(57)【要約】本発明は、それぞれの一端部が閉じ、他端部が開いている内部ブシュと外部ブシュとの２重のブシュからなる管を供給し、内部ブシュの内径に対する溶融スチールの液面下にある管の長さの比が１５以上で、かつ外部ブシュの外径に対する前記長さの比が３より大きいように、管の閉じた一端部を溶融スチール中に設置する工程と；開いた他端部を赤外線検出器に接続する工程と；そして、溶融スチールに中設置された端部で、内部ブシュによって発せられる輻射線を前記検出器により評価することによって、溶融スチールの温度を計算する工程とを具備する、溶融スチールの温度を連続的に測定するための方法を開示している。また、上記方法に用いられる管が開示されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれの一端部が閉じ、他端部が開いている内部ブシュと外部ブシュとの２重のブシュからなる管を供給する工程と；
内部ブシュの内径に対する溶融スチールの液面下にある管の長さの比が１５以上で、かつ外部ブシュの外径に対する前記長さの比が３より大きいように、管の閉じた一端部を溶融スチール中に設置する工程と；
管の開いた他端部を赤外線検出器に接続する工程と；そして、
溶融スチール中に設置された他端部で、内部ブシュによって発せられる輻射線を赤外線検出器により評価することによって、溶融スチールの温度を計算する工程と；
を具備する、溶融スチールの温度を連続的に測定するための方法。
【請求項２】
前記管は、錐形状のコネクタによって、前記赤外線検出器に接続されている請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記内部ブシュは、良好な耐熱性と安定性とを有する材料から形成されている請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記内部ブシュは、Ａｌ２Ｏ３から形成されている請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記外部ブシュは、耐熱性、耐侵食性、抗酸化性、並びに耐溶融スチール侵食性の良好な材料から形成されている請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記外部ブシュは、温度を測定する端部における厚さより、残りの表面における厚さの方が厚い請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記外部ブシュには、抗酸化コーティングが施されている請求項１に記載の方法。
【請求項８】
溶融スチールの温度を連続的に測定するための管であって、この管の一端部は温度を感知するために溶融スチール中に設置されるように構成され、管の他端部は赤外線検出器に接続されるように構成されており、管は、それぞれの一端部が閉じ、他端部が開いている内部ブシュと外部ブシュとの２重のブシュから形成され、管の閉じた一端部は、内部ブシュの内径に対する溶融スチールの液面下にある管の長さの比が１５以上で、かつ外部ブシュの外径に対する前記長さの比が３より大きいように、溶融スチール中に設置されている管。
【請求項９】
前記内部ブシュは、良好な耐熱性と安定性とを有する材料から形成されている請求項８に記載の管。
【請求項１０】
前記内部ブシュは、Ａｌ２Ｏ３から形成されている請求項９に記載の管。
【請求項１１】
前記外部ブシュは、耐熱性、耐侵食性、抗酸化性、並びに耐溶融スチール侵食性の良好な材料から形成されている請求項８に記載の管。
【請求項１２】
前記外部ブシュは、温度を測定する端部における厚さより、残りの表面における厚さの方が厚い請求項８に記載の管。
【請求項１３】
前記外部ブシュは、抗酸化コーティングが施されている請求項１に記載の管。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶融スチールの温度を連続的に測定するための方法と、この方法を実行するために用いられる管とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
冶金学においては、溶融スチールの温度が、連続的に測定されることを必要としている。スチール製造工程は、本質的に、溶融スチールの材料と温度とを制御する工程であるので、溶融スチールの温度を連続的に測定することは、製造効率を改善すること、エネルギー消費を低減すること、並びに品質を改善することにとって重要である。測定のための従来技術は、物体に接触する方法で作用する。プロテクタを備えたプラチナ−ラジウム熱電対が、温度を検出するために溶融スチール中に設置される。しかし、スチール残留物の侵食のために、プロテクタの耐用年数は限られており、また、熱電対は高価であるので、測定のコストが高く、スチール製造プラントに受け入れられるのが難しい。
【０００３】
米国特許第３，４３２，５２２号明細書は、黒体空洞理論（ｔｈｅ　ｂｌａｃｋｂｏｄｙ　ｃａｖｉｔｙ　ｔｈｅｏｒｙ）を利用して、溶融スチールの温度を連続的に測定する装置を開示している。この特許によれば、管が溶融スチール中に設置されており、この管により発せられ、赤外線検出器によって受信される輻射線から溶融スチールの温度が得られる。しかし、この特許には多くの欠点がある。第１に、黒体空洞は、完全な黒体の物理的モデル及び物理的概念と同様に、安定スペクトル照射を発生する特別な物理的モデル及び物理的概念である。空洞の放射特性は、この空洞の構造、材料、並びに他の要因に依り、従って、すべての空洞が黒体空洞として見なせるわけではない。この特許は、管の構造を詳細に記載しておらず、この管が、溶融スチール中にどのくらい深く設置されるべきなのか開示していない。また、上記管のセラミック部分が、溶融スチールの液面下に沈み込んでいるのかどうかが述べられていない。したがって、この特許の管は、黒体空洞とみなされるべきではない。結果として、誤りが測定結果中に生じる。第２に、管の端部に用いられているグラファイトは、高温度環境下で強い揮発性であり、揮発性のガスが光路を汚して測定の正確さに大きく影響する。
【０００４】
【特許文献１】
米国特許第３，４３２，５２２号明細書。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、低コスト及び高精度で、溶融スチールの温度を連続的に測定するための方法、及びこの方法を実行するために用いられる管を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、溶融スチールの温度を連続的に測定するための方法は、一端部が閉じ、他端部が開いている内部ブシュと外部ブシュとの２重のブシュからなる管を供給する工程と；内部ブシュの内径に対する溶融スチールの液面下にある管の長さの比が１５以上で、かつ前記外部ブシュの外径に対する前記長さの比が３より大きいように、管の閉じた一端部を溶融スチール中に設置する工程と；管の開いた他端部を赤外線検出器に接続する工程と；そして、前記溶融スチール中に設置された端部で、内部ブシュによって発せられる輻射を赤外線検出器により評価することによって、溶融スチールの温度を計算する工程とを具備している。
【０００７】
上述した方法を実行するために、本発明は、溶融スチールの温度を連続的に測定するための管であって、一端部が温度を感知するために溶融スチール中に設置されるように構成され、他端部が赤外線検出器に接続されるように構成されている管を提供する。前記管は、それぞれの一端部が閉じ、他端部が開いている内部ブシュと外部ブシュとの２重のブシュから形成されている。管の閉じた一端部は、内部ブシュの内径に対する溶融スチールの液面下にある管の長さの比が１５以上で、かつ外部ブシュの外径に対する前記長さの比が３より大きいように、溶融スチール中に設置される。
【０００８】
伝熱分析及び黒体空洞理論に基いて、本発明によれば、前記管の構造と溶融スチールの液面下での管の長さとが、黒体空洞の安定した輻射線を得ることができるように規定されている。したがって、溶融スチールの温度は低コスト及び高精密で連続的に測定され得る。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１に示されているように、本発明の方法に係る連続的に溶融スチールの温度を測定するための装置は、管６と、赤外線検出器４と、光ファイバー３と、信号処理装置１と、コンピュータ２とを備える。動作時には、管６は保持具５に取り付けられて溶融スチール７中に設置される。管６の開いた端部には、赤外線検出器４と接続するために、錐形状のコネクタが設けられており、このコネクタには、管６の交換を容易にするように対応している錐形状の孔が形成されている。
【００１０】
管が溶融スチール中に設置されなければならないことを考慮して、この管は、優れた耐熱性、耐溶融スチール侵食性（ｍｏｌｔｅｎ　ｓｔｅｅｌ　ｓｃｏｕｒ−ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）、耐振性、安定性、並びに精密さを有していなければならない。したがって、管６は、図２に示されているように、２重のブシュに形成されている。内部ブシュ８と外部ブシュ９との両方は、一端部が閉じており、他端部が開いている。管の閉じた一端部は、溶融スチール７中に設置されており、開いた端部は、コネクタ１０によって赤外線検出器４に接続されている。内部ブシュ８は、好ましくは、Ａｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）などの良好な耐熱性及び安定性を有する材料から形成され、例えば２０ｍｍの内径を有する。内部ブシュ８は、高温度環境で良好な密閉性と耐蒸発性とを有し、管内の光路がきれいで、測定結果が正確であることを保証する。外部ブシュ９は、好ましくは、Ａｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）とＣ（カーボン）、もしくはＡｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）とＣ（カーボン）とＺｒ（ジルコニウム）など、耐熱性、耐侵食性、抗酸化性、並びに耐溶融スチール侵食性の良好な材料から形成され、例えば８０ｍｍの外径を有する。さらに、測定感度を向上させるために、外部ブシュ９は、好ましくは、温度を測定する端部における厚さより、残りの表面における厚さの方が厚い。また、外部ブシュ９には、抗酸化コーティングが施されていてもよく、この外部ブシュ９の周りには、ストレスインテンシティ（ｓｔｒｅｓｓ　ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）を向上させるように保護ブシュが固定され得る。
【００１１】
溶融スチールの温度を測定する工程は、以下に簡単に記載されている。最初に、内部ブシュの内径に対する溶融スチールの液面下にある管の長さの比が１５、またはそれ以上で、かつ外部ブシュの外径に対する前記長さの比が３より大きくなるように、管６の閉じた端部を溶融スチール７中に設置する。かくして、黒体空洞が、管６内に形成され、赤外輻射線を発する。この輻射線は、赤外線検出器４により受信される。受信された信号は、光ファイバー３を介して信号処理装置１及びコンピュータ２に転送される。コンピュータ２は、オンライン上の黒体空洞理論に基いて、空洞の有効輻射率を計算し、溶融スチールの温度を決定する。
【００１２】
赤外線検出器４の構造と、受信された赤外輻射線からの溶融スチールの温度の計算方法とは、従来の技術に属し、したがって、ここでは詳細に説明されない。
【００１３】
実験結果は、測定誤差が±３℃より小さいことを示している。
【００１４】
上記実施の形態は、本発明の保護範囲に対する限定として理解されるべきではない。本発明において、キーポイントは、管が２重のブシュで形成されており、内径及び外径に対する溶融スチールの液面下にある管の長さの比が上述のような状態を満たさなければならない。本発明の技術的思想の範囲内でのあらゆる改良もしくは変形が、本発明の保護範囲内にあるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、本発明の方法にかかる溶融スチールの温度を測定するための装置の概略図である。
【図２】
図２は、本発明に係る管の概略図である。
【図１】
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【図２】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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