JPH03148025A - 金属浴の温度の連続測定装置とその使用法 - 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】 本発明は冶金学的容器に含まれている金属浴、特に、製
鋼所の転炉または鋳込みとシベ内の溶鋼浴の温度の連続
的測定用の装置に関するものである。

下記の説明において、製鋼所の転炉で精鉤中の鋼浴の引
用は、本発明を例証するための、単なる例とじてにすぎ
ない。明らかに、本発明は、鉄であろうと、非鉄であろ
うと、冶金学的な容器に含まれているあらゆる溶融金属
に適用される。

特許ＢＥ−Ａ−９０４４６０によって、冶金学的容器に
含まれている金属浴の連続測温法は公知である。本方法
は、その浴と接触して存在している壁面の温度測定を可
能ならしめる容器壁の内側にある少なくとも２点の温度
を測定することに基づいている。

本発明の目的は、本方法の簡単、かつ、信頼性のある実
施を可能ならしめ、しかも、寿命が長い、装置を提案す
ることにめる。

本発明によれば、冶金学的容器に含まれる金属浴の温度
の連続測定装置であシ、かつ当該冶金学的容器の壁のラ
イニング内に、当該金属浴の上面より以下のレベμに配
置した温度測定手段からなる装置が、当該ライニングに
挿入された、少なくとも１憫の耐火材料の栓を含んでい
ることと、当該測温手段が当該耐火材料の栓内に配置さ
れていることを特徴としている。

考えを統一するために、幾つかの測温手段を含む単一栓
について以下に述べてみよう。しかし、それぞれが、１
個または数個さえ、測温手段を有しているこの型の幾つ
かの栓を具備していても、本発明の範囲を逸脱するもの
ではない。

本発明の構想では、当該栓には、栓の１前面１と称する
端面があシ、これは、当該冶金学的容器に含まれている
金属浴と接触することになる。

耐火栓のこの前面の温度は、その面が接触している金属
浴の温度と常に等しいと見做され、更に、浴温は均一で
あると見做される。更に、温度の均一状態は、転炉や鋳
込みとりべ内でも維持されるが、これは、かかる容器内
での金属浴の攪拌のためである。

好ましくは、耐火材料の栓の当該前面は、栓が挿入され
ているライニングの内面すれすれに（５） 露出している。しかし、この前面がこの内面より僅かに
突出していようと、引込んでいようと、発明の範囲を逸
脱するものではない。

特に、突出していることにより、移動中の金属浴による
栓の破壊のおそれがあってはからないし、また一方、引
込んでいるために、金属浴と、栓の前面の間の良好な接
触をさまたげるおそれのある、金属や、７ラツグの粒子
を滞留させるようなことがあってはならない。

本発明のある特殊実施態様によれば、この装置には、耐
火材料の、当該栓内の深さの異なる所に配置した、少な
くとも２個の測温手段が含まれているが、当該深さは当
該栓の前面から測るのが好ましい。

本発明の範囲において、当該耐火栓の形状は任意でよい
。しかし、これは円形断面の円筒形または、多角形で、
特に正方形であることが好ましいが、これは製作容易な
ためである。更に、保護ならびに維持用のブロック、例
えば、耐火セメント製ブロック内に配置するのが有利で
あ（６） る。保護ブロックと、耐火栓と、測温手段とはモジュー
ル状の交互性のある測定ユニットを構成することができ
て、有利である。このために、当該測定ユニットを収納
するための、好ましくは金属製の管を、ライニング内に
設けることができて有利な次第である。

本発明の別の特徴によれば、当該栓は、少なくとも５０
％の割合で、熱拡散性の高い耐火材料で構成される。

使用材料は有利にも耐熱衝撃性が素晴らしいだろう。こ
れによれば、例えば切削または造型によって、当該栓内
に１□個または数個の空洞を作ることができるだろう。

これは数多くの溶融金属、特に、鋳鉄、鋼、銅及びアル
ミによっても、対応するスラッグによっても、濡れない
だろう。更に、これは化学的に不活性の筈であり、すな
わち、前記の溶融金属によっても、それらの各スラッグ
によっても溶けない。

経済的な状態で使用可能な各材料としては下記のものが
ある。すなわち 一窒化物類、特に、窒化ほう素、窒化ジルコニウム、窒
化けい素、または窒化アルミ、−ほう化ジルコニウム、 一シアロンと称するけい素とアルミの化合物。

また、本発明の一特徴によれは、当該測温手段は熱電対
である。熱電対は、当該熱電対で測定し九温度全連続的
に配録することができかつ、耐火栓の前面と接触してい
る金属浴の温度を、何時でも自由に計算できるある電子
装置に連結されていることが好ましい。熱電対は被甲す
ること、すなわち、耐振動用鞘に収容することができる
。

勿論、他の測温手段、特に、耐火栓から放射される放射
線スペクト／Ｉ／ヲ捕捉して、これを、好ましくは、耐
火栓の外部におる光学高温計に伝達する光ファイバを用
いることもできる。

次に、付図によって例証された、好ましい実施態様を用
いて、更に詳細に本発明を説明することとする。

これらの図は、略図であシ、ここに描写しであるのは、
本発明の理解に必要な要素だけである。これらの図全部
について、同一または類似の要素は、同一の参照番号で
表示しである。

第１図に示すのは、円形断面の、円筒状栓ｌの立面及び
平面図である。この栓には柱軸に平行に、５個の熱電対
収納用の、５個の空洞２−６が造作されている。これら
の空洞は、栓の、いわゆる後面から、栓の前面からの所
定の距離まで延びている。この距離は、対応する熱電対
の位置の深さを決定するが、原則的に、これは各空洞毎
に異なっている。しかし、これらの距離の一つまたは幾
つかについて、少なくとも１個の補助空洞を設けて、対
応するレベルにおける測温精度を高めるようにするのが
結局は有利ということになろう。また、それぞれ、１個
ま几は数個の熱電対の備え７′ｃ２個または数個の別々
の栓を設けてもよい。

図示の寮施例の場合、空洞２．３及び６は栓の前面から
約５ｍの所が端末になったおシ、空洞４と５はそれぞれ
、前面から２０■と３０■の所が端末になっている。

第２図に示すように、耐火栓ｌは、保護ならびに維持用
のブロックに装着されているのが有利でアシ、このブロ
ックは例えば、振動耐火コンクリートで造る。このブロ
ックは、特に、平行四辺形状として、冶金学的容器壁の
耐火ライニング内への挿入を容易ならしめるようにする
ことができる。我々は、ここに耐火栓ｌの３個の空洞内
に挿入される３個の熱電対８．９．１０も、記号で示し
た。

最後に第３図に示すのは、製鋼所の転炉底部１１のライ
ニング内の、保護ブロック７付きの耐火栓３の位置であ
る。記号で示した３個の熱電対８，９．１０は栓の前面
から所定の距離にある。これらは一方では、図示はして
胆４Ｓ運転用の電子装置に連結されている。

耐火栓１は、ここでは、窒化ほう素製である。

この材料には耐摩耗性、耐酸、耐ヌラッグ性があって、
栓の前面と、各熱電対の間の一定間隔を保証している。

更に、この熱伝導性は高いの（１０） で、金属浴温の変動の、各熱電対による感知の遅れを抑
止することができる。この特性が特に興味があるのは精
錬中の鋼浴の温度変化を追跡する場合である。

今説明した装置によれば、転炉内の鋼浴のような金属浴
を間接的に測定することができる。

発明の他の態様によれば、冶金学的容器内に含まれてい
る金属浴の温度の、今説明した装置による連続測定法は
、少なくとも１個の耐火栓ｌ内の深さが異なる位置にあ
る少なくとも２点の温度を測定し、かつ、当該測定温度
と、栓１固有の特性からの間挿法によって、当該点の温
度の変化を連続的に記録し、轟該栓１の前面（点０）の
、当該金属浴（Ｂ）温に等しい温度を測定することにあ
る。

例示として、以下に、本方法を詳しく説明し、第４図と
第５図によって例示する。

第４図には保護ブロック７に配置し、鋼浴Ｂと接触して
いる転炉底の耐火ライニング１１の一部分に挿入した窒
化ほう素側の栓１を略図的に示した。浴Ｂに直接露呈さ
れている栓の前面の１点を０とせよ。そうすれば、点０
の温度ＴＯは、均一と仮定した鋼浴の温度を表わす。栓
１内の、深さの異なる所に例示として、３測定点Ｘ　＋
　７　＋　Ｚがあるが、これらは簡略化の几め、栓の長
さに沿って規則的に配分しである。例えば、これらはそ
れぞれ、第３図の熱電対９，１０及び８に対応する。

かような条件で、本発明の方法は、任意の瞬間ｔにおい
て、これら３温度Ｔｘ　、　Ｔｙ　、　　びＴｚを測定
しかつ、これから、その同瞬間ｔにおける点０の温度を
演鐸することにある。

もし点Ｏの温度が、瞬間ｔにおいてΔＴだけ変化しても
、この変化は、瞬間的には点Ｘ＊７＋２には表われない
。というのは点Ｏから他の点ｘ、ｙ、ｚへの熱拡散には
時間を要するからである。点０　、　ｘ、　ｙ　、　ｚ
の各レベル量の垂直距離は、当該例示においては等しい
から、温度変化ΔＴは次のような瞬間になって始めて、
各点Ｉ。

ｙ、ｚに表われる。すなわち、 点Ｘ：　ｔ＋Δ・を 点ｙ：　　ｔ＋２Δｔ、 点ｚ：　　ｔ＋３Δを 前に示し友ように、時間Δｔを左右するものは隣接２測
定レペ／Ｉ／間の距離と、栓の耐火材料の熱拡散とであ
る。

第５図に示すのは、３測定点、”　ｅ　Ｙ　ｒ　Ｚにつ
いての、瞬間ｔまでの＃間との関係における温度変化の
曲線である。点０すなわち、栓の前面、すなわち浴温に
対応する曲線が分っているのは、前の運転サイクルの後
での、瞬間ｔ−を一３Δｔまでにすぎない。これらの曲
線において、我々は、点ｘ、ｙ、ｚにおいて、瞬間ｔ；
ｔ、’−を一Δｔ　ｌ　ｔ’　＝−２Δｔ　；　ｔｌ＝
ｔ、３Δｔにおける測定温度を示した。

点２において、瞬間ｔにおいて測定した温度Ｔｚは、時
間開隔Δｔにおいて、図示してはないが、ｙ点から受け
た熱と、更に深い７点へ渡した熱の影智のもとての、瞬
１ｋｌｔ、”＝を一Δｔから瞬間ｔまでの、点２の温度
変化の結果である。従って、ｔ　１　ス　） 温度Ｔｚｖｉ−左右するものは温度ＴＶ“、Ｔｚ’及び
Ｔｖ’ならびに、栓の耐火材料の種類及び、各測定点の
各レベル量の距離でるる。

同様に、温度ＴＶ　＋を左右するものはＴｘ’とＴＶ　
１とＴｚｌであり、かつ、温度Ｔｘ”を左右するものは
ＴＯ″と、ＴｚｌとＴＶ　ｍである。

瞬時ｔ、　、　ｉｌ　　ｔ＠　、　ｉｌ＋における点ｘ
、ｙ及び２で測定した温度、ならびに、時間ｔ、ＩＩに
おける栓ｌの長さに沿った温度輪郭が分かれば、温度Ｔ
Ｏ１１＊が分か択これから、温度＋ｒｘ＊　１ｋ　、　
Ｔｖｌ　＊及びＴｚ”　ｋ算出することができる。次に
、これらの温度と、同じ各点における温度Ｔｘ”　、　
Ｔｙ’及びＴｚの実測値の間の偏差を測定し、次に、有
効温度ＴＯＩＴ　を求めるため、これらの偏差を最小に
する。

従って、温度Ｔｏ”°を瞬間ｔに於て、すなわち、実際
にその温度になる瞬間に対して、３Δｔの遅れで算出す
る。この間隔Δｔは、使用材料の適切な選定と、測定点
の適正な位置決めとによって、十分小さくすることがで
きる。

（１４） これらの演算はすべて点０における温度値ＴＯ″を殆ど
瞬間的に求めるために、適当な数学模型の指導によって
、コンピューターで実施する。

本発明は勿論、今説明した実施態様によって制限される
ものではない。特に、栓１の形状、ブロックの存在及び
形状ならびに、各熱電対の数や位置は、当業者が修正す
ることができ、しかも本発明を逸脱するものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、５個の熱電対を収容するために設けた窒化ほ
う素側の栓の立面及び平面図、第２図は、保護ブロック
内のかかる栓の装着を示す透視図、第３図は、製鋼所の
転炉底に挿入してｉｉ！置した窒化ほう素製の栓とその
保護ブロックを示す図、第４図は、転炉底のライニング
内に挿入した耐火栓内の、異なる３レベμにある測定点
の位置を示す図、第５図は、これらの点の温度変化と時
間の関係を示す曲線を示す図である。 （１５） ばっ １ ｃｕｃｃ＋

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、冶金学的容器内に含まれている金属浴の連続温度測
   定用の装置において、当該冶金学的容器の壁のライニン
   グ内に、当該金属浴の表面より低いレベルに配置した測
   温手段を含む装置において、当該装置に、当該ライニン
   グ（１１）に挿入された、耐火材料の栓（１）が少なく
   とも１個含まれていることと、当該測温手段（８、９、
   １０）が、耐火材料の当該栓（１）内に配置されている
   こととを特徴とする装置。 ２、当該栓（１）の前面が、当該ライニング（１１）の
   内表面すれすれに露出していることを特徴とする請求項
   １記載の装置。 ３、その装置に、当該耐火材料の栓（１）の深さの異る
   所に配置された少なくとも２個の測温手段が含まれてい
   ることを特徴とする請求項１及び２のいずれかに記載の
   装置。 ４、当該測温手段が、当該耐火材料の栓（１）に造作し
   た空洞（２−６）内に配置されていることを特徴とする
   請求項１ないし３のいずれかに記載の装置。 ５、当該栓（１）が、少なくとも５０％の割合で、高い
   熱拡散性を示す耐火材料で構成されていることを特徴と
   する請求項１ないし４のいずれかに記載の装置。 ６、当該耐火材料が、窒化ほう素、窒化ジルコニウム、
   窒化けい素、窒化アルミニウム、ほう化ジルコニウム及
   び／またはシアロン型のけい素−アルミ化合物、または
   これらの物質の少なくとも二つの混合物を含む群から選
   定されることを特徴とする請求項５記載の装置。 ７、当該測温手段（８、９、１０）が熱電対であること
   を特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の装置
   。 ８、当該測温手段（８、９、１０）が場合によつては光
   ファイバーと連結した光学高温計であることを特徴とす
   る請求項１ないし６のいずれかに記載の装置。 ９、当該耐火材料の栓（１）がある保護ブロック（７）
   内に配置されていることと、それが当該保護ブロック（
   ７）及び当該測温手段（８、９、１０）と共に、モジュ
   ール型の互換性のある測定ユニットを形成していること
   とを特徴とする、請求項１ないし８のいずれかに記載の
   装置。 １０、請求項１ないし９のいずれかに記載の装置を用い
   る、冶金学的容器に含まれる金属浴の連続的な測温方法
   において、耐火材料の栓（１）の少なくとも一つの、深
   さの異なる位置にある少なくとも２点で測温することと
   、当該点の温度の変化を連続的に記録することと、そし
   て、当該測定温度と、栓（１）の固有の特性から、当該
   金属浴（Ｂ）の温度に等しい当該栓（１）の前面（点０
   ）の温度を測定することを特徴とする方法。