JPH0881707A - 高炉炉壁の付着物厚さ検出方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、高炉内の原料装物と熱風の流れに
よる温度変動に関係なく、付着物の有無とその厚さを検
出できる高炉炉壁の付着物厚さ検出方法およびその装置
を提供することを目的とする。 【構成】 本発明は、炉壁２の耐火物３の厚さ方向に複
数の測定部Ｔ１〜Ｔ６を有する温度測定手段６を備え、
各測定部Ｔ１〜Ｔ６が時系列的に測定する温度データを
周波数解析し、当該解析結果について、所定値以上の周
波数成分の変動強度を抽出し、耐火物内に位置する測定
部Ｔ６の変動強度に基づいて、各測定部Ｔ１〜Ｔ６が付
着物１８中にあるか否かを判定するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高炉炉壁の付着物の有
無並びにその厚みを検出する付着物厚み検出方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来技術の高炉炉壁の付着物検出方法に
は、特開昭５７−５７８０９号公報に記載されたものが
ある。この種の付着物検出方法は、高炉炉壁においてそ
の炉内側にまで貫通した貫通孔から温度計を挿入して、
その温度計の先端を炉内側で一定長さ突出させ、この温
度計によって温度を測定し、この測定値が原料装入周期
に対応して周期的に変動する場合のその周期的変動の消
滅を検出することにより、炉壁の付着物の有無を検出す
るものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術の高炉炉壁の付着物検出方法では、原料装入物（コー
クス層と鉱石層）の各層での温度の周期的変動を温度計
で検出して付着物の有無を検出していたが、高炉炉壁内
の温度変化は原料装入物の温度差のみにより発生するも
のでなく、炉壁内に装入された原料装入物を加熱する熱
風の流れ状況により、大きく左右されるものである。従
って、熱風の流れ状況の変化がある場合には、温度計に
よって原料装入物（コークス層と鉱石層）の温度の周期
的変動を検出することができず、その結果、付着物を検
出することができないという問題があった。

【０００４】また、従来技術では、炉内側に突出させた
温度計の先端の１点だけで、原料装入物（コークス層と
鉱石層）の温度の周期的変動を検出しているので、温度
計の突出量における付着物の厚さを検出できるが、その
突出量以上、又は以下における付着物の厚さを正確に検
出することができないという問題があった。

【０００５】本発明は、このような問題を解決するため
になされたもので、高炉内の原料装入物と熱風の流れに
よる温度変動に関係なく、付着物の有無とその厚さを検
出できる付着物厚さ検出方法を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、本発明の高炉炉壁の付着物厚さ検出方法およびその
装置では、請求項１においては、高炉炉壁の付着物厚さ
検出方法において、前記高炉炉壁の耐火物厚さ方向に複
数の測定部を有し、当該複数の測定部のうち少なくとも
一の測定部が前記高炉内に突出するとともに、少なくと
も一の測定部が前記耐火物内に位置するようにされた温
度測定手段を備え、（１）前記各測温部が時系列的に測
定する温度データを周波数解析し、（２）当該各周波数
解析の結果について、所定値以上の周波数成分の変動強
度を前記各測定部について抽出し、（３）前記各変動強
度に基づいて、前記各測定部が付着物中にあるか否かを
判定するものである。

【０００７】請求項２においては、前記各測定部につい
て抽出された変動強度を、前記耐火物内に位置する測定
部の前記変動強度により、他の測定部の変動強度を正規
化した後、当該正規化した値により、前記各測温部が付
着物中にあるか否かを判定するものである。

【０００８】請求項３においては、高炉炉壁の耐火物厚
さ方向に複数の測定部を有し、当該複数の測定部のうち
少なくとも一の測定部が前記高炉内に突出させるととも
に、少なくとも一の測定部が前記耐火物内に位置するよ
うにされた温度測定手段と、前記各測定部が時系列的に
測定する温度データを周波数解析するとともに、当該周
波数解析の結果について所定値以上の周波数成分の変動
強度を抽出して、前記耐火物内に位置する測定部の前記
変動強度により他の測定部の変動強度を正規化する機能
を有する周波数解析器と、前記周波数解析器により正規
化された値により、前記各測定部が付着物にあるか否か
を判定する判定装置とから構成されるものである。

【０００９】

【作用】このように本発明の高炉炉壁の付着物厚さ検出
方法によれば、高炉内の原料装入物の温度差や熱風の流
れ変化等による温度変動は、付着物あるいは耐火物内を
伝搬する間に時間遅れや、その変動強度の減衰が発生す
るもので、且つこの減衰量は周波数が高い程、顕著であ
る事実に基づいて、耐火物の厚さ方向に一定間隔を隔て
て高炉内に少なくとも１つが突出し、少なくとも１つが
耐火物内に位置する測定部を有する温度測定手段を設け
ることにより、炉内に突出する測定部の温度変動が大き
く、付着物または耐火物内の温度変化は急激に小さくな
る特性を利用して、各測定部で時系列に検出した温度デ
ータを、周波数解析による一定の周波数以上の周波数成
分の変動強度に変換、抽出した後、これらの変動強度に
もとづいて、付着物の付着の有無とその厚さ（位置）を
検出しているので、高炉炉壁内の原料装入物及び熱風に
よる温度変化が発生しても、これに関係なく、各測定部
が付着物中にあるか否かを判定することができる。

【００１０】また、各測定部について抽出された変動強
度を、温度変動とあまり関係のない耐火物内に位置する
測定部の変動強度により、他の測定部の変動強度を正規
化した後、当該正規化した値により、付着物の付着の有
無とその厚さ（位置）を検出しているので、高炉炉壁内
の原料装入物及び熱風による温度変化が発生しても、こ
れに関係なく、各測定部が付着物中にあるか否かを判定
することができる。

【００１１】更に、高炉内側に少なくとも１つの測定部
が突出する温度センサを設けたので、温度センサのの突
出量に関係なく、付着物の厚さを正確に検出することが
できる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例である高炉炉壁の付
着物厚さ検出方法およびその装置について、図面を参照
して説明する。

【００１３】図１は本実施例としての高炉炉壁の付着物
厚さ検出装置の構成を示す構成図、図２は本実施例とし
ての高炉炉壁の付着物厚さ検出方法の手順を示すフロー
チャト、図３（ａ）は各測定部の温度データを示すグラ
フ、図３（ｂ）は図３（ａ）の各測定部の温度データを
周波数解析した変動強度を示すグラフ、図３（ｃ）は図
３（ｂ）の各測定部の変動強度を正規化した正規化値を
閥値と比較したグラフである。

【００１４】図１において、２は高炉１の炉壁であっ
て、耐火物３が鉄皮４で覆われて構成されている。５は
炉１内外を連通する貫通孔であって、この内部に温度測
定手段となる温度センサ６が嵌合されて、ガスシールさ
れている。

【００１５】温度センサ６は軸状体であって、この軸線
方向（耐火物３の厚さ方向）に所定間隔を隔てて、順々
に複数の測定部Ｔ１〜Ｔ６が設けられており、この測定
部Ｔ１〜Ｔ３を高炉１内に突出させるとともに、測定部
Ｔ４〜Ｔ６を耐火物３内に位置するようにしている。ま
た、温度センサ６の各測定部Ｔ１〜Ｔ６は、それぞれデ
ータ収集器７（データロガー、あるいはスキャナ）に接
続されている。

【００１６】このデータ収集器７は、温度センサ６の各
測定部Ｔ１〜Ｔ６でサンプリング時間ｔ（例えば、１分
毎）で連続的に検出される温度データ（ｔ１ｎ〜ｔ６
ｎ）を収集するもので、一定期間（２５６分又は５１２
分）に時系列に収集された各測定部Ｔ１〜Ｔ６の温度デ
ータ（ｔ１ｎ〜ｔ６ｎ）は周波数解析器８に送出され
る。

【００１７】この周波数解析器８は、ハイパスフィルタ
９を有し、各測定部Ｔ１〜Ｔ６で連続的に検出される温
度データ（ｔ１ｎ〜ｔ６ｎ）の各々を高速フーリエ変換
によって周波数解析して周波数に対応する変動強度（Ｈ
１ｎ〜Ｈ６ｎ）を求めるとともに、ハイパスフィルタ９
で高周波域の成分の変動強度（Ｉ１ｎ〜Ｉ６ｎ）のみを
抽出する。そして、各測定部Ｔ１〜Ｔ６に対応する高周
波域の成分の変動強度（Ｉ１ｎ〜Ｉ６ｎ）の総和Ｅｎ
（ｎ＝１〜６）を求め、測定部Ｔ１〜Ｔ６の総和Ｅ１〜
Ｅ６を測定部Ｔ６の総和Ｅ６で除算して正規化した後、
その各正規化値（Ｓ１〜Ｓ６）を判定装置１０に送出す
るものである。

【００１８】判定装置１０は、予め設定されている閥値
Ｚと各正規化値（Ｓ１〜Ｓ６）とを比較し、高炉１の炉
壁２の付着物の付着の有無とその厚さ（位置）を判定す
るものである。

【００１９】上述の如く、本実施例の付着物厚さ検出方
法およびその装置において、高炉１炉内１Ａの原料装入
物１５（コークス層１６と鉱石層１７）の温度差や炉内
１の熱風の流れ変化等による温度変動は、付着物１８あ
るいは耐火物３内を伝搬する間に時間遅れや、その変動
強度の減衰が発生するもので、且つこの減衰量は周波数
が高い程、顕著である事実に基づいて、耐火物３の厚さ
方向に一定間隔を隔てて高炉１の炉内１Ａに突出する測
定部Ｔ１〜Ｔ３と耐火物３内に位置する測定部Ｔ４〜６
を有する温度センサ６を設けることにより、炉内１Ａに
突出する測定部Ｔ１〜Ｔ３の温度変動が大きく、付着物
１８または耐火物３内の温度変化は急激に小さくなる特
性を利用して、炉壁２の付着物１８の付着の有無とその
厚さ（位置）を検出するものである。

【００２０】このように、本実施例の高炉炉壁付着物の
厚さ検出方法に用いられる装置の構成は、以上のようで
あるが、次に、この装置を用いて付着物の有無と厚さの
検出方法について、図２を参照して説明する。

【００２１】（１）炉内１Ａにコークス層１６と鉱石層
１７とが交互に層状に装入され、このコークス層１６と
鉱石層１７とが順調に降下していき、高炉１の炉下部か
ら熱風が吹込まれて各層１６、１７を加熱していくと、
温度センサ６の各測定部Ｔ１〜Ｔ６により、図３（ａ）
に示すように、サンプリング時間ｔで連続的に温度デー
タ（ｔ１ｎ〜ｔ６ｎ、例えば、Ｔ１で、ｔ１１，ｔ１
２，・・・・，ｔ１ｎ、Ｔ２で、ｔ２１，ｔ２２，・・
・・，ｔ２ｎ、以下、Ｔ３〜Ｔ６も同様である。）を検
出して、データ収集器７の送出して収集する。（ステッ
プ１）

【００２２】（２）データ収集器７により各測定部Ｔ１
〜Ｔ６における温度データ（ｔ１ｎ〜ｔ６ｎ）が収集さ
れると、この温度データ（ｔ１ｎ〜ｔ６ｎ）が周波数解
析器８に送出され、時系列に求められた温度データ（ｔ
１ｎ〜ｔ６ｎ）を高速フーリエ変換により周波数解析し
て、図３（ｂ）に示すように、各周波数に対する変動強
度（Ｋ１ｎ〜Ｋ６ｎ）を求める。（ステップ２）

【００２３】（３）そして、周波数解析された各測定部
Ｔ１〜Ｔ６に対応する変動強度（Ｉ１ｎ〜Ｉ６ｎ）をハ
イパスフィルタ９に通過させて、一定の周波数以上（図
３（ｂ）ではｃ以上）の周波数成分の変動強度（Ｔ１で
Ｉ１ｃ〜Ｉ１ｎ、Ｔ２でＩ１ｃ〜Ｉ２ｎ、以下、Ｔ３〜
Ｔ６も同様である。）を抽出する。

【００２４】（４）次いで、各測定部Ｔ１〜Ｔ６に対応
する周波数成分の変動強度（Ｉ１ｃ〜Ｉ１ｎ、Ｉ２ｃ〜
Ｉ２ｎ、Ｉ３ｃ〜Ｉ３ｎ、・・・・、Ｉ６ｃ〜Ｉ６ｎ）
の総和Ｅｎ（ｎ＝１〜６）を求め（ステップ３）、各測
定部Ｔ１〜Ｔ６に対応する変動強度の総和Ｅ１〜Ｅ６を
それぞれ測定部Ｔ６の変動強度の総和Ｅ６で除算するこ
とにより、正規化して、図３（ｃ）に示すように、各測
定部Ｔ１〜Ｔ６の正規化値（Ｓ１〜Ｓ６）を求める。ま
た、この各測定部Ｔ１〜Ｔ６の正規化値（Ｓ１〜Ｓ６）
を用いて、付着物１８の有無を判定するための閥値Ｚが
設定される。この閥値Ｚは、図３（ｃ）に示すように、
各測定部Ｔ１〜Ｔ６の正規化値（Ｓ１〜Ｓ６）がプロッ
トされたグラフ（図３（ｃ）中の実線Ａとなるようなグ
ラフに基づくものである。） に基づいて、耐火物３の
内面に位置する値を求めることにより設定（通常、Ｚ＝
１０）されるもので、高炉１内の温度変動により、この
閥値Ｚも変動設定される。即ち、高炉１内の温度変動が
大きい時には、閥値Ｚが大きく設定され（Ｚ＝１０〜２
０）、温度変動が小さい時には、閥値Ｚが小さく設定
（Ｚ＝１０〜５）されるものである。（ステップ４）

【００２５】（５）各測定部Ｔ１〜Ｔ６の正規化値（Ｓ
１〜Ｓ６）が求められると、この正規化値（Ｓ１〜Ｓ
６）が判定器１０に送出され、この判定器１０は、予め
設定されている閥値Ｚと比較して、この閥値Ｚに対して
各測定部Ｔ１〜Ｔ６の正規化値（Ｓ１〜Ｓ６）が大きい
場合に付着物１８無しと判定し、小さい場合には付着物
１８有りと判定する。（ステップ５）

【００２６】具体的には、測定部Ｔ３が付着物１８に
覆われていない場合、各測定部Ｔ１〜Ｔ６の正規化値
（Ｓ１〜Ｓ６）は、図３（ｃ）に示すように、実線Ａの
結果となり、測定部Ｔ３と測定部Ｔ４との間で大きな差
ができ、測定部Ｔ３の正規化値Ｓ３が閥値Ｚより大きく
なることから、測定部Ｔ３に付着物１８が無いと判定さ
れる。

【００２７】また、測定部Ｔ３が付着物に覆われてい
る場合、各測定部Ｔ１〜Ｔ６の正規化値（Ｓ１〜Ｓ６）
は、図３（ｃ）に示すように、点線Ｂの結果となり、測
定部Ｔ３の正規化値Ｓ３が閥値Ｚより小さくなることか
ら、測定部Ｔ３に付着物１８が有りと判定される。

【００２８】そして、各測定部Ｔ１〜Ｔ６の正規化値
（Ｓ１〜Ｓ６）と閥値Ｚと比較することにより、各測定
部Ｔ１〜Ｔ６における付着物１８の有無、即ち、上記の
如く、各正規化値（Ｓ１〜Ｓ６）が閥値Ｚより大きい場
合は付着物１８無し、各正規化値（Ｓ１〜Ｓ６）が閥値
Ｚより小さい場合は付着物１８有りの判定がされ、その
結果、高炉１の炉壁２に付着物１８が有るか否か、即
ち、各測定部Ｔ１〜Ｔ６が付着物中にあるか否かの判定
ができ、また、各測定部Ｔ１〜Ｔ６の付着物１８の有無
により付着物１８の厚さ（位置）も判定することができ
る。

【００２９】このように本実施例における高炉炉壁の付
着物厚さ検出方法およびその装置によれば、高炉１炉内
１Ａの原料装入物１５（コークス層１６と鉱石層１７）
の温度差や炉内１の熱風の流れ変化等による温度変動
は、付着物１８あるいは耐火物３内を伝搬する間に時間
遅れや、その変動強度の減衰が発生するもので、且つこ
の減衰量は周波数が高い程、顕著である事実に基づい
て、耐火物３の厚さ方向に一定間隔を隔てて高炉１の炉
内１Ａに突出する測定部Ｔ１〜Ｔ３と耐火物３内に位置
する測定部Ｔ４〜６を有する温度センサ６を設けること
により、炉内１Ａに突出する測定部Ｔ１〜Ｔ３の温度変
動が大きく、付着物１８または耐火物３内の温度変化は
急激に小さくなる特性を利用して、各測定部Ｔ１〜Ｔ６
で時系列に検出した温度データを、周波数解析による一
定の周波数以上の周波数成分の変動強度（Ｉ１ｃ〜Ｉ１
ｎ、・・・・、Ｉ６ｃ〜Ｉ６ｎ）に変換、抽出した後、
これらの変動強度（Ｉ１ｃ〜Ｉ１ｎ、・・・・、Ｉ６ｃ
〜Ｉ６ｎ）を、温度変動にあまり関係のない変動強度Ｓ
６で正規化して、この正規化値（Ｓ１〜Ｓ６）と閥値Ｚ
との比較において、付着物１８の付着の有無とその厚さ
（位置）を検出しているので、高炉１炉壁２内の原料装
入物１５及び熱風による温度変化が発生しても、これに
関係なく、各測定部Ｔ１〜Ｔ６が付着物１８中にあるか
否かを判定することができる。

【００３０】また、炉内１Ａ側に複数の測定部Ｔ１〜Ｔ
３が突出する温度センサ６を設けたので、温度センサの
の突出量に関係なく、付着物１８の厚さを正確に検出す
ることができる。

【００３１】尚、本実施例においては、温度センサ６に
６つの測定部Ｔ１〜Ｔ６を設けたものを示したが、この
測定部の数はこれに限定されるものでなく、炉壁２の厚
さ等により変動するものである。

【００３２】また、本実施例においては、炉内１Ａに３
つの測定部Ｔ１〜Ｔ３を突出させ、耐火物３内に３つの
測定部Ｔ４〜Ｔ６を位置させるようにしたが、これに限
定されるものでなく、少なくとも一の測定部を炉内１Ａ
に突出させもの、又は少なくとも一の測定部を耐火物３
内に位置させるようにしたものであってもよい。

【００３３】

【発明の効果】このように本発明の高炉炉壁の付着物厚
さ検出方法およびその装置によれば、高炉内の原料装入
物の温度差や熱風の流れ変化等による温度変動は、付着
物あるいは耐火物内を伝搬する間に時間遅れや、その変
動強度の減衰が発生するもので、且つこの減衰量は周波
数が高い程、顕著である事実に基づいて、耐火物の厚さ
方向に一定間隔を隔てて高炉内に少なくとも１つが突出
し、少なくとも１つが耐火物内に位置する測定部を有す
る温度測定手段を設けることにより、炉内に突出する測
定部の温度変動が大きく、付着物または耐火物内の温度
変化は急激に小さくなる特性を利用して、各測定部で時
系列に検出した温度データを、周波数解析による一定の
周波数以上の周波数成分の変動強度に変換、抽出した
後、これらの変動強度にもとづいて、付着物の付着の有
無とその厚さ（位置）を検出しているので、高炉炉壁内
の原料装入物及び熱風による温度変化が発生しても、こ
れに関係なく、各測定部が付着物中にあるか否かを判定
することができる。

【００３４】また、各測定部について抽出された変動強
度を、温度変動とあまり関係のない耐火物内に位置する
測定部の変動強度により、他の測定部の変動強度を正規
化した後、当該正規化した値により、付着物の付着の有
無とその厚さ（位置）を検出しているので、高炉炉壁内
の原料装入物及び熱風による温度変化が発生しても、こ
れに関係なく、各測定部が付着物中にあるか否かを判定
することができる。

【００３５】更に、高炉内側に少なくとも１つの測定部
が突出する温度センサを設けたので、温度センサのの突
出量に関係なく、付着物の厚さを正確に検出することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としての高炉炉壁の付着物厚
さ検出装置の構成を示す構成図である。

【図２】本発明の一実施例としての高炉炉壁の付着物厚
さ検出方法の手順を示すフローチャトである。

【図３】本発明の一実施例としての高炉炉壁の付着物厚
さ検出方法における各測定部のデータを示すグラフで、
（ａ）は各測定部の温度データを示すグラフ、（ｂ）は
（ａ）の各測定部の温度データを周波数解析した変動強
度を示すグラフ、（ｃ）は（ｂ）の各測定部の変動強度
を正規化した正規化値を閥値と比較したグラフである。

【符号の説明】

１ 高炉 ２ 炉壁 ３ 耐火物 ６ 温度センサ（温度検出手段） ８ 周波数解析器 １０ 判定装置 Ｔ１〜Ｔ６ 測定部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高炉炉壁の付着物厚さ検出方法におい
   て、 前記高炉炉壁の耐火物厚さ方向に複数の測定部を有し、
   当該複数の測定部のうち少なくとも一の測定部が前記高
   炉内に突出するとともに、少なくとも一の測定部が前記
   耐火物内に位置するようにされた温度測定手段を備え、
   （１）前記各測温部が時系列的に測定する温度データを
   周波数解析し、（２）当該各周波数解析の結果につい
   て、所定値以上の周波数成分の変動強度を前記各測定部
   について抽出し、（３）前記各変動強度に基づいて、前
   記各測定部が付着物中にあるか否かを判定することを特
   徴とする高炉炉壁の付着物厚さ検出方法。
2. 【請求項２】 前記各測定部について抽出された変動強
   度を、 前記耐火物内に位置する測定部の前記変動強度により、
   他の測定部の変動強度を正規化した後、 当該正規化した値により、前記各測温部が付着物中にあ
   るか否かを判定することを特徴とする請求項１記載の高
   炉炉壁の付着物厚さ検出方法。
3. 【請求項３】 高炉炉壁の耐火物厚さ方向に複数の測定
   部を有し、当該複数の測定部のうち少なくとも一の測定
   部が前記高炉内に突出させるとともに、少なくとも一の
   測定部が前記耐火物内に位置するようにされた温度測定
   手段と、 前記各測定部が時系列的に測定する温度データを周波数
   解析するとともに、当該周波数解析の結果について所定
   値以上の周波数成分の変動強度を抽出して、前記耐火物
   内に位置する測定部の前記変動強度により他の測定部の
   変動強度を正規化する機能を有する周波数解析器と、 前記周波数解析器により正規化された値により、前記各
   測定部が付着物にあるか否かを判定する判定装置とから
   構成されることを特徴とする高炉炉壁の付着物厚さ検出
   装置。