JPH0718748Y2 - シャフト炉の多点同時測定装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、例えば高炉のようなシャフト炉内の任意の高
さにおける水平面内において、複数点およびそれらの近
傍のガス成分・温度等を確実に、かつ安価に測定するこ
とができるシャフト炉の多点同時測定装置に関する。

（従来の技術） シャフト炉として例えば高炉においては、原料性状の悪
化等によって原料の荷下りが不安定になり、炉内ガスと
原料との熱交換が安定して行われない場合、棚吊りやス
リップが多発する。

この原因を解明し安定な操業を維持するため、炉内の原
料各層帯の温度、ガス圧力、ガス成分等の炉内情報を測
定するために、消耗型計測プローブが開発されている。

例えば、特開昭58-221208号公報に示されるように、高
炉の炉腹または朝顔部より炉内測定用のプローブを、適
当な斜行角で挿入出自在に設けることにより、炉内同一
地点より多種の炉内情報を得られるようにしたものや、
特開昭59-16917号公報に示されるように、導管をランス
に内蔵し、可撓プローブを案内してその端部開口部から
高炉内に降下せしめるようにし、高炉内の物理的、化学
的挙動を定量的に把握するようにしたものがある。

しかし、これらの従来の高炉内の高さ方向の炉内情報を
測定する消耗型計測プローブにおいて、高炉の半径方向
に複数点取って測定する場合、温度測定用の熱電対およ
びガス成分、圧力取込み用のガイドチューブが測定点毎
に必要であり、これを用いて４方位の半径方向全てに適
用しようとすれば、計測プローブ自体が大型になるばか
りでなく、高価なものとなるためコスト高となる難点を
有していた。

そこで、このような問題を解消することができる技術と
して、特開平1-52011号公報により提案された技術があ
る。これは、複数のガス導入孔と、該ガス導入孔内にそ
の先端を臨ませて挿通した熱電対と、複数のガス導入孔
および熱電対をそれぞれ１台の測定変換器へ入力する多
点切換機構を内蔵した多点計測プローブを用いて炉内の
一方位の半径方向のガス成分、温度を同時に測定するよ
うにした技術である。

（考案が解決しようとする課題） しかし、本考案者の検討によれば、この特開平1-52011
号公報により提案された技術では、確かにシャフト炉内
の任意の一点およびその近傍のガス成分・温度等を測定
することはできるが、多点計測プローブを一個しか用い
ていないため、例えばシャフト炉内の任意の高さにおけ
る水平面内において、前記多点計測プローブに設けられ
たガス導入孔の最大間隔以上に離れた複数点およびそれ
らの近傍のガス成分・温度等を同時に測定することはで
きない。

そこで、前記複数点およびそれらの近傍における成分・
温度等の同時測定を可能とするために、高炉内に、複数
の前記多点計測プローブを同一の高さになるように吊下
げることが考えられるが、複数の前記多点計測プローブ
を炉内の任意の高さに吊下げて、測定の間存在せしめる
ことは、装入物の荷下りの影響を受けるために極めて困
難である。すなわち、複数の前記多点計測プローブのそ
れぞれが下降すればするほど、各多点計測プローブの高
さ方向の位置が一致しなくなり、炉内の任意の高さにお
ける水平面におけるデータを得ることはできないという
問題を有しているのである。

ここに、本考案の目的とするところは、上記のような問
題を解消し、シャフト炉内の任意の高さにおける水平面
内において、複数点およびそれらの近傍のガス成分・温
度等を同時に、確実に、かつ安価に測定することができ
るシャフト炉の多点同時測定装置を提供することにあ
る。

（課題を解決するための手段） 本考案者は、上記課題を解決するため種々検討を重ね
た。

その結果、前述の特開平1-52011号公報により提案され
た技術では、 （ｉ）多点計測プローブを、その後端部に取付けたガイ
ドチューブのみにより支持しているために、前記多点計
測プローブが装入物中に埋没していくにつれて、剪断応
力が多点計測プローブとガイドチューブとの接続部に過
剰に生じ、ガイドチューブが早期に切断されてしまった
り、 （ii）測定中に、装入物内の多点計測プローブが水平面
に対して傾いてしまうために任意の高さにおける水平面
における複数のデータを得ることができないおそれがあ
る。

という問題があり、シャフト炉の多点同時測定装置の構
造として極めて不充分であることを知見した。

そこで、本考案者はさらに検討を重ねた結果、 （ａ）まず、前記多点計測プローブの端部に接続される
ガイドチューブを保護するために、ガイドチューブの周
りにガイドチューブ保護材を設けることにより、測定中
に、前記多点計測プローブおよびガイドチューブの接続
部に加わる剪断応力を低下させることができ、ガイドチ
ューブの切断を防止することができること、および （ｂ）複数の多点計測プローブをシャフト炉内の任意の
高さにおける同一平面上に存在させるために、各多点計
測プローブがある点を中心に同一平面上に放射状をなす
ように配置するとともに、各多点計測プローブの高さ方
向の位置のズレが生じることを防止するために、隣り合
う多点計測プローブを接続する水平支持部材を設けるこ
とにより、複数の多点計測プローブをシャフト炉内で組
立てた後に、 （ｃ）ある点を中心に同一平面上に放射状をなすように
配置された、前記多点計測プローブを、高炉内に、上昇
および下降自在となるようにして、吊下げること により、前記課題を解決することができるシャフト炉の
多点同時測定装置を提供することが可能となることを知
見し、本考案を完成した。

ここに、本考案の要旨とするところは、シャフト炉の炉
内情報を測定するシャフト炉の多点同時測定装置であっ
て、 （ｉ）同一平面上で、放射状をなすように配置された、
複数の多点計測プローブと、 （ii）隣り合う前記多点計測プローブ同士を接続する水
平支持部材と、 （iii）前記（ｉ）の複数の多点計測プローブそれぞれ
の端部に接続されたガイドチューブの周りに設けられた
ガイドチューブ保護材と、 （iv）前記（ｉ）の複数の多点計測プローブをシャフト
炉内で、上昇および下降自在となるように吊下げる懸吊
部材と を組合せてなることを特徴とするシャフト炉の多点同時
測定装置である。

本考案において、「シャフト炉」とは、装入物を上から
入れ、炉内で乾燥・焼成・還元等を行って、炉の下部か
ら成品を排出する型式の竪型炉をいい、高炉、石灰焼成
炉、さらにはウィーベルグ炉も包含する。

また、本考案において、「炉内情報」とは、従来より消
耗型計測プローブにより測定していた情報をいい、シャ
フト炉として例えば高炉の場合には、高炉内の高さ方向
のガス温度、圧力、成分等をいう。

また、本考案において、「多点計測プローブ」とは、特
開平1-52011号公報により提案された「多点計測プロー
ブ」をいう。

また、本考案において、「ガイドチューブ保護部材」
は、ガイドチューブの動きに柔軟に追動し、かつ前記ガ
イドチューブを被覆する部材であることが望ましい。具
体的には、後述する第４図（ｂ）に示すように、（SUS3
04＋水ガラス）の層構造のガイドチューブ保護部材を例
示することができる。

さらに、本考案における「懸吊部材」とは、複数の前記
多点計測プローブをシャフト炉内で上昇および下降自在
となるように吊下げることができる部材であればよく、
特定の型式のものには制限されない。

（作用） 以下、本考案を作用効果とともに詳述する。

本考案にかかるシャフト炉の多点同時測定装置（以下、
単に「本考案にかかる装置」という）は、複数の多点計
測プローブが同一平面上で放射状をなすように配置され
ているとともに、隣り合う多点計測プローブを接続する
水平支持部材を設けるため、シャフト炉内の測定時に、
各多点計測プローブの高さ方向の位置のズレが生じるこ
とを防止し、複数の多点計測プローブをシャフト炉内の
任意の高さにおける同一平面上に存在させることができ
る。

また、前記複数の多点計測プローブそれぞれの端部に接
続されたガイドチューブの周りに、ガイドチューブ保護
材を設けているために、前記多点計測プローブおよびガ
イドチューブの接続部に加わる剪断応力を低下させるこ
とができる。

さらに、シャフト炉内において、同一平面上で放射状を
なすように配置された、複数の多点計測プローブを、懸
吊部材により上昇および下降自在となるように吊下げて
いるために、シャフト炉の任意の高さに、前記多点計測
プローブを存在させることができる。

さらに、本考案にかかる装置を、その実施例を示した添
付図面を参照しながら説明する。

第１図は、本考案にかかる装置の全体の構成を模式的に
説明する略式説明図、第２図（ａ）は、本考案にかかる
装置において用いる多点計測プローブ６の配置を示す略
式上面図、第２図（ｂ）および第２図（ｃ）は、第２図
（ａ）における、それぞれ０°および180°、90°およ
び270°に位置する多点計測プローブの接続状況を示
す、それぞれ略式側面図、略式上面図、第３図は、本考
案にかかる装置において用いる水平支持部材７を示す略
式説明図、第４図（ａ）は、本考案にかかる多点計測プ
ローブ６の使用態様を示す略式説明図、第４図（ｂ）
は、ガイドチューブ保護材９の構造を示す略式説明図で
あり、さらに第５図は、本考案にかかる装置において用
いる多点計測プローブの接続部を抽出して示す略式説明
図である。

まず、本考案にかかる装置にあっては、第２図（ａ）に
示すように、４個の多点計測プローブ６は、同一の平面
上で、放射状をなすように配置されており、かつ各多点
計測プローブ６のうち隣り合うもの同士は、水平支持部
材７により接続されている。

第２図（ａ）において、４本の多点計測プローブ６は、
原点０を中心に、同一平面上で放射状をなすように配置
されており、各々90°ずつの角度で交差している。しか
し、本考案にかかる装置においては、多点計測プローブ
６の設置数は４本のみに限定されるものではなく、例え
ば６本、８本であってもよい。ただし、シャフト炉とし
て高炉である場合には、４本でも必要かつ十分な炉内情
報を得ることができる。また、各多点計測プローブ６の
交差角度は、全て90°であるが、これはこの90°のみに
限定されるものではなく、任意の角度であってもよい。
ただし、多点計測プローブ６の設置数に応じた交差角度
（例えば、４本:90°、６本:60°）とすることが、広範
囲の炉内情報を均等に得られるという観点からは望まし
い。

また、本実施例においては、後述する第２図（ｃ）から
も明らかであるように、対向する各多点計測プローブ同
士（０°および180°に位置するもの、90°および270°
に位置するもの）が接続されている。これは、本考案に
おいては必ずしも必要なことではないが、このようにし
て各多点計測プローブ６同士の結合を増すことにより、
より一層確かな構造とすることができることは言うまで
もない。

第２図（ｂ）は、第２図（ａ）の０°および180°に位
置する多点計測プローブ６、６同士の接続状況を示して
おり、それぞれの多点計測プローブ６、６の端部に、噛
合する雄ねじ部および雌ねじ部を設け、ねじ式接続金具
23を構成させて接続させている。また、第２図（ｃ）
は、第２図（ａ）の90°および270°に位置する多点計
測プローブ６、６同士の接続状況を示しており、この場
合にはナックル型アームであるプローブ接続金具24を用
いたワンタッチ方式の接続としている。なお、０℃およ
び180°に位置する多点計測プローブ６、６の結合体
と、90°および270°に位置する多点計測プローブ６、
６の結合体との接続は、状況に応じて適宜手段により行
ってもよいことは言うまでもない。

さらに、第２図（ａ）において、隣り合う多点計測プロ
ーブ６、６同士は、水平支持部材７により接続されてい
る。この水平支持部材７を、第３図を参照しながら説明
する。

第３図において、多点計測プローブ６、６の側部には、
貫通孔を有する水平支持部材取付金具22、22がそれぞれ
取付けられており、この水平支持部材取付金具22、22に
より水平支持部材７を介して、隣り合う多点計測プロー
ブ６、６同士を接続している。水平支持部材取付金具22
の形状等は、公知のものによればよく、特定のものに限
定する必要はない。

なお、前述のように、本考案にかかる装置における多点
計測プローブ６は、特開平1-52011号公報により提案さ
れた「多点計測プローブ」である。以下、この「多点計
測プローブ」について、第４図（ａ）、第４図（ｂ）お
よび第５図を参照しながら、簡単に説明する。

第４図（ａ）および第４図（ｂ）からも明らかであるよ
うに、本考案にかかる装置においては、特開平1-52011
号公報により提案された多点計測プローブの端部に接続
されたガイドチューブ５の周りにガイドチューブ保護材
９が外挿されて用いられる。すなわち、ガイドチューブ
５は、その周囲を水ガラスおよびステンレス管からなる
ガイドチューブ保護材９により保護されている。このガ
イドチューブ保護材９を用いること以外は、本考案で用
いる多点計測プローブと、特開平1-52011号公報により
提案された多点計測プローブとは、何ら変わりはない。
つまり、第４図（ａ）および第５図に示すように、多点
計測プローブ６には複数のガス導入孔10a、10b、10cお
よび10dが設けられており、その各ガス導入孔10aないし
10dの先端部に臨ませてシース熱電対8a、8b、8cおよび8
dが挿通されている。

各ガス導入孔10aないし10dは、第５図に示すように、ロ
ータリー切換機構の固定接続部の接続孔20a、20b、20c
および20dへ接続されている。また各シース熱電対8aな
いし8dは、各ガス導入孔10aないし10dの途中より抜き出
して、（−）極はすべて本体６にアースし、（＋）極の
みを絶縁板19a、19b、19cおよび19d上の各接点にそれぞ
れ接続されている。ガス導入孔10aないし10dおよびシー
ス熱電対の接点19aないし19dの切換えは、回転部が90°
ずつ摺動することによって得られる。

炉内ガスは、ガス導入孔10aないし10dから軸孔を通して
ガイドチューブ５に導かれる。

一方、シース熱電対8aないし8dの（−）極はプローブ本
体６に設置して各シース熱電対8aないし8dの（−）極に
接続する。（＋）極はブラシから摺動接点を経てブラシ
から接合点の１つに接触することによって、上記のガス
導入孔10aないし10dと同じ位置のシース熱電対8aないし
8dが選択されることになる。すなわち、ブラシと摺動板
とは回転部のブラシに常にシース熱電対の（＋）極が接
続するためにある。

なお、これ以上の説明は、この第４図（ａ）および第５
図に示す多点計測プローブが公知であることから、省略
する。

そして、これまで説明してきた、複数の多点計測プロー
ブ６が、第１図に示すように、シャフト炉１内に吊下げ
られる。これを第１図を参照しながら説明する。

第１図に示すように、シャフト炉１の側壁部には、ガイ
ド管およびテンションロッド挿入口13、プローブ挿入口
14がシャフト炉の円周上の４点に設けられており、これ
らの挿入口から、テンションロッド２、中心ガイド管11
および中間ガイド管12と、炉壁ガイド管３が、シャフト
炉１内に挿入される。

そして、前記炉壁ガイド管３の内部を、ガイドチューブ
保護材９を外挿されたガイドチューブ５が連絡されてお
り、炉内情報の信号を、接続装置16を介して、温度計17
からのデータと併せて、ガス分析計およびガス圧力計に
送っている。

さらに、中心ガイド管11、４つの中間ガイド管12から支
持ワイヤー４が炉内に挿入されており、中心ガイド管11
からのワイヤー４は第２図（ｂ）の支持ワイヤー接続金
具21に、また４つの中間ガイド管12からのワイヤー4,4,
4,4は第３図の多点計測プローブ６に設けられている支
持ワイヤー接続金具21に、それぞれ接続されている。

そして、これらの支持ワイヤー４は、シャフト炉１外に
設けた支持ワイヤー駆動装置により、上昇および下降自
在とされている。すなわち、複数の多点計測プローブを
シャフト炉内で、上昇および下降自在となるように吊下
げている。

この場合、本考案における懸吊部材は、ワイヤー４、中
心ガイド管11、中間ガイド管12、テンションロッド２、
および前記ワイヤー駆動装置により、構成されている。
しかし、これはあくまでも例示であることはいうまでも
なく、前述のように、シャフト炉内で、複数の多点計測
プローブを上昇および下降させることができるものであ
ればよい。

なお、第１図において、15は分配シュートを、18はガス
ボンベをそれぞれ示す。

次に、当業者にとっては第１図ないし第３図から明らか
ではあるが、本考案にかかる装置の組立ておよび使用法
について、簡単に説明する。

まず、０°、180°側の多点計測プローブを炉外で接続
した後、炉内へ挿入する。そして、その後に、90°側、
270°側の多点計測プローブを接続する。

このようにして、多点計測プローブの組立て完了後、支
持ワイヤーを取付けて、炉内へ埋設する。以後は荷下が
りと共に下っていき、多点計測プローブが溶損するまで
使用すればよい。

（考案の効果） 以上、詳述したように、本考案により、いままである特
定の一方位でしか測定できなかった炉内の温度、ガス成
分、圧力等の炉内情報を高さ方向において半径方向の複
数点の測定ができるようになり、得られるデータを詳細
に解析することによって、炉況の安定化、トラブル発生
時の早期の炉況回復に役立てることができることとなっ
た。

かかる効果を有する本考案の実用上の有意は著しい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案にかかる装置の全体の構成を模式的に
説明する略式説明図； 第２図（ａ）は、本考案にかかる装置において用いる多
点計測プローブ６の配置を示す略式上面図； 第２図（ｂ）および第２図（ｃ）は、第２図（ａ）にお
ける、それぞれ０°および180°、90°および270°に位
置する多点計測プローブの接続状況を示す、それぞれ略
式側面図、略式上面図； 第３図は、本考案にかかる装置において用いる水平支持
部材７を示す略式説明図； 第４図（ａ）は、本考案にかかる多点計測プローブ６の
使用態様を示す略式説明図； 第４図（ｂ）は、ガイドチューブ保護材９の構造を示す
略式説明図；および 第５図は、本考案にかかる装置において用いる多点計測
プローブの接続部を抽出して示す略式説明図である。 1:シャフト炉、2:テンションロッド 3:炉壁ガイド管、4:支持ワイヤー 5:ガイドチューブ、6:多点計測プローブ 7:水平支持部材 8,8a,8b,8c,8d:シース熱電対 9:ガイドチューブ保護材 10a,10b,10c,10d:ガス導入孔 11:中心ガイド管、12:中間ガイド管 13:ガイド管及びテンションロッド挿入口 14:プローブ挿入口、15:分配シュート 16:接続装置、17:温度計 18:ガスボンベ、19a,19b,19c,19d:接点 20a,20b,20c,20d:接続孔 21:支持ワイヤー接続金具 22:水平支持部材取付金具 23:ねじ式接続金具 24:プローブ接続金具

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】シャフト炉の炉内情報を測定するシャフト
   炉の多点同時測定装置であって、 （ｉ）同一平面上で、放射状をなすように配置された、
   複数の多点計測プローブと、 （ii）隣り合う前記多点計測プローブ同士を接続する水
   平支持部材と、 （iii）前記（ｉ）の複数の多点計測プローブそれぞれ
   の端部に接続されたガイドチューブの周りに設けられた
   ガイドチューブ保護材と、 （iv）前記（ｉ）の複数の多点計測プローブをシャフト
   炉内で、上昇および下降自在となるように吊下げる懸吊
   部材と を組合せてなることを特徴とするシャフト炉の多点同時
   測定装置。