JP3507664B2 - 溶湯容器内張り耐火物の含水量測定ユニット - Google Patents
溶湯容器内張り耐火物の含水量測定ユニットInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、中性子を利用して
被検体中に含まれている水分の量を測定する含水量測定
ユニットに関し、より詳しくは溶湯容器の鉄皮の内側に
張られた不定型耐火物に含まれている水分の量を高精度
で測定する溶湯容器内張り耐火物の含水量測定ユニット
の技術分野に属する。 【０００２】 【従来の技術】周知のとおり、被検体中に含まれている
水分量を測定する水分計の中に、中性子を利用したもの
がある。このような水分計は、例えば特開昭５１−４９
７８８号公報（従来例１）や特開昭４９−６４６０２号
公報（従来例２）において開示されているので、以下こ
れら水分計や水分測定装置の概要を、これらの明細書に
記載されている同一符号並びに同一名称を以て順次説明
する。 【０００３】先ず、従来例１に係る「極低レベル中性子
透過型水分計」を、その断面構成説明図の図４を参照し
ながら説明すると、符号１はヘッド外箱で、このヘッド
外箱１の内部の上側には高圧電源７と前置増幅器８とが
内設されている。また、このヘッド外箱１の内部の下側
には、熱中性子検出管４を埋設してなる中性子減速材３
が配設されていて、この中性子減速材３は熱中性子吸収
材２で覆われている。さらに、ヘッド外箱１には上部か
ら下方に貫通し、先端に１００マイクロキュリー以下の
中性子線源６が埋設されてなる線源棒５が取付けられた
構成で、この極低レベル中性子透過型水分計は地盤内の
水分を計測するものである。 【０００４】このような構成になる極低レベル中性子透
過型水分計で地盤内の水分を計測するときは、先ずヘッ
ド外箱１を地面にセットして線源棒５を地盤内に挿入す
る。すると、この線源棒５の先端の中性子線源６から放
出される高速中性子は、主に地盤内の水分子との相互作
用で一部は熱中性子となって、また他の一部は中速また
は高速中性子のままヘッド外箱１に到達するが、熱中性
子は中性子吸収材２により吸収されてしまうので、中速
または高速中性子だけが中性子吸収材２を透過し、中性
子減速材３による減速により熱中性子となって熱中性子
検出管４により検出される。このように、熱中性子検出
管４により検出されるのは、水分量によって左右される
中速または高速中性子であるから、これらをカウントす
ることにより地盤中に含まれている水分の量を知ること
ができる。 【０００５】次に、特開昭４９−６４６０２号公報に開
示されてなる「コークス水分測定装置」を、そのブロッ
ク図の図５を参照しながら説明すると、コークスホッパ
ー１の側壁に、高速中性子線源３、熱中性子計数管４、
前置増幅器５が内蔵されてなる検出プローブ２が設置さ
れている。高速中性子線源３からコークスホッパー１に
照射された高速中性子は水素原子によって減速・散乱さ
れて熱中性子となる。このうち検出プローブ２の方向に
散乱されたものが熱中性子計数管４で電気パルスに変換
され、前置増幅器５で増幅されてケーブル６を介してレ
ートメータ７に伝えられる。増幅された電気パルス信号
は波高弁別器９により弁別されて、不要なノイズが除去
されて波形成形器１０により一定波形のパルスに揃えら
れる。さらに、このパルス信号は計数率計１１で矩形波
パルスにされ、積分器１２により直流電圧に変換され、
切換器１３を通って記録計１４を作動させる。 【０００６】そして、秤量器１５からコークスホッパー
１の空杯信号が発生すると、この空杯信号は切換器１３
を切換えて、レートメータ７の直流出力電圧がサーボ増
幅器１７だけに加えられる。サーボ増幅器１７は直流出
力電圧と帰還用のポテンショメータ１９の出力電圧との
差が零になるまでサーボモータ１８を駆動し、サーボモ
ータ１８と機械的に連結された零点調整器１６を操作し
て記録計１４の指針位置を零にする。このように、秤量
器１５からのコークスホッパー１の空杯信号で記録計１
４の指針位置が零になるので、コークスの水分以外の水
分が検出プローブ２の高速中性子照射窓付近に付着して
も、水分測定計の零点がずれることに起因する誤差の発
生が回避される。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】ところで、従来例１に
係る極低レベル中性子透過型水分計によれば、先端に中
性子線が埋設されてなる線源棒を被検体に挿入する構成
であるから、例えば溶湯容器内張り耐火物中に含まれて
いる水分の量の測定に用いることができない。仮に、溶
湯容器内張り耐火物中に含まれている水分の量の測定に
適用し得たとしても、この極低レベル中性子透過型水分
計は、中性子線源から高速中性子を放出し、地盤内の水
分子との相互作用による熱中性子を中性子吸収材で吸収
し、中性子吸収材を透過した中・高速中性子を中性子減
速材で熱中性子にして熱中性子検出管でカウントする構
成で、水分により減速された熱中性子を直接カウントす
るものではないから、被検体中の水分の量の測定精度に
問題がある。 【０００８】また、従来例２に係るコークス水分測定装
置は、コークスホッパーの側壁に取付ける構成であるか
ら、溶湯容器内張耐火物中に含まれている水分の測定に
転用し得ると考えられる。そして、高速中性子線源から
コークスホッパーに照射された高速中性子のうち、水素
原子で減速・散乱されて熱中性子となったものを検出プ
ローブに内蔵されている熱中性子計数管でカウントする
構成で、水分の量を高精度で測定し得ると考えられる
が、水分により減速・散乱されて戻ってくる熱中性子だ
けをカウントし、水分により減速・散乱されたものの熱
中性子とならず、中・高速中性子として戻ってくるもの
をカウントしないのであるから、やはり従来例１と同様
に、被検体中の水分の量の測定精度に問題がある。 【０００９】 ところで、溶湯容器内張り耐火物中に含
まれている水分の量を測定するのは、下記のことを狙い
としている。即ち、耐火物として、施工性が優れると共
に安価な不定形耐火物を使用する場合、取鍋の乾燥状態
説明図の図６（ａ）に示すように、容器５０の鉄皮５１
の内側に張られた永久張り煉瓦５２の内側に図示しない
中子を入れ、これら永久張り煉瓦５２と中子との間の空
間に水で練ったコンクリート状の不定形耐火物を流し込
み、固まった後に中子を取り出すと共に乾燥させて永久
張り煉瓦５２の内側に内張り耐火物５３を形成させる
が、乾燥は容器５０の開口部を閉蓋する蓋５４を貫通
し、内張り耐火物５３の内側に火炎を吹き出すガスバー
ナ５５により行われる。このようなガスバーナ５５によ
る内張り耐火物５３の乾燥は、過去の実績から経験的に
作られた乾燥パターンに従って行われているが、内張り
耐火物５３の乾燥が不十分であると溶湯の注湯により水
蒸気爆発を起こし、永久張り煉瓦と内張り耐火物との損
傷状態説明図の図６（ｂ）に示すように、内張り耐火物
５３が剥離するだけでなく永久張り煉瓦５２に爆裂が生
じて、永久張り煉瓦と内張り耐火物との再施工が必要に
なるので、水蒸気爆発を防ぐために過乾燥を行ってい
る。 【００１０】乾燥中の内張り耐火物中の水分の量を溶湯
容器の鉄皮の外側からリアルタイムで、しかも高精度で
測定することができれば、内張り耐火物の適正な乾燥パ
ターンを確立することができる。さすれば、過乾燥の所
要時間の短縮が可能になるので、内張り耐火物の施工費
の削減が可能になるからである。 【００１１】従って、本発明の目的とするところは、水
分により減速・散乱されて戻ってくる熱中性子、中・高
速中性子を確実に捕捉して、高精度で溶湯容器内張り耐
火物中に含まれている水分の量を測定することを可能な
らしめる溶湯容器内張り耐火物の含水量測定ユニットを
提供することである。 【００１２】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る溶湯容器内張り耐火物の含水量測定ユ
ニットが採用した手段の特徴とするところは、溶湯容器
(10)の鉄皮(11)の表面に接触させる側に、溝状の凹所(2
a)が設けられてなるブロック状の鉄部材(2)と、この鉄
部材(2)の凹所(2a)内に配設されてなる熱中性子計数管
(3)と、前記凹所(2a)内で、かつ前記熱中性子計数管(3)
を挟む位置に配設されたグラファイトからなる一対の熱
中性子柱(4)と、前記鉄部材(2)の凹所(2a)から外れたこ
の凹所(2a)の開口側に設けられた微小な穴(2b)に嵌着さ
れてなる中性子発生線源(5)とからなる構成にしたとこ
ろにある。 【００１３】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
溶湯容器内張り耐火物の含水量測定ユニットを、その構
成説明図（但し、含水量測定ユニットから離れた位置に
溶湯容器の一部を示してある。）の図１を参照して説明
すると、図に示す符号１は、容器状の鉄皮１１と、この
鉄皮１１の内側に張られた永久張り煉瓦１２と、この永
久張り煉瓦１２の内側に張られた内張り耐火物１３（不
定形耐火物である。）とからなる溶湯容器１０の前記内
張り耐火物１３中に含まれている水分の量を測定する後
述する構成になる含水量測定ユニットである。 【００１４】この含水量測定ユニット１は、溶湯容器１
０の鉄皮１１の表面に接触させる側に溝状の凹所２ａが
設けられてなる横断断面が凹状に形成されてなるブロッ
ク状の鉄部材２と、この鉄部材２の凹所２ａ内に配設さ
れてなる熱中性子計数管３と、前記凹所２ａ内で、かつ
前記熱中性子計数管３を挟む位置に配設されてなるグラ
ファイトからなる一対の熱中性子柱４，４と、前記鉄部
材２の凹所２ａから外れた、この凹所２ａの開口側に設
けられた微小な穴２ｂに嵌込まれた中性子発生線源５と
からなる構成になっている。勿論、図示省略している
が、熱中性子計数管３による熱中性子のカウント数は電
気信号となって種々の電気計器に順次入力されて処理さ
れる。 【００１５】この実施の形態に係る含水量測定ユニット
１に用いた中性子発生線源５は、原子番号９８のカリホ
ルニウム（Ｃｆ）で、いくつか作られている放射性同位
体のうちの 252Ｃｆである。なお、 226Ｒａのような天
然のα放射性元素にベリリウムを適当に混入したラジウ
ム−ベリリウムを用いることもできる。 【００１６】このように、グラファイトからなる熱中性
子柱４，４の間に熱中性子計数管３を配設する構成とし
たのは、熱中性子を高効率で捕捉することを狙いとした
ものである。つまり、熱中性子柱４，４が十分長く、中
性子のビームの方向が良く揃っていれば、エネルギーが
０．００１８ｅＶ以上の中性子が回折され、種々の方向
を向いたグラファイトの結晶で反射が繰り返されて、外
に逃げ出す熱中性子が少なくなり、さらに熱中性子柱
４，４の素材であるグラファイトは減速材でもあるの
で、水分により減速・散乱されたものの熱中性子になら
ずに戻ってくる中・高速中性子も減速して熱中性子に変
えてカウントすることができるからである。 【００１７】以下、上記構成になる含水量測定ユニット
１を用いて溶湯容器内張り耐火物中に含まれている水分
の量を測定する場合を説明すると、先ず溶湯容器１０の
鉄皮１１の表面の方向に鉄部材２の凹所２ａの開口側を
向けて鉄皮１１に取付ける。微小な熱中性子発生線源５
から溶湯容器１０の鉄皮１１に照射された高速中性子は
鉄皮１１を透過し、内張り耐火物１３中に含まれている
水分により減速・散乱されて熱中性子となる。 【００１８】そして、これら熱中性子のうち、含水量測
定ユニット１の方向に散乱されたものが鉄皮１１を透過
し、グラファイトからなる熱中性子柱４，４の種々の方
向を向いた結晶で繰り返し反射されて、熱中性子計数管
３によりカウントされる。さらに、水分により減速・散
乱されたものの熱中性子にならずに、散乱により含水量
測定ユニット１の方向に戻ってくる中・高速中性子も熱
中性子柱４，４により減速されて熱中性子となって、熱
中性子計数管３によりカウントされる。 【００１９】 【実施例】次に、本発明の含水量測定ユニットによる取
鍋の内張り耐火物中の水分の量の測定に係る実施例を、
含水量測定ユニットを取付けた取鍋の斜視図の図２
（ａ）と、熱電対の上下方向の取付け位置をずらせて示
す取鍋の断面図の図２（ｂ）と、乾燥時間とカウント数
の関係説明図の図３とを参照しながら説明する。 【００２０】図２（ａ），（ｂ）に示すように、溶湯容
器である取鍋１０の鉄皮１１の表面に含水量測定ユニッ
ト１が取付けられると共に、その隣りに鉄皮１１の温度
を測定する熱電対６が取付けられている。この取鍋１０
は新鍋であって、測定部位における鉄皮１１の厚さは３
２ｍｍ、永久張り煉瓦１２の厚さは９０ｍｍ、不定形耐
火物である内張り耐火物１３の厚さは１７４ｍｍのもの
である。そして、含水量測定ユニット１のカウント積分
時間を１０分とし、４５時間（２７００分）の乾燥中を
通じて内張り耐火物１３中の水分の量を測定すると共
に、これと並行して、熱電対６により鉄皮１１の温度を
測定した。記録計に記録されたカウント数と鉄皮の温度
とは、図３に示すとおりである。 【００２１】図３によれば、内張り耐火物１３の乾燥開
始から７５０分まではカウント数が次第に増加し、１５
００分経過すると急激に減少し、２１００分では緩やか
に減少し、２５００分以降ではほぼ一定になるという経
過をたどっている。このような経過については、以下の
とおりである。 【００２２】即ち、内張り耐火物１３の乾燥開始から７
５０分までの間のカウント数の増加は、ガスバーナで熱
せられた取鍋１０内の空気が鉄皮１１部で冷やされて結
露したためと理解することができる。実際、この間は鉄
皮１１に設けた図示しない蒸気抜きから水が漏出してい
るのを確認した。１５００分を過ぎるとカウント数が急
激に減少するのは、鉄皮１１の温度が１００℃前後でほ
ぼ一定になっているので、水分の蒸発期間であると理解
される。また、２１００分以降のカウント数の減少は内
張り耐火物１３中の結晶水が飛び無水になることによる
と考えられる。なお、このように２５００分以降でカウ
ント数が一定になるのは、内張り耐火物１３中の水分が
完全に除去されたことに起因すると理解することができ
る。 【００２３】そして、カウント数が一定になるときを以
て内張り耐火物１３の乾燥が完全に終了したことを確認
するために取鍋１０に溶湯を注湯したが、この内張り耐
火物１３が蒸気爆発を起こすようなことはなかった。よ
って、カウント数が一定になることが内張り耐火物１３
の乾燥の完了を意味するので、これにより内張り耐火物
１３の適正な乾燥パターンを確立することができる。 【００２４】ところで、従来は、取鍋の内張り耐火物１
３の乾燥所要時間は季節（大気の湿度と気温の相違）に
より当然相違するにもかかわらず、夏場に内張り耐火物
１３の乾燥施工工事を行う場合でも冬場と同等な乾燥パ
ターンを採用していたが、この含水量測定ユニット１を
用いることにより、特に夏場の場合には乾燥所要時間の
短縮と、燃費の削減とが可能になる。 【００２５】このように、本発明の実施の形態に係る含
水量測定ユニット１によれば、上記のとおり、水分によ
り減速・散乱されて戻ってくる熱中性子を熱中性子柱
４，４により外方に逃がすことなく、さらに中・高速中
性子も熱中性子に変えて熱中性子計数管３によりカウン
トすることができるので、熱中性子を中性子吸収材で吸
収し、中性子吸収材を透過した中・高速中性子を中性子
減速材で熱中性子にして熱中性子検出管（熱中性子計数
管）によりカウントする従来例１よりも水分の量の測定
精度が優れ、また熱中性子柱を持たない従来例２よりも
水分の量の測定精度が優れており、溶湯容器内張り耐火
物の水分の量の測定精度の向上に大いに寄与することが
できる。 【００２６】さらに、本発明の実施の形態に係る含水量
測定ユニット１によれば、上記のとおり、水分により散
乱されて戻ってくる熱中性子、中速中性子、高速中性子
を捕捉してカウントするので、より小出力、例えば管理
区域の設定が不要な中性子発生線源５を用いても測定が
可能であるから、中性子遮蔽のための含水量測定ユニッ
ト１の鉄部材２の大きさを小さくすることができ、これ
により管理区域の縮小が可能になるという効果もある。 【００２７】なお、以上では、本発明に係る含水量測定
ユニット１を取鍋の内張り耐火物中の水分の量の測定に
適用した場合を例として説明したが、例えばタンディッ
シュ等の溶湯容器にも適用することができるので、特に
取鍋用の用途に限定されるものではない。 【００２８】 【発明の効果】以上述べたように、本発明に係る溶湯容
器内張り耐火物の含水量測定ユニットによれば、水分に
より減速・散乱されて戻ってくる熱中性子を外方に逃が
すことなくカウントし、さらに中・高速中性子も熱中性
子に変えてカウントすることができる。従って、熱中性
子を中性子吸収材で吸収し、中性子吸収材を透過した中
・高速中性子を中性子減速材で熱中性子にして熱中性子
計数管である熱中性子検出管でカウントする従来例１よ
りも被検体の水分の量の測定精度が優れ、また熱中性子
柱を持たない従来例２よりも被検体の水分の量の測定精
度が優れているので、溶湯容器内張り耐火物の水分の量
の測定精度の向上に対して大いに寄与することができる
という極めて優れた効果がある。
被検体中に含まれている水分の量を測定する含水量測定
ユニットに関し、より詳しくは溶湯容器の鉄皮の内側に
張られた不定型耐火物に含まれている水分の量を高精度
で測定する溶湯容器内張り耐火物の含水量測定ユニット
の技術分野に属する。 【０００２】 【従来の技術】周知のとおり、被検体中に含まれている
水分量を測定する水分計の中に、中性子を利用したもの
がある。このような水分計は、例えば特開昭５１−４９
７８８号公報（従来例１）や特開昭４９−６４６０２号
公報（従来例２）において開示されているので、以下こ
れら水分計や水分測定装置の概要を、これらの明細書に
記載されている同一符号並びに同一名称を以て順次説明
する。 【０００３】先ず、従来例１に係る「極低レベル中性子
透過型水分計」を、その断面構成説明図の図４を参照し
ながら説明すると、符号１はヘッド外箱で、このヘッド
外箱１の内部の上側には高圧電源７と前置増幅器８とが
内設されている。また、このヘッド外箱１の内部の下側
には、熱中性子検出管４を埋設してなる中性子減速材３
が配設されていて、この中性子減速材３は熱中性子吸収
材２で覆われている。さらに、ヘッド外箱１には上部か
ら下方に貫通し、先端に１００マイクロキュリー以下の
中性子線源６が埋設されてなる線源棒５が取付けられた
構成で、この極低レベル中性子透過型水分計は地盤内の
水分を計測するものである。 【０００４】このような構成になる極低レベル中性子透
過型水分計で地盤内の水分を計測するときは、先ずヘッ
ド外箱１を地面にセットして線源棒５を地盤内に挿入す
る。すると、この線源棒５の先端の中性子線源６から放
出される高速中性子は、主に地盤内の水分子との相互作
用で一部は熱中性子となって、また他の一部は中速また
は高速中性子のままヘッド外箱１に到達するが、熱中性
子は中性子吸収材２により吸収されてしまうので、中速
または高速中性子だけが中性子吸収材２を透過し、中性
子減速材３による減速により熱中性子となって熱中性子
検出管４により検出される。このように、熱中性子検出
管４により検出されるのは、水分量によって左右される
中速または高速中性子であるから、これらをカウントす
ることにより地盤中に含まれている水分の量を知ること
ができる。 【０００５】次に、特開昭４９−６４６０２号公報に開
示されてなる「コークス水分測定装置」を、そのブロッ
ク図の図５を参照しながら説明すると、コークスホッパ
ー１の側壁に、高速中性子線源３、熱中性子計数管４、
前置増幅器５が内蔵されてなる検出プローブ２が設置さ
れている。高速中性子線源３からコークスホッパー１に
照射された高速中性子は水素原子によって減速・散乱さ
れて熱中性子となる。このうち検出プローブ２の方向に
散乱されたものが熱中性子計数管４で電気パルスに変換
され、前置増幅器５で増幅されてケーブル６を介してレ
ートメータ７に伝えられる。増幅された電気パルス信号
は波高弁別器９により弁別されて、不要なノイズが除去
されて波形成形器１０により一定波形のパルスに揃えら
れる。さらに、このパルス信号は計数率計１１で矩形波
パルスにされ、積分器１２により直流電圧に変換され、
切換器１３を通って記録計１４を作動させる。 【０００６】そして、秤量器１５からコークスホッパー
１の空杯信号が発生すると、この空杯信号は切換器１３
を切換えて、レートメータ７の直流出力電圧がサーボ増
幅器１７だけに加えられる。サーボ増幅器１７は直流出
力電圧と帰還用のポテンショメータ１９の出力電圧との
差が零になるまでサーボモータ１８を駆動し、サーボモ
ータ１８と機械的に連結された零点調整器１６を操作し
て記録計１４の指針位置を零にする。このように、秤量
器１５からのコークスホッパー１の空杯信号で記録計１
４の指針位置が零になるので、コークスの水分以外の水
分が検出プローブ２の高速中性子照射窓付近に付着して
も、水分測定計の零点がずれることに起因する誤差の発
生が回避される。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】ところで、従来例１に
係る極低レベル中性子透過型水分計によれば、先端に中
性子線が埋設されてなる線源棒を被検体に挿入する構成
であるから、例えば溶湯容器内張り耐火物中に含まれて
いる水分の量の測定に用いることができない。仮に、溶
湯容器内張り耐火物中に含まれている水分の量の測定に
適用し得たとしても、この極低レベル中性子透過型水分
計は、中性子線源から高速中性子を放出し、地盤内の水
分子との相互作用による熱中性子を中性子吸収材で吸収
し、中性子吸収材を透過した中・高速中性子を中性子減
速材で熱中性子にして熱中性子検出管でカウントする構
成で、水分により減速された熱中性子を直接カウントす
るものではないから、被検体中の水分の量の測定精度に
問題がある。 【０００８】また、従来例２に係るコークス水分測定装
置は、コークスホッパーの側壁に取付ける構成であるか
ら、溶湯容器内張耐火物中に含まれている水分の測定に
転用し得ると考えられる。そして、高速中性子線源から
コークスホッパーに照射された高速中性子のうち、水素
原子で減速・散乱されて熱中性子となったものを検出プ
ローブに内蔵されている熱中性子計数管でカウントする
構成で、水分の量を高精度で測定し得ると考えられる
が、水分により減速・散乱されて戻ってくる熱中性子だ
けをカウントし、水分により減速・散乱されたものの熱
中性子とならず、中・高速中性子として戻ってくるもの
をカウントしないのであるから、やはり従来例１と同様
に、被検体中の水分の量の測定精度に問題がある。 【０００９】 ところで、溶湯容器内張り耐火物中に含
まれている水分の量を測定するのは、下記のことを狙い
としている。即ち、耐火物として、施工性が優れると共
に安価な不定形耐火物を使用する場合、取鍋の乾燥状態
説明図の図６（ａ）に示すように、容器５０の鉄皮５１
の内側に張られた永久張り煉瓦５２の内側に図示しない
中子を入れ、これら永久張り煉瓦５２と中子との間の空
間に水で練ったコンクリート状の不定形耐火物を流し込
み、固まった後に中子を取り出すと共に乾燥させて永久
張り煉瓦５２の内側に内張り耐火物５３を形成させる
が、乾燥は容器５０の開口部を閉蓋する蓋５４を貫通
し、内張り耐火物５３の内側に火炎を吹き出すガスバー
ナ５５により行われる。このようなガスバーナ５５によ
る内張り耐火物５３の乾燥は、過去の実績から経験的に
作られた乾燥パターンに従って行われているが、内張り
耐火物５３の乾燥が不十分であると溶湯の注湯により水
蒸気爆発を起こし、永久張り煉瓦と内張り耐火物との損
傷状態説明図の図６（ｂ）に示すように、内張り耐火物
５３が剥離するだけでなく永久張り煉瓦５２に爆裂が生
じて、永久張り煉瓦と内張り耐火物との再施工が必要に
なるので、水蒸気爆発を防ぐために過乾燥を行ってい
る。 【００１０】乾燥中の内張り耐火物中の水分の量を溶湯
容器の鉄皮の外側からリアルタイムで、しかも高精度で
測定することができれば、内張り耐火物の適正な乾燥パ
ターンを確立することができる。さすれば、過乾燥の所
要時間の短縮が可能になるので、内張り耐火物の施工費
の削減が可能になるからである。 【００１１】従って、本発明の目的とするところは、水
分により減速・散乱されて戻ってくる熱中性子、中・高
速中性子を確実に捕捉して、高精度で溶湯容器内張り耐
火物中に含まれている水分の量を測定することを可能な
らしめる溶湯容器内張り耐火物の含水量測定ユニットを
提供することである。 【００１２】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る溶湯容器内張り耐火物の含水量測定ユ
ニットが採用した手段の特徴とするところは、溶湯容器
(10)の鉄皮(11)の表面に接触させる側に、溝状の凹所(2
a)が設けられてなるブロック状の鉄部材(2)と、この鉄
部材(2)の凹所(2a)内に配設されてなる熱中性子計数管
(3)と、前記凹所(2a)内で、かつ前記熱中性子計数管(3)
を挟む位置に配設されたグラファイトからなる一対の熱
中性子柱(4)と、前記鉄部材(2)の凹所(2a)から外れたこ
の凹所(2a)の開口側に設けられた微小な穴(2b)に嵌着さ
れてなる中性子発生線源(5)とからなる構成にしたとこ
ろにある。 【００１３】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
溶湯容器内張り耐火物の含水量測定ユニットを、その構
成説明図（但し、含水量測定ユニットから離れた位置に
溶湯容器の一部を示してある。）の図１を参照して説明
すると、図に示す符号１は、容器状の鉄皮１１と、この
鉄皮１１の内側に張られた永久張り煉瓦１２と、この永
久張り煉瓦１２の内側に張られた内張り耐火物１３（不
定形耐火物である。）とからなる溶湯容器１０の前記内
張り耐火物１３中に含まれている水分の量を測定する後
述する構成になる含水量測定ユニットである。 【００１４】この含水量測定ユニット１は、溶湯容器１
０の鉄皮１１の表面に接触させる側に溝状の凹所２ａが
設けられてなる横断断面が凹状に形成されてなるブロッ
ク状の鉄部材２と、この鉄部材２の凹所２ａ内に配設さ
れてなる熱中性子計数管３と、前記凹所２ａ内で、かつ
前記熱中性子計数管３を挟む位置に配設されてなるグラ
ファイトからなる一対の熱中性子柱４，４と、前記鉄部
材２の凹所２ａから外れた、この凹所２ａの開口側に設
けられた微小な穴２ｂに嵌込まれた中性子発生線源５と
からなる構成になっている。勿論、図示省略している
が、熱中性子計数管３による熱中性子のカウント数は電
気信号となって種々の電気計器に順次入力されて処理さ
れる。 【００１５】この実施の形態に係る含水量測定ユニット
１に用いた中性子発生線源５は、原子番号９８のカリホ
ルニウム（Ｃｆ）で、いくつか作られている放射性同位
体のうちの 252Ｃｆである。なお、 226Ｒａのような天
然のα放射性元素にベリリウムを適当に混入したラジウ
ム−ベリリウムを用いることもできる。 【００１６】このように、グラファイトからなる熱中性
子柱４，４の間に熱中性子計数管３を配設する構成とし
たのは、熱中性子を高効率で捕捉することを狙いとした
ものである。つまり、熱中性子柱４，４が十分長く、中
性子のビームの方向が良く揃っていれば、エネルギーが
０．００１８ｅＶ以上の中性子が回折され、種々の方向
を向いたグラファイトの結晶で反射が繰り返されて、外
に逃げ出す熱中性子が少なくなり、さらに熱中性子柱
４，４の素材であるグラファイトは減速材でもあるの
で、水分により減速・散乱されたものの熱中性子になら
ずに戻ってくる中・高速中性子も減速して熱中性子に変
えてカウントすることができるからである。 【００１７】以下、上記構成になる含水量測定ユニット
１を用いて溶湯容器内張り耐火物中に含まれている水分
の量を測定する場合を説明すると、先ず溶湯容器１０の
鉄皮１１の表面の方向に鉄部材２の凹所２ａの開口側を
向けて鉄皮１１に取付ける。微小な熱中性子発生線源５
から溶湯容器１０の鉄皮１１に照射された高速中性子は
鉄皮１１を透過し、内張り耐火物１３中に含まれている
水分により減速・散乱されて熱中性子となる。 【００１８】そして、これら熱中性子のうち、含水量測
定ユニット１の方向に散乱されたものが鉄皮１１を透過
し、グラファイトからなる熱中性子柱４，４の種々の方
向を向いた結晶で繰り返し反射されて、熱中性子計数管
３によりカウントされる。さらに、水分により減速・散
乱されたものの熱中性子にならずに、散乱により含水量
測定ユニット１の方向に戻ってくる中・高速中性子も熱
中性子柱４，４により減速されて熱中性子となって、熱
中性子計数管３によりカウントされる。 【００１９】 【実施例】次に、本発明の含水量測定ユニットによる取
鍋の内張り耐火物中の水分の量の測定に係る実施例を、
含水量測定ユニットを取付けた取鍋の斜視図の図２
（ａ）と、熱電対の上下方向の取付け位置をずらせて示
す取鍋の断面図の図２（ｂ）と、乾燥時間とカウント数
の関係説明図の図３とを参照しながら説明する。 【００２０】図２（ａ），（ｂ）に示すように、溶湯容
器である取鍋１０の鉄皮１１の表面に含水量測定ユニッ
ト１が取付けられると共に、その隣りに鉄皮１１の温度
を測定する熱電対６が取付けられている。この取鍋１０
は新鍋であって、測定部位における鉄皮１１の厚さは３
２ｍｍ、永久張り煉瓦１２の厚さは９０ｍｍ、不定形耐
火物である内張り耐火物１３の厚さは１７４ｍｍのもの
である。そして、含水量測定ユニット１のカウント積分
時間を１０分とし、４５時間（２７００分）の乾燥中を
通じて内張り耐火物１３中の水分の量を測定すると共
に、これと並行して、熱電対６により鉄皮１１の温度を
測定した。記録計に記録されたカウント数と鉄皮の温度
とは、図３に示すとおりである。 【００２１】図３によれば、内張り耐火物１３の乾燥開
始から７５０分まではカウント数が次第に増加し、１５
００分経過すると急激に減少し、２１００分では緩やか
に減少し、２５００分以降ではほぼ一定になるという経
過をたどっている。このような経過については、以下の
とおりである。 【００２２】即ち、内張り耐火物１３の乾燥開始から７
５０分までの間のカウント数の増加は、ガスバーナで熱
せられた取鍋１０内の空気が鉄皮１１部で冷やされて結
露したためと理解することができる。実際、この間は鉄
皮１１に設けた図示しない蒸気抜きから水が漏出してい
るのを確認した。１５００分を過ぎるとカウント数が急
激に減少するのは、鉄皮１１の温度が１００℃前後でほ
ぼ一定になっているので、水分の蒸発期間であると理解
される。また、２１００分以降のカウント数の減少は内
張り耐火物１３中の結晶水が飛び無水になることによる
と考えられる。なお、このように２５００分以降でカウ
ント数が一定になるのは、内張り耐火物１３中の水分が
完全に除去されたことに起因すると理解することができ
る。 【００２３】そして、カウント数が一定になるときを以
て内張り耐火物１３の乾燥が完全に終了したことを確認
するために取鍋１０に溶湯を注湯したが、この内張り耐
火物１３が蒸気爆発を起こすようなことはなかった。よ
って、カウント数が一定になることが内張り耐火物１３
の乾燥の完了を意味するので、これにより内張り耐火物
１３の適正な乾燥パターンを確立することができる。 【００２４】ところで、従来は、取鍋の内張り耐火物１
３の乾燥所要時間は季節（大気の湿度と気温の相違）に
より当然相違するにもかかわらず、夏場に内張り耐火物
１３の乾燥施工工事を行う場合でも冬場と同等な乾燥パ
ターンを採用していたが、この含水量測定ユニット１を
用いることにより、特に夏場の場合には乾燥所要時間の
短縮と、燃費の削減とが可能になる。 【００２５】このように、本発明の実施の形態に係る含
水量測定ユニット１によれば、上記のとおり、水分によ
り減速・散乱されて戻ってくる熱中性子を熱中性子柱
４，４により外方に逃がすことなく、さらに中・高速中
性子も熱中性子に変えて熱中性子計数管３によりカウン
トすることができるので、熱中性子を中性子吸収材で吸
収し、中性子吸収材を透過した中・高速中性子を中性子
減速材で熱中性子にして熱中性子検出管（熱中性子計数
管）によりカウントする従来例１よりも水分の量の測定
精度が優れ、また熱中性子柱を持たない従来例２よりも
水分の量の測定精度が優れており、溶湯容器内張り耐火
物の水分の量の測定精度の向上に大いに寄与することが
できる。 【００２６】さらに、本発明の実施の形態に係る含水量
測定ユニット１によれば、上記のとおり、水分により散
乱されて戻ってくる熱中性子、中速中性子、高速中性子
を捕捉してカウントするので、より小出力、例えば管理
区域の設定が不要な中性子発生線源５を用いても測定が
可能であるから、中性子遮蔽のための含水量測定ユニッ
ト１の鉄部材２の大きさを小さくすることができ、これ
により管理区域の縮小が可能になるという効果もある。 【００２７】なお、以上では、本発明に係る含水量測定
ユニット１を取鍋の内張り耐火物中の水分の量の測定に
適用した場合を例として説明したが、例えばタンディッ
シュ等の溶湯容器にも適用することができるので、特に
取鍋用の用途に限定されるものではない。 【００２８】 【発明の効果】以上述べたように、本発明に係る溶湯容
器内張り耐火物の含水量測定ユニットによれば、水分に
より減速・散乱されて戻ってくる熱中性子を外方に逃が
すことなくカウントし、さらに中・高速中性子も熱中性
子に変えてカウントすることができる。従って、熱中性
子を中性子吸収材で吸収し、中性子吸収材を透過した中
・高速中性子を中性子減速材で熱中性子にして熱中性子
計数管である熱中性子検出管でカウントする従来例１よ
りも被検体の水分の量の測定精度が優れ、また熱中性子
柱を持たない従来例２よりも被検体の水分の量の測定精
度が優れているので、溶湯容器内張り耐火物の水分の量
の測定精度の向上に対して大いに寄与することができる
という極めて優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る溶湯容器内張り耐火
物の含水量測定ユニットの構成説明図（但し、含水量測
定ユニットから離れた位置に溶湯容器の一部を示してあ
る。）である。 【図２】本発明の実施例に係り、図２（ａ）は含水量測
定ユニットを取付けた取鍋の斜視図、図２（ｂ）は熱電
対の上下方向の取付け位置をずらせて示す取鍋の断面図
である。 【図３】本発明の実施例に係り、乾燥時間とカウント数
の関係説明図である。 【図４】従来例１に係り、極低レベル中性子透過型水分
計の断面構成説明図である。 【図５】従来例２に係り、コークス水分測定装置のブロ
ック図である。 【図６】図６（ａ）は取鍋の乾燥状態説明図、図６
（ｂ）は永久張り煉瓦と内張り耐火物との損傷状態説明
図である。 【符号の説明】 １…含水量測定ユニット ２…鉄部材，２ａ…凹所，２ｂ…微小な穴 ３…熱中性子計数管 ４…熱中性子柱 ５…中性子発生線源 ６…熱電対 １０…溶湯容器，１１…鉄皮，１２…永久張り煉瓦，１
３…内張り耐火物
物の含水量測定ユニットの構成説明図（但し、含水量測
定ユニットから離れた位置に溶湯容器の一部を示してあ
る。）である。 【図２】本発明の実施例に係り、図２（ａ）は含水量測
定ユニットを取付けた取鍋の斜視図、図２（ｂ）は熱電
対の上下方向の取付け位置をずらせて示す取鍋の断面図
である。 【図３】本発明の実施例に係り、乾燥時間とカウント数
の関係説明図である。 【図４】従来例１に係り、極低レベル中性子透過型水分
計の断面構成説明図である。 【図５】従来例２に係り、コークス水分測定装置のブロ
ック図である。 【図６】図６（ａ）は取鍋の乾燥状態説明図、図６
（ｂ）は永久張り煉瓦と内張り耐火物との損傷状態説明
図である。 【符号の説明】 １…含水量測定ユニット ２…鉄部材，２ａ…凹所，２ｂ…微小な穴 ３…熱中性子計数管 ４…熱中性子柱 ５…中性子発生線源 ６…熱電対 １０…溶湯容器，１１…鉄皮，１２…永久張り煉瓦，１
３…内張り耐火物
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭55−152409（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−227735（ＪＰ，Ａ)
取鍋不定形耐火物の水分測定，材料と
プロセス，1997年 ３月27日，第10巻,
第２号，ｐ．284
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01N 23/00 - 23/227
ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 溶湯容器(10)の鉄皮(11)の表面に接触さ
せる側に、溝状の凹所(2a)が設けられてなるブロック状
の鉄部材(2)と、この鉄部材(2)の凹所(2a)内に配設され
てなる熱中性子計数管(3)と、前記凹所(2a)内で、かつ
前記熱中性子計数管(3)を挟む位置に配設されたグラフ
ァイトからなる一対の熱中性子柱(4)と、前記鉄部材(2)
の凹所(2a)から外れたこの凹所(2a)の開口側に設けられ
た微小な穴(2b)に嵌着されてなる中性子発生線源(5)と
からなることを特徴とする溶湯容器内張り耐火物の含水
量測定ユニット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21356297A JP3507664B2 (ja) | 1997-08-07 | 1997-08-07 | 溶湯容器内張り耐火物の含水量測定ユニット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21356297A JP3507664B2 (ja) | 1997-08-07 | 1997-08-07 | 溶湯容器内張り耐火物の含水量測定ユニット |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1151880A JPH1151880A (ja) | 1999-02-26 |
| JP3507664B2 true JP3507664B2 (ja) | 2004-03-15 |
Family
ID=16641273
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21356297A Expired - Fee Related JP3507664B2 (ja) | 1997-08-07 | 1997-08-07 | 溶湯容器内張り耐火物の含水量測定ユニット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3507664B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5544554B2 (ja) * | 2010-05-12 | 2014-07-09 | 株式会社神鋼エンジニアリング＆メンテナンス | 耐火物厚み測定方法及び装置 |
| KR101532339B1 (ko) * | 2013-09-06 | 2015-06-29 | 주식회사 포스코 | 연속 주조 장치 및 연속 주조 방법 |
| KR102031428B1 (ko) * | 2017-12-07 | 2019-10-11 | 주식회사 포스코 | 내화물 손상 모사 시험기 및 이의 제조 장치 |
| JP7177427B2 (ja) | 2018-03-28 | 2022-11-24 | 株式会社トプコン | 非破壊検査方法 |
-
1997
- 1997-08-07 JP JP21356297A patent/JP3507664B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 取鍋不定形耐火物の水分測定，材料とプロセス，１９９７年 ３月２７日，第１０巻，第２号，ｐ．２８４ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1151880A (ja) | 1999-02-26 |
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