(57)【要約】  本発明は、光学コアワイヤを溶融金属槽へと送るための方法、ならびにこの方法を実行するための浸漬システムおよび浸漬ノズルに関する。光学コアワイヤ（６）は、コイルから引き出され、複数のローラ（２０、２１）を備える送りおよび直線化装置（４）が、金属槽（１１）への送り方向の光学コアワイヤ（６）の送りと、光学コアワイヤ（６）の第１の直線化とを実行し、その後に、送りおよび直線化装置（４）と金属槽（１１）との間に配置された別のさらなる複数の非モータ駆動のノズル直線化装置（１３）が、光学コアワイヤ（６）の第２の直線化を実行する。これにより、きわめて高い精度の温度測定を達成することができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学コアワイヤ（６）を溶融金属槽（１１）へと送るための方法であって、前記光学コアワイヤ（６）は、コイルから引き出され、複数のローラ（２０、２１）を備える送りおよび直線化装置（４）が、前記金属槽（１１）への送り方向の前記光学コアワイヤ（６）の送りと、前記光学コアワイヤ（６）の第１の直線化とを実行し、その後に、前記送りおよび直線化装置（４）と前記金属槽（１１）との間に配置された別のさらなる複数の非モータ駆動のノズル直線化装置（１３）が、前記光学コアワイヤ（６）の第２の直線化を実行する、方法。
【請求項２】
パージガスが、前記解放された光学コアワイヤ（６）の周囲に送り方向に放出される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記光学コアワイヤ（６）は、前記金属槽（１１）のスラグ内（１２）で解放される、請求項１〜２のいずれか一項、好ましくは請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記光学コアワイヤ（６）は、前記金属槽（１２）の表面に対して直角に前記金属槽（１２）へと浸漬される、請求項１〜３のいずれか一項、好ましくは請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記光学コアワイヤ（６）は、容器壁（１０）よりも金属槽により近い距離で解放される、請求項１〜４のいずれか一項、好ましくは請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記送りおよび直線化装置（４）と前記金属槽（１１）との間の浸漬ノズル（１）が、前記別のさらなる複数の非モータ駆動のノズル直線化装置（１３）を含み、前記光学コアワイヤ（６）を前記金属槽（１１）の表面の上方で解放する、請求項１〜５のいずれか一項、好ましくは請求項１に記載の方法。
【請求項７】
光学コアワイヤ（６）を溶融金属槽（１１）へと該金属槽（１１）へと向かう浸漬方向に送るべく、請求項１〜６のいずれか一項、好ましくは請求項１に記載の方法を実行するための浸漬ノズル（１）であって、ノズルハウジング（１５）と、前記ハウジング（１５）の内側の複数の非モータ駆動のノズル直線化装置（１３）と、前記光学コアワイヤ（６）を案内するための前記ハウジング（１５）によって囲まれたキャリアパイプ（１７）とを備えており、パージガス入口（７）が、前記キャリアパイプ（１７）の外側かつ前記ハウジング（１５）の内側の環状部（１６）へのパージガスの供給を可能にし、分離部（１８）が、前記複数の非モータ駆動のノズル直線化装置（１３）を前記環状部（１６）から隔てている、浸漬ノズル（１）。
【請求項８】
送り方向における当該浸漬ノズル（１）の浸漬端および／または前記ハウジング（１５）は、前記溶融金属槽を含む容器の内部の条件に耐えるように構成され、とりわけ鋼および／またはセラミック材料で構成される、請求項７に記載の浸漬ノズル（１）。
【請求項９】
前記複数の非モータ駆動のノズル直線化装置（１３）は、送り方向において前記キャリアパイプ（１７）の前に配置される、請求項７〜８のいずれか一項、好ましくは請求項７に記載の浸漬ノズル（１）。
【請求項１０】
当該浸漬ノズル（１）の全長が、調整可能である、請求項７〜９のいずれか一項、好ましくは請求項７に記載の浸漬ノズル（１）。
【請求項１１】
少なくとも２つ、かつ／または最大で１０個のノズル直線化装置（２３）が、前記複数の非モータ駆動のノズル直線化装置（１３）を形成する、請求項７〜１０のいずれか一項、好ましくは請求項７に記載の浸漬ノズル（１）。
【請求項１２】
前記複数の非モータ駆動のノズル直線化装置（１３）は、各々のノズル直線化装置（２３）がすぐ隣のノズル直線化装置（２３）に対して送り方向に離れて位置し、かつ送り方向の軸線（２４）の周りの別の角度（γ）に位置するように、配置される、請求項７〜１１のいずれか一項、好ましくは請求項７に記載の浸漬ノズル（１）。
【請求項１３】
前記複数の非モータ駆動のノズル直線化装置（１３）のノズル直線化装置（２３）は、溝を有しており、かつ／または前記溝は、Ｖ字形を有し、さらには／あるいは波形の表面を有する、請求項７〜１２のいずれか一項、好ましくは請求項７に記載の浸漬ノズル（１）。
【請求項１４】
案内管（５）への変更可能な固定を容易にするために、コネクタ（９）が、ハウジング（１５）へと取り付けられ、ノズル直線化装置（２３）を囲む、請求項７〜１３のいずれか一項、好ましくは請求項７に記載の浸漬ノズル（１）。
【請求項１５】
光学コアワイヤ（６）を溶融金属槽（１１）へと該金属槽（１１）へと向かう浸漬方向に送るべく、請求項１〜６のいずれか一項、好ましくは請求項１に記載の方法を実行するための浸漬ノズル（１）であって、複数の非モータ駆動のノズル直線化装置（１３）と、前記光学コアワイヤ（６）を案内するためのキャリアパイプ（１７）とを備えており、好ましくは送り方向における当該浸漬ノズル（１）の浸漬端が、前記溶融金属槽を含む容器の内部の条件に耐えるように構成される、浸漬ノズル（１）。
【請求項１６】
光学コアワイヤ（６）を溶融金属槽（１１）へと送るべく、請求項１〜６のいずれか一項、好ましくは請求項１に記載の方法を実行するための浸漬システムであって、送りおよび直線化装置（４）と、請求項７〜１５のいずれか一項に記載の浸漬ノズル（１）とを備えており、前記送りおよび直線化装置（４）は、前記光学コアワイヤ（６）を前記金属槽（１１）へと向かう送り方向に送るため、および前記光学コアワイヤ（６）の第１の直線化を行うための複数のローラ（２０、２１）を備える、浸漬システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学コアワイヤ（ｏｐｔｉｃａｌ  ｃｏｒｅｄ  ｗｉｒｅ）を溶融金属槽へと送るための方法、ならびにこの方法を実行するための浸漬システムおよび浸漬ノズルに関する。
【背景技術】
【０００２】
金属製造プロセスにおける冶金容器内の温度測定の必要性が、この情報を得るための多数の手段をもたらしてきた。溶融金属、とくには鉄および鋼の製造時に、とりわけアーク炉の溶融環境において、溶融金属の温度を明らかにすべく、溶融金属からの熱放射を受け取り、検出器および適切な器具へと運ぶために、光ファイバを浸漬させて使用できることが明らかになっている。浸漬させた光ファイバは、短い瞬間以外のあらゆる時間的隔たりにわたって正確な温度を割り出すべくファイバの連続送りまたは断続的な連続送りを保証するために、きわめて速い速度で消費される。上記の先行技術の実施に適した消費される光ファイバは、例えば、特開平１０−２７０９５０号公報、特開平１１−１４２２４６号公報、特開１９９５−０３１６４１７号公報、米国特許第５５８５９１４号明細書、および米国特許第８０３８３４４号明細書から知られている。
【０００３】
欧州特許出願公開第０８０２４０１号明細書が、光学ワイヤを送るためのモータと、金属被覆光ファイバのねじれを取り除く矯正ロールと、光学ワイヤを送るためのピンチローラとを備える送り駆動装置を開示している。ひとたび起動されると、モータは、矯正された金属被覆光ファイバを案内管へと押し込むピンチロールと係合する。ここでもやはり、それぞれの使用の前にファイバの使用不可能な失透部分を切り取るための機構が開示されている。
【０００４】
米国特許出願公開第２００７／０２６８４７７号明細書が、溶融槽のパラメータを測定するための光学装置を開示しており、この装置は、光ファイバと、光ファイバを横から囲むカバーとを備え、カバーは、複数の層、すなわち外側金属管を備える１つの層および金属管の直下に配置された中間層にて光ファイバを囲み、中間層は、粉末あるいは繊維状または粒状の材料を含み、中間層の材料は、複数の部分にてファイバを囲んでいる。
【０００５】
しかしながら、浸漬システムおよび光学コアワイヤによる温度測定の大量の技術水準にもかかわらず、温度測定には依然として誤差が生じ、測定精度を改善することが依然として必要とされている。
【０００６】
鋼製の外被を有する多層のワイヤ構造は、米国特許第８２８２７０４号明細書、独国特許出願公開第１９９１６２３５号明細書、独国特許第３７１２６１９号明細書、独国特許第１９６２３１９４号明細書、米国特許第６，７７０，３６６号明細書、ならびに欧州特許出願公開第０８０６６４０号明細書、日本特許第３２６７１２２号明細書、特開昭６０−５２５０７号公報、および独国特許第３７０７３２２号明細書に開示されているとおり、製鋼所においてドーピング物質を溶鋼槽へと選択的に導入するためにも使用される。しかしながら、この分野におけるやはり大量の先行技術にもかかわらず、米国特許第７，９０６，７４７号明細書は、冶金用のコアワイヤについてもエラーモードが依然として存在することを教示している。
【０００７】
これらの引用文献の内容は、参照によって本明細書に援用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−２７０９５０号公報
【特許文献２】特開平１１−１４２２４６号公報
【特許文献３】特開１９９５−０３１６４１７号公報
【特許文献４】米国特許第５５８５９１４号明細書
【特許文献５】米国特許第８０３８３４４号明細書
【特許文献６】欧州特許出願公開第０８０２４０１号明細書
【特許文献７】米国特許出願公開第２００７／０２６８４７７号明細書
【特許文献８】米国特許第８２８２７０４号明細書
【特許文献９】独国特許出願公開第１９９１６２３５号明細書
【特許文献１０】独国特許第３７１２６１９号明細書
【特許文献１１】独国特許第１９６２３１９４号明細書
【特許文献１２】米国特許第６，７７０，３６６号明細書
【特許文献１３】欧州特許出願公開第０８０６６４０号明細書
【特許文献１４】日本特許第３２６７１２２号明細書
【特許文献１５】特開昭６０−５２５０７号公報
【特許文献１６】独国特許第３７０７３２２号明細書
【特許文献１７】米国特許第７，９０６，７４７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、光学コアワイヤで溶融金属槽の温度を測定するためのさらに発展した方法および装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この課題を解決するために、光学コアワイヤを溶融金属槽へと送るための方法、ならびに主たる請求項に記載の方法を実行するための浸漬システムおよび浸漬ノズルが役に立つ。好ましい実施形態が、従属請求項に記載される。
【００１１】
先行技術から知られる上述の特徴は、単独または組み合わせにて、本発明の以下に開示される態様および実施形態のうちの１つと組み合わせることができる。
【００１２】
上記課題は、光学コアワイヤを溶融金属槽へと送るための方法であって、光学コアワイヤは、コイルから引き出され、複数のローラを備える送りおよび直線化装置が、金属槽への送り方向の光学コアワイヤの送りと、光学コアワイヤの第１の直線化とを実行し、その後に、送りおよび直線化装置と金属槽との間に配置された別のさらなる複数の非モータ駆動のノズル直線化装置、好ましくはノズルローラが、光学コアワイヤの第２の直線化を実行する方法によって解決される。
【００１３】
コイルからの引き出しとは、光学コアワイヤを、使用のために、例えばコイルまたはスプールなどの巻かれた保管状態または湾曲した保管状態から取り出すことを意味する。
【００１４】
溶融金属槽とは、容器内の溶融金属、とくには鉄および鋼を意味し、より具体的には、アーク炉の溶融環境を意味する。
【００１５】
別のさらなる複数のノズル直線化装置、好ましくはノズルローラは、別の複数のノズル直線化装置、好ましくはノズルローラが、同一または単一のハウジング内には配置されておらず、あるいは同一または単一のベース要素には取り付けられていないことを意味する。
【００１６】
別の複数のノズル直線化装置、好ましくはノズルローラは、送りおよび直線化装置ならびに／あるいはその複数のローラに直接隣接しては配置されず、とくにはコネクタによって浸漬ノズルに接続された少なくとも案内管によって通常は離されている。とくには、送りおよび直線化装置と、浸漬ノズルと、両者の間の接続手段とからなるシステムに含まれる浸漬ノズルのコネクタは、１つだけである。
【００１７】
送りおよび直線化装置と金属槽との間は、送り方向における送りおよび直線化装置の後、かつ金属槽表面の上方を意味する。送りまたは送り方向は、通常は、光学コアワイヤを溶融金属槽へと浸すように向けられる。
【００１８】
本発明の別の態様は、光学コアワイヤを溶融金属槽へとこの金属槽へと向かう浸漬方向に送るべく、上述の方法を実行するための浸漬ノズルであって、ノズルハウジングと、ノズルハウジングの内側の複数の非モータ駆動のノズル直線化装置、好ましくはノズルローラと、光学コアワイヤを案内するためのハウジングによってとくには少なくとも部分的に囲まれたキャリアパイプとを備えており、パージガス入口が、キャリアパイプの外側かつハウジングの内側の環状部へのパージガスの供給を可能にし、分離部が、複数の非モータ駆動のノズル直線化装置を環状部から隔てている浸漬ノズルに関する。
【００１９】
送り方向における浸漬ノズルの浸漬端および／またはノズルハウジングは、好ましくは、溶融金属槽を含む容器の内部の状態に耐えるように構成される。送り方向における浸漬ノズルおよび／またはノズルハウジングは、好ましくは鋼および／またはセラミック材料で構成される。
【００２０】
ノズル直線化装置とは、光学コアワイヤを直線化するための手段を指す。好ましくは、ノズル直線化装置は、ノズルローラであり、すなわち浸漬ノズル内のローラである。
【００２１】
あるいは、ノズル直線化装置は、好ましくは光学コアワイヤに圧力を加えるように構成され、少なくとも２つの対向する側面から光学コアワイヤに直接接触し続ける整列装置であってもよい。好ましくは、そのような整列装置は、浸漬方向と平行に長手方向に成形される。
【００２２】
非モータ駆動のノズル直線化装置、好ましくはノズルローラは、光学コアワイヤとの相互作用、とくには摩擦力による直線化および／または回転だけが可能である。とくには、浸漬ノズルは、浸漬ノズルのノズル直線化装置または複数のノズル直線化装置のローラを駆動するためのモータまたは駆動装置を備えない。
【００２３】
溶融金属槽を含む容器の内部の条件に耐えるように構成されるとは、例えば溶鋼の温度に対して耐性を有することを意味する。
【００２４】
とくには、浸漬ノズルの複数のノズル直線化装置および／またはすべてのノズル直線化装置は、容器内でのそれらの動作温度の低下がパージガスによって達成されるように配置される。
【００２５】
これにより、信頼できる機能が達成される。
【００２６】
好ましくは、浸漬ノズルの複数のノズル直線化装置および／またはすべてのノズル直線化装置は、浸漬方向における環状部の長さ未満であり、かつ／または浸漬方向に測定される最初および最後のノズル直線化装置の間の距離の最大で２倍（２．０倍）または１倍半（１．５倍）であるパージガス入口までの距離の範囲内に配置される。この距離は、一般に、ノズル直線化装置としてのローラの場合の軸であるノズル直線化装置の中心点の間で測定される。
【００２７】
ノズル直線化装置をパージガスによって冷却しながら、きわめて正確な測定を達成することができる。
【００２８】
とくには、この分離は、複数のノズル直線化装置とパージガス用の流路とを直ちに分離する。好ましくは、パージガス入口、複数のノズル直線化装置、および環状部は、Ｔ字形を形成する。
【００２９】
これにより、浸漬ノズルのコンパクトな設計を達成することができる。
【００３０】
本発明の別の態様は、光学コアワイヤを溶融金属槽へとこの金属槽へと向かう浸漬方向に送るべく、上述の方法を実行するための浸漬ノズルであって、複数の非モータ駆動のノズル直線化装置、好ましくはノズルローラと、光学コアワイヤを案内するためのキャリアパイプとを備えており、好ましくは送り方向における浸漬ノズルの浸漬端が、溶融金属槽を含む容器の内部の条件に耐えるように構成されている浸漬ノズルに関する。
【００３１】
本発明の別の態様は、光学コアワイヤを溶融金属槽へと送るべく、上述の方法を実行するための浸漬システムであって、送りおよび直線化装置と、上述の浸漬ノズルのうちの１つとを備えており、送りおよび直線化装置は、光学コアワイヤを前記金属槽へと向かう送り方向に送るため、および光学コアワイヤの第１の直線化を行うための複数のローラを備えている浸漬システムに関する。
【００３２】
本発明の態様のうちの１つの態様の定義ならびに好ましい特徴および実施形態は、本発明の他の態様にも当てはまり、なぜならば、それらの態様はすべて、基本的に、同一または実質的に同一なシステムに関するものであるからである。
【００３３】
出願において開示される本発明のすべての態様は、以下のように説明される同じ洞察に基づいている。
【００３４】
技術水準の公知の送りおよび直線化装置は、光学コアワイヤを溶融槽の特定の深さまで浸漬させることができるように、コイルまたはスプールから供給される光学コアワイヤを送り、直線化する。単純な先行技術のノズルを出た後の光学コアワイヤについて、曲がりが観察されている。その理由は、液体金属の浮力、金属槽の表面へと向かう光学コアワイヤの浮き上がり、および光学コアワイヤに作用して金属槽内での曲げを生じさせる溶融槽の流体の流れが考えられる。
【００３５】
曲がりの方向は、通常は、光学コアワイヤの先端を溶融槽の中心へと容器の壁から遠ざかるように向けるため、この曲がりは、温度測定の品質をさらに向上させ、したがって好ましいと考えられている。
【００３６】
しかしながら、本発明は、第１に、温度測定の精度が、規定の浸漬深さ、すなわち重力方向における光学コアワイヤの先端の浸漬深さの小さな偏差Δｚに大きく依存するという洞察に基づく。換言すると、浸漬深さの偏差が小さいことが、光学コアワイヤの先端が金属槽の中心へと近づく向きに曲がるが、浸漬深さの偏差は大きくなってしまう場合と比べて、きわめて正確な温度測定により大きく寄与する。
【００３７】
第２に、金属槽における光学コアワイヤの上記の曲がりが、液体金属の浮力および溶融槽の流体の流れによって引き起こされるだけでなく、光学コアワイヤのコイル化またはスプール化からの残存性向によっても引き起こされることが発見された。
【００３８】
この性向は、一方では、光学コアワイヤの金属ジャケットの金属構造またはテクスチャを不均一にし、結果として、送りおよび直線化装置と金属槽との間で生じ得る温度変化および他の環境変化によってさらなる曲がりが生じる。これらの変化は、例えば、炉の容器の内外の条件の違い、およびパージガスによる光学コアワイヤの局所的な冷却からもたらされる。他方で、図７に示されるような金属の二重層を有する光学コアワイヤにおいて、そのような光学コアワイヤは、金属の二重層およびワイヤの外周の部分的な円弧を囲む継ぎ目の存在ゆえに、均一な曲げおよび伸びの力を示さない。この継ぎ目は、曲げの内側における圧縮力および同じ半径の曲げの外側の曲線に位置するときの引張力の両方に抵抗する。このため、曲げモーメントが存在すると、変形に関して単一壁が有利である光学コアワイヤにねじれが生じる。送りの際に、駆動ロールが案内管を通って光学コアワイヤを押すとき、単一壁が案内管における曲線と整列することで、案内管の拘束を外れたときに元の真っ直ぐな状態に戻ることを妨げる性向がコアワイヤに生じ、光学コアワイヤを浸漬方向から逸脱させる可能性もある。コアワイヤは、典型的には、継ぎ目の下方の金属によって形成された内側金属層と、継ぎ目を覆う金属の外側金属層とを有する。送りの工程において、コアワイヤは、典型的には、送りおよび直線化装置の一連の直線化ロールまたはローラを通って引っ張られ、これが、スプールまたはコイルへの装てん時に得られた金属の外側層の性向を、金属の内側層の性向よりも大きく減少させる。したがって、光学コアワイヤを溶融槽へと送って浸漬させ、案内管またはパイプから出す際に、内側金属槽のこのより大きな残存の性向が、曲げおよび浸漬方向からの逸脱に寄与することになる。
【００３９】
第３に、上記の第１および第２の発見を、図１ｂおよび図１ｃに示されるように曲がりを減らすことによって光学コアワイヤの先端の浸漬深さの偏差Δｚが小さくできるという洞察と組み合わせることで、浸漬ノズルの内部における直線化または送りおよび直線化装置と金属槽との間における第２の直線化を提供する本発明がもたらされる。
【００４０】
これにより、送りおよび直線化装置から金属槽までの経路において上記作用によって引き起こされる金属槽における曲がりの一部分を、減らすことができる。これにより、浸漬深さの偏差をきわめて小さくすることができ、したがって、きわめて高い温度測定精度が可能になる。
【００４１】
本発明の上述の態様による複数のローラを備えた送りおよび直線化装置、すなわち光学コアワイヤを溶融金属槽へと送るための方法および／またはこの方法を実行するための浸漬システムは、少なくとも以下の実施形態を包含する。
【００４２】
一実施形態においては、送りおよび直線化装置のすべてのローラが、モータ駆動である。これは、きわめて効果的な送りを可能にする。
【００４３】
一実施形態においては、光学コアワイヤの送りおよび直線化を行う送りおよび直線化装置のいくつかのローラが、モータ駆動である一方で、送りおよび直線化装置の他のローラは、非モータ駆動であり、光学コアワイヤの直線化だけを行う。これは、あまり複雑でない装置で高い直線化効果を可能にする。
【００４４】
一実施形態においては、送りおよび直線化装置のモータ駆動のローラのみが、光学コアワイヤを送り、送りおよび直線化装置の非モータ駆動のローラのみが、光学コアワイヤを直線化する。これは、狙いをつけた直線化を、この狙いをつけた直線化効果を得るように仕立てられたローラを使用することによって可能にする。
【００４５】
一実施形態において、送りおよび直線化装置のモータ駆動のローラおよび非モータ駆動のローラは、１つの単一のハウジングの内側に配置され、したがって別々のユニットには配置されない。これは、コンパクトな装置を可能にする。
【００４６】
一実施形態において、送りおよび直線化装置は、２つの別々のハウジングによって形成され、２つのハウジングは、案内管によって接続され、第１のハウジング内に、光学コアワイヤの送りおよび／または直線化のためのモータ駆動のローラが配置される一方で、第２のハウジング内には、光学コアワイヤを直線化するための非モータ駆動のローラが配置される。これにより、送りおよび直線化装置を利用可能な空間に適合させることが可能になる。
【００４７】
好ましくは、光学コアワイヤの浸漬は、２つの別々のハウジングによって達成され、２つのハウジングは、案内管によって接続され、第１のハウジング内に、光学コアワイヤの送りおよび／または直線化のためのモータ駆動のローラが配置される一方で、第２のハウジング内には、溶融金属への進入の直前の光学コアワイヤの直線化のための非モータ駆動のローラが配置される。これにより、浸漬に備えた光学コアワイヤの最適な送りおよび最適な直線化が可能になる。
【００４８】
各々の実施形態の特徴、ならびに上記の説明の特徴および図の説明の特徴を、互いに組み合わせることができ、本発明および各々の請求項の態様の主題と組み合わせることができる。
【００４９】
詳細およびさらなる利点は、好ましい実施例を必要な詳細および個々の構成要素と共に示す以下の図面の説明において提示される。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１ａ】浸漬ノズルを備えた光学コアワイヤ浸漬システム。
【図１ｂ】浸漬させられた光学コアワイヤの位置の偏差の図。
【図１ｃ】技術水準の浸漬させられたワイヤの位置の偏差。
【図１ｄ】光学コアワイヤのスプール。
【図２】ワイヤ直線化装置が組み込まれた浸漬ノズル。
【図３】対向ローラを有するワイヤ直線化装置。
【図４】ローラを角度をずらして有しているワイヤ直線化装置。
【図５】内部オフセットローラを有するワイヤ直線化装置。
【図６ａ】ローラのペアにおける表面および形状の種々の組み合わせ。
【図６ｂ】ローラのペアにおける表面および形状の種々の組み合わせ。
【図６ｃ】ローラのペアにおける表面および形状の種々の組み合わせ。
【図６ｄ】ローラのペアにおける表面および形状の種々の組み合わせ。
【図７】光学コアワイヤの部分断面図。
【図８】光学コアワイヤの断面図。
【発明を実施するための形態】
【００５１】
図１ａに示す浸漬システムおよび図２に示す浸漬ノズル１に基づいて、光学コアワイヤ６を溶融金属槽１１へと送るための方法を説明することができる。光学コアワイヤ６は、最初に、とくにはコイル２から繰り出され、複数のローラ２０、２１を備える送りおよび直線化装置４が、金属槽１１へと向かう送り方向の光学コアワイヤ６の送り、および光学コアワイヤ６の最初の直線化を実行する。好ましくは、すべてのローラ２０、２１、またはローラ２０、２１のペアは、モータによって駆動され、光学コアワイヤ６を送り、直線化することができる。ローラ２０の第１のペアだけを送りの目的で駆動し、非モータ駆動の他のローラ２１および／またはローラ２１のペアを、光学コアワイヤ６の直線化に使用することが可能である。図１ａおよび図１ｄに示されるように、繰り出しを、スプール３から行うことも可能である。
【００５２】
一実施形態においては、送りおよび直線化装置４のローラ２０、２１のペア、ならびに／あるいは浸漬ノズル１の複数の非モータ駆動のノズル直線化装置１３のうちのノズル直線化装置２３のペアが、とくには光学コアワイヤ６の送り方向に対する垂直線上に配置された２つの対向するローラを備えることができる。
【００５３】
１つの他の実施形態においては、送りおよび直線化装置４のローラ２０、２１のペア、ならびに／あるいは浸漬ノズル１の複数の非モータ駆動のノズル直線化装置１３のうちのノズル直線化装置２３のペアが、図１ａにおける最初の２つのローラ２０または最後の２つのローラ２１によって典型的に示されるように、とくには傾けられた線、すなわち光学コアワイヤ６の送り方向に対してとくには３０°〜６０°傾けられた想像上の仮想の直線上に配置された２つの対向するローラを備えることができる。
【００５４】
ローラの対向配置とは、とくにはローラ枢支軸の配置を指す。続いて、送りおよび直線化装置４と金属槽１１との間に配置された別のさらなる複数の非モータ駆動のノズル直線化装置１３が、光学コアワイヤ６の２回目の直線化を行う。このようにして送りおよび直線化装置４と浸漬ノズル１との間の経路において生じる曲げ促進効果を補償することによって、金属槽１１（図１ｃ）における光学コアワイヤ６の曲がりを低減し、測定精度を高めることができる。
【００５５】
図１ｂが、本発明による浸漬状態の光学コアワイヤ６を示している一方で、図１ｃは、技術水準による浸漬状態の光学コアワイヤ６を示す。この対照的な並置においては、同じ角度位置偏差Δαが示されているが、本発明の適用時には、角度位置偏差は小さくなるはずである。それにもかかわらず、たとえ同じ角度位置偏差Δαであっても、本発明を適用した場合の浸漬深さ偏差Δｚは、技術水準の浸漬深さ偏差Δｚ’よりも小さいことが明らかになった。これにより、本発明の適用時には、より高い温度測定精度を達成することができる。
【００５６】
一実施形態において、送りおよび直線化装置４と金属槽１１との間の浸漬ノズル１（図１ａ、図２）は、別のさらなる複数の非モータ駆動のノズル直線化装置１３を備え、典型的には金属槽１１の表面の上方のノズル出口８を通って光学コアワイヤ６を解放する。これは、ノズルから出て金属槽１１へと入る光学コアワイヤ６の曲がりを少なくすることができ、きわめて正確な温度測定を可能にする。
【００５７】
とくには浸漬ノズル１によって光学コアワイヤ６を送り出すことは、容器の内側において、光学コアワイヤ６が送り方向へと容器の内側を自由に送られるように、例えば案内管５またはキャリアパイプ１７によって、後続に接続される案内手段を必要とせずに、光学コアワイヤ６が、案内および／または保護の囲いの出口を出て移動していることを意味する。
【００５８】
一実施形態においては、パージガスが、解放された光学コアワイヤ６の周囲において送り方向に放出され、あるいは解放された光学コアワイヤ６を囲んで送り方向に放出される。これは、ノズル出口８を妨げのない通過のために開いており、かつ汚染のないよう保つうえで役に立ち、光学コアワイヤのうちの浸漬ノズルのすぐ内側の部分を冷却し、光学コアワイヤのうちの浸漬ノズルをちょうど出る部分を冷却する。
【００５９】
一実施形態において、光学コアワイヤ６は、容器の壁１０よりも金属槽に近い距離で解放され、好ましくは少なくとも１０ｃｍ、好ましくは少なくとも２０ｃｍ、かつ／または最大で１００ｃｍ、好ましくは最大で５０ｃｍの金属槽表面までの距離で解放される。これにより、高精度の測定を可能にすることができる。一実施形態では、光学コアワイヤ６は、金属槽１２の表面に対して直角に金属槽１２へと浸される。これにより、高精度の測定を可能にすることができる。
【００６０】
図１ａは、コイル２に巻かれており、あるいはスプール３にて供給される長い光学コアワイヤ６が、送りおよび直線化装置４の駆動ローラ２０によって引っ張られることを示しており、駆動ローラ２０はモータで駆動される。とくには、ローラ２１は、光学コアワイヤ６の第１の直線化を実行し、モータ駆動であっても、あるいはモータ駆動でなくてもよい。駆動ローラ２０も、好ましくは、光学コアワイヤ６の直線化に貢献することができる。
【００６１】
送りおよび直線化装置４は、随意により、送り方向において、２つの部分を含み、あるいは２つの部分に分割されてよく、第１の部分は、光学コアワイヤ６を溶融槽へと送り方向に送るためのローラ２０を含み、第２の部分は、光学コアワイヤ６を直線化するためのローラ２１を含む。
【００６２】
送りおよび直線化装置４の出口、すなわち送りおよび直線化装置４の入口の反対側において、光学コアワイヤ６は、光学コアワイヤ６を浸漬ノズル１へと案内するための案内管５へと押し込まれる。
【００６３】
案内管５は、典型的には、光学コアワイヤの外径の少なくとも１．５倍、好ましくは２倍、さらに好ましくは３倍、かつ／または最大で８倍、好ましくは最大で６倍の内径を有する。
【００６４】
案内管５は、光学コアワイヤ６と案内管５との間の引きずりを増大させかねない塵埃および汚れが案内管５の内部に集まることがないように、送りおよび直線化装置の出口と浸漬ノズル１のノズル入口１４との間の距離にわたることが好ましい。案内管５は、好ましくは、送りチャネルの洗浄またはトラブルシューティングのために個々の部分を分離させることができる分割式の鋼管であり、ガスによるパージが可能であってよい。案内管５または案内管５の一部分は、直線状または湾曲状であってよく、とくには案内管５は、Ｌ字形であり、好ましくはコイルまたはスプールの半径よりも大きく、とくには光学コアワイヤ６の塑性変形を避けるために充分に大きい曲率半径を有する。これにより、光学コアワイヤ６へのさらなる曲げの誘発を防止し、あるいはそのような曲げの誘発に対抗することができる。
【００６５】
浸漬ノズル１は、案内管５の浸漬端、すなわち送り方向において、好ましくはバヨネットコネクタ９などの取り付け具によって、案内管５へと取り付けられる。浸漬ノズル１自体は、溶融槽１１へと沈められることがなく、溶融槽１１へと沈められるように構成されることもないが、光学コアワイヤ６の金属槽１１への通過を容易にする。
【００６６】
一実施形態において、浸漬ノズル１は、炉容器の壁１０を貫く光学コアワイヤ６の容器内部への通過を容易にするように構成される。換言すると、浸漬ノズル１のノズル入口１４は、容器の外部に配置され、次いで浸漬ノズル１のノズルハウジング１５が、容器の壁１０を通過し、浸漬ノズル１の浸漬端が、容器の内側に配置される。これにより、容器の壁１０を貫いて光学コアワイヤをきわめて安全に通すことが可能になる。あるいは、浸漬ノズル全体を、容器内に配置することができる。
【００６７】
とくに、浸漬ノズル１は、好ましくは送り方向に広がる管形状を有する。好ましくは、浸漬ノズル１は、複数の非モータ駆動のノズル直線化装置１３および／または光学コアワイヤ６をノズル出口８へと案内するためのキャリアパイプ１７などのすべての浸漬ノズル構成要素を収容するただ１つの単一のノズルハウジング１５を有する。
【００６８】
好ましくは、ノズルハウジング１５は、浸漬ノズル１のすべてのノズル直線化装置１３を収容するための１つまたは厳密に１つのハウジング部分を含む。とくに、この厳密に１つのハウジング部分は、ワンピースおよび／または厳密に１つの管、ワンピースおよび／または厳密に１つの分離要素１８、ならびに／あるいはワンピースおよび／または厳密に１つのコネクタ９を含み、あるいはこれらで構成される。
【００６９】
好ましくは、ノズルハウジング１５は、光学コアワイヤ６をノズル出口８へと案内するためのキャリアパイプ１７を収容するための１つまたは厳密に１つのハウジング部分を備える。
【００７０】
好ましくは、相互接続ハウジング部分が、パージガスをパージガス入口７からノズル出口８および／またはキャリアパイプ１７とノズルハウジング１５との間に形成された環状部１６へと案内するように設計される。
【００７１】
別の実施形態において、すべてのノズル直線化装置１３を収容するためのハウジング部分は、キャリアパイプ１７を収容するためのハウジング部分と同じまたは実質的に同じ直径である。好ましくは、ノズルローラとして実現されるノズル直線化装置２３は、浸漬ノズル１、ノズルハウジング１５、すべてのノズル直線化装置１３を収容するためのハウジング部分、および／またはキャリアパイプ１７を収容するためのハウジング部分の直径よりも小さい直径を有する。
【００７２】
キャリアパイプ１７のコネクタ９、パージガス入口７、および／またはノズル出口８は、ノズルハウジング１５から部分的に突き出してもよい。
【００７３】
好ましくは、キャリアパイプ１７は、ノズルハウジング１５の内側においてノズル出口８から離間したままであり、かつ／またはノズルハウジング１５またはノズル出口８から突き出ていない。これは、キャリアパイプ１７の詰まりおよび／または破壊を減らす役に立つ。
【００７４】
好ましくは、ノズルハウジング１５、とくにはすべてのノズル直線化装置１３を収容するためのハウジング部分およびキャリアパイプ１７を収容するためのハウジング部分は、管またはパイプの形状を有し、あるいは管またはパイプの形状で構成される。浸漬ノズルおよび／またはノズルハウジング１５の直径に対する長さの比は、少なくとも３倍、好ましくは５倍、かつ／または最大で５０倍、好ましくは２０倍になる。これにより、複数の非モータ駆動のノズル直線化装置１３からノズル出口８までの経路において、充分な直線化を加え、光学コアワイヤの過度の変形を回避することができる。
【００７５】
一実施形態において、複数の非モータ駆動のノズル直線化装置１３は、送り方向において、光学コアワイヤ６をノズル出口８へと案内するためのキャリアパイプ１７の手前に配置される。これにより、コンパクトな浸漬ノズルの設計にてパージガスを適用することが可能になる。
【００７６】
好ましくは、浸漬ノズル１は、空気、アルゴン、チッ素、天然ガス、および／または二酸化炭素から選択され得るパージガスを受け取るガス供給口７を有する。一実施形態において、パージガスは、容器内部の浸漬ノズルハウジング１５の遠位端のパージガス出口２２において浸漬ノズル１を出ることができる。
【００７７】
一般に、ノズルの端部は、溶融金属の表面の上方かつスラグの表面の上方に保たれる。スラグの体積は不変ではないため、鋼の処理の最中にスラグが発泡して体積を増し、浸漬ノズル１がスラグ１２の上面よりも下方となり、スラグ１２に浸かる可能性がある。いずれにせよ、ガスのきわめて一定のパージは、ノズル出口８の開口部およびパージガス出口２２が、凝固したスラグ１２および／または冷えた溶融金属の液滴によって塞がれないことを保証する。
【００７８】
したがって、浸漬ノズル１を、出口が溶融金属１１の高さよりも上方に位置するが、金属製造プロセスの最中に溶融スラグ１２の上面の高さよりも下方に位置し得るように、容器の殻または壁１０ならびに保護れんがを通って挿入されたガスパージ式ノズルによる溶融炉の内部への進入を提供するように設計することができる。
【００７９】
図２が、二重壁浸漬ノズル１の一例を示している。浸漬ノズル１は、好ましくはキャリアパイプ１７の軸線がサンプリングされるべき溶融金属１１への送り方向に一致するように、冶金容器の容器壁１０を通って挿入される。好ましくは、反対側の端部が、案内管５の最後の部分に連絡する。浸漬ノズル１を、容器の側壁または天井である容器壁１０を貫き、かつ／または任意の角度で設置することができる。キャリアパイプ１７を収容するためのハウジング部分および／またはキャリアパイプ１７は、角張っていても、湾曲していてもよい。これにより、容器の側壁を貫いて浸漬ノズルを挿入することを可能にできる。
【００８０】
好ましくは、浸漬ノズル１の全長は調整可能である。これにより、ノズル出口８から金属槽１１の上面までの距離を一定またはほぼ一定に保ちつつ、浸漬ノズル１の角張った設置から生じる距離差を補償することが可能になる。これにより、高精度の温度測定を達成することができる。
【００８１】
好ましくは、光学コアワイヤ６は、コネクタ９を介してノズル入口１４へと案内管５を通って延びる。好ましくは、コネクタ９は、とくにはノズル入口１４において、案内管５を浸漬ノズル１に機械的に固定する。好ましくは、コネクタ９の一部分が、受け部を浸漬ノズル１に取り付けつつ、案内管５に取り付けられる。
【００８２】
ノズル入口１４は、ノズル出口８の反対側を形成し、あるいはノズル出口８の反対側に位置する。好ましくは、ノズル入口１４およびノズル出口８は、光学コアワイヤ６の送り方向におけるノズルの延在の限界を形成する。
【００８３】
浸漬ノズル１のノズル入口１４とノズル出口８との間に、光学コアワイヤ６を直線化するためのさらなる複数のノズル直線化装置２３、とくには非モータ駆動のノズル直線化装置１３、好ましくはノズルローラ（図３〜５）が設置され、好ましくはノズルハウジング１５の内側に配置される。このさらなる複数のノズル直線化装置２３、とくには非モータ駆動のノズル直線化装置１３は、第２のワイヤ直線化装置を形成する。
【００８４】
パージガス入口７は、とくには半径方向、すなわち送り方向に対する半径方向においてキャリアパイプ１７とノズルハウジング１５との間に形成された環状部１６、すなわちリング状の空間へとガスを供給する。好ましくは、パージガス入口７は、容器壁１０の外側に位置し、すなわち容器壁１０の内側には位置しない。
【００８５】
好ましくは、ノズルハウジング１５は、浸漬ノズル１のパージ管として機能するように設計される。パージガス出口２２を通って浸漬端において浸漬ノズル１を出るパージガスは、溶融スラグ１２を押しのけ、開口部から金属をはね散らし、送り方向にキャリアパイプ１７を出る光学コアワイヤ６が妨げのない様相で前進することを保証する。
【００８６】
一実施形態においては、複数のノズル直線化装置２３、とくには非モータ駆動のノズル直線化装置１３と、環状部１６との間、ならびに／あるいは複数のノズル直線化装置２３とパージガス入口７との間に、気密分離部１８が設けられる。これにより、パージガスの流れが開口部２２へと向けられる。それにもかかわらず、複数のノズル直線化装置２３、とくには非モータ駆動のノズル直線化装置１３は、複数のノズル直線化装置２３の他方の側においてパージガスによって冷却される分離部１８によって、依然として冷却される。分離部１８は、光学コアワイヤ６のための貫通孔を有し、さらには／あるいはキャリアパイプ１７が、分離部１８に直接接続される。
【００８７】
好ましくは、分離部１８は、リング形状および／またはとくには送り方向における漏斗形状を有する。
【００８８】
一実施形態においては、パージガスの一部が、とくには気密でない分離部１８を通って、冷却を向上させるためにローラアセンブリの方へと向けられる。
【００８９】
パージガスの通過を容易にするための開口部を有する厳密に１つまたは２つ、少なくとも１つ、かつ／または最大で３つの支持手段１９が、光学コアワイヤ６を案内するためのキャリアパイプをノズルハウジング１５に固定する。支持手段１９は、好ましくは、開口部としての半径方向の切欠きを有する円板形状を有する。
【００９０】
好ましくは、１つの支持手段１９が、キャリアパイプ１７を収容するためのハウジング部分と同一平面に配置される。
【００９１】
一実施形態において、ガス入口７は、分離部１８と支持手段１９との間の中間、すなわち送り方向に見て中間に配置される。好ましくは、パージガスを案内するためのＴ字形の中空空間が、好ましくは分離部１８と支持手段１９とによって境界付けられた線、ならびにガス入口７によって境界付けられたこの線の垂線によって輪郭付けられて存在する。
【００９２】
一実施形態においては、中間ハウジング部分が、前記中空空間を含み、かつ／または分離部１８、支持手段１９、および／またはガス入口７と重なり合う。重なり合うとは、接続の目的で中間ハウジング部分の中へと延びることを意味する。好ましくは、中間ハウジング部分は、接続装置であり、とくにはノズルハウジング１５の一部または浸漬ノズル１の外面を形成する。
【００９３】
一実施形態において、ノズルハウジング１５は、光学コアワイヤ６をノズルハウジング１５および浸漬ノズル１へと送り込むことができるよう、とくには管状のノズル入口１４の周囲において、とくには気密に閉じられる。
【００９４】
一実施形態において、キャリアパイプ１７は、送り方向における複数の非モータ駆動のノズル直線化装置１３の長さの２倍および／または最大で２０倍、好ましくは最大で１０倍または５倍の長さである。
【００９５】
パージガスのさらなる利点は、浸漬ノズル１ならびに光学コアワイヤ６の未使用部分を低温に保ち、したがって浸漬ノズル１の寿命を延ばすとともに、光学コアワイヤ６の未使用の光ファイバの失透を防止することである。光ファイバに入射し、浸漬前に熱への曝露によって失透していることがないファイバの長さに沿って伝送される光は、温度測定における誤差の低減を可能にする。好ましくは、ガスの圧力は、失透していないファイバを維持するための充分な冷却を容易にする少なくとも２バールおよび／または最大で５バールの間に維持される。
【００９６】
図３は、ワイヤ直線化装置を形成する図２のノズルローラの形態の複数の非モータ駆動のノズル直線化装置１３の詳細図である。一実施形態においては、少なくとも２つ、３つ、または５つ、かつ／または最大で１０個のノズル直線化装置２３が、複数の非モータ駆動のノズル直線化装置１３を形成する。これにより、きわめて正確な温度測定のための光学コアワイヤ６の直線化を得ることができる。
【００９７】
一実施形態において、浸漬ノズル１の複数の非モータ駆動のノズル直線化装置１３、とくにはノズルローラは、各々のノズル直線化装置２３が、そのすぐ隣のノズル直線化装置２３に対して送り方向に距離を置いて配置され、かつ送り方向の軸線２４を中心とする別の角度γに配置されるように、配置される。図３において、この角度γは１８０度であり、したがってノズル直線化装置２３に対向する。
【００９８】
図４において、この角度γは、最初の５つの隣接するノズル直線化装置２３ならびに後続の５つの隣接するノズル直線化装置２３に関して交互に１８０度であり、最初の５つのノズル直線化装置２３の最後のノズル直線化装置２３と最後の５つのノズル直線化装置２３の最初のノズル直線化装置２３との間には、少なくとも３０度かつ／または最大で６０度のオフセット角γが存在する。これにより、光学コアワイヤのねじれ曲がりを低減することができる。
【００９９】
図４および図５における他の実施形態は、ワイヤ直線化装置の代替の構成を示しているが、案内管５を通って押し出された後の光学コアワイヤ６のひずみを取り除くための手段を浸漬ノズル１に取り入れることで、コアワイヤの正確な進入方向が促進される。
【０１００】
図５は、対向するノズル直線化装置２３、とくにはノズルローラのペアが少なくとも２つ存在し、ノズル直線化装置２３の各ペアが前後の隣接するノズル直線化装置２３のペアに対して直角に配置されている構成を示している。これにより、光学コアワイヤの多方向の曲がりを低減することができる。
【０１０１】
図６ａ〜図６ｄは、ノズルローラの形態のノズル直線化装置２３のペアにおける表面および形状の種々の組み合わせを示している。
【０１０２】
一実施形態においては、とくには３つのノズル直線化装置２３によって直線化される光ファイバ６の一方の側に位置する２つの隣接するノズル直線化装置２３が、とくには光ファイバ６の他方の側に位置する２つの隣接するノズル直線化装置２３の間の第３のノズル直線化装置２３に対向して配置される。
【０１０３】
一実施形態においては、５つのノズル直線化装置２３が、オリンピックリングの様相にて配置され、光ファイバ６は、とくには光ファイバ６の一方の側の３つの隣接するノズル直線化装置２３と、他方の側の対向する２つの隣接するノズル直線化装置２３との間に送られることができる。
【０１０４】
一実施形態において、ノズル直線化装置２３は、円柱の形状を有し、さらには／あるいはとくには周方向の溝を有する。
【０１０５】
一実施形態において、ノズル直線化装置２３は、溝の平坦な表面および／または波形の表面を有する。
【０１０６】
一実施形態において、ノズル直線化装置２３は、Ｖ字形またはＵ字形の溝を有する。
【０１０７】
波形の表面は、鉄系のワイヤの処理を容易にする。Ｕ字形の溝は、小径および／または鉄系のワイヤの処理を容易にする。
【０１０８】
図７は、金属または半硬質プラスチックの内側緩衝層２５と、外側金属層２６、すなわち外側金属ジャケットとを有する典型的な光学コアワイヤ６の部分断面図を示している。図８は、光学コアワイヤ６の継ぎ目２７を概略的に示す断面図を示している。一実施形態において、光学コアワイヤ６は、外側金属ジャケットの形態の金属層２６から充てん材によって分離された金属または半硬質プラスチックの内側緩衝層２５によって囲まれた中心の光ファイバ２８を備える。とくには、外側金属ジャケットまたは金属層２６は、断面図によりよく示されている継ぎ目２７によって閉じられている。好ましくは、金属および／または半硬質プラスチックの内側緩衝層２５を、光ファイバ２８に平行に向けられた直線ワイヤの束、ならびに／あるいは光ファイバ２８または直線ワイヤの束の周囲を巡るらせん状に巻かれたワイヤから構成することができる。とくには、光ファイバ２８は、さらなる保護のために緩衝鞘３０によって直接覆われる。
【図１ａ】
2019532269.tif 000003
【図１ｂ】
2019532269.tif 000004
【図１ｃ】
2019532269.tif 000005
【図１ｄ】
2019532269.tif 000006
【図２】
2019532269.tif 000007
【図３】
2019532269.tif 000008
【図４】
2019532269.tif 000009
【図５】
2019532269.tif 000010
【図６ａ】
2019532269.tif 000011
【図６ｂ】
2019532269.tif 000012
【図６ｃ】
2019532269.tif 000013
【図６ｄ】
2019532269.tif 000014
【図７】
2019532269.tif 000015
【図８】
2019532269.tif 000016
【国際調査報告】
2019532269.tif 000017
2019532269.tif 000018
2019532269.tif 000019