JP4194895B2 - 炉の内張耐火物の温度を測定する温度計 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、炉の内張耐火物中に設けた測温用の穴に挿入し、測温部の先端部を常に穴の底部に接触させて温度を測定する温度計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
炉の内張耐火物は、長期間の連続操業中に徐々に化学的及び物理的に損耗していく。このため、炉の寿命を延長するための補修時期の判断や、炉の寿命時期の判断を正確に行うためには、炉の内張耐火物の損耗状態を常時監視することが必要になる。
例えば、炉の一例である高炉の場合では、従来から高炉の炉底耐火物に複数の穴を設けてそれぞれ温度計を埋め込み、穴の底部の温度を測定し、この測定値を用いて炉底耐火物の損耗状態を推定していた。
【０００３】
ここで、高炉の炉底耐火物に穴を設けて炉底耐火物の温度を正確に測定するには、温度計の測温部の先端部を穴の底部に常に接触させておく必要がある。
そのため、この穴の内側に高炉鉄皮に基部が固定されたガイドパイプを挿入し、このガイドパイプ内に温度計の測温部の先部が突出するようにバネを介して挿入し、温度計が先端方向に常時押し付けられるようにして、温度計の測温部の先端部と穴の底部とが常に密接状態を保つようにしていた。これによって、穴の底部の正確な温度の測定を可能にしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特許第３３１３５５５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
高炉では炉底耐火物と鉄皮の間にステーブクーラーを設けて、炉底耐火物を冷却している。このとき、ステーブクーラーの冷却力を高めるため、ステーブクーラーと炉底耐火物、及びステーブクーラーと高炉鉄皮の間にはそれぞれスタンプ材が充填されている。
しかし、炉底耐火物や鉄皮が温度変動により膨張と収縮を繰り返していると、ステーブクーラーとスタンプ材との間に隙間が発生して、ステーブクーラーの冷却能力が低下する。
そこで、例えば、１００μｍ以下のカーボン粉末に重油を加えて調製したペースト状の流動物（以下、重油ペーストという）を高炉鉄皮の外側から供給用の配管を介して発生した隙間に常時圧入して、発生した隙間を消失させステーブクーラーの冷却能力の低下を防止している。このとき、重油ペーストは発生した隙間を徐々に充填していくが、一部の重油ペーストは炉底耐火物中に設けた測温用の穴の内面とガイドパイプの外面との間に形成されている隙間を通過して、ガイドパイプの先端側に達する。
【０００６】
ここで、ガイドパイプ内に温度計の測温部を挿入する際に、ガイドパイプの内面に温度計の測温部外周面が接触して挿入の作業性が低下すること、ガイドパイプの内面及び／又は温度計の測温部外周面に損傷が発生することを防止するため、ガイドパイプの内面と温度計の測温部外面との間には、例えば３ｍｍ程度の隙間を設けている。このため、ガイドパイプの先端では、温度計とガイドパイプの間に３ｍｍ程度の隙間が形成される。このため、ガイドパイプの先端側に達した重油ペーストはこの隙間を通過してガイドパイプの内側に侵入する。
重油ペーストがガイドパイプの内側に侵入すると、重油ペーストの粘性が高いため、温度計の測温部がガイドパイプ内で進退移動することができなくなる。このため、鉄皮及び炉底耐火物が膨張した際に、温度計の測温部の先端部が穴の底部に接触しなくなって、正確な温度測定を行うことができないという問題が発生していた。逆に、鉄皮及び炉底耐火物が収縮した際には、温度計の測温部の先端部が穴の底部に押し付けられて変形し、温度計が破損するという問題が発生していた。
【０００７】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、炉の内張耐火物中に設けた測温用の穴に挿入し、測温部の先端部を常に穴の底部に接触させて温度を正確に測定することが可能な炉の内張耐火物の温度を測定する温度計を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う本発明に係る炉の内張耐火物の温度を測定する温度計は、炉の内張耐火物中に設けた測温用の穴に挿入され、基部が前記炉の鉄皮に固定されるガイドパイプと、
前記ガイドパイプ内に隙間を開けて挿入され、基部が前記ガイドパイプに固定され、その先部側が該ガイドパイプの先端から突出し、先端部に内径が縮小した縮径部が設けられている支持管と、
前記支持管内に隙間を開けて挿入されてバネを介して前後進可能に設けられ、該支持管の先端から測温部の先部側が突出して該測温部の先端部が前記穴の底部と密接する温度計本体とを有する。
【０００９】
ここで、支持管の先端部に縮径部を設けることにより、測温部と支持管との隙間に外部から重油ペーストが侵入するのを防止することができる。また、測温部に撓みや変形が生じた場合、縮径部で測温部の外周側が支持されることにより、測温部に大きな撓みや変形が生じることを規制でき、温度計本体の破損を防止できる。
更に、測温部の先端部を穴の底部に密接させることにより、底部からの熱を確実に測温部の先端部に伝達させることができる。
ここで、支持管の先端から突出させる測温部の長さは、短過ぎると支持管の断熱の影響を受ける。一方、長過ぎると先部側が撓み易くなる。このため、突出させる測温部の長さは、例えば、５０〜１５０ｍｍとするのがよい。
【００１０】
温度計本体がバネを介して支持管に連結されることにより、バネに発生する弾性力を利用して温度計本体を支持管の軸方向に対して進退させることができる。
例えば、温度変動で内張耐火物が収縮したり、鉄皮が膨張した場合、温度計本体を炉内側に押し込み（温度計本体の先端側に移動させ）、測温部の先端部と測温用の穴の底部の間に隙間が発生するのを防止できる。
また、温度変動で内張耐火物が膨張したり、鉄皮が収縮した場合、測温部の先端部を穴の底部に密接させた状態で温度計本体を炉内側から押し出させ（温度計本体の基部側に移動させ）ることができる。
【００１１】
本発明に係る炉の内張耐火物の温度を測定する温度計において、前記縮径部と前記温度計本体の外表面との間に０．１〜０．４ｍｍ幅の隙間が形成されることが好ましい。
【００１２】
縮径部における温度計本体の外表面との間に形成される隙間の幅を０．１〜０．４ｍｍにすることにより、温度計本体と支持管との隙間に外部から重油ペーストが侵入するのを防止しながら、温度計本体の測温部を支持管の内側で自由に進退させることが可能になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１は本発明の一実施の形態に係る炉の内張耐火物の温度を測定する温度計を説明する部分側断面図、図２は同炉の内張耐火物の温度を測定する温度計の支持管及び温度計本体を説明する部分側断面図、図３は同炉の内張耐火物の温度を測定する温度計を高炉の炉底に設置した場合の説明図である。
【００１４】
図１及び図２に示すように、本発明の一実施の形態に係る炉の内張耐火物の温度を測定する温度計１０は、炉の内張耐火物１１中に測温用に設けた穴１２に挿入されるガイドパイプ１３と、ガイドパイプ１３内に隙間を開けて挿入され、ガイドパイプ１３の先端から先部側が突出する支持管１４を有している。
更に、温度計１０は、支持管１４内に隙間を開けて挿入され、支持管１４の先端から測温部１５が突出し測温部１５の先端部が穴１２の底部１６と密接する温度計本体１７とを有している。以下、これらについて詳細に説明する。
【００１５】
ガイドパイプ１３は、炉の外殻を構成する鉄皮１８に設けられた開口部１９から内張耐火物１１中に設けられた穴１２に挿入される挿入管部２０と、挿入管部２０の基部に取付けられたフランジ２１を有している。
ここで、挿入管部２０及びフランジ２１は、例えば、ステンレス鋼等の耐熱鋼を用いて構成されている。そして、鉄皮１８側にガイドパイプ１３のフランジ２１を、例えば溶接で取付けることにより、穴１２に挿入したガイドパイプ１３の基部を鉄皮１８に対して固定している。
【００１６】
支持管１４は、ガイドパイプ１３内に挿入される支持管本体２２と、支持管本体２２の基部に取付けられ、中央部に測温部１５を挿通する孔が形成された取付けフランジ２３を有している。そして、支持管１４の先端内部には支持管１４の内径より縮径した内径を有する円環部材２４が、例えば溶接により取付けられて縮径部２５を構成している。
ここで、支持管本体２２、円環部材２４、及び取付けフランジ２３は、例えば、ステンレス鋼等の耐熱鋼を用いて構成されている。
なお、円環部材２４の内径は、挿通する測温部１５の外表面と円環部材２４の内側面との間に、例えば、０．１〜０．４ｍｍ幅の隙間Ｃが形成されるように設定する。
【００１７】
温度計本体１７は、シース型熱電対から構成される測温部１５と、測温部１５の基部に設けられた端板２６を介して接続されて測温部１５からの出力信号を導出する端子２７を有している。また、温度計本体１７は、端子２７に一端が接続された伸縮性接続ケーブル２８を有している。この伸縮性接続ケーブル２８は、相互に絶縁された１対の熱電対素線をコイル状に形成して構成されている。なお、符号３５は外管３１の基部側が挿入され伸縮性接続ケーブル２８の他端が接続される端子部（図示せず）が設けられた端子台である。
【００１８】
ここで、外管３１の先部の内面には所定長さにわたって拡径した段付き加工部３６が形成されている。そして、この段付き加工部３６に端子２７が挿通可能な内径を有するコイル状スプリング（バネの一例）３７が一端側から挿入され、コイル状スプリング３７の他端側が端板２６で固定されている。
なお、符号３８は端子部に接続する補償導線用の挿入口、符号３９は外管３１に端子台３５を固定するロックナット、符号４０は取付けフランジ２３をフランジ２１に固定するボルトを挿通させる挿通孔である。
【００１９】
次に、本発明の一実施の形態に係る炉の内張耐火物の温度を測定する温度計１０を用いて、高炉の炉底耐火物４１の温度を測定する場合について詳細に説明する。
図３に示すように、先ず、高炉の炉底耐火物４１に設けた測温用の穴４２にガイドパイプ１３の挿入管部２０を挿入し、フランジ２１を高炉の炉底鉄皮４３に当接させて溶接により固定する。
次いで、ガイドパイプ１３内に温度計本体１７の測温部１５が挿入されている支持管１４を挿入し、図示しないガスケットを介して取付けフランジ２３とフランジ２１を、例えばボルトを用いて締結する。
【００２０】
ここで、支持管１４の先端からは、穴４２の深さに応じて設定される長さだけ測温部１５の先部側が突出するように調整しておく。このため、支持管１４をガイドパイプ１３に挿入していくと穴４２の底部４４に測温部１５の先端部が先ず接触する。
そして、取付けフランジ２３をフランジ２１に当接した状態では、測温部１５の先端部が穴４２の底部４４から押されて測温部１５が後退しコイル状スプリング３７が収縮して、測温部１５を先端側に押す反力が発生している。このため、測温部１５の先端部と穴４２の底部４４とは密接状態になっている。
その結果、穴４２の底部４４の温度を正確に測温することができる。また、測温部１５が後退した長さは、伸縮性接続ケーブル２８が収縮することにより吸収される。
なお、符号４５は高炉炉底に設けられたステーブクーラー、符号４６、４７は、ステーブクーラー４５と炉底耐火物４１の間、ステーブクーラー４５と炉底鉄皮４３の間にそれぞれ充填されたスタンプ材を示す。
【００２１】
高炉の操業中に、炉底耐火物４１や炉底鉄皮４３が温度変動により膨張と収縮を繰り返していると、例えば、ステーブクーラー４５とスタンプ材４６との間に隙間が発生してステーブクーラー４５の冷却能力が低下するようになる。
そこで、重油ペースト４８を供給管４９を介して発生した隙間に常時圧入して、発生した隙間を消失させステーブクーラー４５の冷却能力の低下を防止する処置がとられる。
【００２２】
圧入された重油ペースト４８は発生した隙間を徐々に充填していくが、一部の重油ペースト４８は炉底耐火物４１中に設けた測温用の穴４２の内面とガイドパイプ１３の外面との間に形成されている隙間を通過して、ガイドパイプ１３の先端に達し、穴４２内に流出して、穴４２内に充満し、支持管１４内に流入しようとする。
【００２３】
しかし、支持管１４の先端部には縮径部２５が設けられて、縮径部２５の円環部材２４の内側面と測温部１５の外表面との間の隙間は０．１〜０．４ｍｍ幅に形成されている。
このため、重油ペースト４８は形成されている隙間を通って支持管１４の内側に侵入することができず、重油ペースト４８を圧入しても測温部１５の先端部が穴４２の底部４４から離脱することはない。
その結果、重油ペースト４８を圧入してステーブクーラー４５の冷却能力の低下を防止しながら、穴４２の底部４４側に測温部１５の先端側を密接させて、炉底耐火物４１の温度を正確に測温することができる。
【００２４】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲での変更は可能であり、前記した実施の形態や変形例の一部又は全部を組み合わせて本発明の炉の内張耐火物の温度を測定する温度計を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。例えば、端子及び伸縮性接続ケーブルにそれぞれ使用する熱電対素線は、測温部に使用するシース型熱電対に用いた熱電対素線と同一の熱電対素線を使用したが、シース型熱電対に用いた熱電対用の補償導線に使用されている素線を使用することもできる。
また、温度計を高炉の炉底耐火物の温度測定に対して適用した場合について説明したが、高炉の他の部位の内張耐火物の温度測定や、加熱炉、焼却炉等の一般的な工業炉の内張耐火物の温度測定に対しても適用できる。
【００２５】
【発明の効果】
請求項１及び２記載の炉の内張耐火物の温度を測定する温度計においては、炉の内張耐火物中に設けた測温用の穴にそれぞれ挿入され、基部が炉の鉄皮に固定されるガイドパイプと、ガイドパイプ内に隙間を開けて挿入され、基部がガイドパイプに固定され、その先部側がガイドパイプの先端から突出し、先端部に内径が縮小した縮径部が設けられている支持管と、支持管内に隙間を開けて挿入され、支持管の先端から測温部の先部側が突出して測温部の先端部が穴の底部と密接する温度計本体とを有し、縮径部と温度計本体の外表面との間に０．１〜０．４ｍｍ幅の隙間が形成されるので、温度計本体を支持管の内側で自由に進退させると共に、温度計本体と支持管との隙間に外部から物質、例えば、高粘性物質の侵入を防止することができ、温度計本体の測温部の先端部を測温用の穴の底部に常時密接させることが可能になる。
その結果、内張耐火物中に測温用に設けた穴の底部の温度を正確に測定することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る炉の内張耐火物の温度を測定する温度計を説明する部分側断面図である。
【図２】同炉の内張耐火物の温度を測定する温度計の支持管及び温度計本体を説明する部分側断面図である。
【図３】同炉の内張耐火物の温度を測定する温度計を高炉の炉底に設置した場合の説明図である。
【符号の説明】
１０：温度計、１１：内張耐火物、１２：穴、１３：ガイドパイプ、１４：支持管、１５：測温部、１６：底部、１７：温度計本体、１８：鉄皮、１９：開口部、２０：挿入管部、２１：フランジ、２２：支持管本体、２３：取付けフランジ、２４：円環部材、２５：縮径部、２６：端板、２７：端子、２８：伸縮性接続ケーブル、３１：外管、３５：端子台、３６：段付き加工部、３７：コイル状スプリング、３８：挿入口、３９：ロックナット、４０：挿通孔、４１：高炉の炉底耐火物、４２：穴、４３：炉底鉄皮、４４：底部、４５：ステーブクーラー、４６、４７：スタンプ材、４８：重油ペースト、４９：供給管

Claims (2)

1. 炉の内張耐火物中に設けた測温用の穴に挿入され、基部が前記炉の鉄皮に固定されるガイドパイプと、
   前記ガイドパイプ内に隙間を開けて挿入され、基部が前記ガイドパイプに固定され、その先部側が該ガイドパイプの先端から突出し、先端部に内径が縮小した縮径部が設けられている支持管と、
   前記支持管内に隙間を開けて挿入されてバネを介して前後進可能に設けられ、該支持管の先端から測温部の先部側が突出して該測温部の先端部が前記穴の底部と密接する温度計本体とを有することを特徴とする炉の内張耐火物の温度を測定する温度計。
2. 請求項１記載の炉の内張耐火物の温度を測定する温度計において、前記縮径部と前記温度計本体の外表面との間に０．１〜０．４ｍｍ幅の隙間が形成されることを特徴とする炉の内張耐火物の温度を測定する温度計。

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