WO1997016709A1

WO1997016709A1 - Temperature measurement method, temperature control method and temperature measurement apparatus for high-temperature melt

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Publication number: WO1997016709A1
Application number: PCT/JP1996/003197
Authority: WO
Inventors: Susumu Okabe; Fumihiko Ogino; Hideya Sato; Nozomu Hasegawa; Takashi Funamizu; Yoshirou Yamada
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1995-11-02
Filing date: 1996-10-31
Publication date: 1997-05-09
Anticipated expiration: 1998-05-02
Also published as: EP0802401A1; AU7339096A; AU713762B2; CA2209207A1; KR100348980B1; EP0802401A4

Description

明細害

高温熔体の温度測定方法と温度制御方法およびこれに用いる温度測定装置

技術分野本発明は、金属製鍊などにおいて、 ^内の高温熔体の温度を容易にかつ精度良く測定することができる温度測定方法と該方法による温度制御方法、およびこれに用いる温度測定装置に関する。

背景技術溶融金属の温度測定には従来から熱電対が利用されており、溶融金属に直接装入して使用する消耗型の熱電対ゃセラミック製保護管に収納したものなどが知られている。ところが、消耗型熱電対は毎回の測定ごとにセンサ一プローブを交換しなければならず測定操作が繁雑である。また、使い捨てであるためコスト高になるのを避けられない。一方、保護管を有するものは、その材質の耐蝕性や熱衝繫性に問題があり、計測時間が 5〜 2 0時間程度しか維持できない。

このような熟電対を用いた温度計のほかに、光ファイバ一を利用した測温方法も実施されてる。例えば、光ファイバ一の検出端を収納したセラミック製保護管の先端を溶融金属に挿入し、光ファイバ一を通じて挿入部分の放射熱を光信号として放射温度計に伝達して温度を測定する方法が知られている

(特開平 4-348236号、特開平 4- 329323号など）。ところが、この方法では、光ファイバ一先端の揷入部が汚れて測定精度が低下する問題が暫々ある。また、その対策として先端部に汚れ付着防止用のガスを流すことも行われている（特開昭 60-231126号等）力 S、この場合にはガス流によって先端部の温度が低下し、測定精度の向上には限界がある。

また、光ファイバ一先端を高温熔体に挿入し、熔体の放熱光を直接検出して温度測定を行う方法も実施されている（特開昭 62- 19729号など）。この方法は、製鉄炉のように熔体温度が 1 5 0 0 以上に達する高温熔体の場合には、石英ファイバ一先端が熔体挿入中に溶融するので常に新しいファイバー端面が熔体に接触して連続測定できるが、製銅炉のように銅熔体が 1 2 0 0 ^前後の場合には熔体温度との関係で鉄熔体のような連続的な温度測定ができず、しかも測定誤差が大きいと云う問題がある。

本発明は、従来の光ファイバ一を利用した挿入消耗型の測温方法における上記問題を解決した温度測定方法とその装置を提供することを目的とする。さらに、本発明は、上記温度測定方法を用いた熔体温度の制御方法を提供するものである。

金属製鍊において用いられる各種の溶解炉において、熔体表面にフェライト系スラグを有するものは、熔体温度が低すぎるとスラグ温度が低下してマグネタイトが析出し、これが增すにつれてスラグの流動性が次第に失われる。このようなスラグの流動性低下はスラグの移動を困難にし、例えば、連続製銅法において、炉の排出口ゃ炉間をつなぐ排出樋の閉塞を生じ、操業に大きな影響を及ぼす。すなわち、連続製銅法の製銅炉では、マット中の鉄が酸化されてスラグ化し、フラックスとして加える石灰と共に CaO"FeO_n-Cu₂0系からなるカルシウムフェライトスラグが生成し、このスラグは比較的低温でも良好な流動性を有するが、それでも熔体温度が 1 2 0 0 を下回るとマグネタイトが析出し始め、熔体温度の低下と共にマグネタイト析出量が增し、これに比例してスラグの粘性が高くなり次第に流動性を失うようになる。

このようなスラグの流動性の低下を防止するには、熔体温度をマグネタイトの析出が増加しない 1 2 0 0 ^より僅かに高い温度に維持すれば良いが、実操業上、熔体温度の変動は避けられず、しかも正確に熔体温度を測定できないと温度変動の幅も大きく、このため 1 2 0 0 の下限温度を割り込まないように高めの温度で操業を行うことが多くなる。

従来は消耗型熱電対を用いた温度測定であり、連続的な測定ができず 4 0 〜6 0分に一回程度の測定であるため、変動幅を考慮して熔体温度を 1 2 3 0 以上に制御していた。このような従来の熔体温度制御においては、目標下限温度が 1 2 0 Ο ΐであるにもかかわらず実際の熔体温度は約 3 0で以上も高い温度範囲で管理されている。従来のように炉內温度を高めに管理した場合、炉材 (耐火材)の溶損が激しくなるためにその寿命が短くなり、また冷材として炉内に投入されるスクラップ銅、金銀滓などの処理量が滅少する問題がある。

一般に炉内の耐火材は熔体によって溶損されるのを避けることができず、炉内温度が高いほど溶損量が大きい。例えば、スラグ温度とマグネシア溶解速度との関係についてみると、円柱状のマグネシア焼結体試料をフェライト系スラグに挿入した場合、直径減少量はスラグ温度によって大きな影轡を受け、スラグ温度が 1 3 7 5 の溶解速度は 1 3 5 0でのおよそ 1 · 7倍であり、わずか 2 5 の温度差で溶解速度が大きく異なることが報告されている（「鉄と銅」 67 (1981) , ρ1726) 。

以上のように、熔体温度が高すぎると炉材の寿命を縮め、他方、熔体温度が低すぎるとスラグの鉄分がマグネタイトとして析出し、この量が増えるとスラグの流動性が低下して操業に支障をきたす問題がある。

本発明は従来の熔体温度制御における上記問題を解決したものであり、上記温度測定方法を利用することにより熔体温度を従来の温度範囲よりも低く、マグネタイトの析出量が少ない温度範囲であって出来るだけ低い温度に制御し、炉材の溶損を抑えて炉材寿命の長期化を図り、また冷材として投入するスクラップ銅ゃ金銀滓などの処理量を高めると共にスラグの流動性を維持して効率の良い円滑な操業を可能にしたものである。

また、本発明は上記温度測定方法に用いる光温度測定装置について、羽口を通じて炉内温度を測定する場合にも、羽口の閉塞などを防止して信頼性の高い温度測定を可能にする光温度測定装置を提供する。

従来、羽口を通じて炉内温度を測定する装置として、特開昭 61- 288028号に記載する温度検出装置が知られている。この装置は羽口に挿入される誘導管、該誘導管の後端に補助管を介して装着された放射温度計、該放射温度計の直前に介設された透明板、該誘導管の外周に張り出して形成された係合部およぴハンドルによって形成されており、誘導管を炉の羽口に挿入して固定し、誘導管および透明板を通じて観察される炉内の輻射光を放射温度計によって検出する温度測定装置である。

この装置は、放射温度計の部分を精鉱供給管に置き換えた精鉱吹込み装 S と共通の構造を有するので、精鉱吹込み装置と相互に交換して取り付けられる利点を有しているが、熔体温度を誘導管と透明板を通じて離れた位置から測定するために管内の塵埃や暴によって誤差を生じ易い。熔体の輻射光は^ 内ガス、熔体の波立ち、熔体表面の浮遊物の影響あるいは酸化の進行に伴う熔体輻射率の変化に応じて変わるために正確な測定が難しい。さらに、温度測定装置は係合部を介して羽口に固定する形式であるために、多数の羽口を連続的に測定する場合には装着に手間取る問題がある。

また、この他にペリスコープを利用した温度測定装置も知られている（特開昭 60-231126号）。この装置は、羽口の開口端部に挿入されるペリスコープと、該ペリスコープに接続した光ケーブル、および該光ケ一ブルに接続した光検出回路によって構成されており、羽口を通じてペリスコープによって観察される熔体の熱放射を光検出回路によって温度量に変換して熔体温度を測定する装置である。し力し、この装置においても、熔体温度は羽口を通じて離れた位置から測定するために炉內ガス、熔体の波立や泡立ち、熔体表面の浮遊物ないし異物の影響あるいは酸化の進行による熔体輻射率の変化による影響を受け、正確な温度測定が困難である。また、羽口のパンチング孔とは別の挿入孔からペリスコープを差し込む形式であるために、羽口の大幅な改良が必要である。さらに、このため、羽口の閉塞を解消するために挿入するパンチングロッドとの兼ね合いが問題になる。このような熔体の放射光を対象とする間接的な温度測定の他に、光フアイバー先端を熔体に挿入して熔体の輻射光を直接に測定する方法も知られている（特開昭 62-19729号等）。この方法によれば、炉内ガスゃ熔体の波立などによる影轡を受けないが、羽口に光ファイバ一を挿入するには、羽口の閉塞を解消する必要があり、特に多数の羽口を対象とする場合には、光ファイバ一の挿入と羽口の閉塞を解消する手段との兼ね合いが実用上の問題になる。本発明は、高温熔体の温度測定における従来の上記問題を解消したものであって、製鍊炉の羽口を通じて光ファイバ一を炉内の熔体に挿入する形式の温度測定方法において、羽口の閉塞解消と温度測定とが順次連続的に行うことができる信頼性の高い温度測定装置を提供するものである。

発明の開示本発明に係る温度測定方法は、高温熔体に光ファイバ一先端を揷入し、該光ファイバ一を通じて伝達される光信号を温度量に変換して高温熔体の温度を測定する方法において、光ファイバ一を繰り返し高温熔体に挿入して温度測定する際に、失透した光ファイバ一先端を切断し、光ファイバ一の新たな先端を高温熔体に挿入して繰り返し温度測定を行うことを特徴とするものである。

上記温度測定方法において、光フアイバー先端の切断は失透の程度に応じて適宜行われ、光ファイバ一の引上時毎に切断しても良く、また光ファイバ一の挿入を数回橾り返した後に切断しても良い。

また、本発明に係る温度測定方法の他の態様として、高温熔体に光フアイバ一先端を挿入し、該光ファイバ一を通じて伝達される光信号を温度量に変換して高温熔体の温度を測定する方法において、高温熔体に対する光ファィバーの挿入時と引上時に発生する測温ピークを除外し、該測温ピークによつて挟まれた定常値によって温度を測定することを特徴とする温度測定方法を含む。

このような測温ピークを除外することにより、外乱の影響が排除された精度の良い温度測定結果が得られる。さらに、本発明によれば、高温熔体に光ファイバ一先端を挿入し、該光フアイバーを通じて伝達される光信号を温度量に変換して高温熔体の温度を連続的に測定する方法において、光ファイバ一を一定時間毎に操り返し高温熔体に挿入して温度測定することにより、熔体表面にフェライト系スラグが形成される高温熔体の温度を 1 2 1 0 ± 1 0 に制御する温度制御方法が提供される。

この温度制御方法は本発明の上記温度測定方法に基づくものであり、失透した光フアイバー先端を切断し、光フアイバーの新たな先端を高温熔体に挿入して繰り返し温度測定を行う態様、および光ファィバーの挿入時と引上時に発生する測温ピークを除外し、該測温ピークによって挟まれた定常値によつて温度を測定する態様を含む。

この温度制御方法によれば、熔体温度を従来の温度範囲よりも低く、マグネタイトの析出量が少ない温度範囲であって出来るだけ低い温度に制御することにより炉材の溶損を抑えて炉材寿命の長期化を図り、また冷材として投入するスクラップ銅や金銀滓などの処理量を高めると共にスラグの流動性を維持して効率の良い円滑な操業を行うことができる。また本発明によれば、上記温度測定方法に用いる測定装置として以下の構成を有するものが提供される。すなわち、先端が高温熔体に挿入され該高温熔体の放射光を伝達する光ファイバ一、該光ファイバ一を高温熔体に出し入れする送出入手段、光ファイバ一を高温熔体に向かって案内するガイド手段、高温熔体から引上げた光ファィバ一先端を切断する手段、光ファイバ一よつて伝達された光信号を温度量に変換する光温度検知器を有することを特徴とする光温度測定装置が提供される。この光温度測定装置は、ガイド手段に代えて、光ファイバ一先端を高温熔体に出し入れするために高温熔体に向かって伸縮するロッドを備えた伸縮手段を有したもの、光ファイバ一切断手段として光ファイバ一が高温熔体から引き上げられた位置で光ファイバ一先端を切断するカッターと上記ロッド先端から伸びる光ファイバ一を把持するクランプ手段とが設けられているものを含む。

また、上記伸縮手段が伸縮口ッドを備えたシリンダ一手段によって形成されており、また光ファイバ一収納手段が伸縮ロッド後端に連結された台車、該台車に装着した光フアイバーの卷付部および光フアイバ一を引き出す送給手段によって形成されており、上記シリンダー手段の後端には長手方向にガィドフレームが設けられ、該ガイドフレームに沿って上記台車が伸縮口ッドと一体に移動すると共に該台車の卷付部から引出された光ファィバーが上記伸縮口ソドの内部を莨通してロッド先端から突出しているものを含む。上記光ファイバ一の送給手段はピンチローラと光ファイバ一の拠りを除去する矯正ローラによって形成することができる。このピンチローラの締付圧は調整可能に形成すれば良く、好ましくは、光ファイバ一の垂れ下がりを防止するために伸縮口ッド先端に案内管が突設される。

好ましくは、上記光ファイバ一切断手段は伸縮手段の先端に装着されて、該切断手段の力ッターとクランプ手段は伸縮口ッド先端から伸びた光ファィバーを間にし相対向すると共に光ファイバ一に向かって前後進自在に設けられており、また上記クランプ手段は伸縮ロッドの伸縮方向に対して往復動自在に設けられる。さらに、本発明によれば、羽口を通じて炉内温度を測定する装置として以下の構成を有するものが提供される。すなわち、高温熔体に光ファイバ一先端を挿入し、該光ファイバ一を通じて伝達される光信号を温度量に変換することにより高温熔体の温度を測定する装置であって、炉の羽口を通じて高温熔体の温度を測定する手段（ィ）と、該羽口の閉塞を解消するパンチング手段 (口）とを有し、上記温度測定手段 (ィ)には、先端が高温熔体に挿入される光ファィバ一、該光フアイバーを通じて伝達される光信号を温度量に変換する光温度計、該光ファイバ一を羽口に導く案内管、該光ファイバ一が挿通した案內管を羽口に出し入れする送出入手段、および光ファイバ一の送出手段が設けられており、上記パンチング手段 (π)には、羽口の閉塞を突き崩すパンチングロッドおよびその往復動手段が設けられていることを特徴とする温度測定装置が提供される。

上記温度測定装置では、好ましくは、案内管に光ファイバ一が挿通されると共に該案内管の後部に該光ファィバーの収納部および送出手段が装着され、一方、該案内管の先端に光ファィバーの失透した先端部を除去する切断手段が設けられる。また、炉の複数の羽口に沿って移動自在に設けた台車に、上記温度測定手段と上記パンチングロッドとが、該羽口に向かって並設されており、羽口にパンチングロッドを挿入して閉塞を解消した後に、引き続き台車の移動により、該羽口に温度測定手段が挿入され、羽口の閉塞解消と温度測定が順次行われるものを含み、温度測定手段の案内管と複数のパンチングロッドとが、羽口相互の間隔と同間隔あるいはその整数倍の間隔に並設されているものを含む。

図面の簡単な説明第 1図は本発明に係る測温系の概念図、第 2図は本発明の測温系で用いる光ファィバー先端の概略断面図、第 3図は本発明の測定系による測温チヤ一ト、第 4図は本発明の測定系による測定値と消耗型熱電対による測定値の対比グラフである。

第 5図はフェライト系スラグに対するマグネシアの溶解量を示すグラフ、第 6図は Ca0-Fe0_n- Cu₂0系の部分状態図。

第 7図は本発明の光温度測定装置の全体構造を示す概略図、第 8図は該装置の光ファイバ一収納手段の構成を示す部分切断斜視図、第 9図は該装置先端の切断手段の構成を示す部分図、第 1 0図は該装置の切断手段の作動を示す説明図、第 1 1図は該装置の作動状態を示す説明図であり、（a )は測定前後、（b )は測定中を示す。

第 1 2図は本発明に係る温度測定装置の全体概略図、第 1 3図は該温度測定手段の概念図、第 1 4図は該温度測定装置の切断手段の概念図である。

発明を実施するための最良の形態本発明に係る高温熔体の温度測定方法について、図面を参照して以下に詳しく説明する。第 1図は本発明の測定方法および測定装置の概略を示す概念図であり、第 2図はファイバー先端とガイド部材の概略断面図、第 3図は本発明による測定結果を示すチヤ一トである。

測定装置一 1

図示する本発明の測定装 Sは、その先端が高温熔体 2 1 0に挿入され該高温熔体の放射光を伝達する光ファイバ一 2 2 0を有する。該光ファイバ一 2 2 0は、第 2図に示すように、コアガラス 2 2 0 aとクラッド 2 2 0 bからなる石英ファイバーを芯線とし、これを極薄のステンレス製チューブからなる金属被覆 2 2 0 cによって補強したものであり、該光ファイバ一 2 2 0は光通信に常用されているものを用いることができる。

上記光ファイバ一 2 2 0はボビン 2 2 1に所定量巻き取られており、一方、高温熔体 2 1 0が貯溜されている炉 2 3 0の湯面上方には光ファイバ一 2 2 0を溶融炉 2 3 0の湯面に導くガイド手段 2 4 0が設けられている。ガイド手段 2 4 0はその内部を光ファイバ一 2 2 0が莨通するパイプないし樋状の部材であれば良い。該ガイド手段 2 4 0の出口付近（送出入位置）には光フアイバー先端を切断するための剪断機 2 5 0が配設されており、光ファイバ一先端は該剪断機 2 5 0の刃の間に往復動自在に挿通されている。上記ポビン 2 2 1とガイド手段 2 4 0の間には光ファイバ一 2 2 0を高温熔体 2 1 0に向かって出し入れするためのピンチロール 2 2 2が設けられている。なお、該ピンチロール 2 2 2に代えて、他の送出入手段を用いても良く、また、ボビン 2 2 1の卷取軸に回転駆動手段を連結し、卷取軸の駆動によって光ファイバ一 2 2 0を出し入れしても良い。

光ファイバ一 2 2 0の後端には光ファイバ一よつて伝達された光信号を温度量に変換する光温度検知器 2 6 0が接統されている。なお、必要に応じ、該検知器 2 6 0には温度表示器が付設される。検知器 2 6 0は市販品を利用することができる。

測定方法一 1

銅熔体などの高温熔体 2 1 0の温度を測定するには、ピンチロール 2 2 2 ないしボビン 2 2 1の卷取軸の回転により光ファイバ一 2 2 0を引き出して、その先端を高温熔体 2 1 0に挿入し、該熔体から生じる放熱光を該光フアイバ一 2 2 0を通じて光温度検知器 2 6 0に伝達する。伝達された光信号は該検知器 2 6 0によって温度量に変換される。

この場合、銅熔体などに挿入されたファイバ一先端部は高温のために次第に失透するので、所定時間挿入した後にファイバー先端を引上げ、剪断機 2 5 0によって失透した先端部分を切断する。切断後、再びファイバー先端を熔体 2 1 0に挿入し、測定を橾り返す。なお所定回数挿入した後に失透を生じるものは、その程度により所定回数挿入した後に必要に応じて先端部分を切断すればよい。

このように、高温熔体に光ファイバ一先端を間欠的に出し入れする場合において、挿入時に、石英ファイバー芯線外周の樹脂被覆 (UVコート）および金属被覆 2 2 0 cの外周に榭脂コートを有するものはこの樹脂コートが燃焼してフレームを生じ、第 3図に示すように温度測定のチャートには測定開始時に顕著な温度ピーク aが記録される。このフレームは榭脂コ一テングを除去した金属被覆を用いることによって減少できるが、石英ファイバー芯線外周の樹脂被覆は除去できないので、挿入時のフレームの発生は避けられない。さらに、光ファイバ一先端を熔体から引き上げる際にも、熔体中の酸素濃度よりも外気中の酸素濃度が高いので光ファイバ一先端が外気に触れた瞬間に激しい燃焼を生じ、温度測定のチャートには測定開始時に類似した顕著な温度ピーク bが記録される。

このような光ファイバ一挿入時および引上時のフレームによる温度ピークは、鉄熔体では熔体温度が高いので大きな影響はないが、銅熔体では温度ピークよりも熔体温度が低いため、かかる外乱が大きな測^差になる。そこで、本発明の測定方法では挿入時と引上時の測定ピーク a , bを除外し、該測定ピーク a， bに挟まれた定常値 cを測定温度とする。

上記温度測定においては、ファイバー先端の十分に小さい端面を通じて均一温度の熔体を直接に観察するため、いわゆる空洞輻射に準じた状況が実現されており、近似的に理想黒体からの輻射と見なすことができるので、熔体の種類や性状による放射率補正が不要であり、正確な測定結果が得られる。また、応答性が早く 2〜 3秒程度の挿入時間で十分な温度測定を行うことができる。

以上のように、本発明の上記測定方法および測定装 Sは、光ファイバ一先端を高温熔体に間欠的に出し入れし、失透した先端部をその引上時に除去して再び測定を橾り返すと共にフアイバ一挿入時と引上時の外乱を除去して温度測定を行うので、銅熔体のように石英の溶融温度よりも熔体温度がかなり低い熔体に対しても精度の高い温度測定が可能である。具体的には、製銅炉における銅、酸化銅または硫化銅あるいはこれらを混合して含む熔体の温度測定に適し、さらには、これらと同等あるいはその付近、例えば 1000〜1400 程度の熔体温度を有する高温熔体の温度測定に適する。

実施例一 1

第 1図に示す測定系を用い、連統製銅炉の粗銅樋における銅熔体およびスラグ熔体の温度測定を実施した。なお、光ファイバ一は石英芯線 (石英部 φ ΐ 25 μ m、樹脂被覆 125 μ m)に樹脂コ一テングを除いた金属被覆 ( φ 1. 2mm)を設けたものを用いた。この光フアイバーの先端約 3 cmを粗銅の熔体に約 5秒揷入した後に引上げ、フアイバー先端部約 5 CBを切断した後に再び熔体に挿入することを繰り返した。

この測定結果を第 3図に示した。また各測定回ごとの温度値を消耗型熱電対の測定結果と対比して第 4図に示した。図中、〇印は本発明による測定値であり、秦印は消耗型熱電対による測定値である。

図示するように、本発明の測温結果は消耗型熱電対の測温結果と良く一致しており、信頼性の高いことが分かる。しかも消耗型熱電対と異なり繰り返し使用が可能であり、操作性および経済性に優れる。

以上説明した本発明の温度測定方法および測定装 Sによれば、銅熔体のように石英の溶触温度よりも熔体温度がかなり低い熔体に対しても、連統的に正確な熔体温度の測定を行うことができる。また、本発明の測定系は操作性が良く、経済性にも便れる。次に、上記温度測定方法に基づいた高温熔体の温度制御方法について説明する。

この温度制御方法は、高温熔体に光ファイバ一先端を挿入し、該光フアイバーを通じて伝達される光信号を温度量に換して高温熔体の温度を連続的に測定する方法において、光ファイバ一を一定時間毎に橾り返し高温熔体に挿入して温度測定することにより、熔体表面にフェライト系スラグが形成される高温熔体の温度を 1 2 1 0 ± 1 0 に制御する方法である。

ここで、フェライト系スラグとは酸化鉄を含むスラグを云い、代表的なものは連続製銅法の製銅炉におけるカルシウムフェライトスラグ（CaO"FeO_n- C u₂0) である。なお、スラグ温度は熔体温度に依存しているので、本発明において特に断らな t、限りスラグ温度と熔体温度とは同じ意味である。

以下、連続製銅法における製銅炉を例として本発明を具体的に説明する。上記製銅炉において、マット中の鉄分は酸化されてスラグ化し、フラックスとして加えられる石灰と共に熔体 (粗銅）の表面に酸化鉄を含むカルシゥムフェライトスラグ (C_a0~Fe0_n-Cu₂0)を形成する。このスラグは石灰分 (CaO)が 1 7〜1 3 ％、銅分 (Cu₂0)が 1 3〜1 7 wt%、残分が主に酸化鉄分からなる。

このカルシウムフェライトスラグに対するマグネシア耐火材の耐食性について検討したところ第 5図に示す結果が得られた。同図に示すように、該スラグに対するマグネシァの溶解量はスラグ温度とスラグ中の銅濃度によつて異なり、特にスラグ温度の影響が強く、製銅炉におけるスラグ銅濃度の範囲において、スラグ温度が 1 3 0 0で（1 5 7 3 K)のときにスラグ中のマグネシァ濃度は約 5 . 2 ％であるが、 1 2 0 0 ^ ( 1 4 7 3 K)でのマグネシア濃度は約 1 . 5 ％であり、 3分の 1に減少する。従って、スラグ温度を 1 2 0 0 近傍に制御すればマグネシアの溶損量を大幅に抑制でき、耐火材の寿命を延ばすことができる。

一方、上記カルシウムフェライトスラグの主成分である酸化鋇、酸化鉄および石灰についての 3元状態図（第 6図）によれば、該スラグの成分範囲（図中、斜線部分）は、スラグ温度が 1 3 0 0 では溶融状態を示すが、スラグ温度が低下するとマグネタイト（FeO_n)が析出して固相域が広がり、スラグ温度の低下に比例してマグネタイト量が增し、粘性が高くなる。スラグ温度が 1 2 0 0 を下回ると液相域が消失してスラグ中の鉄分は大部分が固相化し、スラグの粘性が著しく高くなる。このためスラグの流動性が失われ、炉の排出口や排出樋に固着してこれらの流路を閉塞する問題を生じる。

以上のように連続製銅法の製銅炉において、スラグの流動性が維持される下限温度は約 1 2 0 0 である。従って、本発明は出来るだけこの下限温度に近い範囲で熔体温度を維持するように、熔体の温度変動を考慮して目標管理温度を 1 2 1 0 とし、許容範囲を土 1 0 として熔体温度を制御する。これにより熔体温度は 1 2 0 0〜1 2 2 0での範囲に制御されることになり、従来の 1 2 3 O ^ 以上の管理温度に比べて 1 0〜3 O ^C低い温度で操業することができる。

この結果、第 5図に示すように、マグネシア耐火材の溶解量が 1 2 2 0〜 1 2 4 0 ¾の範囲から 1 2 0 0〜 1 2 2 0での範囲に概ね半減する。

実施例一 2

連続製銅法における製銅炉（C炉)において、粗銅熔体の目標管理温度を 1 2 1 0 ± 1 0 として操業を行った。熔体の温度測定は図 7の光温度測定装置を用いて 1 0分間隔で行い、熔体が目標温度を上回る場合には冷材（C炉スラグ、アノード残基、銅スクラップ）を適量投入し、或いは製銅炉に供給されるマット量を減らして発熱量を抑えて熔体温度を下げ、一方、熔体温度が目標温度を下回る場合には冷材の投入量を減らし、或いはマツトの供給量を增やして発熱量を高め、これらの操作により熔体温度を 1 2 0 0〜1 2 2 0 ¾ の範囲に制御した。

この結果、スラグの粘性は低く良好な流動性を有し、炉の排出口およ Ό¾ί においてスラグの固着による不都合は認められなかった。また、冷材の処理量は比較例に比べて 1時間あたり 0 . 8 ton増加した。

比較例一 1

実施例と同一の製銅萨において、従来の消耗型熱電対を用い、 1時間毎に熔体温度を測定して操業を行った。なお、実施例の結果から、 1時間毎の温度測定では熔体温度が 3 0 以上の温度変動をきたす可能性が明らかであるので、操業の安全性を考慮し、熔体温度が 1 2 0 0 を下回らないように、目標管理温度を 1 2 3 0でとした。

熔体温度が目標管理温度を外れる場合には実施例と同様の操作により熔体温度を調整したが、熔体温度はその温度変動により実質的に概ね 1 2 0 0〜 1 2 6 0 に維持された。

本操業例では、冷材の処理 fiは実施例の場合よりも少なかった。また、スラグ中の炉材 (MgO煉瓦)の溶解量は実施例の約 1 . 5倍であり、 ^材の寿命が短いことが確認された。さらに、スラグの流動性は概ね良好であつたが、粘性の高いものが排出されると同時に欉に铸付きが生成する場合があり、この铸付きの成分を分析したところマグネタイトであったことから、スラグが時どき 1 2 0 0 よりも低い温度まで変動したことが窺われた。以上説明した本発明に係る溶解炉の温度制御方法は、フェライト系スラグが形成される炉内で熔体温度をスラグの流動性が維持される下限温度付近で管理するものであり、従来の温度管理方法よりもかなり低い温度で操業することができる。従って、炉材の熱負荷が従来よりも少なく、スラグによる炉材の損傷も軽減されるので炉材の寿命を延ばすことができる。また、熔体に投入される冷材の処理量が多くなるので操業効率が向上する。次に、以上説明した高温熔体の温度測定および温度制御を行う場合に最適な光温度測定装置について、図面を参照しながら以下に詳しく説明する。第 7図は本発明の光温度測定装置の全体構造を示す概略図である。なお、光フアイバー収納部分をその側面から拡大した部分概略図を付カ卩して示した。第 8図は該装置の光ファィバー収納部分の構成を示す部分切断斜視部、第 9 図は該装置先端の切断手段の構成を示す部分図、第 1 0図は上記切断手段の作動を示す説明図、第 1 1図（a〉（b )は該装置の作動状態を示す説明図である。装置構成— 2

本発明の光温度測定装置は、高温熔体に光ファイバ一先端を挿入し、高温熔体の熱放射による放射光を光ファイバ一を通じて光温度検知器に伝達して温度量に変換することにより高温熔体の温度を測定する装置であり、伸縮するロッドを備えた伸縮手段 1 0、伸縮手段の伸縮ロッド 1 1と一体に移動する光ファイバ一収納手段 2 0、および伸縮手段の先端に位置する光ファイバ —切断手段 3 0を備えている。

伸縮手段 1 0の好適な構成例を第 7図および第 1 1図に示す。図示するように、伸縮手段 1 0は伸縮ロッド 1 1を備えたシリンダー手段によって形成されており、該シリンダ一手段の後端にはその長手方向に延びたガイドフレ —ム 1 2がー体に形成されている。該ガイドフレーム 1 2には台車 2 1が摺動自在に設けられ、該台車 2 1は伸縮ロッド 1 1の後端に連結されており、ガイドフレーム上を伸縮口ッド 1 1と一体に往復動する。

該台車 2 1には光ファイバ一 4 0が卷き取られている卷付部 2 2および光ファイバー 4 0を引き出す送給手段 2 3が装着されている。上記光ファイバ一収納手段 2 0は該台車 2 1と該台車に装着した卷付部 2 2および送給手段 2 3によって形成され、該台車 2 1の卷付部 2 2から引出された光ファイバ一 4 0は上記伸縮ロッド 1 1の内部を貫通してロッド先端 1 1 aから外側に突出している。

上記光ファイバ一収納手段 2 0の具体的な構成例を第 8図に示す。図示するように、台車 2 1の両側にはガイドフレーム 1 2の上下面に転接するローラ 1 2 a， 1 2 bおよびガイドフレーム 1 2の内側面に転接するローラ 1 2 cが設けられており、台車 2 1はこれらローラ 1 2 a， 1 2 b、 1 2 cを介してガイドフレーム 1 2に摺動自在に係合されている。該台車 2 1の後部には光ファイバ一 4 0を卷取るポビン 2 2が設けられており、該ボビン 2 2には光ファイバ一によつて伝達された放射光を温度量に変換する光温度検知機 2 3が内蔵されている。

さらに台車 2 1には、光ファイバ一 4 0の送給手段 2 3を形成する一対のピンチローラが設けられており、該ピンチローラ 2 3とポビン 2 2の間に、光ファイバ一 4 0の拠りを除去する壩正ローラ 2 4が配設されている。図示する構成では矯正ローラ 2 4は互いに転接する 3個のローラからなり、ボビン 2 2から延びた光ファイバ一 4 0はこれらのローラを卷回してピンチローラ 2 3に挟み込まれ、該ピンチローラ 2 3によって引出され、伸縮ロッド 1 1の内部を貫通してロッド先端 1 1 a突き出される。光ファイバ一 4 0のピンチローラ 2 3によって引出される長さは先端部の切断長さに応じて調整される。ここで、ピンチローラ 2 3の締付圧は、光ファイバ一の口径などに応じて適宜調整可能でれば好ましい。この締付圧が小さすぎるとピンチローラ 2 3がスリップし、また大きすぎると光ファイバ一を変形させて光の透過を妨げる虞がある。

一方、好ましくは第 7図および第 9図に示すように、上記伸縮ロッド 1 1 aの先端には、光ファイバ一の垂れ下がりを防止する案内管 1 3が設けられている、該案内管 1 3は伸縮ロッド 1 1の長手方向に伸びており、その内部を光ファイバ一 4 0が挿通して先端から突出している。伸縮手段の先端には切断手段 3 0が設けられている。

上記切断手段 3 0は光ファイバ一 4 0の先端部分を切断するカッター 3 1 と光ファイバ一 4 0を把持するクランプ手段 3 2を備え、好ましくは、上記伸縮手段 1 0と一体に形成される。該切断手段 3 0の好適な構成例を第 9図および第 1 0図に示す。図示するように、伸縮手段 1 0のシリンダー先端に井桁状のフレーム 3 3が固設されており、該フレーム 3 3にカッター 3 1とクランプ手段 3 2が装着されている。これらカッター 3 1およびクランプ手段 3 2は光ファイバ一 4 0を間に相対向して配置されており、該光ファイバ — 4 0に向かって前後進自在であると共に少なくともクランプ手段 3 2は光ファイバー 4 0の長手方向に沿って往復動自在に設けられている。

上記カッター 3 1は回転刃 3 1 aとその駆動モータ 3 1 bおよびこれらを一体に光ファイバ一 4 0に向かって往復動するシリンダ一手段 3 1 cによつて形成されており、該シリンダ一手段 3 1 cはフレーム 3 3に支持されており、該シリンダ一手段 3 1 cの先端に駆動モータ 3 1 bと共に回転刃 3 1 a が刃先を光ファイバ一 4 0に向けて装着されている。なお、上記シリンダー手段 3 1 cはフレーム 3 3を上下動するように設けても良い。

—方、クランプ手段 3 2は光ファイバ一 4 0を把持する開閉自在な爪部 3 2 aと該爪部 3 2 aを光ファイバ一 4 0に向かって往復動するシリンダ一手段 3 2 bおよび爪部 3 2 aとシリンダ一手段 3 2 bを一体に光ファイバ一 4 0に沿って上下動するシリンダ一手段 3 2 cによって形成されている。

光ファイバ一先端を切断する場合には、伸縮ロッド 1 1が後退して光ファィバー先端が伸縮ロッド先端の案内管 1 3の近傍に引き上げられた後、クランプ手段 3 2が案内管 1 3に向かって上昇し、爪部 3 2 aが開いた状態で光ファイバ一 4 0に向かって前進して光ファイバ一 4 0を緩く把持する。引続き、光ファイバ一 4 0を把持した状態でクランプ手段 3 2が光ファイバ一 4 oに沿って切断位 gまで下降し、次に、待機位置のカッター 3 1が前進し回転刃 3 1 aによって光ファイバ一先端を切断する。切断後、カッター 3 1は後退して待機位置に戻り、クランプ手段 3 2は爪部 3 2 aが開いて後退し、次回の切断時まで待機する。

なお、切断時におけるカッター 3 1、クランプ手段 3 2の動作は上記順序に限定されない。光ファイバ一をクランプ手段によって把持し、カッター 3 1によって安定に切断できる動作順序であれば良い。

光ファイバ一は光通信に常用されている第 2図に示す構造ものを用いることができる。

また一般に、製練^には熔体の温度低下を防止するために、炉の周囲に加熱パーナを設けて熔体を加熱しているが、温度測定の際、上記光温度測定装置の周囲に設けた加熱パーナの火炎によって測定誤差を生じないように、測定時には加熱パーナを自動的に消火し、測定後に再び自動的に着火する制御回路を設けると良い。

測定方法 (作用)

上記光温度測定装置は、第 1 1図に示すように、溶融作業の妨げにならないように上記装置を溶融炉 5 1の側方から熔体 5 0に向かってやや傾斜して支持フレーム 5 2に固定すると良い。

銅熔体などの高温熔体 5 0の温度を測定するには、伸縮手段 1 0によって伸縮ロッド 1 1を下降させ、光ファイバ一 4 0の先端を高温熔体 5 0に挿入する。高温熔体の放射光は光ファイバ一 4 0の先端部から入射し、その内部を通じて光温度検知機に伝達される。この光温度検知機により放射光の輝度に基づいて温度量が検出される。光ファイバ一の揷入時間は 2〜 3秒程度で足りる。

測定後、伸縮ロッド 1 1を上昇させて光ファイバ一先端を高温熔体 5 0から引上げる。ファイバー先端に失透が生じている場合には、前述のように切断手段 3 0によってファイバー先端の失透部分を切断する。銅熔体の場合には通常 4〜 5回の測定後に切断すればよいが、必要に応じ、毎回切断してもよい。なお、切断長さは失透部分の長さに基づくが、概ね 5〜 7 cm程度である。

ファイバ一先端を切断後、ピンチローラ 1 3によって、切断長さに応じた長さが引き出され、引き続き、伸縮ロッド 1 1を下降させて光ファイバ一 4 0の先端を高温熔体 5 0に挿入し、測定を繰り返す。

なお、高温熔体に光ファイバ一先端を間欠的に出し入れして温度測定を行う場合、前述のように、光ファイバ一 4 0が高温熔体に挿入された際、樹脂被覆 (UVコ-ト)が燃焼してフレームを生じ、測定対象の高温熔体とは異なる温度ピークが記録される。さらに、光ファイバ一先端を熔体から引き上げる際にも、熔体中の酸素濃度よりも外気中の酸素溏度が高いので光ファイバ一先端が外気に触れた瞬間に激しい燃焼を生じ、温度測定のチャートには測定開始時に類似した顕著な温度ピークが記録される。そこで、これが測^差にならないように、挿入時と引上時の測定ピークを除外し、これら測定ピークに挟まれた定常値に基づいて測定温度を定めると良い。なお、金属被覆の外周に樹脂コートを有する光ファイバ一を用いると上記影響が著しくなり測定誤差が大きくなるので金属被覆外周に榭脂コ一トを有しない光ファイバ一を用いるのが好ましい。以上説明した本発明の光温度測定装置は、光フアイバー先端を間欠的に高温熔体に挿入し、光ファイバ一を引き上げた際に失透した光ファイバ一先端部を適宜切断する機能を有するので、銅熔体のように石英の溶融温度よりも熔体温度がかなり低い熔体に対しても、連続的に正確な熔体温度の測定を行うことができる。また、光ファイバ一の収納部分が伸縮ロッドと一体に移動するので、光ファイバーを熔体に挿入する際にファイバ一の引出し長さは最小限で足り、また熔体から光ファイバ一を引上げた場合にもファイバ一の弛みなどによる不都合を生じることがない。

さらに、伸縮ロッド後端に連設した台車に光ファイバ一収納部を装着したものは、伸縮口ッドと光ファイバ一収納部分との一体移動が円滑であり操作性に優れており、また伸縮ロッド内部を貫通して、その先端から光ファイバ ―を突出すようにしたことにより、伸縮手段と光フアイバー収納部分とがコンパクトに一体化され、かつ伸縮手段が光ファイバ一延長部分の保護ケースとしての役割も果たすことができる。

また、上記切断手段はクランプ手段とカッターとを有するので、切断時に光フアイバーを把持して安定に切断することができ、これらクランプ手段とカッターとを伸縮手段と一体に形成したものは装 S全体の向きを変えた場合などにも切断位 eを調整する必要がなく操作性に優れる。また、クランプ手段および力ッターが光ファィバーに対して前後進し、かつクランプ手段が案内管先端付近で光ファイバ一を把持した後に切断位置まで移動するようにすれば、光フアイバーの先端が垂れ下がつていても案内管先端付近でこれを正確に把持して切断することができる。

また、光ファイバ一卷付部に光温度検知器を内装することにより装置をより小形化することができ、さらに、光ファイバ一収納部の矮正ローラおよび伸縮ロッド先端の案内管を設けることにより、光ファイバ一の拠れや橈み、垂れ下がりが解消されるので、装置の操作性が一層向上する。

この他に、外周に榭脂コートを有しない光ファイバ一を用い、また、該光温度測定装置周辺の加熱パーナを自動消火し、再着火する制御回路を設けることにより、榭脂コ一トの燃焼や加熱バ一ナによる影饗を排除して精度がより高レ、温度測定を行うことができる。次に、本発明の羽口を通じて炉内温度を測定する温度測定装置について、図面を参照しながら以下に詳しく説明する。

第 1 2図は本発明に係る温度測定装置の全体概略図、第 1 3図は温度測定手段の概念図、第 1 4図は該装置の切断手段の概念図である。

装置構成— 3

本発明の温度測定装置 1 1 0は、製鍊炉の羽口 1 6 0を通じて高温熔体の温度を測定する手段 1 2 0と、該羽ロ 1 6 0の閉塞を解消するパンチング手段 1 3 0とを有する。なお本発明において製練垆とは、各種金属製練の転^、精製炉、溶鍊炉、分離炉、製銅、溶鉱炉など羽口を有する炉を広く含む。また羽口には、温度測定手段やパンチング手段を引き抜いた際に、羽ロを密閉するシール手段を有するものが好ましい。一例として、第 1 3図に示すように、羽口の通孔上部に収納される球状のシ一ル部材 1 6 1が用いられる。該シール部材 1 6 1は温度測定手段やパンチング手段によって通孔上部に押し上げられ、これらを羽口から引き抜いた時には羽口の通孔 1 6 3に落下して羽口を閉じ、炉内の漏れを防ぐ。

本発明に係る温度測定手段 1 2 0は光ファイバ一によつて形成されており、先端が高温熔体に挿入される光ファイバ一 1 2 1、該光ファイバ一 1 2 1を通じて伝達される光信号を温度量に変換する光温度計 1 2 2、該光ファイバ —1 2 1を羽口 1 6 0に導く案内管 1 2 3、該案内管 1 2 3を羽口 1 6 0に出し入れする送出入手段 1 2 4、および光ファイバ一 1 2 1の送出手段 1 2 5、温度測定時に案内管内部をガスパージするためのガス導入管 1 2 7が設けられて V、る。

上記案内管 1 2 3は製鍊炉の羽口 1 6 0に面し、送出入手段 1 2 4によつて羽口 1 6 0に送出入自在に設置されている。図示する例では送出入手段 1 2 4としてシリンダー手段が用いられており、そのロッド先端が案内管 1 2 3の後部に一体に連結されている。該案内管 1 2 3には温度測定用の光ファィバ一 1 2 1が挿通し、上記シリンダ一手段 1 2 4によって羽口 1 6 0に出し入れされる。なお、温度測定時には案内管 1 2 3を羽口に挿入した際に炉内への通気を遮断するように、ガス導入管 1 2 7を通じて案内管内部に加圧ガスを流し、この加圧ガス導入により炉内の熔体が案内管内部に侵入するのを防止する。

上記案內管 1 2 3の後方には卷取用ポビン 1 2 6が設けられており、該ポビン 1 2 6には光温度計 1 2 2が内装されている。光ファイバ一 1 2 1は上記ボビン 1 2 6に卷取られ、光温度計 1 2 2に接続されている。さらに該ボビン 1 2 6の引出口には送出手段のピンチロール 1 2 5が設けられている。ボビン 1 2 6およびピンチロール 1 2 5からなる収納部は、好ましくは第 1 2図に示すように、上記案内管 1 2 3の後端に一体に形成される。光フアイバーが挿通した案内管 1 2 3が羽口 1 6 0に挿入されると、ピンチローノレ 1 2 5によって光ファイバ一 1 2 1が前方に搡り出され、その先端が炉内の熔体に挿入される。

さらに、好ましくは、上記案内管 1 2 3の先端に、光ファイバ一の失透した先端部を除去する切断手段が設けられる。第 1 4図に示すように、該切断手段 1 4 0は光ファイバ一 1 2 1を把持するクランプ 1 4 1と把持された光ファイバ一 1 2 1の先端部を切断するカッター 1 4 3を備えている。クランプ 1 4 1は光ファイバ一 1 2 1を把持する開閉自在な爪 1 4 2を有し、一方、カッター 1 4 3は切断刃 1 4 4を有する。なお切断刃 1 4 4は図示する回転刃に限らず剪断刃でも良い。

クランプ 1 4 1とカッター 1 4 3は光ファイバ一 1 2 1に向かって往復動自在に設けられ、通常は案內管 1 2 3の往復動を妨げないように待機位置に後退している。案内管 1 2 3が羽口から引き抜力れて待機位置に復帰した後、クランプ 1 4 1が前進して案内管 1 2 3の先端から突出している光ファイバ —1 2 1の先端部を把持し、カッター 1 4 3が前進して該先端部を切断する。切断後、クランプ 1 4 1およびカッター 1 4 3は再び待機位置に後退する。上記パンチング手段 1 3 0は羽口の閉塞を突き崩すパンチングロッド 1 3 1およびその往復動手段 1 3 2によって形成されている。パンチングロッド 1 3 1は羽口 1 6 0に向かって往復動自在に配置され、その後方に往復動手段のシリンダ一手段 1 3 2が設けられ、該シリンダ一手段 1 3 2のロッド先端に連結され、該ロッドの伸縮により羽口 1 6 0に向かって往復動される。図示する例では、パンチングロッド 1 3 1の往復動方向に沿った一対のガイド 1 3 5と、該ガイド 1 3 5に沿って摺動するスライダー 1 3 6が設けられ、該スライダー 1 3 6に複数本（3本）のロッドが一体に装着されており、上記シリンダー手段 1 3 2のロッド先端が該スライダー 1 3 6に連結されている。該パンチングロッド 1 3 1はシリンダ一手段によって羽口 1 6 0に挿入され、羽口の炉内開口部に凝固しているスラグ等を突き崩して羽口の閉塞を解消する。その後、引き続き該ロッド 1 3 1はシリンダ一手段 1 3 2によつて引き戻され、待機位置に復帰する。

上記温度測定手段と上記パンチング手段は、好ましくは、製鍊炉の羽口に沿って移動する台車に一体に設けらる。第 1 2図に示すように、製鍊炉の羽口に沿って走行する台車 1 5 0を設け、該台車 1 5 0の上に温度測定手段の案内管 1 2 3と複数のパンチングロッド 1 3 1およびこれらの往復動手段が設けられる。なお、台車 1 5 0の走行手段は、図示するようにモータ 1 5 1 を設け、製鍊炉 1 5 3に沿って SB設したレール 1 5 2上を自走するものでも良く、その他適宜の手段でも良い。

台車 1 5 0に載置された案内管 1 2 3およびパンチングロッド 1 3 1は羽口に面して並設されており、好ましくは羽口相互の間隔と同間隔あるいはその整数倍の間隔に設けられている。このように羽口と同間隔あるいはその整数倍の間隔に設けることにより、パンチングロッドを複数の羽口に同時に揷入して閉塞を解消することができ、またパンチングロッドによる閉塞解消と平行して案内管 1 2 3を閉塞の解消された羽口に挿入して温度測定を行うことができる。

さらに、温度測定手段とパンチングロッドとを台車の上に一体に設けることにより、羽口の閉塞解消と温度測定を順次連続的に行うことができる。装置の作用

温度測定を行う羽口に面する位置に台車 1 5 0を停車させ、羽口 1 6 0とパンチングロッド 1 3 1の位置を合わせた後に、シリンダ一手段 1 3 2により複数のパンチングロッド 1 3 1が同時に羽口に押し込まれ、羽口の炉内開口部に付着しているスラグ等が突き崩されて羽口の閉塞が解消される。閉塞解消後、シリンダ一手段 1 3 2によりパンチングロッド 1 3 1が待機位置まで引き戻される。

引き続き、台車 1 5 0を移動して閉塞を解消した羽口に隣接する羽口にパンチングロッド 1 3 1を合わせる。ここで、パンチングロッド 1 3 1および案内管 1 2 3は羽口相互の間隔と同間隔に並設されているので、台車 1 5 0 を移動してパンチングロッド 1 3 1を閉塞を解消する羽口に位置合わせすることにより、上記案内管 1 2 3も既に閉塞が解消された隣接する羽口に面する位置になる。位置合わせ後、シリンダー手段によりパンチングロッド 1 3 1と案内管 1 2 3とが各々対応する羽口に挿入されて閉塞の解消と温度測定とが行われる。

温度測定手段 1 2 0の案内管 1 2 3が閉塞を解消した羽口に挿入され、案内管先端が炉内に達すると、該案內管 1 2 3に挿通されている光ファイバ一 1 2 1がピンチロール 1 2 5によって更に送り込まれ、ファイバ一先端が炉内の熔体に挿入される。この温度測定時にはガス導入管 1 2 7を通じて加圧ガスが案内管内部に導入され、炉内の熔体が案内管内部に侵入するのが防止される。熔体の輻射光は光ファイバ一 1 2 1を通じて光温度計 1 2 2に伝達され、その輝度に基づいて温度量が検出される。なお、光ファイバ一の挿入時間は 2〜 3秒程度で足りる。

温度測定後、シリンダー手段 1 2 4によって案内管 1 2 3が羽口から引き抜かれ、待機位置に引き戻される。ここで、ファイバ一先端が失透している場合には、切断手段によって失透部分が切断される。すなわち、案内管 1 2 3から突き出している光ファイバ一先端に向かってクランプ 1 4 1が前進し、該ファイバー先端部を把持する。次いで、カッター 1 4 3が前進し該先端部を切断する。切断後、クランプ 1 4 1およびカッター 1 4 3は再び待機位置に後退する。なお、銅熔体の場合には通常 4〜 5回の測定後に切断すれば良く、切断時期は適宜定められる。また切断長さは失透長さによるが概ね 5〜 7 cm程度である。

上記案内管 1 2 3およびパンチングロッド 1 3 1が羽口から引き抜かれると、羽口上部に押し上げられていた球状のシール部材 1 6 1が落下して羽口を閉じるが、案内管 1 2 3を引き抜く際に、このシール部材 1 6 1によって光ファイバ一先端が損傷を受けないように、温度測定後、光ファイバ一先端を案內管内部に引き入れた状態で案内管 1 2 3を羽口 1 6 0から引き抜いても良い。

上記案内管 1 2 3と共にパンチングロッド 1 3 1が羽口から引き抜力、れ、待機位置に引き戻される。その後、台車 1 5 0を移動し、再び羽口とパンチングロッド 1 3 1および案内管 1 2 3の位置を合わせて上記動作を繰り返す。本発明の上記温度測定装置によれば、以上のように、羽口の閉塞解消手段を有するので、羽口のパンチングと連動して温度測定を行なうことができる。従って、製鍊炉の羽口の保守と炉内温度の測定を短時間に効率良く行うことができる。

さらに、製鍊炉の羽口に沿って走行する台車に温度測定手段と複数のパンチング手段を一体に設けたものは、パンチングロッドを複数の羽口に同時に挿入して閉塞を解消することができ、さらにパンチングロッドによる閉塞解消と平行して閉塞を解消した羽口に案内管を挿入し温度測定を行うことができるので、羽口の閉塞解消と温度測定を順次連続的に行うことができる。また、上記温度測定手段は光ファイバ一の先端を熔体に挿入して温度測定を行う方式であるので、従来の輻射光を観察する放射温度計と異なり、熔体の波立ちや泡立ち、浮遊物や異物、輻射率の変化による影響を受けず、正確な温度測定を行うことができる。さらに、温度測定手段に光ファイバ一先端を除去する切断装置を設けることにより、銅熔体のような石英ファィバー先端が失透する測定対象についても信頼性の高い温度測定が可能である。

産業上の利用可能性本発明の温度測定方法のうち、失透したフアイバー先端を切断して連続的な温度測定を行うものゃファィバーの燃焼による測定ピークの外乱を除外して温度測定を行うものは、銅熔体のように石英の溶融温度よりも熔体温度がかなり低い熔体に対しても、連続的に正確な熔体温度の測定を行うことができる。また、操作性が良く、経済性にも優れる。従って、このような熔体温度を有するものの温度測定に適する。

また、このような温度測定方法に基づく熔体温度の制御方法は炉材の熱負荷を軽減し炉材の寿命を延ばすことができ、さらに熔体に投入される冷材の処理量を高めることができるので、金展製鍊の操業効率および経済性を向上する効果が得られる。

さらに、本発明の光温度測定装置は、高温熔体の温度を連続して正確に測定できるので金属製鍊などにおいて広く用いることができる。さらに、羽口を通じて温度測定を行う本発明の温度測定装置は羽口の閉塞を生じることがないので、この種の炉について信頼性の高い温度測定を行うことができる。

Claims

請求の範囲

( 1 ) 高温熔体に光ファイノく一先端を挿入し、該光ファイバ一を通じて伝達される光信号を温度量に変換して高温熔体の温度を測定する方法において、光ファイバ一を橾り返し高体に挿入して測定する際に、失透した光フアイバ一先端を切断し、光ファィバーの新たな先端を高温熔体に挿入して繰り返し測定を行うことを mとする高体の? as測定方

( 2 ) 高体への光ファイバ一の挿入を数回橾り返した後に、短しナこ光ファイバ一先端を切 m "る請求の範囲第 1項に記載の ias測定方

(3) 高温熔体に光ファイノく一先端を挿入し、該光ファイバ一を通じて伝達される光信号を温度量に変換して高温熔体の温度を測定する方法において、高温熔体にる光ファイバ一の挿入時と引上時に発生する測温ピークを除外し、該測温ピークによって挟まれた定常値によって iasを測定することを特徴とする高体の測定方 ¾c

( 4 ) 高温熔体に光ファイバ一先端を挿入し、該光ファイノく一を通じて伝達される光信号を温度量に変換して高温熔体の温度を繰り返し測定する方法において、失透した光ファイバ一先端を切断し、光ファイバ一の新たな先端を一定時間毎に操り返し高温熔体に挿入して測定することにより、熔体表面にフェライト系スラグが形成される高温熔体の^を 1 2 1 0 ± 1 0 に制御する温度制御方

(5) 高体に财る光ファイバ一の挿入時と引上時に発生する測温ピークを除外し、該測温ピークによって挟まれた定常値によってを測定することにより熔体温度を制御する請求の範囲第 4項に記載の温度制御方

( 6 ) 先端が高体に挿入され該高体の腿光を伝針る光ファィバー、該光ファイバ一を高温熔体に出し A Lする送出入手段、光ファイバ一を高温熔体に向かって案内するガイド手段、高温熔体から引上げた光フアイノく一先端を切 ^f る手段、光ファイバ一よつて伝達された光信号を量に変換する光検知器を有することを特徴とする光測定装 fio

- 27 - 訂正された用紙 (細 1)

( 7 ) 高体に光ファイバ一先端を挿入し、該光ファイバ一を通じて伝達される光信号を ¾a¾量に変換することにより高体のを測定する装置であって、（ィ）高温熔体の放射光を温度量に変換する光温度検知機、（口）光ファイノ一先端を高温熔体に出し入れするために高温熔体に向かって伸縮するロッドを備えた伸縮手段、（ハ）該ロッドと一体に移動する光ファイバ一収納手段、（二）該伸縮手段先端に装着された光ファイバ一切断手段を備え、該切断手段には光ファィパーが高体から引き上げられた位置で光ファィバー先端を切るカッターと上記ロッド先端から伸びる光ファイノく一を把持するクランプ手段とが設けられていることをとする請求の範囲第 6項に記載の光 ia¾測定装 ft

( 8 ) 伸縮手段が伸縮口ッドを備えたシリンダ一手段によって形成されており、また光ファイバ一収納手段が伸縮ロッド後端に連結された台車、該台車に装着した光ファィバーの卷付部および光ファイノく一を引き出す手段によって形成されており、上記シリンダー手段の後端には長手方向にガイドフレーム力 S設けられ、該ガイドフレームに沿って上記台車が伸縮口ッドと一体に移動すると共に該台車の卷付部から引出された光ファィバーが上記伸縮口ッドの内部を莨通して口ッド先端から突出している請求の範囲第 7項に記載の光測定装 So

( 9 ) 上記台車に設けた光ファイバー卷付部に光検娜が内蔵され、該卷付部と光ファイバ一の手段を形成するピンチローラと共に光フアイバーの拠りを除去する铕正ローラが上記台車に設けられおり、さらに、伸縮口ッド先端には光ファイノく一の垂れ下がりを防止する案内管が^されている請求の範囲第 8項に記載の光温度測定装 fio

( 1 0 ) ピンチローラの締付圧が調整可能な請求の範囲第 9項に記載の光 ¾測定装 ffio

( 1 1 ) 金属被覆外周に樹脂コートを有さない光ファイバ一を用いる請求の範囲第 7項に記載の光温度測定装 At

( 1 2 ) 光ファイバ一切断手段が伸縮手段の先端に装着されており、該切

- 28 - 訂正された用紙 (61BIJ91) 断手段の力ッターとクランプ手段は伸縮口ッド先端から伸びた光フアイバーを間にし相対向すると共に光ファィバーに向かつて前後進自在に設けられている請求の範囲第 7項に記載の光測定装 ®o

( 1 3 ) 上記クランプ手段が伸縮ロッドの伸縮方向に対して往復動自在である請求の範囲第 1 2項に記載の光 ta¾測定装 Bo

( 1 4 ) 高体に光ファイバ一先端を挿入し、該光ファイノく一を通じて伝達される光信号を量に変換することにより高辦体の ia¾を測定する装置であって、炉の羽口を通じて高体の ¾agを測定する手段 (ィ）と、該羽口の閉塞を解消するパンチング手段 (口）とを有し、

上記測定手段 (ィ)には、先端が高体に挿入される光ファイノ一、該光ファイバーを通じて伝達される光信号を ¾量に変換する光 ί ^計、該光ファイバ一を羽口に導く案内管、該光ファイノく一が挿通した案内管を羽口に出し A する送出入手段、および光ファイバ一の送出手段が設けられてお、

上記パンチング手段 ( には、羽口の閉塞を突き崩すパンチングロッドぉよびその往 m¾手段が設けられていることをとする i¾J¾測定装 ¾>

( 1 5 ) 案内管に光ファイバ一が挿通されると共に該案内管の後部に該光ファイバーの収納部および送出手段が装着されており、これにより上記測定手段が一体に形成されている請求の範囲第 1 4項に記載の ias測定装 go ( 1 6 ) 上内管の先端に、光ファイノく一の^した先を除去する切断手段力;設けられて、る請求の範囲第 1 4項に記載の測定装

( 1 7 ) 炉の複数の羽口に沿って移動自在に設けた台車に、上記測定手段と上記パンチングロッドと力該羽口に向かって並設されており、羽口にパンチングロッドを挿入して閉塞を解消した後に、引き続き台車の移動により、該羽ロに測定手段力 S挿入され、羽口の閉塞解消と測定力 S順次行われる請求の範囲第 1 4項に記載の温度測定装

( i s) tas測定手段の案内管と複数のパンチングロッドと力羽口相互の間隔と同間隔あるいはその整数倍の間隔に並設されている請求の範囲第 1

- 29 - 訂正された用紙 (細¹】91) 項に記載の測定装 At

- 30 - 訂正された用紙 (¾¾91)