JPS6314809A

JPS6314809A - 溶鉱炉炉底部の測温方法

Info

Publication number: JPS6314809A
Application number: JP15789186A
Authority: JP
Inventors: Fumiaki Yoshikawa; 文明吉川; Masatoshi Ichinomiya; 一宮　正俊
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1986-07-07
Filing date: 1986-07-07
Publication date: 1988-01-22
Anticipated expiration: 2010-03-22
Also published as: JPH0726134B2

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、溶鉱炉炉底部の測温方法に関し、特に溶鉱炉
等高温溶融物を内部に有し、内部を直接監視できない炉
の耐火物の侵食状況およびその耐火物の侵食面上に消長
する凝固層の分布状況を精度良く推定し、操業安定化と
炉寿命の延長を図る管理手段の精度を高める測定方法に
関する。なお本発明において溶鉱炉とは高炉、電気炉ま
たはガラス溶融炉など、炉内に高温溶融物を収容して反
応を推進させる炉を一括して呼称する。

〔従来の技術〕

以下溶鉱炉の代表例として高炉について説明する。

高炉の操業を安定化し、炉寿命の延長を実現するために
は、高炉炉底部の管理が重要な要素となっていることは
公知の事実であり、全１！！：界の高炉操業基はこの点
に力を注いでいる。すなわち、炉底耐大物の侵食状況を
常時把握し、短期的、長期的な保護対策を迅速かつ的確
に実施し、また同時に該保護対策に由来し、耐火物侵食
面上に生成、消滅を繰返す、溶銑、コークス、れんが破
片、その他の装入物の混合した凝固層の分布状況を常時
把握して、耐火物保護対策の定量化を図るとともに凝固
層厚や層厚分布の制御を行うことが重要な課題となって
いる。

上記課題を実行可能とするためには、炉底内部のオンラ
インによるモニタリングが前提となる。

このため発明者らは特開昭６０−１８４６０６号に示す
ように、境界要素法なる新しい数値計算法を応用し、従
来技術では成し得なかった、侵食凝固層ラインの自動推
定および該ラインのオンラインモニタリングによる複数
高炉の炉底の短期的、長期的な保護対策の実施とそれに
よる操業の安定化モして炉底耐大物の侵食進行などの異
常時における即応といった炉体管理、および炉寿命の延
長を実現した。

ここにおいて当然のことながら上述の新規の方法は高炉
炉底各部において十分な数の測温−！ンサが設置されて
おり、かつ正確なΔ１１温データが得られることを前提
としている。

しかし、現実には測温センサの数は少なく、炉底部のあ
るひとつの子午線断面上にあるセンサの数は、多くて９
個程度である。少し以前に建設された高炉では、炉底底
面には唯一点のセンサしが設置されていないというよう
な状況である。また、まとまって測温センサが設置され
ている炉底耐大物の子午線断面の数も少なく、せいぜい
４断面程度である。この理由は、多くの断面に多くの側
温センサを設置すれば、当然のことながら、センサや測
定値の集録装置の維持管理労力は莫大なものとなり、結
局は管理不良となって設置されていても使用されないと
いうような重恩が発生していたことによる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような状況のもとで、発明者らは特願昭６１−０７
９４６０号に示すような全く新規な測温方法を発明した
。

上記発明によれば、測温センサや測温データの集録装置
を増加させることなく、炉底部子午線断面境界上におけ
る任意の時刻の連続的な温度分布を容易に得ることがで
き、特開昭８０−１８４６０６号に示す方法と組合せる
ことによって、炉内状況の推定精度を飛躍的に向上させ
ることができる。また、センサの交換が非常に容易とな
り、かつセンサの数も増加しないため、センサの保守、
管理の労力が減少し、ひいては全センサの測定値の信頼
性を向上させることができる。

第１図に上記発明方法および本発明方法の適用されるス
テーブ冷却装置９を有する高炉炉底部の構造の概略を示
す、炉底は一般に炭素０ｍ化珪素、酸化アルミニウム、
炭化珪素等を主成分とする種々の耐火物２によって構成
されており、それらを保護するために炉底側壁部と炉底
底１１０下に冷却装置９が備えられている。

測温装ｆｉｌｌは、第１図に示す如く、炉底側壁部の耐
火物２と冷却装置９の間、および炉底底盤１０真上の耐
火物２の中に埋設され、１本あるいは複数本の測温セン
サ１２、該センサ１２の巻取り装器１３および該センサ
１２を導通させる通路１４から成り立っている。また必
要に応じ、測温センサ１２の移動方向を変えて案内する
装置１５（例えば滑車）を装備する。測ｉ装置１１は遠
隔自動操作され、任意の時刻の炉底側壁、底面部の温度
を、それぞれの位置について連続的な温度分布として採
取することができる。すなわち、測温センサ１２は巻取
り装置１３によって巻取りあるいは巻戻しされ、通路１
４内を自由に移動し、センサ１２は通路１４内各部の温
度すなわち、各部の耐火物の温度を捕え、炉底部耐火物
２の任意の子午線断面上で、炉底底面では炉底中心から
側壁鉄皮部、あるいは対向する側壁鉄皮部から側壁鉄皮
部まで、そして炉底側壁では羽口８直下から炉底底盤ｌ
Ｏまでの、任意の時刻の連続湿度分布を測定することが
できる。

第２図は散水冷却装置９を有する高炉炉底部に上記発明
方法および本発明方法を実施するための装δを設置した
例を示す概略図であり、第１図における場合と同様に、
任意の子午線断面の境界における連続的な温度分布を検
知することができる。

第６図に上記発明方法が適用される測温センサ感温部１
６の詳細を示す、第６図は温度センサ通路１４として内
径５ｍｍ外径１０ｍｍのステンレス鋼製の配管を用い、
ＪＩＳ規定のシース式に型熱電対（外径３．２ｍｍ）か
ら成る測温センサ１２（長さ２５ｍ）の中間に感温部１
６を備えたものを挿入した例を示す６通路１４は耐火物
２の中に埋め込まれている。

測温センサ１２は両端の巻取り装置１３により巻取り、
巻戻しがなさ・れ、感温部１６は配管１４内を左右に自
由に摺動し各部の温度をとらえることができる。

一般に測温センサの通路１４としては長期使用を考慮し
て耐腐食性の大きいステンレス鋼管が用いられ、また、
測温センサ１２としてはＪＩＳ規定のシース型の８電対
が用いられることが多い。

このシース材０も同様にステンレス製が一般的である。

ステンレスの熱伝導率は２５〜３０Ｋｃａｌ／ｍｈ℃で
あり、Ｊｌｌｌｌｌｌ全装置する際耐火物２との間隙の
充填に一般的に使用されるカーボン質スタンプ材の熱伝
導率は１０〜１２Ｋｃａｌ／ｍｈ℃であって、その比は
２〜３程度になっている。このため、ステンレス部の熱
流束が大となり耐火物２の温度分布と測温装置内の温度
分布が異り、正確に耐火物２の温度を捕えることができ
ないことになる。この状況を模式的に第５図に示す。

第５図に示す例では、センサ感温部１６の位ごでの耐火
物２の温度は約１６５℃であるにも拘らずセンサ通路１
４の熱流束による結果、実際に検出できる温度は約１０
０℃となる。破線矢印で熱流方向を示している。

このように、耐火物２の熱伝導率よりもセンサ１２やセ
ンサ通路１４の熱伝導率の方が高ければ、計測温度は実
際よりも低くなる。この傾向は局部的な温度上昇がある
場合ざらにＷＪ著となり、測温装置の本来の目的の１つ
で、）る局部的な異常侵食を正確に捕えることが困難と
なる。

前述のように、任意の時刻の連続温度分布の測定を可能
にした特願昭６１−０７９４６０号に示す方法をもって
しても、それを実現する測温装置に改良がなければ、そ
の本来の目的は達成されない。すなわち、該測温装置の
測温センサ１２やセンサ通路１４の材質の熱伝導率が周
囲の耐火物２と異なれば、該測温装置内部と耐火物内部
の温度分布が異なり耐火物内の真の温度分布を捕えるこ
とはできない。

本発明はこのような状況に鑑み、測温装置に改善を加え
ることによって、任意の時刻の耐火物内部の温度分布を
より正確に連続的に捕えることを目的とし、木測温装置
によって得られたデータを特開昭６０−１８４６０６号
に示す方法と組合せることによってその真価を発揮し、
炉内状況の推定精度を一段と向上させるものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、発明者らは、高炉炉底部の任
意の子午線断面上で、炉底底面には炉底中心から側壁鉄
皮部あるいは対向する側壁鉄皮部から側壁鉄皮部まで、
モして炉底側壁には羽口直下から炉底底盤まで、耐火物
と熱伝導率が略等しいセラミック管からなる測温センサ
の通路を耐火物内に内在させ、その通路は両端を炉外に
開口させておき、この通路内に両端部を断熱処理した測
温センサを移動自在に挿通し、これを任意に移動させて
炉底部の炉子午線に沿う連続的な温度分布を測定する方
法を開発した。

また−例として、測温センサの各通路をセラミック管お
よび熱の良導体である金属管とを長手方向に交互に配設
して構成し、良導体位置で温度を測定する方法を開発し
た。

〔作用〕

本発明の目的は、任意の時刻の耐火物内部の温度分布を
より正確に連続的に捕えることである。これを達成する
ためには以下の条件が満足されればよい。

■センサ通路１４を耐火物２と熱伝導率が略等しいセラ
ミック材質とする。すなわち、その熱伝導率を埋設する
位置の耐火物２と等しくして通路材質に基づく熱論束の
変化を防止する。当然のことながら、これにより測温装
置と耐火物２は熱的に同一となり、同一の温度分布がセ
ンナ通路１４側で得られることになる。また側温センサ
１２においてもセンサ通路１４と同様な現象を生じ第５
図に示すような！Ｓ流を生じるから、第３図に示すよう
に測温センサ１２の感温部１６の移動方向に熱の絶縁物
２４奢配設し、感温部１６を３断熱処理する。従ってセ
ンサ通路１４と同様感温部１６も測定条件が一様に揃い
その結果正確な測温データが得られることになる。

なお第３図は、測温装置ｔ−ａ成する側温センサとセン
サを挿通させる通路１４の材料の熱伝導率を該側温装置
を埋設する周囲の耐火物の熱伝導率と等しくした場合の
温度分布を示す模式図である。また第５図は、耐火物内
とＪ１１温装置内の温度分布が異なることを示す模式図
である。

■測温装置の１例として、第４図に示すように感温部１
６の両端を熱の絶縁物２４で断熱し、かつセンサ１２を
挿通させる通路１４の構造を熱の良導体と不良導体とを
交互に組合せた。これにより、測温装置を通しての熱の
移動が阻止され、感温部１６がセンサ通路１４の良導体
部にあるとき耐火物の温度が正確に捕えられ、＃数的で
はあるがほぼ連続的に耐火物２の温度分布が得られるこ
とになる。

すなわち、センサ通路１４に、該通路１４の長手方向に
金属管とセラミック管を交互に配設し、熱伝導速度の早
い金属部で測温するため、あたかも炉底耐大物の通路に
面している側に測温センサを備えたと同等の温度検出機
ｆ剋を備えたことになる。

さらに本発明によれば、側温センサや＋１１１温データ
の集録装置の数を増加させることなく、炉底部子午線断
面境界上における任意の時刻の？！Ｉ続的な温度分布を
容易に得ることができ、炉内状況の推定精度を飛躍的に
向上させることができる。また、センサの交換が非常に
容易となり、かつセンサの数も増加しないため、センサ
の保守、管理の労力が減少し、ひいては全センサの測定
値の信頼性を向上させることができる。

〔実施例〕

一般に、側温装置の材質にはその耐腐食性を考慮しステ
ンレス鋼が使用される。この場合、側温装置の熱伝導率
は該装置が埋設される部分の耐火物の熱伝導率に比較し
、２〜３倍大きく、ステンレス部の熱波束が大となる。

このため、耐火物２と測温装置内の温度分布が、第５図
に示すように、異なり、正確に耐火物の温度を捕えるこ
とができない。

本発明を好適に実施できる側温装置１１は、その材質を
セラミックとし該材質の熱伝導率を、測温装ｆｉｌｌの
周囲の耐火物２の熱伝導率と同一とすることを特徴とす
る。このようにすれば、本装置１１と耐火物２は熱的に
同一となり、第３図に示す如く同一の温度分布、すなわ
ち正確な測温データが得られることになる。

また、」−記の目的は、測温装置内の測温センサの移動
方向の熱流を阻止することを併用することによって達成
される。すなわち、測温装置１１のある一部が断熱され
れば、装置内部を通して該部分から熱が出入りしなくな
るので、該部分の温度は周囲耐火物２の温度と等しくな
る。また、測温装置１１の他の実施例を第４図し示す、
測温センサ１２はその感温部１６の両端が熱の絶縁物２
４で熱的に絶縁されていることは、第３図例と同様であ
るがセンサ１２を挿通させるセンナ通路１４の構造は熱
の良導体例えば銅やアルミニウムと不良導体例えばセラ
ミックスとを交互に組み合わせたものとなっており、装
ご内部を通した熱流が阻止される構造となっている０本
測温装置によれば、第４図に示すように、感温部１６が
熱の良導体２２に接触する時、良導体２２は不良導体２
３で挟、まれで熱伝導は感温部１６方向のみとなり、ま
た、感温部１６も断熱されているため感温部１６の移動
方向への８流がなくなる。その結果、感温部１６の指示
温度は感温部１６の位置の耐火物温度と一致し、正確に
炉底部の温度を捕えることができる。

〔発明の効果〕

本発明方法により、任意の時刻の溶鋸炉炉底部の温度分
布を連続的に精度よく把握することができるため、炉底
内部の状態の推定精度は大幅に向上し、耐火物の保護や
それによる炉寿命の延長、および適切な出銑滓作業など
高炉操業の安定化に図り知れない効果を奏する。

【図面の簡単な説明】第１図、第２図は本発明方法に係る高炉炉底部の断面図
で、第１図はステーブ冷却装置を備えた高炉での測温通
路の設置位置の概略を示し。第２図は、散水冷却装置を備えた高炉での測温通路の設
置位置の概略を示す。第３図、第４図は本発明方法を好
適に実施できる測温装置であり、第３図は、　Ｊｌｌｌ
温装置を構成する測温センサとセンサを挿通させる通路
の材料の熱伝導率を該測温装置を埋設する周囲の耐火物
の熱伝導率と等しくした場合の温度分布を示す模式図、
第４図は、Ｉｊ／４温装置全装置する測温センサの感温
部の両端を熱的に絶縁し、かつセンサを挿通させる通路
の構造を熱の良導体と不良導体とを交互に組み合わせた
ものとした場合の温度分布を示す模式図、第５図は耐火
物内とＪｌｌ！ｌｌ差温の温度分布が異なることを示す
模式図、第６図は、従来例のＭ４温方法に用いるセンサ
感温部の詳細を示す説ＩＪＩ図である。ｌ・・・対称軸　　　　　２・・・炉底耐大物３・・・
等全線　　　　　５・・・出銑口レベル８・・・羽口レ
ベル　　　９・・・冷却装置１０・・・炉底底盤　　　
１１・・・測温装置１２・・・測温センサ１３・・・巻取り装置１４・・・測温センサ通路１５・・・測温センサの移動方向を変える装置１６・・
・測温センサ感温部２１・・・高炉外壁鉄皮２２・・・熱の良導体　　２３・・・熱の不良導体２４
・・・熱の絶縁物

Claims

【特許請求の範囲】１　溶鉱炉炉底部に測温センサを導入し、炉底、炉壁を
含む温度を測定する溶鉱炉炉底部の測温方法において、溶鉱炉炉底部耐火物内に溶鉱炉の子午線断面に沿い前記耐火物と熱伝導率が等しいセラミック管か
らなる測温センサの通路をその通路両端を炉外に開口さ
せて内在させ、該通路内に両端部を断熱処理した測温セ
ンサを移動自在に挿通し、該通路の両端より通路内部の
該測温センサを移動させて炉底部の炉子午線に沿う連続
的な温度分布を測定することを特徴とする溶鉱炉炉底部
の測温方法。２　測温センサの各通路をセラミック管および熱の良導
体である金属管とを長手方向に交互に配設して構成し、
該金属管位置で測温することを特徴とする特許請求の範
囲第１項に記載の溶鉱炉炉底部の測温方法。