JPH0792376B2 - 温度勾配を有する耐火物の厚み測定方法 - Google Patents
温度勾配を有する耐火物の厚み測定方法Info
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- JPH0792376B2 JPH0792376B2 JP13208387A JP13208387A JPH0792376B2 JP H0792376 B2 JPH0792376 B2 JP H0792376B2 JP 13208387 A JP13208387 A JP 13208387A JP 13208387 A JP13208387 A JP 13208387A JP H0792376 B2 JPH0792376 B2 JP H0792376B2
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- Japan
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- refractory
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- Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高炉の鉄皮内側の煉瓦層などの温度勾配を有
する耐火物の厚みを測定する方法に関する。
する耐火物の厚みを測定する方法に関する。
高炉煉瓦層の内面（炉心側の面）は操業中高温に晒され
て侵食を受け、厚みが薄くなって行く。余り薄くなると
外被を溶損する等の事故を生じるから煉瓦層の厚み、欠
損状態の管理は重要である。
て侵食を受け、厚みが薄くなって行く。余り薄くなると
外被を溶損する等の事故を生じるから煉瓦層の厚み、欠
損状態の管理は重要である。
煉瓦層の残存厚みは、破断してその厚みを実測して求め
るのが簡単確実であるが、このような破壊検査は一般に
は許されず、非破壊で測定するしかない。
るのが簡単確実であるが、このような破壊検査は一般に
は許されず、非破壊で測定するしかない。
従来、非破壊で耐火物の厚みや内部欠陥を測定するには
超音波法、放射線法などを用いているが、これらでは厚
みが厚い（数10cm以上）もの、超音波や放射線を吸収し
やすいものでは減衰が激しく、反射波などが得られなく
て測定不能になってしまう。
超音波法、放射線法などを用いているが、これらでは厚
みが厚い（数10cm以上）もの、超音波や放射線を吸収し
やすいものでは減衰が激しく、反射波などが得られなく
て測定不能になってしまう。
高炉煉瓦の残厚測定には熱電対法が広く用いられてい
る。これは高炉煉瓦層に多数（例えば側壁部全周に80
点、コーナー部に10点、炉底部に10点など）の熱電対を
埋込んでおき、これらの出力により各部の残厚測定を行
なう。残厚は測温結果から算出する。第２図でその一例
を説明すると、高炉炉底部側壁のカーボン煉瓦層に、厚
み方向で位置をずらして２個の熱電対を埋込んでおき、
その出力から温度t1，t2を得たとすると、次式が成立
し、 こゝでｑは伝熱量、λは熱伝導率、x2は x2＝x1λ２（tp−t1）／λ１（t2−t1） ……（２） λ１＝λ２なら残厚x2は x2＝x1（tp−t1）／（t2−t1） ……（３） となる。しかしこの熱電対による残厚測定方法は余り精
度のよいものではない。第２図は側壁部と炉底部での算
出厚と実績厚との関係を示し、○印は健全層、×印は脆
化層上面、△印はFe侵入層を示す。算出厚は1150℃（溶
銑の凝固温度）ラインを求めたものである。これらのグ
ラフから側壁部では過大に、炉底部では過小に推定して
おり、いずれも誤差（±200mm以上）がある。
る。これは高炉煉瓦層に多数（例えば側壁部全周に80
点、コーナー部に10点、炉底部に10点など）の熱電対を
埋込んでおき、これらの出力により各部の残厚測定を行
なう。残厚は測温結果から算出する。第２図でその一例
を説明すると、高炉炉底部側壁のカーボン煉瓦層に、厚
み方向で位置をずらして２個の熱電対を埋込んでおき、
その出力から温度t1，t2を得たとすると、次式が成立
し、 こゝでｑは伝熱量、λは熱伝導率、x2は x2＝x1λ２（tp−t1）／λ１（t2−t1） ……（２） λ１＝λ２なら残厚x2は x2＝x1（tp−t1）／（t2−t1） ……（３） となる。しかしこの熱電対による残厚測定方法は余り精
度のよいものではない。第２図は側壁部と炉底部での算
出厚と実績厚との関係を示し、○印は健全層、×印は脆
化層上面、△印はFe侵入層を示す。算出厚は1150℃（溶
銑の凝固温度）ラインを求めたものである。これらのグ
ラフから側壁部では過大に、炉底部では過小に推定して
おり、いずれも誤差（±200mm以上）がある。
またこの熱電対による方法は温度分布が定常状態になら
ないと測定できない、分散配置された各電熱対の間で生
じる局部溶損に弱い（検知がにぶい又はできない）など
の問題がある。
ないと測定できない、分散配置された各電熱対の間で生
じる局部溶損に弱い（検知がにぶい又はできない）など
の問題がある。
超音波などは高炉煉瓦層の残厚測定には利用できない
が、衝撃弾性波は有効である。特開昭57−175952はコン
クリート層などの非金属物の厚み測定、欠陥検出などに
衝撃弾性波を用いたもので、概要を第４図、第５図で説
明すると次の如くである。即ち、衝撃弾性波発生時点検
出用の受信装置18と反射波受信装置24とをコンクリート
構造物などの被測定体10の表面に置き、ハンマー12で受
信装置18の衝撃板14を叩く。これにより広い周波数帯の
衝撃弾性波が発生し、そのうちの数MHz以上の周波数成
分は衝撃板14を伝播して圧電素子16に至り、該数MHz以
上の周波数に感度を持つ圧電素子16により受信される。
圧電素子16の受信出力は電気回路20でフィルタリングさ
れ、急峻なパルス信号に整形され、記憶表示装置28へ出
力される。
が、衝撃弾性波は有効である。特開昭57−175952はコン
クリート層などの非金属物の厚み測定、欠陥検出などに
衝撃弾性波を用いたもので、概要を第４図、第５図で説
明すると次の如くである。即ち、衝撃弾性波発生時点検
出用の受信装置18と反射波受信装置24とをコンクリート
構造物などの被測定体10の表面に置き、ハンマー12で受
信装置18の衝撃板14を叩く。これにより広い周波数帯の
衝撃弾性波が発生し、そのうちの数MHz以上の周波数成
分は衝撃板14を伝播して圧電素子16に至り、該数MHz以
上の周波数に感度を持つ圧電素子16により受信される。
圧電素子16の受信出力は電気回路20でフィルタリングさ
れ、急峻なパルス信号に整形され、記憶表示装置28へ出
力される。
発生した衝撃弾性波はまた衝撃板14から被測定体10に入
り、裏面で反射して反射波受信装置24の圧電素子22によ
り検出される。この反射波は高周波成分は殆んど減衰し
てしまって無く、圧電素子22はこの比較的低い周波数成
分に感度を持つ（数KHz〜数10KHzに感度を持つ）。圧電
素子22の出力は電気回路26で特定の単一周波数のみが取
出され、記憶表示装置28へ送られる。
り、裏面で反射して反射波受信装置24の圧電素子22によ
り検出される。この反射波は高周波成分は殆んど減衰し
てしまって無く、圧電素子22はこの比較的低い周波数成
分に感度を持つ（数KHz〜数10KHzに感度を持つ）。圧電
素子22の出力は電気回路26で特定の単一周波数のみが取
出され、記憶表示装置28へ送られる。
これらの出力を受けて記憶表示装置28はそのCRTディス
プレイに第５図の如き波形を表示する。30は電気回路20
の出力パルスで、衝撃弾性波の発生時点を示している。
32は電気回路26の出力で反射波を示しており、こららの
信号30,32の時間差Ｔが、衝撃弾性波が被測定体10内を
伝播するに要した時間を示しているから、これと伝播速
度から被測定体10の厚みを求めることができる。
プレイに第５図の如き波形を表示する。30は電気回路20
の出力パルスで、衝撃弾性波の発生時点を示している。
32は電気回路26の出力で反射波を示しており、こららの
信号30,32の時間差Ｔが、衝撃弾性波が被測定体10内を
伝播するに要した時間を示しているから、これと伝播速
度から被測定体10の厚みを求めることができる。
コンクリートブロックなどの厚さの厚い被測定体では、
周波数が低くないと減衰が著しくて測定に利用できず、
しかし周波数が低いと発生時点の検出があいまいになっ
てしまって、高周波数を用いた場合のように鋭い発生時
点検出ができないという問題があるが、第４図の方法は
この問題を解決できる有効な方法である。
周波数が低くないと減衰が著しくて測定に利用できず、
しかし周波数が低いと発生時点の検出があいまいになっ
てしまって、高周波数を用いた場合のように鋭い発生時
点検出ができないという問題があるが、第４図の方法は
この問題を解決できる有効な方法である。
この第４図の方法は高炉、熱風炉などの煉瓦層の残厚測
定にも有効である。
定にも有効である。
迅速な測定が可能であるから、測定装置を台車に積んで
測定しながら炉周を１周させるなどの方法で、全週に亘
って微小間隔の各点の残厚を測定することができる。熱
電対法でこれを行なおうとすれば該微小間隔の各点に熱
電対を埋設せねばならず、高炉強度の点でも問題であ
る。
測定しながら炉周を１周させるなどの方法で、全週に亘
って微小間隔の各点の残厚を測定することができる。熱
電対法でこれを行なおうとすれば該微小間隔の各点に熱
電対を埋設せねばならず、高炉強度の点でも問題であ
る。
しかしながら従来方式では、測定対象物が理想的な等方
性媒質であると仮定し、衝撃弾性波の速度v0は一定と考
え、反射波が返ってくる迄の時間2tから厚みｌはｌ＝v0
×ｔとしている。しかし等方性媒質の無限平面における
衝撃弾性波の速度ｖは、以下の如く表わせ、 Εa:ヤング率（kg/m2） g:重力加速度（m/s2） σ：ポアソン比 ρ：密度 Eaやσは温度で変わるので速度Ｖは、温度勾配のある媒
体中では一定でない。
性媒質であると仮定し、衝撃弾性波の速度v0は一定と考
え、反射波が返ってくる迄の時間2tから厚みｌはｌ＝v0
×ｔとしている。しかし等方性媒質の無限平面における
衝撃弾性波の速度ｖは、以下の如く表わせ、 Εa:ヤング率（kg/m2） g:重力加速度（m/s2） σ：ポアソン比 ρ：密度 Eaやσは温度で変わるので速度Ｖは、温度勾配のある媒
体中では一定でない。
本発明は温度勾配のある耐火物の厚みを衝撃弾性波で正
確に測定する方法を提供しようとするものである。
確に測定する方法を提供しようとするものである。
本発明では先ず、耐火物に所定間隔で埋込まれた温度
計（熱電対）の出力によって、当該温度計が存在する部
分の、厚み方向の耐火物温度分布と残厚厚みを計算す
る。次にその温度分布に基ずいて、厚み方向の距離ｘ
の関数としての衝撃弾性波の速度ｖ（ｘ）を定める。
衝撃弾性波を発生し、その発生時点より反射波が戻って
くる迄の時間2tを求め、該時間2tと前記速度ｖ（ｘ）か
らの残存厚みを計算する。前記で算出した残存厚み
とで算出した残存厚みに所定値以上の差があれば、
で求めた残存厚みを用いて前記でやり直し（速度ｖ
（ｘ）を求め直し）、こうして得たｖ（ｘ）でを行な
って正確な残存厚みを算出する。
計（熱電対）の出力によって、当該温度計が存在する部
分の、厚み方向の耐火物温度分布と残厚厚みを計算す
る。次にその温度分布に基ずいて、厚み方向の距離ｘ
の関数としての衝撃弾性波の速度ｖ（ｘ）を定める。
衝撃弾性波を発生し、その発生時点より反射波が戻って
くる迄の時間2tを求め、該時間2tと前記速度ｖ（ｘ）か
らの残存厚みを計算する。前記で算出した残存厚み
とで算出した残存厚みに所定値以上の差があれば、
で求めた残存厚みを用いて前記でやり直し（速度ｖ
（ｘ）を求め直し）、こうして得たｖ（ｘ）でを行な
って正確な残存厚みを算出する。
この方法によれば、温度計による測温結果から厚み方向
の距離ｘの関数として衝撃弾性波速度ｖ（ｘ）を求
め、、これにより残厚測定を行なうので、正確な残厚が
得られる。また衝撃弾性波による測定であるから、温度
計による方法のように熱的に平衡状態になるのを待つ必
要がなく、迅速な測定、微小間隔での従って精密な残厚
分布の測定ができる。
の距離ｘの関数として衝撃弾性波速度ｖ（ｘ）を求
め、、これにより残厚測定を行なうので、正確な残厚が
得られる。また衝撃弾性波による測定であるから、温度
計による方法のように熱的に平衡状態になるのを待つ必
要がなく、迅速な測定、微小間隔での従って精密な残厚
分布の測定ができる。
第１図を参照した高炉炉底部側壁の煉瓦層の残厚測定を
説明すると、（ａ）に示すように煉瓦層10の外面側10a
とそれにより50cm中に入った位置の２点に埋設されてい
る温度計（熱電対）でその部分の温度T1，T2を測定す
る。これらはT1＝150℃、T2＝200℃であったとする。煉
瓦層10の内面は溶銑に接触するが、この溶銑の温度T3は
凝固温度である1150℃とすると、煉瓦層10の厚みｌは前
記の式から となる。煉瓦層内の温度勾配は一様とすると第１図
（ｂ）の如くなり、外面側からの距離ｘの関数としての
煉瓦内温度Ｔ（ｘ）は Ｔ（ｘ）＝1000x＋150 ……（５） で表わされる。次に煉瓦層10を構成する煉瓦と同質の煉
瓦を用い、該煉瓦を伝播する衝撃弾性波の速度ｖの測定
を、該煉瓦の温度を種々変えて行ない、第１図（ｃ）に
示す温度Ｔに対する速度のｖの特性ｖ（ｔ）を求める。
これは であったとすると、（５）（６）の式より ｖ（ｘ）＝49e1.4（ｘ＋0.15）＋2800 ＝49e1.4x＋2860 ……（７） が得られ、これを図示すると第１図（ｄ）の如くなる。
次に煉瓦層10に対して衝撃弾性波による残厚測定を行な
う。第１図（ｅ）に示すように衝撃弾性波は発生より2t
時間後に戻ってきたとすると、 であるから49e1.4x＋2860＝Ｚとおいてdx＝dZ/1.4（Ｚ
−2860）、従って上式は になり、これに測定結果2t＝2.79×10-4secを代入する
と ｌ＝1.15m が得られる。温度計で得たｌ＝1mとの差は0.15m、率で1
5％であるのでｌ＝1.15mを残存厚みとする。この誤差が
±30％を越えるようであれば計算をやり直す。例えばｌ
＝1.5mと出ればｌ＝1.5mとして第１図（ｂ）の温度分布
Ｔ（ｘ）をＴ（ｘ）＝1000x・1.5＋150と修正したりし
て正しいｌを算出する。
説明すると、（ａ）に示すように煉瓦層10の外面側10a
とそれにより50cm中に入った位置の２点に埋設されてい
る温度計（熱電対）でその部分の温度T1，T2を測定す
る。これらはT1＝150℃、T2＝200℃であったとする。煉
瓦層10の内面は溶銑に接触するが、この溶銑の温度T3は
凝固温度である1150℃とすると、煉瓦層10の厚みｌは前
記の式から となる。煉瓦層内の温度勾配は一様とすると第１図
（ｂ）の如くなり、外面側からの距離ｘの関数としての
煉瓦内温度Ｔ（ｘ）は Ｔ（ｘ）＝1000x＋150 ……（５） で表わされる。次に煉瓦層10を構成する煉瓦と同質の煉
瓦を用い、該煉瓦を伝播する衝撃弾性波の速度ｖの測定
を、該煉瓦の温度を種々変えて行ない、第１図（ｃ）に
示す温度Ｔに対する速度のｖの特性ｖ（ｔ）を求める。
これは であったとすると、（５）（６）の式より ｖ（ｘ）＝49e1.4（ｘ＋0.15）＋2800 ＝49e1.4x＋2860 ……（７） が得られ、これを図示すると第１図（ｄ）の如くなる。
次に煉瓦層10に対して衝撃弾性波による残厚測定を行な
う。第１図（ｅ）に示すように衝撃弾性波は発生より2t
時間後に戻ってきたとすると、 であるから49e1.4x＋2860＝Ｚとおいてdx＝dZ/1.4（Ｚ
−2860）、従って上式は になり、これに測定結果2t＝2.79×10-4secを代入する
と ｌ＝1.15m が得られる。温度計で得たｌ＝1mとの差は0.15m、率で1
5％であるのでｌ＝1.15mを残存厚みとする。この誤差が
±30％を越えるようであれば計算をやり直す。例えばｌ
＝1.5mと出ればｌ＝1.5mとして第１図（ｂ）の温度分布
Ｔ（ｘ）をＴ（ｘ）＝1000x・1.5＋150と修正したりし
て正しいｌを算出する。
以上説明したように本発明では、衝撃弾性波により耐火
物の厚みを正確に求めることができ、例えば高炉炉底部
側壁の煉瓦層の残厚を、その全周に亘って微細なピッチ
で求めることができ、高炉操業に甚だ有効である。勿論
本発明は高炉だけでなく、熱風炉、要綱鍋などの煉瓦層
の残厚測定にも有効である。
物の厚みを正確に求めることができ、例えば高炉炉底部
側壁の煉瓦層の残厚を、その全周に亘って微細なピッチ
で求めることができ、高炉操業に甚だ有効である。勿論
本発明は高炉だけでなく、熱風炉、要綱鍋などの煉瓦層
の残厚測定にも有効である。
第１図は本発明の測定法の説明図、 第２図は温度計による残厚測定の説明図、 第３図は算出厚と実績厚の関係を示すグラフ、 第４図および第５図は衝撃弾性波による厚み測定の説明
図である。
図である。
Claims (1)
- 【請求項１】耐火物に埋込まれた温度計の出力を用いて
該温度計が存在する部分の厚み方向の耐火物温度分布と
残存厚を算出し、 該温度分布に基ずいて厚み方向距離ｘの関数としての衝
撃弾性波の速度ｖ（ｘ）を定め、 該耐火物の前記部分に衝撃弾性波を加えてから戻ってく
るまでの時間と前記速度ｖ（ｘ）から該部分の残存厚み
を計算し、 前記温度計による残存厚みと衝撃弾性波による残存厚み
との差が所定値以下のときは後者を耐火物残存厚みと
し、所定値を越えるときは後者で速度ｖ（ｘ）を修正
し、該速度を用いて衝撃弾性波による残存厚み再算出を
行なうことを特徴とする、温度勾配を有する耐火物の厚
み測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13208387A JPH0792376B2 (ja) | 1987-05-28 | 1987-05-28 | 温度勾配を有する耐火物の厚み測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13208387A JPH0792376B2 (ja) | 1987-05-28 | 1987-05-28 | 温度勾配を有する耐火物の厚み測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63295909A JPS63295909A (ja) | 1988-12-02 |
| JPH0792376B2 true JPH0792376B2 (ja) | 1995-10-09 |
Family
ID=15073102
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13208387A Expired - Lifetime JPH0792376B2 (ja) | 1987-05-28 | 1987-05-28 | 温度勾配を有する耐火物の厚み測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0792376B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008102160A (ja) * | 2008-01-18 | 2008-05-01 | Toshiba Corp | 超音波計測装置 |
| JP5547117B2 (ja) * | 2011-03-03 | 2014-07-09 | 株式会社神戸製鋼所 | 耐火物残厚評価方法 |
-
1987
- 1987-05-28 JP JP13208387A patent/JPH0792376B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63295909A (ja) | 1988-12-02 |
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