JPH0569454B2

JPH0569454B2 -

Info

Publication number: JPH0569454B2
Application number: JP63189919A
Authority: JP
Inventors: Etsuo Morimoto; Kazuyo Ibuki; Tomoyoshi Koyama
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1988-07-29
Filing date: 1988-07-29
Publication date: 1993-10-01
Also published as: JPH0238932A

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、たとえばタンデイツシユ
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ユ内における溶鋼
温度は、鋳造中、種々の外乱により変動する。一
般に取鍋より一定量の溶鋼をタンデイツシユへ注
入し、タンデイツシユ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、タンデイツシユは中間プラントに位
置する。そもそもタンデイツシユの主な役割は、
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ユ内溶鋼温度を
把握することが重要である。タンデイツシユ内の
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、使用タンデイツシユ
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。タンデイツシユ内溶鋼
温度が低下すると、介在物浮上効果が減少すると
ともに、鋳造ノズル詰りが発生するため、タンデ
イツシユ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61−249655号公報に開示されているタンデ
イツシユ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イードバツクし、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
在最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分間隔以下のピツチで
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
系セラミツ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、最悪断線する事態を招くことがある
などの問題が残されている。

こうした測温現状下にあつて、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、真値とのベースダウンの補正は困難と想
定される。

タンデイツシユ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℃であつたが、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。したがつて前記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ための本発明法は、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
その先端の放射エネルギー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
大値の平均値を溶融金属の測温値とすることを特
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、バブリングに伴つて静圧のつり合
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、見掛け上の放射率が経時
的に変動するため、温度測定誤差を生じる。

そこで、本発明に従つて、溶融金属表面の波動
周期以下のサンプリング周期をもつて温度検出
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
えばタンデイツシユ内の溶鋼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
にガス吹込ユニツト３、エアAiによる空冷ジヤ
ケツト４および保護キヤツプ５が順に固定されて
いる。空冷ジヤケツト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AD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１１に表示さ
れるようになつている。また、放射温度計６の前
面にはシーリングウインド１６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重合わせ構造になつてお
り、その外側に耐スラグ用保護管９A₁、耐熱性
保護管９A₂および耐熱性先端保護管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Al₂O₃−Ｃの材質とされ、金属製ソケツト１
１を介して支持金物２にAl₂O₃等からなるセラミ
ツクボルト１２により取付けられている。

また、前記ガス吹込ユニツト３には、Ar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、バブリングに伴つて、第５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。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つ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、溶融金属の測温値とする。

ところで、中空管９の材質としては、上記の例
のほか、Mo−ZrO₂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、 Al₂O₃−Ｃ系のものが最適である。しかるに、
この系では、溶鋼の熱によつて、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〜1500nm）においてその
波長を吸収する作用がある。そこで、これによる
精度低下を防止するために、そのCOガスを導管
１３を介してのArガス吹出しによつてパージす
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
計、多波長温度計等を用いることができる。さら
に、光フア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。

中空管の溶鋼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Al₂O₃
−Ｃ系のセラミツクであるときは、交換コスト的
に十分見合うけれども、Mo−ZrO₂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−ZrO₂系のものを用いることができ
る。

なお、本発明は、タンデイツシユ内のほか、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、タンデイツシユ内の
溶鋼の測温を１カ月にわたつて行つた。中空管は
Al₂O₃−Ｃ系のセラミツクとした。

測定条件は次の通りである。

外側管９の浸漬長さＬを500mm 〃外径を60mmφ 〃内径を20mmφ アルゴンガス圧力：３Kg／cm² 〃流量：３Kg／Hr 溶鋼温度：1510〜1570℃ この場合の溶鋼波動周期は0.3〜0.5secであつ
た。アルゴンガス吹込流量との関係を第４図に示
した。そこでサンプリング周期は、10ms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つた。この
ときの関係を第５図に示す。第５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２図のよ
うに、高い相関をみた。

また、中空管の材質をMo−ZrO₂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
３図のように、今まで把え難かつた鋳込初期およ
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つ
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図は本発
明の測温値と浸漬熱電対による測定温度との対比
を示すグラフ、第３図は鋳込初期と末期の連続測
温結果を示すグラフ、第４図はAr流量と溶鋼波
動周期の関係図、第５図は溶鋼波動周期と溶鋼真
温度の関係図である。６……放射温度計、９……中空管、１０……演
算器、１３……不活性吹込導管。

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エネルギーに基づい
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を溶融金属の測温値
とすることを特徴とする溶融金属の連続測温方
法。