JPH10253262A - 工業窯炉の稼働部分に使用する耐火物の残存厚検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】耐火物中の流体通路を介し流体の流量、圧力等
の変化により耐火物の残存厚を検出するに際し、流体通
路の閉塞による検出不能を事前に検知し、その後の事故
防止処置を早急に行うことができる工業窯炉の稼働部分
に使用する耐火物の残存厚検出方法の提供。 【解決手段】耐火物背面側から耐火物内部の稼働面側に
向けて所定厚位置まで流体通路２を設け、該流体通路２
に接続する流体供給側及び排出側に配設した流量検出器
６ａ，６ｂあるいは圧力検出器７により、前記流体通路
２に供給し排出するかあるいは充填した流体の流量ある
いは圧力の変化を計測し、前記変化により耐火物１の残
存厚を検出するとともに、流体通路内の流体不通の検出
を行なうことを特徴とする工業窯炉の稼働部分に使用す
る耐火物の残存厚検出方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶融金属容器、溶
融金属処理装置、セメントキルン、焼却炉、加熱炉等の
工業窯炉の稼働部分に使用する耐火物の残存厚を検出す
る方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、工業窯炉の稼働側に使用する
耐火物、例えば、内張り材、ガス吹き込み用ノズルある
いはプラグ等の耐火物の損耗は、操業上大きな問題とな
るので、その損耗状態を確実にとらえて、補修、交換を
効率よく行うことは非常に大切な作業の一つである。こ
の耐火物の損耗状態、すなわち、耐火物の残存厚を検出
する手段としては、レーザー、映像、温度、背圧等を利
用して各種器具により測定したり、可視面構造が異なる
ものを重設することで変化を見知して判定する方法等が
知られている。

【０００３】これらの方法の中で、流体を用いてその変
化により損耗状態を検出するものとして、例えば、特開
昭５２−３５１０４号公報には、炉壁内に流体センサー
を埋設し、流体噴出口を開口させて流体の噴出による背
圧の変化により、炉壁の侵食状態を検出する方法が開示
され、実公昭６２−１９９２４号公報には、炉壁の長さ
方向に炉内圧よりも高い一定の圧力流体を封入した複数
の仕切室を設け、炉外の圧力測定器を介して圧力流体発
生器に接続した検出装置が開示され、また、実開昭６３
−９０５６２号公報には、背面から上面まで連通した複
数貫通孔とともに、背面から上面に向かって途中まで貫
通した半貫通孔を設けたガス吹込用プラグが開示されて
いる。これらは、いずれも先端が耐火物中に封じられた
状態で管が埋設され、送給されていた流体は、耐火物の
損耗により稼働中の炉内に噴出し、供給元の流体圧力測
定による背圧低下の変化を検出することで、どの位置ま
で稼働面側が損耗したかを知ることができるのである。

【０００４】また、実開昭６０−１１７８４６号公報に
は、炉壁の貫通孔内を挿入自在かつほぼ直角に気体を噴
射する流体センサーと、この流体センサーの背圧変化及
び挿入長さを測定する装置が開示され、炉壁に設けられ
た貫通孔内に、先端部から貫通孔に対してほぼ直角に流
体噴出する流体センサーを除々に挿入し、先端の噴出口
が炉内に突き出た時点で、流体の背圧低下をとらえると
ともに、その時の流体センサーの挿入長さを計測するこ
とで炉壁の残存厚みを検出するものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
特開昭５２−３５１０４号公報、実公昭６２−１９９２
４号公報及び実開昭６３−９０５６２号公報記載のもの
は、これらの流体が耐火物中に封じ込められているた
め、背圧が低くならない原因が未だ耐火物が損耗してい
ないためなのか、あるいは流体供給路内がなんらかの障
害で閉塞されて背圧が低くならないためなのか区別する
ことが困難であるため、十分な損耗確認手段とはいえ
ず、溶湯の漏洩事故にもつながる可能性が多分にあっ
た。つまり、これらの検出手段であれば、流体通路が途
中で閉塞している場合、耐火物の残存厚さを検出できな
いばかりか、流体通路が途中で閉塞していることを事前
に検知することは困難であり、耐火物の損耗に気が付か
ないまま、耐火物の残存が無くなり事故につながること
も考えられる。

【０００６】さらに、実開昭６０−１１７８４６号公報
に開示された残存厚検出装置の場合も、噴出口の詰まり
による背圧変化、あるいは検出不能であることの見落と
しによる対応処置の遅れ、あるいは、流体センサーの進
退させるための作業スペース、取り付け構造、高熱場所
での安全な作業、貫通孔からの溶融金属進入によるトラ
ブル回避のため、溶融金属に接することのない場所での
使用等を考慮する必要があり、適用範囲が限られること
になる。

【０００７】本発明は、耐火物中の流体通路を介し流体
の流量、圧力等の変化により耐火物の残存厚を検出する
に際し、流体通路や噴出口の閉塞による検出不能を事前
に検知し、その後の事故防止処置を早急に行うことがで
きる工業窯炉の稼働部分に使用する耐火物の残存厚検出
方法を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、耐火物背面側
から耐火物内部の稼働面側に向けて所定厚位置まで流体
が流通する流体通路を設け、該流体通路に接続する流体
供給側及び排出側に配設した流量検出器あるいは圧力検
出器により、前記流体通路に供給し排出するかあるいは
充填した流体の流量あるいは圧力の変化を計測し、前記
変化により耐火物の残存厚を検出すると共に、前記検出
器により使用前の流体通路内の流体流通あるいは加圧充
填可否の検出を行う工業窯炉の稼働部分に使用する耐火
物の残存厚を検出する。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明は、流量あるいは圧力測定
のための流体を、耐火物背面から注入し耐火物内部の所
定厚み位置までを経由してまた耐火物背面から排出する
流体通路を耐火物内に設け、所定の位置で流体通路に供
給し排出する流体の流量、あるいは加圧充填する流体の
圧力を計測することにより、使用前の流体通路の開封あ
るいは不通（閉塞）による残存厚測定不能状態を検知し
て溶湯の漏えい事故を防止するとともに、耐火物の残存
厚検出を行う。

【００１０】本発明において、流量や圧力を計測するた
めの流体としては、水でも可能であるが、ガスを使用す
ることが好ましい。また、耐火物内に流体を流すことが
可能な通路として金属管を使用する場合は、その金属管
と高温での反応ができるだけ少ないガス、例えば、窒素
ガスやアルゴンガス等を使用することが好ましい。

【００１１】本発明は、溶融金属容器、溶融金属処理装
置、セメントキルン、焼却炉、加熱炉等の工業窯炉にお
ける稼働部分に使用する耐火物、即ち、各容器、装置、
炉の内張り用耐火物、羽口受けれんが、羽口れんが、ガ
ス吹き込みプラグ等の耐火物の残存を確認する必要があ
る箇所に適用できる。

【００１２】使用する流体の圧力検出器としては、歪み
抵抗等を利用した電子式圧力センサーやダイヤフラム等
を利用した機械式圧力センサー等を、また、流量検出器
としては、電子式フローメーターやマスフローメーター
等をそれぞれ組合わせて使用できる。

【００１３】

【実施例】図１は本発明の計測した流量の変化で流体通
路の開封あるいは閉塞と、耐火物の残存厚を検出する方
法である第一実施例の概略図で、転炉のマグネシア・カ
ーボン質れんが１の内部に外径４ｍｍ，内径２ｍｍのＳ
ＵＳ３０４製のＵ字形の金属管２を設置し、アルゴンガ
スボンベ３から開閉弁４、レギュレーター５及びマスフ
ローメータ６ａを経て金属管２の一方からアルゴンガス
を１０００ｃｃ／分の流量で流し、もう一方から排出さ
れるアルゴンガスの流量をマスフローメーター６ｂで検
出した。

【００１４】本実施例では、まず、使用前に耐火物中に
設置した流体通路（金属管）２が何らかの原因で閉塞し
ている場合は、マスフローメーター６ａと６ｂで検出さ
れる流量がゼロであり、また、使用前に流体通路２が何
らかの原因で開封している場合は、マスフローメーター
６ｂで検出される流量がマスフローメーター６ａで検出
された流量より少なくなるが、使用前にマスフローメー
ター６ａと６ｂで検出されたアルゴンガスの流量は等し
く、流体通路２に異常が無いことを確認できた。

【００１５】次に、使用時のマスフローメーター６ｂで
検出される流量がマスフローメーター６ａで検出される
流量より低下した時点（マスフローメーター６ａで検出
される流量は１０００ｃｃ／分のまま）、即ち、耐火物
中の流体通路２の先端まで耐火物の損耗が進んで、流体
通路２の先端が開封した時点のマグネシア・カーボン質
れんが１の残存厚の実測値と、Ｕ字形流体通路２の先端
の設置位置から推定されるマグネシア・カーボン質れん
が１の残存厚は一致し、本発明による耐火物の残存厚検
出方法は非常に有効であつた。

【００１６】図２は、本発明の加圧充填した流体の圧力
変化を計測することで流体通路の開封あるいは閉塞と、
耐火物の残存厚を検出する方法である第二実施例の概略
図で、転炉のマグネシア・カーボン質れんが１の内部に
外径４ｍｍ、内径２ｍｍのＳＵＳ３０４製Ｕ字形流体通
路（金属管）２を設置し、アルゴンガスボンベ３から開
閉弁４、レギュレター５を経て流体通路２の一方からア
ルゴンガスを２Ｋｇ／ｃｍ２の圧力で加圧充填し、流体
通路２のもう一方でアルゴンガスの圧力をダイヤフラム
式センサー７で検出した。

【００１７】本実施例では、まず、便用前に流体通路２
が何らかの原因で閉塞している揚合は、ダイヤフラム式
センサー７で検出される圧力がゼロであり、また、使用
前に流体通路２が何らかの原因で開封している場合は、
ダイヤフラム式センサー７で検出される圧力がレギュレ
ター５によって流体通路２に加圧充填するアルゴンガス
の圧力より小さくなるが、使用前にダイヤフラム式セン
サー７で検出された圧力とレギュレター５によって流体
通路２に加圧充填された圧力は等しく、流体通路２に異
常が無いことを確認できた。

【００１８】次に、使用時のダイヤフフム式センサー７
で検出されるアルゴンガスの圧力がレギュレター５によ
って耐火物中の流体通路２に加圧充填する圧力よりも低
下した時点、即ち、流体通路２の耐火物中先端まで耐火
物の損耗が進んで、流体通路２の先端が開封した時点の
マグネシア・カーボン質れんが１の実測値と、Ｕ字形の
流体通路（金属管）２の先端の設置位置から推定される
マグネシア・カーボン質れんが１の残存厚は一致し、本
発明による耐火物の残存厚検出方法は非常に有効であっ
た。

【００１９】以下に、本発明の耐火物の残存厚検出方法
を流体通路の各種構造とともに説明する。

【００２０】検出方法としては、流体通路に流体を流
し、その流体の流量を計測する方法と、流体通路内に流
体を加圧充填し、その流体の圧力を計測する方法で実施
が可能である。

【００２１】図３は本発明に用いる流体通路の概略図
で、耐火物内に、流体を注入し、排出することが可能な
流体通路２をＵ字管の先端が所望の厚み位置に来るよう
に設けた構造である。

【００２２】図４で、図４−（ａ）は図３に示す耐火物
の流体通路２が損耗により開封した状態、図４−（ｂ）
は金属等の付着や進入で流体通路２が閉塞された状熊を
示す概略図である。

【００２３】残存厚検出方法として前述した二つの実施
例を示したが、図４−（ａ）のように流体通路２が開封
した場合、流量による検出方法では流体が開封口から放
出されるため、流体排出側で計測される流量が流体供給
側で計測される流量より小さくなるので、流体通路２が
開封したことを検知することができる。なお、流体排出
側だけで流量を計測する場合は、流量が減少することで
流体通路２の開封を検知することでできる。

【００２４】また、加圧充填した流体圧力で検出する場
合、流体が開封口から放出されるため、流体排出側で計
測される圧力が流体供給側で示される充填圧力より小さ
くなるので流体通路の開封を検出することができ、更
に、流体排出側のみで圧力計測する場合は、当初の圧力
より小さくなることで開封を検知することができる。

【００２５】次に、図４−（ｂ）のように流体通路２が
閉塞した場合の残存厚検出方法における、流量による検
出は、流体供給側と流体排出側で計測される流量が共に
ゼロとなり、流体通路の閉塞を検知することでできる。

【００２６】圧力による検出は、流体排出側で計測され
る圧力が、流体供給側で加圧充填される圧力より小さく
なるので、流体通路２が閉塞したことを検知することが
できる。但し、流体通路２が閉塞した揚合、圧力低下が
無い場合もあり得るので、加圧充填側の圧力を時間変動
させて、その変動圧力を計測することが好ましい。

【００２７】これらの残存厚検出に先立ち、使用前の流
体通路２の開封や閉塞による異常確認をするには、流量
による場合は、流体供給側及び排出側で計測する流体の
流量が等しいことを確認するか、あるいは、流体排出側
の一方だけで流量を計測する時は、流体排出側に流体が
流れていることと、流体通路２に流体を加圧充填して流
体の漏れが無いことで確認する。また、圧力による場合
は、一定圧で加圧充填した流体の圧力と流体排出側で計
測される流体の圧力が等しいことを確認する。さらに、
流体排出側の一方だけで圧力を計測する時は、流体圧力
を感受することで閉塞状態でないことを検知し、充填状
態で感受する圧力に強弱変化がないことで開封もないこ
とを検知して、本発明の残存厚検出方法が実施できるこ
とを確認する。

【００２８】図５は本発明に用いる各種の流体通路の概
略図で、図５−（ａ）は先端の曲形状変形例、図５−
（ｂ）は先端部が角張った例、図５−（ｃ）は耐火物内
での流体通路を二分し先端で流通する例、図５−（ｄ）
は流体通路を複層で構成し、先端部で内通路又は外通路
から流体が流れ出る構造の例である。このように、流体
が流体通路２を流入、排出する構造であれば、流体通路
２の外側に流体圧や流量の検出器を設置することでその
背圧あるいは流量変化が検出可能になる。

【００２９】また、図６は本発明に用いる段階的に複数
個設けた流体通路の概略図で、耐火物内に複数個の流体
通路２を稼働面からの距離を変えて設置すれば、耐火物
１の損耗速度や損耗状態を検出することも可能となる。

【００３０】本発明のような耐火物内に流体を注入し、
そして排出することが可能な流体通路は、耐火物中に、
例えば、金属管を埋め込むことによって簡単に製造でき
る。ただし、非常に高温で使用される耐火物内では、金
属管が酸化や炭化するために、耐火物の損耗によって溶
融金属等と接触する前に開封してしまうことがある場合
は、金属管の材質として高温での耐食性が非常に高いも
のを使用することも可能であるが、金属管内（通路内）
に流体を流しその流体の流量と圧力の一方あるいは両方
を計測する方法を採用すれば、流す流体によって金属管
が冷却されるのでステンレス鋼程度の安価な金属で十分
に耐用がある。

【００３１】

【発明の効果】本発明は、耐火物の残存厚さや損耗状態
確認を、流量や圧力変化を適時とらえて検出可能な測定
方法であり、実施個所は制限されることなく溶融金属容
器、溶融金属処理装置、セメントキルン、焼却炉、加熱
炉等の工業窯炉における稼働側と接する部分に使用する
耐火物の残存厚の検出に適用することが可能になった。

【００３２】さらに、耐火物中の流体通路を介し流体の
流量や圧力変化から耐火物残存厚を検出するに際し、流
体通路の閉塞による流量、圧力の検出不可を事前に察知
し、その後の事故防止処置を早急に行うことも可能とな
った。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第一実施例の概略図である。

【図２】 本発明の第二実施例の概略図である。

【図３】 本発明に用いる流体通路の概略図である。

【図４】 図４−（ａ）は流体通路の開封状態を、図４
−（ｂ）は流体通路閉塞状態を示す概略図である。

【図５】 本発明に用いる各種の流体通路の概略図であ
る。

【図６】 本発明に用いる段階的に複数個設けた流体通
路の概略図である。

【符号の説明】

１ れんが（耐火物） ２ 金属管（流体通路） ３ アルゴンガスボンベ ４ 開閉弁 ５ レギュレーター ６ａ，６ｂ マスフローメーター ７ ダイヤフラム式センサー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 耐火物背面側から耐火物内部の稼働面側
   に向けて所定厚位置まで流体が流通する流体通路を設
   け、該流体通路に接続する流体排出側、あるいは供給側
   及び排出側に配設した流量検出器により、前記流体通路
   に供給し排出する流体の流量の変化を計測し、前記変化
   により耐火物の残存厚を検出するとともに、前記検出器
   により使用前の流体通路内での流体流通可否の検出を行
   う工業窯炉の稼働部分に使用する耐火物の残存厚検出方
   法。
2. 【請求項２】 耐火物背面側から耐火物内部の稼働面側
   に向けて所定厚位置まで流体が流通する流体通路を設
   け、該流体通路に接続する流体排出側あるいは流体供給
   側と共に配設した流体圧力検出器により、前記流体通路
   に加圧充填した流体の圧力変化を計測し、前記変化によ
   り耐火物の残存厚を検出するとともに、前記検出器によ
   り使用前の流体通路内への流体充填可否の検出を行う工
   業窯炉の稼働部分に使用する耐火物の残存厚検出方法。