(57)【要約】【課題】高温溶融金属の融液内部の温度を、融液中の熱放射から測定する溶融金属内部温度測定用放射温度計において、使用される金属パイプ内面の光に対する反射条件の変化や、発生する煙による測定結果への影響を防ぎ、正確な測定をはかる。【解決手段】放射温度センサー１に金属パイプ２を介して、その先端に金属ふた３を有する保護管４を装着し、保護管の先を溶融金属内部に挿入することにより、溶融金属内部の温度を測定する構成において、金属パイプ内部の熱放射光の進路中に、中心に穴のあいた反射光遮蔽板５、６を設置することで、測定融液面から放射される熱放射光のうち、センサーに直進するものを主として検知することで正確な温度を測定する。【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）の熱放射光検出部に金属パイプ（２）を介して、その先端に金属製のふた（３）を具備する保護管（４）を装着し、金属パイプは、その先端付近及びその長さの半分までの間の位置に、中心に穴のあいた反射光遮蔽板（５）及び追加反射光遮蔽板（６）を設置し、保護管の先端を溶融金属内部に挿入することで、短時間に溶融金属内部温度を測定する溶融金属内部温度測定用放射温度計。
【請求項２】
金属パイプ（２）の内面の光の反射率の変化及び保護管（４）に発生する煙による温度測定結果への影響を除去するため、中心に穴のあいた反射光遮蔽板（５）を金属パイプ（２）の先端付近に設置し、さらにその効果を上げたい場合は、さらに一つの追加反射光遮蔽板（６）を金属パイプ（２）の先端とその長さの半分との間に設置する請求項１記載の溶融金属内部温度測定用放射温度計。
【請求項３】
放射温度センサー（１）と金属パイプ（２）との取り付け部分は、金属パイプ内の空気が漏れないような気密性を有する溶融金属内部温度測定用放射温度計。
【請求項４】
金属パイプ（２）の先端に取り付けられる保護管（４）は容易にその取り付け、交換が可能なもので、取り付け時においては金属パイプ（２）との間の気密性は良好である溶融金属内部温度測定用放射温度計。
【請求項５】
溶融金属の表面がスラッグで覆われている場合の測定においては、金属製のふた（３）が保護管（４）の先端に付けられることにより、スラッグによる測定温度へ及ぼす影響を無くした溶融金属内部温度測定用放射温度計。
【請求項６】
請求項５記載の保護管（４）に付けられる金属製のふた（３）はスラッグの影響の無い場合においては、測定状況に応じて具備しない溶融金属内部温度測定用放射温度計。
【請求項７】
測定溶融金属の温度が非常に高く、測定時金属パイプ（２）内の空気圧が危険な値に上昇する場合においては、安全な圧力を保つため、圧力調節栓（９）を金属パイプの側面に取り付けた請求項１記載の溶融金属内部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内部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内部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つ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つた。また、放射温度計による測定では、溶融金属液内部の温度ではなく、その表面の温度を検出しているという問題があつた。放射温度計による測定でのこの問題点を解決するため、放射温度センサーに金属パイプを介して耐熱保護管を取り付け、これを融液中に挿入して融液内部の温度を測定する方法が考えられた。しかしこれにも次のような問題点があつた。つまり、測定において放射温度センサーに検出される熱放射エネルギーは、測定対象となる熱源から放射される熱放射エネルギーのうち、温度センサーに直進して検出されるものと、金属パイプ内面での反射を繰り返してセンサーに検出されるものとの総和といえる。このうち金属パイプ内面での反射伝搬の結果として温度センサーに検出される熱放射エネルギーは、次の２つの影響を受ける。１として、金属パイプ内面が光沢のある場合と汚れている場合とでの反射率の違いのための影響。２として、測定時に保護管の先を融液中に装入したときに発生する煙などによる影響。これら２つの影響は、温度の測定結果に多大な誤差をもたらすという問題である。
【０００４】
本発明は放射温度計を使用し、これに耐熱保護管を金属パイプを介して取り付け、保護管の先を溶融金属液中に挿入することにより融液内部の温度を測定する方法において、金属パイプ内面での反射率の変化および発生する煙などによる測定結果への影響を防ぎ、正確な温度を計測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、本発明の溶融金属内部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長尺の金属パイプを取り付け、この金属パイプの先端に、測定状況に応じて付着される金属製のふたを具備した耐熱保護管を取り付け、かつ、金属パイプ先端付近に中央に穴のあいた反射光遮蔽板を設置し、また、必要に応じてはさらに１枚の付加反射光遮蔽板を、金属パイプの先端とその長さの半分との間に設置した。
【０００６】
本発明の溶融金属内部温度測定用放射温度計は、放射温度センサーと一体となつた金属パイプの先端に付いた耐熱保護管の先を、測定対象となる溶融金属内部に短時間挿入することで、溶融金属液の温度を測定するものである。この場合、溶融金属表面がスラッグで覆われている状態では、保護管の先端に金属製のふたを具備するものを使用する。このふたは、溶融金属中で短時間に融解するものである。保護管先端を融液中に挿入するとき、パイプ内は密封状態のため、空気圧により融液のパイプ中への侵入は阻まれる。このため保護管の先端部分に融液の面が出現し、この面から放射される熱放射エネルギーを検知することにより、融液内部温度が測定される。この状態では、黒体炉に近い状態を形成する。このため、放射温度計の使用で問題とされる放射率が常に一定として扱えることになる。なおここで、パイプとは金属パイプと耐熱保護管が一体になつたものを意味することとする。
【０００７】
溶融金属温度測定のため、溶融金属中に挿入された保護管先端部の温度測定融液面が放射する熱放射エネルギーは２つの経路をたどり温度センサーに至る。１つは、センサーに直進するもの、もう１つは、金属パイプ内面での反射を繰り返して、温度センサーに達するものである。これら２つが温度信号としてセンサーに検出される。ここで、反射の繰り返しでセンサーに至るものは、金属パイプ内面の反射率の変化により測定結果に影響を与える。また、測定のための融液挿入時に発生する保護管壁付近の煙も測定結果に影響を与える。本発明における中央に穴のあいた反射光遮蔽板の金属パイプへの設置は、測定される融液熱源から放射される熱放射エネルギーに関して、熱放射源よりセンサーに直進するエネルギー成分に対し、パイプ内面の反射の繰り返しで、センサーに至る熱放射エネルギー成分の割合を極めて小さく抑える事により、温度の測定結果が正確なものとなる。
【０００８】
放射温度センサーと保護管とを繋ぐ金属パイプは、高温の溶融金属と放射温度センサーとを熱的に引き離す働きをするとともに、測定対象部分以外からの熱放射光の影響を排除する働きをする。金属パイプと放射温度センサーとの取り付け部分は、空気が漏れないように気密性が保たれ、保護管先端から温度センサーまでの長さは１メートルから４メートルの範囲で、測定対象の状況に合わせて長さは決められる。
【０００９】
金属パイプの先端に取り付けられる保護管の役割は、測定のため短時間溶融金属中に保護管の先を挿入したときの融液と金属パイプとの断熱と、溶融金属による金属パイプの被害防止を目的とする。その材料には主にボール紙が使用されるが、目的に合うならば、セラミック、プラスチックなど、他の材質の物でもよい。保護管は消耗品であり、保護管の金属パイプへの取り付けでは気密性を要し、容易に交換可能なものである。
【００１０】
保護管の先端に具備される金属製のふたは、測定対象となる溶融金属の表面がスラッグで覆われている場合に、融液中に挿入時のスラッグの影響を避けるために適用される。ふたの材料は溶融金属と同じものか、あるいはそれに影響を与えないものである。ふたの形状寸法は熱容量が小さくなるようなものとする。
【００１１】
放射温度センサーと結合する金属パイプの側面に取り付けられる圧力調節栓は、測定する溶融金属の温度が非常に高い場合、測定時にパイプ内の空気圧力が危険なほどに上昇するので、これに備え、パイプ内の空気圧を安全領域に保つ役割をする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を実施例にもとずき図面を参照して説明する。図１において放射温度計センサー１は、長択の金属パイプ２に取り付けられる。この取り付けにあたつては、溶融金属液のパイプ内への侵入を防ぐようなパイプ内の空気圧を確保するため、気密性を保つようにする。金属パイプの役割は、温度センサーを高温融液から引き離すとともに、測定熱源以外からの熱放射光の侵入を防ぐ事である。金属パイプの長さは、測定状況に応じて１メートルから４メートルの間で決められる。
【００１３】
放射温度センサーで検出された温度信号は、接続ケーブル７を通して温度計本体８に送られる。この場合、溶融炉の電気的誘導ノイズその他、測定環境下での電気的ノイズ対策の施されたケーブルを使用する。光ファイバー接続ケーブルの使用もその１例である。
【００１４】
金属パイプの測温側には保護管４が取り付けられる。この保護管は、主として厚手のボール紙製の筒であり、測温時における融液温度の金属パイプへの伝導を防ぐ役割をなす。また、金属パイプへの保護管の取り付け交換は容易にできる構造のものであり、取り付け時には気密性が保たれるようにする。保護管は測定において消耗品となる。
【００１５】
保護管の先端には測定状況に応じて、金属製のふた３が図２に示すように取り付けられる。金属製のふた３は、測定する溶融金属の表面がスラッグで覆われている場合は、これを避けるために必要である。金属製ふたは測定のため融液中に保護管を挿入した時、短時間で融解するか又は融液温度になるものである。保護管４への金属ふたの取り付け方はいろいろな方法が成立するが、図２は保護管４へ高温接着剤で貼り付けた例を示す。
【００１６】
溶融金属中に挿入された保護管４の測温部から放射される熱放射光は、保護管４及び金属パイプ２の中を２つの経路を経て放射温度センサー１の受光窓に向かって進み、温度信号として検出される。つまり、１つは熱放射源から温度センサーに直進する経路。もう１つは、パイプ内面での反射の繰り返しで温度センサーに至る経路である。反射の繰り返しの経路をとる熱放射光のエネルギーは金属パイプ内面の反射率の変化や、保護管壁付近に測定時に生ずる煙により大きく影響を受ける。このことは、温度の測定結果に多大な誤差をもたらす。そこで、誤差を小さくする対策として、温度センサーが検出する熱放射エネルギーのうち、反射の繰り返しによるものを極力少なくし、放射熱源から温度センサーに直進する放射エネルギーを主として検出する方法を考えた。この方法の効果をもたらす物として、金属パイプに中心に穴のあいた反射光遮蔽板５を設置した。図３はその設置状況の様子を示す。反射光遮蔽板５は金属パイプ２の先端付近に設置される。これにより反射光遮蔽板５の中心の穴を通過する熱放射光は、放射熱源から温度センサーへ向かい直進するものが主となり、パイプ内面での反射によるものを少なくする。さらにこの反射光遮蔽効果の増強を必要とする場合は、反射光遮蔽板５に加えてもう１つの付加反射光遮蔽板６を金属パイプの先端とその長さの半分までの間に、図３ように設置する。
【００１７】
溶融金属温度測定のため、金属パイプの先の保護管を溶融液中に挿入する時、融解金属の温度が非常に高い場合、パイプ内の空気の膨張によつてパイプ内の空気圧は危険なほどに上昇する。このような使用条件の下では、金属パイプの温度センサー近くに図４に例を示すような圧力調節栓を取り付ける。
【００１８】
【発明の効果】
本発明に係わる溶融金属内部温度測定用温度計を使用して、鋳鉄溶融液の温度測定をおこなった。測温のため保護管の先端を溶液中に短時間浸す間、保護管は十分な断熱の作用をつとめ、融液のパイプ内への侵入もなかつた。また、穴あき反射光遮蔽板の効果は著しく、金属パイプ内面の光沢程度の違いや、測定時に発生する保護管壁近くの煙による温度測定結果への影響が低く抑えられ、安定した測定結果が示された。このことにより、短時間内での溶融金属内部温度測定が目的通り達成された。
【００１９】
ちなみに生産現場の溶融鉄を対象にした各種条件下での数多くの繰り返し測定により、本発明によるものと、従来から行われている熱電対によるものとで、比較測定した結果は、遜色ないものであつた。
【００２０】
このように本発明による溶融金属内部温度測定用放射温度計の使用によれば、金属ふたつき保護管を測温ごとに交換するだけで、高温の金属融液内部の温度測定が可能となり、経済的効果が大きい。また、この形式の放射温度計の使用によると、従来の放射温度計の使用では、スラッグの浮かぶ溶融液表面の温度を測定するという欠点があつたが、これを排除し、溶融液内部の温度が測定できることになる。また、使用する金属パイプ内面の光沢を常に最良に保つことや、使用時に保護管壁付近に発生する煙の除去に絶えず気を配る必要から解放される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による溶融金属内部温度測定用放射温度計の全体構成図である。
【図２】金属ふた付き保護管の実施例を示す縦断図面である。
【図３】反射光遮蔽板を設置した金属パイプの実施例を示す縦断面図である。
【図４】圧力調節栓をパイプに取り付けた実施例を示す縦断図面である。
【符号の説明】
１　放射温度計センサー
２　金属パイプ
３　金属ふた
４　保護管
５　反射光遮蔽板
６　付加反射光遮蔽板
７　接続ケーブル
８　温度計本体
９　圧力調節栓
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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