注入する。ガス注入位置は、先端部３と
は反対側の端部５の近傍である。注入するガスは、害の
ないガス、特に窒素であることが好ましい。

続いて、ゾンデを公知の気密保持手段を介して高炉の羽
口から挿入する。このため、高炉内の高圧ガスが勝手に
大気中に逃げ出すことはない。

ゾンデを挿入する前に、栓部材４が開口部５０を下に向
けて取り付けられていることを確かめる。

ゾンデ挿入中も、開口部５０が常に下方を向いているよ
うにする。このようにすると、固体材料や液体材料が運
悪くゾンデの先端に落ちることがあっても開口部５０が
封鎖されることはない。

ゾンデの先端が高炉内のガスと接触すると、栓部材には
ゾンデに押しつける向きの圧力が及ぼされる。栓部材に
はさらに、ゾンデから引離そうとする窒素圧も及ぼされ
ている。栓部材はゾンデの先端に圧入されているため、
圧力差が所定の値になるまでこの栓部材はゾンデからは
ずれない。ところで、高炉内のガスがゾンデの内部に侵
入するのを防ぐ必要があるので、窒素圧は高炉内のガス
の圧力よりも大きくしておかなくてはならない。

本発明は、こうするためには栓部材４の貫通路４７を介
して窒素の流量を最小に保っておけばよいという事実に
基づくものである。窒素の流量は流量制御装置６を用い
て制御する。窒素の流量が増加するということは高炉内
部の圧力が低下することを意味する。従って、窒素の流
量を減らして平衡状態を維持する。これとは逆に、窒素
流量が減少するということは高炉内部の圧力が上昇する
ことを意味するので、窒素の圧力も大きくする。

実際には流量に上下の幅をもたせる。流量が上限値を越
えると栓部材がはずれる恐れがあり、下限値よりも小さ
いとゾンデの内部に高炉内のガスが侵入する危険性があ
る。

高炉内の圧力が上昇した場合にゾンデ内に含まれている
窒素が圧縮されて貫通路４７から高炉内のガスが自由に
侵入できるようになることを防止するために、窒素の最
小流量はゼロにしない。窒素の最小流量をゼロにしない
ということには、制御不能な窒素の漏れに対処するとい
う目的もある。

窒素の最大流量は、栓部材がゾンデの端部からはずれな
いようにしておくことのできる、ゾンデと高炉の内部の
圧力差の最大値に対応する。従って、ゾンデの挿入が終
了したときに、上記の装置を用いて圧力をゾンデ挿入中
に必要とされる上記の値よりも大きな任意の値にして栓
部材をはずすことが考えられる。

自動制御装置８を用いて、窒素圧制御装置７が流量制御
装置６に制御されるようにすることが望ましい。この自
動制御装置８を用いると、窒素の流量に応じて圧力が自
動的に制御される。

本発明は、高圧ガスが内部に含まれている冶金用の炉内
の測定を管状ゾンデを用いて行うあらゆる場合に応用す
ることができる。

上記の説明は特定の実施例に関するものであるが、本発
明がこの実施例に限定されることはない。

２、特許請求の範囲に記載した本発明の範囲に含まれる限り
は、様々な変更を施すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に従いゾンデの先端の所定の位置に取
りつけられた穴を有する栓部材の部分断面図であり、第２図は、この栓部材の自由接触前方面の正面図であり
、第３図は、炉内での測定を行う方法を実施するための装
置の概略図である。（主な参照番号）１・・・ゾンデ　　　　２・・・カバー３・・・先端部
　　　　４・・・栓部材６・・・流量制御装置　７・・
・窒素圧制御装置８・・・自動制御装置　３１・・・機
械加工部４１・・・本体　　　　　４２・・・頭部４４
．４９・・・溝　　　　４５・・・パッキング４７・・
・内部貫通路

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ゾンデの先端部の内部に挿入されてこのゾンデの
内部空間と自由に接触する前方面を備えるほぼ円柱形の
本体と、炉の内部と接触する面とこのゾンデの管状端部
に当接する肩部を備えた、このゾンデの上記先端部を外
側から覆う頭部との２つの隣接した部分で構成され、こ
のゾンデの端部を一時的に封鎖するのに使用する、還元
溶解炉、例えば高炉内に挿入可能な管状ゾンデの先端に
取り付けられる栓部材であって、この栓部材（４）が、上記頭部（４２）の炉内接触面（
５２）と上記本体（４１）の自由接触前方面（４８）と
を連通させる内部貫通路（４７）を備え、上記本体（４
１）が、側面（５３）にこの本体と上記ゾンデの間の気
密性を保持する手段（４４、４５）を備えていることを
特徴とする栓部材。
（２）上記内部貫通路（４７）が、上記頭部（４２）の
炉内接触面（５２）上で軸方向の端部からはずれた位置
に、上記栓部材の縦軸線に対して傾斜した方向に向かっ
て開口していることを特徴とする特許請求の範囲第１項
に記載の栓部材。
（３）上記内部貫通路（４７）が、上記本体の自由接触
前方面（４８）の位置で、この前方面内を横断して設け
た溝（４９）内で開口していることを特徴とする特許請
求の範囲第１項に記載の栓部材。
（４）上記本体（４１）と上記ゾンデの間の気密性を保
持する上記手段が少なくとも１本の環状の溝（４４）で
構成され、この溝には気密保持用のパッキング（４５）
が収容されることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
記載の栓部材。
（５）上記頭部（４２）の径の最大値が、上記栓部材が
取り付けられる上記ゾンデの先端部（３）の外径よりも
小さいことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
栓部材。
（６）上記頭部（４２）の炉内接触面（５２）が円錐状
であり、上記内部貫通路（４７）がこの円錐の母線のほ
ぼ中央の位置で開口していることを特徴とする特許請求
の範囲第１項に記載の栓部材。
（７）耐火性材料で作成されていることを特徴とする特
許請求の範囲第１〜６項のいずれか１項に記載の栓部材
。
（８）ゾンデの先端部の内部に挿入されてこのゾンデの
内部空間と自由に接触する前方面を備えるほぼ円柱形の
本体と、炉の内部と接触する面とこのゾンデの管状端部
に当接する肩部を備えた、このゾンデの上記先端部を外
側から覆う頭部との２つの隣接した部分で構成され、上
記頭部（４２）の炉内接触面（５２）と上記本体（４１
）の自由接触前方面（４８）とを連通させる内部貫通路
（４７）を備えた栓部材を用いてこのゾンデを一時的に
封鎖した状態で、還元溶解炉、特に高炉内に管状ゾンデ
を挿入する方法であって、上記ゾンデ内にガスを注入し、このゾンデを上記炉内に挿入し、このゾンデの先端が所望の位置に到達するまでゾンデ内
に注入するガスの流量を連続的に制御し、この注入ガス
の圧力を制御して、最小値、すなわちこの値よりも小さ
いと上記ゾンデ内に上記炉内のガスが侵入する恐れのあ
る値と、最大値、すなわちこの値よりも大きいと上記栓
部材が途中ではずれる値の間の値に維持することを特徴
とする方法。
（９）上記栓部材の炉内接触面（５２）上における上記
内部貫通路（４７）の開口部（５０）が上記ゾンデの挿
入操作を続けている間を通じて下方を向いているように
上記栓部材を上記ゾンデに対して配置することを特徴と
する特許請求の範囲第８項に記載の方法。
（１０）ゾンデの先端部の内部に挿入されてこのゾンデ
の内部空間と自由に接触する前方面を備えるほぼ円柱形
の本体と、炉の内部と接触する面とこのゾンデの管状端
部に当接する肩部を備えた、このゾンデの上記先端を外
側から覆う頭部との２つの隣接した部分で構成され、か
つ上記頭部（４２）の炉内接触面（５２）と上記本体（
４１）の自由接触前方面（４８）とを連通させる内部貫
通路（４７）を備えた、ゾンデの先端にはめ込まれる栓
部材と、上記ゾンデを炉内に挿入するための手段とを備
えたゾンデ挿入装置であって、この装置はさらに、上記
ゾンデ内にガスを注入する手段と、このガスの流量を制
御する手段（６）と、このガスの圧力を制御する手段（
７）と、このガスの圧力をもとにして流量を自動制御す
る手段（８）とを備えていることを特徴とする装置。