JPH0511031U - 高炉用熱風温度計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高炉の酸素富化送風時における熱風温度を高
い耐久性で測定し得る熱風温度計を提供する。 【構成】 センサ部１と光ファイバ２とをカプラ４で結
合した黒体センサと、この黒体センサを保護する内管５
を三重管構造にして水冷ジャケット53を介して水冷する
ようにし、その外側を外管６で保護するように構成し
て、カプラ４の熱による影響をなくすることにより、耐
久性の高いかつドリフトのまったくない熱風温度計を実
現する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は高炉用熱風温度計に関する。

【０００２】

【従来の技術】

最近の大型高炉では高出銑を目指して1000〜1200℃もの高温送風を行うことか ら、高炉用熱風温度計としては放射温度計や、あるいは素線としてＲタイプの白 金−ロジウム熱電対などを用いて高純度アルミナなどの内管とステンレススチー ルなどの外管とで二重構造にした熱電対方式などが用いられているのが一般的で ある。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、放射温度計を用いる場合には、測定している温度が熱風その ものではなく熱風管の内壁レンガの温度であるため、熱風温度としての絶対温度 の認識できないこと、放射率を正確に把握することができないため、測定誤差 を生じることなどの欠点があり、実操業においては使用し難い。

【０００４】 一方、熱電対方式の場合には耐熱性にすぐれ、1600℃程度までの測温が可能で あるから、通常は1100℃前後の熱風温度では極めて安定した測温を行うことがで きるが、熱風中に酸素を混入した酸素富化送風においてはその富化率に応じて素 線の断線事故が頻発するという欠点がある。その原因について調査したところ、 素線の−側である白金の脚部が断線しており、保護管にはまったく外傷などの問 題がないことから、白金が高温下において結晶成長を起こし、その結晶粒界に酸 素ガスが吸収されて非常にもろくなる特質（ガス吸収劣化現象）を有することが 判明した。なお、このような熱風温度計に断線事故を起こして測温不能になった ような場合は、高炉操業そのものが不可能になり休風を余儀無くされるから、減 産せざるを得ない状況に陥ることになる。

【０００５】 本考案は、上記のような従来技術の有する課題を解決すべくしてなされたもの であって、酸素富化送風下であっても耐久性にすぐれた高炉用熱風温度計を提供 することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案は、サファイアロッドの先端に白金−白金ロジウム合金フィルムおよび アルミナ保護フィルムをスパッタリングしてなるセンサ部と、このセンサ部とカ プラを介して結合されてセンサ部からの信号光を外部に伝送する光ファイバとで 構成される黒体センサと、前記センサ部を保護する頭部に水冷ジャケットを設け て水冷構造とされる内管と、この内管を装着する細径管と太径管とからなる外管 と、からなることを特徴とする高炉用熱風温度計である。

【０００７】

【作 用】

本考案者は、上記課題を解決すべく種々検討・調査を行ったところ、原理上は 放射率の影響を受けずに気体温度を測定することができ、かつ高温雰囲気にも十 分に耐え得る黒体センサが市販されていることに着目し、本考案を完成させるに 至ったものである。

【０００８】 ここで、黒体センサの原理について説明すると、黒体センサは図２に示すよう に、主としてセンサ部１とセンサ部１からの信号光を伝送する光ファイバ２と検 出器３の３点から構成され、センサ部１と光ファイバ２とはカプラ４によって結 合されている。センサ部１は直径１〜２mmのサファイアロッド１ａの先端に２ミ クロン程度の厚さに白金−白金ロジウム合金フィルム１ｂおよび保護皮膜のアル ミナフィルム１ｃがスパッタリングにより取付けられており、このアルミナフィ ルム１ｃは円筒空洞の形状となり、その開口における実効放射率が高められてい るため、温度や波長による放射率の変動を実用上無視できる程度まで吸収される から、これが黒体センサと呼ばれる所以である。

【０００９】 ところで、熱風温度を測定するためには、通常の熱風管の径から見て少なくと も1000mm以上の長さを必要とするが、しかしセンサ部１の長さｌ_S は製作上の制 約から最大300 mm程度しか製作することができない。そうすると、センサ部１と カプラ４を高温雰囲気に曝さざるを得ないが、センサ部１の耐熱性は問題がない ものの、カプラ４の耐熱性は通常最大50℃程度であることからそのままの状態で 熱風温度を測定することが不可能である。

【００１０】 それ故、本考案の熱風温度計においてはセンサ部１を保護する内管を３重管構 造にして水冷ジャケットから冷却水を流してカプラ４を冷却するようにしたので 、カプラ４を高温に曝すことなく、応答性が高くかつ安定した測温を行うことが できる。

【００１１】

【実施例】

以下に、本考案の実施例について図１の一部断面を含む側面図を参照して詳し く説明する。まず、カプラ４を介して結合されるｌなる長さのセンサ部１と光フ ァイバ２を直接保護する三重管構造の内管５は、材質がたとえばステンレスとさ れ、その頭部には給水孔51と排水孔52を有する水冷ジャケット53が設けられる。 そして、冷却水は給水孔51から供給されて通路54を管端部55に向かって流れ、管 端部55でＵターンして通路56を経て排水孔52から排出される。なお、このときの センサ部１の突出長さｌ₁ はセンサ部１の長さｌ_S よりも小とされる。また、内 管５外周の水冷ジャケット53の下部には雄ねじ57が設けられる。

【００１２】 つぎに、外管６は、長さｌ₂ （ｌ₂ ＜ｌ₁ ）で材質がたとえばSiC 系の磁性管 とされる細径管61と材質がたとえばステンレスとされる太径管62とからなり、太 径管62の頭部には内管５の雄ねじ57と螺合可能とされる雌ねじ63が設けられ、ま たその下部には取付け用のフランジ部64が溶接取付けされる。なお、細径管61と 太径管62とはたとえば耐熱セメントなどの接着剤65で接合され、細径管61の先端 部からフランジ部64までの長さｌ₃ は、細径管61の先端部が図示しない熱風管の 中心部に位置するような値とされる。

【００１３】 黒体センサのセンサ部１の長さｌ_S ；300 mmでその突出長さｌ₁ ；250 mm、外 管６の細径管61として磁性管を用いその長さｌ₂ ；200 mm、外管６の太径管62に ステンレス管を用いその磁性管の先端からフランジまでの長さｌ₃ ；1000mmとさ れる熱風温度計を用いて、1000℃の検定炉で劣化の度合いを調査した。その結果 を図４に□マークで示した。

【００１４】 なお、比較のために、従来のＲタイプ熱電対でも同様の試験を行った結果を△ マークで図４に併せて示した。この図から明らかなように、従来のＲタイプ熱電 対は日を追う毎にマイナス方向にドリフトし、500 日目にはついに10℃を超えて いるのに対し、本考案の黒体センサを用いた熱風温度計ではそのような傾向がま ったく見られないことがわかる。

【００１５】 ついで、本考案の熱風温度計を酸素富化送風がなされている高炉の熱風温度測 定に用いたところ、熱風温度が1050℃から1180℃の間で酸素富化率を0.01〜0.05 Nm³/Nm³ 変化したにもかかわらず、少なくとも11ケ月間は何らのトラブルのなく 健全であったことが確かめられている。

【００１６】

【考案の効果】

本考案の熱風温度計によれば、高炉への酸素富化送風下であっても高温雰囲気 でのドリフトがなく高精度で測温することが可能であるとともにセンサに起因す る休風、つまり減産を引き起こすことがまったくなくなり、高炉の安定操業に大 いに寄与するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例を一部断面を含んで示す側面図
である。

【図２】黒体センサの原理を示す側面図である。

【図３】黒体センサのセンサ部の詳細を示す部分断面図
である。

【図４】本考案の熱風温度計の劣化度合いの検定結果を
示す特性図である。

【符号の説明】

１ センサ部 ２ 光ファイバ ４ カプラ ５ 内管 ６ 外管 51 給水孔 52 排水孔 53 水冷ジャケット 61 細径管 62 太径管

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 【請求項１】 サファイアロッドの先端に白金−白金
   ロジウム合金フィルムおよびアルミナ保護フィルムをス
   パッタリングしてなるセンサ部と、このセンサ部とカプ
   ラを介して結合されてセンサ部からの信号光を外部に伝
   送する光ファイバとで構成される黒体センサと、前記セ
   ンサ部を保護する頭部に水冷ジャケットを設けて水冷構
   造とされる内管と、この内管を装着する細径管と太径管
   とからなる外管と、からなることを特徴とする高炉用熱
   風温度計。