JPH06136426A - 転炉内張り耐火物の管理方法 - Google Patents

転炉内張り耐火物の管理方法

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JPH06136426A
JPH06136426A JP29109792A JP29109792A JPH06136426A JP H06136426 A JPH06136426 A JP H06136426A JP 29109792 A JP29109792 A JP 29109792A JP 29109792 A JP29109792 A JP 29109792A JP H06136426 A JPH06136426 A JP H06136426A
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JP
Japan
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damage
acoustic
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refractory
scrap
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JP29109792A
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克則 ▲高▼橋
Katsunori Takahashi
Eizo Maeda
榮造 前田
Tsutomu Nozaki
努 野崎
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JFE Steel Corp
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Kawasaki Steel Corp
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27DDETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D1/00Casings; Linings; Walls; Roofs
    • F27D1/16Making or repairing linings increasing the durability of linings or breaking away linings
    • F27D1/1678Increasing the durability of linings; Means for protecting
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27DDETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D19/00Arrangements of controlling devices
    • F27D2019/0028Regulation
    • F27D2019/0071Regulation using position sensors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27DDETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D21/00Arrangements of monitoring devices; Arrangements of safety devices
    • F27D21/0021Devices for monitoring linings for wear
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Landscapes

  • Furnace Housings, Linings, Walls, And Ceilings (AREA)
  • Carbon Steel Or Casting Steel Manufacturing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】スクラップを使用する転炉操業において、操業
中に内張り耐火物の損傷位置と損傷量を算定し、それに
基づいて補修を行うことにより、スクラップを使用しつ
つ炉体寿命を延長し、補修材の量も低減して、転炉操業
のコスト低減を達成する。 【構成】転炉1の外面の4ヶ所以上の位置にそれぞれ音
響センサ3を配置し、炉内のスクラップによって生ずる
音響信号を検出し、これをプリアンプ4を介して演算器
6に入力し、演算器6は音響信号と音響センサの位置関
係から耐火物2の損傷位置と損傷量を算定し表示装置5
に表示する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、転炉内張り耐火物の管
理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】転炉の炉体は、鉄皮を最外面として、耐
火物を内張りすることによって構成されており、この耐
火物は通常、2000チャージ以上の吹錬を行うことが
できる耐久性を有している。ところが、最近スクラップ
の使用比率の増大に従って、耐火物寿命が低下するとい
う問題が起っている。このためスクラップによる内張り
耐火物の局部損傷を操業中にオンラインで早期に発見
し、補修を行うことが望まれている。
【0003】従来の内張り耐火物の管理方法としては、
レーザ距離計を利用した残厚測定装置(プロフィルメー
タ)を利用して耐火物の状況を把握し、これに基づいて
管理をする技術や、ケーブル等の検知物を耐火物中に埋
設しておきこれを検知して管理する技術が知られてい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前者のプロフィルメー
タを利用して管理を行う場合は、出鋼後、空になった転
炉を傾け、炉口側よりレーザ光を炉内耐火物に直接投射
し、投射点から測定点までの距離を測定する。そして、
各測定点の結果を炉体の図面上にプロットし、作図する
ことにより内張り耐火物の残厚を求めるものである。こ
の方法では投射角度を変化させつつ、測定点を順次移動
させるので、測定所要時間が約30分〜60分にも及
び、また操業中に連続的かつ定量的に炉体の状況を把握
したり、吹錬中のスクラップに起因して生ずる炉体の異
常を発見することができないという問題点を残してい
た。
【0005】後者の方法として、特開昭56−1304
14号公報、特開平1−230711号公報などに、検
知物を埋設することにより監視、管理を行う方法が開示
されている。これらの方法では、連続的測定と吹錬中の
監視が可能となるが、上記検知物は内張り耐火物内に埋
め込んで使用することから、その使用限界温度で埋設可
能位置が限定される。そのため、これらの技術では、温
度のあまり上がらない羽口近傍や、溶湯に接触しない部
分でしか使用することができず、これ以外の局部損傷を
監視することができない。
【0006】本発明は、上記問題を解決するものであっ
て、スクラップを溶銑とともに装入して行う転炉での操
業において、操業中に発生する音響信号を検出して、炉
体の内張り耐火物の損傷位置と損傷量を算定し、それに
基づいて補修を行なうことを特徴とする、転炉内張り耐
火物の管理方法を提案することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】発明者らは、スクラップ
使用による内張り耐火物の寿命低下の原因を調べたとこ
ろ、溶銑と共に転炉中に装入したスクラップが、吹錬中
に溶解し終るまでに、溶湯の流れによって浮沈挙動を呈
するため、スクラップが内張り耐火物に衝突したりある
いは擦れて、内張り耐火物の局部損傷が発生し、これを
核として内張り耐火物の急激な損耗が発生することを発
見した。本発明はこの知見に基いて完成されたものであ
る。
【0008】すなわち本発明は、操業時に発生する音響
信号を、炉体の鉄皮外側に設置した4個以上の音響セン
サによって検出して、内張り耐火物の損傷位置と損傷量
を求め、それに基づいて補修を行うことを特徴とする、
炉体管理方法である。転炉の炉内にスクラップと溶銑を
装入して転炉の吹錬を開始すると、スクラップが浮沈挙
動を呈し、スクラップが内張り耐火物に損傷を与えた場
合に、強い音波が発生する。本発明はこの音波を鉄皮の
外側に設置した音響センサによって検出し、これを演算
装置に送る。
【0009】音響センサの設置は、鉄皮外側に設置すれ
ば良いので、使用温度は問題とならず、羽口周辺部のみ
ではなく、炉体全域を管理することが可能である。設置
位置は、鉄皮またはトラニオン軸のいずれでも良いが、
好ましくは炉底鉄皮および側壁下部の鉄皮とするのがよ
い。設置個数は4個以上であれば幾つでも良い。音響セ
ンサとしては、アコースティックエミッション用セン
サ、加速度センサ、高性能マイクロフォンなどの使用が
可能であるが、好ましくはアコースティックエミッショ
ン用センサが良い。
【0010】音響信号のもつ情報のいかなるものでも利
用できるが、特に検知された音響信号のエネルギー解析
を行い、基準値と比較することによって、スクラップに
より内張り耐火物に損傷が発生したかどうかを判定する
ことが容易にできる。音響信号のエネルギーとは、図2
に示すように、音響信号の振幅と継続時間によって形成
される包絡線10で囲まれた部分の面積を指す。損傷が
発生すると、例えば図3に示すように、突出したエネル
ギー11が観測される。したがって、定常時に発生する
音響信号のエネルギーレベル12より上部、例えば50
%高いところに基準値13を設定することにより、スク
ラップにより内張り耐火物に損傷が発生したことを判定
することができる。この判定に基づいて炉体の内張り耐
火物の局部損傷状態を把握し、内張り耐火物の補修を行
うことができる。
【0011】
【作用】損傷位置の標定は、異なる位置に配設された4
つ以上の音響センサによって捉えられた音波の検出時間
の差に対応する距離を計算し、各音響センサと損傷位置
との関係を標定する方法で行う。4つ以上の音響センサ
において、基準値を越えるエネルギーが特定時間内に検
出された場合、これをひとつの損傷と考える。そのひと
つの損傷によって発生した音波は、各音響センサで検出
されるときには、時間差が生じる。これは損傷位置から
各音響センサまでの距離差が異なっているためであり、
音響センサ間の検出時間の差に対応する距離差は、予め
測定しておいた内張り耐火物と鉄皮の音速を利用するこ
とによって計算することができる。4つ以上の音響セン
サにおいて、それぞれの音響センサから損傷位置までの
距離差が分れば、損傷位置は3次元的に空間の一点とし
て算定される。この方法であれば、操業を停止せずに、
立体的に位置の標定を行うことができる。
【0012】損傷量は、上記の損傷算定位置から分かる
内張り耐火物の残厚と、検出される音響のエネルギーに
よって推定する。これは、予め内張り耐火物と同じ材質
の実験試料を柱状に加工し、その上面に様々な衝撃を加
えて破壊させ、その時に発生する音響のエネルギーを、
上面から色々の距離の点で測定しておく。その結果、例
えば図4に示すように、内張り耐火物の損傷量を、衝撃
発生面(試料上面)からの距離、音響エネルギーの関係
から判定することができる。これに基づき、実際の転炉
で測定された音響エネルギーと、算定された破壊発生位
置より求まる内張り耐火物の残厚から、その損傷量を推
定することができる。
【0013】本発明では、スクラップが転炉の内張り耐
火物に損傷を与えた際に発生する音波を転炉外側に設置
した音響センサによって検出し、これを演算装置に送る
ことによって、内張り耐火物の損傷位置と損傷量を算定
して、これに基づいて補修を行うものである。そのた
め、本発明にしたがって転炉を管理し、補修を行えば、
損傷が広がるのを迅速に防いで炉寿命を延長することが
でき、投入する補修材の量も、補修する位置と必要量が
分かっているので、最小限で済ませることができる。
【0014】
【実施例】図1は、本発明に係る炉体管理方法を使用し
た場合の転炉設備の模式図である。転炉炉体1の内部に
は、耐火物2が張られている。炉体1の下部には、音響
センサ3が設置されている。本実施例では音響センサと
して、アコースティックエミッション用センサを用い
た。音響センサ3どうしの位置関係は、3つの音響セン
サ3によって1つの正三角形を作るように設置し、一辺
の長さは約2mとした。各音響センサ3で、耐火物2の
損傷によって発生した音波を検出し、検出信号を電気信
号としてケーブルを介して演算器6に送る。電気雑音等
の影響をできるだけ小さくするためには、演算器の前に
プリアンプ4を入れ、必要な信号を大きくし、演算器内
で微細な雑音信号を排除するのが望ましい。演算器6に
は、上記電気信号と音響センサの位置関係が入力され、
これに基づいて損傷の発生の判定と、損傷位置と損傷量
が計算される。演算器6には、表示装置5が接続されて
おり、損傷発生装置の判定結果、損傷位置、損傷量およ
び必要な補修材の量が表示される。すなわち、炉体1の
底面が表示装置5の画面上に表示されており、損傷位置
は、番号付けされた上で、画面上に損傷量に応じて色分
けしてカラー表示される。例えば、必ず補修の必要な損
傷量であれば赤く、軽傷であれば緑で表示される。損傷
量と、必要な補修材の具体的な計算値は、各損傷位置の
番号に対応させて、脇に表示される。なお、表示装置5
に出力された結果は、記録計を備えた記録装置7に記録
される。
【0015】このような構成により、炉体1を管理する
場合、管理者は各吹錬ごとに演算器6をスタートさせ、
耐火物2の損傷を調べる。スクラップによる衝撃によっ
て耐火物2に損傷が生じた時に発生する音波について、
音響センサ3で検出し、その検出信号を電気信号として
演算器6に入力する。演算器では送られた信号と入力さ
れた音響センサの位置データに基づいて損傷の発生の判
定と、損傷位置と損傷量、必要な補修材の量を計算し、
これを表示装置5に画像化する。管理者は、表示装置5
上の観察により、次回のチャージまでに補修しなければ
ならない位置と、それに必要な補修材の量を知ることが
できる。又吹錬終了ごとの結果が記録装置7に記録され
るので、管理者は、1回当りの損傷が軽度の場合でも、
その近傍が連続した吹錬で損傷している場合には、補修
が必要であることを判断することができる。そして吹錬
終了後に、耐火物2の局部損傷が起こった位置へ、キャ
スタブル等の補修材を必要量投入する。
【0016】上記実施例によれば、吹錬中に内張り耐火
物に局部損傷が発生した場合において、その損傷状況を
連続的かつ迅速に把握することができるので、容易に適
切な補修をすることができ、また補修材の量も低減する
ことができる。このためスクラップを活用した操業での
炉体の寿命は約1800チャージであったが、これを約
2100チャージまで延長することができ、約300チ
ャージの延長をすることができた。また、鉄1トン製造
あたりの補修材の使用量は、約12%低減することがで
きた。
【0017】
【発明の効果】本発明により、スクラップを使用した転
炉操業において、炉体内張り耐火物に局部損傷が生じた
場合、損傷位置と損傷量を連続的かつ迅速に把握するこ
とができるので、この局部損傷を核とする内張り耐火物
の急激な損耗の進行を防ぐことができる。このため、ス
クラップを使用する炉体の寿命を延長することができ、
補修材の使用量も低減することができ、転炉操業のコス
トを削減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例の炉体管理方法を使用した転炉設備の模
式図である。
【図2】音響信号の解析に用いたエネルギーを示した図
である。
【図3】吹錬中に測定される音響エネルギー解析を行っ
た結果の図である。
【図4】炉体の内張り耐火物の局部損傷量を推定するた
めに、耐火物の損傷量と、衝撃発生面からの距離、音響
エネギーの3者の関係を示した図である。
【符号の説明】
1 炉体 2 耐火物 3 音響センサ 4 プリアンプ 5 表示装置 6 演算器 7 記録装置

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スクラップを溶銑と共に装入する転炉の
    操業において、転炉外面の4か所以上の位置にそれぞれ
    音響センサを配置し、操業中に発生する音響信号をそれ
    ぞれ検出し、該複数の音響信号を解析し、炉体の内張り
    耐火物の損傷位置および/または損傷量を算定し、算定
    結果に基づいて耐火物の補修を行うことを特徴とする転
    炉内張り耐火物の管理方法。
JP29109792A 1992-10-29 1992-10-29 転炉内張り耐火物の管理方法 Withdrawn JPH06136426A (ja)

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JPH06136426A true JPH06136426A (ja) 1994-05-17

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190078329A (ko) * 2017-12-26 2019-07-04 주식회사 포스코 전로 잔류 슬래그 측정 장치 및 방법이 기록된 컴퓨터 판독가능 기록 매체
JP2022059579A (ja) * 2020-10-01 2022-04-13 Jfeスチール株式会社 耐火物残存状況推定方法、耐火物残存状況推定装置および金属精錬炉

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20190078329A (ko) * 2017-12-26 2019-07-04 주식회사 포스코 전로 잔류 슬래그 측정 장치 및 방법이 기록된 컴퓨터 판독가능 기록 매체
JP2022059579A (ja) * 2020-10-01 2022-04-13 Jfeスチール株式会社 耐火物残存状況推定方法、耐火物残存状況推定装置および金属精錬炉

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Effective date: 20000104