(57)【要約】【課題】溶湯用測温プローブの非浸漬部分の耐酸化性を高めるとともに、溶湯用測温プローブの首部の機械的強度を高めて、溶湯用測温プローブの耐用寿命を長期化する。【解決手段】耐火性保護スリーブ４の非浸漬部分６の基端部６ａの外周に固定金具１１のキャップ状筒部１２の下端部を被せるとともに、該非浸漬部分６の基端部６ａから上部のキャップ状筒部１２の内部に、耐火性保護スリーブ４より耐酸化性かつ強度に優れたキャスタブル耐火物２２を充填したから、スラグラインから上部の非浸漬部分６の耐酸化性が確実に向上し、周りの酸化雰囲気から遮断する気密性及び機械的強度が維持される。従って、内部のモリブデン・ジルコニア管３へ酸化が進行して脆弱化することが抑制され折損してしまうのを防止できる。また、操業中の振動や機械的応力により、モリブデン・ジルコニア管３が固定金具１１との螺合部近傍の応力集中部分で折損する不都合を防止できる。【選択図】図２
2005241394.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱電対を内蔵したアルミナ保護管を高融点保護管に挿入し、該高融点保護管の有底の先端部を除く外周を耐火性保護スリーブにより保護するとともに、該耐火性保護スリーブの基端から、外側のキャップ状筒部を被せるとともに、内側の筒部を前記高融点保護管の基端部外周に螺合させた固定金具とからなる溶湯用測温プローブにおいて、
前記耐火性保護スリーブの溶湯浸漬部分は、溶融金属、スラグに対して耐溶損性を優先させたアルミナ・カーボン系等のセラミックス・カーボン系耐火物で形成し、
溶湯浸漬部分から基端部までの非浸漬部分は、耐酸化性及び機械的強度を優先させたアルミナ・カーボン系等のセラミックス・カーボン系耐火物で形成したことを特徴とする溶湯用測温プローブ。
【請求項２】
前記耐火性保護スリーブの非浸漬部分の基端部外周に前記固定金具のキャップ状筒部の下端部を被せるとともに、該非浸漬部分の基端部から上部の前記キャップ状筒部の内部に、前記耐火性保護スリーブより耐酸化性及び強度に優れたキャスタブル耐火物を充填したことを特徴とする請求項１に記載の溶湯用測温プローブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融金属等の溶湯の温度を連続的若しくは断続的にに測定する溶湯用測温プローブに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
熱電対を封入したアルミナ保護管と、該アルミナ保護管を挿入した有底のアルミナ保護管と、該アルミナ保護管を挿入した有底のモリブデン・ジルコニア管と、該モリブデン・ジルコニア管の有底の先端部を除く外周を保護する耐火性保護スリーブとからなる溶湯用温度センサーが、特開平８−２７１３４７号公報に開示されている。上記構成の溶湯用温度センサーは、溶融金属等の溶湯中に浸漬して連続的に測温するものである。耐火性保護スリーブは、高温の溶融金属中に浸漬される部分及びスラグ浸漬部分が最も溶損が速い。このため、この部分は高耐食性の材質で形成されとともに、耐熱衝撃性や耐温度サイクルにも優れるものであることが考慮されている。
【０００３】
しかしながら、耐火性保護スリーブが上記のような高耐食性の単一材質で形成されていると、スラグラインから上部の非浸漬部分の耐酸化性が十分でなく、酸化が内部まで進行すると、内部のモリブデン・ジルコニア管まで酸化する場合がある。そうなると、酸化部分の機械的強度が著しく劣化して、その部分で折損し易くなる。また、元来保護スリーブの機械的強度が比較的低いことから、操業中の振動や機械的応力により、モリブデン・ジルコニア管が固定金具との螺合部分近傍の特に応力集中部分で折損してしまうという問題点もある。
【特許文献１】特開平８−２７１３４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
解決しようとする問題点は、溶湯用測温プローブの非浸漬部分の耐酸化性を高めるとともに、溶湯用測温プローブの首部の機械的強度を高めて、溶湯用測温プローブの耐用寿命を長期化することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記問題点を解決するための請求項１に記載の溶湯用測温プローブは、熱電対を内蔵したアルミナ保護管を高融点保護管に挿入し、該高融点保護管の有底の先端部を除く外周を耐火性保護スリーブにより保護するとともに、該耐火性保護スリーブの基端から、外側のキャップ状筒部を被せるとともに、内側の筒部を前記高融点保護管の基端部外周に螺合させた固定金具とからなる溶湯用測温プローブにおいて、前記耐火性保護スリーブの溶湯浸漬部分は、溶融金属、スラグに対して耐溶損性を優先させたアルミナ・カーボン系等のセラミックス・カーボン系耐火物で形成し、溶湯浸漬部分から基端部までの非浸漬部分は、耐酸化性及び機械的強度を優先させたアルミナ・カーボン系等のセラミックス・カーボン系耐火物で形成したことを特徴とする。
【０００６】
また、請求項２に記載の溶湯用測温プローブは、請求項１に記載の構成において、前記耐火性保護スリーブの非浸漬部分の基端部外周に前記固定金具のキャップ状筒部の下端部を被せるとともに、該非浸漬部分の基端部から上部の前記キャップ状筒部の内部に、前記耐火性保護スリーブより耐酸化性及び強度に優れたキャスタブル耐火物を充填したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１に記載の溶湯用測温プローブによれば、耐火性保護スリーブの溶湯浸漬部分は、溶融金属、スラグに対して耐溶損性を優先させたアルミナ・カーボン系等のセラミックス・カーボン系耐火物で形成し、溶湯浸漬部分から基端部までの非浸漬部分は、耐酸化性及び機械的強度を優先させたアルミナ・カーボン系等のセラミックス・カーボン系耐火物で形成したから、スラグラインから上部の非浸漬部分の耐酸化性が確保されるとともに、内部の高融点保護管を気密性をもって覆う機能が維持され、該高融点保護管が酸化して折損してしまうのを防止できる。
【０００８】
請求項２に記載の溶湯用測温プローブによれば、耐火性保護スリーブの非浸漬部分の基端部外周に固定金具のキャップ状筒部の下端部を被せるとともに、該非浸漬部分の基端部から上部のキャップ状筒部の内部に、耐火性保護スリーブより耐酸化性かつ強度に優れたキャスタブル耐火物を充填したから、スラグラインから上部の非浸漬部分の耐酸化性が保護スリーブより高いレベルで確保され、内部の高融点保護管が酸化して折損してしまうのを防止できる。また、強度の優れたキャスタブル耐火物で保護するため、操業中の振動や機械的応力により、高融点保護管が固定金具との螺合部近傍の、特に応力集中部分で折損してしまう不都合の発生を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
溶湯用測温プローブの非浸漬部分の耐酸化性を高めるとともに、溶湯用測温プローブの首部の機械的強度を高めて、溶湯用測温プローブの耐用寿命を長期化するという目的を、溶湯浸漬部分から基端部までの非浸漬部分は、耐酸化性及び機械的強度を優先させたアルミナ・カーボン系等のセラミックス・カーボン系耐火物で形成すること、及び耐火性保護スリーブの非浸漬部分の基端から上部のキャップ状筒部の内部に、耐火性保護スリーブより耐酸化性かつ強度に優れたキャスタブル耐火物を充填することにより実現した。
【実施例１】
【００１０】
本発明の実施例について図面を参照して説明する。図１は実施例１に係る溶湯用測温プローブ（以下測温プローブという）１の断面図である。測温プローブ１の本体部分は、熱電対を内蔵したアルミナ、窒素珪素等からなる有底のセラミック保護管２、有底の高融点保護管３及び耐火性の保護スリーブ４等から構成されている。このセラミック保護管２は有底部から高融点保護管３に挿入されている。
【００１１】
高融点保護管３の基端部には、雄ネジ３ａが形成されている。本実施例の場合、上記高融点保護管３として、高融点であるとともに熱伝導度が非常に高くしかも高温度で化学的に安定しているモリブデン・ジルコニアのサーメット管が用いられている。そして、高融点保護管（以下モリブデン・ジルコニア管という）３は、有底の先端部を除く外周に耐火性保護スリーブ４が嵌装されている。
【００１２】
上記耐火性保護スリーブ４の溶湯浸漬部分５は、溶融金属、スラグに対して耐溶損性を優先させたアルミナ・カーボン系等のセラミックス・カーボン系耐火物で形成し、溶湯浸漬部分から基端部までの非浸漬部分６は、耐酸化性及び機械的強度を優先させたアルミナ・カーボン系等のセラミックス・カーボン系耐火物で形成されている。溶湯浸漬部分５については、アルミナ・グラファイト製の他にマグネシア・グラファイト製、ジルコニア・グラファイト製、スピネル・グラファイト製等のものも利用される。
【００１３】
上記構成の測温プローブ１の本体部分に対して、固定金具１１が装着されている。固定金具１１は、下端部が二重筒構造に形成されていて、外側のキャップ状筒部１２を耐火性保護スリーブ４の非浸漬部分６の基端部６ａに被せるとともに、内側の筒部１３に形成した雌ネジ１３ａをモリブデン・ジルコニア管３の基端部に形成した雄ネジ３ａにねじ込んでいる。内側の筒部１３から上方に延長させた筒部１４の外周には、キャップ体１５が形成されている。
【００１４】
そして、筒部１４の外周には断熱材１６が被覆されるとともに、キャップ体１５の内側にも断熱材１６が充填されている。筒部１４の上端は端子台１７を嵌めて封止されていて、筒部１４の上端部まで延長されたセラミック保護管２に挿入された熱電対導線が端子台１７に接続されており、外部から補償導線が接続されている。
【００１５】
上記構成の測温プローブ１によれば、耐火性保護スリーブ４の溶湯浸漬部分５は、溶融金属、スラグに対して耐溶損性を優先させたアルミナ・カーボン系等のセラミックス・カーボン系耐火物で形成し、溶湯浸漬部分から基端部までの非浸漬部分６は、耐酸化性及び機械的強度を優先させたアルミナ・カーボン系等のセラミックス・カーボン系耐火物で形成したから、スラグラインから上部の非浸漬部分６の耐酸化性が確保されるとともに、周りの酸化雰囲気から遮断する気密性及び機械的強度が維持される。従って、内部のモリブデン・ジルコニア管３へ酸化が進行して脆弱化することが抑制され折損してしまうのを防止できる。これにより、測温プローブ１自体の、特に曲げ応力に対する機械的強度を向上させることができる。
【実施例２】
【００１６】
図２は実施例２に係る測温プローブ２１の断面図である。測温プローブ２１の基本的構成は、実施例１の測温プローブ１と同一であるので、同一構成部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。測温プローブ２１は、耐火性保護スリーブ４の非浸漬部分６の基端部６ａ外周に、固定金具１１のキャップ状筒部１２の下端部を被せるとともに、該非浸漬部分６の基端部６ａから上部のキャップ状筒部１２の内部に、耐火性保護スリーブ４より耐酸化性かつ強度に優れたキャスタブル耐火物２２を充填した点が測温プローブ１の構成と相違する。
【００１７】
図３は、測温プローブ２１のモリブデン・ジルコニア管３の折損実験方法を示した説明図である。測温プローブ２１からは、セラミック保護管２を抜き出すとともに断熱材１６を取り除いてある。この測温プローブ２１の筒部１４の上端部を固定して垂下させ、耐火性保護スリーブ４の略中間位置に水平荷重Ｆを作用させる。
【００１８】
図４の（ａ）〜（ｄ）は、上記折損実験に供した資料を示したもので、（ａ）〜（ｃ）は従来例を示し、（ｄ）は実施例２を示したものである。各従来例では、それぞれ固定金具１１のキャップ状筒部１２の長さを変えている。従来例（ｃ）と実施例２とは、キャップ状筒部１２の長さを同じにしている。従来例は、何れも水平荷重Ｆが概ね１３５ｋｇのとき、固定金具１１の筒部１３の下端部でモリブデン・ジルコニア管３が折損した。これに対して実施例２のものは、水平荷重Ｆが２４０ｋｇ程度では、折損することはなかった。
【００１９】
上記実施例２の測温プローブ２１は、耐火性保護スリーブ４の非浸漬部分６の基端部７ａ外周に固定金具１１のキャップ状筒部１２の下端部を被せるとともに、該非浸漬部分６の基端部６ａから上部のキャップ状筒部１２の内部に、耐火性保護スリーブ４より耐酸化性かつ強度に優れたキャスタブル耐火物２２を充填したから、スラグラインから上部の非浸漬部分６の耐酸化性がより向上し、周りの酸化雰囲気から遮断する気密性及び機械的強度が、上記実施例１の場合よりも高いレベルで維持される。従って、内部のモリブデン・ジルコニア管３へ酸化が進行して脆弱化することがより確実に抑制され、該モリブデン・ジルコニア管３が折損してしまうのを確実に防止できる。さらに、操業中の振動や機械的応力により、モリブデン・ジルコニア管３が固定金具１１との螺合部近傍の応力集中部分で折損してしまう不都合の発生を防止できる。
【００２０】
尚、高融点保護管３の材質として、上記モリブデン・ジルコニア管３の他に、浸漬する溶湯温度よりも高融点であるインコネルやステンレス等の金属或いは窒化珪素等のセラミックスを用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施例１に係る溶湯用測温プローブの断面図である。
【図２】同、実施例２に係る溶湯用測温プローブの断面図である。
【図３】折損実験方法を示した説明図である。
【図４】折損実験試料を示した説明図である。
【符号の説明】
【００２２】
１，２１...測温プローブ
２...セラミック保護管
３... モリブデン・ジルコニア管（高融点保護管）
４...耐火性保護スリーブ
５... 溶湯浸漬部分
６...非浸漬部分
６ａ...基端部
１１...固定金具
１２...キャップ状筒部
１３...内側の筒部
２２...キャスタブル耐火物
【図１】
2005241394.tif 000003
【図２】
2005241394.tif 000004
【図３】
2005241394.tif 000005
【図４】
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