JPH01288738A - 熱電対保護管 - Google Patents
熱電対保護管Info
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- JPH01288738A JPH01288738A JP11897388A JP11897388A JPH01288738A JP H01288738 A JPH01288738 A JP H01288738A JP 11897388 A JP11897388 A JP 11897388A JP 11897388 A JP11897388 A JP 11897388A JP H01288738 A JPH01288738 A JP H01288738A
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- tube
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は溶融金属などの温度を測定するための測温セン
サーを保護する測温用熱電対保護管に関するものである
。
サーを保護する測温用熱電対保護管に関するものである
。
［従来の技術］
従来、溶銑、溶鋼等の溶融金属等の溶湯の湯温を測定す
る方法として一般に使用されているのは白金ロジウム系
熱電対（以下Ｂ熱電対と称す）の先端を石英管で保護す
る消耗型温度計であり、通常溶銑、溶鋼等にその熱電対
を浸漬すると極めて短時間（１０〜２０秒間）のうちに
感熱部が溶融し使用不能となるので短時間に測温を終了
しなければならずかつ測定１回毎に熱電対を交換してい
た。このため、品質、操等の管理が困難で測温コストが
高いことから長時間連続して測温できる温度計が強く望
まれ、最近では溶融金属に耐食性の高いサイアロン、Ｂ
Ｎ。
る方法として一般に使用されているのは白金ロジウム系
熱電対（以下Ｂ熱電対と称す）の先端を石英管で保護す
る消耗型温度計であり、通常溶銑、溶鋼等にその熱電対
を浸漬すると極めて短時間（１０〜２０秒間）のうちに
感熱部が溶融し使用不能となるので短時間に測温を終了
しなければならずかつ測定１回毎に熱電対を交換してい
た。このため、品質、操等の管理が困難で測温コストが
高いことから長時間連続して測温できる温度計が強く望
まれ、最近では溶融金属に耐食性の高いサイアロン、Ｂ
Ｎ。
Ａ１□０ｓ−Ｃ，ＺｒＯ□−Ｍｏなどの熱電対保護管が
提供されている。
提供されている。
［発明の解決しようとする課題］
しかしながら、これらの保護管を用いた温度計の場合、
溶銑や溶鋼での連続的測温では、投入の際の予熱や測温
中での酸化や耐食性が著しく悪く５〜３０ｃｈぐらいで
保護管が侵食されるため寿命が短い。
溶銑や溶鋼での連続的測温では、投入の際の予熱や測温
中での酸化や耐食性が著しく悪く５〜３０ｃｈぐらいで
保護管が侵食されるため寿命が短い。
また、溶融金属中に投入する場合、ＺｒＯｚ−Ｍｏ。
Ａｌ１０ｓ−Ｃ，ＢＮ等の保護管を使用した熱電対保護
管は熱衝撃性が高いので、予熱は十分にしなくて使用さ
れているが強度が弱いことや酸化しやすいこと、耐食性
が低いなどの点で十分に長時間の測温に耐えるものは少
ない。
管は熱衝撃性が高いので、予熱は十分にしなくて使用さ
れているが強度が弱いことや酸化しやすいこと、耐食性
が低いなどの点で十分に長時間の測温に耐えるものは少
ない。
しかし、最近このような保護管とり、て好ましい材質、
すなわち溶融金属に対して優れた耐食性かつ十分な強度
、耐熱性、熱伝導性を有するものとして硼化物系セラミ
ックスが提案されている。特にＺｒＢａは前記の材質条
件を最も具備しており５本発明を適用する場合に好まし
い材料といえる。しかるに、この硼化物系セラミックス
は一般の金属に比べ靭性が低く、耐熱衝撃性も劣るため
、溶融金属などの高温度の湯温を断続的に繰り返した場
合、保護管などの温度は１４００℃以上、１２００℃以
下の温度を４二昇下降の繰り返しをすることになり、保
護管の内部に微細な亀裂が発生し全体の割れを引き起こ
し、長時間連続して測温する場合に比べて寿命が低下す
る問題が起こり、このような断続的測温においても長時
間安定して測温可能な技術が強く望まれていた。
すなわち溶融金属に対して優れた耐食性かつ十分な強度
、耐熱性、熱伝導性を有するものとして硼化物系セラミ
ックスが提案されている。特にＺｒＢａは前記の材質条
件を最も具備しており５本発明を適用する場合に好まし
い材料といえる。しかるに、この硼化物系セラミックス
は一般の金属に比べ靭性が低く、耐熱衝撃性も劣るため
、溶融金属などの高温度の湯温を断続的に繰り返した場
合、保護管などの温度は１４００℃以上、１２００℃以
下の温度を４二昇下降の繰り返しをすることになり、保
護管の内部に微細な亀裂が発生し全体の割れを引き起こ
し、長時間連続して測温する場合に比べて寿命が低下す
る問題が起こり、このような断続的測温においても長時
間安定して測温可能な技術が強く望まれていた。
［課題を解決するための手段］
本発明は前述の問題点を解決すべくなされたものであり
、ＺｒＢ１などの非酸化物系セラミックスな１成分とす
る保護管本体にて測温センサーを保護しつ・つ断続的に
測温するに際し溶融金属に比較的容易に収縮するセラミ
ックスファイバーなどの無機質繊維層をその外表面に被
覆したものを提供するものである６ 以下図面を参照して説明する。
、ＺｒＢ１などの非酸化物系セラミックスな１成分とす
る保護管本体にて測温センサーを保護しつ・つ断続的に
測温するに際し溶融金属に比較的容易に収縮するセラミ
ックスファイバーなどの無機質繊維層をその外表面に被
覆したものを提供するものである６ 以下図面を参照して説明する。
第１図は本発明の基本的構成を説明する断面図であり、
本発明熱電対保護管１は基本的には、非酸化物系セラミ
ックスを主成分とする保護管本体部分１ａおよびその外
面に被覆したセラミックスファイバーなどの繊維質層１
ｂからなっている。
本発明熱電対保護管１は基本的には、非酸化物系セラミ
ックスを主成分とする保護管本体部分１ａおよびその外
面に被覆したセラミックスファイバーなどの繊維質層１
ｂからなっている。
このような熱電対保護管を使用した測温装置としては、
一般にこの管内に、熱電対２を内蔵したＡ！ｔＯｓ絶縁
管３を組込んだＡ１□０．保護管４を組込むことにより
構成され、この全体な溶湯の中に装入して連続的に溶湯
の温度変化を計測するものである。
一般にこの管内に、熱電対２を内蔵したＡ！ｔＯｓ絶縁
管３を組込んだＡ１□０．保護管４を組込むことにより
構成され、この全体な溶湯の中に装入して連続的に溶湯
の温度変化を計測するものである。
以下本体＋ａ及びｌｂからなる保護管ｌについてさらに
説明する。本発明において、本体１ａは、非酸化物系の
セラミックス焼結体からなるもので溶湯に対する高温耐
食性の点からＺｒＢ１ （２硼化ジルコニウム）を主成
分とするものが最適である。
説明する。本発明において、本体１ａは、非酸化物系の
セラミックス焼結体からなるもので溶湯に対する高温耐
食性の点からＺｒＢ１ （２硼化ジルコニウム）を主成
分とするものが最適である。
適切な焼結体は次のようなものである。
組成
Ｚ「の硼化物を主成分とし、副成分として、ＳｉＣやＢ
Ｎなどを含むもの、例えば重量％でＺｒＢａ９５〜７０
％、ＳｉＣｌ 〜１５％、ＢＮ４〜２９％などのもの ・物 性 嵩比重 ３．０〜６．０ 抗折強度 １０にｇ／ｍｍ１以上 熱膨張率 ０．６％以下（１０００℃）比抵抗
Ｉｎ””０ｃｍ以上（１５００℃）耐熱衝撃性（△Ｔ）
２５０〜１０００℃なお、耐熱衝撃性とは電気炉中で各
温度に５分間急熱し水中に急冷した試料の曲げ強度を測
定し、強度が急激に低下した試料の処理温度を示すもの
で（△Ｔ’Ｃ）を表わす。
Ｎなどを含むもの、例えば重量％でＺｒＢａ９５〜７０
％、ＳｉＣｌ 〜１５％、ＢＮ４〜２９％などのもの ・物 性 嵩比重 ３．０〜６．０ 抗折強度 １０にｇ／ｍｍ１以上 熱膨張率 ０．６％以下（１０００℃）比抵抗
Ｉｎ””０ｃｍ以上（１５００℃）耐熱衝撃性（△Ｔ）
２５０〜１０００℃なお、耐熱衝撃性とは電気炉中で各
温度に５分間急熱し水中に急冷した試料の曲げ強度を測
定し、強度が急激に低下した試料の処理温度を示すもの
で（△Ｔ’Ｃ）を表わす。
比抵抗は、４端子法で高温で測定した値を示す、、（Ω
ｃｎ＋、 １５００℃） 本発明における非酸化物系セラミックス焼結体としては
、このＺｒＢ１系のほか、ＴｉＢａ系、サイアロン系な
ども使用可能であるが、ＺｒＢ２に比べ、高温でのスラ
グや金属溶湯に対する耐食性が低く 、 ＴｉＢａ系で
は耐酸化性が悪くなるなどの点で劣るものであることは
否めない。
ｃｎ＋、 １５００℃） 本発明における非酸化物系セラミックス焼結体としては
、このＺｒＢ１系のほか、ＴｉＢａ系、サイアロン系な
ども使用可能であるが、ＺｒＢ２に比べ、高温でのスラ
グや金属溶湯に対する耐食性が低く 、 ＴｉＢａ系で
は耐酸化性が悪くなるなどの点で劣るものであることは
否めない。
次に保護管本体の外面に配看されたセラミックスファイ
バーなどの無機質繊維層１ｂについて説明する。前述の
ごとく、ＺｒＢ、質などの非酸化物系セラミックス本体
１ａに起因して溶湯に投入し、温度上界、下降を繰り返
す場合（特に高温域からの温度降下時しばしば５００〜
６００℃の領域で）本体１ａのセラミックス内部の組織
に微細な亀裂が発生しそれが顕著な場合にはセラミック
ス全体の割れに至ることがある。この原因は明らかでな
いが、熱膨張率、酸化特性、ヤング率などの急激な変化
や熱応力によるものと思われる。しかるに高炉や連続鋳
造毎に溶銑、溶鋼の測温をする場合、ｌタップの出銑毎
ｌキャストの鋳造毎に測温を中断することになり、硼化
物系セラミックスを用いた保護管の場合その侵食量より
早い時期に保護管が割損する場合が多い。
バーなどの無機質繊維層１ｂについて説明する。前述の
ごとく、ＺｒＢ、質などの非酸化物系セラミックス本体
１ａに起因して溶湯に投入し、温度上界、下降を繰り返
す場合（特に高温域からの温度降下時しばしば５００〜
６００℃の領域で）本体１ａのセラミックス内部の組織
に微細な亀裂が発生しそれが顕著な場合にはセラミック
ス全体の割れに至ることがある。この原因は明らかでな
いが、熱膨張率、酸化特性、ヤング率などの急激な変化
や熱応力によるものと思われる。しかるに高炉や連続鋳
造毎に溶銑、溶鋼の測温をする場合、ｌタップの出銑毎
ｌキャストの鋳造毎に測温を中断することになり、硼化
物系セラミックスを用いた保護管の場合その侵食量より
早い時期に保護管が割損する場合が多い。
本発明はこれを防止するために該保護管本体Ｉａの外表
面に無機質繊維層１ｂを被覆したものを配し、断続的な
温度上昇下降を繰り返しても保護管本体１ａが割損する
ことなく安定して測温できるものである。この繊維質層
１ｂの被覆された保護管が溶湯の中に投入された場合、
また高温から取り出された場合（ｌタップの出銑毎また
はｌキャストの鋳造毎）このファイバー層ｌｂは熱衝撃
の緩和層となり容易に溶鋼で収縮し測温中にスラグや地
金の付着コートを形成し、保護管を冷却時急冷すること
なく保温し、割損を防止する。この無機質繊維層１ｂは
保護管本体＋ａの熱衝撃や熱応力などの保護などの点か
らできるだけ耐熱性のあることが必要であるため無機質
繊維であることが必要であり、中でも融点が１４００℃
以上程度のセラミックスファイバーを主体とする繊維質
層であることが望ましい。なお、繊維質の一部として、
粘土、無機質軽１４粒子などに配合したものであっても
勿論差し支えない。
面に無機質繊維層１ｂを被覆したものを配し、断続的な
温度上昇下降を繰り返しても保護管本体１ａが割損する
ことなく安定して測温できるものである。この繊維質層
１ｂの被覆された保護管が溶湯の中に投入された場合、
また高温から取り出された場合（ｌタップの出銑毎また
はｌキャストの鋳造毎）このファイバー層ｌｂは熱衝撃
の緩和層となり容易に溶鋼で収縮し測温中にスラグや地
金の付着コートを形成し、保護管を冷却時急冷すること
なく保温し、割損を防止する。この無機質繊維層１ｂは
保護管本体＋ａの熱衝撃や熱応力などの保護などの点か
らできるだけ耐熱性のあることが必要であるため無機質
繊維であることが必要であり、中でも融点が１４００℃
以上程度のセラミックスファイバーを主体とする繊維質
層であることが望ましい。なお、繊維質の一部として、
粘土、無機質軽１４粒子などに配合したものであっても
勿論差し支えない。
以１望ましい態様であるセラミックスファイバー層を例
に取って具体的に説明する。
に取って具体的に説明する。
即ち、望ましいセラミックスファイバー層は＾１ａｓｓ
−３ｉｎｓ系、シリカ系、ジルコニア系、アルミナ系な
どのセラミック繊維を主体としたブランケットやシート
状または無機バインダーで成形された成形体としての円
筒状のものが適切である。適切なセラミックスファイバ
ー層は次のようなものである。
−３ｉｎｓ系、シリカ系、ジルコニア系、アルミナ系な
どのセラミック繊維を主体としたブランケットやシート
状または無機バインダーで成形された成形体としての円
筒状のものが適切である。適切なセラミックスファイバ
ー層は次のようなものである。
、組成
Ａｌ＊０ｓ−３ｉＯｓ質を主成分とした、ファイバー例
えばＡ１□０，４０〜５５％、５ｉＯｉ６０〜４５％の
もの。
えばＡ１□０，４０〜５５％、５ｉＯｉ６０〜４５％の
もの。
・物 性
繊維比重 ２．５〜６．５ｇ／ｃが
平均繊維径 ２．０〜１５μｍ
嵩密度 ０．０５〜０．３ ｇ／ｃｍ”熱伝導率 １
．０〜０．４にｃａｌ／ｍ、 ｈ、 ’Ｃ（ａｔ、１０
００℃） 具体的には以上のような組成物性を有するセラミックス
ファイバー層ｌｂを保護管本体１ａの外表面全体に厚さ
５〜５０ｍｍ程度望ましくは２０〜３０ｍｍに被覆して
保獲管奮を製作する。ブランケットやシート状の場合は
針金で数か所しばって固定する。場合によっては吹き付
けにより被覆することも出来る。なお、この被覆層１ｂ
は望ましくは本体！ａのほぼ全外周にわたって連続して
形成しておくことであるが、溶湯による輻射も厳しく本
体１ａや金属金具の保護の為に全外周にわたって形成し
たほうが好ましい。
．０〜０．４にｃａｌ／ｍ、 ｈ、 ’Ｃ（ａｔ、１０
００℃） 具体的には以上のような組成物性を有するセラミックス
ファイバー層ｌｂを保護管本体１ａの外表面全体に厚さ
５〜５０ｍｍ程度望ましくは２０〜３０ｍｍに被覆して
保獲管奮を製作する。ブランケットやシート状の場合は
針金で数か所しばって固定する。場合によっては吹き付
けにより被覆することも出来る。なお、この被覆層１ｂ
は望ましくは本体！ａのほぼ全外周にわたって連続して
形成しておくことであるが、溶湯による輻射も厳しく本
体１ａや金属金具の保護の為に全外周にわたって形成し
たほうが好ましい。
［実施例］
ＺｒＢ２粉末（１μ以下純度９９％以上）にＢＮ粉末（
１μ以下純度９９％以上）を重量％で１０％添加し、Ｓ
ｉＣボールでボットミルを用いエタノール溶媒で３日間
粉砕し取出し後、有機バインダーを添加しスプレィドラ
イヤーで造粒した。又、同様にＺｒ８ｍ粉末をＳｉＣボ
ールを用い粉砕し造粒して粉末を得た。この粉末を用い
ラバープレスにより２０００ｋｇ／ｃｎａ″で成形し、
Ａ「雰囲気下で２１００’ｌ：Ｘ３ｈｒ焼成し、内径１
５φ、外径２５φ、長さ８５０ ｍｍｆｌの保護管をそ
れぞれ製作した。焼結体の分析値は重量％でＺｒＢ１８
５％、ＢＮ １０％、ＳｉＣ５％であった。
１μ以下純度９９％以上）を重量％で１０％添加し、Ｓ
ｉＣボールでボットミルを用いエタノール溶媒で３日間
粉砕し取出し後、有機バインダーを添加しスプレィドラ
イヤーで造粒した。又、同様にＺｒ８ｍ粉末をＳｉＣボ
ールを用い粉砕し造粒して粉末を得た。この粉末を用い
ラバープレスにより２０００ｋｇ／ｃｎａ″で成形し、
Ａ「雰囲気下で２１００’ｌ：Ｘ３ｈｒ焼成し、内径１
５φ、外径２５φ、長さ８５０ ｍｍｆｌの保護管をそ
れぞれ製作した。焼結体の分析値は重量％でＺｒＢ１８
５％、ＢＮ １０％、ＳｉＣ５％であった。
この保護管の外表面にアルミナルシリカファイバー（商
品名二力才つ〜ル）のブランケット（嵩密度０．１２８
ｇ／ｃｍ”）を厚さ３０ｍｍに被覆し、針金で固定した
。ファイバーの分析値はＡ１□ｈ４７．３％、５ｉＯｘ
５２．３％であった。
品名二力才つ〜ル）のブランケット（嵩密度０．１２８
ｇ／ｃｍ”）を厚さ３０ｍｍに被覆し、針金で固定した
。ファイバーの分析値はＡ１□ｈ４７．３％、５ｉＯｘ
５２．３％であった。
この保護管を用い４０ｔｏｎのタンデイツシュ鍋で測温
を行った。１５５０℃の溶鋼中に浸漬するまえ１２０口
℃ぐらいで十分子熱し、浸漬した。測温は各１８回鋳造
時毎、保護管は温度上界下降を繰り返し、各々合計７０
時間の間正常に測温できた。測温途中の保護管を調べて
みたが溶湯中に浸漬した部分は均一にスラグのコーディ
ング層が２〜３ｍｍでき熱衝撃緩和の保護層として働い
ていることが認められた。７０時間終了後この保護管を
切断し調査したところ断面や内面には亀裂は認められず
、ＺｒＢ１の保護管の外表面の侵食量も２〜３＋＋＋ｎ
＋程度であった。
を行った。１５５０℃の溶鋼中に浸漬するまえ１２０口
℃ぐらいで十分子熱し、浸漬した。測温は各１８回鋳造
時毎、保護管は温度上界下降を繰り返し、各々合計７０
時間の間正常に測温できた。測温途中の保護管を調べて
みたが溶湯中に浸漬した部分は均一にスラグのコーディ
ング層が２〜３ｍｍでき熱衝撃緩和の保護層として働い
ていることが認められた。７０時間終了後この保護管を
切断し調査したところ断面や内面には亀裂は認められず
、ＺｒＢ１の保護管の外表面の侵食量も２〜３＋＋＋ｎ
＋程度であった。
これに対し、ＺｒＢａ保護管の外表面にセラミヅクスフ
ァイバーを被覆しなかった保護管を同様に使用し断熱的
測温を行ったところ１回の温度」１芹下降における測温
で約３〜４時間の測温終了後早くも保護管に損傷を来し
、測温不能となった。取出して調べた結果、保護管の外
表面に発生した亀裂を通じて溶鋼が侵入していた。
ァイバーを被覆しなかった保護管を同様に使用し断熱的
測温を行ったところ１回の温度」１芹下降における測温
で約３〜４時間の測温終了後早くも保護管に損傷を来し
、測温不能となった。取出して調べた結果、保護管の外
表面に発生した亀裂を通じて溶鋼が侵入していた。
又半分に切断して内面、断面を調べたが微細な亀裂が無
数入っていることが認められた。
数入っていることが認められた。
［発明の効果］
以上のごとく、本発明によれば長時間安定して溶融金属
の断続的測温が可能となるため測温コストが低減し温度
計の信頼性が大幅に向上する。これを使用することによ
って省力化や操業・品質の管理精度向」二による操業安
全化、品質向」−１生産性向上等に役立ちその工業的価
値は多大である。
の断続的測温が可能となるため測温コストが低減し温度
計の信頼性が大幅に向上する。これを使用することによ
って省力化や操業・品質の管理精度向」二による操業安
全化、品質向」−１生産性向上等に役立ちその工業的価
値は多大である。
第１図は、本発明の基本的構造を説明する縦断面説明図
である。 図面にて ｌ：熱電対保護管 ｌａ：保護管本体 ｌｂ：セラミックスファイバー層 ２ ：熱電対 ３ ： ＡＩＪｓ絶縁管 ４：Ａ１□０．保護管
である。 図面にて ｌ：熱電対保護管 ｌａ：保護管本体 ｌｂ：セラミックスファイバー層 ２ ：熱電対 ３ ： ＡＩＪｓ絶縁管 ４：Ａ１□０．保護管
Claims (1)
- （１）保護管本体外表面に無機質繊維層を被覆してなる
ことを特徴とする非酸化物系セラミックス製熱電対保護
管。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63118973A JPH0629789B2 (ja) | 1988-05-16 | 1988-05-16 | 熱電対保護管 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63118973A JPH0629789B2 (ja) | 1988-05-16 | 1988-05-16 | 熱電対保護管 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01288738A true JPH01288738A (ja) | 1989-11-21 |
| JPH0629789B2 JPH0629789B2 (ja) | 1994-04-20 |
Family
ID=14749864
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63118973A Expired - Fee Related JPH0629789B2 (ja) | 1988-05-16 | 1988-05-16 | 熱電対保護管 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0629789B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5180228A (en) * | 1989-09-18 | 1993-01-19 | Asahi Glass Company Ltd. | Radiation thermometer for molten iron and method for measuring the temperature of molten iron |
| US5181779A (en) * | 1989-11-22 | 1993-01-26 | Nippon Steel Corporation | Thermocouple temperature sensor and a method of measuring the temperature of molten iron |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007017212A (ja) * | 2005-07-06 | 2007-01-25 | Yoshinori Kanno | 温度センサー |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4844381U (ja) * | 1971-09-27 | 1973-06-09 | ||
| JPS49148982U (ja) * | 1973-04-21 | 1974-12-24 |
-
1988
- 1988-05-16 JP JP63118973A patent/JPH0629789B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4844381U (ja) * | 1971-09-27 | 1973-06-09 | ||
| JPS49148982U (ja) * | 1973-04-21 | 1974-12-24 |
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| US5180228A (en) * | 1989-09-18 | 1993-01-19 | Asahi Glass Company Ltd. | Radiation thermometer for molten iron and method for measuring the temperature of molten iron |
| US5181779A (en) * | 1989-11-22 | 1993-01-26 | Nippon Steel Corporation | Thermocouple temperature sensor and a method of measuring the temperature of molten iron |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0629789B2 (ja) | 1994-04-20 |
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