JP3252724B2 - 耐火物厚み測定方法及びその装置 - Google Patents
耐火物厚み測定方法及びその装置Info
- Publication number
- JP3252724B2 JP3252724B2 JP27962096A JP27962096A JP3252724B2 JP 3252724 B2 JP3252724 B2 JP 3252724B2 JP 27962096 A JP27962096 A JP 27962096A JP 27962096 A JP27962096 A JP 27962096A JP 3252724 B2 JP3252724 B2 JP 3252724B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thickness
- refractory
- sound
- elastic wave
- wave
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
- Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Blast Furnaces (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高炉，転炉等の工
業用炉の鉄皮内側にライニングされた耐火物の残存厚み
を測定する方法及びその実施に使用する装置に関する。
業用炉の鉄皮内側にライニングされた耐火物の残存厚み
を測定する方法及びその実施に使用する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】高炉の鉄皮内側には、通常耐火レンガが
ライニングされている。高炉炉底部の耐火レンガは常に
熔銑に曝されているため、高炉の操業に伴い徐々に損耗
する。例えば火入れ時には2000mm以上あった耐火物の厚
みが十数年後の吹き止め時には300mm程度にまで減少す
ることがある。耐火物の残存厚みの推移を高炉操業中に
精度良く測定し、高炉の余命を的確に推定することは、
熔銑による鉄皮の溶損、熔銑の流出等の重大事故防止及
び高炉資産の有効活用のために非常に重要である。
ライニングされている。高炉炉底部の耐火レンガは常に
熔銑に曝されているため、高炉の操業に伴い徐々に損耗
する。例えば火入れ時には2000mm以上あった耐火物の厚
みが十数年後の吹き止め時には300mm程度にまで減少す
ることがある。耐火物の残存厚みの推移を高炉操業中に
精度良く測定し、高炉の余命を的確に推定することは、
熔銑による鉄皮の溶損、熔銑の流出等の重大事故防止及
び高炉資産の有効活用のために非常に重要である。
【０００３】このため、耐火レンガの残存厚みを測定す
る数多くの手法が従来より提案されている。例えば特開
昭49-50961号公報には、可聴周波数の正弦波加振力を工
業炉用の被測定レンガに印加し、その機械インピーダン
スを測定し、その機械インピーダンスのピーク値に基づ
いて炉外から非破壊的にレンガ厚みを測定する方法が開
示されている。
る数多くの手法が従来より提案されている。例えば特開
昭49-50961号公報には、可聴周波数の正弦波加振力を工
業炉用の被測定レンガに印加し、その機械インピーダン
スを測定し、その機械インピーダンスのピーク値に基づ
いて炉外から非破壊的にレンガ厚みを測定する方法が開
示されている。
【０００４】また特開昭58-27002号公報には、鉄皮の一
部に開孔を形成し、金属棒を耐火物又は鉄皮，耐火物間
に埋められた不定型耐火物であるスタンプ材に直結さ
せ、金属棒の一端を打撃することにより、効率良く耐火
物中に弾性波を発生させ、弾性波が耐火物中の往復に要
する時間を測定し、往復時間と耐火物中の弾性波の伝搬
速度から耐火物の厚みを測定する方法が提案されてい
る。さらに特開昭62−297710号公報には、高炉の鉄皮表
面をハンマーにて打撃し、この打撃によって発生した弾
性波が耐火物中を伝搬し、炉心側表面で反射を起こし、
再び鉄皮表面まで戻ってくる往復時間を測定し、予め求
めてある耐火物中の弾性波の伝搬速度と往復時間とから
耐火レンガの厚みを測定する方法が開示されている。こ
れら２つの方法は測定データから耐火レンガ厚みを測定
する処理内容が簡単であり、任意の場所にて測定可能で
あるという利点がある。
部に開孔を形成し、金属棒を耐火物又は鉄皮，耐火物間
に埋められた不定型耐火物であるスタンプ材に直結さ
せ、金属棒の一端を打撃することにより、効率良く耐火
物中に弾性波を発生させ、弾性波が耐火物中の往復に要
する時間を測定し、往復時間と耐火物中の弾性波の伝搬
速度から耐火物の厚みを測定する方法が提案されてい
る。さらに特開昭62−297710号公報には、高炉の鉄皮表
面をハンマーにて打撃し、この打撃によって発生した弾
性波が耐火物中を伝搬し、炉心側表面で反射を起こし、
再び鉄皮表面まで戻ってくる往復時間を測定し、予め求
めてある耐火物中の弾性波の伝搬速度と往復時間とから
耐火レンガの厚みを測定する方法が開示されている。こ
れら２つの方法は測定データから耐火レンガ厚みを測定
する処理内容が簡単であり、任意の場所にて測定可能で
あるという利点がある。
【０００５】また近年、最も普及している方法は、レン
ガ内部に温度計を埋設し、炉心側から鉄皮側へ伝わる熱
流束を測定する方法である。この方法では、高炉側壁部
の全周に 100個前後の温度計をレンガ内に埋設し、熱流
束を測定した後に、熱伝導方程式から銑鉄凝固温度であ
る1150℃の熱源が存在する位置を算出し、レンガの残存
厚みを推定する方法である。
ガ内部に温度計を埋設し、炉心側から鉄皮側へ伝わる熱
流束を測定する方法である。この方法では、高炉側壁部
の全周に 100個前後の温度計をレンガ内に埋設し、熱流
束を測定した後に、熱伝導方程式から銑鉄凝固温度であ
る1150℃の熱源が存在する位置を算出し、レンガの残存
厚みを推定する方法である。
【０００６】特開昭63−297512号公報には、この埋設さ
れた温度計の出力に異常な高温を示すものがあった場合
に、衝撃弾性波センサをその温度計が埋設されている位
置に相当する表面位置へ移動させ、センサを走行させな
がら残存厚み計測を行い、さらに計測結果に基づいて高
炉炉底部耐火物の侵食抑制操作を行って耐火物の内面に
保護層を形成させる方法が開示されている。
れた温度計の出力に異常な高温を示すものがあった場合
に、衝撃弾性波センサをその温度計が埋設されている位
置に相当する表面位置へ移動させ、センサを走行させな
がら残存厚み計測を行い、さらに計測結果に基づいて高
炉炉底部耐火物の侵食抑制操作を行って耐火物の内面に
保護層を形成させる方法が開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】まず特開昭58-27002号
公報に開示された方法は、測定個所の鉄皮を開孔し、レ
ンガに接触させた金属棒を打撃するため、金属棒の接触
状態、打撃状態によって測定再現性が乏しいという問題
がある。また弾性波（弾性衝撃波，超音波）をレンガの
鉄皮側表面から炉心側へ向けて伝搬させる方法（特開昭
49-50961号，特開昭58-27002号，特開昭62−297710号，
特開昭63−297512号）は、レンガ内部に存在する亀裂
部，脆化部（耐火物の脆化により多数のクラックが存在
する部分）で大部分の弾性波エネルギが反射され、その
伝搬が遮断されるため、これら炉心側にある亀裂部，脆
化部，及び熔銑が侵入した耐火物と凝固銑との混合層で
ある凝固層に関する情報が得られないという欠点を有す
る。しかしながら耐火レンガの管理には、その健全部
（亀裂，脆化が無く、物性値が高炉建設当時の値に近い
部分）の厚みの把握が必要であることは言うまでもない
が、これら亀裂部，脆化部，及び凝固層が熔銑によるレ
ンガ侵食を保護する役割を果たしているため、これらの
厚みを測定することも重要である。
公報に開示された方法は、測定個所の鉄皮を開孔し、レ
ンガに接触させた金属棒を打撃するため、金属棒の接触
状態、打撃状態によって測定再現性が乏しいという問題
がある。また弾性波（弾性衝撃波，超音波）をレンガの
鉄皮側表面から炉心側へ向けて伝搬させる方法（特開昭
49-50961号，特開昭58-27002号，特開昭62−297710号，
特開昭63−297512号）は、レンガ内部に存在する亀裂
部，脆化部（耐火物の脆化により多数のクラックが存在
する部分）で大部分の弾性波エネルギが反射され、その
伝搬が遮断されるため、これら炉心側にある亀裂部，脆
化部，及び熔銑が侵入した耐火物と凝固銑との混合層で
ある凝固層に関する情報が得られないという欠点を有す
る。しかしながら耐火レンガの管理には、その健全部
（亀裂，脆化が無く、物性値が高炉建設当時の値に近い
部分）の厚みの把握が必要であることは言うまでもない
が、これら亀裂部，脆化部，及び凝固層が熔銑によるレ
ンガ侵食を保護する役割を果たしているため、これらの
厚みを測定することも重要である。
【０００８】さらに埋設された温度計にて熱流束を測定
する方法には以下のような問題点が存在する。即ち熱流
束からレンガ残存厚みを算出する際に、レンガ，スタン
プ材等の伝熱係数を用いるが、この伝熱係数はレンガ，
スタンプ材の劣化に伴い経時的に変化するため、厚み算
出時に用いた伝熱係数と実際の伝熱係数との差が厚み算
出誤差を招来する。また断熱層（亀裂部，脆化部）がレ
ンガ内に存在する場合、この断熱層によって熱流束の一
部が遮断され、レンガ厚みの値が実際より大きく算出さ
れる。従ってこのような温度計を用いたレンガ管理は多
数の温度計を使用してマクロ的なレンガ侵食傾向を常時
監視するには有効であるが、個々の測定点における測定
精度はあまり高くない。
する方法には以下のような問題点が存在する。即ち熱流
束からレンガ残存厚みを算出する際に、レンガ，スタン
プ材等の伝熱係数を用いるが、この伝熱係数はレンガ，
スタンプ材の劣化に伴い経時的に変化するため、厚み算
出時に用いた伝熱係数と実際の伝熱係数との差が厚み算
出誤差を招来する。また断熱層（亀裂部，脆化部）がレ
ンガ内に存在する場合、この断熱層によって熱流束の一
部が遮断され、レンガ厚みの値が実際より大きく算出さ
れる。従ってこのような温度計を用いたレンガ管理は多
数の温度計を使用してマクロ的なレンガ侵食傾向を常時
監視するには有効であるが、個々の測定点における測定
精度はあまり高くない。
【０００９】さらに２種類以上のレンガが接着され、多
層構造をなしている場合、鉄皮側から外側の耐火レンガ
の表面に伝搬された弾性波は、耐火レンガ同志の界面で
ある目地部分でそのエネルギの大部分が反射する。従っ
て外側の耐火レンガの残存厚みは精度良く測定すること
が可能であるが、内側（炉心側）の耐火レンガの残存厚
みを指示する反射弾性波は極めて微弱であるため、その
厚みを高精度にて測定することは困難である。
層構造をなしている場合、鉄皮側から外側の耐火レンガ
の表面に伝搬された弾性波は、耐火レンガ同志の界面で
ある目地部分でそのエネルギの大部分が反射する。従っ
て外側の耐火レンガの残存厚みは精度良く測定すること
が可能であるが、内側（炉心側）の耐火レンガの残存厚
みを指示する反射弾性波は極めて微弱であるため、その
厚みを高精度にて測定することは困難である。
【００１０】本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたも
のであり、健全部とこれより内側部分とで異なる方法を
用いることにより、耐火物の健全部の厚みと、健全部よ
り内側部分の厚みとを正確に把握することが可能な耐火
物厚み測定方法及びその実施に使用する装置を提供する
ことを目的とする。
のであり、健全部とこれより内側部分とで異なる方法を
用いることにより、耐火物の健全部の厚みと、健全部よ
り内側部分の厚みとを正確に把握することが可能な耐火
物厚み測定方法及びその実施に使用する装置を提供する
ことを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、炉の鉄皮内側
にライニングされた耐火物の厚みを測定する方法及びそ
の実施に使用する装置において、予め耐火物の外側表面
近傍にその厚み方向に所定間隔を隔てて少なくとも２つ
の温度計を埋設しておき、温度計埋設位置近傍にて耐火
物の外側表面から内側へ向けて弾性波を伝搬させ、耐火
物の健全部とこれより内側部分との境界における反射波
を検出し、弾性波の前記健全部における往復時間から該
健全部の厚みを算出すると同時に、前記温度計により、
耐火物の外側表面近傍の、厚み方向に所定間隔を隔てた
少なくとも２個所の温度を測定し、この温度測定値と経
験的に求められた耐火物の健全部及びその内側部分の熱
伝導係数とを用いて前記内側部分の厚みを算出し、前記
健全部の厚みと前記内側部分の厚みとを加算することに
より耐火物厚みを算出することを特徴とする。
にライニングされた耐火物の厚みを測定する方法及びそ
の実施に使用する装置において、予め耐火物の外側表面
近傍にその厚み方向に所定間隔を隔てて少なくとも２つ
の温度計を埋設しておき、温度計埋設位置近傍にて耐火
物の外側表面から内側へ向けて弾性波を伝搬させ、耐火
物の健全部とこれより内側部分との境界における反射波
を検出し、弾性波の前記健全部における往復時間から該
健全部の厚みを算出すると同時に、前記温度計により、
耐火物の外側表面近傍の、厚み方向に所定間隔を隔てた
少なくとも２個所の温度を測定し、この温度測定値と経
験的に求められた耐火物の健全部及びその内側部分の熱
伝導係数とを用いて前記内側部分の厚みを算出し、前記
健全部の厚みと前記内側部分の厚みとを加算することに
より耐火物厚みを算出することを特徴とする。
【００１２】耐火物厚みを、健全部とこれより内側部分
とで異なる方法を用いて測定する。即ち、健全部の厚み
は、従来から行われているように弾性波が反射して往復
する時間から求める。これは、健全部を内側に向けて伝
播する弾性波の大部分が、内側部分との境界において反
射されるからである。内側部分の厚みは、健全部と内側
部分とで熱伝導係数が異なることを利用し、健全部の表
面近傍の測定温度から求められる。
とで異なる方法を用いて測定する。即ち、健全部の厚み
は、従来から行われているように弾性波が反射して往復
する時間から求める。これは、健全部を内側に向けて伝
播する弾性波の大部分が、内側部分との境界において反
射されるからである。内側部分の厚みは、健全部と内側
部分とで熱伝導係数が異なることを利用し、健全部の表
面近傍の測定温度から求められる。
【００１３】弾性波としては、例えば衝撃弾性波又は超
音波を使用することが考えられる。
音波を使用することが考えられる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態を
示す図面に基づき具体的に説明する。図１は、本発明に
係る耐火物厚み測定方法を実施するための装置を示す構
成図である。高炉における鉄皮１の内側に、スタンプ材
２を介して、被測定物である耐火レンガ３がライニング
されており、所定位置の鉄皮１及びスタンプ材２は開孔
されて耐火レンガ３を露出させてある。この開孔部４の
耐火レンガ３に超音波探触子５の先端が接触させてあ
る。超音波探触子５の先端にはウレタンゴム等の耐熱樹
脂からなる接触媒体5aが取り付けられており、超音波探
触子５の先端と耐火レンガ３との間に空隙が形成されな
いようになしてある。また接触媒体5aを取り付ける代わ
りに接触媒質を介して耐火レンガ３に接触させてもよ
い。接触媒質としては耐火物表面温度（通常 100〜 300
℃）でも気化せず、超音波を十分に伝搬可能な物質であ
ればよい。
示す図面に基づき具体的に説明する。図１は、本発明に
係る耐火物厚み測定方法を実施するための装置を示す構
成図である。高炉における鉄皮１の内側に、スタンプ材
２を介して、被測定物である耐火レンガ３がライニング
されており、所定位置の鉄皮１及びスタンプ材２は開孔
されて耐火レンガ３を露出させてある。この開孔部４の
耐火レンガ３に超音波探触子５の先端が接触させてあ
る。超音波探触子５の先端にはウレタンゴム等の耐熱樹
脂からなる接触媒体5aが取り付けられており、超音波探
触子５の先端と耐火レンガ３との間に空隙が形成されな
いようになしてある。また接触媒体5aを取り付ける代わ
りに接触媒質を介して耐火レンガ３に接触させてもよ
い。接触媒質としては耐火物表面温度（通常 100〜 300
℃）でも気化せず、超音波を十分に伝搬可能な物質であ
ればよい。
【００１５】超音波探触子５には、超音波（弾性波）を
発生するための電気信号を出力するパルサー６、及び超
音波探触子５にて検出された弾性波を増幅する信号増幅
器７が接続されており、信号増幅器７にて増幅された信
号は、平均化処理部10a と厚み測定部10b とを備えた、
健全部の厚みを算出する信号処理器10へ、バンドパスフ
ィルタ８及びＡ／Ｄ変換器９を介して与えられるように
なしてある。
発生するための電気信号を出力するパルサー６、及び超
音波探触子５にて検出された弾性波を増幅する信号増幅
器７が接続されており、信号増幅器７にて増幅された信
号は、平均化処理部10a と厚み測定部10b とを備えた、
健全部の厚みを算出する信号処理器10へ、バンドパスフ
ィルタ８及びＡ／Ｄ変換器９を介して与えられるように
なしてある。
【００１６】一方、耐火レンガ３の外側表面近傍には、
熱流束計12に接続された温度計11，11が耐火レンガ３の
厚み方向に所定間隔を隔てて埋設されており、熱流束計
12にて得られた信号は亀裂部，脆化部，及び凝固層の厚
みを算出するための熱伝導計算装置13へ与えられる。信
号処理器10にて得られた健全部の厚みデータと経験的に
求められた耐火物健全部及びその内側部分との熱伝導係
数とから熱伝導計算装置13にて内側部分（亀裂部，脆化
部，及び凝固層）の厚みを算出した後に、健全部の厚み
データと内側部分の厚みデータとは耐火レンガ３の外側
表面から熱源（熔銑）までの厚みを演算する演算器14へ
与えられるようになっている。
熱流束計12に接続された温度計11，11が耐火レンガ３の
厚み方向に所定間隔を隔てて埋設されており、熱流束計
12にて得られた信号は亀裂部，脆化部，及び凝固層の厚
みを算出するための熱伝導計算装置13へ与えられる。信
号処理器10にて得られた健全部の厚みデータと経験的に
求められた耐火物健全部及びその内側部分との熱伝導係
数とから熱伝導計算装置13にて内側部分（亀裂部，脆化
部，及び凝固層）の厚みを算出した後に、健全部の厚み
データと内側部分の厚みデータとは耐火レンガ３の外側
表面から熱源（熔銑）までの厚みを演算する演算器14へ
与えられるようになっている。
【００１７】次にこのように構成された装置における耐
火物厚み測定方法について説明する。超音波探触子５
は、パルサー６から出力された電気信号に基づいて超音
波を発生し（送信信号）、耐火レンガ３の表面へ伝え
る。耐火レンガ３内を伝搬した弾性波は、図２に示す健
全部3aと亀裂部3bとの境界にて超音波エネルギの大部分
が反射され、さらに炉心側 (脆化部3c，凝固層3d) へは
殆ど伝搬されない。送信信号及び健全部の炉心側端面に
よる反射信号は信号増幅器７にて増幅され、バンドパス
フィルタ８にて高炉操業時の雑音成分が除去された後、
Ａ／Ｄ変換器９にてＡ／Ｄ変換される。このＡ／Ｄ変換
された信号は、信号処理器10の平均化処理部10a へ与え
られ、所定回数の加算平均によってＳ／Ｎ比が向上され
る。
火物厚み測定方法について説明する。超音波探触子５
は、パルサー６から出力された電気信号に基づいて超音
波を発生し（送信信号）、耐火レンガ３の表面へ伝え
る。耐火レンガ３内を伝搬した弾性波は、図２に示す健
全部3aと亀裂部3bとの境界にて超音波エネルギの大部分
が反射され、さらに炉心側 (脆化部3c，凝固層3d) へは
殆ど伝搬されない。送信信号及び健全部の炉心側端面に
よる反射信号は信号増幅器７にて増幅され、バンドパス
フィルタ８にて高炉操業時の雑音成分が除去された後、
Ａ／Ｄ変換器９にてＡ／Ｄ変換される。このＡ／Ｄ変換
された信号は、信号処理器10の平均化処理部10a へ与え
られ、所定回数の加算平均によってＳ／Ｎ比が向上され
る。
【００１８】厚み測定部10b は、（１）式に基づいて、
図３に示す如き、送信信号を検出してから反射信号を検
出するまでに要した時間Ｔから、接触媒体5a内を超音波
が往復伝搬するのに要する時間ｔを差し引いた後、予め
求めておいた耐火レンガ３内での弾性波の伝搬速度Ｖ
と、前記到達時間差の１／２との積を算出することによ
り、健全部の厚みＬ１を求める。 Ｌ１＝（Ｔ−ｔ）×Ｖ／２ …（１）
図３に示す如き、送信信号を検出してから反射信号を検
出するまでに要した時間Ｔから、接触媒体5a内を超音波
が往復伝搬するのに要する時間ｔを差し引いた後、予め
求めておいた耐火レンガ３内での弾性波の伝搬速度Ｖ
と、前記到達時間差の１／２との積を算出することによ
り、健全部の厚みＬ１を求める。 Ｌ１＝（Ｔ−ｔ）×Ｖ／２ …（１）
【００１９】なお弾性波は、上述した如く、健全部3aと
亀裂部3bとの境界にて超音波エネルギの大部分が反射さ
れるため、この境界部からさらに炉心側には殆ど伝搬さ
れない。従って亀裂部3bと脆化部3cとの境界からの反射
信号，及び脆化部3cと凝固層3dとの境界からの境界信号
等の信号は検出困難である。
亀裂部3bとの境界にて超音波エネルギの大部分が反射さ
れるため、この境界部からさらに炉心側には殆ど伝搬さ
れない。従って亀裂部3bと脆化部3cとの境界からの反射
信号，及び脆化部3cと凝固層3dとの境界からの境界信号
等の信号は検出困難である。
【００２０】一方、温度計11，11からの信号は熱流束計
12へ与えられて熱流束が検出され、熱伝導計算装置13へ
与えられる。外側の温度計11と耐火レンガ３の外面との
距離をＬ０とし、温度計11，11の間隔をｘ１とし、外側
の温度計11から健全部と亀裂部との境界までの距離をｘ
２とする。熱伝導計算装置13は、（２）式に基づいて２
つの温度計11，11による測定温度ｔ１，ｔ２から健全部
と亀裂部との境界の温度ｔＬを求める。 ｔＬ＝（ｘ２／ｘ１）×（ｔ２−ｔ１）＋ｔ１ …（２）
12へ与えられて熱流束が検出され、熱伝導計算装置13へ
与えられる。外側の温度計11と耐火レンガ３の外面との
距離をＬ０とし、温度計11，11の間隔をｘ１とし、外側
の温度計11から健全部と亀裂部との境界までの距離をｘ
２とする。熱伝導計算装置13は、（２）式に基づいて２
つの温度計11，11による測定温度ｔ１，ｔ２から健全部
と亀裂部との境界の温度ｔＬを求める。 ｔＬ＝（ｘ２／ｘ１）×（ｔ２−ｔ１）＋ｔ１ …（２）
【００２１】式（２）で算出された温度ｔＬと、予め与
えられている健全部と、亀裂部，脆化部，及び凝固層と
で異なる耐火レンガ３の熱伝導係数λ１，λ２と、侵食
面温度（熱源である熔銑温度：1150℃）ｔｐとから
（３）式に基づいて亀裂部，脆化部，及び凝固層の厚み
Ｌ３を求める。ここで本来ｘ２＝Ｌ１−Ｌ０であるが、
通常Ｌ０は数mmであるので無視して、ｘ２≒Ｌ１として
信号処理器10にて得られた健全部厚みを用いている。 Ｌ３＝（λ２／λ１）×｛（ｔｐ−ｔＬ）／（ｔＬ−ｔ１）｝×ｘ２…（３） 次に演算器14は、信号処理器10にて得られた健全部の厚
みＬ１と、熱伝導計算装置13にて得られた亀裂部，脆化
部，及び凝固層の厚みＬ３との和を演算することによ
り、亀裂部，脆化部，及び凝固層を含めた耐火レンガ３
の厚みＬを求める。 Ｌ＝Ｌ１＋Ｌ３ …（４）
えられている健全部と、亀裂部，脆化部，及び凝固層と
で異なる耐火レンガ３の熱伝導係数λ１，λ２と、侵食
面温度（熱源である熔銑温度：1150℃）ｔｐとから
（３）式に基づいて亀裂部，脆化部，及び凝固層の厚み
Ｌ３を求める。ここで本来ｘ２＝Ｌ１−Ｌ０であるが、
通常Ｌ０は数mmであるので無視して、ｘ２≒Ｌ１として
信号処理器10にて得られた健全部厚みを用いている。 Ｌ３＝（λ２／λ１）×｛（ｔｐ−ｔＬ）／（ｔＬ−ｔ１）｝×ｘ２…（３） 次に演算器14は、信号処理器10にて得られた健全部の厚
みＬ１と、熱伝導計算装置13にて得られた亀裂部，脆化
部，及び凝固層の厚みＬ３との和を演算することによ
り、亀裂部，脆化部，及び凝固層を含めた耐火レンガ３
の厚みＬを求める。 Ｌ＝Ｌ１＋Ｌ３ …（４）
【００２２】次に、亀裂部，脆化部，及び凝固層の総括
的な熱伝導係数λ２を設定する方法について述べる。ま
ず休止高炉（吹き止め高炉）にて、測定の実施位置に対
応する位置からコアサンプルを採取し、亀裂部，脆化
部，及び凝固層の平均的な熱伝導係数を測定する。この
測定を数多くのサンプルについて行い、統計的手法（単
純平均，最大頻度）を用いて総括的な熱伝導係数λ２と
する。なお亀裂部，脆化部，及び凝固層単独の熱伝導係
数及び厚みの推定又は測定が可能である場合は、これら
に基づいた関数を総括的な熱伝導係数λ２の代わりに使
用してもよい。
的な熱伝導係数λ２を設定する方法について述べる。ま
ず休止高炉（吹き止め高炉）にて、測定の実施位置に対
応する位置からコアサンプルを採取し、亀裂部，脆化
部，及び凝固層の平均的な熱伝導係数を測定する。この
測定を数多くのサンプルについて行い、統計的手法（単
純平均，最大頻度）を用いて総括的な熱伝導係数λ２と
する。なお亀裂部，脆化部，及び凝固層単独の熱伝導係
数及び厚みの推定又は測定が可能である場合は、これら
に基づいた関数を総括的な熱伝導係数λ２の代わりに使
用してもよい。
【００２３】図１では鉄皮１及びスタンプ材２を開孔
し、開孔部４に超音波探触子５の先端を挿入して測定し
ているので精度良く超音波の伝搬時間を測定することが
できるが、スタンプ材２の性状が良好である場合には、
鉄皮１のみを開孔して測定してもよい。また鉄皮１，ス
タンプ材２及び耐火レンガ３の接触状態が良好であり、
各部分に剥離等の欠陥が存在しない場合は、鉄皮１表面
をハンマーにて打撃し、この打撃によって発生した弾性
波を用いて健全部の厚みを測定し、そのデータを亀裂
部，脆化部，及び凝固層の算出に使用してもよい。
し、開孔部４に超音波探触子５の先端を挿入して測定し
ているので精度良く超音波の伝搬時間を測定することが
できるが、スタンプ材２の性状が良好である場合には、
鉄皮１のみを開孔して測定してもよい。また鉄皮１，ス
タンプ材２及び耐火レンガ３の接触状態が良好であり、
各部分に剥離等の欠陥が存在しない場合は、鉄皮１表面
をハンマーにて打撃し、この打撃によって発生した弾性
波を用いて健全部の厚みを測定し、そのデータを亀裂
部，脆化部，及び凝固層の算出に使用してもよい。
【００２４】
【００２５】
【００２６】
【００２７】
【実施例】以上の如く行われる本発明に係る耐火物厚み
測定方法につき、具体的な数値例を挙げ、図４を参照し
ながらさらに詳述する。 開口部４：40〜200 mm 超音波の周波数：150 ｋＨｚ 《弾性波による厚み測定》 送信信号を検出してから反射信号を検出するまでに要し
た時間Ｔ：600 μsec接触媒体5a内を超音波が往復伝搬
するのに要した時間ｔ：30μsec耐火レンガ３内での弾
性波の伝搬速度Ｖ：2800m/sec この場合、（１）式より健全部の厚みＬ１は以下の如く
求められる。 Ｌ１＝（Ｔ−ｔ）×Ｖ／２ …（１） ＝（600 −30) ×10-6×2800×103 ／２ ＝798 （mm）
測定方法につき、具体的な数値例を挙げ、図４を参照し
ながらさらに詳述する。 開口部４：40〜200 mm 超音波の周波数：150 ｋＨｚ 《弾性波による厚み測定》 送信信号を検出してから反射信号を検出するまでに要し
た時間Ｔ：600 μsec接触媒体5a内を超音波が往復伝搬
するのに要した時間ｔ：30μsec耐火レンガ３内での弾
性波の伝搬速度Ｖ：2800m/sec この場合、（１）式より健全部の厚みＬ１は以下の如く
求められる。 Ｌ１＝（Ｔ−ｔ）×Ｖ／２ …（１） ＝（600 −30) ×10-6×2800×103 ／２ ＝798 （mm）
【００２８】《温度計による厚み測定》 健全部の熱伝導係数λ１：19kcal/mh ℃ 亀裂部，脆化部，及び凝固層の熱伝導係数λ２：12kcal
/mh ℃ 温度計11，11の間隔ｘ１：100 mm 外側の温度計11から健全部と亀裂部との境界までの距離
ｘ２(L1)：798 mm 外側の温度計11による測定値ｔ１：100 ℃ 内側の温度計11による測定値ｔ２：175 ℃ この場合、健全部と亀裂部との境界の温度ｔＬは、 ｔＬ＝（ｘ２／ｘ１）×（ｔ２−ｔ１）＋ｔ１ …（２） ＝（798/100)×（175 −100)＋100 ≒700 （℃） となる。従って亀裂部，脆化部，及び凝固層の厚みＬ３
は、 Ｌ３＝（λ２／λ１）×｛（ｔｐ−ｔＬ）／（ｔＬ−ｔ１）｝×ｘ２…（３） ＝（12/19)×｛（1150−700)／（700 −100)｝×798 ≒380 （mm） である。以上より、亀裂部，脆化部，及び凝固層を含め
た耐火レンガ３の厚みＬは、 Ｌ＝Ｌ１＋Ｌ３ …（４） ＝800 ＋380 ＝1180（mm） となる。
/mh ℃ 温度計11，11の間隔ｘ１：100 mm 外側の温度計11から健全部と亀裂部との境界までの距離
ｘ２(L1)：798 mm 外側の温度計11による測定値ｔ１：100 ℃ 内側の温度計11による測定値ｔ２：175 ℃ この場合、健全部と亀裂部との境界の温度ｔＬは、 ｔＬ＝（ｘ２／ｘ１）×（ｔ２−ｔ１）＋ｔ１ …（２） ＝（798/100)×（175 −100)＋100 ≒700 （℃） となる。従って亀裂部，脆化部，及び凝固層の厚みＬ３
は、 Ｌ３＝（λ２／λ１）×｛（ｔｐ−ｔＬ）／（ｔＬ−ｔ１）｝×ｘ２…（３） ＝（12/19)×｛（1150−700)／（700 −100)｝×798 ≒380 （mm） である。以上より、亀裂部，脆化部，及び凝固層を含め
た耐火レンガ３の厚みＬは、 Ｌ＝Ｌ１＋Ｌ３ …（４） ＝800 ＋380 ＝1180（mm） となる。
【００２９】また上述した如く、亀裂部，脆化部，及び
凝固層の熱伝導係数λ２に代えて、関数Ｆを使用しても
よい。この場合の測定結果を図５に示す。図５に示す如
く関数Ｆを使用しても略同様の結果が得られる。
凝固層の熱伝導係数λ２に代えて、関数Ｆを使用しても
よい。この場合の測定結果を図５に示す。図５に示す如
く関数Ｆを使用しても略同様の結果が得られる。
【００３０】《比較例》 ２つの熱伝導係数を使用せずに温度計11，11の測定値に
より耐火レンガ３の厚みを求める比較例について図６を
参照しながら述べる。温度計11，11の間隔ｘ１＝100 mm
と、侵食面温度ｔｐ＝1150℃と、温度計11による測定値
ｔ１＝100 ℃及び測定値ｔ２＝175 ℃とから、 Ｌ＝ｘ１×（ｔｐ−ｔ１）／（ｔ２−ｔ１） ＝100 ×（1150−100)／（175 −100) ＝1400（mm） が得られる。
より耐火レンガ３の厚みを求める比較例について図６を
参照しながら述べる。温度計11，11の間隔ｘ１＝100 mm
と、侵食面温度ｔｐ＝1150℃と、温度計11による測定値
ｔ１＝100 ℃及び測定値ｔ２＝175 ℃とから、 Ｌ＝ｘ１×（ｔｐ−ｔ１）／（ｔ２−ｔ１） ＝100 ×（1150−100)／（175 −100) ＝1400（mm） が得られる。
【００３１】本発明方法による結果（1180mm）と比較例
における結果（1400mm）とを比較すると、大きい誤差が
生じていることが判る。実際に計測した結果は1230mmで
あり、本発明方法では高精度に推定されているといえ
る。
における結果（1400mm）とを比較すると、大きい誤差が
生じていることが判る。実際に計測した結果は1230mmで
あり、本発明方法では高精度に推定されているといえ
る。
【００３２】
【００３３】
【００３４】
【発明の効果】以上のように本発明に係る耐火物厚み測
定方法及びその実施に使用する装置においては、耐火物
厚みを、健全部とこれより内側部分とで異なる方法，手
段を用いて測定する。即ち、健全部の厚みは、従来から
行われているように弾性波が反射して往復する時間から
求める。内側部分の厚みは、健全部と内側部分とで熱伝
導係数が異なることを利用し、健全部の表面近傍の測定
温度から求める。これにより、炉の鉄皮内側にライニン
グされた耐火物の厚みを正確に把握することができる
等、本発明は優れた効果を奏する。
定方法及びその実施に使用する装置においては、耐火物
厚みを、健全部とこれより内側部分とで異なる方法，手
段を用いて測定する。即ち、健全部の厚みは、従来から
行われているように弾性波が反射して往復する時間から
求める。内側部分の厚みは、健全部と内側部分とで熱伝
導係数が異なることを利用し、健全部の表面近傍の測定
温度から求める。これにより、炉の鉄皮内側にライニン
グされた耐火物の厚みを正確に把握することができる
等、本発明は優れた効果を奏する。
【図１】本発明に係る耐火物厚み測定方法を実施するた
めの装置を示す構成図である。
めの装置を示す構成図である。
【図２】耐火レンガの内部構造を示す断面図である。
【図３】図１に示す超音波探触子にて検出された弾性波
を示す波形図である。
を示す波形図である。
【図４】レンガ表面からの距離と温度との関係を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図５】変形例におけるレンガ表面からの距離と温度と
の関係を示すグラフである。
の関係を示すグラフである。
【図６】比較例におけるレンガ表面からの距離と温度と
の関係を示すグラフである。
の関係を示すグラフである。
１ 鉄皮 ３ 耐火レンガ ５ 超音波探触子 ６ パルサー ７ 信号増幅器 ８ バンドパスフィルタ ９ Ａ／Ｄ変換器 10 信号処理器 11 温度計 12 熱流束計 13 熱伝導計算装置 14 演算器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 17/00 - 17/08 G01B 21/00 - 21/32 G01K 17/08 - 17/20 C21B 7/00 - 9/16 F27D 21/00 - 21/04
Claims (2)
- 【請求項１】 炉の鉄皮内側にライニングされた耐火物
の厚みを測定する方法において、耐火物の外側表面から
内側へ向けて弾性波を伝搬させ、耐火物の健全部とこれ
より内側部分との境界における反射波を検出し、弾性波
の前記健全部における往復時間から該健全部の厚みを算
出し、耐火物の外側表面近傍の、厚み方向に所定間隔を
隔てた少なくとも２個所の温度を測定し、この温度測定
値と経験的に求められた耐火物の健全部及び内側部分の
熱伝導係数とを用いて前記内側部分の厚みを算出し、前
記健全部の厚みと前記内側部分の厚みとを加算すること
により耐火物厚みを算出することを特徴とする耐火物厚
み測定方法。 - 【請求項２】 炉の鉄皮内側にライニングされた耐火物
の厚みを測定する装置において、弾性波を発生し、耐火
物の外側表面から内側へ向けて伝搬させる弾性波発生手
段と、耐火物の健全部とこれより内側部分との境界にお
ける反射波を検出する手段と、弾性波の前記健全部にお
ける往復時間から該健全部の厚みを算出する手段と、耐
火物の外側表面近傍にその厚み方向に所定間隔を隔てて
埋設された少なくとも２つの温度計と、該温度計による
温度測定値と経験的に求められた健全部及び内側部分の
熱伝導係数とを用いて前記内側部分の厚みを算出する手
段と、前記健全部の厚みと前記内側部分の厚みとを加算
する手段とを備えることを特徴とする耐火物厚み測定装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27962096A JP3252724B2 (ja) | 1996-10-22 | 1996-10-22 | 耐火物厚み測定方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27962096A JP3252724B2 (ja) | 1996-10-22 | 1996-10-22 | 耐火物厚み測定方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10122847A JPH10122847A (ja) | 1998-05-15 |
| JP3252724B2 true JP3252724B2 (ja) | 2002-02-04 |
Family
ID=17613526
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27962096A Expired - Fee Related JP3252724B2 (ja) | 1996-10-22 | 1996-10-22 | 耐火物厚み測定方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3252724B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4853804B2 (ja) * | 2005-10-31 | 2012-01-11 | 新日本製鐵株式会社 | 高炉炉底管理方法 |
| JP5248099B2 (ja) * | 2007-12-19 | 2013-07-31 | 新日鐵住金株式会社 | 耐火物の厚み測定用端子および耐火物の厚み測定方法 |
| JP6380990B2 (ja) * | 2015-04-07 | 2018-08-29 | 株式会社日向製錬所 | スラグ凝固層厚が調整された電気炉及びこれを用いた金属製錬方法 |
| CN107941135A (zh) * | 2017-12-28 | 2018-04-20 | 中建材蚌埠玻璃工业设计研究院有限公司 | 一种测量玻璃熔窑易侵蚀部位池壁砖残余厚度的装置 |
-
1996
- 1996-10-22 JP JP27962096A patent/JP3252724B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10122847A (ja) | 1998-05-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7665362B2 (en) | Systems, methods and apparatus for non-disruptive and non-destructive inspection of metallurgical furnaces and similar vessels | |
| US4510793A (en) | Method of monitoring the wear of a refractory lining of a metallurgical furnace wall | |
| CN106556363B (zh) | 连铸坯壳厚度在线检测方法与装置 | |
| JP2001294918A (ja) | 炉内耐火物厚測定方法 | |
| JP3252724B2 (ja) | 耐火物厚み測定方法及びその装置 | |
| JP3379386B2 (ja) | 耐火物の損耗評価方法及びその装置、並びに耐火物の管理方法及びその装置 | |
| EP1893972B1 (en) | Systems, methods and apparatus for non-disruptive and non-destructive inspection of metallurgical furnaces and similar vessels | |
| JP4843790B2 (ja) | 超音波を用いた温度測定方法 | |
| JP2011112534A (ja) | 腐食検査システム、腐食検査装置、及び腐食検査方法 | |
| Gordon et al. | Diagnostics of blast-furnace linings | |
| JP3070475B2 (ja) | 超音波探触子 | |
| JP2000337849A (ja) | 炉内耐火物厚測定方法及び炉内耐火物厚測定装置 | |
| JPS5827002A (ja) | 耐火物の厚み測定方法 | |
| JP2001337077A (ja) | コンクリート構造物の剥離の非破壊検査方法 | |
| JP3000863B2 (ja) | 耐火物の厚み測定方法 | |
| JP2006250595A (ja) | 超音波計測方法および装置 | |
| JPH07268428A (ja) | 高炉炉底側壁部構造及び炉底れんが残存厚測定方法 | |
| JPH07318436A (ja) | 高温物体の温度分布測定方法およびその超音波センサー | |
| JPH0792376B2 (ja) | 温度勾配を有する耐火物の厚み測定方法 | |
| JP2005010139A (ja) | 弾性波を用いた炉耐火物の残厚測定方法および装置 | |
| JPS62297710A (ja) | 衝撃弾性波による複層耐火壁の厚み検出方法 | |
| JPS6186058A (ja) | 急冷薄帯の板厚測定方法 | |
| JPS6383625A (ja) | 高温物体の温度測定方法 | |
| JP3596125B2 (ja) | 炉内溶融物の液面レベル測定方法およびその装置 | |
| JPH0882518A (ja) | スラグ厚み計測装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071122 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081122 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091122 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091122 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101122 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111122 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121122 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131122 Year of fee payment: 12 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131122 Year of fee payment: 12 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |