JPH0743283B2

JPH0743283B2 - 耐火物侵食位置計測装置

Info

Publication number: JPH0743283B2
Application number: JP15559489A
Authority: JP
Inventors: 明男新井; 信幸永井; ▲隆▼ 森山
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1989-06-20
Filing date: 1989-06-20
Publication date: 1995-05-15
Anticipated expiration: 2010-05-15
Also published as: JPH0321834A

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57−46355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］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、センサ自
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
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IIb−IIb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；例えばカルタン線，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１−６が対になっており、各組ごとの導
線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が構成され、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を構成する絶縁物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（シャフ
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（1300
℃）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0.5mm、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、Mg
O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、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１−１と平行に保護
管２のほぼ中心線上に配設され、導線１−１と１−７と
の先端同士が接点1Aにて接続されている。これらの導線
１−１および１−７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，R₃₄，R₅₆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R₁₂，R₃₄，R₅₆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
知用金属体を構成する導線１−１および１−７の両端間
の抵抗R₁₇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における断線
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
述のごとく構成されているので、次のように動作する。

常時、導線１−１と１−２間の絶縁抵抗R₁₂，導線１−
３と１−４間の絶縁抵抗R₃₄，導線１−５と１−６間の
絶縁抵抗R₅₆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、絶縁抵抗測定装置５にて測定された
絶縁抵抗R₁₂，R₃₄，R₅₆はほぼ無限大となっている。

このような状態から、もし、第１図中の部分Ｉ内で異常
侵食が発生すると、この部分Ｉにあるセンサ部つまり導
線１−1,1−２付近の温度が上昇するため、各絶縁抵抗R
₁₂，R₃₄，R₅₆は、第４図（ａ）に示すように推移する。
従って、部分Ｉのみで耐火物９の侵食が発生すると、絶
縁抵抗R₁₂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II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R₁₂，R₃₄が
低下し、部分III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R₁₂，R₃₄，R₅₆がす
べて低下する。

このような絶縁抵抗R₁₂，R₃₄，R₅₆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
にいずれの部分Ｉ〜IIIで異常侵食が発生したのかを判
明することができる。

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R₁₂，R₃₄，R₅₆の大きさは、各部分I,II,III
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
侵食が進んでいると判断できる。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R₁₇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R
₁₇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II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R₁₇はほぼ無限大にな
る。

従って、断線検出装置７により抵抗R₁₇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
装置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R₁₂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、異種金属で構成すれば、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S₁にも同様に適用でき
る。このセンサS₁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,1bと導
線1c,1dとに分断されている。そして、これらの導線1a,
1b,2a,2bのうち任意の２つの間の絶縁抵抗、即ち、金属
線1a,1c間の絶縁抵抗値Rac、金属線1c,1b間の絶縁抵抗
値Rbc、金属線1b,1d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・侵食位置検出装置６により判定する
ようになっている。さらに、センサS₁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S₁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１−1
1,1−15によりセンサ異常検知用金属体を構成し、これ
らの導体１−11,1−15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１−12,1−
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。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IIb−IIb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
ンサの縦展開断面図、第７図（ｂ）は第７図（ａ）のVI
Ib−VIIb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IXb−IXb断面図である。図において、１−１〜１−6,1−11〜１−14,1a〜1d……
導線（金属体）、１−7,1−8,1−17……導線（センサ異
常検知用金属体）、２……保護管、３……絶縁物、４…
…リード線、５……絶縁抵抗測定装置（抵抗測定手
段）、６……耐火物侵食量・侵食位置検出装置（判定手
段）、７……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……耐火物、9a……初期耐火
物面、9b……実稼動面、9c……侵食部、10……導線（セ
ンサ異常検知用金属体）、S,S₁，S₂……センサ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項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。