(57)【要約】【課題】溶融金属の正確な温度を連続的に測定することが可能な溶融金属の連続測温プローブ及び連続測温装置を提供する。【解決手段】本発明の溶融金属の連続測温プローブ１は、先端部が閉鎖された保護管２の後端部に放射温度計３が配置されている。この連続測温プローブ１において、保護管２は、炭化ケイ素を含有しない炭素含有耐火物から形成されている。また、本発明の溶融金属の連続測温装置は、連続測温プローブ１を備えている。本発明の溶融金属の連続測温プローブ１及び連続測定装置は、タンディッシュ等の連続鋳造設備内の溶融金属を測温するのに適している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部が閉鎖された保護管の後端部に放射温度計が配置された溶融金属の連続測温プローブであって、
前記保護管が、炭化ケイ素を含有しない炭素含有耐火物から形成されていることを特徴とする溶融金属の連続測温プローブ。
【請求項２】
先端部が閉鎖され且つ後端部に放射温度計が配置された内管と、先端部が閉鎖され且つ前記内管を保護する外管とからなる二重管構造を有する溶融金属の連続測温プローブであって、
前記外管が、炭化ケイ素を含有しない炭素含有耐火物から形成されていることを特徴とする溶融金属の連続測温プローブ。
【請求項３】
前記炭素含有耐火物がアルミナグラファイトであることを特徴とする請求項１又は２に記載の溶融金属の連続測温プローブ。
【請求項４】
前記アルミナグラファイトが、アルミナ、グラファイト及び不可避不純物からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の溶融金属の連続測温プローブ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の溶融金属の連続測温プローブを備えることを特徴とする溶融金属の連続測温装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融金属、特に、タンディッシュ等の連続鋳造設備内の溶融金属の温度を連続的に測定することが可能な溶融金属の連続測温プローブ及び連続測温装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
連続鋳造において、溶融金属の温度は、安定操業、品質などを決定付ける重要な因子であることから、溶融金属の温度を常に正確に把握する必要がある。
従来、溶融金属の測温方法として、消耗型熱電対プローブを溶融金属中に浸漬させて測温する方法が一般に知られている。この測温方法は、精度の高い測温を行うことが可能であるものの、熱電対が消耗するまでの僅かな時間に温度を読み取らなければならない。したがって、この測温方法では、連続測温を行うことができない。
そこで、特許文献１は、先端部が閉鎖された保護管の後端部に放射温度計が配置された連続測温プローブを用いた測温方法を提案している。また、特許文献２は、先端部が閉鎖され且つ後端部に放射温度計が配置された内管と、先端部が閉鎖され且つ内管を保護する外管とからなる二重管構造を有する連続測温プローブを用いた測温方法を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平４−３４８２３６号公報
【特許文献２】特開平７−１２６５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の連続測温プローブを用いた測温方法では、実際の溶融金属の温度よりも低い温度が表示されることがあり、溶融金属の正確な温度を連続的に測定することができないという問題がある。
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、溶融金属の正確な温度を連続的に測定することが可能な溶融金属の連続測温プローブ及び連続測温装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、従来の連続測温プローブを用いた溶融金属の測温方法において、実際の溶融金属の温度よりも低い温度が表示されてしまう原因について鋭意研究した結果、溶融金属と接触する保護管又は外管の内部にガスが発生し、放射温度計又は内管の表面に煤状の物質が付着することにより、放射温度計への赤外線放射エネルギーが遮られることに起因していることを見出した。そして、放射温度計又は内管の表面に付着する煤状の物質の原因となるガスが、炭化ケイ素の熱分解に起因しており、溶融金属と接触する保護官又は外管を、炭化ケイ素を含有しない炭素含有耐火物を用いて形成することにより、上記の問題を解決し得ることを見出した。
【０００６】
すなわち、本発明は、先端部が閉鎖された保護管の後端部に放射温度計が配置された溶融金属の連続測温プローブであって、前記保護管が、炭化ケイ素を含有しない炭素含有耐火物から形成されていることを特徴とする溶融金属の連続測温プローブである。
また、本発明は、先端部が閉鎖され且つ後端部に放射温度計が配置された内管と、先端部が閉鎖され且つ前記内管を保護する外管とからなる二重管構造を有する溶融金属の連続測温プローブであって、前記外管が、炭化ケイ素を含有しない炭素含有耐火物から形成されていることを特徴とする溶融金属の連続測温プローブである。
さらに、本発明は、前記溶融金属の連続測温プローブを備えることを特徴とする溶融金属の連続測温装置である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、溶融金属の正確な温度を連続的に測定することが可能な溶融金属の連続測温プローブ及び連続測温装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１に係る溶融金属の連続測温プローブの断面図である。
【図２】実施の形態２に係る溶融金属の連続測温プローブの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の溶融金属の連続測温プローブ及び連続測温装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、本実施の形態に係る溶融金属の連続測温プローブの断面図である。なお、図１の断面図は、発明の理解を容易にするために模式化しており、各部材の大きさ及び形状などの条件は限定されない。また、この連続測温プローブには、必要に応じて各種部材を追加してもよい。
【００１１】
図１において、本実施の形態に係る溶融金属の連続測温プローブ１は、先端部が閉鎖された保護管２と、保護管２の後端部に配置された放射温度計３とを備えている。放射温度計３は、固定手段４によって固定されており、放射温度計３の検出部が保護管２に収容されている。また、保護管２の後端部周辺には、台座部５、及び放射温度計３を包囲するハウジング６が設けられている。放射温度計３には、放射温度計３で計測された信号を外部の信号処理装置（図示していない）に伝達するための光ファイバ７が接続されている。また、ハウジング６には、放射温度計３を冷却するための冷却媒体の供給口８及び排出口９が設けられている。
【００１２】
上記のような構造を有する連続測温プローブ１では、保護管２の先端部を溶融金属に浸漬すると、溶融金属の熱放射による赤外線放射エネルギーが保護管２の内部を介して放射温度計３に伝達されるため、この赤外線放射エネルギーを放射温度計３で計測することにより、信号処理装置において溶融金属の温度を求めることができる。また、放射温度計３は、溶融金属３に接触しておらず、また、冷却媒体によって冷却されるため、長期間にわたって溶融金属の温度を安定して測定することができる。
【００１３】
本実施の形態に係る溶融金属の連続測温プローブ１では、保護管２が炭化ケイ素を含有しない炭素含有耐火物から形成される。このような炭素含有耐火物を用いて保護管２を形成することにより、保護管２の先端部を溶融金属に浸漬した際に、放射温度計３の表面に付着する煤状の物質の原因となるガスの発生を防止することができる。そのため、実際の溶融金属の温度よりも低い温度が表示されることがなく、溶融金属の正確な温度を連続的に測定することができる。
【００１４】
一般に、炭化ケイ素は、炭素の酸化防止及び炭素含有耐火物の機械的強度などを向上させるために炭素含有耐火物に配合されることが多いが、炭化ケイ素を含有する炭素含有耐火物から形成される保護管２の先端部を溶融金属に浸漬した場合、放射温度計３の表面に煤状の物質が付着する。この煤状の物質は、ＥＰＭＡ分析を行った結果、Ｓｉ、Ｏ及びＣを成分として含んでおり、保護管２の先端部を溶融金属に浸漬した際に以下のような反応が起こるためであると考えられる。
ＳｉＣ→Ｓｉ＋Ｃ
Ｓｉ＋Ｏ２→ＳｉＯ２
２Ｃ＋Ｏ２→２ＣＯ
２ＣＯ＋Ｏ２→２ＣＯ２
【００１５】
すなわち、炭化ケイ素を含有する炭素含有耐火物から形成される保護管２の先端部は、溶融金属に浸漬した際に炭化ケイ素が分解してガスとなり、このガスによって放射温度計３の表面にＳｉ、Ｏ及びＣを含む煤状の物質（例えば、ＳｉＯ２、ＳｉＣなど）が形成されると考えられる。この煤状の物質は、放射温度計３への赤外線放射エネルギーを遮るため、溶融金属の正確な温度を測定することができない原因となる。
【００１６】
保護管２の形成に用いられる炭素含有耐火物としては、炭化ケイ素を含有しないものであれば特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。
炭素含有耐火物としては、アルミナグラファイトなどのアルミナカーボン系耐火物；ジルコニアグラファイトなどのジルコニアカーボン系耐火物；スピネルグラファイトなどのスピネルカーボン系耐火物、マグネシアグラファイトなどのマグネシアカーボン系耐火物などが挙げられる。これらは、単独又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００１７】
炭素含有耐火物は、当該技術分野において公知の方法に準じて製造することができる。例えば、アルミナカーボン系耐火物は、アルミナ原料及び炭素原料を含む原料混合物に、有機バインダーを添加して混練して成形した後、熱処理することによって製造することができる。ここで、原料混合物には、炭素の酸化防止及び炭素含有耐火物の機械的強度などを向上させる点から、炭化ケイ素以外の公知の添加物（例えば、炭化ホウ素、金属Ｓｉ、金属Ａｌなど）を配合していてもよい。
【００１８】
保護管２に用いるのに特に好ましい炭素含有耐火物は、耐溶損性及び耐ヒートショック性などの観点から、アルミナグラファイトである。その中でも、アルミナグラファイトは、アルミナ、グラファイト及び不可避不純物からなることが好ましい。
アルミナグラファイトにおけるアルミナの含有量は、特に限定されないが、一般に５０質量％〜８０質量％、好ましくは５５質量％〜７５質量％、より好ましくは６０質量％〜７０質量％である。
アルミナグラファイトにおけるグラファイトの含有量は、特に限定されないが、一般に２０質量％〜５０質量％、好ましくは２５質量％〜４５質量％、より好ましくは３０質量％〜４０質量％である。
アルミナグラファイトにおける不可避不純物の含有量は、特に限定されないが、一般に５質量％以下、好ましくは３質量％以下、より好ましくは２質量％以下である。
【００１９】
放射温度計３は、溶融金属から放出される赤外線放射エネルギーを計測することが可能なものであれば特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。放射温度計３の例としては、赤外放射温度計、二色温度計などが挙げられる。
【００２０】
本実施の形態に係る溶融金属の連続測温プローブ１が測温可能な溶融金属としては、特に限定されず、製鋼工程における各種溶鋼が挙げられる。その中でも、本実施の形態に係る溶融金属の連続測温プローブ１は、タンディッシュ等の連続鋳造設備内の溶鋼を測温するのに最適である。
【００２１】
本実施の形態に係る溶融金属の連続測温プローブ１は、溶融金属の連続測温装置に取り付けて使用することができる。この場合、連続測温プローブ１の光ファイバ７を、溶融金属の連続測温装置の信号処理装置に接続して使用すればよい。溶融金属の連続測温装置としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。
【００２２】
本実施の形態に係る溶融金属の連続測温プローブ１によれば、放射温度計３の表面に付着する煤状の物質の原因となるガスの発生を防止することができるため、溶融金属の正確な温度を連続的に測定することができる。
【００２３】
実施の形態２．
図２は、本実施の形態に係る溶融金属の連続測温プローブの断面図である。
図２において、本実施の形態に係る溶融金属の連続測温プローブ１０は、保護管２の代わりに、内管１１と内管１１を保護する外管１２とからなる二重管構造を用いた点で実施の形態１に係る溶融金属の連続測温プローブ１と相違する。すなわち、本実施の形態に係る溶融金属の連続測温プローブ１０は、先端部が閉鎖された内管１１と、内管１１の後端部に配置された放射温度計３と、先端部が閉鎖され且つ内管１１を保護する外管１２とを備えている。放射温度計３は、固定手段４によって固定されており、放射温度計３の検出部が内管１２に収容されている。以下、実施の形態１に係る溶融金属の連続測温プローブ１と相違する点について説明する。
【００２４】
上記のような構造を有する連続測温プローブ１０では、連続測温プローブ１０の先端部を溶融金属に浸漬すると、溶融金属の熱放射による赤外線放射エネルギーが内管１１の内部を介して放射温度計３に伝達されるため、この赤外線放射エネルギーを放射温度計３で計測することにより、信号処理装置において溶融金属の温度を求めることができる。また、放射温度計３は、溶融金属３に接触しておらず、また、冷却媒体によって冷却されるため、長期間にわたって溶融金属の温度を安定して測定することができる。
【００２５】
本実施の形態に係る溶融金属の連続測温プローブ１０では、外管１２が炭化ケイ素を含有しない炭素含有耐火物から形成される。このような炭素含有耐火物を用いて外管１２を形成することにより、外管１２の先端部が溶融金属と接触した際に、内管１１の表面に付着する煤状の物質の原因となるガスの発生を防止することができる。そのため、実際の溶融金属の温度よりも低い温度が表示されることがなく、溶融金属の正確な温度を連続的に測定することができる。なお、外管１２としては、実施の形態１に係る溶融金属の連続測温プローブ１０の保護管２と同様のものを用いることができる。
【００２６】
また、炭化ケイ素を含有しない炭素含有耐火物として、アルミナグラファイトなどのアルミナカーボン系耐火物を用いて外管１２を形成する場合、ＣＯガス又はＣＯ２ガスが外管１２の内部に発生することがある。これらのガスは、放射温度計３に用いられる波長帯域（５００ｎｍ〜１５００ｎｍ）の波長を吸収する作用があるため、溶融金属の測温に影響を与える可能性がある。
そこで、本実施の形態に係る溶融金属の連続測温プローブ１０では、内管１１を設けることによって二重管構造を形成することにより、放射温度計３への赤外線放射エネルギーの伝達経路にＣＯガス又はＣＯ２ガスを存在し難くし、溶融金属の正確な温度を連続的に測定することを可能にしている。
【００２７】
内管１１としては、特に限定されず、二重管構造を有する従来の連続測温プローブ１に用いられているものを採用することができる。例えば、内管１１は、再結晶アルミナなどのアルミナ系耐火物を用いて形成することができる。
【００２８】
本実施の形態に係る溶融金属の連続測温プローブ１０によれば、内管１１の表面に付着する煤状の物質の原因となるガスの発生を防止することができると共に、放射温度計３への赤外線放射エネルギーの伝達経路にＣＯガス又はＣＯ２ガスを存在させ難くすることができるため、溶融金属の正確な温度を連続的に測定することができる。さらに、本実施の形態に係る溶融金属の連続測温プローブ１０によれば、二重管構造とすることにより、外管１２が溶損した際に外管１２のみを交換することで再利用が可能であるため、単管構造の連続測温プローブ１に比べて連続測温時のコストを低減することができる。
【実施例】
【００２９】
以下、実施例及び比較例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例及び比較例に限定されるものではない。
（実施例１）
図１に示す構造を有する連続測温プローブ１０を作製した。ここで、保護管２は、６４．１質量％のアルミナ、３４．７質量％のグラファイト、及び不可避不純物（残部）からなるアルミナグラファイトを用いて形成した。
（実施例２）
図２に示す二重管構造を有する連続測温プローブ１０を作製した。ここで、内管１１は、再結晶アルミナから形成し、外管１２は、６４．１質量％のアルミナ、３４．７質量％のグラファイト、及び不可避不純物（残部）からなるアルミナグラファイトを用いて形成した。
【００３０】
（比較例１）
図１に示す構造を有する連続測温プローブ１０を作製した。ここで、保護管２は、６２．０質量％のアルミナ、３３．２質量％のグラファイト、４．４質量％の炭化ケイ素、及び不可避不純物（残部）からなるアルミナグラファイトを用いて形成した。
（比較例２）
図２に示す二重管構造を有する連続測温プローブ１０を作製した。ここで、内管１１は、再結晶アルミナから形成し、外管１２は、６２．０質量％のアルミナ、３３．２質量％のグラファイト、４．４質量％の炭化ケイ素、及び不可避不純物（残部）からなるアルミナグラファイトを用いて形成した。
【００３１】
上記の実施例及び比較例で作製した連続測温プローブ１，１０を用いて、タンディッシュ内の溶融金属の温度測定を行った。この測定において、対照として、ヘレウス・エレクトロナイト社製のバッチ式測温装置を用いて溶融金属の温度測定を行った。
その結果、実施例１及び２の連続測温プローブ１，１０を用いた場合は、ヘレウス・エレクトロナイト社製のバッチ式測温装置を用いた場合と比較して、温度差異が５℃未満であった。これに対して比較例１及び２の連続測温プローブ１，１０を用いた場合は、測定を開始してから約３０分を経過した際に温度の低下を示し、ヘレウス・エレクトロナイト社製のバッチ式測温装置を用いた場合と比較して温度差異が１００℃を超えた。そのため、比較例１及び２の連続測温プローブ１，１０を分解して観察を行った結果、比較例１では放射温度計３、比較例２では内管１１の表面に煤状の物質が付着していることを確認した。この煤状の物質をＥＰＭＡ分析にて評価した結果、Ｓｉ、Ｏ、Ｃが成分として含まれていた。つまり、比較例１及び２の連続測温プローブ１，１０では、炭化ケイ素を含有するアルミナグラファイトを用いて保護管２及び外管１２を形成したため、炭化ケイ素が分解してガスとなり、このガスによって放射温度計３又は内管１１の表面にＳｉ、Ｏ、Ｃを含む煤状の物質が形成され、溶融金属の正確な温度ができなかったと考えられる。
【００３２】
以上の結果からわかるように、本発明によれば、溶融金属の正確な温度を連続的に測定することが可能な溶融金属の連続測温プローブ及び連続測温装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１、１０  連続測温プローブ、２  保護管、３  放射温度計、４  固定手段、５  台座部、６  ハウジング、７  光ファイバ、８  供給口、９  排出口、１１  内管、１２  外管。
【図１】
2019045173.tif 000003
【図２】
2019045173.tif 000004