２０００℃位まで計る良い方法はありますか？

質問

お世話になります。
坩堝の中の溶けた金属の温度を測りたいのですが、何か良い方法はありますでしょうか？
大体２０００℃弱位まで計りたいと思っております。
放射温度計（１３万円也）も考えたのですが頻繁に使う訳では無いので高価で。。。
精度は＋－５０℃位のアバウトさで良いのですが、溶けている金属の温度をざっくりとリアルタイムに計測する方法はありますでしょうか？
最悪リアルタイムで無くても、最高到達温度が分かる様な物でも良いのですが、、、　
素人質問なので申し訳ございませんがお知恵をお貸し頂ければ幸いです。

回答No.7

ttttaaanni · ベストアンサー

私の使い方と違うのでこれ以上の有用なアドバイスはできそうもないですが、も少し補足しておきます。

どろどろの金属の場合は、放射率は安定しているような気がします。（多少、金属比率が違っても）
文献などに記載があればいいですが。

自分は自動車の部品（エンジンなど）を測定してましたが、
同じ金属でも、めっきがあるもの、黒塗装のものなど表面処理が異なって
も放射率が変わってしまいました。
したがって、耐熱シールみたいなものを事前に貼っておき、その部位を
狙って測ることで、いちいち放射率を変えずに測定しました。
（シールを貼る分は、若干誤差が増すけど、いいかげんな放射率よりはよほどいい）

お礼

表面処理が異なるだけでも誤差がでるのですね。
耐熱シールの工夫も勉強になりました。
いろいろ試行錯誤してみます。
度々ありがとうございました。

回答No.8

suku_mizu

結論から言うと、２０００℃を測れる測定器としては放射温度計が一番安価だと思います。

あと、測定の方法にも寄ると思います。
「最高到達温度が分かる様な物でも良い」とありますが、たとえばこれが「最低でも＊＊＊＊℃まで到達したことが証明されればいい」ということなら、測定器を用いるのではなく間接的に温度を知る方法として、その温度で融ける物質を坩堝の外側に当てて融けるかどうかを見ると良いでしょう。２０００℃近辺で解ける物質としては
・酸化亜鉛 1975℃
・酸化アルミニウム 2050℃
・ホウ素 2077℃
などがあります。これらの試薬なら高くても数千円で手に入るでしょう。

お礼

やはり一番安価なんですね。
いろいろ調べましたがそうでした。
すばらしいアドバイスありがとうございます！
仰る通り最低でも****℃まで到達したことが分かれば良いです。
・酸化亜鉛 1975℃
・酸化アルミニウム 2050℃
・ホウ素 2077℃
早速値段と形状を調べてみます。
これらの物を坩堝に当てて溶かしても危険や有害な物はないですよね？
注意すべき点などありますか？

回答No.6

ttttaaanni

＞±５０℃で高精度なのですね！ってことは放射温度計の精度も
＞それ以上悪いと考えて良いのでしょうか？

使い方次第ですが・・・

放射率を入力して、温度に換算するわけなので、その値がいい加減だと
絶対値は正しく出ません。

●放射率がわかっている物体ならばその値を入れればいいです。
●放射率がわからない場合は、何かしらで放射率を求める必要があります。
　現実的には熱電対の測定値と突合せて合せこんだりしました。
●相対的な把握だけならば、すごく適しています。
　（昨日の条件と今日の条件の比較　あるいは同一金属を部位によって測定とか）
　測定機械自体は精度がいいのですが、使い方でどうにでも変わってしまいます。
●異なる物質、たとえばカップの中のコーヒーとカップの温度を測る
　場合は、それぞれ放射率を正しく入れていかないとダメです。

お礼

なるほど。分かり易い説明ありがとうございます。
当方の使い方はいろんな金属が混ざった状態（鉄・ステンレス・チタン・銅）の溶融金属なので、放射率が分からないor複雑になってしまいそうです。
しかもその比率もばらばらになるので、相対的な把握も難しいと言うことになりますか？
製鉄所で使われる為に生まれた機械ってことは、品質管理的な場面で使われる物？って感じでしょうか。
ttttaaanni様のアドバイスを頂き、当方の今回の場合は適さない気がしてきました。。。

回答No.5

Umada

2000℃といった高温域であれば放射温度計を使うのが一般的ですが、確かにそれなりの値段がします。
熱電対を使うことも不可能ではないですが、2000℃となると適用できる熱電対はタングステン-レニウム熱電対、イリジウム-ロジウム熱電対などに限られます[1]。
タングステン-レニウム熱電対は使った経験がありますが、高温では急速に脆化が進むので消耗品と割り切る必要があります。2000℃ともなると1回で寿命に至る覚悟が必要です(何度も経験あり)。しかも値段はシースなしの状態で1本1万円以上します。それならば放射温度計の方が安上がりです。イリジウム-ロジウム熱電対については使った経験がありませんが、構成元素を考えれば安価ということは考えにくいです。
しかしどうしても溶融金属の温度を直接に測定したいなら、上記の熱電対をシースに収めた上で坩堝の中に突っ込むしかないと思います。シースの材質は真空中や非酸化性雰囲気中であれば窒化ケイ素や炭化ケイ素などが考えられますが、溶融金属の種類によっては反応して損耗することもあります。

溶融金属そのものの温度でなくとも、周囲の温度が50℃単位で大雑把に分かれば良いのなら、ゼーゲルコーンを使う方法があります[2,3]。
ゼーゲルコーンはセラミックス粉末を練り合わせて固めたもので三角錐形状をしています。高温に加熱すると軟化してくにゃりと倒れます。倒れる温度は組成によって調整できるので、目的温度付近で倒れるゼーゲルコーンを選んで炉内に入れておき、覗き窓からその倒れ具合を観察すれば大まかな温度は分かります。内部を直接覗けない構造の炉でも、最高到達温度だけは後から知ることができます。

ゼーゲルコーンは測定原理から明らかなように1回ごとの使い捨てですが、1本200円程度と安価です。600℃用から2000℃用まで60種ほどのゼーゲルコーンが市販されており、例えば[4]などで購入することができます。
坩堝内の温度を直接測定することはできない点を除けば、安価で2000℃まで対応できるという点でご希望に近いと思います。測定精度が大雑把でよいこと、最悪到達温度さえ分かればよいこともゼーゲルコーンには好都合です。
なおゼーゲルコーンは測定原理からして積分要素を持つ温度計であることにはご留意ください。特に、急加熱・急冷却するような場合は不正確になります。

[1] http://www.hakko.co.jp/qa/qa_0_04.htm
[2] http://www.sunfield.ne.jp/~onotetsu/cray/sksetumei.htm
[3] http://www.mapletown.ca/column/?column_id=10537
[4] http://www.tougei-shop.com/
*上部フレームの「温度計/熱電対」をクリック、次いで左側フレームに現れる「ゼーゲルコーン」をクリック

参考URL：

http://www.hakko.co.jp/qa/qa_0_04.htm,http://www.sunfield.ne.jp/~onotetsu/cray/sksetumei.htm

回答No.4

noname#26663

K型熱電対使えば理論上は２千度付近まで計れる。
誤差修正は自己で行う。
（但し、相当な電気技術と理論が必要。）
http://homepage2.nifty.com/oharat/papa/gas/typek_thermo_couple.htm

これを使った秋月のはちょっと。＾＿＾；
改造は困難を極めると思います。
http://akizukidenshi.com/catalog/items2.php?q=%B2%B9%C5%D9%B7%D7&s=score&p=1&r=1&page=#K-00046
しかし、費用は２８００円也。

お礼

ご解答ありがとうございます。
この方法は当方では。。。難しいです＞＜
費用の面ではありがたい価格なのですがなかなかそううまくは行きませんね。
２０００℃以下で１８００℃とか温度条件を下げれば他に方法が出てくるものでしょうか？２０００℃は少し大きく見た温度でしたのでお聞きしました。宜しくお願いします。

回答No.3

ttttaaanni

熱電対は2さんがおっしゃるようにそのままでは使えないし、
たぶん特殊熱電対は高いはず。放射温度計しか思い浮かびません。
もし、購入する気が多少でもあるならば、一度メーカにデモをお願い
してみたらどうですか？
（デモの期間で、用が済んでしまえば一番いい？）

蛇足ですが、2000度で±50度は高精度だと個人的には思います。

お礼

デモは当方も考えましたがそれは奥の手？と、しておきます＾＾；
やはり放射温度計しかないのでしょうか？
最高到達温度が分かるだけでも良いのですが。。。

±５０℃で高精度なのですね！ってことは放射温度計の精度も
それ以上悪いと考えて良いのでしょうか？

回答No.2

walkingdic

溶解した２０００℃の金属ですよね。。。。

高温に耐える熱電対はありますけど、それをそのまま溶けた金属の中には入れることは出来ませんから（測定できません）、保護するシースが必要ですけど、金属シースでその温度に耐えられるものが果たしてあるのか．．．．．
あっても特注でかなり高くなるのでは？

ちなみに放射温度計の原理を考案したのはプランクという科学者ですが、この人は製鉄所の技術者で溶けた鉄の温度を測りたくてこの原理を発明しました。つまり放射温度計はまさに溶けた金属の温度を測定するのがもともとの目的なのですよ。

お礼

金属シースもはじめて知りました。
特注と言うことは放射温度計より高くなってしまいますね＾＾；
２０００℃という温度が例えば１８００℃とか１６００℃まで下げれば
もっと違ってくるものでしょうか？

回答No.1

Rindt72

価格までは知らないのですがレニウムタングステン熱電対なら2300度くらいまで計測できます。
放射温度計は価格だけでなく誤差からもお勧めしません。

お礼

ご解答ありがとうございます。
放射温度計の誤差はどれくらいあるのでしょうか？
毎回補正しても値に差がでるものなのですか？

レニウムタングステン熱電対は知りませんでした。
ありがとうございました。