JP5114666B2 - 溶融金属用容器の耐火物層残寸法計測方法 - Google Patents
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Description
本発明は、製鉄所等において、取鍋、溶銑鍋、溶鋼鍋、タンディッシュ等、溶銑や溶鋼等の溶融金属と接触する各種容器の内壁に施工された耐火物の残寸法を測定する方法に関するものである。
製鉄所等で使用される溶融金属を収容する容器は、通常、鉄製または鋼製の外壁とその内壁に設けられた不定形耐火物等からなる耐火物層から形成されている。この容器内には、高温の溶融金属の収容、排出が頻繁に行われるため、使用に伴って耐火物層が損傷する。したがって、損傷を受けた耐火物層の厚さを測定し、残寸法を把握して、適宜時期に耐火物の補修を行うことが必要である。
溶融金属用容器の耐火物層の計測を熱間で行う場合、一般に、レーザ等による光学測定器を用いた計測方法が知られている。このような計測方法は、例えば特許文献１に開示されている。
従来、レーザ等を用いた距離計による容器内面の計測は、以下のようにして行われている。先ず、溶融金属用容器の開口面を上方に向けて配置して、その開口面の上方の、容器底面中央からの鉛直線上に距離計を設置し、容器内面全体にレーザを走査して計測する。このとき、耐火物層の残寸法を判定する際の基準としては、耐火物層を施工する前の鋼板部分（外壁）の内面を基準にして耐火物層の残寸法を算出する方法と、使用前の初期の耐火物層内面を基準にして耐火物層の残寸法を算出する方法とがある。これらの基準は、実測する場合、または図面上の設計値を用いる場合がある。実測値を基準値とする場合、従来は、使用前の新品の容器を、常温の冷間において計測していた。
ところが、溶融金属用容器は、使用時に高温の溶融金属が収容されるため、熱変形が起こり、使用前（内張り耐火物の張り替えを行った後、溶融金属を一度も収容していない状態）と使用開始後とでは全体の形状が変化する。しかも、通常、容器の材質は完全に均質ではなく、形状も完全な対称形ではない場合があり、この場合には強度が弱い部分に熱変形が集中する。そのため、一律な熱膨張率による補正では予測できない変形が起こり、使用前に冷間で測定した測定値や図面上の寸法を基準値とすると、正確な残寸法が把握できないという問題点がある。
それに対して、従来は、計測結果から算出された残寸法に対する補修量よりも多めに耐火物を吹き付けて補修を行ったり、容器の寿命判定を短めに判定していたため、無駄が生じてコストの増大を招いていた。
本発明の目的は、溶融金属用容器の耐火物層の残寸法の正確な計測方法を提供することにある。
上記問題を解決するため、本発明は、溶融金属用容器の内側に設けられた耐火物層の残寸法測定方法であって、前記容器の耐火物層を張り替えた後、溶融金属の収容、排出を複数回行って、前記容器の熱変形が収束し、且つ前記耐火物層の損傷量が少ない段階における前記容器の内面形状を計測して基準値とし、一定期間使用後の前記容器の内面形状の計測値と前記基準値とを比較して前記耐火物層の損傷量を算出することにより、前記耐火物層の残寸法を求めることを特徴とする溶融金属用容器の耐火物層残寸法計測方法を提供する。容器の熱変形を考慮した基準値を用いることにより、正確な耐火物層の残寸法を計測できる。
前記容器の熱変形が収束し、且つ前記耐火物層の損傷量が少ない段階は、２〜５回目の溶融金属の収容、排出が終了した時期とすることが好ましい。
本発明によれば、耐火物層の損傷量を正確に把握できるので、耐火物の補修を過不足無く適正な分量で行うことができる。したがって、過多な補修を行う必要がなくなり、無駄なコストを削減できる。
以下、本発明の実施の形態を、図を参照して説明する。
図１は、本発明にかかる耐火物層の残寸法測定状況を示す。例えば溶銑鍋等の溶融金属用容器２は、鉄皮等からなる外壁３の内面に、耐火物からなる耐火物層４を有し、開口部２ａを上方に向けて配置されている。
容器２の上方には、例えばレーザを照射して反射光を電気的に感知することにより対象点との距離を測定するレーザ式の距離計５が設置されている。距離計５は、従来一般に使用されているものであり、光源および受光器を備えるとともに、角度計や昇降装置、データ処理装置６、および計測されたデータを表示する表示装置７等が適宜備えられている。距離計５は、容器２の内面１１全体を測定できる位置、例えば容器２の底面１２の中央から鉛直方向上方に設置される。また、距離計５は、容器２の内面１１全体を計測するために、図示するように回転可能に支持されていて、内面１１の全方向に向けてレーザが照射される。そして、レーザ照射から反射光の受光までに要する時間とともに、距離計５の設置位置、回転角度等が検出されてデータ処理装置６へ送られ、これらの検出値から、容器２内面１１の各位置と距離計との距離が算出される。この算出値から、容器２の内面１１の形状が把握され、後述する初期状態の基準値との比較が行われる。
図２は、溶銑鍋に溶銑を収容、排出する稼動回数（チャージ数）による耐火物の表面位置の変化量、即ち（前回と今回のチャージ後の計測値）−（溶損量）を示す。１回目のチャージの溶融金属の収容、排出が終了するまでは、変化量が急激に上昇し、２回目の溶融金属の収容、排出が終了した後は、変化量が５ｍｍ以内のほぼ定量となる。したがって、２回程度のチャージにより、熱変形が収束すると判断される。尚、５回以上のチャージを行うと、地金付着等による表面の汚染が顕著になる。
また、図３は、チャージ数による耐火物層の残寸法を示す。図示されるように、５回以内のチャージ数では、耐火物層の損傷量は極めて少なく、耐火物層の厚さを初期状態と判断して差し支えないと判断される。尚、通常、７０〜８０回程度のチャージ後に、補修が必要となる程度の損傷が生じると判断されている。
したがって、本発明では、耐火物の張り替え後に使用される溶融金属用容器２は、先ず、所定回数だけ通常使用される。前述のように、溶銑の収容、排出を２〜５回、好ましくは３〜４回行った後、距離計５により、基準値、即ち耐火物層４の初期状態の内面２１の形状を測定する。その後、適宜チャージ回数ごとに内面１１の形状を測定する。距離計５で測定された初期の内面２１の座標と使用後の内面１１の座標との差から、損傷した耐火物層４の厚さｔ１が算出され、耐火物層４の初期の厚さＴとの差により、残寸法ｔ２が算出される。耐火物層４の残寸法ｔ２が所定寸法以下になると、耐火物の補修が行われる。
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。例えば、距離計はレーザによる測定に限らず、超音波等を利用したものであってもよい。
また、上記の実施形態では、溶銑鍋について説明したが、本発明は、溶綱鍋やタンディッシュ等の他の溶融金属用容器に関しても、同様に実施可能である。
表１に示す２種類の容器について、耐火物の残寸計測を行った。
測定方法は、パルスレーザ測距計の二次スキャンによるプロフィル計測とし、測定位置は、最も溶損が激しい容器上部（スラグライン位置）の内表面とした。チャージ数０回（使用前）〜７回について、この方法による残存厚の測定値Ａと、解体時の残存厚の測定値Ｂ（実測値）との差分を調べた。解体時の残存厚は、稼動表面からの耐火物の厚さについて、計測位置の耐火物を抜き取り（もしくはボーリング）により最小厚さを計測し、これを実測値とした。表１の容器１についての計測結果を表２、容器２についての計測結果を表３に示す。
いずれの容器に関しても、比較例として行ったチャージ数０回および１回の場合に比べて、本発明による２回以上のチャージ後の測定では、実測値との差分が極めて少なくなった。チャージが６回を超えると、再び差分が増える傾向があり、２〜５回のチャージ数が好ましいことが確認された。
本発明は、溶融金属用各種容器の耐火物層残寸法計測方法に適用できる。
２ 容器
３ 外壁
４ 耐火物層
５ 距離計
６ データ処理装置
７ 表示装置
１１ 内面
２１ 内面（基準値）
３ 外壁
４ 耐火物層
５ 距離計
６ データ処理装置
７ 表示装置
１１ 内面
２１ 内面（基準値）
Claims (2)
- 溶融金属用容器の内側に設けられた耐火物層の残寸法測定方法であって、
前記容器の耐火物層を張り替えた後、溶融金属の収容、排出を複数回行って、前記容器の熱変形が収束し、且つ前記耐火物層の損傷量が少ない段階における前記容器の内面形状を計測して基準値とし、一定期間使用後の前記容器の内面形状の計測値と前記基準値とを比較して前記耐火物層の損傷量を算出することにより、前記耐火物層の残寸法を求めることを特徴とする、溶融金属用容器の耐火物層残寸法計測方法。 - 前記容器の熱変形が収束し、且つ前記耐火物層の損傷量が少ない段階を、２〜５回目の溶融金属の収容、排出が終了した時期とすることを特徴とする、請求項１に記載の溶融金属用容器の耐火物層残寸法計測方法。
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| JP2008000463A JP5114666B2 (ja) | 2008-01-07 | 2008-01-07 | 溶融金属用容器の耐火物層残寸法計測方法 |
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