JPH032637A

JPH032637A - 耐火物侵食位置計測装置

Info

Publication number: JPH032637A
Application number: JP1135758A
Authority: JP
Inventors: Akio Arai; 明男新井; Nobuyuki Nagai; 信幸永井; Takashi Moriyama; 隆森山; Koji Shimomura; 下村　興治; Toshitake Okada; 岡田　利武; Yoshiharu Hiroki; 広木　義治; Kiyoshi Yamauchi; 山内　精
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1989-05-31
Filing date: 1989-05-31
Publication date: 1991-01-09

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２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、混鉄車等）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、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銑樋監
視装置では、溶鉄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Ｓ７ｃ樋の耐火物に侵食、
亀裂等の損偏が発生すると、−ト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ＩＩＩ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■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、一定間隔をあけて略平行に配設されそれぞれ
異なる長手方向位置で切断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
切断された前記複数の金属体のうち任意の２つの間の絶
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、複数の金属体のうち任意の２つの間の絶縁
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。

［発明の実施例］以下１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（ａ）はそのセンサを示す縦断面図、第２
図（ｂ）は第２図（ａ）のｕｂ−ｎｂ断面図である。

第１図および第２図（ａ）、（ｂ）において、１゜２は
センサＳ長手方向で一定間隔をあけて略平行に配設され
た高融点金属線（金属体；例えばカンタル線、クロメル
線、インコネル線等）で、各金属線１，２は、それぞれ
、異なる長手方向位置Ａ。

Ｂで切断され、金＠ｊ＠ｌａ、ｌｂと金属線２ａ。

２ｂとに分断されている。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８の監視範囲に沿
ってそなえられる。

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’Ｃ）にて有効な高純度のＭｇ０（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．Ｏｍ＋ａ、金属線１，２径０．
５ａ＋ｍ、絶縁物４としてＭｇＯを用い、均熱〜３００
ｉ＋ｕ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、分断された金属線１，
２間の抵抗が、絶縁抵抗測定装置（抵抗測定手段）６に
より測定されるようになっている。

この絶縁抵抗測定装置６は、センサＳにおける切断され
た金属線１ａ、ｌｂ、２ａ、２ｂのうち任意の２つの間
の絶縁抵抗、本実施例では、金属線１ａ、２ａ間の絶縁
抵抗値Ｒ工２、金属線２ａ。

１ｂ間の絶縁抵抗値Ｒ２３、金属線１ｂ、２ｂ間の絶縁
抵抗値Ｒ３い以上の３種類の抵抗を測定するものである
。

さらに、７は絶縁抵抗測定装置６からの１（１１定結果
（３種類の抵抗値）に基づいて耐火物３の侵食量および
その侵食発生位置を後述する手順にて判定する耐火物侵
食量・侵食位置検出装置（判定手段）である。本実施例
では、侵食発生位置は、第１図に示すような３つの領域
１．　ＩＩ、　ＩＩＩのいずれで発生したものであるか
として判定される。ここで。

領域Ｉは金属Ｊｌｉ　１　ａと２ａとが対向している部
分。

領域■は金属線１ｂと２８とが対向している部分、領域
■は金属線１ｂと２ｂとが対向している部分である。

なお、第１図において、符号８ａは耐火物８の初期耐火
物面、８ｂは耐火物８の実稼動面、８ｃは耐火物８にお
ける侵食部である。

上述の構成により１本実施例の耐火物侵食位置計測装置
では、センサＳの埋設当初は、耐火物８の厚さも十分に
あり（初期耐火物面８ａ参照）、センサＳの温度も低く
絶縁抵抗値Ｒ１□、　Ｒ２，、Ｒ，４はいずれもほぼ無
限大であが、第１図に示すように、耐火物８に局部的な
異常侵食が発生し領域Ｈの範囲内で侵食部８ｃが発生し
たとすると、センサＳの領域■付近が高温状態になる。

その結果、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、領域■内における金属線
１ｂ、２ａ間にシャント抵抗が発生してその間の絶縁抵
抗値Ｒ２，が第４図（ｂ）に示すように低下する。この
とき、その他の絶縁抵抗値Ｒ工ＺＩＲＪ４は領域■、■
におけるものであるので、絶縁抵抗の低下は生じない。

これと同様に、領域Ｉで局部的な侵食が生じた場合には
、第４図（ａ）に示すように、領域ｒ内における金属線
１ａ、２ａ間の絶縁抵抗値Ｒ１２のみが低下し、領域■
で局部的な侵食が生じた場合には、第４図（ｃ）に示す
ように、領域■内における金属線１ｂ、２ｂ間の絶縁抵
抗値Ｒ３４のみが低下する。また、領域Ｉと■とで同じ
異常侵食が生じた場合には、第４図（ｄ）に示すように
、領域Ｉ。

■内における絶縁抵抗値Ｒ１！、　Ｒ２，が同時に低下
する。

従って、耐火物侵食量・侵食位置検出袋＠７は。

絶縁抵抗測定装置６からの絶縁抵抗値Ｒ１２＋　Ｒ２３
＋Ｒ３４を受け、いずれの絶縁抵抗値Ｒ□２＋Ｒ２３＋
Ｒ３４が低下したかを判断することで、いずれの領域１
．ｎ、ＩＩＩ内で侵食が発生したかを検出でき、異常侵
食の位置を特定することができる。

また、＃！縁抵抗値Ｒ、、、Ｒ２，、Ｒ３４（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、その抵抗値に基づき、検出装置７は
１局部的な異常侵食の度合いを推定・検出することがで
きる。つまり、侵食量が大きければ、センサＳにおける
温度も高くなるため、抵抗値が大きく低下する。第３図
に示したように、抵抗値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、上述のセンサＳでは、２本の高融点金属線１，２
を切断してそなえた場合について説明しているが、本発
明の装置は、これに限定されるものではなく、金、ｌｘ
ｓは３本以上であってもよい。

例えば、第５図（ａ）、（ｂ）に示すように、４本の金
属線９〜１２を、保護管３内にそなえ、それぞれ異なる
長手方向位置で切断してセンサＳ工を構成すると、第５
図（ａ）に示すように、侵食発生位置を領域Ｉ〜■であ
るかを特定することが可能になる。

また１本実施例のセンサＳあるいはＳ□は、第６〜１１
図に示すようにして、溶銑樋２８に適用することができ
る。第６〜１１図はいずれも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は溶銑樋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、Ｓ１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
鉄樋２８側壁の長手方向と、第９，１１図に示すような
溶銑樋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、Ｓ工および絶縁抵抗測定装置６および
検出装置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、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。

Ｓ１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、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６〜１１図に示した溶銑樋
２８の耐火物に適用した場合や、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、検出装置７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。

［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
によるセンサ内において切断された複数の金属体の任意
の２つの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、取替位は
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（ａ）はそのセンサを示す縦断面図、第２図（ｂ）
は第２図（ａ）のｔｒｂ−ｎｂ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）〜（ｄ）はその
動作を説明するためのグラフ、第５図（ａ）はそのセン
サの変形例を示す縦断面図、第５図（ｂ）は第５図（ａ
）のｖｂ−ｖｂ断面図、第６〜１１図はそのセンサの溶
鉄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鉄樋の要部横断面図、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、ｌ、ｌａ、ｌｂ、２．２ａ、２ｂ・−高融
点金属線（金属体）、３・−保護管、４・・・絶縁物、
５・−リード線、６−絶縁抵抗測定装置（抵抗測定手段
）、７・・・−耐大物侵食量・侵食位置検出装置（判定
手段）、８−耐火物、８ａ−初期耐火物面。８ｂ・・・実稼動面、８ｃ・−侵食部、９〜１２−・高
融点金属線（金属体）、２８−溶銑樋、２９・・・不定
形耐火物、３０−・・・定形耐火物、３１・−・・溶銑
、３２・−スラグ、３３・・・−鉄皮、３４・・−・侵
食部、Ｓ、Ｓエセンサ。特許出願人　株式会社　神戸ｉａｍ所

Claims

【特許請求の範囲】

　一定間隔をあけて略平行に配設されそれぞれ異なる長
手方向位置で切断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
沿ってそなえられるとともに、前記センサにおける切断
された前記複数の金属体のうち任意の２つの間の絶縁抵
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たことを特徴
とする耐火物侵食位置計測装置。