JPH032636A - 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９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１１１！Ｉ　、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、溶鉄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、機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５７−４６３５５号公報に記載された溶鉄樋監
視装置では、溶銑樋の侵食や亀裂の生しやすい部位の樋
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４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］ 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’Ｃ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■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］ 上記目的を達成するために、本発明の耐火物侵食位置計
測装置は、一定間隔をあけて対向配設された一対の金属
体と、前記一対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
サにおける前記一対の金属体の４端部のうち任意の２端
部間の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
の侵食発生位置を演算する演算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、一対の金属体の４端部のうち任
意の２端部間の抵抗が測定され、その測定結果に基づき
、演算手段において、絶縁抵抗の変化から侵食量が求め
られるとともに、対の金属体間やその両端間の抵抗から
侵食発生位置が演算され、侵食発生位置を特定すること
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
成図、第２図はその適用例を示す斜視図である。

第１図において、１，２はセンサＳ長手方向で一定間隔
Ｑをあけて対向配設された一対の高融点金属線（金属体
；例えばカンタル線、クロメル線。

インコネル線等）、ｌａ、ｌｂはそれぞれ金属線１の端
部、−２ａ、２ｂは金属線２の端部、３はこれらの金属
線１，２を収納する保護管（例えばＳＵＳ、インコネル
、カンタル等）、４は一対の金属線１，２の相互間およ
び保護管３内に充填された絶縁物（絶縁耐火物）であり
、これらの金属線１゜２、保護管３および絶縁物４から
センサＳが構成され、このセンサＳが、耐火物の監視範
囲に沿ってそなえられる。

例えば、センサＳは、第２図に示すように、内張耐火物
９と鉄皮１０とからなる溶銑樋８において、その内張耐
火物９の側壁部内に、溶銑樋８の長手方向に沿って複数
レベル（図中では３つのレベル）にそれぞれ埋設され、
特に局部的異常侵食の生じ易いスラグライン１４からメ
タルライン１３近傍の耐火物９の侵食状況を監視する。

なお、第２図において、１１は溶銑樋８を流れる溶銑、
１２は溶ｉｌｌ上のスラグである。

ここで、センサＳを構成する絶縁物４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４としては、例えば、特に高温領域（１３
００℃）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０．５ｕ
＋ｍ、絶縁物４としてＭｇＯを用い、均熱〜３００＋Ｉ
ｌ＋ａ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。

１０００℃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、第１図において、５はそれぞれ金属線１゜２の端
部１ａ、ｌｂ、２ａ、２ｂに接続されたリード線であり
、このリード線５，５を介して、対の金属線１，２間の
抵抗が、抵抗測定手段６により測定されるようになって
いる。

この抵抗測定手段６は、センサＳにおける金属線１，２
の４端部１ａ、ｌｂ、２ａ、２ｂのうち任意の２端部間
の抵抗、即ち、本実施例では、端部１ａ、２ａ間の抵抗
値ｒａ、端部１ｂ、２ｂ間の抵抗値ｒｂ、端部１ａ、ｌ
ｂ間（金属線１）の抵抗値ｒい端部２ａ、２ｂ間（金属
線２）の抵抗値ｒ２、端部１ａ、２ｂ間の抵抗値ｒａｂ
、端部１ｂ。

２ａ間の抵抗値ｒｂａ、以上の６種類の抵抗を測定する
ものである。

さらに、７は、抵抗測定手段６からの測定結果（６種類
の抵抗値）に基づいて内張耐火物９の侵食量およびその
侵食発生位置を後述する手順にて演算する演算手段であ
る。

上述の構成により、本実施例の耐火物侵食位置計測装置
では、第４図に示すように、ある位置で溶銑樋８の耐火
物９に局部的な侵食が進行すると、高温領域の等温線Ｂ
がセンサＳ近傍にまで達する。

その結果、センサＳ内の高温部Ａでは、絶縁物４の絶縁
抵抗が第３図に示すように無限大から低下して導通が生
じ、２本の高融点金属線１，２間にシャント抵抗が発生
する。このシャント抵抗は。

第３図に示すように温度つまりは侵食量と相関関係にあ
るので、このシャント抵抗の値Ｒを計測すれば、局部的
な異常侵食の度合いを推定することが可能である。

次に、演算手段７において行なわれる、このシャント抵
抗値Ｒおよび局部侵食発生位置の演算手順について、第
５図により説明する。なお、第５図中、ＬはセンサＳの
全長、Ｑａは端部１ａ、２ａからシャント抵抗発生位１
２７ｃまでの距離、ａｂは端部１ｂ、２ｂから位置Ｃま
での距離、ＲＬａは金属線１における端部１ａと位置Ｃ
との間の金属線１の抵抗値、Ｒ，ｂは金属線１における
端部１ｂと位置Ｃとの間の金属ｍ１の抵抗値、Ｒ２ａは
金属ＮｉＡ２における端部２ａと位置Ｃとの間の金属線
１の抵抗値、Ｒ２ｂは金属線２における端部２ｂと位［
Ｃとの間の金屑線１の抵抗値である。

ここで、抵抗測定手段６により測定される６ａ類の抵抗
値ｒａ、　　ｒｂ、　　ｒ、、　ｒ２．　　ｒａｂ、　
　ｒｂａと、第５図に示した５種類の抵抗値Ｒ１ａ、　
ＲＬｂ、　Ｒ，ａ。

Ｒ２ｂ、　Ｒとの関係は以下のようになる。

また、センサＳの長さの関係から。

Ｌ＝　Ｑａ＋Ｑｂ　　　　　　　　　　　−（２）Ｑａ
　　　　Ｒ，ａ　　　　Ｒ２ａ が成り立つ。以上の（１）〜（３）式により、侵食量に
対応するシャント抵抗値Ｒおよび侵食発生位置に対応す
る値Ｑａ／Ｌが１次式（４）、（５）ように求められる
。これらの式中、抵抗測定手段６がらの抵抗値ｒａ、　
ｒｂ、　ｒｌ、　ｒｚ、　　ｒａｂ、　　ｒｂａおよび
センサＳの全長りが既知のものである。

Ｌ　　　　　　　　　　４ｒＬ ＝　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・（５）
つまり、演算手段７は、抵抗測定手段６による金属線１
，２の４端部１ａ、ｌｂ、２ａ、２ｂのうち任意の２端
部間の抵抗値の測定結果に基づき、上記（５）式から侵
食量に対応するシャント抵抗値Ｒを求めるとともに、上
記（４）式からシャント抵抗発生位置に対応する局部侵
食発生位置Ｑ、ａ／Ｌを求めることができる。

このとき、シャント抵抗値Ｒは、（５）式により、高融
点金属線上、２の抵抗に依存せず、即ち、高融点金属線
１，２の抵抗の温度依存性を考慮することなしに、純粋
に金属、ｆｆ１ｌ、２間で発生するシャント抵抗分とし
てまた温度に依存する関数として抽出することができる
。この純粋なシャント抵抗値Ｒを数段階の閾値と比較す
ることにより、侵食量の程度を推定するできる。第３図
に示したように、シャント抵抗値Ｒは温度によってログ
スケールで減少するので、かなり精度の高い侵食監視が
可能となる。

なお、高炉の主樋にセンサＳを適用する場合には、溶鉄
温度が１４００〜１５００’Ｃであり、繰り返し使用す
るという耐久性も考慮して、センサＳ外径を６〜ｌＯ＋
ｎｍ、保護管３の材質を５ＵＳ３１０Ｓまたはインコネ
ル、絶縁物４をＭｇＯ５高融点金属線１，２をカンタル
線（融点１５００　’Ｃ程度）、線径０．５〜１．５ｍ
ｍ程度とすることが望ましい。ただし、センサＳを構成
する要素の材料。

寸法は、監視対象に応じて柔軟に選択されることはいう
までもない。

また、本実施例のセンサＳは、第６〜１１図に示すよう
に、溶銑樋２８に適用することもできる。

第６〜１１図はいずれも第２図とは異なるその具体的な
適用配置位置の例を示しており、これらの図において、
２８は溶銑樋、２９は溶銑樋２８の不定形耐火物、３０
は溶銑樋２８の定形耐火物。

３１は溶銑、３２は溶銑３１上のスラグ、３３は溶鉄樋
２８の外周に設けられる鉄皮、３４は溶銑樋２８内の不
定形耐火物２９に生じた侵食部である。そして、センサ
Ｓは、不定形耐火物２９と定形耐火物３０との間におい
て、第８，１０図に示すような溶銑樋２８側壁の長手方
向と、第９゜１１図に示すような溶鉄樋２８底部の幅方
向との２つの方向へ沿って埋設されている。このような
配置により、第８〜１１図に示すように、不定形耐火物
２９に侵食部３４が生じると、前述したセンサＳおよび
抵抗測定手段６および演算手段７の作用により、その侵
食量および侵食個所を検知することができる。

このように４本実施例の耐火物侵食位置計測装置によれ
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４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、第２図、第６〜１１図に示し
た溶銑樋８，２８の耐火物に適用した場合やその他の耐
火物に適用した場合には、　Ｉｙｆ、算手段７からの演
算結果に基づいて侵食量およびその侵食発生位置を確実
に判定することができ、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。

なお、上記実施例では、Ｉ鉄槌に適用した場合について
説明したが１本発明の装置は、高温炉。

耐火物容器等の内張耐火物の侵食監視にも同様に適用さ
れ、上記実施例と同様の効果が得られる。

［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量ｌｌ
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）により検知すベく、抵抗測定
手段によるセンサ内の金属体の任意の２端部間の抵抗」
り定結果に基づき、演算手段にて、侵食量およびその侵
食発生位置を演算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成で高
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。

【図面の簡単な説明】

第１〜１１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図はその適用例を示す斜視図、第３図はその＃！！ａ
物の特性を示すグラフ、第４図はその動作を説明するた
めの要部断面図、第５図はその演算手段における演算手
順を説明するための本実施例センサの等価回路図、第６
〜１１図はそのセンサの溶銑樋への具体的な適用配置位
置例を示すもので、第６図はその溶銑樋の平面図、第７
図はその溶銑樋の縦断面図、第８，９図はそれぞれその
溶銑樋の要部横断面図、第１０図はその溶銑樋の要部拡
大断面図、第１１図はその溶銑樋の要部拡大横断面図で
ある。 図において、１，２−高融点金属線（金属体）、ｌａ、
ｌｂ、２ａ、２ｂ−一高融点金属線の端部。 ３−・・−保護管、４−絶縁物、５・・−リード線、６
−・−抵抗測定手段、７・・・演算手段、８・・・溶銑
樋、９・−内張耐火物、ｉｏ−鉄皮、１１−溶銑、１２
・−・スラグ、１３〜・−メタルライン、１４・−・−
スラグライン、２８−・−溶銑樋、２９−＝不定形耐火
物、３０・一定形耐火物、３１・・−溶銑、３２−・−
スラグ、３３・−・鉄皮、３４−・−侵食部、Ｓ−セン
サ。 特許出願人　株式会社　神戸製鋼所

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　一定間隔をあけて対向配設された一対の金属体と、前
   記一対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るとともに、前記センサに
   おける前記一対の金属体の４端部のうち任意の２端部間
   の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
   食発生位置を演算する演算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。