(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉内へ昇降自在に配置したサブランスの下端に設けた棒状の支持部材に装着して溶融金属に浸漬使用され、溶融金属の特性測定用センサ及び／又は分析試料採取箱を内蔵した紙製筒体と、該紙製筒体及びサブランスを覆う紙製スリーブとを備えた溶融金属の特性測定用プローブにおいて、
前記紙製筒体を長手方向でほぼ一定の外径を有する円筒状にすると共に、前記スリーブを、前記紙製筒体の外面に摩擦力で摺動可能に装着したことを特徴とする溶融金属の特性測定用プローブ。
【請求項２】
前記支持部材の上方に連接する前記サブランスの下端の外径を、請求項１記載のプローブの紙製筒体の内径より大きく、前記スリーブの内径と等しいか小さい外径にすると共に、該下端より上方に拡径テーパを設けておき、該プローブを、その紙製筒体に前記スリーブを装着した状態で前記サブランスの下方に配置したクランプ装置で把持し、該クランプ装置を上昇させて、該紙製筒体内に前記サブランスに設けた支持部材を挿入して固定した後、スリーブのみをさらに上昇させ、前記サブランスの前記拡径テーパ面上を摺動させて該スリーブで該サブランスの下端部を覆うことを特徴とする溶融金属の特性測定用プローブの装着方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶融金属の特性測定用プローブ及び該プローブのサブランスへの装着方法に係わり、詳しくは、金属精錬において溶融金属へ浸漬し、その特性測定及び／又は試料採取を行うプローブの改良とサブランスへの装着技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、転炉製鋼を円滑に行なうため、操業の途中で鋼浴の温度を測定したり、成分分析のため、試料を採取することが行なわれるようになった。その場合、鋼浴に酸素ガスを吹き込み、該鋼浴を精錬するために使用されるランス（メインランスともいう）とは別に、サブランスが使用される。このサブランス１は、図３に示すように、その先端に、内部に測温センサや試料採取箱（いずれも図示せず）を内蔵した紙製筒体２で形成した消耗式のプローブ３を取り付ける（サブランス１に差し込み、係止する）と共に、内部に測温センサからのリード線を通す通路を設けたものである。そして、該サブランス１を転炉の上方に配置した昇降装置で炉内に降下させ、鋼浴に該プローブ３を浸漬させて測温したり、試料の採取をするのである。また、該プローブ３の本体は、紙製であり、一度使用される毎に新しいものに交換される。
【０００３】
ところが、酸素ガスの上吹き、あるいは底吹き機能を備えている転炉では、プローブを鋼浴に浸漬すると、吹き込むガス等の作用で地金やスラグの飛散が生じ、その飛散した地金等がサブランスの下端部に付着するという問題がある。特に、図４に示すように、サブランス１の先端を覆うように取り付けたプローブ３の端面とサブランス１との間に段差４があると、その段差４の上方へ浸漬回数の増加につれて付着した地金、スラグ等５が累積し、やがてプローブ３の交換時にサブランス１の下端へプローブ３を完全な状態で容易に装着できなくなる。これでは、測温や試料採取に時間がかかり、円滑な転炉の操業ができない。
【０００４】
この段差をなくすため、例えば特開平１−１３２７１２号公報は、プローブ３の端面外径とこれと接続するサブランス１の下端外面の外径とを同一にすることを提案している。また、特開平１０−１４７８０９号公報は、プローブの最外側紙管（この場合、紙管は多重になっている）の途中に隙間を設け、プローブをサブランスへ装着する際に、この分離した紙管部分を上下にスライドさせて前記段差を解消する技術を開示している。さらに、特開平７−２１８１５５号公報は、前記段差４をスリーブで完全に覆い隠すことで、地金等の付着防止をする技術を開示している。それは、図５（ａ）に示すように、紙製筒体２の外表面上に、摺動自在なリング状のスペーサ６を上下に離隔して取り付け、それらの上に、該紙製筒体２と同心状に紙製のスリーブ７を取り付けたものである。このプローブ３を用いると、サブランス１の先端に取り付けたプローブ係止用の支持部材８に該プローブ３を装着した後、図５（ｂ）〜（ｃ）に示すように、前記スペーサ６及びスリーブ７を押し上げ手段１３で上方に移動し、前記サブランス１との段差４を完全に覆うことができる。従って、プローブ３の装着部分への地金、スラグ等５の付着は防止されることになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、サブランス１の下端とプローブ３との間の段差４をなくすための特開平１−１３２７１２号公報及び特開平１０−１４７８０９号公報記載の技術を用いても、該段差を完全になくし、サブランス１下端への地金、スラグ等５の付着を防止することはできなかった。また、仮にサブランス下端への地金付着が完全に防止できたとしても、上記技術では、下端近傍への地金付着を防止することはできないので、その地金が成長して前記段差４から該下端とプローブと接触面間に入り込む。
【０００６】
一方、上記特開平７−２１８１５５号公報記載のスリーブ付きプローブを使用すると、サブランス下端及びその周辺への地金の付着は、完全に防止できる。ところが、このスリーブ付きのプローブ３は、図５（ａ）〜（ｃ）に示したように、上下にリング状スペーサ６を備える必要があり、スリーブ７のサイズが大きくなり過ぎてしまう。そのため、スリーブ７の材料費が嵩んだり、プローブ３の組立てに時間を要して、該プローブ３が高価になると共に、その保管場所、運送等にも種々の問題が生じている。また、上下スペーサ７間のスリーブ７の中央部分が中空になってしまうため、運送中にこの部分に何らかの外力がかかると、スリーブ７が変形してしまい、プローブ３の装着に支障を来す恐れもある。さらに、該スリーブ７を上方へずらし、サブランス１へプローブ３を装着するには、既存のクランプ装置とは別のスリーブの押し上げ機が必要であるという問題もある。
【０００７】
本発明は、かかる事情に鑑み、地金付着防止用のスリーブを備えても、既存のクランプ装置を利用でき、安価で、且つ構造が簡単な溶融金属の特性測定用プローブ及びそのサブランスへの装着方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
発明者は、上記目的を達成するため、前記スリーブ付きプローブのリング状スペーサを除去することに着眼して、プローブの改良に鋭意努力し、その成果を本発明に具現化した。
【０００９】
すなわち、本発明は、炉内へ昇降自在に配置したサブランスの下端に設けた棒状の支持部材に装着して溶融金属に浸漬使用され、溶融金属の特性測定用センサ及び／又は分析試料採取箱を内蔵した紙製筒体と、該紙製筒体及びサブランスを覆う紙製スリーブとを備えた溶融金属の特性測定用プローブにおいて、前記紙製筒体を長手方向でほぼ一定の外径を有する円筒状にすると共に、前記スリーブを、前記紙製筒体の外面に摩擦力で摺動可能に装着したことを特徴とする溶融金属の特性測定用プローブである。
【００１０】
また、本発明は、前記支持部材の上方に連接する前記サブランスの下端の外径を、請求項１記載のプローブの紙製筒体の内径より大きく、前記スリーブの内径と等しいか小さい外径にすると共に、該下端より上方に拡径テーパを設けておき、該プローブを、その紙製筒体に前記スリーブを装着した状態で前記サブランスの下方に配置したクランプ装置で把持し、該クランプ装置を上昇させて、該紙製筒体内に前記サブランスに設けた支持部材を挿入して固定した後、スリーブのみをさらに上昇させ、前記サブランスの前記拡径テーパ面上を摺動させて該スリーブで該サブランスの下端部を覆うことを特徴とする溶融金属の特性測定用プローブの装着方法である。
【００１１】
本発明によれば、スペーサを用いないスリーブを備えたプローブとなるので、該プローブは、スリーブの大きさが従来より小さくなり、安価で、且つ構造の簡単なものとなる。また、該プローブのサブランスへの装着に既存のクランプ装置が利用できるので、設備費の増大を防止できる利点もある。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１３】
本発明では、プローブ３は、紙製筒体２と、それを覆うスリーブ７とで構成される。つまり、炉内に保持した溶融金属に浸漬され、溶融金属の特性測定を行なうセンサ（具体的には、熱電対や酸素濃淡電池等のセンサを一種又は二種）及び／又は分析試料を採取し、該試料を格納する箱（図示せず）を内蔵した紙製筒体２と、該紙製筒体２及びサブランス１を共通して覆うことの可能な紙製のスリーブ７とを備えている。また、本発明では、前記紙製筒体を長手方向でほぼ一定の外径を有する円筒形状とすると共に、前記スリーブ７の内径を、前記細いサブランス１下端側の外径及び前記紙製筒体２の外径に摺動可能な寸法として前記紙製筒体の外面に装着してある点で、従来のものと異なっている。かかる構造にすると、プローブ３に、従来のようなスペーサ６を取り付ける必要がなく、プローブ３の大きさが小型化できるからである。ここで、摩擦力で摺動可能とは、スリーブ７が、サブランス１下端及び紙製筒体２から、少なくともスリーブの自重程度の力では、容易に離脱しない程度の摩擦力で係止され、摺動できる寸法関係にあるとの意味である。
【００１４】
そして、スペーサ６なしでも、図１（ｄ）に示すように、サブランス下端に生じる紙製筒体との段付４を完全に覆うことができるようになる。また、スペーサ６の削除は、スリーブ７から前記中空部分がなくなり、スリーブ７の強度を高めることに貢献する。
【００１５】
さらに、このプローブ３をサブランス１に装着する方法を説明すると、図２に示すように、既設のクランプ装置９をそのまま利用できる。
【００１６】
紙製筒体２をスリーブ７に挿入にした状態で本発明に係るプローブ３は、格納庫１０に保持されている。これを溶融金属へ浸漬する直前に、サブランス１に装着する。その際、図２に示すように、まず、炉外で且つ前記サブランス１の下方に配置した既存のクランプ手段１１でスリーブ７を把持する。そして、該クランプ手段１１を上昇させて、スリーブ７ごと紙製筒体２を前記サブランス１の下端に設けた支持部材８に挿入して固定する。この場合、紙製筒体２の上端は、サブランス１の下端に衝突して上昇できなくなるが、スリーブ７のみをさらに上昇させることはできる。従って、スリーブ７は、前記サブランス１の細い下端側面上を摺動して上昇を続け、該スリーブ７で該サブランス１の下端側１ｍ程度の長さを覆うようになる。つまり、地金等５の付着が問題になる部分を完全に覆ってしまう。なお、紙製筒体２の上端がサブランス１の下端に衝突した際には、本発明では、スリーブ７を把持しているクランプ手段１１の把持力を弱めるのが好ましい。無理にクランプ手段１１を上昇させると、紙製筒体２の上端が破損する恐れがあるからである。
【００１７】
【実施例】
ステンレス鋼を溶製する上底吹き転炉（容量１８０トン）の操業において、本発明に係るプローブで溶鋼の測温と分析試料の採取を行なった。この測定等は、ほぼ６０分間という１チャージの溶製期間内で２回行なわれたが、本発明の実施では、その度にプローブを新しいものと従来のものと同等の時間で迅速に交換し、目標とする成分範囲の溶鋼を溶製することができた。その様子を、５０チャージ分の平均値で表１に一括して示す。
【００１８】
これに対して、スリーブを有しない従来のプローブを使用した測定等では、表１より明らかなように、サブランス下端への地金付きによるプローブの装着不良が生じ、測定等が実施できない場合があった。従って、溶製した溶鋼のＣが目標値を若干はずれてしまう結果になった。
【００１９】
【表１】
0003697956.tif 000002
【００２０】
また、プローブの紙製スリーブの大きさが、従来に比べて小さくて済み、またスペーサも製作しないので、材料費が従来より１０％程度の上昇で済んだ。さらに、既存のクランプ装置が利用できるので、スリーブ押し上げ機を別途製作する必要もなく、安価な測定等ができた。
【００２１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明により、地金付着防止用のスリーブを備えていても、既存のクランプ装置を利用して、安価で、且つ迅速に溶融金属の特性測定ができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るプローブを示す縦断面図であり、（ａ）はプローブ本体のみ、（ｂ）サブランスにプローブを装着する直前の状態、（ｂ）は紙製筒体をサブランスに固定した状態、（ｄ）はスリーブでサブランスの下端側を覆った状態である。
【図２】既存のクランプ装置を示す縦断面図である。
【図３】従来のプローブをサブランスに装着した状態を示す図である。
【図４】従来のサブランスにプローブを装着した際に生じる段差と、その近傍における地金等の付着状況を示す図である。
【図５】従来のスリーブを有するプローブを示す図であり、（ａ）は、プローブ本体、（ｂ）は、サブランスに紙製筒体を取り付けた状態（ｃ）は、スリーブでサブランスを覆った状態である。
【符号の説明】
１    サブランス
２    紙製筒体
３    プローブ
４    段差
５    地金、スラグ等
６    スペーサ
７    スリーブ
８    支持部材
９    クランプ装置
１０  格納庫
１１  クランプ手段
１２  試料採取孔
１３  押し上げ手段
【図１】
0003697956.tif 000003
【図２】
0003697956.tif 000004
【図３】
0003697956.tif 000005
【図４】
0003697956.tif 000006
【図５】
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