(57)【要約】【課題】高温溶融金属の融液面の温度を、融液面から発する熱放射により測定する溶融金属融液面温度測定用放射温度計において、測定対象物以外からもたらされる放射熱の影響や、金属溶融状態の一時的変動による融液面放射率の変化による測定結果への影響を防ぎ、安定にして連続的な融液面温度の測定をはかる。【解決手段】放射温度センサー１に金属パイプ２を取り付け、金属パイプの先端に耐熱保護管３を装着し、その保護管のついた金属パイプの中心線と溶融金属液面との間の角度を任意にとり、かつ、保護管の先端と融液面との間に間隔をもうけるように設置固定することで、溶融金属融液面温度を連続的に安定に測定する。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射温度センサー（１）の温度検出部に金属パイプ（２）を取り付けて、その先端に耐熱性の保護管（３）を装着し、その保護管の先端と溶融金属融液面との間に間隔をもうけ、かつ保護管と金属パイプの中心線は、融液面と任意の角度で固定されることで、溶融金属の融液面温度を安定にかつ連続的に測定できる溶融金属融液面温度測定用放射温度計。
【請求項２】
放射温度センサー（１）と金属パイプ（２）との接合部の密封状態は、容易に空気が漏れない程度である請求項１記載の溶融金属融液面温度測定用放射温度計。
【請求項３】
放射温度センサー（１）に取り付けられる金属パイプ（２）の内面は、鏡面に仕上げられている請求項１記載の溶融金属融液面温度測定用放射温度計。
【請求項４】
測定中パイプ内面の鏡面が測定対象の放射熱源により、鏡面を損なうなどの影響を受ける場合、これに備え、金属パイプ（２）の一端に取り付いている放射温度センサー（１）の付近に、空気その他のガスを吹き込むための口金（６）を具備する請求項１記載の溶融金属融液面温度測定用放射温度計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄鋼業あるいは金属精錬業において行われる溶融金属温度の測定に係わり、より詳しくは、放射温度計を使用した溶融金属の高温融液面の温度の測定法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、製鋼反応等高温溶融金属の融液温度測定には、熱電対によるものや、放射温度計によるものが使われている。熱電対によるものでは、消耗型浸漬熱電対を用いる方法が、放射温度計によるものでは、溶融金属表面からの熱放射にもとずく方法がもっぱら用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、熱電対の方式による消耗型浸漬熱電対使用では、高温用の高価な熱電対を使い捨てすることになり、不経済であるという問題があり、熱電対の融液中での持続的使用では、対象が高温のため、長時間熱電対を融液中に入れておくことが出来ない、という問題があった。また、放射温度計による測定では、高温の溶融金属液中への測定端子の直接挿入を避けられるという利点のある一方、その測定原理から、溶融金属融液面から放射される熱放射光以外からもたらされる放射熱エネルギーをも検出するとともに、金属融液状態の熱的擾乱おも敏感に検出し、その結果溶融金属融液面のみの温度を正確かつ安定に検出していないという問題があった。
【０００４】
本発明は消耗型の高価な熱電対の使用を避けて、放射温度計を使用することにより、溶融金属の融液面温度を安定に、かつ連続的に測定する方法を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の溶融金属融液面温度測定用放射温度計においては、放射温度計の温度検出部に金属パイプを密着して取り付け、この金属パイプの反対側の先端に、高温耐熱保護管を取り付け、この保護管の先端と融液面との間に間隔をもうけ、かつ保護管と金属パイプの中心線が融液面と任意の角度となるように設置して連続測定するものである。
【０００６】
本発明の溶融金属融液面温度測定用放射温度計は、金属パイプの一端に取り付いている高温耐熱保護管の先端が、溶融金属融液面との間に間隔をもうけるように、かつ保護管と金属パイプの中心線が、任意の角度をとるように設置することで、高温の融液面の温度を安定に、かつ連続的に測定するものであるが、この場合、溶融金属の融液面から発する高温ガスは、保護管口から金属パイプ内に入り、センサーに悪影響を及ぼす可能性がある。しかしこれに対しては、金属パイプ内が密封状態となるようにしてあるため、金属パイプ内の空気圧がパイプ内への高温ガスの流入を阻み、高温ガスによるセンサーへの悪影響は阻止される。
【０００７】
放射温度センサーと保護管をつなぐ金属パイプは、溶融金属融液面と放射温度センサーを熱的に引き離す働きをするとともに、その内面が鏡面に仕上げられていることによって測定対象以外からの放射熱の測定系への影響を排除する働きをする。金属パイプの長さは、測定対象の状況にあわせて決められる。
【０００８】
金属パイプは、その内面を外部からの放射熱の影響を避けるため、鏡面仕上げされているが、測定時には、この保護管付き金属パイプは、高温融液面との間に任意の角度で設置固定され、長時間連続的に測定使用される。この状況においては、高温融液面から発するガスが、パイプ内に侵入し、長時間にわたる使用で、ガスは金属パイプ内面の鏡面状態を損なう場合がある。これに対しては、金属パイプの放射温度センサーの取り付け部付近から、空気又はガスを少しずつ流入することにより、パイプ内面の鏡面が保護される。
【０００９】
センサー・金属パイプ・耐熱保護管からなる測定系を使用して、融液面の温度変化を連続的に測定するにあたり、溶融金属液の入った炉体又は槽の上部を断熱材で覆ってフタをし、その断熱フタの一部に穴又は隙間を開け、そこから金属パイプの一端に付いた保護管の先端を挿入して測定出来る。この時は、融液炉体又は融液槽内はほぼ黒体炉の状態を現出することとなり、検出された温度は、融液面のみならず融液内部の温度を検出することになる。
【００１０】
本発明における放射温度計センサーの使用により、金属溶融のため使われる電気炉の電気的誘導によるノイズ等の影響が避けられる。さらに、温度センサーから温度計本体に至る接続ケーブルに光ファイバーを使用することで、接続ケーブルで拾う電気的ノイズも避けられる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を実施例にもとづき図面を参照して説明する。
図１において放射温度センサー１は、金属パイプ２に取り付けられ、このパイプの先端には高温耐熱保護管３が取り付けられている。耐熱保護管の先端は、温度を測定する溶融金属融液面との間に間隔をもうけ、かつ保護管とパイプの中心線が融液面と任意の角度で設置固定されている。これにより、融液面の温度が安定にかつ連続的に測定される。
【００１２】
放射温度センサー１は、高温の溶融金属融液面からこれを保護し、また測定対象以外からもたらされる熱放射光の侵入を防ぐ役割をする金属パイプ２に取り付けられている。この取り付けにあたっては、高温の融液面から発するガスの金属パイプ内への侵入を阻止するため、金属パイプ内の空気圧を確保するように、気密性を保つようにしてある。パイプの長さは、使用状況に応じて決められる。
【００１３】
放射温度センサーで検出された温度は、接続ケーブル４を通して温度計本体５に接続される。このとき溶融炉の電気的誘導が問題となる場合は、光ファイバーの接続ケーブルを使用する。
【００１４】
測定対象熱源から発する熱放射光を、放射光センサーへ導く金属パイプの内面は、光学的に鏡面に仕上げられている。これにより、測定対象以外からもたらされる放射熱は、金属パイプ温度を上昇させることがあっても、金属パイプの内面が鏡面のため、熱のパイプ内への放射率が低く押さえられ、測定結果に影響を及ぼさない。
【００１５】
放射温度センサー付き金属パイプを融液面に対して設置固定して、連続測定する時、その使用時間が非常に長時間にわたる場合や、融液面から発するガスが金属パイプ内面の鏡面状態を阻害する場合がある。この場合、金属パイプの温度センサー付近に取り付けたガス流入口６を通して、金属パイプ内へ、空気その他のガスを少しずつ定常的に吹き込むことにより、金属パイプの内面の鏡面状態は保護される。
【００１６】
温度センサー１と金属パイプ２そして保護管３の中心線が融液面と任意の角度をとり、かつ保護管３の先端と融液面との間に間隔を設けるようにして設定固定し測定使用するのが、本発明の主たる点である。ところで、この測定使用にあたり図２に示すように、溶融炉又は槽７の上部に断熱材製の覆いフタ９を被せた状態として、その断熱フタに穴又は隙間を設け、そこから断熱保護管３の先端を挿入して測定すると、溶融炉又は槽の内部は、近似的に黒体炉を形成することになる。そのため、測定結果はほぼ黒体炉中の溶融金属温度を示す。
【００１７】
【発明の結果】
本発明に係わる溶融金属融液面温度測定用放射温度計を使用して、鋳鉄溶融液の融液面温度の連続的測定を行った。一端に放射温度センサーを具備し、他端に耐熱保護管を備えた金属パイプからなる本測定系において、その耐熱保護管先端と融液面との間に間隔をもうけ、かつ保護管とパイプの中心線と融液面との角度を任意の角度で設定固定した融液面温度の変化の連続測定では、溶融金属中に挿入されている白金熱電対から検出される温度変化の様子と良い一致を示した。また、融液面から発し、金属パイプの中に入り込んでセンサーに傷害を与える可能性を有するガスの影響は無かった。更に、測定対象融液面以外からもたらされ測定結果に影響を与える放射熱の関与は、パイプ内面の鏡面仕上げの効果により、見受けられなかった。これにより、高温の溶融金属融液面温度の連続的測定が目的通り達成された。
【００１８】
また、溶融金属融液面が外気と絶縁されるように、溶融金属炉又は槽７の上部を断熱材のフタで覆い、それに設けた穴に耐熱保護管の先端を挿入した測定では、融液の温度変化の様子だけでなく、融液中に挿入されている白金熱電対の指示する値の変化と良い一致を示した。このことは、本測定系をこのような条件で使用する場合は、熔融炉または槽の内部は一種の黒体炉を形成している裏付けとなる。従ってこの使用条件では、内部温度を検出したといえる。
【００１９】
ちなみに溶融鉄に対し、融液面温度の連続的測定を種々の条件下で、長期間にわたり行い、本発明によるものと、融液中に直接挿入された白金熱電対によるものとを比較測定した結果は、遜色ないものであった。
【００２０】
このように本発明による溶融金属融液面温度測定用放射温度計の使用によれば、高温の金属溶融液面温度の時間的変化の様子の連続的測定が可能となり、融液状態の詳細な変化を把握することができる。また、本発明の放射温度計を、溶融炉又は槽に断熱材のフタをし、融液を封じ込めた状態にして、フタの穴又は隙間から測定する方法によると、溶融炉又は槽内部はほぼ黒対炉状態を形成し、その結果、溶融金属融液内部の温度が測定されることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による溶融金属融液面温度測定用放射温度計の全体構成図である。
【図２】本発明による溶融金属融液面温度測定用放射温度計を溶融金属炉又は槽に設置した実施例を示す縦断図面である。
【符号の説明】
１  放射温度センサー
２  金属パイプ
３  高温耐熱保護管
４  計器接続ケーブル
５  温度計本体
６  空気又はガス流入口
７  溶融金属炉又は槽
８  溶融金属
９  耐熱断熱材
【図１】
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【図２】
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