JPS63297512A - 高炉炉底部の管理方法 - 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〕 本発明は高炉炉底部の管理方法に関し、炉底部耐火物の
侵食状況を計測し、異常侵食を阻止しようとするもので
ある。

〔従来の技術〕

高炉炉底部は、建造時は第６図に示すように煉瓦が階段
状に充分な厚さに積まれているが、高炉操業に伴なって
侵食され、内面が点線で示すように拡がり、煉瓦積層厚
は薄くなって行く。余りに薄くなると外面を構成する鉄
皮の溶損事故を生じるから、煉瓦厚みの管理は重要であ
る。

炉底管理手段として最も広（用いられているのは温度計
による方法である。即ち側壁部の全周に８０個、コーナ
一部に１０個、炉底部に１０個など多数の温度計を煉瓦
内に埋設しておいてこれらが測定する温度を取込み、煉
瓦の残存厚を算出する。侵食が進むと埋め込んでおいた
温度計までの煉瓦厚みが薄くなるから温度計の出力は上
り、従って温度計出力から該厚みを算出することができ
る。　（ＩＩＩ壁部では各部の厚さＸ＋〜ｘ４および伝
熱係数λ１〜λ４を第７図（ａ）の如（とると、測定点
から煉瓦内面までの距％１ＩＸ４は次式で表わされ、ま
た炉底では各部の厚さｘ１〜ｘ３および伝熱係数λ童〜
λ３を第７図（ｂ）の如くとると、上層煉瓦の厚みｘ３
は次式で表わされる。

炉底管理（煉瓦厚みの測定）には種々の方法が提案され
ているが、温度計による方法を駆逐するほどのものはな
く、現在の主流は温度計法である。

しかし温度計法は、それ程精度の高いものではない。第
８図は上記算出値と、高炉を解体して実測した値との相
関を示す図である。横軸は計算値、縦軸は実績値で、こ
れらが一致するなら４５°線が画かれる。第８図（ａ）
は側壁部の対比結果で、Ｏ印は健全層、×印は脆化層上
面である。これをみると、残存厚が過大に算出されてい
ることが分る。

また第８図（ｂ）は炉底部の対比結果で、○印は健全層
、Δ印はＦｅ侵入層である。この場合は残存厚が過小に
算出されている。

煉瓦の侵食は第１図点線で示すように椀状に、周方向で
円形に進むのが理想的であるが、実際には解体調査で明
らかなように局部的に侵食が進み、円形から可成りはず
れた凹凸形状を示す。侵食が温度計と温度計の間で進む
と、これらの温度計は残存厚はまた大であるとし、見込
み誤りを生じる。これを防ぐには多数の温度計を密に分
散配置するのがよいが、勿論コスト高にはなる。しかし
多数の温度計を使用するという方法は実用されており、
次表はその一例である。

表１ 即ち測定される温度が上昇し、残厚が薄くなるに従って
温度計を増設し、チェック頻度を高める、という方法が
とられる。また残厚が小になるにつれて当該羽目の径縮
小、閉塞、休風処匝がとられる。

このように、温度計は確実な方法ではあるが測定精度は
それ程高くはな（、局部侵食に対処するには多数の温度
計を高炉に埋設せねばならないという問題がある。

厚み測定にはよく超音波が使用されるが、これは高炉煉
瓦層のような厚いものには通用できない（減衰が著しく
て反射波がとれない）。ハンマで叩いて異常チェックす
るという方法は古くから行なわれているが、この方法で
発生するｆＥ撃弾性波の反射波を利用すると厚い構造物
の厚み測定が可能である。特開昭５７−１７５９５２は
その一例で、コンクリート構造物の表面に置いた衝撃板
をハンマで叩いて衝撃弾性波を発生させ、この際高範囲
の周波数の波が発生するがそのうちの数Ｍ　Ｈｚ以上の
高周波を衝撃板上に置いた厚み圧電素子により検出しく
周波数が高いので発生時点を正確に検出できる）、衝撃
板よりコンクリート構造物に伝わり反対側の面で反射し
てきた低い周波数（高周波は減衰してしまっている）を
タワミ形圧電素子で受信し、この送、受信間の時間と伝
播速度からコンクリート構造物の厚みを求める。

この方法は高炉煉瓦壁に通用しても良好に反射波が得ら
れ、残存厚の測定が可能である。本出馴人が出願した特
願昭６１−１４６５０３号［高炉操業方法」および特願
昭６１−１３９９００号「衝撃弾性波による複層耐火壁
の厚み検出方法」はこの衝撃弾性波を利用したものであ
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

高炉々底耐火物の侵食は一様なものではなく、局部的な
異常侵食が多々見られ、従って炉底部管理には数多（の
温度計を埋設して局部侵食に備える必要がある。しかし
ながら温度計を耐火物内に多数埋設することは費用がか
−るばかりか、鉄皮の強度を低下させるので、余り高密
度に多数配置することは好ましくない。

また温度計による方法では、耐火物中の伝熱が定常化す
るのに時間がか−り、レスポンスが遅く、即時の残厚検
出はできない。

本発明はか＼る点を温度計と衝撃弾性波センサの併用に
より、改善しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明では高炉々底部の管理に、該炉底部に設置されて
いる温度計（熱電対）を用い、また該炉底部に衝撃弾性
波センサを全周走行可能に配設して該センサを利用する
。そして第１図に示すように常時、該温度計による耐火
物（煉瓦）の残厚測定を行なう。この残厚測定は第７図
で説明した要領で行なう、高炉炉底部特に側壁部の全周
に分散配置した温度計の各々の出力を管理し、前回測温
値に比べて今回測温値が異常に上昇したものがないか否
かチェックする。

あれば、その温度計が設置されている部分へ衝撃弾性波
センサを移動させ、その部分を走行しなから残厚測定を
行なう、この測定要領は前記特開昭５７−１７５９５２
の測定法に準する。衝撃弾性波センサは走行しながらそ
の走行路に沿う微小間隔の各点で残厚測定を行なうので
精密なデータが得られ、この精密データを元に、高炉炉
底部側壁の耐火物の侵食抑制操作を行なう。この操作は
前記の羽口径縮小、閉塞、休風等である。

この操作で、異常昇温した耐火物の内面には保護層が形
成される。この保護層は粘稠層とも呼ばれ、炉内に装入
された原料が溶融還元され凝固したもので、炉壁耐火物
内面に付着していると該耐火物を侵食から保護する。保
護層が形成されると、温度計の出力が下り、衝撃弾性波
センサは該保護層からの反射波を受信するので、これら
により保護層形成を知ることができる。

保護層が形成されたら平常に戻り、衝撃弾性波センサに
よる計測は中止し、熱電対による残厚測定に戻る。

〔作用〕

本発明では耐火物残厚を温度計によりいわば粗測定し、
衝撃弾性波センサで精測定し、精測定結果で耐火物侵食
抑制操作を行なうので、温度計を炉底部周壁全周に多数
設置する必要がなく、例えば高炉構造時の通常設置数程
度にとどめ、残厚が薄くなるにつれて行なう温度計増設
を省略することができる。

また衝撃弾性波センサは常時走行して残厚測定する必要
はなく、埋込温度計による静止型残厚測定で異常とされ
た時、その部分のみを走行、残厚測定すればよいので、
該センサの保守、管理などが容易である。勿論このセン
サを定期的に走行、測定させて、温度計による測温点が
粗いのを補うことは有益である。

〔実施例〕

第２図〜第５図に、衝撃弾性波センサによる高炉炉底部
側壁の耐火物残厚測定の例を示す。第２図で１２は高炉
１０の鉄皮、１４は側壁部、１６は耐火物（煉瓦）であ
る。２０は高炉炉底側壁部の鉄皮の全周に取付けられた
レール部材で、衝撃弾性波センサ３０を取付けた自走台
車２２がこのレールに吊下し、制御信号に従って指定さ
れた位置へ移動し、その部分を走行しなから残厚測定す
る。図示しないがコーナ一部の鉄皮にも同様にレールを
取付け、センサ搭載自走台車を吊下する。

衝撃弾性波センサ３０は、第３図（ａｌに示すようにハ
ンマー３４と圧電素子３６．３８を一体にしたものが扱
い易い、３２は電磁石、リニアモータ、またはエアシリ
ンダで、ハンマー３４を駆動して被測定物を叩かせる。

４０はこれらを取付けるセンサ筐体である。ハンマー３
４は本例では鉄皮１２を叩き、これにより発生する衝撃
弾性波が鉄皮およびスタンプ材を通って煉瓦層に入り、
煉瓦層内面で反射して戻ってくる。厚み測定には衝撃弾
性波の発生時点と反射して戻ってきた時点を知る必要が
あるが、前者は数ＭＨｚに感度を持つ圧電素子３６が検
出し、後者は数１０〜数１００ＫＨ２に感度を持つ圧電
素子３８で検出する。高周波成分は減衰が著しいが、ハ
ンマー直近に配置された圧電素子３６であれば充分検出
できる。

圧電素子３６．３８は第３図（ｂｌに示されるようにリ
ング状、同心円状である。これは第３図（Ｃ）のように
、通常の矩形状のものを複数個用いて構成してもよい。

反射波受信用の圧電素子３８は、各々独立な素子３８　
ａ、　　３８　ｂ、　　３８　ｃ、　　３８　ｄとし、
有り得る反射波周波数帯域を分割してその各々を素子３
８ａ、３８ｂ、・・・・・・で受持つようにしてもよい
。反射波の周波数は媒体の材質、厚みなどで異なるので
、上記のようにすると正確な残厚測定が可能になる０表
面波検出用（衝撃弾性波の発生タイミング検出用）の圧
電素子３６は、同じ特性でよいから分割容素子は並列に
接続しておく。

第４図は吸着走行型の台車に取付けたセンサの例を示す
。５０は該台車、５２ａ、５２ｂは永久磁石式キャタピ
ラ、５４ａ、５４ｂはキャタピラを駆動するモータであ
る。６０はアンテナで、電波にのせた制御信号を受信す
る。５６は制御装置、５８は電源である。３２は電磁石
などのハンマー駆動器、３４は該ハンマー、４２は表面
波検出器、４４は反射波検出器であるが、これらは第５
図の如くなっている。４８はモータ、４６はクランク機
構であり、該モータの回転で検出器４２または４４は上
昇、下降する。クランク機構４６と検出８４２．４４と
の間にはバネがあり、下降したとき検出器は被測定体１
２に圧接する。上昇位置では検出器と被測定体との間に
は隙間があり、この状態で台車５０は走行する。

この台車５０の走行方向はモータ５４ａ、５４ｂの回転
速度差により変えることができるが、外皮の円周方向に
走行させるときはレール２０のようなガイドレールを設
けておくと走行制御が簡単である。

検出器４２．４４は前記の圧電素子３６．３８を備える
が、勿論この場合は同心円状ではない。

第２図のセンサ３０に対しても昇降機構を設け、押し付
けて測定し、離して走行するのがよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明では高炉炉底管理に広（採用
されている熱電対による方法と、衝撃弾性波センサによ
る方法を併用するので、耐火物の残厚が少な（なってく
ると行なわれる熱電対増設を避け、該センサによる高密
度な残厚測定を行なってそれによる適切な保護層形成操
作を行なうことができ、甚だ有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の管理方法を示す流れ図、第２図は高炉
周壁耐火物の残厚測定例を示す説明図、 第３図は衝撃弾性波センサの説明図、 第４図および第５図は走行台車およびセンサの他の例を
示す説明図、 第６図は高炉炉底部の説明図、 第７図は残厚測定要領の説明図、 第８図は温度計による残厚圧測定法の信頼度を示すグラ
フである。 出　願　人　　新日本製鐵株式会社 代理人弁理士　　青　　柳　　　稔 第１図 第３図 第５図 第６図 第７図 ｊｌｌＢ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 高炉炉底部に温度計を分散して埋設し、これらの温度計
   の出力により高炉炉底部耐火物の残厚を計測し、 これらの温度計の出力に異常な高温を示すものがあれば
   、衝撃弾性波センサを該異常高温を示す温度計が埋設さ
   れた部分へ移動させ、該センサを走行させながら残厚計
   測を行ない、 該計測結果に従って高炉炉底部耐火物の侵食抑制操作を
   行ない、該耐火物の内面に保護層を形成させることを特
   徴とする高炉炉底部の管理方法。