JPH0321834A - 耐火物侵食位置計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、燃焼炉，反応炉などの高温炉や、高温溶融物
を運搬・収容する耐火物容器（溶銑鍋，溶鋼鍋，転炉，
混銑車等）や、高温溶融物の樋（製鉄業の高炉主樋，溶
銑樋等）、あるいは、各種窯業分野（ガラス，セメント
等）の連続式溶融炉などにおける内張耐火物の広域温度
計測，侵食監視に用いられる耐火物侵食位置計測装置に
関する。

［従来の技術］ このような高温炉，耐火物容器，樋等の内張耐火物の温
度状況を正確，迅速に検知することは、炉等の安全操業
や製品の品質管理の上から極めて重要なポイントである
。このため、従来より，耐火物の温度，侵食状況を監視
するために各種の侵食監視装置が提案されている。

■特開昭５３−１２２６０８号公報に記載された溶銑樋
監視方法では、溶銑樋でその樋材の損耗の激しい個所（
樋材継目，溶銑面レベル）に、温度変化を電気抵抗変化
として検出しうるセンサを設置している．このセンサに
は、常時、定電流を流し、センサから取り出される抵抗
を計測する．湯もれや樋材の損耗があると、樋外壁部分
の温度が上昇し、これによりセンサの電気抵抗も変化す
る。この変化を検知することで，湯もれや樋侵食損耗に
よる事故が未然に防止される。

■実公昭５　７−４　６　３　５　５号公報に記載され
た溶銑樋監視装置では、溶銑樋の侵食や亀裂の生じやす
い部位の樋材中に、センサが埋設されている。

このセンサは、筒状の導体と、その中心を貫き且つ導体
内に充填された絶縁物にて保持された線状の導体とから
構成されている。そして、溶銑樋の耐火物に侵食，亀裂
等の損傷が発生すると、上記センサが溶銑に触れ、セン
サ内の絶縁物が溶損し、筒状の導体と線状の導体とが導
通状態になる。この導通状態を電気的に検知することに
より、湯もれ等による事故を防止できる。

［発明が解決しようとする課題コ しかしながら、上述した従来の各種の侵食監視手段では
、それぞれ下記のような課題がある。

前記項目■の監視方法では、異常侵食を検知するために
は、１２００〜１５００℃程度での抵抗変化を検出しな
ければならないが、この温度範囲では導体の抵抗変化は
少なく検出が困難である。

また、広い範囲で侵食を監視する場合、侵食位置の特定
を行なえない． 前記項目■の監視装置では、センサの溶損により侵食を
検知するため、センサの再利用や連続使用ができないほ
か、センサが溶損するまで侵食に対する情報が得られな
い。また、項目のと同様に，広い範囲で侵食を監視する
場合、侵食位置の特定を行なえない。

本発明は、上述のような課題を解消するためになされた
もので、広範囲の連続的検知や侵食位置の特定を可能に
するとともに、再利用，連続使用や、センサの破損等の
検知もできる、コンパクトで安価な耐火物侵食位置計測
装置を得ることを目的とする． ［課題を解決するための手段］ 上記目的を達或するために、本発明の耐火物侵食位置計
測装置は、 ■一定間隔をあけて個々に独立配設された複数の金属体
と、これら金属体の相互間に充填され高温状態になると
絶縁抵抗の低下する絶縁物とからなるセンサを、耐火物
の監視範囲に沿ってそなえるとともに、 （■前記センサにおける前記の各金属体の相互間の絶縁
抵抗を測定する抵抗測定手段と、 ■該抵抗測定手段からの測定結果に基づき前記耐火物の
侵食量およびその侵食発生位置を判定する判定手段と、 ■前記耐火物の監視範囲に亘り連続して前記センサ内に
配設されるセンサ異常検知用金属体と、■該センサ異常
検知用金属体の両端間の抵抗に基づき前記センサの異常
を検知するセンサ異常検知手段とをそなえたことを特徴
としている。

［作　　　用］ 上述した本発明の耐火物侵食位置計測装置では、耐火物
の侵食状況が、センサ白体の溶損ではなく、侵食により
高温になることに起因する絶縁物の絶縁抵抗変化（シャ
ント抵抗の発生）により検知される。つまり、抵抗測定
手段により，複数の金属体の相互間の絶縁抵抗が測定さ
れ、その測定結果に基づき、判定手段において、絶縁抵
抗の変化から侵食量が求められるとともに、どの金属体
間で抵抗変化が生じたかを判定することにより、侵食発
生位置を特定することができる。

また、耐火物の監視範囲に亘り連続して配設されたセン
サ異常検知用金属体の両端間の抵抗は、通常、センサ白
体に異常がなければ低い値となっている．一方、例えば
熱応力等によりセンサ内のいずれかの個所で断線が発生
したとすると、センサ異常検知用金属体でも耐火物の監
視範囲内の対応する個所で断線が発生することになる。

このとき、センサ異常検知用金属体の両端間は導通しな
くなるので、その抵抗はほぼ無限大になる。従って、セ
ンサ異常検知用金属体の両端間の抵抗をセンサ異常検知
手段にて監視することにより、センサにおける断線等の
異常を検知することができる。

［発明の実施例］ 以下、図面により本発明の一実施例としての耐火物侵食
位置計測装置について説明すると、第１図はその全体構
或図、第２図（ａ）はそのセンサを示す縦展開断面図、
第２図（．ｂ）は第２図（ａ）の■ｂ−ｎｂ断面図であ
る。

第１図および第２図（ａ），（ｂ）に示すように，本実
施例では、一定間隔をあけて平行に対向配設された一対
の導線（金属体；例えばカンタル線，クロメル線，イン
コネル線等）１−１〜１−６が、同芯円状に３組そなえ
られている。ここで、導線１−１と１−２、１−３と１
−４．１−５とｌ−６が対になっており、各組ごとの導
，［１−１〜１−６が、それぞれ耐火物９の監視範囲内
においてずらして個々に独立配設されている。本実施例
では、導線１−１．１−２が最も長く、ついで導線１−
３．１−４、導線１−５．１−６が最も短くなっている
．これらの導線１−１〜１−６はすべて保護管（例えば
ＳＵＳ，インコネル，カンタル等）２内に収納され、こ
の保護管２内において、各導線１−１〜１−６相互間に
は、高温状態になると絶縁抵抗の低下する絶縁物（絶縁
耐火物）３が充填されている。そして、導線１−１〜１
−６，保護管２および絶縁物３からセンサＳが構威され
、このセンサＳが、耐火物９の監視範囲に沿ってそなえ
られる。

ここで、センサＳを構戊する絶縁物３は、第３図に示す
ように、高温状態になると絶縁抵抗の低下する（シャン
ト抵抗が生じる）もので、高低の温度変化を繰り返し受
けても常に同一の特性を示す物質にて構成される．この
ような絶縁物３としては，例えば、特に高温領域（１　
３　０　０℃）にて有効な高純度のＭｇＯ（純度９９．
８％）、あるいはアルミナなどが用いられる．なお，第
３図には．センサＳ外径３．０ｍｍ、金属線１，２径Ｑ
　．　５　ｍｍ、絶縁物４としてＭｇＯを用い、均熱〜
３００ｍｍの電気炉を使用して行なった実験結果が示さ
れている。

この第３図から明らかなように、ＭｇＯの場合、１００
０℃以上の高温になるとログスケールで絶縁抵抗の減少
が発生する。

また、本実施例では，センサＳ内には、導線１−１．１
−２と同じ長さの導線１−７が、導線エー１と平行に保
護管２のほぼ中心線上に配設され、？線１−１と１−７
との先端同士が接点ＩＡにて接続されている。これらの
導線１−１および■−７により、耐火物９の監視範囲に
亘り連続してセンサＳ内に配設されるセンサ異常検知用
金属体が構成されている。

さらに、図中、４はそれぞれ導線１−１−１−７に接続
されたリード線であり、各リード線４を介して，センサ
Ｓが後述する検出回路系（符号５，７参照）に接続され
ている。

そして、５はリード線４を介し対になっている各導線１
−１〜１−６間の各絶縁抵抗Ｒ１２，　Ｒ，。

Ｒ，Ｇを測定する絶縁抵抗測定装置（抵抗測定手段）、
６は絶縁抵抗測定装置５からの絶縁抵抗Ｒｉ２ｊＲ，。

Ｒ■に基づいて耐火物９の侵食量とその侵食発生個所と
を判定する耐火物侵食量・侵食位置検出装置（判定手段
）、７はセンサ異常検知用金属体を構戒する導線１−１
および１−７の両端間の抵抗Ｒ■７を測定しその結果に
基づきセンサＳの断線等の異常を検知する断線検出装置
（センサ異常検知手段）、８は断線検出装置８によりセ
ンサＳ？おける断線が検出された場合にその異常をオペ
レータ等に知らしめるためのセンサ異常警報器である． なお、第１図において、符号９ａは耐火物９の初期耐火
物面、９ｂは耐火物８の実稼動面．９ｃは耐火物９にお
ける侵食部である。

本発明の一実施例としての耐火物侵食位置計測装置は上
述のごとく構威されているので、次のように動作する． 常時、導線１−１と１−２間の絶縁抵抗Ｒ１■，導線１
−３と１−４間の絶縁抵抗Ｒ，。導線１−５と１−６間
の絶縁抵抗Ｒ■が、絶縁抵抗測定装置５により測定され
ている．センサＳを耐火物９に設置した当初には、耐火
物９の厚さも侵食されておらず十分にあり、センサ設置
部の温度も低いので、絶縁抵抗測定装［５にて測定され
た絶縁抵抗Ｒ，，，　Ｒ，。Ｒ■はほぼ無限大となって
いる。

このような状態から、もし、第ｌ図中の部分■内で異常
侵食が発生すると，この部分■にあるセンサ部つまり導
線１−１．１−２付近の温度が上？するため，各絶縁抵
抗Ｒ１■，　Ｒｆｆ，，　Ｒ５，は、第４図（ａ）に示
すように推移する。従って、部分ｌのみで耐火物９の侵
食が発生すると、絶縁抵抗Ｒエ２のみが低下し部分Ｉで
侵食が進んでいることが判明する。

また、同様に、部分■内で異常侵食が発生した場合には
、第４図（ｂ）に示すように、各絶縁抵抗Ｒ■２ｔＲ３
４が低下し、部分■内で異常侵食が発生した場合には，
第４図（ｃ）に示すように、絶縁抵抗Ｒ１，，　Ｒ３■
Ｒｏがすべて低下する。

このような絶縁抵抗Ｒ■２９　Ｒ３４ｔ　ＲＧＧの推移
に基づいて、耐火物侵食量・侵食位置検出装置６により
、監視範囲内のいずれの部分Ｉ〜■で異常侵食が発生し
たのかを判定することができる。

さらに、当然のことながら，測定装置５により測定され
た絶縁抵抗Ｒ１■，　Ｒ，４，　Ｒ，，の大きさは、各
部分！，ＩＩ．Ｈの侵食の程度を示すことになる。

即ち、第３図からも明らかなように、抵抗値が大きい場
合には温度が低く侵食量は少ない。一方、抵抗値が小さ
い場合には温度が高く侵食が進んで？ると判断できる。

このような判断を耐火物侵食量・侵食位置検出装置６に
合せて行なわせ、侵食の程度も判定する。

一方、本実施例では、常時、導線１−１と１−７間の抵
抗Ｒ２７が、断線検出装置７により測定されている。セ
ンサＳに途中で断線等の異常がなく健全であれば、抵抗
Ｒ１■は数Ω〜数十Ω程度の低い値となっている。とこ
ろが、例えば、第５図に示すように、熱応力等によりセ
ンサＳ内の部分■の個所Ｐで導線１−１〜１−４．１−
７に断線が発生したとすると，当然、センサ異常検知用
金属体である導線１−１．１−７の両端間は導通しなく
なるので、第６図に示すように、抵抗Ｒエ７はほぼ無限
大になる。

従って、断線検出装Ｗ７により抵抗Ｒ■７を監視するこ
とで，センサＳにおける熱応力等による断線や溶損の異
常が検知され、その検知結果に基づきセンサ異常警報器
８を動作させることができる。

これにより、センサＳの信頼性の判断やセンサＳの取替
時期の判定が可能になる。

このように、本実施例の装置によれば、高温溶融物の流
れや熱応力等によって生じる耐火物の局部侵食の状況（
通常、位置の特定のできない小範囲で生じる）が，セン
サＳ自体の溶損ではなく、侵食により高温になることに
起因する絶縁物３の絶縁抵抗変化により検知されるので
、センサＳの再利用，連続使用が可能になるほか、監視
範囲全域の任意位置において温度センシングを行なうこ
とのできる、コンパクトで安価なものが得られる．また
、本実施例の装置を、溶銑樋の耐火物や、その他高温炉
，耐火物容器等の耐火物に適用した場合には、検出装Ｗ
６により侵食量およびその侵食発生位置を確実に検知す
ることができ、耐火物の吹付補修，取替時期の判断や吹
付補修，取替位置の特定が確実に行なわれ、溶銑洩れに
よる大事故を未然に防止できるのみならず、補修を短時
間で完了できるなどの利点もある． さらに、本実施例の装置では、断線検出装置７により、
センサＳにおける熱応力等による断線や溶損の異常が検
知されるので、センサＳの信頼性の判断やセンサＳの取
替時期の判定が可能になって、装置自体の信頼性が飛躍
的に向上する。

なお、上記実施例では、導線１−１と１−７との先端同
士を接点１Ａにて接続しセンサ異常検知用金属体を構成
しているが、例えば、第７図に示すように、導線１−２
にも接点１Ｂを介して導線１−８を接続してセンサ異常
検知用金属体を構成してもよい。この場合、導線間の絶
縁抵抗Ｒエ２は、導線１−１と１−２、又は、１−７と
１−８、又は、１−１と１−８、又は、１−７と１−２
の間で測定する一方、導線１−１と１−７、および、１
−２と１−８の導通状態により各導線の異常を判定する
．この第７図には、導線１−１．１−２に導線１−７．
１−８を付加した場合について示しているが、第１，２
図に示したセンサＳの導線１−１〜１−６のそれぞれに
上述と同様にして導線を付加することにより，すべての
導線についての断線の検出が行なえ、より信頼性が向上
する。

また、上記実施例では，侵食判定用の導線が６本の場合
について説明しているが、本発明はこれに限定されるも
のではない。

さらに、上記実施例では、導線１−１．１−７を同種材
質のものとしているが、異種金属で構或すれば、先端部
での温度に比例した熱起電力が得られ，温度情報を得る
ことも可能になる．また、上記実施例では、一対の導線
１−１〜１−６を３組そなえそれぞれをずらして配設し
てなるセンサＳを用いた場合について説明したが、本発
明は、他のセンサ、例えば第８図に示すようなセンサＳ
１にも同様に適用できる。このセンサＳｉでは、保護管
２内での２本の導線がそれぞれ異なる長手方向位置で切
断され、導線１ａ，ｌｂと導線１ｃ，ｌｄとに分断され
ている。そして、これらの導線１ａ，ｌｂ，２ａ，２ｂ
のうち任意の２つの間の絶縁抵抗、即ち、金属線１ａ，
ｌｃ間の絶縁抵抗値Ｒａｃ、金属線１ｃ，ｌｂ間の絶縁
抵抗値Ｒｂｃ、金属線１ｂ，ｌｄ間の絶縁抵抗値Ｒｂｄ
、以上の３種類の抵抗を、絶縁抵抗測定装置５により測
定し、その測定結果に基づいて耐火物９の侵食量および
その侵食発生位置を耐火物侵食量・侵食位置検出装Ｗ６
により判定するようになっている．さらに、センサＳエ
内には、耐火物の監視範囲に亘り連続してセンサ異常検
知用金属体としての導線１０が配設されており、この導
線１０両端間の抵抗を断線検出装置７により監視するこ
とで、前述した実施例と同様に、センサＳエの異常を検
知することができる。

また、第２図に示したものと同様の効果を素線数（導線
数）を減らして実現するために、第９図（ａ），（ｂ）
に示すようなセンサＳ２も利用できる。

即ち、導線１−１１．１−１５によりセンサ異常検知用
金属体を構威し、これらの導体１−１１，ｌ−１５間で
センサＳの断線等の異常を検知するとともに、導線１−
１１．１−１２間、導線ｌ−１２．１−１３間、導線１
−１３．１−１４間で絶縁抵抗を測定すれば、３領域で
の異常を検出することができる． ［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明の耐火物侵食位置計測装置
によれば、耐火物の侵食状況を絶縁物の絶縁抵抗変化（
シャント抵抗の発生）により検知すべく、抵抗測定手段
を用いてセンサ内における複数の金属体の相互間の抵抗
測定結果に基づき、判定手段にて侵食量およびその侵食
発生位置を判定するとともに、センサ異常検知用金属体
の両端間の抵抗に基づき，センサ異常検知手段にてセン
サの異常を検知する構成としたので、センサ自体が破損
することはなく再利用，連続使用が可能になるほか、一
対の金属体を配設した範囲全域において温度センシング
を行なえるとともに、コンパクトかつ安価な構或で高精
度の監視を実現できる．従って、耐火物の吹付補修，取
替時期の判断や吹付補修，取替位置の特定を確実に行な
え，溶銑洩れによる大事故が確実に防止される効果があ
る。

また、センサにおける断線や溶損等の異常が検知される
ので、センサの信頼性の判断やセンサ取替時期の判定が
可能になって、装置自体の信頼性の飛躍的な゜向上を実
現できる効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１〜６図は本発明の一実施例としての耐火物侵食位置
計測装置を示すもので、第１図はその全体構成図、第２
図（ａ）はそのセンサを示す縦展開断面図、第２図（ｂ
）は第２図（ａ）のｎｂ−ｍｂ断面図，第３図はその絶
縁物の特性を示すグラフ、第４図（ａ）〜（ｃ）はその
動作を説明するためのグラフ、第５図はそのセンサ全体
の断線状態を示す縦展開断面図、第６図はその断線検知
時の動作を説明するためのグラフであり、第７図（ａ）
はセンサ異常検知用金属体の配置変形例を示すセジサの
縦展開断面図、第７図（ｂ）は第７図（ａ）の■ｂ−■
ｂ断面図、第８図はセンサの変形例を示す縦展開断面図
、第９図（ａ），（ｂ）はセンサの他の変形例を示すも
ので、第９図（ａ）はその縦展開断面図、第９図（ｂ）
は第９図（ａ）の■ｂ−■ｂ断面図である． 図において、１−１〜１−６．１−１１〜１−１４，ｌ
ａ〜１ｄ一導Ｓ（金属体）、１−７．１−８．１−１７
一導線（センサ異常検知用金属体）、２一保護管、３一
絶縁物、４−リード線、５一絶縁抵抗測定装置（抵抗測
定手段）、６・一耐大物侵食？・侵食位置検出装置（判
定手段）、７・・一断線検出装置（センサ異常検知手段
）、８・−センサ異常警報器、９一耐火物、９ａ一初期
耐火物面、９ｂ・一実稼動面、９ｃ−侵食部、１０一導
線（センサ異常検知用金属体）、Ｓ，Ｓ■ｔＳｚ−セン
サ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　一定間隔をあけて個々に独立配設された複数の金属体
   と、前記複数の金属体の相互間に充填され高温状態にな
   ると絶縁抵抗の低下する絶縁物とからなるセンサが、耐
   火物の監視範囲に沿ってそなえられ、前記センサにおけ
   る前記の各金属体の相互間の絶縁抵抗を測定する抵抗測
   定手段と、該抵抗測定手段からの測定結果に基づいて前
   記耐火物の侵食量およびその侵食発生位置を判定する判
   定手段とがそなえられるとともに、前記耐火物の監視範
   囲に亘り連続して前記センサ内に配設されるセンサ異常
   検知用金属体と、該センサ異常検知用金属体の両端間の
   抵抗に基づいて前記センサの異常を検知するセンサ異常
   検知手段とがそなえられたことを特徴とする耐火物侵食
   位置計測装置。