JPH02190764A - 浸漬式プローブ及び試料採取器 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、溶融金属の温度等の状態を測定するための浸
漬式プローブに関する。

（ロ）従来の技術 塩基性酸素炉による製鋼の場合、溶融鋼浴の温度を精錬
時間内に測定し、酸素の吹き入れ時間、速度及び量を調
節することにより最終的な溶融鋼浴の化学的組成及び温
度に合うようにすることが望ましい、酸素の吹き入れ工
程中、スラグ及び金属の下側及び表面に酸素を吹き入れ
ると溶融金属を非常に撹拌することが出来る。正確でが
っ信頼性のある温度測定値を得るためには、鋼浴と鋼／
スラグ層との境界面から十分に下方の位置まで温度プロ
ーブを浸漬させなければならない、温度プローブを鋼浴
中に深く浸漬させることにより、酸素ランスから大量に
がり高速にて吹き出される酸素が温度センサの周囲に吹
き入れられるのを防止することが出来る。理想的には、
該温度センナは上記境界面から浴中に約１５１（６イン
チ）以上浸漬させることが必要である。

酸素の測定は制御された酸素吹き入れが終了した後又は
中断した後に行うことが望ましく、又、そうすることが
可能でもある。炭素含有率は、金属浴の酸素含有率を基
にして、１５％以下の値まで正確に計算される。温度は
酸素プローブの熱電対により測定することが出来る。遊
離酸素の酸素測定値を利用して、脱酸剤を正確かつ精密
に添加することが可能となる。

塩基性酸素炉（ＢＯＦ　＞の穴から信頼性がありがつ正
確な吹き入れ中の温度プローブ、酸素温度プローブ、炭
素及び試料プローブを挿入することにより、製鋼時間及
び炉の摩耗を軽減することが出来、その結果、紙庫なコ
ストにて生産量を増大させ、かつより優れた又は同等の
品質の製品を得ることが出来る。

（ハ）発明が解決しようとする課題 しかし、溶融金属は高密度であり、プローブにより押し
退けられた粘性の金属が浮力を作用させるため、プロー
ブをスラグ層を越えて、金属内の十分な深さまで押し込
むことは困難である。現在かかる目的に使用されている
最も確実な方法は、モータ駆動の組立体を使用してパイ
プをＢＯＦ容器内に下降させる極めて高価なサブランス
を使用する方法である。このサブランス装置を組み立て
かつ製鋼炉内に取り付けるには数億円（数１００万ドル
）の費用がかかるため、この方法は望ましいものではな
い、又、上記方法は、とりべ炉及びとりべの金属学的部
位を使用する新しい製鋼方法が必要であるため、望まし
くない、従って、浸漬さて せるためにプローブを重くする目的にＺ、自由落下式の
ボムランスが開発されている。コール（Ｃａｆｅ）の米
国特許第３，３７４，１２２号は、かがる重みを附与さ
れたプローブの例である。エレンバーブ（Ｅｂｒｅｎｂ
ｅｒｇ　）の米国特許第３，４９７，３９８号は、ボム
型ランスをさらに改良したものである。米国特許第３，
５０５，８７１号は、ＢＯＦ容器内に挿入することを目
的とするさらに別の型式の浸漬媒体を開示している。

これら型式の降下型センサは、特に、酸素が吹き入れら
れている間、スラグ層から下の深さまで効果的にかつ均
一に浸漬させることが出来ないため、−貫して確実な測
定結果を提供することは出来ない、全体として、浮力に
打ち鋳ち、十分に浸漬させて正確な「酸素吹き入れ中」
の温度及び「酸素吹き入れ後Ｊの酸素、炭素及び温度の
値を正確に測定するのに十分な重りが付与されていない 本発明は、特に、金属又はスラグの上に釣り合い重りを
提供し、浸漬されたプローブ部分の浮力に打ち勝つこと
により、スラグを越えて金属内まで浸漬させ、信頼性の
ある測定値が得られるようにした浸漬降下型プローブを
提供するものである。

（ニ）課題を達成するための手段 この目的を達成するため、浸漬可能な重り、即ち、ボム
重りは、センサ及び導線用の空胴部を可能な限り少なく
かつ可能な限り小さくシ、高密度の金属よりもむしろ空
隙部分に起因して溶融金属の押し退け体積が最小となる
ようにする。より具体的には、従来技術の降下型プロー
ブに起因する問題点は、溶融金属鋼の押し退け体積がボ
ム重り内の高密度の金属重りの体積を著しく上回る場合
、該プローブは浸漬されずに浮き上がってしまうという
ことを認識しなかった点にある。これは、流体中に浸漬
された物体に作用する浮力はその物体が押し退けた流体
の重さに等しいという周知の原理に基づくものである。

上向きに作用する浮力が、重力及び浸漬された重りの頂
部に作用する鉄の静止圧により加えられる下向きの力よ
り大きい値である場合、プローブは溶融金属の表面に浮
き上がってしまう結果になる。

本発明は、センサ及び導線に利用されるキャビティの寸
法を軽減することによりこの浮力の大部分を解消しよう
とするものである。

キャビティの寸法を軽減して押し退けられる金属の体積
を最小にすることだけではボム重りに作用する上向きの
浮力を解消することは出来ないため、溶融金属、望まし
くは、スラグの表面よりも上の位置に釣り合い重りを提
供し、下向きの力を生じさせ上向きの浮力に対する釣り
合い重りとなるようにすることが必要である。この釣り
合い重りは肉厚の厚い管の形態とすることが出来る。釣
り合い重り及び浸漬可能な重りの双方共、その全体の構
造において、釣り合い重りの管の内径を含む非金属スペ
ース又は空隙を最小とし、釣り合い重りの重量対押し退
け体積の比が最大となるようにする。従って、最小の径
でかつ肉厚の厚い管を重りとして使用した。この釣り合
い重りの管の長さは、浸漬させた重りのキャビティの体
積に起因する金属の押し退け体積の重量と釣り合いが取
れるように選択した。釣り合い重りの位置は、スラグの
上に維持した。この位置にて、該釣り合い重りにより押
し退けられるスラグの重量は最小、即ち、溶融鋼の重量
のζになる。釣り合い重り及びプローブが垂直の位置に
維持されるようにするため、細長い管の上端に隣接させ
て調節可能なフロートが設けられている。該フロートは
、鎖管の上端に浮力を作用させ、プローブを容器内にて
略垂直の位置に維持すると共に、浮きストッパとしても
機能し、プローブが垂直下方に動いてスラグより下の鋼
中における所定の深さに達するのを制限することが出来
る。

さらに、本発明は、浸漬可能な重りに締結された試料容
器を備えることが出来る。該試料容器は。

浴中の試料を受は取るための試料キャビティ及び脱酸剤
を有している。該試料容器は米国特許第４．０６９，７
１５号（その開示の全体は引用して本明細書の一部とす
る）の「ピギーバック」試料採取器に従ったものとする
ことが出来る。この試料容器はバブコックアンドウィル
コックス（Ｂａｂｃｏｅｋ　ａｎｄＷｉｌｃｏｃｋ’ｓ
）の「カオウール（ｋａｏｗｏｏｌ　）　Ｊバルクファ
イバー（アルミナ５５％及びシリカ４４．９％）のよう
な耐火性繊維にて形成される。ステンレス鋼等から成り
、紙管にて保護され、即ち、スラグに接触しないように
包まれた微細な被覆線が、紙テープにより垂直な釣り合
い重りに締結されると共に、試料キャリッジの内部に接
続されて鋼の試料内に組み込まれる。該紙管は試料受は
取り室の通気を行う、該容器は、可溶性クランプにより
数秒間内に開放されたとき、ワイヤを利用して試料を回
収することが可能であり、紙テープにより耐火性ファイ
バー保護容器を保持し、又、紙製の保護管を重りに保持
することが出来る１本発明の上記以外の目的、利点及び
特徴は添付図面及び以下に実施例の詳細な説明から明ら
かになるであろう。

（ホ）実施例 以下の開示は、当業者が本発明を実施するのに十分な程
度詳細に説明されているが、これら開示は本発明の単に
一例を記載したものに過ぎず、これら以外の具体的な構
成にて具現化することが出来る。

第１図には、鋼又は鉄製の重り１２を下端に有し、互い
に９０°の角度に配設された４つの離間したリブ１６閏
に形成された空隙部１４を備えるプローブ又はランス１
０が図示されている。これらリブ１６は空隙部１４内に
位置決めされた測定装置を保護する。該空隙部１４には
、熱電対組立体１８又は駿馬センサ１８を設けることが
出来る。

該熱電対組立体１８は米国特許第４，７７８，２８１号
及び同第４．３５８，６３０号の開示内容に従って構成
することが出来る。酸素センサは、米国特許第３．７２
３゜２７９号に従って構成することが出来る。上記３つ
の米国特許の全体の開示内容は引用して、本明細書の一
部にしである。第１重り１２は以下に説明する目的のた
めに肉厚が厚くかつ極めて小径であることが望ましい金
属管２０に接続されている。

第２重り２７とする管は第１重り１２である管上を入り
予成に伸縮し、上述の目的のため重さを付与することが
出来る。熱電対１８用の導体又は導線２２．２４は金属
管２０を通って伸長し、鎖管２０の開放端２６から出る
。導線２８の自由端は、当該技術分舒にて周知のように
、熱電対１８又は酸素センサの何れかに対する適当な計
器に適当な方法にて接続されている。

プローブには、浸漬式の試料採集器容器３ｏを設けるこ
とが出来る。該浸漬式の試料採集器容器３０は出出願人
の米国特許第４，６５９，６７９号に記載されているよ
うに、上記又はその他の耐火性ファイバー材料による外
側保護被覆を有している。該容器３０には、又、出出願
人の米国特許第４，３２６゜４２６号に開示されたよう
に、充填管３４を有する離間して配設された２つのクラ
ムシェル金型半体３２を設けることが出来る。上記２つ
の特許の開示内容の全体はここに引用して本発明の一部
にしである。小径の通気管４０が試料本体中まで伸長し
、金型の内部（試料キャビティ）３７に連通し、試料キ
ャビティ３７に対する通気口を提供し、プローブが浸漬
されたときに試料採集器の充填を促進する。充填管３４
上には、典型的に可溶性キャップ３８が使用されており
、ブローブカｙスラブを通って下降されているときに溶
融金属が入り込むのを防止する６通気管４０は溶融金属
の表面４２の上まで伸長し、該溶融金属が試料キャビテ
ィ３７を充填したならば、試料キャビティ内の空気が釈
放されるようにする０通気管４０は板紙性のフロート管
４６に接続することが出来る。該フロート管４６は以下
に説明する目的のためにクランプ４８により管２０の上
端に調節可能に位置決めすることが出来る。

試料容器３０は標準的なホースクラン１のような可溶性
クランプ５２により重り１２に着脱可能にクランプ止め
することが出来る。結び目５６が２つの金型半体間にて
試料採集器の内部に位置決めされた微細な被覆ステンレ
ス鋼ワイヤ５４によりワイヤ５１は間に僅かな空隙を伴
って相互にクランプ止めされた金型半体に固着される。

該ワイヤ５４は管４０の内部５８を通って伸長し、試料
金型３０の回収手段となる。溶融鋼は該ワイヤに溶着し
、試料採集器に固着することはない。

管４０は内部通路４１を有する小径の板紙製の管にて形
成することが出来る。　４．８ａｍ　（３／１８インチ
）の径の該板紙製の管はハンドル又は管２０の形状に略
従うように形成し又は屈曲させることが出来る０紙テー
プ４を利用して鎖管を管２０に着脱可能に固着すること
が出来る。管４０はまた導線を保護する機能もする。管
４０はワイヤと共に又はワイヤを用いずに使用すること
が出来、試料採集器を溶融金属の上に位置にて通気させ
ることが出来る０通気管４０は米国特許第４，０６９，
７１５号（その開示内容の全体は引用して本明細書の一
部にした）に開示されたような他の浸漬式試料採集器と
共に使用することが出来る。上記米国特許の第４図に図
示された通気管４８に代えて通気管４０を使用してもよ
い。

作用について説明すると、回収し得るように導線及びス
テンレス鋼線が接続された状態の組立体の全体は溶融鋼
内に自由落下により下降させることが出来る０組み込ま
れた歯止め及びケーブルを備える海上漁業用リール５６
を使用することが出来る。ステンレス鋼線に作用する約
０．２２ｋｇ（１７２ボンド）の張力により試料採集器
容器は可溶性クランプが解放されたときに上方に強く引
上げられる。容器を溶融金属から迅速に除去し得るよう
にするため、４秒冊の浸漬を行った後にリール５６には
１．８ｋｇ（４ボンド）の張力が加わるように予設定す
ることが出来る。４秒間の浸漬時間は、測定をしかつ試
料を形成するのに十分な時間である。

使用中、プローブは頂部の穴からＢＯＦ炉中に手で下降
させ、第１の重り１２がスラグの表面より下に位置し、
正確な測定が可能であるようにする。

これはワイヤ２８を手で操作することにより行う。

表面より上の管の重量は、第１の重り１２の空隙により
押し退けられた金属に起因する浮力に釣り合うための釣
り合い重りとして機能する。フロート４６は管２０の長
さに沿って調節可能であり、センサにより適正な浸漬深
さが確保され得るようにする一方、フロート４６はプロ
ーブを略直立の位置に維持し、導線２８が溶融金属の表
面に接触して損傷されるのを防止することが出来る。フ
ロート４６は管２０を傾いた状態に維持する。フロート
４６は溶融金属又はスラブに当たるや否や、管を「真直
ぐな状態にたて直す」、浸漬中、可溶性リンク５２は溶
融して試料採取器容器３０を解放させ、その結果、該容
器３０は表面まで浮き上がり、ワイヤにより試料金型が
回収される。ワイヤ５４は海上漁業用リール５６上に取
付けられたスプールに巻取り、ベールによりスプールに
対するワイヤの巻き取り・繰り出しが行われる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるプローブの側面図及び部分断面図
、第２図は第１図に示したプローブの拡大部分断面図、
第３図は第２図に図示した試料採取器の拡大断面図、及
び第４図は第２図の４−４に沿った試料採取器の拡大断
面図である。 １０ニブローブ　　　　　１２：第１の重り１８：セン
サ　　　　　　２０：金属管２２．２４：導線　　　　
２７：第２の重り３０：試料採取器容器　　３２：試料
金型３７：試料キャビティ　　４０：通気管４２：溶融
金属の表面　　４６：フロート５４：ワイヤ （外４名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、センサと、第１重りと、第２重りとを備え、溶融金
   属中に浸漬させて該溶融金属を分析するプローブであっ
   て、 前記第１重りが前記プローブの浸漬可能な部分である一
   方、前記第２重りが溶融金属の表面よりも上になる部分
   を有する釣り合い重りであり、前記第１重りが前記セン
   サを支持すると共に、前記第２重りを通って伸長する導
   線を接続するためのキャビティを有し、 前記第２重りが前記第１重りに接続されかつ前記第１重
   りより遠方の前記第２重り上のフロートに接続され、 前記第２重りが浮力Ｆ１を提供する一方、前記第２重り
   が対抗する下向きの力Ｆ２を提供し、前記力Ｆ１、Ｆ２
   が釣合い、溶融金属の表面より下方の溶融金属中の選択
   された深さに前記センサを位置決めし、 前記フロートが前記プローブを前記溶融金属の浴に対し
   て略垂直に整合された状態に維持しかつプローブが傾動
   することにより、伸長する導線が暴露されて溶融金属に
   接触し損傷される位置になるのを防止し、 前記フロートがさらに、前記第１重りの深さを溶融金属
   中の選択された深さに制限することを特徴とする浸漬式
   プローブ。 ２、前記第２重りが細長い比較的高密度の管であり、前
   記センサの導線が前記管内を通って伸長することを特徴
   とする請求項１記載の浸漬式プローブ。 ３、前記フロートが前記第２重り管上に調節可能に位置
   決めし得る板紙製の管の形態であることを特徴とする請
   求項２記載の浸漬式プローブ。 ４、可溶性読手手段により前記第１重りに着脱可能に接
   続された試料採取器容器を備えることを特徴とする請求
   項１記載の浸漬式プローブ。 ５、前記容器には、回収用のワイヤと、前記第２重り管
   に接続され前記容器のワイヤを保護しかつ容器の試料キ
   ャビティを通気させ得るようにした小径の板紙製の通気
   管とが設けられ、試料の採取後、前記容器及び前記重り
   と前記板紙製の管との間の前記可溶性継手部分が前記容
   器を解放させ、該容器が前記溶融金属浴の表面まで浮き
   上がるようにしたことを特徴とする請求項３記載の浸漬
   式プローブ。 ６、溶融金属浴からデータを得るための溶融金属プロー
   ブであって、キャビティを有する第１重りと、前記キャ
   ビティ内に保持されると共に、溶融金属浴に暴露される
   センサと、前記第１重りに接続された細長い管の形態の
   第２重りであつて、溶融鋼の上面より上に位置決めされ
   、浮力に対抗して下向きの釣り合い力を提供し、溶融金
   属内の適当な選択された深さに位置決めされたセンサと
   平衡状態を提供することにより、信頼性のある測定値を
   提供する高密度の前記細長い管と、溶融金属の上面及び
   スラグより上にて前記細長い重りの上端に設けられ、プ
   ローブが浴中に浸漬されている間に該プローブを略垂直
   の位置に維持することにより、ワイヤが溶融金属に接触
   するのを防止するようにした該第２の重りの上端のフロ
   ートとを備えていることを特徴とする溶融金属プローブ
   。 ７、前記第１重りの前記キャビティが該第１重りの重量
   を可能な限り大きくし、第１重りの重量対体積押し退け
   比を増大させると共に、キャビティを原因として比重又
   は密度が低い第１重りによる浮力に対して、略等しい釣
   り合い力を提供し得るように前記第２重りの長さを設定
   し、選択された前記第１重りが溶融金属より下に確実に
   浸漬するようにしたことを特徴とする請求項５記載のプ
   ローブ。 ８、溶融金属浴からデータを得るための溶融金属プロー
   ブであつて、キャビティを有する第１重りと、前記キャ
   ビティ内に保持されると共に、溶融金属浴に暴露される
   センサと、前記第１重りに接続された細長い管の形態の
   第２重りとを備え、該細長い管は、浮力に対抗して下向
   きの釣り合い力を提供し、溶融金属内の適当な選択され
   た深さに位置決めされたセンサと平衡状態を提供するこ
   とにより、信頼性のある測定値を提供するような密度を
   有することを特徴とする溶融金属プローブ。 ９、金属試料を形成するための内部を有する試料金型と
   、前記試料金型の内部への入り口、前記試料金型を囲繞
   し浸漬中の前記試料金型の損傷を防止するための保護手
   段、及び前記試料金型に接続され金型手段の浸漬及び回
   収を行うためのハンドル手段を画成する手段と、前記ハ
   ンドル手段に接続されると共に、前記試料金型の内部と
   連通し、溶融金属の上面より上を充填する間に金型から
   空気を釈放させる細長い通気路を有する通気手段とを備
   えることを特徴とする溶融金属試料採取器。 １０、前記通気手段が内部通路を有する小径の板紙製の
   管を備えることを特徴とする請求項９記載の試料採取器
   。 １１、前記板紙製の管が前記ハンドルに隣接する位置に
   固着されると共に、屈曲して該ハンドルの形状に従うよ
   うにし得ることを特徴とする請求項１０記載の試料採取
   器。 １２、前記通路を通って伸長すると共に、試料金型に接
   続されて該金型を回収するワイヤを備えることを特徴と
   する請求項９記載の試料採取器。