JPS5930399Y2 - 耐火物壁侵食検知センサ− - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、耐火物で形成された壁筋の侵食状況を簡単に
検知することのできる検知センサーに関するものである
。

高炉、転炉、取鍋等の様に高温の金属溶湯を収納し、或
は高温環境下に厳しい冶金反応を行なわせる容器、更に
は均熱炉等の様に長期間に亘って内部を高熱に保持する
炉体等は、鉄皮等により形成される枠体や箱体の内側に
耐火物を内張すしてなるものである。

しかしこれらの耐火物層は、長期間に亘って熱的及び／
又は機械的刺激を繰９返し受けており、徐々に脆化が進
行して脱落等の損耗が発生し、応急的又は根本的な補修
を行なうことが必要になってくる。

その為耐火物の損耗状況（換言すれば残存状況）を正確
に把握することは、安全操業を続行していくうえで不可
欠の管理項目になっている。

上記管理の手法としては、鉄皮の外観や温度によって推
察する方法が主流を占めてきたが、極めて精度の低いも
のであったから、先に本出願人は、実開昭５５−１０５
１４０号によって温度分布検知センサーを提案した。

このセンサーを用い、且つ特開昭５５−１１９１１４号
に記載した耐火壁損耗状況把握方法を駆使すれば、耐火
物の内面位置はかなりの高精度で把握することができる
。

但しこの方法ではコンピューターによる計算操作が必要
である為、色々な耐火壁をとりあげて簡単に適用するこ
とができず、汎用性に欠けるという問題が残された。

勿論上記センサーを耐火物内に埋設して利用した場合、
耐火物の損耗が進行してセンサーの検知部が破断された
ときには異常な出力信号が観測されるので、該信号のみ
によって侵食位置を検知するという簡易手法を行なうこ
とも可能ではある。

しかし上記センサーは、シース型熱電対又はシース型抵
抗温度計を利用するものであるから、上記信号は本質的
に温度信号であり、炉内温度の急変による変動と上記破
断による変動との区別は必ずしも容易でなく、時には決
定的に誤１つた判断を下す恐れもあり、信頼性に欠ける
という問題がある。

本考案はこの様な事情に着目してなされたものであって
、簡単に測定できること、及び正確に判定できることの
２点を満足するセンサーを提供しようとするものである
。

しかして本考案に係るセンサーとは、電気抵抗の温度依
存性が小さい２本の高融点線材を絶縁的に平行配列する
と共に、それらの先端部を接触又は非接触の検知部とし
、シース管内に収納してセンサー素体を構成する点に第
１の要点があり、上記検知部が長さ方向の異なる位置に
くる様にセンサー素体を配列し、その先端部にセンサー
素材と同質素材の先端揃え部材を配設すると共に、これ
らを絶縁的に外套シース内に収納して検知センサーを構
成させる様にした点に第２の要点が存在する。

第１図は、検知部を非接触状態で構成した場合について
の本考案原理説明図であり、第２図は検知部を接触状態
で構成した場合についての同原理説明図である。

１ず第１図において、２本の高融点線材３ａ、３ｂが平
行に且つ絶縁的に耐火物１中に配設される。

Ａの状態では耐火物１が損耗しておらないので、金属溶
湯２と検知部Ｐは隔離されている。

従って検知部ＰＫは全く異変が発生しておらず、線材３
ａ、３ｂ間に電位差を与えても電流が流れないから、耐
火物１に異常が無いと判断できる。

これに対し耐火物１の損耗が進行してＡ′の状態になっ
たとすると、溶湯２が検知部Ｐにおよんで線材３ａ、３
ｂの先端が溶融短緒され、上述の電位差を与えておくと
一気に通電が行なわれるので電流の発生又は急上昇によ
って、耐火物１の損耗がにの状態迄進んだということが
推察される。

従って鎖線Ｂで示す如く、検知部Ｐが浅い位置に配位さ
れる様に線材を埋め込んでおけば、検知部Ｐ′が溶融短
縮されるのは、耐火物１が鎖線すの位置まで損耗してき
たときであって、線材の先端位置を耐火物１の厚さ方句
の異なった位置に種々設定しておけば、耐火物１の損耗
が進行していく毎に夫々の検知部において線材の溶融短
緒が行なわれ、損耗の現況を正しく把握することが可能
となる。

第２図の場合も本質的に第１図の場合と変らないが、こ
こではＡに示す如く健全状態の時に検知部Ｐの通電が行
なわれており、にで示す様に溶湯が接近してその熱影響
が検知部Ｐに及び、当該部分の線材が溶融して通電が解
除されると、線材３ａｔ３ａ間の電流値が急降下乃至零
となり、損耗の進行がにの状態迄到ったということが推
察される６尚損耗が更に若干進んでに′の状態になると
、第１図のにと全く同じ状況となり再び通電が行なわれ
る。

従って第２図の場合においては、Ａにおける通電からに
′における通電の間に、極めて短時間、時により瞬間的
に断線したことを検知し、該検知によって損耗がＡ′或
はに′の状態迄進んだ旨を推察することができる。

尚鎖線Ｂ、ｂについては第１図と全く同様に考えれば良
い。

上記の各説明は、耐火物１内に金属溶湯が存在するとし
て考察したものであるが、炉内が高温雰囲気でありさえ
すれば該雰囲気温度によって線材が溶融するので、これ
に伴なう断線或は融接を利用して上記の検知を行なえば
良い。

従って本考案センサーの適用対象は高炉（”’ＩＩＥ炉
等の金属溶湯容器に限定されず、均熱炉の様に炉内雰囲
気が高温である装置の全てに適用することができる。

尚金属溶湯容器の場合には金属の種類によって溶湯の温
度はかなり違うし、その他の高温容器についても処理の
対象や内容によっては炉内温度が異なる３又同−の炉で
あっても測定部位によって炉内温度が変る。

従って本考案で利用する上記線材は、炉内へ露出した段
階ではじめて溶融する様な融点のものでなければならず
、対象炉や装入部位を考慮して夫々最適の素材を選択し
なければならない。

即ち本考案の要件を満足する第１の要点は高融点である
が、目的に応じて融点の異なる素材を利用すれば良い。

尚ここに選択される素材は、当然ながら非導電性であっ
てはならないが、耐火物の温度が炉内の状況に応じてか
なり変動するという実情を考えると、耐火物の温度によ
る影響を大きく受ける素材は余り好１しくばない。

従って電気抵抗の温度依存性（電気抵抗の温共係数）が
小さい素材を用いることが第２の要点であり、且つ線材
３ａ 、３ｂは夫々同一の素材によって形成したものを
使用することが推奨される。

次に本考案装置の具体的構成を実施例によって説明する
。

第３図は本考案に係るセンサー素体の一部破断側面図で
あって、耐食性や耐熱性の良い素材、例えばステンレス
鋼やインコネル製のシース管４には、上記条件を満足す
る１対の線材（例えばクロメル、マンガニン或はアルメ
ル等の高電気抵抗性合金製線材）３ａ、３ｂが平行に被
設される。

これらは絶縁性物質例えばマグネシアの如き耐火材５に
よって絶縁的に保持されると共に、長さ方向への熱伝達
を可及的に抑制する。

尚先端検知部Ｐの接触、非接触は問わないが、これらの
後端はシース管４の後部において導線６ａ、６ｂに接続
され、電流計等適当な測定器を経て電源に接続される。

第４図は、上記のシース管４を、該シース管４と同様の
素材で形成された外套シース８の内部に適当本数略平行
に収納した状況を示す一部破断斜視図であり、各シース
管４は前記マグネシアの如き耐火材によって互いに絶縁
的に保持されるが該耐火材は図面上省略している。

第４図では右上方が検知側であり、右上方を炉内方向に
向けて耐火物中へ埋設する。

従ってシース管４も右上方に向けて配設するが、それら
の先端（検知部）Ｐは第４図に示す如く長さ方向におい
て異なる位置を占める様に配設される。

図ではほぼ等ピッチで長さ方向の位置を変更しているが
、このピッチは任意であり、勿論無作為であっても良い
。

但し本考案センサーを耐火物中へ埋設する時に、各検知
部が耐火物の厚さ方向にみてどの位置に存在するかは、
当然正しく承知しておく必要がある。

そしてこれら各センサー素体（シース管４）の先端には
、該センサー素体と実質的に同一素材からなるダミーセ
ンサー４′が接続され、各センサー素体の測定条件を均
一化する様に工夫しておく。

尚ダミーセンサー４′に線材３ａ、３ｂを埋設すること
は任意であるが、埋設する場合においてセンサー素体内
部の線材３ａ、３ｂに接続しないことは当然である。

第４図の７はセンサー素体とダミーセンサー４′の接続
部を示すが、元々シース管４を全て同一長さに形成して
３ａ、３ｂの先端到達位置を変える様にしてセンサー素
体を形成し、該到達の位置（検知部）よシ前方をダミー
センサーとみなす様に構成することも可能であり、この
時は上記の接続部７は形成されないが、ダミ一部が損耗
して耐火物１の内面へ露出したときに、炉内の高温によ
る影響がシース管内を通して検知部に及び誤１った判定
が下される恐れもあるので、シース管内の充填密度を向
上させる等の工夫を行なって前述の熱影響を抑制するこ
とが必要である。

ところで第４図に表われた６本のセンサー素体のうち１
本は、ダミーセンサーを接続しないでその検知部Ｐを外
套シースの最先端１で及ぼしているが、これは、該最先
端を耐火物の内面直近部迄埋め込１せる為であって、こ
の様な例が本考案に含１れるのは当然である。

又場合によっては外套シース管１を更に長くして第４図
の右上方へ延長すると共に、夫々に更に長いダミーセン
サーを取り付けることも可能である。

本考案の構成は概略上述の通りであるが、線材３ａ 、
３ｂの溶融断線又は融接による電気信号をもって検知す
るものであるから、シース管及び外套シース内の長手方
向の熱伝達は可及的に抑制すべきである。

その為には前述の如く耐火材等の充填密度を高め、充填
物中の残存空気量をより少なくすることが必要であるが
、その為の一手段としで、充填後のシース管や外套シー
スを絞り加工Ｃ減径加工）に付し、残存空気を絞り出す
方法が推奨される。

本考案センサーは以上の如く構成されるので、測温信号
に頼らず、電気信号によって０Ｎ−ＯＦＦ的に、又はこ
れに近いレベルで急変する電気抵抗や電流によって劇的
に判定できるので、コンピューターの様な複雑な計算や
学習は不要であり、きわめて簡便に耐火物の損耗を検知
することができる。

従って色々な溶湯容器や熱処理容器に対して気軽に利用
でき、しかもその検知精度は極めて高いという利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１，２図は本考案センサーの原理図、第３図はセンサ
ー素体の一部破断側面図、第４図は本考案センサーの一
部破断斜視図である。 ３ａ、３ｂ・・・線材、４・・・シース管、８・・・外
套シース。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 略平行に配列された電気抵抗の温度依存性が小さい２本
   の高融点線材の先端を、接触又は非接触の検知部とする
   と共に、少なくとも検知部以外は絶縁的に保持してこれ
   らをシース管内に収納してセンサー素体を構成すると共
   に、上記センサー素体は、上記検知部が長さ方向の異な
   る部位に位置する様に平行配列し、これらの最先端部に
   はセンサー素体と同質材料で形成した先端揃え部材を配
   設すると共にこれらを絶縁的に外套シース内に収納して
   なることを特徴とする耐火物壁侵食検知センサー。