JPH01291134A - 高温物体の温度測定方法 - Google Patents
高温物体の温度測定方法Info
- Publication number
- JPH01291134A JPH01291134A JP12021288A JP12021288A JPH01291134A JP H01291134 A JPH01291134 A JP H01291134A JP 12021288 A JP12021288 A JP 12021288A JP 12021288 A JP12021288 A JP 12021288A JP H01291134 A JPH01291134 A JP H01291134A
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- JP
- Japan
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- ultrasonic
- temperature
- measured
- metal
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- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
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〕
本発明は高温物体例えば溶融金属の温度測定方法に関す
るもので、例えば転炉又は連続鋳造設備におけるタンデ
イツシュの如き容器に収容された溶鋼の平均温度を測定
するのに適した温度測定方法に関するものである。
るもので、例えば転炉又は連続鋳造設備におけるタンデ
イツシュの如き容器に収容された溶鋼の平均温度を測定
するのに適した温度測定方法に関するものである。
転炉における吹錬操業において炉内の溶鋼温度をリアル
タイムで管理制御することは吹上温度を連中させるのに
重要な要件であることは一般に知られている。又鋼を連
続鋳造するような場合においてはその鋳鍋と鋳型間に中
間容器としてタンデイツシュが用いられ、このタンデイ
ツシュ内の溶鋼温度を的確に管理することが鋳造条件、
鋳造作業を決定し、又成品たる鋳片の性質を決定する重
要な要件であることも一般に知られている通りであり、
従ってこのような温度管理を厳密に行うことについては
従来から種々に工夫がなされている。
タイムで管理制御することは吹上温度を連中させるのに
重要な要件であることは一般に知られている。又鋼を連
続鋳造するような場合においてはその鋳鍋と鋳型間に中
間容器としてタンデイツシュが用いられ、このタンデイ
ツシュ内の溶鋼温度を的確に管理することが鋳造条件、
鋳造作業を決定し、又成品たる鋳片の性質を決定する重
要な要件であることも一般に知られている通りであり、
従ってこのような温度管理を厳密に行うことについては
従来から種々に工夫がなされている。
即ち従来、このような溶鋼温度測定法としては、消耗型
熱電対を用いたスポット測温法又は例えば特開昭５６−
１１３２９号公報にみられるように゛熱電対を保護管に
内蔵させた連続測温法がある。
熱電対を用いたスポット測温法又は例えば特開昭５６−
１１３２９号公報にみられるように゛熱電対を保護管に
内蔵させた連続測温法がある。
スポット測温法は一般的に用いられる方法であるが、こ
の方法においては消耗型熱電対を溶鋼中に浸漬するので
あるから測温が時間的にスポット的であり、又浸漬位置
の如何により測定のばらつきが大きく、溶鋼中の平均温
度は測定できない。
の方法においては消耗型熱電対を溶鋼中に浸漬するので
あるから測温が時間的にスポット的であり、又浸漬位置
の如何により測定のばらつきが大きく、溶鋼中の平均温
度は測定できない。
しかも測定毎に消耗型熱電対が消費されランニングコス
トが高価になる。
トが高価になる。
又保護管に熱電対を内蔵させた連続測温方法においては
その熱電対保護管が高価であり、しかも破損し易く、従
ってランニングコストがそれなりに嵩み、又この保護管
使用のため溶鋼真温度測定のタイムラグがある。又、消
耗型熱電対と同様に溶鋼中の平均温度は測定できない。
その熱電対保護管が高価であり、しかも破損し易く、従
ってランニングコストがそれなりに嵩み、又この保護管
使用のため溶鋼真温度測定のタイムラグがある。又、消
耗型熱電対と同様に溶鋼中の平均温度は測定できない。
このようなことから、本願発明者らは先に特願昭６１−
２２９１８６号にて超音波を用いて高温物体の温度を測
定する方法を提案した。これは被測温高温物体をはさん
で超音波結合棒を介して設けた超音波送受信素子から、
超音波を発して被測温高温物体中の伝播時間と、被測温
高温物体の超音波結合棒間の長さと、予じめ求められた
温度−音速特性とから、温度を測定するのである。これ
によると高温物体の平均温度が連続的に測定できる作用
効果がある。
２２９１８６号にて超音波を用いて高温物体の温度を測
定する方法を提案した。これは被測温高温物体をはさん
で超音波結合棒を介して設けた超音波送受信素子から、
超音波を発して被測温高温物体中の伝播時間と、被測温
高温物体の超音波結合棒間の長さと、予じめ求められた
温度−音速特性とから、温度を測定するのである。これ
によると高温物体の平均温度が連続的に測定できる作用
効果がある。
しかし超音波結合棒が熱膨張を生じて長さが変化し被測
温高温物体をはさむ超音波結合棒間の長さが変わり、測
定精度を低下させる問題がある。
温高温物体をはさむ超音波結合棒間の長さが変わり、測
定精度を低下させる問題がある。
本発明は係かる問題を解決し高温物体例えば溶融金属の
平均温度を高精度にて測定する方法を提供するものであ
る。
平均温度を高精度にて測定する方法を提供するものであ
る。
〔課題を解決するための手段および作用〕本発明につい
て図面を参照しながら溶融金属の温度測定を実施例とし
て詳細に説明する。
て図面を参照しながら溶融金属の温度測定を実施例とし
て詳細に説明する。
第１図において１は容器であり、２は容器１に収容され
た溶融金属例えば溶鋼である。３．４は超音波結合棒で
、前記容器１内の溶融金属２をはさんで対向して設けら
れる。該超音波結合棒３゜４は溶鋼その他の金属溶湯に
対する耐溶損性及びスラグの存在するような場合におい
ては耐スラグ性と耐スポーリング性を有すると同時に超
音波伝搬性能を持った耐熱性物又は耐火物で製作されて
いる。該超音波結合棒３，４にはその一部に、例えばド
リルホールのようなスリット１１．１２が設けである。
た溶融金属例えば溶鋼である。３．４は超音波結合棒で
、前記容器１内の溶融金属２をはさんで対向して設けら
れる。該超音波結合棒３゜４は溶鋼その他の金属溶湯に
対する耐溶損性及びスラグの存在するような場合におい
ては耐スラグ性と耐スポーリング性を有すると同時に超
音波伝搬性能を持った耐熱性物又は耐火物で製作されて
いる。該超音波結合棒３，４にはその一部に、例えばド
リルホールのようなスリット１１．１２が設けである。
この超音波結合棒３，４は耐熱性の低い超音波送受信素
子を用いて溶融金属２との間で超音波送受信を可能にす
るためのものであり、一端は溶融金属２に接し、他端に
は、超音波送受信素子５，６がとりつけられている。
子を用いて溶融金属２との間で超音波送受信を可能にす
るためのものであり、一端は溶融金属２に接し、他端に
は、超音波送受信素子５，６がとりつけられている。
これらの超音波送受信素子５．６は超音波送受信器７に
電気的に接続されており、超音波の送信、受信共可能に
なっている。例えば超音波送受信素子５から超音波を送
信すると超音波の一部は超音波結合棒３の端面３−１で
反射され、超音波送受信素子５で受信され、この間の経
過時間り、の半分が超音波結合棒３中での伝播所要時間
Ｌ２となる。この伝播所要時間Ｌ２は超音波送受信器７
に設けられているタイマーにより判明する。
電気的に接続されており、超音波の送信、受信共可能に
なっている。例えば超音波送受信素子５から超音波を送
信すると超音波の一部は超音波結合棒３の端面３−１で
反射され、超音波送受信素子５で受信され、この間の経
過時間り、の半分が超音波結合棒３中での伝播所要時間
Ｌ２となる。この伝播所要時間Ｌ２は超音波送受信器７
に設けられているタイマーにより判明する。
■
１２＝ −１，・・・・・・（１）
超音波の一部は端面３−１、溶融金属２及び他方の超音
波結合棒４を伝播して超音波送受信素子６で受信され、
この間の伝播所要時間ｔ３が得られる。
波結合棒４を伝播して超音波送受信素子６で受信され、
この間の伝播所要時間ｔ３が得られる。
又、超音波送受信素子６から超音波を送信すると前記と
同様に超音波結合棒４の一端４−１で一部反射され、超
音波送受信素子６で受信され、この間の経過時間Ｌ４の
半分が超音波結合棒４中での伝播所要時間ｔ、となる。
同様に超音波結合棒４の一端４−１で一部反射され、超
音波送受信素子６で受信され、この間の経過時間Ｌ４の
半分が超音波結合棒４中での伝播所要時間ｔ、となる。
ｊ、＝−・ｔ４ ・・・・・・（２）
従って溶融金属中での超音波伝播所要時間ｔはｔ ＝
ｔ −ａ −ｔ ｚ −ｔ ｓ ・・・
・・・（３）と容易に得ることができる。即ち超音波結
合棒３゜４と超音波送受信５．６を用いて溶融金属２中
の超音波伝播時間を測定する場合、超音波結合棒中の伝
播所要時間は超音波結合棒３，４の温度変化により変化
するが前記のごとくリアルタイムで超音波結合棒中の伝
播所要時間を測定し、これを演算器８に入力する。
従って溶融金属中での超音波伝播所要時間ｔはｔ ＝
ｔ −ａ −ｔ ｚ −ｔ ｓ ・・・
・・・（３）と容易に得ることができる。即ち超音波結
合棒３゜４と超音波送受信５．６を用いて溶融金属２中
の超音波伝播時間を測定する場合、超音波結合棒中の伝
播所要時間は超音波結合棒３，４の温度変化により変化
するが前記のごとくリアルタイムで超音波結合棒中の伝
播所要時間を測定し、これを演算器８に入力する。
演算器８は（１）〜（４）式の演算を行うとともに、第
４図に示すような温度−音速特性が記憶されておリ、温
度出力を行う演算器である。演算器８で前記（１） （
２） （３）弐により計算することで溶融金属中の超音
波伝播時間を求めることができる。
４図に示すような温度−音速特性が記憶されておリ、温
度出力を行う演算器である。演算器８で前記（１） （
２） （３）弐により計算することで溶融金属中の超音
波伝播時間を求めることができる。
ここで、超音波結合棒３，４の端面３−１．４−１間長
さしを一定に保てば端面３−１．４−１間に存在する溶
融金属中の平均音速■はＶ＝Ｌ／ｌ
・・・・・・（４）で求められる。
さしを一定に保てば端面３−１．４−１間に存在する溶
融金属中の平均音速■はＶ＝Ｌ／ｌ
・・・・・・（４）で求められる。
ところで、実際には超音波結合棒間長さしは超音波結合
棒３，４の熱膨張、浸食により変化するため、測定毎に
補正を行う必要がある。超音波送受信素子５から送信さ
れた超音波は、その一部は超音波結合棒３，４内の各ス
リット１１．１２からも反射されて、超音波送受信素子
５．６で受信することができる。
棒３，４の熱膨張、浸食により変化するため、測定毎に
補正を行う必要がある。超音波送受信素子５から送信さ
れた超音波は、その一部は超音波結合棒３，４内の各ス
リット１１．１２からも反射されて、超音波送受信素子
５．６で受信することができる。
ここで超音波結合棒間長さＬの補正方法について説明す
る。第３図（ａ）に示すように例えば２つのスリットｌ
ｌ、１２を超音波結合棒４に設けておく。第３図で超音
波送受信素子６からスリン）１１までの超音波の所要伝
播時間をｔｌｌとするとｔ−＋＝ ｔ ｓｈｏ
−−（５）同様にスリット１２
まではｆ−ｓｔとすると、１、□・−り、。
・・・・・・（６）同様に端部４−１までは
ｔＩｌとすると、ｊ、＝ −ｔ、。
・・・・・・（７）となる。超音波結合棒３，４は片
側は例えば溶鋼内で高温部、他端は水冷等の処理により
ほぼ常温にしてあり、超音波結合棒内で温度勾配が生じ
ている。このためこの２つのスリット１１．１２の間隔
は、熱膨張の影響が等しく出る程小さ（設定し、しかも
高温部に十分近く、スリット１１から超音波結合棒３．
４の端面３−１．４−１間で超音波伝播速度の温度勾配
による差が出ない距離にしである。そこで第３図（ｂ）
に示すように超音波結合棒４が熱膨張を起した場合、ス
リット１１とスリット１２との間の距離１１ ａ （Ｔ
’）は熱膨張発生後も一定とみなせるから、４１！ ａ
（Ｔ） ＝βａ （Ｔ’）となり、その間の所要伝搬
時間Δｔは Δｔ＝ｔ、ｚ ｔｓ＋ となるので Ｖ （Ｔ’） ＝ ｅ ａ （Ｔ’）／Δｔ
・−・−・（８）を求めることにより、先の仮定からス
リット１２〜端面４−１間の速度としてＶ （Ｔ’）が
求まる。従って、スリット１２〜端而４−１間の距離ｊ
２ｂ（ｒ’）は Ｑ ｂ（Ｔ’）□Ｖ（Ｔ’）Ｘ （ｔ ＊ ｔ
−２） −−（９）として求まる。このｆｆ１ｂ（
Ｔ’）とあらかじめ求めておいたＡ、（Ｔ）との差を求
めることで超音波結合棒４の熱膨張や浸食による先端長
さ変化Δβを知ることができる。
る。第３図（ａ）に示すように例えば２つのスリットｌ
ｌ、１２を超音波結合棒４に設けておく。第３図で超音
波送受信素子６からスリン）１１までの超音波の所要伝
播時間をｔｌｌとするとｔ−＋＝ ｔ ｓｈｏ
−−（５）同様にスリット１２
まではｆ−ｓｔとすると、１、□・−り、。
・・・・・・（６）同様に端部４−１までは
ｔＩｌとすると、ｊ、＝ −ｔ、。
・・・・・・（７）となる。超音波結合棒３，４は片
側は例えば溶鋼内で高温部、他端は水冷等の処理により
ほぼ常温にしてあり、超音波結合棒内で温度勾配が生じ
ている。このためこの２つのスリット１１．１２の間隔
は、熱膨張の影響が等しく出る程小さ（設定し、しかも
高温部に十分近く、スリット１１から超音波結合棒３．
４の端面３−１．４−１間で超音波伝播速度の温度勾配
による差が出ない距離にしである。そこで第３図（ｂ）
に示すように超音波結合棒４が熱膨張を起した場合、ス
リット１１とスリット１２との間の距離１１ ａ （Ｔ
’）は熱膨張発生後も一定とみなせるから、４１！ ａ
（Ｔ） ＝βａ （Ｔ’）となり、その間の所要伝搬
時間Δｔは Δｔ＝ｔ、ｚ ｔｓ＋ となるので Ｖ （Ｔ’） ＝ ｅ ａ （Ｔ’）／Δｔ
・−・−・（８）を求めることにより、先の仮定からス
リット１２〜端面４−１間の速度としてＶ （Ｔ’）が
求まる。従って、スリット１２〜端而４−１間の距離ｊ
２ｂ（ｒ’）は Ｑ ｂ（Ｔ’）□Ｖ（Ｔ’）Ｘ （ｔ ＊ ｔ
−２） −−（９）として求まる。このｆｆ１ｂ（
Ｔ’）とあらかじめ求めておいたＡ、（Ｔ）との差を求
めることで超音波結合棒４の熱膨張や浸食による先端長
さ変化Δβを知ることができる。
Δ ｅ ＝ １ （ｒ′） −１（Ｔ）
・・・・・・０口）従って超音
波結合棒間長さしの補正後長さＬ′は超音波結合棒３に
おける先端長さ変化Δｆ３＋超音波結合棒４における先
端長さ変化２４とするとＬ’＝Ｌ−（Δ２３＋Δｐ４）
・・・・・・（ＩＩ）となり、改めて（４）式
のしの代りにＬ′を代入することで正確な、溶融金属中
音速■を知ることができる。
・・・・・・０口）従って超音
波結合棒間長さしの補正後長さＬ′は超音波結合棒３に
おける先端長さ変化Δｆ３＋超音波結合棒４における先
端長さ変化２４とするとＬ’＝Ｌ−（Δ２３＋Δｐ４）
・・・・・・（ＩＩ）となり、改めて（４）式
のしの代りにＬ′を代入することで正確な、溶融金属中
音速■を知ることができる。
Ｖ＝Ｌ’／ｌ ・・・・・・
（１２）ところが大半の溶融金属２の平均音速は−０，
２〜−０，６ｍ／ｓ／’Ｃの温度係数をもっている。こ
れは溶融金属２の種類、温度域によって異るが、予め対
象とする溶融金属２の温度−音速特性ば記憶されている
ので、θり式の平均台速度■から溶融金属２の平均温度
を連続して測定することができる。
（１２）ところが大半の溶融金属２の平均音速は−０，
２〜−０，６ｍ／ｓ／’Ｃの温度係数をもっている。こ
れは溶融金属２の種類、温度域によって異るが、予め対
象とする溶融金属２の温度−音速特性ば記憶されている
ので、θり式の平均台速度■から溶融金属２の平均温度
を連続して測定することができる。
又その測定応答性においては被測定物質中を音波を伝播
させるだけなので極めて早い測定が可能である。
させるだけなので極めて早い測定が可能である。
なお９．１０は超音波結合棒３，４を通して熱が超音波
送受信素子５．６へ伝わるのを防ぐための水冷ボックス
である。
送受信素子５．６へ伝わるのを防ぐための水冷ボックス
である。
測温される溶融金属２としては溶鋼のみならずその他の
溶融金属であってよく、又溶融液体高温スラブ等に対し
ても同様に採用することができる。
溶融金属であってよく、又溶融液体高温スラブ等に対し
ても同様に採用することができる。
又超音波結合棒３，４は第５図のごとく上下方向に対向
設置させることも可能である。
設置させることも可能である。
以上説明したように本発明によると高温物体の平均温度
を連続して、高精度な温度測定が可能となり、工業的に
その効果はきわめて大きい。
を連続して、高精度な温度測定が可能となり、工業的に
その効果はきわめて大きい。
第１図は本発明の一実施例を示す説明図、第２図は超音
波結合棒の加工の一例を示す説明図、 第３図は超音波結合棒の熱膨張や浸食による影響を補正
する方法を説明するための図、第４図は演算器に予め記
憶した被測定高温物体の温度−音速特性の一例を示す図
、 第５図は他の超音波結合棒の配置を示す図である。
波結合棒の加工の一例を示す説明図、 第３図は超音波結合棒の熱膨張や浸食による影響を補正
する方法を説明するための図、第４図は演算器に予め記
憶した被測定高温物体の温度−音速特性の一例を示す図
、 第５図は他の超音波結合棒の配置を示す図である。
Claims (1)
- １、被測温高温物体をはさんで超音波結合棒を介して設
けた超音波送受信素子から、超音波を発して被測温高温
物体中の伝播時間を測定し、この時間と被測温高温物体
の超音波結合棒間長さと予め記憶された温度−音速特性
から被測温高温物体の平均温度を測定する方法において
、超音波結合棒に間隔をおいて設けた複数個のスリット
と結合棒端面からの反射超音波を受信し、その受信時間
の差から超音波結合棒の長さ変化を求め、被測温高温物
体の超音波結合棒間長さを補正し、平均温度を測定する
ことを特徴とする高温物体の温度測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12021288A JPH01291134A (ja) | 1988-05-17 | 1988-05-17 | 高温物体の温度測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12021288A JPH01291134A (ja) | 1988-05-17 | 1988-05-17 | 高温物体の温度測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01291134A true JPH01291134A (ja) | 1989-11-22 |
Family
ID=14780673
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12021288A Pending JPH01291134A (ja) | 1988-05-17 | 1988-05-17 | 高温物体の温度測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01291134A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104458054A (zh) * | 2014-11-21 | 2015-03-25 | 广西智通节能环保科技有限公司 | 一种超声波温度测量仪 |
-
1988
- 1988-05-17 JP JP12021288A patent/JPH01291134A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104458054A (zh) * | 2014-11-21 | 2015-03-25 | 广西智通节能环保科技有限公司 | 一种超声波温度测量仪 |
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