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特開2024-163414ランスチップ、精錬装置、および、これらを備えた炉の操業方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024163414
(43)【公開日】2024-11-22
(54)【発明の名称】ランスチップ、精錬装置、および、これらを備えた炉の操業方法
(51)【国際特許分類】
C21C 5/46 20060101AFI20241115BHJP
C21C 5/30 20060101ALI20241115BHJP
【ＦＩ】
C21C5/46 101
C21C5/46 A
C21C5/30 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023078974
(22)【出願日】2023-05-12
(71)【出願人】
【識別番号】000001258
【氏名又は名称】ＪＦＥスチール株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100184859
【弁理士】
【氏名又は名称】磯村 哲朗
(74)【代理人】
【識別番号】100123386
【弁理士】
【氏名又は名称】熊坂 晃
(74)【代理人】
【識別番号】100196667
【弁理士】
【氏名又は名称】坂井 哲也
(74)【代理人】
【識別番号】100130834
【弁理士】
【氏名又は名称】森 和弘
(72)【発明者】
【氏名】小関 新司
(72)【発明者】
【氏名】冨田 誠人
(72)【発明者】
【氏名】島倉 涼輔
(72)【発明者】
【氏名】鶴田 吉紀
(72)【発明者】
【氏名】小澤 典子
【テーマコード（参考）】
4K070
【Ｆターム（参考）】
4K070BA05
4K070BE04
4K070CF02
4K070CF10
(57)【要約】
【課題】溶鉄の温度を連続的に測定できるランスチップ、精錬装置、および、これらを備えた炉の操業方法を提供する。
【解決手段】精錬装置１のランス用のランスチップ４、２０、２２、２４であって、精錬装置１の炉内の溶鉄を撮影するために、先端部の中央部に設けられたカメラ９と、精錬用ガスが流れる流路７、１４、１６、２１、２３、２５と、カメラ９の周囲に設けられた精錬用ガスの副吐出孔１５とを有し、流路７、１４、１６、２１、２３、２５は、複数に分岐された複数の分岐流路１４、１６、２１、２３、２５を備え、複数の分岐流路１４、１６、２１、２３、２５のうち、少なくとも一つの分岐流路１６、２１、２３、２５は副吐出孔１５に接続されている。
【選択図】図２
【解決手段】精錬装置１のランス用のランスチップ４、２０、２２、２４であって、精錬装置１の炉内の溶鉄を撮影するために、先端部の中央部に設けられたカメラ９と、精錬用ガスが流れる流路７、１４、１６、２１、２３、２５と、カメラ９の周囲に設けられた精錬用ガスの副吐出孔１５とを有し、流路７、１４、１６、２１、２３、２５は、複数に分岐された複数の分岐流路１４、１６、２１、２３、２５を備え、複数の分岐流路１４、１６、２１、２３、２５のうち、少なくとも一つの分岐流路１６、２１、２３、２５は副吐出孔１５に接続されている。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
精錬装置のランス用のランスチップであって、
前記精錬装置の炉内の溶鉄を撮影するために、先端部の中央部に設けられたカメラと、
精錬用ガスが流れる流路と、
前記カメラの周囲に設けられた前記精錬用ガスの副吐出孔とを有し、
前記流路は、複数に分岐された複数の分岐流路を備え、
前記複数の分岐流路のうち、少なくとも一つの分岐流路は前記副吐出孔に接続されている、ランスチップ。
前記精錬装置の炉内の溶鉄を撮影するために、先端部の中央部に設けられたカメラと、
精錬用ガスが流れる流路と、
前記カメラの周囲に設けられた前記精錬用ガスの副吐出孔とを有し、
前記流路は、複数に分岐された複数の分岐流路を備え、
前記複数の分岐流路のうち、少なくとも一つの分岐流路は前記副吐出孔に接続されている、ランスチップ。
【請求項2】
前記流路は、前記複数の前記分岐流路のうちの一部の分岐流路の分岐元である１つの第１流路を備え、
前記副吐出孔に接続される前記少なくとも一つの分岐流路は、前記第１流路から直接分岐される直接分岐流路を含む、請求項１に記載のランスチップ。
前記副吐出孔に接続される前記少なくとも一つの分岐流路は、前記第１流路から直接分岐される直接分岐流路を含む、請求項１に記載のランスチップ。
【請求項3】
前記溶鉄に向けて精錬用ガスが噴射または吐出される主吐出孔を有し、
前記流路は、前記複数の前記分岐流路のうちの一部の分岐流路の分岐元である１つの第１流路を備え、
前記複数の前記分岐流路のうち、前記副吐出孔に接続されない他の分岐流路は前記主吐出孔に接続され、
前記副吐出孔に接続される前記少なくとも一つの分岐流路は、前記第１流路から直接分岐されずに、前記他の分岐流路から分岐されて前記副吐出孔に接続される間接分岐流路を含む、請求項１に記載のランスチップ。
前記流路は、前記複数の前記分岐流路のうちの一部の分岐流路の分岐元である１つの第１流路を備え、
前記複数の前記分岐流路のうち、前記副吐出孔に接続されない他の分岐流路は前記主吐出孔に接続され、
前記副吐出孔に接続される前記少なくとも一つの分岐流路は、前記第１流路から直接分岐されずに、前記他の分岐流路から分岐されて前記副吐出孔に接続される間接分岐流路を含む、請求項１に記載のランスチップ。
【請求項4】
前記カメラを収容するハウジングを有しており、
前記副吐出孔が前記ハウジングの内部に形成されている、請求項１に記載のランスチップ。
前記副吐出孔が前記ハウジングの内部に形成されている、請求項１に記載のランスチップ。
【請求項5】
前記先端部と前記カメラとの間にスペースが形成されている、請求項１に記載のランスチップ。
【請求項6】
前記先端部における前記カメラの周囲に形成された突起部を有している、請求項１に記載のランスチップ。
【請求項7】
前記副吐出孔は、前記カメラを囲うように形成された円筒状の円筒部と、前記円筒部に接続される複数の縦孔とを備えている、請求項１に記載のランスチップ。
【請求項8】
請求項１ないし７のいずれか一項に記載の前記ランスチップと、
前記カメラで撮影された前記溶鉄の画像データに基づいて前記溶鉄の温度を算出する演算部とを備えている、精錬装置用の温度測定装置。
前記カメラで撮影された前記溶鉄の画像データに基づいて前記溶鉄の温度を算出する演算部とを備えている、精錬装置用の温度測定装置。
【請求項9】
請求項１ないし７のいずれか一項に記載の前記ランスチップが設けられたランスを備えた、精錬装置。
【請求項10】
請求項８に記載の温度測定装置によって前記炉内の前記溶鉄の温度を測定し、
測定した温度に基づいて前記溶鉄の温度の制御を行う、炉の操業方法。
測定した温度に基づいて前記溶鉄の温度の制御を行う、炉の操業方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、吹錬されている溶鉄の測温に用いられるランスチップ、精錬装置、および、これらを備えた炉の操業方法に関する。
【背景技術】
【0002】
転炉製鋼における吹錬プロセス等では上吹きランスを使用し、溶鉄に対して酸素ガスを吹き付けることにより溶鉄中の燐や炭素等を酸化（燃焼）させて溶鉄の成分を調整すると共に、溶鉄の温度を次工程処理に最適な温度となるように調整している。吹錬中の溶鉄温度の計測は、溶鉄の温度調整に対してだけでなく溶鉄の成分調整という観点においても重要である。
【0003】
溶鉄の温度は精錬反応の反応熱によって時々刻々と変化し、溶鉄温度の変化に応じて反応速度や生じる反応の種類が変化する。また、近年ではスクラップの利用が増加しており、常温のスクラップを炉に投入すると溶鉄の温度が低下する。以上のような背景から溶鋼の温度管理は重要性を増している。
【0004】
溶鉄温度の計測技術の一例が特許文献１に記載されている。特許文献１には、ランスチップ下部中央に設置したカメラによって溶鋼の画像を撮影し、画像を温度データに変換することによって温度管理を行う技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】国際公開第２０２２／１４９４９０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
溶鋼の終点温度の的中精度を高めるには、吹錬工程の後半に少なくとも数分間の溶鋼の温度変化を連続的に把握する。特許文献１に記載された溶鉄温度の計測技術では、溶鋼に対してランスからガスを吹きつけることによって溶鋼が飛散（スプラッシュ）した場合に、溶鉄の飛沫がカメラレンズに付着する可能性がある。このような事態が生じると、カメラレンズが使用不可能になってしまう。このように、数分間に亘って溶鋼の温度変化を連続的に把握する点で、未だ改良の余地があった。
【0007】
本発明は、このような従来技術の問題点を鑑みてなされたものであり、溶鉄の温度を連続的に測定できるランスチップ、精錬装置、および、これらを備えた炉の操業方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決するための手段は、以下の通りである。
（１）精錬装置のランス用のランスチップであって、前記精錬装置の炉内の溶鉄を撮影するために、先端部の中央部に設けられたカメラと、精錬用ガスが流れる流路と、前記カメラの周囲に設けられた前記精錬用ガスの副吐出孔とを有し、前記流路は、複数に分岐された複数の分岐流路を備え、前記複数の分岐流路のうち、少なくとも一つの分岐流路は前記副吐出孔に接続されている、ランスチップ。
（２）前記流路は、前記複数の前記分岐流路のうちの一部の分岐流路の分岐元である１つの第１流路を備え、前記副吐出孔に接続される前記少なくとも一つの分岐流路は、前記第１流路から直接分岐される直接分岐流路を含む、（１）に記載のランスチップ。
（３）前記溶鉄に向けて精錬用ガスが噴射または吐出される主吐出孔を有し、前記流路は、前記複数の前記分岐流路のうちの一部の分岐流路の分岐元である１つの第１流路を備え、前記複数の前記分岐流路のうち、前記副吐出孔に接続されない他の分岐流路は前記主吐出孔に接続され、前記副吐出孔に接続される前記少なくとも一つの分岐流路は、前記第１流路から直接分岐されずに、前記他の分岐流路から分岐されて前記副吐出孔に接続される間接分岐流路を含む、（１）に記載のランスチップ。
（４）前記カメラを収容するハウジングを有しており、前記副吐出孔が前記ハウジングの内部に形成されている、（１）ないし（３）のいずれかに記載のランスチップ。
（５）前記先端部と前記カメラとの間にスペースが形成されている（１）ないし（４）のいずれかに記載のランスチップ。
（６）前記先端部における前記カメラの周囲に形成された突起部を有している、（１）ないし（５）のいずれかに記載のランスチップ。
（７）前記副吐出孔は、前記カメラを囲うように形成された円筒状の円筒部と、前記円筒部に接続される複数の縦孔とを備えている、（１）ないし（６）のいずれかに記載のランスチップ。
（８）（１）ないし（７）のいずれかに記載の前記ランスチップと、前記カメラで撮影された前記溶鉄の画像データに基づいて前記溶鉄の温度を算出する演算部とを備えている、精錬装置用の温度測定装置。
（９）（１）ないし（７）のいずれかに記載の前記ランスチップが設けられたランスを備えた、精錬装置。
（１０）（８）に記載の温度測定装置によって前記炉内の前記溶鉄の温度を測定し、測定した温度に基づいて前記溶鉄の温度の制御を行う、炉の操業方法。
（１）精錬装置のランス用のランスチップであって、前記精錬装置の炉内の溶鉄を撮影するために、先端部の中央部に設けられたカメラと、精錬用ガスが流れる流路と、前記カメラの周囲に設けられた前記精錬用ガスの副吐出孔とを有し、前記流路は、複数に分岐された複数の分岐流路を備え、前記複数の分岐流路のうち、少なくとも一つの分岐流路は前記副吐出孔に接続されている、ランスチップ。
（２）前記流路は、前記複数の前記分岐流路のうちの一部の分岐流路の分岐元である１つの第１流路を備え、前記副吐出孔に接続される前記少なくとも一つの分岐流路は、前記第１流路から直接分岐される直接分岐流路を含む、（１）に記載のランスチップ。
（３）前記溶鉄に向けて精錬用ガスが噴射または吐出される主吐出孔を有し、前記流路は、前記複数の前記分岐流路のうちの一部の分岐流路の分岐元である１つの第１流路を備え、前記複数の前記分岐流路のうち、前記副吐出孔に接続されない他の分岐流路は前記主吐出孔に接続され、前記副吐出孔に接続される前記少なくとも一つの分岐流路は、前記第１流路から直接分岐されずに、前記他の分岐流路から分岐されて前記副吐出孔に接続される間接分岐流路を含む、（１）に記載のランスチップ。
（４）前記カメラを収容するハウジングを有しており、前記副吐出孔が前記ハウジングの内部に形成されている、（１）ないし（３）のいずれかに記載のランスチップ。
（５）前記先端部と前記カメラとの間にスペースが形成されている（１）ないし（４）のいずれかに記載のランスチップ。
（６）前記先端部における前記カメラの周囲に形成された突起部を有している、（１）ないし（５）のいずれかに記載のランスチップ。
（７）前記副吐出孔は、前記カメラを囲うように形成された円筒状の円筒部と、前記円筒部に接続される複数の縦孔とを備えている、（１）ないし（６）のいずれかに記載のランスチップ。
（８）（１）ないし（７）のいずれかに記載の前記ランスチップと、前記カメラで撮影された前記溶鉄の画像データに基づいて前記溶鉄の温度を算出する演算部とを備えている、精錬装置用の温度測定装置。
（９）（１）ないし（７）のいずれかに記載の前記ランスチップが設けられたランスを備えた、精錬装置。
（１０）（８）に記載の温度測定装置によって前記炉内の前記溶鉄の温度を測定し、測定した温度に基づいて前記溶鉄の温度の制御を行う、炉の操業方法。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、炉内の溶鉄を撮影するカメラに溶鉄の飛沫が付着することを抑制できる。これにより、カメラによって炉内の溶鉄を連続的に撮影して画像データを得ることができ、その連続的に撮影して得た画像データに基づいて溶鋼の温度を連続的に測定できる。その結果、溶鋼の細かい温度管理を行うことが可能となり、精錬効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明のランスチップを適用できる上吹きランスを備えた精錬装置の一例を示す図である。
【図2】第１実施形態のランスチップの一例の断面図である。
【図3】副吐出孔の一例を示す図である。
【図4】第２実施形態のランスチップの一例の断面図である。
【図5】第３実施形態のランスチップの一例の断面図である。
【図6】第４実施形態のランスチップの一例の断面図である。
【図7】第４実施形態のカメラの構成の一例を示す斜視図である。
【図8】第５実施形態のランスチップの一例の断面図である。
【図9】第６実施形態のランスチップの一例の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
（第１実施形態）
図１は本発明のランスチップを適用できる上吹きランスを備えた精錬装置の一例を示す図である。図１に示す精錬装置は溶鉄の脱珪、脱燐、および、脱炭などを目的とした吹錬工程に適用できるものであって、一例として、転炉設備を挙げることができる。上述した精錬装置は溶鉄を貯留する耐火物によって構成された転炉１と、転炉１の内部に貯留された溶鉄に酸素ガスを吹き付ける上吹きランス２と、底吹きガスとして窒素等を吹き込んで溶鉄を撹拌する転炉１の底部に設置された底吹き羽口３とを備えている。
図１は本発明のランスチップを適用できる上吹きランスを備えた精錬装置の一例を示す図である。図１に示す精錬装置は溶鉄の脱珪、脱燐、および、脱炭などを目的とした吹錬工程に適用できるものであって、一例として、転炉設備を挙げることができる。上述した精錬装置は溶鉄を貯留する耐火物によって構成された転炉１と、転炉１の内部に貯留された溶鉄に酸素ガスを吹き付ける上吹きランス２と、底吹きガスとして窒素等を吹き込んで溶鉄を撹拌する転炉１の底部に設置された底吹き羽口３とを備えている。
【0012】
上吹きランス２の先端部にランスチップ４が取り付けられる。ランスチップ４の構成については後述する。上吹きランス２は、図示しない移動装置によって転炉１の上方から転炉１の内部に挿入され、また、退出されるようになっている。上吹きランス２は一例として三重管構造となっており、図示しない中心管と、その外側に形成された２つの図示しない外管とを備えている。転炉設備である図示しない酸素ガス供給装置から上吹きランス２に酸素ガスが供給され、当該酸素ガスは中心管を流動して後述する主吐出孔から溶鉄に吹き付けられる。転炉設備である図示しない冷却水供給装置から上吹きランス２に冷却水が供給され、当該冷却水は二つの外管を通って冷却水供給装置と上吹きランス２との間で循環し、その際に上吹きランス２およびランスチップを冷却するように構成されている。図１に、酸素ガスの流動方向に符号「５」を付してあり、冷却水の流動方向に符号「６」を付してある。
【0013】
上吹きランス２の先端部に、上述したように、ランスチップ４が取り付けられる。図２は第１実施形態のランスチップ４の一例の断面図である。図２に示すランスチップ４は上吹きランス２とほぼ同じ外径の円柱状の部材であって、その内部に酸素ガスが流れる第１流路７が形成されている。第１流路７はランスチップ４の高さ方向（図２の上下方向）に延びている。上吹きランス２の先端部にランスチップ４を取り付けることによって第１流路７と上吹きランス２の中心管とが互いに接続される。また、上述した外管に連通する図示しない冷却水路が形成されており、上吹きランス２の先端部にランスチップ４を取り付けることによって外管と冷却水路とが互いに接続される。
【0014】
図２に示すランスチップ４の高さ方向で一方の端部（以下、ランスチップ４の先端部と記す。）はテーパー状に形成されている。ランスチップ４の半径方向でランスチップ４の先端部の中央部にランスチップ４の中心軸線方向に沿って凹んだ収容部８が形成されている。その収容部８は溶鉄を撮影するカメラユニット（以下、単にカメラと記す。）９が設置される部分であって、収容部８の深さは図２に示す例では、カメラ９の長さとほぼ同じに設定されている。そして、カメラ９の図示しないレンズが溶鉄側に向くように収容部８の内部にカメラ９が設置される。カメラ９によって連続的に撮影した画像の画素値のデータ（以下、画像データと記す。）を温度に変換して溶鉄の温度を連続的に測定するようになっている。
【0015】
図１の説明に戻る。カメラ９によって生成された画像データは、図１に示すように、中継器１０を介して演算部１１に伝送される。カメラ９から中継器１０への画像データの伝送、および、当該中継器１０から演算部１１への画像データの伝送は有線による伝送であっても無線による伝送であってもよい。
【0016】
演算部１１は、例えば、ワークステーションやパソコン等の汎用コンピュータであってよい。演算部１１はカメラ９から伝送される画像データを温度データに変換するように構成されている。画像データを温度データに変換する方法としては、例えば、画像データから輝度データを取得して輝度データから温度データに変換する方法と、画像データから分光放射輝度データを取得して分光放射輝度データから温度データに変換する方法とを挙げることができる。
【0017】
輝度データを温度データに変換する場合には、演算部１１は取得した画像データから、例えば、所定のサンプリング時間内の輝度の積分値や、輝度の最大値を輝度データとして取得する。演算部１１は予め黒体炉で測定された輝度データと温度との対応関係を用いて取得した輝度データを温度データに変換する。
【0018】
一方、分光放射輝度データを温度データに変換する方法としては、二色放射温度計（二色温度計、レシオ温度計とも呼ばれる。）による計測原理が適用できる。二色放射温度計では、異なる２つの波長における放射輝度を測定し、これらの比を算出して、予め測定された黒体の放射輝度の比と比較することで物体の温度に変換する。この方法は、放射率が変動しても比較的安定した温度測定が可能である。二色放射温度計と同じ原理で分光放射輝度データを温度データに変換する場合には、演算部１１は画像データである赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色に基づいて、例えば赤（Ｒ）と緑（Ｇ）の分光放射輝度データを取得し、当該放射輝度データから放射輝度の比を算出する。演算部１１は予め黒体輻射炉等で調べられた分光放射輝度データの強度比と温度との対応関係を用いて分光放射輝度データを温度データに変換する。
【0019】
赤外線カメラによる画像データを用いる場合には、演算部１１は赤外線の波長に対応した輝度データを作成する。演算部１１は予め黒体輻射炉等で調べられた輝度データの強度と温度との対応関係を用いて輝度データを温度データに変換する。画像データから求める輝度データとしては、予めその波長成分の強度と温度との関係が分かっていれば、赤外線の波長域における任意の波長成分のデータを用いることができる。
【0020】
カメラ９として、赤外線サーモグラフィカメラのように画像データの取得から温度データへの変換までの機能を含む装置を用いる場合には、演算部１１は画像データを温度データに変換する機能を有しなくてもよい。演算部１１は当該温度データを、例えば、ディスプレイ等の表示部１２に表示する。このようにして連続的に溶鉄の液面温度を測温する。演算部１１は当該温度データと共に伝送された画像データを表示部１２に表示してもよい。このように、画像データを表示部１２に表示することで、転炉１内の溶鉄を観察しながら測温できるので、温度データが溶鉄の温度なのか溶鉄の浴面に形成したスラグの温度なのかを判断できる。そして、溶鉄の温度であると判断された温度データを選択的に用いることで、スラグの温度を測定してしまうことを回避でき、これにより、溶鉄の測温精度が向上する。画像データを無線通信により他の表示部に伝送する場合には、表示部１２を有さなくてもよい。
【0021】
図２の説明に戻る。図２に示すように、ランスチップ４の先端部に、溶鉄に向けて酸素ガスが噴射または吐出される少なくとも一つの主吐出孔１３が形成されている。本実施の形態の場合、主吐出孔１３は複数であって、収容部８から少し離れた位置で、ランスチップ４の中心軸線を中心とした所定の円周上に形成されている。主吐出孔１３は、具体的には、例えば、ランスチップ４の先端部の円周方向に一定の間隔で形成されることが好ましい。主吐出孔１３の設置数は例えば、溶鉄に吹き付ける酸素ガスの量や酸素ガスの流速などに基づいて決めることができる。
【0022】
主吐出孔１３は上述したように、酸素ガスを溶鉄に吹き付けるための部分である。その為、第１流路７から主吐出孔１３までは、分岐流路１４により接続されている。言い換えると、第１流路７から分岐された分岐流路１４を通って、主吐出孔１３から酸素ガスを噴射または吐出させることができる。即ち、第１流路７は、酸素ガスの流路であり、かつ、分岐流路の一部（本明細書では符号１４を付してある分岐流路、および、後述する符号１６や符号２５を付してある分岐流路）の分岐元となる。また、本実施の形態において、第１流路７は１つである。
【0023】
さて、図２に示す例では、主吐出孔１３用の分岐流路１４は、ラバール状に形成されている。このため、分岐流路１４に流入した酸素ガスは流速が増大し、主吐出孔１３から噴射または吐出するように構成されている。すなわち、主吐出孔１３用の分岐流路１４は、直線形状のスロート部（くびれ部）１４１と、スロート部１４１側からランスチップ４の先端部側に向けて内径が次第に増大する拡大部１４２とを備えている。スロート部１４１は、図２に示す例では、第１流路７の半径方向で外側に接続されている。また、分岐流路１４は、その中心軸線とランスチップ４の中心軸線との成す角度が鋭角になるようにランスチップ４の先端部に形成されている。つまり、分岐流路１４はランスチップ４の中心軸線に対してやや外側に向いて形成されている。こうすることにより、各主吐出孔１３から噴射または吐出された酸素ガスが互いに合流し、その合流した酸素ガスが溶鉄に衝突することによって溶鉄が激しく飛散することを抑制するようになっている。これは、溶鉄の飛沫がカメラ９に付着すると、カメラ９が使用不可能になる可能性があるので、これを避けるためである。
【0024】
カメラ９に対する溶鉄の飛沫の付着をより効果的に抑制するために、本発明の第１実施形態では、酸素ガスによってカメラ９の周囲にエアカーテンを形成できるようになっている。具体的には、ランスチップ４の半径方向でランスチップ４の先端部におけるカメラ９に比較的近い周辺に、酸素ガスの副吐出孔１５が形成されている。この酸素ガスの副吐出孔１５はエアカーテンの為に設けられており、当該副吐出孔１５から酸素ガスが噴出または吐出することでカメラ９の周囲にエアカーテンが形成される。また、本実施の形態の場合は、副吐出孔１５は、カメラ９と主吐出孔１３との間に、設けられている。
【0025】
また、副吐出孔１５の一例を図３に示してある。本実施の形態の場合、図３に示す形状の副吐出孔１５がランスチップ４に設けられている。図３の副吐出孔１５は、円周方向に仕切りが無い状態でカメラ９の周囲を全周に亘って囲う円筒状の円筒部１５１と、該円筒部１５１に接続されランスチップ４の先端から酸素ガスを吐出できる複数の縦孔１５２を一組とした吐出孔群１５３とを備える。円筒部１５１では、後述する分岐流路１６を通じて提供される酸素ガスの流量を均一化し、円筒部１５１に接続された吐出孔群１５３の全ての縦孔１５２に酸素ガスが配分される。
【0026】
なお、吐出孔群１５３の縦孔１５２は、ランスチップ４の高さ方向に延びて形成されており、軸方向断面は例えば円形とすることができる。吐出口群１５３の縦孔１５２は、ランスチップ４の円周方向に一定の間隔で形成されてもよく、または、円周方向の全周に亘って連続した円形のスリット状に形成されてもよい。円筒部１５１の軸方向と吐出孔群１５３の軸方向は、上吹きランス２の軸方向に一致していることが好ましい。また、円筒部１５１の厚み、円筒部１５１の高さ、吐出孔群１５３の縦孔１５２の内径、および、吐出孔群１５３の縦孔１５２の数は、第１流路７から酸素ガスを引き込んでカメラ９の周囲にエアカーテンを形成できる程度に設定される。その結果、カメラ９の周囲に酸素ガスのエアカーテンを形成することができる。
【0027】
上述した副吐出孔１５の円筒部１５１と第１流路７とを接続する副吐出孔１５の分岐流路１６が、図２に示すように、ランスチップ４の半径方向で収容部８と主吐出孔１３との間に形成されている。副吐出孔１５の分岐流路１６は第１流路７から直接分岐している。そして、分岐流路１６は第１流路７との接続部分からランスチップ４の半径方向で内側に向かって延び、かつ、ランスチップ４の高さ方向で第１流路７との接続部分からランスチップ４の先端部に向かって延びている。分岐流路１６の内径（すなわち、断面積）は、円筒部１５１の幅とほぼ同じ内径であって、かつ、第１流路７やスロート部１４１の内径よりも小さい内径に設定されている。分岐流路１６の傾斜角度と内径は、第１流路７から副吐出孔用の分岐流路１６に酸素ガスを引き込んでカメラ９の周囲にエアカーテンを形成できる程度に設定されている。これらの傾斜角度や内径は設計上、決めることができる。
【0028】
なお、酸素ガスが本発明の実施形態における精錬用ガスに相当し、カメラ９、演算部１１、および、表示部１２などが本発明の実施形態における精錬装置用の温度測定装置に相当している。また、第１流路７と複数の分岐流路１４、１６、および、後述する分岐流路２１、２３、２５が本発明の実施形態における流路に相当している。上述した分岐流路１６が本実施形態の直接分岐流路に相当している。
【0029】
（第１実施形態の作用）
転炉１の内部に溶鉄が注ぎ込まれると、上吹きランス用の移動装置によって転炉１の内部に上吹きランス２が挿入される。酸素ガス供給装置から上吹きランス２に酸素ガスが供給され、当該酸素ガスは中心管を流動し、中心管に接続されたランスチップ４の第１流路７に流入する。酸素ガスは第１流路７を介して主吐出孔１３用の分岐流路１４に流入し、主吐出孔１３から溶鉄に向けて噴射または吐出される。分岐流路１４はラバール形状となっているため、スロート部１４１において酸素ガスが圧縮されると共にほぼ音速にまで流速が増大される。そして、圧縮された酸素ガスは拡大部１４２において膨張し、それに伴ってほぼ超音速にまで流速が増大される。
転炉１の内部に溶鉄が注ぎ込まれると、上吹きランス用の移動装置によって転炉１の内部に上吹きランス２が挿入される。酸素ガス供給装置から上吹きランス２に酸素ガスが供給され、当該酸素ガスは中心管を流動し、中心管に接続されたランスチップ４の第１流路７に流入する。酸素ガスは第１流路７を介して主吐出孔１３用の分岐流路１４に流入し、主吐出孔１３から溶鉄に向けて噴射または吐出される。分岐流路１４はラバール形状となっているため、スロート部１４１において酸素ガスが圧縮されると共にほぼ音速にまで流速が増大される。そして、圧縮された酸素ガスは拡大部１４２において膨張し、それに伴ってほぼ超音速にまで流速が増大される。
【0030】
また、酸素ガスの一部は第１流路７から副吐出孔１５用の分岐流路１６に流入する。副吐出孔用の分岐流路１６の内径は第１流路７の内径よりも小さく設定されているため、副吐出孔１５用の分岐流路１６において酸素ガスが圧縮されると共に、その流速が増大される。そして、副吐出孔１５から吐出されて膨張し、それに伴って流速が増大され、カメラ９の周囲にエアカーテンが形成される。
【0031】
したがって、第１実施形態によれば、主吐出孔１３からほぼ超音速の酸素ガスが噴射または吐出されて溶鉄の界面において溶鉄の飛沫が激しく生じるとしても、その飛沫はエアカーテンを形成する酸素ガスと衝突し、カメラ９の周囲に弾き飛ばされる。そのため、カメラ９に溶鉄の飛沫が付着することを抑制できる。その結果、カメラ９に溶鉄の飛沫が付着してカメラ９が使用不可能になることを抑制できる。
【0032】
（第２実施形態）
図４は第２実施形態のランスチップの一例の断面図である。図４に示すランスチップ２０では、主吐出孔１３の分岐流路１４から分岐した副吐出孔１５用の分岐流路２１を介して副吐出孔１５に酸素ガスを供給するように構成されている。具体的には、副吐出孔用の分岐流路２１は、主吐出孔１３の分岐流路１４のスロート部１４１に接続されている。つまり、分岐流路２１は、一部の分岐流路の分岐元である第１流路７から直接分岐していない。分岐流路２１はスロート部１４１との接続部分からランスチップ２０の半径方向で内側に向かって延び、かつ、ランスチップ２０の高さ方向でスロート部１４１との接続部分からランスチップ２０の先端部側に向かって延びている。
図４は第２実施形態のランスチップの一例の断面図である。図４に示すランスチップ２０では、主吐出孔１３の分岐流路１４から分岐した副吐出孔１５用の分岐流路２１を介して副吐出孔１５に酸素ガスを供給するように構成されている。具体的には、副吐出孔用の分岐流路２１は、主吐出孔１３の分岐流路１４のスロート部１４１に接続されている。つまり、分岐流路２１は、一部の分岐流路の分岐元である第１流路７から直接分岐していない。分岐流路２１はスロート部１４１との接続部分からランスチップ２０の半径方向で内側に向かって延び、かつ、ランスチップ２０の高さ方向でスロート部１４１との接続部分からランスチップ２０の先端部側に向かって延びている。
【0033】
副吐出孔１５用の分岐流路２１の傾斜角度や内径は、スロート部１４１から酸素ガスを引き込んでカメラ９の周囲にエアカーテンを形成できる程度の傾斜角度や内径に設定されている。他の構成は図２に示す構成と同様であるため、図２に示す構成と同様の構成については、図２と同様の符号を付してその説明を省略する。上述した分岐流路２１が本実施形態の間接分岐流路に相当している。
【0034】
（第２実施形態の作用）
主吐出孔１３に酸素ガスが流入すると、その酸素ガスは主吐出孔１３のスロート部１４１に接続された副吐出孔１５用の分岐流路２１を介して副吐出孔１５に流入する。分岐流路２１の内径は第１流路７の内径よりも小さく設定されている。そのため、分岐流路２１において酸素ガスが圧縮されると共に、その流速が増大される。そして、副吐出孔１５から吐出されて膨張し、それに伴って流速が更に増大され、カメラ９の周囲にエアカーテンが形成される。
主吐出孔１３に酸素ガスが流入すると、その酸素ガスは主吐出孔１３のスロート部１４１に接続された副吐出孔１５用の分岐流路２１を介して副吐出孔１５に流入する。分岐流路２１の内径は第１流路７の内径よりも小さく設定されている。そのため、分岐流路２１において酸素ガスが圧縮されると共に、その流速が増大される。そして、副吐出孔１５から吐出されて膨張し、それに伴って流速が更に増大され、カメラ９の周囲にエアカーテンが形成される。
【0035】
したがって、図４に示す構成のランスチップ２０であっても、図２に示す構成のランスチップ４とほぼ同様に、カメラ９に向かって飛散する溶鉄の飛沫をエアカーテンによってカメラ９の周囲に弾き飛ばすことができる。こうして、溶鉄の飛沫からカメラ９を保護することができる。このように、第２実施形態であっても第１実施形態とほぼ同様の作用・効果を得ることができる。
【0036】
（第３実施形態）
図５は第３実施形態のランスチップ２２の一例の断面図である。図５に示す例は、主吐出孔１３の拡大部１４２から分岐した副吐出孔１５用の分岐流路２３を介して副吐出孔１４２に酸素ガスを供給するように構成した例である。具体的には、副吐出孔用の分岐流路２３は主吐出孔１３用の分岐流路１４の拡大部１４２に接続される。副吐出孔１５用の分岐流路２３は主吐出孔１３用の分岐流路１４の拡大部１４２との接続部分からランスチップ２２の半径方向で内側に向かって延びて、かつ、ランスチップ２２の高さ方向で拡大部１４２との接続部分からランスチップ２２の先端部側に向かって延びている。
図５は第３実施形態のランスチップ２２の一例の断面図である。図５に示す例は、主吐出孔１３の拡大部１４２から分岐した副吐出孔１５用の分岐流路２３を介して副吐出孔１４２に酸素ガスを供給するように構成した例である。具体的には、副吐出孔用の分岐流路２３は主吐出孔１３用の分岐流路１４の拡大部１４２に接続される。副吐出孔１５用の分岐流路２３は主吐出孔１３用の分岐流路１４の拡大部１４２との接続部分からランスチップ２２の半径方向で内側に向かって延びて、かつ、ランスチップ２２の高さ方向で拡大部１４２との接続部分からランスチップ２２の先端部側に向かって延びている。
【0037】
分岐流路２３の傾斜角度や分岐流路２３の内径は、拡大部１４２から副吐出孔１５用の分岐流路２３に酸素ガスを引き込んでカメラ９の周囲にエアカーテンを形成できる程度の傾斜角度や内径に設定されている。また、分岐流路２３の傾斜角度は、上述した第２実施形態での分岐流路２１の傾斜角度よりも小さい。他の構成は図２に示す構成と同様であるため、図２に示す構成と同様の構成については、図２と同様の符号を付してその説明を省略する。なお、第３実施形態における副吐出孔１５用の分岐流路２３が本発明の実施形態における複数の分岐流路や他の分岐流路に相当している。上述した分岐流路２３が本実施形態の間接分岐流路に相当している。
【0038】
（第３実施形態の作用）
主吐出孔１３に酸素ガスが流入すると、その酸素ガスは主吐出孔１３用の分岐流路１４の拡大部１４２に接続された副吐出孔１５用の分岐流路２３を介して副吐出孔１５に流入する。分岐流路２３の内径は第１流路７の内径よりも小さく設定されている。そのため、分岐流路２３において酸素ガスが圧縮されると共に、その流速が増大される。そして、副吐出孔１５から吐出されて膨張し、それに伴って流速が更に増大され、カメラ９の周囲にエアカーテンが形成される。
主吐出孔１３に酸素ガスが流入すると、その酸素ガスは主吐出孔１３用の分岐流路１４の拡大部１４２に接続された副吐出孔１５用の分岐流路２３を介して副吐出孔１５に流入する。分岐流路２３の内径は第１流路７の内径よりも小さく設定されている。そのため、分岐流路２３において酸素ガスが圧縮されると共に、その流速が増大される。そして、副吐出孔１５から吐出されて膨張し、それに伴って流速が更に増大され、カメラ９の周囲にエアカーテンが形成される。
【0039】
したがって、図５に示す構成のランスチップ２２であっても、図２に示す構成のランスチップ４とほぼ同様に、カメラ９に向かって飛散する溶鉄の飛沫をエアカーテンによってカメラ９の周囲に弾き飛ばすことができる。これにより溶鉄の飛沫からカメラ９を保護することができる。このように、第３実施形態であっても上述した各実施形態とほぼ同様の作用・効果を得ることができる。
【0040】
（第４実施形態）
図６は第４実施形態のランスチップ２４の一例の断面図である。図６に示す例は、ハウジング２９の内部にカメラ３０を収容すると共に、当該ハウジング２９の内部に副吐出孔１５と当該副吐出孔１５に接続される分岐流路２５とを形成した例である。当該副吐出孔１５からは酸素ガスが噴射または吐出され、エアカーテンが形成される。図７は第４実施形態のカメラ３０の構成の一例を示す斜視図である。図７（ａ）はハウジング２９に収容されたカメラ３０の一例を示す斜視図であり、図７（ｂ）はカメラ３０の各構成の一例を示す斜視図である。なお、図７では、図面を簡単にするために、副吐出孔１５用の分岐流路２５の記載を省略している。図７（ａ）、および、図７（ｂ）に示すように、ハウジング２９は、当該ハウジング２９の長さ方向での一方の端部側に撮影用の孔が設けられた中空円筒状の容器であって、ハウジング２９の外径は収容部８の内径とほぼ同じに設定されている。ハウジング２９の内部に、図７（ａ）、および、図７（ｂ）に示すようにカメラ３０が収容される。上述したハウジング２９が収容部８の内部に固定されることによって、ランスチップ２８にカメラ３０が装着される。
図６は第４実施形態のランスチップ２４の一例の断面図である。図６に示す例は、ハウジング２９の内部にカメラ３０を収容すると共に、当該ハウジング２９の内部に副吐出孔１５と当該副吐出孔１５に接続される分岐流路２５とを形成した例である。当該副吐出孔１５からは酸素ガスが噴射または吐出され、エアカーテンが形成される。図７は第４実施形態のカメラ３０の構成の一例を示す斜視図である。図７（ａ）はハウジング２９に収容されたカメラ３０の一例を示す斜視図であり、図７（ｂ）はカメラ３０の各構成の一例を示す斜視図である。なお、図７では、図面を簡単にするために、副吐出孔１５用の分岐流路２５の記載を省略している。図７（ａ）、および、図７（ｂ）に示すように、ハウジング２９は、当該ハウジング２９の長さ方向での一方の端部側に撮影用の孔が設けられた中空円筒状の容器であって、ハウジング２９の外径は収容部８の内径とほぼ同じに設定されている。ハウジング２９の内部に、図７（ａ）、および、図７（ｂ）に示すようにカメラ３０が収容される。上述したハウジング２９が収容部８の内部に固定されることによって、ランスチップ２８にカメラ３０が装着される。
【0041】
上述したカメラ３０は上吹きランス２の先端部分に設置されるため、高温に曝される。そのため、カメラ３０を効率よく冷却するために、熱伝導率の高い金属材料によってハウジング２９を構成することが好ましい。例えば、ハウジング２９は銅（Ｃｕ）製であることが好ましい。銅製のハウジング２９を使用すると、当該ハウジング２９を介してカメラ３０と上吹きランス２の内部を流動する冷却水との間で効率よく熱交換を行うことができる。こうして、カメラ３０の冷却を強化して高熱からカメラ３０を保護することができる。
【0042】
ここで、カメラ３０の構成について説明する。図７（ｂ）に示すように、カメラ３０はイメージセンサ３２と、レンズ３３と、２枚の輻射熱遮断フィルター３４と、固定リング３５と、バッテリー３６とを有する。
【0043】
イメージセンサ３２は溶鉄を撮影し、画像データを生成するセンサである。イメージセンサ３２はＣＣＤセンサと、当該ＣＣＤセンサによって生成されたデータを処理して画像データとするデータ処理回路とを含む。レンズ３３の溶鉄に面する側には、２枚の輻射熱遮断フィルター３４が固定リング３５に固定されている。輻射熱遮断フィルター３４を設けることによって溶鉄からの輻射熱によるレンズ３３およびイメージセンサ３２の温度上昇を抑制でき、これにより、レンズ３３およびイメージセンサ３２の熱による損傷や破損を抑制できる。レンズ３３に２枚の輻射熱遮断フィルター３４を他の手段で固定できれば、固定リング３５は設けなくてもよい。イメージセンサ３２としてＣＣＤセンサを有する例を示したがこれに限らず、ＣＣＤセンサに代えてＣＭＯＳセンサを用いてもよい。
【0044】
輻射熱遮断フィルター３４としては、Ｔｈｏｒｌａｂ社製のＮＤフィルター（型式ＮＤＵＶ１０Ｂ、型式ＮＤＵＶ２０Ｂ、型式ＮＤＵＶ３０Ｂ）、Ｔｈｏｒｌａｂ社製のホットミラー（赤外カットフィルター）（型式Ｍ２５４Ｈ００）およびＴｈｏｒｌａｂ社製のバンドパスフィルター（型式ＦＬ５３２－１）の１種以上を用いることができる。図６（ｂ）に示す例では、輻射熱遮断フィルター３４を２枚設けた例を示したが、これに限らず、輻射熱遮断フィルター３４が１枚以上設けられていれば、溶鉄の輻射熱によるカメラ９の温度上昇を抑制し、熱によるカメラの損傷や破損を抑制できる。
【0045】
図６の説明に戻る。図６に示すように、ハウジング２９の内部に第１流路７に接続される副吐出孔１５用の分岐流路２５が形成されている。この分岐流路２５は、第１流路７との接続部分からランスチップ２８の半径方向で内側に向かって延び、かつ、ランスチップ２４の高さ方向で第１流路７との接続部分からランスチップ２４の先端部に向かって延びる。分岐流路２５の内径は、第１流路７の内径よりも小さい内径に設定されている。分岐流路２５の傾斜角度と内径は、第１流路７から副吐出孔１５用の分岐流路２５に酸素ガスを引き込んでカメラ９の周囲にエアカーテンを形成できる程度の角度や内径に設定されている。それらの傾斜角度や内径は設計上、決めることができる。他の構成は図２に示す構成と同様であるため、図２に示す構成と同様の構成については、図２と同様の符号を付してその説明を省略する。上述した分岐流路２５が本実施形態の直接分岐流路に相当している。
【0046】
（第４実施形態の作用）
主吐出孔１３に酸素ガスが流入すると、その酸素ガスは第１流路７に接続された副吐出孔１５用の分岐流路２５の分岐流路２５を介して副吐出孔１５に流入する。分岐流路２５の内径は第１流路７の内径よりも小さく設定されている。そのため、分岐流路２５において酸素ガスが圧縮されると共に、その流速が増大される。そして、各副吐出孔１５から吐出されて膨張し、それに伴って流速が更に増大され、カメラ３０の周囲にエアカーテンが形成される。
主吐出孔１３に酸素ガスが流入すると、その酸素ガスは第１流路７に接続された副吐出孔１５用の分岐流路２５の分岐流路２５を介して副吐出孔１５に流入する。分岐流路２５の内径は第１流路７の内径よりも小さく設定されている。そのため、分岐流路２５において酸素ガスが圧縮されると共に、その流速が増大される。そして、各副吐出孔１５から吐出されて膨張し、それに伴って流速が更に増大され、カメラ３０の周囲にエアカーテンが形成される。
【0047】
したがって、図６に示す構成のランスチップ２４であっても、図２に示す構成のランスチップ４とほぼ同様に、カメラ３０に向かって飛散する溶鉄の飛沫をエアカーテンによってカメラ３０の周囲に弾き飛ばすことができる。こうして、溶鉄の飛沫からカメラ３０を保護することができる。このように、第４実施形態であっても上述した各実施形態とほぼ同様の作用・効果を得ることができる。また、第４実施形態では、カメラ３０のハウジング２９の内部に酸素ガスが流動する副吐出孔用の分岐流路２５を形成する。そのため、ランスチップ２４の内部に形成された図示しない冷却水の冷却水路との干渉を避けることができる。
【0048】
（第５実施形態）
図８は第５実施形態のランスチップ４０の一例の断面図である。図８に示す例は、収容部８の深さをカメラ９の長さよりも深く設定し、その収容部８の内部にカメラ９を収容した例である。そのため、カメラ９の先端部はランスチップ４０の先端部よりもランスチップ４０の内側、つまり、図８の上下方向でランスチップ４０の先端部よりも上側に位置している。言い換えれば、図８に示す例は、ランスチップ４０の高さ方向でランスチップ４０の先端部とカメラ９の先端部との間にスペースＳを形成した例である。
図８は第５実施形態のランスチップ４０の一例の断面図である。図８に示す例は、収容部８の深さをカメラ９の長さよりも深く設定し、その収容部８の内部にカメラ９を収容した例である。そのため、カメラ９の先端部はランスチップ４０の先端部よりもランスチップ４０の内側、つまり、図８の上下方向でランスチップ４０の先端部よりも上側に位置している。言い換えれば、図８に示す例は、ランスチップ４０の高さ方向でランスチップ４０の先端部とカメラ９の先端部との間にスペースＳを形成した例である。
【0049】
図８の上下方向でカメラ９の先端部とランスチップ４０の先端部との間の長さｈ１はカメラ９の直径ｄ以上であることが好ましい。これにより、溶鉄の液面からカメラ９を離隔させることができるため、溶鉄の飛沫を避けることが可能になる。他の構成は図２に示す構成と同様であるため、図２に示す構成と同様の構成については、図２と同様の符号を付してその説明を省略する。
【0050】
（第５実施形態の作用）
ランスチップ４０の第１流路７に酸素ガスが流入すると、その酸素ガスは主吐出孔１３、および、副吐出孔１５用の分岐流路１６に流入する。そして、図２に示す第１実施形態と同様に、酸素ガスは副吐出孔１５用の分岐流路１６を介して副吐出孔１５から吐出され、カメラ９の周囲にエアカーテンが形成される。そのため、図８に示す第５実施形態であっても、図２に示す構成のランスチップ４とほぼ同様に、カメラ９に向かって飛散する溶鉄の飛沫をエアカーテンによってカメラ９の周囲に弾き飛ばすことができる。こうして、溶鉄の飛沫からカメラ９を保護することができる。また、第５実施形態では、カメラ９の先端部はランスチップ４０の先端部よりもランスチップ４０の内側に位置している。そのため、例えば、ランスチップ４０の中心軸線に対してほぼ直交するようにつまりカメラ９の横から飛散してくる溶鉄の飛沫をランスチップ４０によって遮断することができる。したがって、第５実施では第１実施形態と比較して、より効果的に溶鉄の飛沫からカメラ９を保護することができる。
ランスチップ４０の第１流路７に酸素ガスが流入すると、その酸素ガスは主吐出孔１３、および、副吐出孔１５用の分岐流路１６に流入する。そして、図２に示す第１実施形態と同様に、酸素ガスは副吐出孔１５用の分岐流路１６を介して副吐出孔１５から吐出され、カメラ９の周囲にエアカーテンが形成される。そのため、図８に示す第５実施形態であっても、図２に示す構成のランスチップ４とほぼ同様に、カメラ９に向かって飛散する溶鉄の飛沫をエアカーテンによってカメラ９の周囲に弾き飛ばすことができる。こうして、溶鉄の飛沫からカメラ９を保護することができる。また、第５実施形態では、カメラ９の先端部はランスチップ４０の先端部よりもランスチップ４０の内側に位置している。そのため、例えば、ランスチップ４０の中心軸線に対してほぼ直交するようにつまりカメラ９の横から飛散してくる溶鉄の飛沫をランスチップ４０によって遮断することができる。したがって、第５実施では第１実施形態と比較して、より効果的に溶鉄の飛沫からカメラ９を保護することができる。
【0051】
（第６実施形態）
図９は第６実施形態のランスチップ４１の一例を示す断面図である。図９に示す例は、ランスチップ４１の先端部における収容部８の周囲に、転炉１側に突き出した突起部４２を形成した例である。突起部４２は、例えば、収容部８の周囲にランスチップ４１の円周方向に一定の間隔で形成されてもよく、あるいは、収容部８の周囲の全周に亘って連続して形成されてもよい。ランスチップ４１の先端部からの突起部４２の高さｈ２はカメラ９の直径ｄ以上であることが好ましい。これにより、溶鉄の液面からカメラ９を離隔させることができるため、溶鉄の飛沫を遮断することが可能になる。そして、ランスチップ４１の半径方向で突起部４２の内側に副吐出孔１５が形成されている。当該副吐出孔１５から酸素ガスを噴射または吐出することで、カメラ９に対するエアカーテンを形成する。他の構成は図２に示す構成と同様であるため、図２に示す構成と同様の構成については、図２と同様の符号を付してその説明を省略する。
図９は第６実施形態のランスチップ４１の一例を示す断面図である。図９に示す例は、ランスチップ４１の先端部における収容部８の周囲に、転炉１側に突き出した突起部４２を形成した例である。突起部４２は、例えば、収容部８の周囲にランスチップ４１の円周方向に一定の間隔で形成されてもよく、あるいは、収容部８の周囲の全周に亘って連続して形成されてもよい。ランスチップ４１の先端部からの突起部４２の高さｈ２はカメラ９の直径ｄ以上であることが好ましい。これにより、溶鉄の液面からカメラ９を離隔させることができるため、溶鉄の飛沫を遮断することが可能になる。そして、ランスチップ４１の半径方向で突起部４２の内側に副吐出孔１５が形成されている。当該副吐出孔１５から酸素ガスを噴射または吐出することで、カメラ９に対するエアカーテンを形成する。他の構成は図２に示す構成と同様であるため、図２に示す構成と同様の構成については、図２と同様の符号を付してその説明を省略する。
【0052】
（第６実施形態の作用）
ランスチップ４１の第１流路７に酸素ガスが流入すると、その酸素ガスは主吐出孔１３、および、副吐出孔１５用の分岐流路１６に流入する。そして、酸素ガスは副吐出孔１５用の分岐流路１６を介して各副吐出孔１５から吐出され、また、突起部４２によって酸素ガスの流動方向が上吹きランス２やランスチップ４１の中心軸線に沿うように案内される。その結果、上述した各実施形態と比較して、エアカーテンを構成する酸素ガスが周囲に広がり難い。そのため、図９に示す第６実施形態では、各実施形態よりも、カメラ９に向かって飛散する溶鉄の飛沫をエアカーテンによってカメラ９の周囲に弾き飛ばすことができる。こうして、溶鉄の飛沫からカメラ９をより効果的に保護することができる。また、ランスチップ４１の中心軸線に対してほぼ直交するようにつまりカメラ９の横から飛散してくる溶鉄の飛沫を突起部４２によって遮断することができる。したがって、各実施形態よりも、より効果的に溶鉄の飛沫からカメラ９を保護することができる。
ランスチップ４１の第１流路７に酸素ガスが流入すると、その酸素ガスは主吐出孔１３、および、副吐出孔１５用の分岐流路１６に流入する。そして、酸素ガスは副吐出孔１５用の分岐流路１６を介して各副吐出孔１５から吐出され、また、突起部４２によって酸素ガスの流動方向が上吹きランス２やランスチップ４１の中心軸線に沿うように案内される。その結果、上述した各実施形態と比較して、エアカーテンを構成する酸素ガスが周囲に広がり難い。そのため、図９に示す第６実施形態では、各実施形態よりも、カメラ９に向かって飛散する溶鉄の飛沫をエアカーテンによってカメラ９の周囲に弾き飛ばすことができる。こうして、溶鉄の飛沫からカメラ９をより効果的に保護することができる。また、ランスチップ４１の中心軸線に対してほぼ直交するようにつまりカメラ９の横から飛散してくる溶鉄の飛沫を突起部４２によって遮断することができる。したがって、各実施形態よりも、より効果的に溶鉄の飛沫からカメラ９を保護することができる。
【0053】
なお、第１～第６実施形態のランスチップ４、２０、２２、２４、４０、４１、上吹きランス２を使用した精錬装置１において、溶鉄の温度を連続的に測定しながら溶鉄の温度を制御して精錬を行う方法が、本発明の実施形態に係る炉の操業方法に相当している。また、本発明は第１実施形態ないし第６実施形態の精錬装置つまり転炉に限定されない。すなわち、ガス上吹きと溶鉄温度管理が必要となる精錬装置であれば、本発明の実施形態に係るランスチップ、および、当該ランスチップが設けられた上吹きランスを適用できる。本発明を適用できる精錬装置は、具体的には、真空脱ガス装置(Ruhrstahl-Hausen)や電気炉などであってよい。
【実施例0054】
次に、本発明に係るランスチップの効果を検証した実施例について説明する。転炉に挿入する上吹きランスの先端部に、上述した各実施形態とほぼ同様に構成されたランスチップをそれぞれ取り付けた。そして、ランスチップに設置したカメラによって転炉内の溶鉄を連続的に撮影し、その撮影した画像データに基づいて溶鋼温度を連続的に測定した。
【0055】
実験条件１では、エアカーテンを形成していないランスチップを使用した。実験条件２では、第１実施形態と同様に、第１流路７から分岐流路１６で直接酸素ガスを引き込んでカメラ９の周囲にエアカーテンを形成できるランスチップ４を使用した。実験条件３では、第２実施形態と同様に、主吐出孔１３に接続された分岐流路１４のスロート部１４１から酸素ガスを引き込んでカメラ９の周囲にエアカーテンを形成できるランスチップ２０を使用した。実験条件４では、第３実施形態と同様に、主吐出孔１３に接続された分岐流路１４の拡大部１４２から酸素ガスを引き込んでカメラ９の周囲にエアカーテンを形成できるランスチップ２２を使用した。第５実験条件では、第４実施形態と同様に、ランスチップの先端部よりも内側に、カメラ９の直径分だけカメラ９の先端部が位置するように、収容部にカメラ９を設置したランスチップ２４を使用した。第６実験条件では、第５実施形態と同様に、収容部８の周囲に突起部４２を形成したランスチップ４１を使用した。
【0056】
本発明に係るランスチップ４、２０、２２、２４、４０、４１による溶鉄の測温期間は、本発明に係るランスチップを工業的に利用することを考慮すると、半年以上(約１８０日以上)、連続して溶鉄の温度を測定できることが望ましい。そのため、半年以上、連続して溶鉄の温度を測定できた実験条件を合格として評価した。カメラの周囲にエアカーテンを形成することとした実験条件では、噴射孔は円周方向の全周に亘って連続した円形のスリット状にランスチップに形成した。噴射孔での酸素ガスの吐出流速は２００ｍ／ｓｅｃに調整した。各実験条件、および、各実験条件での連続測温成功日数を表1にまとめて示してある。なお、表１の「評価」欄のＡ、Ｂ、Ｃの記号は、以下の意味を示す。連続測温成功日数が、目標となる１８０日未満の場合は「Ｃ」、１８０日以上かつ４００日未満の場合は「Ｂ」、４００日以上の場合は「Ａ」とした。よって、ＡまたはＢの評価は、効果がある、つまり合格を意味している。
【0057】
【表1】
【0058】
表１に示すように、エアカーテンを形成しない実験条件１では、カメラに溶鉄の飛沫が大量に付着してしまったために実験を開始してから１日目に、測温不可能となった。これに対して、カメラの周囲にエアカーテンを形成できる実験条件２ないし実験条件４では、目標となる１８０日以上において、溶鉄の温度を測定することができた。また、ランスチップの先端部とカメラの先端部との間にスペースを形成した第５実験条件、および、カメラの周囲に突起部を形成した実験条件６では、実験条件２ないし実験条件４よりも、溶鉄の測温日数をさらに延長することができた。
【0059】
以上の結果から、ランスチップにカメラを取り付けた場合において、カメラの周囲にエアカーテンを形成することによってカメラに対する溶鉄の飛沫の付着を防止することができ、これにより安定した連続測温が可能であることが分かった。そして、溶鉄の連続測温データを利用することにより、溶鋼の温度を細かく把握することが可能となった。また、次工程に適した温度に調整する等、溶鉄の温度管理を適切に行うことができ、鉄鋼製品の生産性を向上することができた。
【符号の説明】
【0060】
１ 転炉
２ 上吹きランス
３ 底吹き羽口
４ 第１実施形態のランスチップ
５ 酸素の流動方向
６ 冷却水の流動方向
７ 第１流路
８ 収容部
９ カメラ
１０ 中継器
１１ 演算部
１２ 表示部
１３ 主吐出孔
１４ 分岐流路（主吐出孔用）
１４１ スロート部
１４２ 拡大部
１５ 副吐出孔
１５１ 円筒部
１５２ 縦孔
１５３ 吐出孔群（副吐出孔用）
１６ 分岐流路（副吐出孔用）
２０ 第２実施形態のランスチップ
２１ 分岐流路（副吐出孔用）
２２ 第３実施形態のランスチップ
２３ 分岐流路（副吐出孔用）
２４ 第４実施形態のランスチップ
２９ ハウジング
３０ 第４実施形態のカメラ
３２ イメージセンサ
３３ レンズ
３４ 輻射熱遮断フィルター
３５ 固定リング
３６ バッテリー
２５ 分岐流路（副吐出孔用）
４０ 第５実施形態のランスチップ
４１ 第６実施形態のランスチップ
４２ 突起部
２ 上吹きランス
３ 底吹き羽口
４ 第１実施形態のランスチップ
５ 酸素の流動方向
６ 冷却水の流動方向
７ 第１流路
８ 収容部
９ カメラ
１０ 中継器
１１ 演算部
１２ 表示部
１３ 主吐出孔
１４ 分岐流路（主吐出孔用）
１４１ スロート部
１４２ 拡大部
１５ 副吐出孔
１５１ 円筒部
１５２ 縦孔
１５３ 吐出孔群（副吐出孔用）
１６ 分岐流路（副吐出孔用）
２０ 第２実施形態のランスチップ
２１ 分岐流路（副吐出孔用）
２２ 第３実施形態のランスチップ
２３ 分岐流路（副吐出孔用）
２４ 第４実施形態のランスチップ
２９ ハウジング
３０ 第４実施形態のカメラ
３２ イメージセンサ
３３ レンズ
３４ 輻射熱遮断フィルター
３５ 固定リング
３６ バッテリー
２５ 分岐流路（副吐出孔用）
４０ 第５実施形態のランスチップ
４１ 第６実施形態のランスチップ
４２ 突起部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】