JPH1137744A - 高炉冷却板の残存厚計測方法及び監視方法 - Google Patents

高炉冷却板の残存厚計測方法及び監視方法

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JPH1137744A
JPH1137744A JP9198112A JP19811297A JPH1137744A JP H1137744 A JPH1137744 A JP H1137744A JP 9198112 A JP9198112 A JP 9198112A JP 19811297 A JP19811297 A JP 19811297A JP H1137744 A JPH1137744 A JP H1137744A
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JP
Japan
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panel
cooling plate
signal
probe
ultrasonic
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Pending
Application number
JP9198112A
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English (en)
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Koichi Tezuka
浩一 手塚
Ryuichi Okuno
隆一 奥野
Hideaki Tsukiji
秀明 築地
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
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Publication of JPH1137744A publication Critical patent/JPH1137744A/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04Analysing solids
    • G01N29/07Analysing solids by measuring propagation velocity or propagation time of acoustic waves
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/028Material parameters
    • G01N2291/02854Length, thickness
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/04Wave modes and trajectories
    • G01N2291/044Internal reflections (echoes), e.g. on walls or defects

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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 CSパネルの残厚を非破壊で簡単に正確に計
測及び監視できるようにする。 【解決手段】 高炉鉄皮2に穿設されている貫通孔5を
利用し、貫通孔を掘り下げることにより、または新たに
鉄皮に貫通孔を穿設することにより、CSパネル1の外
面を露出させ、この露出面8に超音波探触子6を取り付
けてCSパネルの厚みを計測し、またその計測結果を探
触子の取付箇所ごとに表示する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高炉の内面に設置
された冷却板の残存厚を超音波により計測する方法及び
この計測方法による残存厚監視方法に関する。
【0002】
【従来の技術】現在、高炉内面、特に炉下部の羽口付近
では操業による熱負荷を軽減し、炉体鉄皮の変形、破損
を防止し、炉体の耐久性を向上させるため、図7に示す
ように耐火煉瓦と鉄皮2との中間にCS(Cooling Stab
le)パネルと呼ばれる冷却板1が設置されている。この
CSパネルは鋳物製の冷却板であり、鋳物内に内蔵され
た冷却水配管14内に冷却水を流通させることにより抜
熱、冷却を行い、鉄皮の変形、破損等の低減を行ってい
る。
【0003】実際の高炉においては、長期間の操業が続
くと炉下部内面の耐火物は操業に伴う熱負荷、原料との
摩擦等により徐々に損耗し、最終的には脱落し、CSパ
ネルは炉内からの熱負荷に直接さらされる。この状態で
さらに操業負荷が継続するとCSパネル自体の損耗も発
生し、場合によってはCSパネル内の冷却水配管の破損
が発生する場合もある。このため高炉操業においては操
業に伴うCSパネルの損耗状態を監視し、適宜CSパネ
ルの冷却条件の調整や羽口からの送風量等の操業条件の
調整による熱負荷の調整を行う必要がある。
【0004】従来、高炉CSパネルの損耗状況を検出、
観察する方法としてはCSパネルに流通させる冷却水の
排水温度の変動を監視する方法、あるいは鉄皮及びCS
パネルに炉内まで達するボーリングを行い、そのボーリ
ング孔より直接損耗状態を計測する方法がある。
【0005】従来のCSパネル冷却水の排出温度を監視
する方法では、CSパネルの損耗状態による冷却水温度
の上昇、変動を検出することによりCSパネルの損耗状
況を間接的に監視する方法であり、CSパネルの損耗が
ある程度進行しなければ異常を検出することは困難であ
り、さらに、CSパネルの損耗状態を量的に正確に把握
し、CSパネルの残厚を推定することは困難であるとい
う問題点がある。
【0006】鉄皮及びCSパネルにボーリングを行う方
法によれば、ボーリング孔部よりCSパネルの残厚を直
接、正確に計測することは可能であるが、鉄皮及びCS
パネルに開口を設ける破壊検査であり、炉体鉄皮の耐久
性、CSパネルの冷却性能へ影響を与える可能性があ
り、操業上望ましくない。さらに、ボーリング工事を行
うための時間、費用がかかるため多数のボーリングを実
施することは困難であるという問題点がある。また、C
Sパネルに炉内まで達するボーリングを行うため計測は
休風時にしか行えないという問題点もある。
【0007】一方、高炉などの炉壁の残厚を非破壊で計
測する方法として、例えば、特開平6−82244号公
報の技術がある。この方法は、超音波にバースト波を利
用したものであり、超音波探触子を鉄皮外面に接触さ
せ、探触子からバースト波を発信し、炉壁裏面から反射
してきた反射波を探触子で受信することにより炉壁の残
厚を計測することにしている。その測定対象は耐火煉瓦
等からなる耐火物の積層された厚みであり、CSパネル
の厚みを対象とするものではない。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】耐火物のような不均質
で複雑な構造をした積層厚さを計測する場合にはエコー
ポイントが明確に出るような分解能の高い方法を講ずる
必要があるが、材質的にはるかに均質で比較的単純な構
造をしたCSパネルを対象とする場合にはむしろ簡単な
方法で確実な監視体制を作り上げることが必要である。
【0009】本発明は、このような観点からなされたも
ので、CSパネルの残厚を非破壊で簡単に正確に計測及
び監視できるようにすることを課題としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明に係る高炉冷却板の残存厚計測方法は、第1
に、高炉鉄皮を貫通し、冷却板(以下、CSパネルとい
う)を高炉鉄皮に固定するボルトを通す貫通孔を利用し
てCSパネルの外面を露出させ、このCSパネルの露出
面に超音波探触子を取り付け、この超音波探触子で超音
波信号の送受信を行い、CSパネル内を伝播する超音波
信号の往復伝播時間と伝播速度からCSパネルの厚みを
求めることを特徴とするものである。
【0011】本発明の第2の計測方法は、高炉鉄皮にC
Sパネルの外面に達する貫通孔を設けてCSパネルの外
面を露出させ、このCSパネルの露出面に超音波探触子
を取り付け、この超音波探触子で超音波信号の送受信を
行い、CSパネル内を伝播する超音波信号の往復伝播時
間と伝播速度からCSパネルの厚みを求めることを特徴
とするものである。
【0012】また、本発明の第1、第2の計測方法によ
る監視方法は、前記超音波探触子の取付箇所ごとに計測
結果をモニタ表示することを特徴とするものである。
【0013】第1の計測方法においては、高炉鉄皮に予
め設けられているCSパネル取付用のボルト孔、すなわ
ちこのボルトと同心状に相当大きな径で穿設されている
貫通孔を利用し、その貫通孔をさらに奥深く掘り下げる
ことによりCSパネルの外面を露出させ、この露出面に
超音波探触子を直接取り付けてCSパネルの残厚を計測
するようにする。超音波探触子は、ボルトと貫通孔の隙
間を通して挿入し、CSパネルの露出面に直接接触さ
せ、パイプ状の治具等を用いて保持する。その後、この
超音波探触子から超音波信号をCSパネル内に送信し、
パネル内面から反射する信号を同じ探触子で受信し、超
音波信号の往復の伝播時間を検出する。この往復伝播時
間と、あらかじめ求めてあるCSパネル内での伝播速度
とから、CSパネルの厚みを算出する。
【0014】第2の計測方法は、前記貫通孔を新たに、
高炉鉄皮の適当な箇所にCSパネルの外面が露出するま
で穿孔し、その後は、前記第1の計測方法と同じ方法で
計測するものである。従って、本発明の第1、第2の計
測方法によれば、CSパネルの残厚を非破壊で計測する
ことが可能で、任意のCSパネルの任意の部分の厚みを
直接に計測することが可能である。また、その超音波計
測の精度は高く、超音波探触子の取付等も簡単である。
そしてさらに、超音波探触子の取付箇所ごとに計測結果
をモニタ表示することにより、CSパネルの厚みの総合
的な監視及び判断が可能である。
【0015】
【発明の実施の形態】図1は本発明のCSパネル残厚計
測方法を示すものである。図1において、1はCSパネ
ル、2は高炉鉄皮、3はスタンプ材、4はCSパネル1
を高炉鉄皮2に固定するためのボルト、5は貫通孔、6
は超音波探触子、7は超音波探傷器である。CSパネル
1にはこのパネルに一端が固定された複数のボルト4が
埋め込まれており、高炉鉄皮2の該当箇所には貫通孔5
が設けられ、ボルト4はこの貫通孔5を通して鉄皮外部
にまで突出し、突出したボルト4に座金及びナットを取
り付けることによりCSパネル1を鉄皮2に固定してお
り、通常このボルト部分にはカバーが取り付けられ保護
されている。また、鉄皮2の貫通孔5は鉄皮及びCSパ
ネルの変形によるボルト部分への負荷を低減するため、
ボルト径に対して余裕を持った径を持つ孔が設けられて
おり、本実施例の場合はボルト径φ40mmに対して、
φ80mmの貫通孔が設けられている。
【0016】そこで、本実施例では、このCSパネル1
の取り付けに利用されているボルト4の鉄皮貫通孔3を
利用してCSパネル厚みを計測するものである。まず、
このボルト部分のカバーを取り外し、固定用ナット及び
座金を取り外すと、ボルト4と鉄皮貫通孔5との間には
ボルト周辺に約20mmの隙間がある。また、CSパネ
ル1と鉄皮2との間にはスタンプ材3が設置されている
が、ボルト貫通孔部の隙間部分のスタンプ材を除去すれ
ば、この鉄皮貫通孔5はさらに奥深く延びて、図1に示
すようにCSパネル1の外面(炉外側の面)8に到達す
る。スタンプ材はカーボン系の材料であり、ドリル等に
より簡単に除去することができる。このように、鉄皮貫
通孔5を奥深く掘り下げることにより、CSパネル1の
外面8を露出させることができる。
【0017】次に、ボルト4と鉄皮貫通孔5との約20
mmの隙間に超音波探触子6を挿入し、CSパネル1の
露出面8に超音波探触子6を直接接触させ、後述するパ
イプ状の治具を使用して、パネル露出面8と超音波探触
子6との接触を保持する。本実施例では、探触子の隙間
部分への挿入を簡易にできるように外径φ14mmの円
柱形の探触子を使用しており、また、探触子の探傷器7
との接続ケーブル9を接続するコネクタが探触子上面に
設けられているものを使用している。
【0018】超音波探触子6は探傷器7に接続され、探
傷器7からの電気信号により探触子6は内蔵した振動子
により超音波を発生し、CSパネル1内に超音波信号を
送出する。超音波信号はCSパネル1内を伝播し、CS
パネル1の炉内側面で反射した信号は同じ探触子6で捕
らえられ、電気信号に変換され、探傷器7に送られる。
探傷器7では、信号の送出時間を基準とし、受信信号波
形を表示する。表示された波形からCSパネル炉内側面
からの反射信号を判別し、パネル内の信号の往復に要す
る時間を計測することが可能であり、この往復時間と超
音波信号の伝播速度から信号の伝播距離すなわちCSパ
ネルの厚みを計測することができる。
【0019】図2に探傷器により計測された信号波形の
例を示す。実際の計測においては、反射信号の強度はC
Sパネル炉内側面の形状がパネルの損耗状態等により一
様ではないため、反射信号が微弱となる場合があるが、
この場合はボルトと貫通孔との隙間での探触子の位置を
調整し、反射信号強度の強い位置で計測を行う。図2に
示した反射信号波形では、反射信号が複数(A、Bの2
個)確認されるが、これは、図3に示すように、CSパ
ネル1の炉内側面が凹凸形状をしており、探触子6を接
触させた位置がこの凹凸形状の境界付近となったため、
凸部1a、凹部1bそれぞれからの反射が同時に計測さ
れているためである。また、超音波信号のCSパネル内
での伝播速度は、パネルと同一材質で厚みが既知のサン
プルを計測し、それを基準とした。また、超音波信号の
CSパネル内の伝播速度はCSパネルの温度に依存し変
化するが、本実施例では、温度勾配を考慮した場合でも
厚み計測の誤差が数mm以下であるので、通常の計測時
には伝播速度を一定と仮定し、温度勾配は考慮しないで
算出を行った。
【0020】また、本実施例では、超音波探触子とCS
パネルとの接触状態を良好に保つため、スタンプ材を取
り除いた後にCSパネルの露出面を回転砥石により研削
している。さらに、超音波探触子とCSパネルとの接触
面に探触子用接触媒質を塗布することにより、超音波信
号のパネル内への入射効率を改善することが可能であ
り、実際の計測において反射信号が微弱な場合には接触
媒質を塗布し、信号減衰の改善を行った。
【0021】図4は超音波探触子を常設することにより
CSパネルの残厚を監視する方法を示す図である。本実
施例では、図1のように超音波探触子6をCSパネル1
の露出面8に取り付けた後、パイプ状の治具10を探触
子6と座金11との間に挿入し、探触子6の接触状態を
安定に保持するものである。また、探触子6と探傷器7
を接続するケーブル9は、治具10内を通し、座金11
及びナット12にもケーブル9を通すための孔または切
欠きを設けておく。また、探傷器7は、チャンネルを切
り換えることにより、超音波探触子6の取付箇所ごとに
計測結果(CSパネル厚みの算出結果)を表示する。こ
の方法によれば、適当数の探触子を常設することが可能
であり、計測結果が探触子の取付箇所ごとに表示される
ので、CSパネルの厚みの変化を知ることができ、総合
的な判定が可能となる。
【0022】図5は本発明の計測方法の他の例を示すも
のであり、高炉鉄皮2の適当な箇所に、超音波探触子6
を取り付けるための貫通孔5を新たに設けるものであ
る。この貫通孔5はCSパネル1の外面が露出するよう
になるまで穿孔する。その後は、図1と同様にして探触
子6を取り付け、CSパネルの厚みを計測するものであ
る。
【0023】図6は図5の方法による監視方法で、パイ
プ状の治具10をカバー13と探触子6の間に介在させ
て探触子6を安定に保持する。この取付方法により探触
子6を常設することが可能であり、同様の監視が可能と
なる。なお、この場合、治具10の他に、充填材を貫通
孔5内に充填することにより探触子6を固定することも
できる。
【0024】
【発明の効果】以上のように、本発明の計測方法によれ
ば、既設の、または新設の鉄皮貫通孔を利用して、超音
波探触子を直接CSパネルの外面に取り付けることがで
きるので、CSパネルの厚みを直接的に正確に計測する
ことができる。超音波探触子の接触面はCSパネルの外
面を露出させるだけであるので、加工は簡単で、しかも
CSパネル自体に対しては加工の必要がなく、そのため
パネルの冷却効果に何ら影響を与えない。また、本発明
の監視方法によれば、超音波探触子を常設することが可
能で、超音波探触子の取付箇所ごとに計測結果を表示さ
せることにより、CSパネルの厚みの変化を知ることが
でき、総合的な判定に役立たせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の高炉冷却板の残存厚計測方法を示す図
である。
【図2】実施例における超音波信号の波形図である。
【図3】図2の計測結果を説明する図である。
【図4】本発明の高炉冷却板の残存厚監視方法を示す図
である。
【図5】本発明の他の計測方法を示す図である。
【図6】本発明の他の監視方法を示す図である。
【図7】高炉CSパネルの説明図である。
【符号の説明】
1 CSパネル(冷却板) 2 高炉鉄皮 3 スタンプ材 4 ボルト 5 貫通孔 6 超音波探触子 7 超音波探傷器 8 パネル露出面 9 接続ケーブル 10 治具 11 座金 12 ナット 13 カバー

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高炉鉄皮を貫通し、冷却板を前記高炉鉄
    皮に固定するボルトを通す貫通孔を利用して前記冷却板
    の外面を露出させ、前記冷却板の露出面に超音波探触子
    を取り付け、前記超音波探触子で超音波信号の送受信を
    行い、前記冷却板内を伝播する超音波信号の往復伝播時
    間と伝播速度から前記冷却板の厚みを求めることを特徴
    とする高炉冷却板の残存厚計測方法。
  2. 【請求項2】 高炉鉄皮に冷却板の外面に達する貫通孔
    を設けて前記冷却板の外面を露出させ、前記冷却板の露
    出面に超音波探触子を取り付け、前記超音波探触子で超
    音波信号の送受信を行い、前記冷却板内を伝播する超音
    波信号の往復伝播時間と伝播速度から前記冷却板の厚み
    を求めることを特徴とする高炉冷却板の残存厚計測方
    法。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2記載の計測方法
    において、前記超音波探触子の取付箇所ごとに計測結果
    をモニタ表示することを特徴とする高炉冷却板の残存厚
    監視方法。
JP9198112A 1997-07-24 1997-07-24 高炉冷却板の残存厚計測方法及び監視方法 Pending JPH1137744A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007069722A1 (ja) 2005-12-15 2007-06-21 Nippon Steel Engineering Co., Ltd. 高炉用保護一体カーボン質ブロックおよび高炉のカーボン質ブロックの築炉方法
US10578587B2 (en) 2017-02-02 2020-03-03 Kabushiki Kaisha Toshiba Deterioration diagnosis method, a deterioration diagnosis system, and a sensor

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