JPH0537232Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、高炉、シヤフト炉等の操業中に炉内
装入物が荷下りする炉の炉内温度分布、特に高炉
内の1400〜1500℃範囲の軟化融着帯の分布形状を
検知する技術に関するものである。

［従来の技術］ 高炉、シヤフト炉等の炉況を良好に制御するた
めに、炉内装入物の温度分布を知り解析すること
が重要である。一般に高炉内のガス流れは1400〜
1500℃範囲の軟化融着帯形状の影響を受けるの
で、高炉内ガス流れを制御するには軟化融着帯形
状を制御する必要がある。内部形状はともかくと
して、軟化融着帯の外部形状は、1200℃温度分布
線により測定することができる。

特公昭57−48621号公報においては、硬質保護
管の長さ方向に沿つて複数の温度感知部を形成し
た測定プローブを高炉内装入原料の表層上へ半径
方向に載置し、荷下りにつれて測定プローブを降
下させながら、上記温度感知部の到達点において
温度を測定し、得られた測定値に基づいて炉内状
況を把握する方法が提案されている。すなわち、
垂直水平測定プローブを使用し、高炉内の温度分
布を垂直水平方向の２次元で測定している。温度
感知部としては、熱電対を取付けて測定してい
る。

熱電対はクロメル−アルメル（CA）、白金−白
金ロジウム（Pt−PtRh）等の各種シース熱電対
があるが、再使用不能のため、コスト的に安価な
CAシース熱電対が用いられている。しかし、CA
熱電対は正確な測温は1200℃までしかできず、従
つて知り得る高炉内の温度分布形状は、この場合
軟化融着帯の外部までである。

第６図は、特公62−61642号公報「高炉の炉内
状況の検知方法」において提案された1400〜1500
℃範囲の軟化融着帯の内部形状の測定を可能にす
る測定素子であつて、１ａは測温素子、２は保護
シース、３は金属細線としての金属素線、３ａは
接続点としての金属細線３の閉路先端、３ｂ，３
ｃは金属細線３の開路先端、４は電気絶縁性耐熱
性を有する粉体の充填物である。

金属素線３は例えば溶融温度が1453℃の純ニツ
ケル線であり、その往復２条に通電しておきなが
ら装入物とともに炉内に装入すると荷下りにつれ
て溶融し、通電の遮断により測温素子１ａの位置
が素線金属溶融温度に達したことが検知できる。

［解決しようとする課題］ しかしながら、上記の測温素子には、若干の問
題がある。すなわち、 (1) 高温の溶融スラグの導電性が相当大きく、金
属素線３が溶断しても電気抵抗が無限大とはな
らず簡単な機器では判定できない。

(2) 導通時の素線の電気抵抗が素子の温度上昇と
ともに著しく変化し、前記(1)と相まつて溶断の
判定が困難である。

本考案は、金属素線の材質、構造を検討するこ
とにより、1400〜1500℃範囲の軟化融着帯の内部
形状の測定を可能とする溶断型測温素子を得るこ
とを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本考案の溶断型測温素子は、金属細線の接続点
の近傍で同接続点を挟んだ２個所に材質が前記金
属細線と同一な電圧検知線２線が取付けられ、同
電圧検知線２線が保護管外に引出されていること
を特徴としている。

［作用］ 高炉等の大型の炉では、炉内温度計測端から炉
外測定機器までの距離が数10メートルに達するの
で、抵抗測定時にはリード部分の抵抗の影響が非
常に大きくなる。一方、溶融スラグの電気伝導度
は相当大きく、特にTiO₂が含まれているときは、
金属に近い電気伝導度となるために、単純に絶縁
体として扱うことはできない。

本考案は、上記の事情に鑑みなされたもので、
測温素子溶断時に現れるスラグ橋絡抵抗に対し
て、未溶断時の素線抵抗を遥かに小さくするため
に、４端子抵抗測定法を適用できるよう、溶断点
を挟んだ溶断点の近接位置２個所に電圧検出線２
本を取付け、その電圧検出線２本を保護管の外部
に取りだしている。

また、前記電圧検出線は、熱起電力が発生して
前記４端子抵抗測定に支障がでないように、前記
金属細線と同材質としている。

［実施例］ 以下、本考案の一実施例を図面により詳細に説
明する。なお、既述の符号は同一の部分を示して
おり説明を省略する。

第１図は一実施例としての溶断型測温素子の縦
断面図であつて、１は溶断型測温素子、５は金属
素線３と同材質の金属線である電圧検知線、５
ａ，５ｂは金属素線３に電圧検知線５が取付けら
れる取付け点であり、５ａ，５ｂの位置は閉路先
端３ａに近接するようにされる。

５ｃ，５ｄは取付け点５ａ，５ｂに取付けられ
た電圧検知線５の開路先端３ｂ，３ｃ側の引出し
リードである。

第２図ａ，ｂは、前記第１図で示した溶断型測
温素子１の横断面図であり、同図ａは第１図Ａ−
A′断面、同図ｂは第１図Ｂ−B′断面を示してい
る。

第３図は、同実施例の溶断型測温素子１の信号
検出回路を示す回路図であり、６は直流または交
流の電流源、７は電圧計である。

本実施例の溶断型測温素子はこのように構成さ
れており、次のように動作する。

金属保護シース２内に金属素線３、電圧検知線
５をMgO，Al₂O₃等の耐熱性、絶縁性の充填物４
と共に詰め、伸線等で一体整形する。

金属素線３は保護シース２内の充填物４中に先
端で折返し状に埋蔵され、溶断検出点の閉路先端
３ａとなる。

閉路先端３ａの直近の５ａ，５ｂで、折返し状
の金属細線３端部それぞれを２端子の計４端子に
して、他端を通電のための電流端子３ｂ，３ｃ
と、溶断検出のための電圧端子５ｃ，５ｄからな
る開口基端２ｂとする。

金属素線３は、溶融温度が既知であり電気抵抗
の温度依存性の小さい、高融点金属線を選択し、
例えば製鉄高炉に対しては、溶融温度1427℃のク
ロメル線、または1510℃のカンタル線を使用す
る。線径は0.3〜２mm程度でよい。

溶断型測温素子１の溶断の検出は第３図の回路
で行う。同回路は４端子抵抗測定法に準じた溶断
検知回路であり、金属素線３に定電流を流してお
くと電圧検知線５には取付け点５ａ，５ｂ間の抵
抗に比例した電圧が得られる。電圧計７へ流れ込
む電流は小さいので、電圧検知線５に多少の抵抗
があつても取り込み点５ａ，５ｂ間の電圧が殆ど
誤差なしに検出される。

従来の検出法では、３ｂ−５ａ間、３ｃ−５ｂ
間の抵抗も加算した値として抵抗が計測され、３
ａ部の抵抗変化の影響が弱められて、溶断検出精
度が低下していたが、本実施例においては、５ａ
−３ａ−５ｂ部の変化のみを取りだすことができ
るので、５ａ−３ａ−５ｂ間の金属素線３の抵抗
値を小さく設計すること、すなわち距離を小さく
することにより、高温スラグの接触があつても溶
断非溶断時の抵抗変化比を大きくすることができ
る。

本考案では、この抵抗が増大した時点を溶断時
点とし、溶断型測温素子１のある炉内個所の雰囲
気温度が金属素線３の溶融温度に達したと判断す
る。

第４図ａは、溶断型測温素子１の炉内装入時の
出力電圧を示したもので、図中点線は素線として
純ニツケル線を使用したとき、実戦はクロメル線
を使用したときを示す。また、同図ｂは従来の測
温素子１ａの検出出力を示すもので、温度上昇と
共に素線抵抗値が上昇し、溶断時にはスラグ橋絡
抵抗と大差なくなつて溶断点の判定が困難なのに
対して、本実施例素子１では、未溶断時の検出抵
抗値が小さいので溶断時の抵抗変化比が大きく、
シヤープな電圧変化が観察される。また、クロメ
ル線を使用したときは同クロメル合金の電気抵抗
の温度係数が小さいので未溶断時（温度上昇期）
の出力変化が殆どなく、溶断判定回路を設計する
とき調整容易な確度の高い装置とすることができ
る。

この溶断型測温素子１を用いて高炉の内部装入
物の温度を計測するときは、第５図に示すよう
に、溶断型測温素子の所要数（例えば、第１〜第
４の溶断型測温素子）を鋼管８内に収容し、鋼管
８の長さ方向の所定の水平測定位置に検知孔（例
えば、９ａ〜９ｄ）を設け、各検知孔９ａ〜９ｄ
から各金属素線３の閉路先端１０（第１〜第４の
溶断型測温素子のそれぞれの閉路先端３ａを、１
０ａ〜１０ｄとする）を露出させて測定プローブ
１１とする。

第５図に示した測定プローブ１１を、高炉内の
頂部のすりばち状となつた炉内装入物の上面に、
例えば、実公昭56−28678に示す挿入装置を使用
する等をして半径方向の姿勢として先端が炉内中
心に、基端が炉壁耐火物の近くに位置するように
して載置し、次の装入物の装入により埋蔵状態と
し、操業に伴う炉内装入物の荷下りとともに降下
して垂直方向の検出が可能なようにする。

このようにして、本実施例の溶断型測温素子に
より金属素線の溶断時点を明確に検出できるよう
になり、素線金属の溶融温度に従つて、1400〜
1500℃範囲の炉内温度を正確に知ることにより、
炉況制御の有力な手段とすることができる。

なお、金属細線３の接続点としての閉路先端３
ａは、溶接など物理的な接続加工点に限定される
ものではなく、１条の金属細線をヘアピン状に折
返したものであつてもよい。その場合であつて
も、溶断検知の作用はまつたく同一であるのは明
らかである。

また、前記のように素線の材質は温度による電
気抵抗変化の少ないものが好ましく、前記検出出
力の安定と共に電源の負荷変動がなくなるので、
電源の回路構成を簡単とすることができる。

また、前記のように、本考案溶断型測温素子の
金属素線３は知りたい温度域によつて金属の種類
を変更する。例えば、高炉内の軟化融着帯の把握
には、溶融点が大凡1427℃のクロメル線または溶
融点が大凡1510℃のカンタル線が適当である。還
元性雰囲気のもとでは炭素を固溶することによつ
て溶融点温度が変化するので、その対策として、
シースを施したりあるいは容射等を施して使用し
ても良い。

また、本考案の溶断型測温素子と共に、鋼管８
にCA熱電対等の熱電対を併設して０〜1200℃ま
での温度計測をあわせ行うようにすることができ
る。

［考案の効果］ 本考案の溶断型測温素子は、金属細線の接続点
の近傍で同接続点を挟んだ２個所に材質が前記金
属細線と同一な電圧検知線２線が取付けられ、同
電圧検知線２線が保護管外に引出されているの
で、 (1) 先端部直近で４端子法に構成するため、先端
部のみの抵抗が正確に測定でき、溶融温度での
溶断をシヤープに検出できる。

(2) 同種金属線対から構成するため、端子間での
熱起電力を生じず、抵抗測定が正確となる。

従つて、軟化融着帯の内部形状が1450℃温度分
布線等により判明し、軟化融着帯の全体像が正確
に把握できるようになる。その結果、軟化融着帯
形状の制御も従来より容易に行えるようになり、
炉内ガス流分布の制御を適確に行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は一実施例の溶断型測温素子の縦断面
図、第２図ａ，ｂは同実施例の溶断型測温素子の
横断面図、第３図は同実施例の信号検出回路を示
す回路図、第４図ａは同実施例の溶断型測温素子
の出力電圧を示すグラフ、第４図ｂは従来の測温
素子の検出出力を示すグラフ、第５図は前記実施
例の測定プローブの斜視図、第６図は従来の測定
素子の縦断面図である。 １……溶断型測温素子、２……保護シース、３
……金属細線としての金属素線、３ａ……接続点
としての閉路先端、３ｂ，３ｃ……開路先端、４
……充填物、５……電圧検知線、５ａ，５ｂ……
取付け点、５ｃ，５ｄ……電圧検知線の引出しリ
ード、６……電流源、７……電圧計、８……鋼
管、９ａ〜９ｄ……検知孔、１０ａ〜１０ｄ……
第１〜第４の溶断型測温素子のそれぞれの閉路先
端、１１……測定プローブ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 溶融温度が既知の金属細線２条を、一端を相
   互に接続して保護管内に収容し、前記金属細線
   の溶断によつて温度検知を行う溶断型測温素子
   において、前記相互に接続した接続点の近傍で
   同接続点を挟んだ２個所に材質が前記金属細線
   と同一な電圧検知線２線が取付けられ、同電圧
   検知線２線が保護管外に引出されていることを
   特徴とする溶断型測温素子。 (2) 前記金属細線および電圧検知線の材質が、ク
   ロメル（溶融点が大凡1427℃）あるいはカンタ
   ル（溶融点が大凡1510℃）であることを特徴と
   する請求項１記載の溶断型測温素子。 (3) 複数箇が鋼管内に収容され、それぞれの前記
   接続点が前記鋼管の長さ方向の異なる位置にあ
   ることを特徴とする請求項１あるいは２記載の
   溶断型測温素子。