JPS6149984A - 置き去り型ゾンデを用いたたて型充填反応層内状態検出方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高炉のようなたで型充填反応層の温度、ガス
組成、ガス圧力、笠の少なくとも１つを門定して反応層
内の状態を検出する方法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、高炉における物理的、化学的な動的挙動を検出し
高炉内の状況を把握するために、種々のゾンデが提案さ
れている。

これらの従来技術の例として次のような技術がある。

■特開昭４９−４５９１号公報に示されているように、
高炉の半径方向に変位自在に設けた、所謂、水平ゾンデ
。

■特開昭５４−１１４４０２号公報に示すような測定プ
ローブに、重錘をつけ高炉内に送り込み重錘の着床点で
測定を行い、荷下りに応じて順次測定をつづける。所謂
、可撓型炉頂装入垂直ゾンデ。

■特公昭４７−４３７２１号公報に示すような剛体ゾン
デを炉頂より垂直に挿入し、荷下りに応じて降下する、
所謂、剛体型垂直ゾンデ。

■特公昭５７−４８６２１号公報のように、炉頂部より
複数個の測定素子を取りつけた割体支持器を炉頂傾斜に
そって着床させ、装入原料の荷下りに応じて順次、測定
素子を降下させる、所謂、炉頂埋設型垂直ゾンデ。

ところがこれらの従来技術は次のような問題点がある。

〔発明が清快しようとする問題点〕

■の水平ゾンデの測定場所は正確であるが、炉内荷下り
に対抗する曲げ応力が加わり設備が犬がかりで高価とな
る。又垂直方向の温度分布を正確に知りたい場合は、垂
直方向に複数本必要となり、炉下部に設置するゾンデは
巨大となり荷下りの障害にもなり設備費が犬になる。

■の可撓型炉頂装入垂直ゾンデは、特開昭５９−１６９
１７号公報に指摘しであるように、着床点が不正確であ
り、更に炉高方向での荷下り速度がちがうためプローブ
の消耗長さと、測定素子の降下長さがばらばらであり不
正確であるため降下位置が不正確である。

■の剛体型垂直ゾンデも特開昭５７−１６９１７号公報
に指摘しである様に、原料装入装置との関係から測定可
能範囲が炉壁近傍にかぎられ装置も大がかりで高価にな
る・ ■の炉頂埋設型垂直ゾンデは、上記■〜■の欠点を解消
する点では優れた発明である。

しかし、この場合にも次のような問題がある。

ａ、炉頂傾斜にそって着床させるために、原料を装入す
ると炉中心方向にすべり移動するため正確な位置決めが
困難である。このすベリを防止するためには、剛体支持
器は、必ず炉頂半径とほぼ同一でなければならない。従
ってこの従来技術の明７１゛旧魯中にも説明されている
様に、休風後の測定ではプローブの挿入方法は比較的簡
単であるが、定常的に測定する装置とするためには炉頂
部にかなり大がかりなプローブ装入装置を設置する必要
がある。

ｂ、又ベル式の場合も原料のダンプから次のダンプまで
２分程度であり、これにプローブを決められた様に水平
におくことは極めて大がかりな装置を必要とする。

Ｃ０又この従来技術の可撓性リード部（ワイヤや熱電対
リード線、及びフレキシブルチューブ）は原料装入装置
との関係よりその第２図に示されているように炉壁部を
降下することになり、炉壁では炉内の平均的荷下り速度
より一般的に異っているため、フレキシブル部と剛体部
に相対的な速度差を生じてフレキシブル管部切断の原因
になる６ｄ、更に炉下部を測定したい場合でも、必ず上
部からプローブを降下させる必要がありプローブ消耗長
さに無駄がある。

ｅ、又この従来技術では、可撓性リード部の消耗長さと
降下速度を利用して測定素子の降下位置を推定すること
になるが、この場合には炉下部になる程、降下長さが長
くなり推定誤差が大きくなるため、炉内プローブ位置を
正確に把握することが難しい。

例えばプローブを装入原料の荷下りに従って降下させる
場合には、炉内の上部と下部の荷下りの速度が異るため
本明細書に添付した図面の第５図に示すように、プロー
ブにたわみが生じプローブの炉内での降下長さが長くな
るほど誤差が大きくなり、プローブ位置を正確に把握す
”るのは困］こなる。

本発明は前述した従来技術の問題点を沸決することを目
的ととてなされたもので、たて型充填反応層内の高さ方
向にも半径方向にも、任意に反応層の状況を把握できる
方法を提供することを目的とする。

また本発明のもう１つの目的は、剛体からなる測定機器
を常時たて型充填Ｆ！ＩＦｉ内に装入しないで反応層内
の状況を把握できる方法を提供することにある。

さらに本発明の他の目的は、大がかりなプローブ装入装
置を設けることなしに簡単な装入装置を用いて炉内状況
を把握する方法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

前記の目的を速成するために本発明では、可撓性のプロ
ーブを、剛性の案内管を用いて測定箇所近傍の充填反応
層の原料層内に挿入し、炉径方向の位置決めをした後、
プローブを原料層に置き去りにしてＪ７に料と−Ｘｌｔ
に降下させながら炉高方向の炉内状況を検出することに
特徴を有し、その要旨は、たて型充填反応層内の状態検
出予定位置の上部近傍の原料層内に、測温素子、ガスサ
ンプリング孔、圧力センサーのうち少くとも１つを具備
した可撓性プローブを、剛性案内管を用いて炉壁部を通
して挿入したのち、前記剛性案内管を炉壁方向に後退さ
せて可撓性プローブを原利層内へ誼き去りにし原料の荷
下りに従って降下させながら炉内状況を計測することを
特徴とする置き去り型ゾンデを用いたたて型充填反応層
内状態検出方法である。

以下本発明の詳細な説明する。

まず本発明を実施するための装置について説明する。

第１ａ図に示すように、本発明で使用する垂直ゾンデは
測定毎に消耗する部分（以下プローブと言う）１と、プ
ローブ１を炉ＦＳの内部に挿入する部分（以下プッシャ
ーと言う）２と、プローブ１とプッシャー２の一部を炉
内へ案内する導管及びその付属語でなる案内装置３より
構成されている。

更にプローブ１は、炉内にプローブ１が押し込まれると
きにプローブ１先端を保護するためと、プッシャー２よ
りの応力をうけるためのプローブ先端部（このプローブ
先端部はガス吸引のためのガス吸引孔１３がもうけであ
る。）１１と、特開昭５９−０５０３２４号公報に記載
しているような、熱電対１４等を装備したフレキシブル
チューブ１２より構成されている。

プローブ先端部１１の頭部拡大断面を第１ｂ図に、また
、プローブ先端部１１の尾部拡大断面を第１ｃ図に示す
。この第１ｃ図は、第１ａ図に２点鎖線の丸ＩＣで囲ん
で部分の拡大断面図である。

プッシャー２は、プローブ先端部１１を炉内に送り込む
ための力を伝達するプッシャーパイプ２１と、油圧シリ
ンダーもしくは回転ローラーより作られた押込力発生装
置２２と、プローブ１のフレキシブルチューブ１２部を
シールするのシール２３からなる。シール２３は、例え
ば特開昭５９−０５０３３７号公報に記載しである様に
、シール性が充分で水平応力のあまりかからない構造の
ものが良い。

案内装置３部は、炉壁部での荷下り不揃部をさける長さ
、多くの場合約５００ｍｍ程度炉内に突き出し、中空の
プローブ先端部１１及びプッシャーパイプ２１を炉内に
案内する、いわゆる埋込型導管３１部と一次遮断弁３２
、カッター３３．二次遮断弁３４及びプッシャーパイプ
２１と導管３１部をシールするシール装置３６より構成
されている。

埋込型導管３１部は、本装置の様に炉内に少々突き出し
ている程度ならば、佃単な冷却で半永久的に炉内に取り
付けても良いし、既知のシャフＩ〜水平ゾンデの様に、
使用時のみ炉内へ突込んで利用できる様にしても良い。

導管３１部は、第１ａ図の様に、ブロー、ブ先端部１１
が相対的にずれながら降下するので、急激な曲げ応力を
受けないよう先端に適当なまるみをつけるのが望ましい
。

非測定中に、高炉と外気との通気を遮断するための一次
遮断弁３２部でフレキシブルチューブ１２を、又、押し
込み中に何らかのトラブルでブツシャパイプの進退がま
まならぬ場合にブツシャ−パイプ２１とプローブのフレ
キシブルチューブ１２を切断するための、パイプカッタ
ー３３及びその場合に高炉と外気を遮断する二次遮断弁
３４を設けている。この二次遮断弁３４は、高炉より少
々のガスもれを覚悟すれば、必要ではない。

−次遮断弁３２と二次遮断弁３４の間に安全のため炉内
圧より高圧の窒素供給弁をｉｆｆえると良い。

即ちプッシャーパイプ２１と炉外とをシールする装置、
例へば特開昭５９−０５０３３７号公報に記載されたシ
ールである。

以上が本発明で使用する垂直ゾンデの構成の概略である
。

次にこれ等を利用して高炉内の測温、ガスサンプリング
、炉内圧力等を測定する本発明の手順について説明する
。

先づ測定用プローブ１のフレキシブルチューブ１２をプ
ッシャーシール２３及びプッシャーパイプ２１に通した
後、プローブ先端フレキシブルチューブ１２の先端）に
プローブ先端部１１を固定する（固定法は図示せず）。

次いでプローブ先端部１１からゾンデシール３６部にプ
ローブ１及びプッシャーパイプ２１を挿入する。この場
合、カッター３３部に、炉内圧より少々高圧の窒素を供
給するためのバルブを開け、プローブと案内装置３部、
ならびにプローブ先端部１１とプッシャーパイプ２１の
シール性をテストする。シールが確認されるとプローブ
先端部１１が導管３１の先端に達するまでガイドパイプ
２１を押し込む。先端到達は、先端部１１が装入原料に
あたるので容易に確認できる。

そこで水平方向への所要装入深さを決めて、プッシャー
固定部をその長さだけ後退させ、そこでプッシャー駆動
部とプッシャーパイプ２１を固定して、炉内へプローブ
を突き込み所定の長さで停止して、ただちにプッシャー
とプッシャーパイプ２１を初期設定位置より、ガイド部
先端まるみを考えて、約３００ｍｍ程度後退させ、プロ
ーブ１（プローブ先端部１１およびフレキシブルチュー
ブ１２）を置き去りにする。

この場合、プローブ先端部１１がプッシャーパイプ２１
と一諸に後退しない様な工夫が必要である。

置き去りになったプローブは、ただちに原料と共に降下
を始める。この場合、プローブガイド（導管３１等）の
中でのプローブ（フレキシブルチューブ１２）のたるみ
長さがあるので数秒たつとプローブ引き込みが確認され
る。

プローブを置き去りにすると同時に、もしくは一定時間
経過後に温度、ガスサンプリング、圧力側室など計測を
開始し、プローブが所定の位置にきたら（多くの場合、
温度で１１００°Ｃ程度に達したら）、プッシャーパイ
プ２１の炉内側を二次′ｇ所弁３４近くまで後退させ、
プローブをカッター３３で切断し、炉内へ切り落し、−
次遮断弁３２゜及び窒素供給弁を閉じ、プッシャーパイ
プ２１をゾンデシール３６部まで後退させ、二次遮断弁
３４を閉じて測定が終了となる。

なお、プローブが所定の位置に到達した場合、ガスサン
プリング用のプローブパイプ（フレキシブルチューブ）
を閉じて、その後方から切り離し。

プッシャーパイプ２１を通過する前にキャップをかぶせ
て、測定を完了させ、その後プッシャーパイプ２１を抜
く方法もある。

〔実施例〕

一本のプローブの先端にガスサンプリング孔を設けると
ともに熱電対を設け、さらに先端部より後方の５００ｍ
ｍと１０００ｍｍにも熱電対を設けたプローブを高炉の
ストックラインの本部３６００ｎ＋＋ｎの炉壁に設けた
炉内へ、その先端が６００ｍｍ突き出た導管３１部先端
よりプッシャー装入長さを２０００　ｍ　ｍにして炉内
へ挿入した後、プッシャーパイプ２１を導管３１部内へ
後退させてプローブを炉内に置き去りにし、原料の荷下
りに従って降下させながら温度、ガス組成、及び圧力を
ｄｌす定した結果を第２図〜第４図に示す。

第２図は、炉内の温度測定結果を示し、図中のＡは炉壁
より２６００ｍｍの位置の、またＢ、Ｃはそれぞれ２１
００ｍｍと１６００ｍｍの位置の温度を示す。

第３図は、００％と６０２％の測定結果を示すクラブ、
第４図は、炉内圧力の測定結果を示すグラフである。

第２図と第３図において、温度をｙｔ、ガス分析値をｙ
２とするとともに、ストックラインからの垂直降下距離
（ｘ）の関係をみると、 ｙｉ＝ａｉｘ’　　＋ｂｊｘ’　　＋ｃｉｘ”　　十ｄ
ｉｘ＋ｅｉの４次以上の曲線となっている。従って測定
点は同一のプローブの垂直降下線に沿って少くとも５点
以上の決定値が必要である。この場合測定点は特に変化
の大きい所での測定値が得られる方がより正しい推定値
が得られるので、高炉の場合にはストックラインより下
方３０００　ｍ〜８０００　ｍのゾーンとスｈ　７クラ
インより下方１１．０００ｍ−１６，０００ｍ　（７）
ゾーンの２ケ所の連続値があればその間のテークより、
曲線に適合する特に４次以上の値を決めれば、炉内全域
をヨリ定することなしに温度とガス組成を非常に正確に
推定することが可能となる。

本発明では前述したように炉内でのプローブの降下正射
が長くなるほどプローブ位置を正確に把握することが難
しいことを知見したことにより、炉内の１Ｉ１１定箇所
を予め決め、その測定ゾーンの上部近傍にプローブを挿
入することによりプローブの位置を正確に推定でき、よ
り正確なデータが得られる。

この場合プローブは、測定予定ゾーンの上部より１００
０ｍｍ以内の上方に挿入するのが好ましく、最も好まし
くは４００ｍｍ以内の上方に挿入するのが良い。

さらに本発明方法ではプローブを剛性案内管を用いて炉
内に挿入するので、炉径方向の任意の位置に挿入できる
ので、炉壁に１ケ所のプローブ挿入装置を設けて、これ
よりプローブを必要回数挿入することにより炉内の任意
の場所の温度、ガス組成、圧力等を測定することができ
る。一方、測定効率を良くするためには炉高方向に複数
のプローブを挿入装置を設けて複数のプローブを挿入し
て同時に測定することが望ましい。この場合本発明では
剛性案内管（パイプ２１）をプローブ挿入後に後退させ
ることによって、炉内に挿入するので炉径方向の任意の
位置に挿入できるので炉壁に１ケ所のプローブ挿入装置
を設けて、これよりプローブを必要回数挿入することに
より炉内の任意の場所の温度、ガス組成、圧力等を測定
することができる。

一方詣定効率を良くするためには、炉高方向に複数のプ
ローブ挿入装置を設けて複数のプローブを挿入して同時
に測定することが望ましい。この場合本発明では剛性案
内管（パイプ２１）をプローブ挿入後に後退させること
によって、炉内に剛体からなる測定器機を常時装入しな
くてすむので好都合である。

〔発明の効果〕

本発明によって以下の効果が得られる。

■計測箇所の近傍上部にプローブを挿入するのでプロー
ブの位置が正確に推定でき、精度の良い測定結果が得ら
れる。

■プローブは炉壁部を通して剛性案内管で挿入するので
装入装置を大がかりにする必要がない。

■１箇所の装入口より複数のプローブを挿入することに
より炉内の任意の箇所を計測できる。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図は、本発明によりプローブを高炉内に置き去り
にした状態とプローブを挿入するための装置を示す側面
図、第１ｂ図はプローブ先端部１１の頭部の拡大断面項
、第１ｃ図は第１ａ図に示す２点鎖線の丸ＩＣで囲んだ
箇所の拡大断面図である。 第２図は、本発明によりＩ’ｌ定した炉内の温度測定結
果を示すグラフ、第３図は本発明により測定した採取ガ
ス組成の測定結果を示すグラフ、第４図は本発明により
ヨリ定した圧力の測定結果を示すグラフである。 第５図は、従来法により高炉内にプローブを挿入して置
き去りにした場合の、プローブの降下状況を示すｉ断面
図である。 １ニブローブ　　　　　　２：プッシャー３：案内装置
　　　　　１１ニブロ一ブ先端部１２：フレキシブルチ
ューブ １３：ガス吸引孔　　　　１４：熱電対２１：プソシャ
ーパイプ（剛性案内管）２２：押込力発生装置　　２３
：シール３１：埋込型導管　　　　３２ニ一次遮断弁３
３：カッター　　　　　３４＝二次遮断弁３６：シール
装置 第２図 ｎ 第３図 ガス紹成→ 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. たて型充填反応層内の状態検出予定位置の上部近傍の原
   料層内に、測温素子、ガスサンプリング孔、圧力センサ
   ーのうち少くとも１つを具備した可撓性プローブを、剛
   性案内管を用いて炉壁部を通して挿入したのち、前記剛
   性案内管を炉壁方向に後退させて可撓性プローブを原料
   層内へ置き去りにし原料の荷下りに従って降下させなが
   ら炉内状況を計測することを特徴とする置き去り型ゾン
   デを用いたたて型充填反応層内状態検出方法。