JP2015528905A - 溶鉱炉中の鋳鉄及びスラグのレベルを測定するための方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の第一の側面は、鋼鉄製の遮蔽を与えられた外部壁、並びに湯出し口を含む冶金高炉の湯だまり中の液体金属の表面レベル及びスラグの表面レベルを測定するための方法であって、外部壁の遮蔽が、液体金属と接触する耐火物厚さの周囲に配置されており、遮蔽が、その外部表面に、複数の歪みゲージセンサー及び一つ以上の熱センサーを与えられており、前記センサーが、湯出し口の両側に、垂直平面で整列されるように、かつ二種類のセンサー(6,7)がこの垂直平面に互い違いになるように設置されており、前記方法が、以下の工程を含むことを特徴とする方法に関する:
− 湯だまりの外部壁の複数の点で以下の変数を測定すること:
− 前記遮蔽に取り付けられた歪みゲージセンサーによる前記外部壁の周囲歪み;
− 前記遮蔽に取り付けられた熱センサーによる前記外部壁の温度;
− 所望により、高炉中の熱風の循環圧力又は静圧力を測定すること;
− 前記湯だまりの外部壁の複数の点で測定された変数を、連続周囲歪みを支配する一般方程式に、以下の確立されたパラメーター:高炉の幾何学的形状、高炉の構成材料の性質を代表するパラメーター、各測定点における高炉の外部壁の厚さ、液体金属の密度、及びスラグの密度を考慮して導入すること、ただし、前記方程式の解は、分析的(analytical)であり、前記方程式は、二つの未知の値、つまり液体金属のレベル及び液体金属/スラグの全体レベルを含む;及び
− 前記方程式を解き、湯だまり中の液体金属の表面レベル及びスラグの表面レベルを得ること。
− 外部壁の連続周囲歪みを支配する一般方程式は、溶鉱炉の場合、以下のようなものである:
式中、F1及びF2は、各測定高さでの所定の溶鉱炉についての定数であり:
、そして
式中、yは、水平偏差(又は変位)であり、それは、測定してから測定温度の関数として補正されたものであり、xは、垂直位置であり、Rは、各高さでの平均半径であり、tは、各高さでの壁の厚さであり、νは、ポアソン比であり;
他の項は、高炉の壁に付与された圧力に依存しており:
− y0は、ノズルのレベルでの偏差又は変位であり;
− ψは、ノズルのレベルでの歪まされた壁の角度であり;
− LTは、構造にわたって付与された力に比例する荷重項であり;
溶鉱炉の湯だまりが、様々な機械的特性を有する材料、耐火材料及び鋼鉄殻で構成され、かつ高さの関数として変化する様々な厚さ(Ex=材料xのヤング係数)で構成されるという事実を考慮するために、圧力Pにわたって最終変換が実行され:
静圧力Pと液体金属又はスラグのレベルhとの間の関係は、P=ρ・g・hの関係によって与えられ、式中、ρは、平均密度であり、gは、重力による加速度である。
− 周囲歪み及び温度の測定は、連続的に及び/又は実時間で行なわれる。
− 歪みゲージが、前記遮蔽自体に少なくとも部分的に溶接されている。
− 歪みゲージセンサーが、遮蔽に機械的に取り付けられた保護カバーを含み、遮蔽に対するその封止が、弾性封止ガスケットによって確保されている。
− 歪みゲージセンサーが、四つの歪みゲージを含み、四つの歪みゲージのうちの二つが、遮蔽に完全には取り付けられていない。
− 各熱センサーが、プラチナ抵抗温度計である。
− 測定装置が、外部壁上に又は外部壁中に設置された溝ベースの冷却回路の溝の間に配置されている。
− 溶鉱炉の幾何学的形状;
− (鋼鉄及び耐火物のヤング係数やポアソン比などによる)溶鉱炉の構成材料の性質;
− 各測定点での溶鉱炉の(耐火物を含む)外部壁の厚さ;
− 鋳鉄及びスラグの密度。
補正された歪み=測定された歪み−α・ΔT
式中、αは、熱膨張係数であり、ΔTは、測定された温度と基準温度との間の差である。
− 内部表面に作用するガスの圧力;
− 液体金属−スラグ界面に至るまでの内部壁に作用する静圧力;
− 炉床の液体金属−スラグ界面の静圧力;
− 底部の応力;
− ノズルのレベルでの応力。
式中、F1及びF2は、各測定高さでの所定の溶鉱炉についての定数であり:
、そして
式中、yは、測定された水平偏差(又は変位)であり、xは、垂直位置であり、Rは、各高さでの平均半径であり、tは、各高さでの壁の厚さであり、νは、ポアソン比である。
− y0は、ノズルのレベルでの偏差又は変位であり;
− ψは、ノズルのレベルでの歪まされた壁の角度であり;
− LTは、構造にわたって付与された力に比例する荷重項である。
ΔR/R=k・ΔL/L
式中、kは、考慮される材料及び温度に依存する定数である。それは、ゲージの感度を特徴付ける。
2. 湯だまりの壁
3. 耐火物
4. 鋼鉄の遮蔽
5. 湯出し口
6. 歪みゲージセンサー
7. 熱センサー
8. 配線
9. 冷却溝
10. 歪みゲージ
11. カバー
12. ボルト
13. 鋳鉄の表面レベル
14. スラグの表面レベル
Claims (10)
- 鋼鉄製の遮蔽(4)を与えられた外部壁(2)、並びに湯出し口を含む冶金高炉の湯だまり(1)中の液体金属の表面レベル(13)及びスラグの表面レベル(14)を測定するための方法であって、外部壁の遮蔽(4)が、液体金属と接触する耐火物厚さ(3)を包囲し、遮蔽(4)が、その外部表面に、複数の歪みゲージセンサー(6)及び一つ以上の熱センサー(7)を与えられており、前記センサー(6,7)が、湯出し口の両側に、垂直平面で整列されるように、かつ二種類のセンサー(6,7)がこの垂直平面に互い違いになるように設置されており、前記方法が、以下の工程を含むことを特徴とする方法:
− 湯だまりの外部壁(2)の複数の点で以下の変数を測定すること:
− 前記遮蔽(4)に取り付けられた歪みゲージセンサー(6)による前記外部壁(
2)の周囲歪み;
− 前記遮蔽(4)に取り付けられた熱センサー(7)による前記外部壁(2)の温
度;
− 所望により、高炉中の熱風の循環圧力又は静圧力を測定すること;
− 前記湯だまりの外部壁の複数の点で測定された変数を、連続周囲歪みを支配する一般方程式に、以下の確立されたパラメーター:高炉の幾何学的形状、高炉の構成材料の性質を代表するパラメーター、各測定点における高炉の外部壁の厚さ、液体金属の密度、及びスラグの密度を考慮して導入すること、ただし、前記方程式の解は、分析的であり、前記方程式は、二つの未知の値、つまり液体金属のレベル及び液体金属−スラグの全体レベルを含む;及び
− 前記方程式を解き、湯だまり(1)中の液体金属の表面レベル(13)及びスラグの表面レベル(14)を得ること。 - 外部壁の連続周囲歪みを支配する一般方程式は、溶鉱炉の場合、以下のようなものであることを特徴とする請求項1に記載の方法:
式中、F1及びF2は、各測定高さでの所定の溶鉱炉についての定数であり:
、そして
式中、yは、水平偏差(又は変位)であり、それは、測定してから測定温度の関数として補正されたものであり、xは、垂直位置であり、Rは、各高さでの平均半径であり、tは、各高さでの壁の厚さであり、νは、ポアソン比であり;
他の項は、高炉の壁に付与された圧力に依存しており:
− y0は、ノズルのレベルでの偏差又は変位であり;
− ψは、ノズルのレベルでの歪まされた壁の角度であり;
− LTは、構造にわたって付与された力に比例する荷重項であり;
溶鉱炉の湯だまりが、様々な機械的特性を有する材料、耐火材料及び鋼鉄殻で構成され、かつ高さの関数として変化する様々な厚さ(Ex=材料xのヤング係数)で構成されるという事実を考慮するために、圧力Pにわたって最終変換が実行され:
静圧力Pと液体金属又はスラグのレベルhとの間の関係は、P=ρ・g・hの関係によって与えられ、式中、ρは、液体金属/スラグの平均密度であり、gは、重力による加速度である。 - 周囲歪み及び温度の測定は、連続的に及び/又は実時間で行なわれることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 冶金高炉の湯だまりの外部壁(2)であって、遮蔽(4)を含み、かつ高炉の湯だまり(1)中の液体金属の表面レベル(13)及びスラグの表面レベル(14)を測定するための装置を与えられている外部壁において、前記測定装置が、前記遮蔽(4)に取り付けられた複数の歪みゲージセンサー(6)及び一つ以上の熱センサー(7)を含むこと、及び前記センサー(6,7)が、垂直平面で整列されるように、かつ二種類のセンサー(6,7)がこの垂直平面に互い違いになるように設置されていることを特徴とする外部壁。
- 歪みゲージ(10)が、前記遮蔽(4)自体に溶接されていること、及び歪みゲージセンサー(6)が、遮蔽(4)に機械的に取り付けられた保護カバー(11)を含み、遮蔽に対するその封止が、弾性封止ガスケットによって確保されていることを特徴とする請求項4に記載の外部壁。
- 歪みゲージセンサー(6)が、四つの歪みゲージ(10)を含むことを特徴とする請求項4に記載の外部壁。
- 四つの歪みゲージ(10)のうちの二つが、遮蔽に完全には取り付けられていないことを特徴とする請求項6に記載の外部壁。
- 各熱センサー(7)が、プラチナ抵抗温度計であることを特徴とする請求項4に記載の外部壁。
- 測定装置が、外部壁上に又は外部壁中に設置された溝ベースの冷却回路の溝(9)の間に配置されていることを特徴とする請求項4に記載の外部壁。
- 外部壁(2)を与えられた湯だまりを含む溶鉱炉であって、前記外部壁が、請求項4〜9のいずれかに記載の湯だまり(1)中の鋳鉄の表面レベル(13)及びスラグの表面レベル(14)を測定するための装置を与えられていることを特徴とする溶鉱炉。
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