JPS5918445A - 内張耐火物の乾燥度測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、製鉄に用いられる溶鋼鍋などの溶融金属用
容器等の内張耐火物の乾燥度測定方法に関する。

内張耐火物の乾燥度の測定方法のひとつに、被測定耐火
物のサンプリングをｌ−てその水分を測定する方法があ
るが、この方法では材料のサンプリングおよび秤量な行
なう必要があり、実用されている。商鋼鍋について材料
サンプリングは適用できず、また秤量は工程の大幅なロ
ス時間となるなど、実作業面で実施しにくい面が多い。

また、耐火物施工前の材料秤量および添加水分重量によ
って耐火物の乾燥途中および乾燥後の秤量による残留水
分を把握する方法もあるが、前述方法と同様の理由から
経験的に得られた乾燥方法に依存するために、エネルギ
浪費および乾燥時間が長（なるなどの問題点がある。さ
らに、前述の三方法を並用する方法があるが、この並用
方法は乾燥度の測定を実施しないので、不良品が発生し
てもそのまま使用されてしまうことになり、ついには設
備停止となる欠点が避けられない。

そもそも、内張耐火物の乾燥は、ガスまたはオイルバー
ナ等の火炎熱で耐火物中の水分を蒸気にし逸出させて行
なう方法、或いは溶鋼鍋の開口部を金１４蓋によって覆
って該鍋の金槙枠とこの金属蓋とで鍋を空洞共振器に形
成させて該空洞内に導波管からマイクロ波を導入するこ
とによって７１クロ波加熱を行なう方法などによって行
なわれている。これ等いずれの乾燥方法で乾燥する場合
でも、従来は乾燥度測定を前述したサンプリングによる
方法によって乾燥方法確立のためのテストとして実施し
ているだけで、実際の鍋乾燥作業では、上述のテスト段
階での乾燥度結果に基づく画一的な乾燥方法、すなわち
投入エネルギ一対時間のグラフから鍋内雰囲気温度、耐
火物温度および耐火物乾燥度の相関図を求めて前記鍋内
雰囲気温度を制御することによって乾燥度を推定調整す
る方法を採用している。これは、内張耐火物の乾燥度測
定に対しては非破壊、かつ乾燥中の連続測定、または任
意時間における測定が要求されるためで、数百℃の高温
雰囲気中にある加熱された被測定物の水分含有率を非破
壊的に、しかも高精度で測定することのできる方法が要
望されているのが現状である。

この発明は、このような現状からなされたものであって
、内張耐火物の乾燥工程中における耐火物乾燥度を連続
的に、または任意時に測定して製鉄溶鋼鍋乾燥における
エネルギ消費、および乾燥時間を夫々大幅に削減可能と
するとともに、乾燥不良を事前に防止することのできる
溶融金属用容器等の内張耐火物の乾燥度測定方法を提供
することを目的としている。

すなわちこの発明では内張耐火物へのマイクロ波吸収電
力を測定してその乾燥度を求めるものであり、その原理
について述べると以下の通りである。すなわちマイクロ
波は光線のもつ特性に近い性質をもっており、その直進
性は極めて優秀であってその電波に高い指向性を保持さ
せられる上に、金属には反射されるが、水、砂、陶磁器
等の誘電体に対してはそれに浸透してその構成分子を振
動させる。この分子運動の生起によって摩擦熱が発生す
るのでその熱によって照射エネルギの一部が失われるが
、この失われるエネルギの割合は、その物質個有の損失
係数（比誘電率＝Ｅｒと誘電体損失＝ｔａｎδの積）に
比例する。ここで各種耐火物のマイクロ波領域における
誘電性特性の測定値を示すと第１図の通りである。同図
は周波数９１５　ＭＨｚにおける測定値であるが、周波
数２４５０　ＭＨｚにおける誘電特性もほぼ同様な値で
あり、これによれば、湿潤状態にある耐火物は損失係数
が太き（なってマイクロ波の吸収が良くなることが知ら
れ、一方、乾燥状態にある耐火物は損失状態が小さくな
ってマイクロ波を良く透過させることが明らかであり、
従って一定周波数、一定出力のマイクロ波を゛耐火物に
照射したとき、水分を多（含んだ耐火物の場合は、耐火
物中で吸収されるエネルギが増大するのに対して、乾燥
状態にある耐火物の場合には、吸収されるエネルギは減
少することになる。この発明では、上述した原理に基づ
いて内張耐火物にマイクロ波を照射し、該耐火物中で吸
収消費されるマイクロ波電力を測定してその乾燥度を決
定するものである。

第２図はこの発明をガスバーナ乾燥方式に適用した場合
の実施例を示す説明図で、第２図において溶鋼鍋１は金
属枠２の内面に耐火物６が内張すされてなり、該耐火物
の乾燥１ま、前記溶鋼鍋の開口部を保温フード９で覆設
してガスバーナ８により鍋内雰囲気を数百℃まで加熱す
ることによって行なう。この際の乾燥度は、マイクロ波
発信器４で発信したマイクロ波を内張耐火物乙の前面ま
で導波管５で導（ことによって該耐火物表面に照射して
測定する。該耐火物に浸透したマイクロ波は耐火物内で
照射出力の一部を吸収消費されて溶鋼鍋の金属枠２の内
面まで到達し、ついで該内面で反射して耐火物中を再び
前記照射方向と反対方向に前述同様に出力の一部を吸収
消費されながら透過して耐火物表面から再び飛出す。こ
の飛出したマイクロ波は、仙の導波ｖ７を経てマイクル
波受信器乙に導入され、該受信器によって前記耐火物に
おいて吸収消費されたマイクロ波電力が発信器４からの
照射出力との比較などにより測定され、予め実験で求め
られた実験式に基づいて演算されたのちデジタル表示等
、適宜の形式で表示されるものである。前記マイクロ波
発信器の周波数と出力は、内張耐火物の厚さおよび誘電
定数を考慮して最適の受信が得られるように設定してお
くものとする。

第６図はこの発明をマイクロ波乾燥方式に適用した場合
のもうひとつの実施例を示す説明図で、第３図において
溶鋼鍋１は前述同様金属枠２の内面に耐火物３を内張す
してなり、該耐火物の乾燥は、前記溶鋼鍋の開口部を覆
う金属蓋１６と金属枠２で形成する空間を空洞共振器と
してマイクロ波加熱することによって行なわれる。前述
マイクロ波加熱装置は、マイクロ波発振装置１４、発振
されたマイクロ波を前記空洞共振器内に導く導波管１５
、および空洞共振器内に照射されたマイクロ波の反射を
促進させるスタラファン１７からなる。この乾燥方式に
おける内張耐火物の乾燥度測定に使用する装置としては
、前述同様にマイクロ波受信器１０、導波管１１と１６
、およびマイクロ波受信器１２でなり、その測定方法は
基本的には前述に述べた通りであるが、この場合、前記
乾燥度測定用のマイクロ波発信器１０の周波数を加熱乾
燥用のマイクロ波発振装置１４０周波数の１０〜３０倍
程度に高く選定することによって導波管１１．１３の形
状をマイクロ波加熱装置の導波管１５よりも小さくし、
加熱用のマイクロ波がこの発明に係る乾燥度測定用の導
波管１１および１６に侵入しないようにしてお（ことが
望ましい。

前述第２および６図は、いずれも耐火物に照射したマイ
クロ波が該耐火物中を透過後に金属枠で反射Ｌ、再び耐
火物を透過して出てくるよ５に構成しである場合につい
て例示しているが、この反射測定方法に代えて、図示し
ないが、溶鋼鍋の金属枠のマイクロ波発信用の導波管と
相対する位置に耐熱性を有する損失係数の非常に小さい
誘電体、例えば、石英ガラス、合成樹脂等の小孔を配設
することによって、マイクロ波が耐火物を通過後に前記
小孔を通って容器外部のマイクロ波受信器の導波管に導
入されるようにした直接測定方法を採用しても本発明は
同様に有効である。

この発明に係る測定方法を適用した場合と従来測定方法
を適用した場合における消費エネルギー、鍋乾燥時間、
鍋補修費および耐火物破損件数についての実験比較値を
次表に示す。

上述したように、この発明によれば、内張耐火物の乾燥
工程中における耐火物乾燥度を連続的に、または任意時
に測定できるので、目標乾燥度に到達すると同時に乾燥
を中止するようにすることもでき、そのため省エネルギ
ー化と乾燥工程の短縮化を実現できるとともに、耐火物
の乾燥不足を防止できるから鍋補修費を低減できるなど
、この発明の産業上の利用価値は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は各種耐火物のマイクロ波領域における誘電特性
を示す比誘電率対誘電体損失線図、第２図はこの発明を
耐火物のガスバーナ乾燥方式に適用した場合の実施例を
縦断側面図としてあられした説明図、第６図は同じくマ
イクロ波乾燥方式に適用した場合の実施例を縦断側面図
としてあられした説明図である。 １・・溶鋼鍋、２・・・金属枠、３・・・耐火物、４・
・・マイクロ波発信器、５・・・導波管、６・・・マイ
クロ波受信器、７・・・導波管、８・・・ガスバーナ、
９・・・保温フード、１０・・・マイクロ波発信器、１
１・・・導波管、１２・・・マイクロ波受信器、１３・
・・導波管、１４・・・マイクロ波発振装置、１５・・
・導波管、１６・・・金属蓋、１７・・・スタラファン
。 代理人　弁理士　　木　村　三　朗

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 溶融金属用容器等の内張耐火物にマイクロ波を照射して
   該耐火物中において吸収消費されるマイクロ波電力を測
   定することによってその乾燥度を決定することを特徴と
   する内張耐火物の乾燥度測定方法。