JPH0238932A

JPH0238932A - 溶融金属の連続測温方法

Info

Publication number: JPH0238932A
Application number: JP63189919A
Authority: JP
Inventors: Etsuo Morimoto; 悦央森本; Kazuyo Ibuki; 伊吹　一代; Tomoyoshi Koyama; 小山　朝良
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1988-07-29
Filing date: 1988-07-29
Publication date: 1990-02-08
Also published as: JPH0569454B2

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、溶融金属、たとえばタイデイツシュ内の溶鋼
の連続測温方法に関する。

〔従来の技術と発明が解決しようとする課題〕連続鋳造
設備のタンデイツシュ内における／＄ｗ４温度は、鋳造
中、種々の外乱により変動する。

般に取鍋より一定量の溶鋼をタンデイツシュへ注入し、
タンデイツシュより数基のモールドへと分配注入され、
急冷凝固が完了する連続鋳造プロセスにおいて、タンデ
イツシュは中間プラントに位置する。そもそもタンデイ
ツシュの主な役割は、■溶鋼の一時的な保持としての役
割、■介在物を浮上分離させる役割、■複数モールドへ
の分配の役割を受けもつ。いずれにおいても温度条件が
支配的なプロセスであり、効率的な操業を確保するため
には、もとよりタンデイツシュ内溶鋼温度を把握するこ
とが重要である。タンデイツシュ内の溶鋼温度は鋳造初
期に炉壁レンガまたは溶鋼表面からの抜熱が大きく、さ
らに連続プロセスの中間に位置するゆえ、取鍋からの注
入溶鋼量とモールドへの吐出溶鋼量のアンバランスによ
り、溶鋼容量変動が激しく、温度変動が大きくなる。ま
た、鋳造末期へと、加熱、冷却等の手を加えない場合、
徐々に温度降下するが、使用タンデイツシュの鋳造回数
や、鋳造前の予熱バラツキにより、その温度下降速度が
異なる。タンデイツシュ内溶鋼温度が低下すると、介在
物浮上効果が減少するとともに、鋳造ノズル詰りか発生
するため、タンデイツシュ内溶鋼温度を正確に把握する
ことはきわめて重要である。

以上のような問題を解決するために最近では、特開昭６
１−２４９６５５号公報に開示されているタンデイツシ
ュ内溶鋼加熱装置の採用が試みられている。

これは、溶鋼温度を測定した結果を誘導加熱装置の電力
制御部へフィードバックし、鋳造初期から末期の間、温
度低下を補償するというものである。

ところで、この種の溶鋼温度測定方法として現在量も広
く使用されているのは、消耗型浸漬熱電対を使用するも
のである。しかし、これは、不連続な測温であるため、
約３分間隔以下のピッチでは計測不可能となり、その結
果、鋳造初期にみられる数十秒周期で約±１０℃変動す
る溶鋼温度の制御には到底使用できない、また、消耗型
浸漬熱電対のランニングコストに鑑みればその都度の測
温は到底実現不可能である。そこで、ランニングコスト
低減を考慮した方法として、市販品として、溶融金属に
対し耐熱性の高い保護管（ジルコニア系セラミックスや
アルミナカーボン質等）の内側に、白金−白金ロジウム
熱電対を挿入したプローブがある。しかし、これは熱電
対のコストが若干高く、かつ約１０時間程の寿命は確保
されているといえども、熱電対は、保護管自身より発生
するＣＯガスにより、浸炭等の影響を受け、経時再現性
が劣化し、最悪断線する事態ヲ招くことがあるなどの問
題が残されている。

こうした測温現状下にあって、最も要望視されているも
のは、光学式測温方法である。この例としては、特開昭
５６−６０３２３号、同６０−１０５９２９号各公報記
載の技術を挙げることができ、耐熱性の導伝管を溶鋼内
に挿入し、不活性ガスを供給することにより、導伝管先
端部が開孔されているゆえ、溶鋼面が露出し、その表面
から得られる放射エネルギーを放射温度計によりサンプ
リングし、温度検出する方法である。この方法であれば
、保護管の形状がシンプルかつ必要最小限の損耗ダメー
ジしかうけない。さらに、センサ自身のランニングコス
トが測温センサ中、最も有利なものであるため、今後、
光学式測温方法が鉄鋼業界では主流になると考えられる
。

しかし、周知の通り、不活性ガスを吹き込むと、導伝管
の開孔に臨む溶鋼表面は急冷される。実際、溶鋼表面に
Ａｒガスを吹き付けた場合、約７℃〜１０℃の温度低下
が発生するとの知見も報告されている。この場合、不活
性ガスの流量調整如何では、真価とのベースダウンの補
正は困難と想定される。

タンデイツシュでの溶鋼温度の最適管理には、溶鋼凝固
温度との差がきわめて少ないことが要求されており、こ
れは前工程の温度ベースを低下させることによる省エネ
ルギー効果のためである。

過去には、前記温度差（ΔＴという）が、ΔＴ＝３０〜
４０℃であったが、最近はΔＴ−１０〜２０℃を目標に
操業改善およびプラント改善が実施されている。したが
って前記ΔＴの目標を達成でき、かつ低ランニングコス
トであり、消耗型浸漬熱電対の現状再現性（σ＝２℃）
に対して遜色なく再現性がσ＝５℃以下の連続的光学式
測温方法の開発が要請されている。

そこで、本発明の主たる目的は、ランニングコストが低
く、しかも測温に際して精度の高い連続測温が可能な測
温方法と装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するだめの本発明法は、先端が開放され
た浸漬中空管の基部側にその先端を睨みその先端の放射
率に基いて測温する光学式測温計を設け、前記中空管を
溶融金属内に浸漬するとともに、前記中空管内に所定流
量で不活性ガスを吹込み開放先端から吐出させ溶融金属
中にバブリングさせながら、溶融金属からの放射エネル
ギーを光学式測温計で検出し、溶融金属との界面の波動
周期内における前記放射エネルギーの最大値の平均値に
基いて温度値とすることを特徴とするものである。

〔作　用〕

本発明では、消耗型浸漬熱電対とは異なり、連続的に測
温するものであるから、溶融金属の経時的温度変化を把
えることができ、これに基いて溶融金属の温度制御する
際における有効な手段となる。

また、本発明では、先端開放の中空管に不活性ガスを所
定流量で吹込み、先端から吐出させ溶融金属にバブリン
グする。このバブリングを行うのは、バブリングによる
溶融金属の攪拌を行わないと、溶融金属の静圧つり合い
表面が常に不活性ガスにさらされるため表面温度が低下
し、真の溶鋼温度を検出することができなくなるためで
ある。

この意味でバブリングを行うことが有効であるが、その
反面、バブリングに伴って静圧のつり合い溶融金属表面
が定期的に凹凸波動を示し、凹時と凸時における溶融金
属表面からの放射エネルギーのベクトルが放射温度計に
対して平行に入射されなくなり、その結果、見掛は上の
放射率が経時的に変動するため、温度測定誤差を生じる
。

そこで、本発明に従って、溶融金属表面の波動周期以下
のサンプリング周期をもって温度検出し、放射エネルギ
ーの最大値を平均化し、これに基いて温度値とすると、
溶融金属の擬似平滑面の温度と常に相異ない精度の高い
測温ができる。

さらに、消耗型浸漬熱電対による１回限りのものとは異
なり、連続かつ繰り返し使用が可能であるからランニン
グコストが著しく低減する。

〔発明の具体的構成〕

以下本発明をさらに詳説する。

第１図は第１の実施態様を示したもので、たとえばタン
デイツシュ内の溶鋼Ｍの温度を測定するために、その蓋
の測温孔にマンホール蓋１が設けられ、これに次述する
測温装置が固定されている。

すなわち、マンホール蓋１には、フランジ付の筒状支持
金物２がボルト固定され、そのフランジにガス吹込ユニ
ット３、エアＡｉによる空冷ジャケット４および保護キ
ャンプ５が順に固定されている。空冷ジャケット４内に
は放射温度計６が設けられ、その信号は導路７およびＡ
Ｄ変換器８を介して演算器１０に取り込まれ、そこで後
述の演算処理に従う温度結果は温度表示器１）に表示さ
れるようになっている。また、放射温度計６の前面には
シーリングウィンド１）が配されている。

他方、支持金物２には、浸漬中空管９が配され、この中
空管９は２重合わせ構造になっており、その外側にスラ
グ保護管９Ａ、９Ａおよび先端保護管９Ｂを有し、内側
にステンレス等の保護管骨材９Ｃ付の溶鋼保護管９Ｄを
有し、これらの管９Ａ〜９Ｄは、たとえばＡＩ！２０３
−Ｃの材質とされ、金属製ソケット１）を介して支持金
物２にＡｊ’ｚＯｚ等からなるセラミックボルト１２に
より取付けられている。

また、前記ガス吹込ユニット３には、計等の不活性ガス
を吹き込む導管１３が設けられ、その途中に定圧弁１４
および流量調整弁１５が配されている。導管１３の先端
は、中空管９内に連通している。

かかる装置においては、中空管９の先端部を溶鋼Ｍ中に
一部浸漬した後、アルゴンガス（Ａｒガス）を一定圧力
および一定流量で中空管９内に送給し、その先端からバ
ブリングさせる。泡を符号Ｂで示す。この状態で、放射
温度計６により溶鋼Ｍを睨み、そこからの放射エネルギ
ーをサンプリングし、温度信号として取り出す。

この場合、バブリングに伴って、第３図に示すように、
溶鋼の静圧つり合い表面が凹凸波動を繰り返す０本発明
では、この波動周期以下の短いサンプリング周期をもっ
て放射エネルギー変化を把え、その最大値のみを抽出し
、これを平均化処理して、温度値とする。

ところで、中空管９の材質としては、上記の例のほか、
Ｍｏ　−Ｚｒ０ｔ系のものなどをも使用できるが、耐溶
損性および耐ヒートシヨツク性の点で、Ａｊ！ｚＯ＊−
Ｃ系のものが最適である。しかるに、この系では、溶鋼
の熱によって、主にＣＯガスを発生する。このＣＯガス
は、放射温度計に採用される波長帯域（５００ｎｍ〜１
５００ｎｍ）においてその波長を吸収する作用がある６
そこで、これによる精度低下を防止するために、そのＣ
Ｏガスを導管１３を介してのＡｒガス吹出しによってバ
ージするようにと、ＣＯガスの影響を排除できる効果も
ある。

ところで、光学式測温計としては、単色温度針、多波長
温度計等を用いることができる。さらに、光ファイバー
を用いて放射エネルギーのサンプリングを行うこともで
きる。

中空管の溶＠Ｍ中への浸漬深さＬは、その外径をＤとし
たとき、Ｌ≧２Ｄが好ましい、より好ましくは、２Ｄ≦
Ｌ≦３Ｄである。

他方、上記の中空管は、ある時間使用したならば、損耗
があるので交換される。中空管がＡｊ！！Ｏ。

−Ｃ系のセラミックであるときは、交換コスト的に十分
見合うけれども、Ｍｏ−Ｚｒ０ｔ系の場合にはコスト高
を招く。しかし、このコストの点を無視すれば、Ｍｏ　
　Ｚｒ０ｚ系のものを用いることができる。

なお、本発明は、タンデイツシュ内のほか、高炉樋、ト
ーピード、取鍋、転炉、注銑鍋やモールド内等において
も適用できる。

〔実施例〕

次に実施例を示す。

第１図の測温装置により、タンデイツシュ内の溶鋼の測
温を１力月にわたって行った。中空管はＡ１．０２−Ｃ
系のセラミックとした。

測定条件は次の通りである。

外側管９の浸漬長さしを５００ｆｉ〃　　外径　　　を６０ｍφ 〜　　内径　　　を２０ｍφ アルゴンガス圧力　　：３ｋｇ／ａＪ〃　　　流量　　：３ｋｇ／Ｈｒ溶鋼温度　　　　　　７１５１０〜１５７０℃この場合
の溶鋼波動周期は０．３〜０．５　ｓｅｃであった。ア
ルゴンガス吹込流量との関係を第２図に示した。そこで
サンプリング周期は、１０ｍ５以下で設定した。これに
よるとＡ／Ｄ変換後のデータは生データを十分再現でき
るレベルであった。このときの関係を第３図に示す、第
３図に示す様に、バブリングによる溶鋼波動による温度
変動が完全に再現されていることが判る。

その結果、測温装置の測定精度は、Δ＝４℃をみた。そ
して、測定精度がσ＝２℃と高い消耗型浸漬熱電対との
対比を試みたところ、第４図のように、高い相関をみた
。

また、中空管の材質をＭｏ　−Ｚｒ０ｚ系に代えて、連
結鋳造時における連続測温を試みたところ、第５図のよ
うに、今まで把え難かった鋳込初期および末期の急激な
温度変動をも把握できた。しかも、寿命は約３０時間と
長時間であることも判った。

〔発明の効果〕

以上の通り、本発明によれば、測定精度として実用的に
十分に高いものとなり、ランニングコストの低減を図り
つつ連続測温が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は測温装置例の縦断面図、第２図は溶鋼波動周期
と、Ａｒ流量の関係図、第３図は溶鋼波動周期と溶鋼真
温度の関係図、第４図は測定精度を示すグラフ、第５図
は連続測温の結果のグラフである。６・・・放射温度計、９・・・中空管、１０・・・演算
器、１３・・・不活性吹込導管。五〇憶鵬峻恥−蔀−屑 −Ｉ棒七　篇　− 明一

Claims

【特許請求の範囲】

（１）先端が、開放された浸漬中空管の基部側にその先
端を睨みその先端の放射率に基いて測温する光学式測温
計を設け、前記中空管を溶融金属内に浸漬するとともに
、前記中空管内に所定流量で不活性ガスを吹込み開放先
端から吐出させ溶融金属中にバブリングさせながら、溶
融金属からの放射エネルギーを光学式測温計で検出し、
溶融金属との界面の波動周期内における前記放射エネル
ギーの最大値の平均値に基いて温度値とすることを特徴
とする溶融金属の連続測温方法。