JPH03223658A

JPH03223658A - 耐火物の表面状況監視方法および耐火物の補修時期判定装置

Info

Publication number: JPH03223658A
Application number: JP10645590A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Yoshida; 康夫吉田; Yoshiharu Hiroki; 広木　義治; Nobuyuki Nagai; 信幸永井; Akio Arai; 明男新井; Toshio Inoue; 敏夫井上; Toshiyuki Okazaki; 岡崎　俊幸
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1989-10-26
Filing date: 1990-04-24
Publication date: 1991-10-02

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、高温溶融物による周期的な熱履歴を繰り返す
耐火物の表面状況（侵食状況、付着物厚さ状況等）の変
化を監視する方法および耐火物の補修時期を判定するた
めの判定装置に関し、特に、■高温溶融物の樋（製鉄業
の高炉主樋、溶銑樋等）や各種窯業分野（ガラス、セメ
ント等）の連続式溶融炉など特にバッチ操業型の樋、炉
における内張耐火物の広域温度計測、侵食監視、■製鋼
で使用するＲＨ真空脱ガス設備の真空槽内の耐火物への
付着地金の厚さの把握、あるいは、■１２ｍ用電気炉並
びに合金鉄製造用電気炉を構築する耐火物の侵食状態、
補修時期判定などに用いて好適のものに関する。

〔従来の技術］一般に、高温溶融物を収容する高温炉、耐火物容器、樋
等の内張耐火物の温度状況、耐火物の表面状況（侵食状
況、付着物状況）を正確、迅速に検知・監視することは
、炉等の安全操業や製品の品質管理の上から極めて重要
なポイントである。このため、従来より、耐火物の温度
、侵食状況（耐火物表面状況）を監視するために各種の
侵食監視装置が提案されている。

例えば、溶銑樋の耐火物の損耗状態（表面状況）を検知
する手段としては、従来、■特開昭５３−１２２６０８
号公報や■実公昭５７−４６３５５号公報に開示された
ものがある。

即ち、■特開昭５３−１２２６０８号公報に記載された
溶銑樋監視方法では、溶銑樋でその機材の損耗の激しい
個所（樋材継目、溶銑面レベル）に。

温度変化を電気抵抗変化として検出しうるセンサを設置
している。このセンサには、常時、定電流を流し、セン
サから取り出される抵抗を計測する。

湯洩れや樋材の損耗があると、樋外壁部分の温度が上昇
し、これによりセンサの電気抵抗も変化する。この変化
を検知することで、湯洩れや樋侵食損耗による事故が未
然に防止される。

また、■実公昭５７−４６３５５号公報に記載された溶
銑樋監視装置では、溶銑樋の侵食や亀裂の生じやすい部
位の樋材中に、センサが埋設されている。このセンサは
、筒状の導体と、その中心を貫き且つ導体内に充填され
た絶縁物にて保持された線状の導体とから構成されてい
る。そして。

溶銑樋の耐火物に侵食、亀裂等の損傷が発生すると、上
記センサが溶銑に触れ、センサ内の絶縁物が溶損し、筒
状の導体と線状の導体とが導通状態になる。この導通状
態を電気的に検知することにより、湯洩れ等による事故
を防止できる。

上述した従来技術は、溶銑樋の耐火物の損耗状態を監視
するためのものであるが、ＲＨ真空脱ガス設備の真空槽
内の耐火物への付着地金の厚さ（表面状況）の把握など
は、従来、以下のように行なわれている。真空槽内に付
着した地金は処理を重ねる度に成長し、槽内で円盤状に
ブリッジを形成する。この状況において処理を継続する
と、合金添加不良、地金の脱落により溶鋼成分不的中と
なるので、適宜、処理と処理との合間に適当な装置を使
用して地金除去作業を行なう。この作業に際し、地金の
付着状況を把握しておく必要がある。

稼働中の真空槽は密閉容器である上に、内部は高温状態
であるため、直接、耐火物表面上への地金の付着状況（
厚さ、量）を計測することは困難である。そこで、従来
、第１８図に示すように、地金の付着状況を知る際には
、真空槽７の天窓７ａにＩＴＶ９を設け、このＩＴＶ９
により真空槽７内を視覚的に監視し、オペレータが経験
的に地金８の付着状況を判断するか、もしくは、オペレ
ータが真空槽７下部から直接目視して地金８の付着状況
を判断するかしている。

ところで、製鋼分野や合金鉄製造分野においては強光式
型あるいは誘導式型の電気炉が使用されているが、これ
らの一種である誘導大型電気炉例は、第１９図に示すご
とく、炉枠１内に継鉄２を組み立て、この継鉄２の内方
に水冷式の導体３を巻装したコイル１１を配置するとと
もに、さらにこのコイル４の内包番−おいて、溶湯室５
を形成するように耐火物６のライニングを施してルツボ
形誘導炉が構築されている。一般に、耐火物６としては
シリカ等の不定形耐火物が適用されており、この不定形
耐火物のライニング層にはミクロ的空孔が存在している
。従って、操業中に溶融金属材料の７８　湯、スラグま
たはガスが前記空孔内に進入してライニング層を形成す
る耐火物６の材質を変質させ、これに溶湯の撹拌運動も
加わって変質部分が洗い流さる所謂溶損が生じ、耐火物
６の厚さが減少して損耗する。耐火物６の損耗は、炉の
寿命と重要な関係があり、損耗の進展を放置しておくと
機械的耐力の低下によりクラックの発生、湯洩れ等の重
大な事故が発生する恐れがあり、一般には耐火物６厚さ
の約１０％程度まで損耗されると、炉体を取り替えて新
たに築炉するようにしている。

このように、炉の運転操業計画、不慮の湯洩れ事故防止
のために操業中に耐火物６の損耗状態を知る必要がある
。

従来、電気炉（誘導炉）の耐火物の損耗状態（表面状況
）を検知する手段としては、■実公昭５６７８３９号公
報や■特開昭５８・−２６９８８号公報に開示されたも
のがある。

即ち、■実公昭５６−７８３９号公報にＤｉＪ示された
耐火物損耗検出装置は、炉体ライニングの耐火物の外周
に巻装されるとともに該耐火物の周側域をに限に複数区
分した各損耗検出区分域に対応して複数個のブロックに
分割区画され、この分割区画ブロック毎に入力変化測定
手段を接続し、この入力変化測定手段の検出値に対応し
た耐火物の損耗状態を検出器で検出するようにした構成
の検出装置であり、この装置により検出が困難とされて
いた局部的な耐火物の損耗状態の検出を可能としたもの
である。

また、■特開昭５８−２６９８８号公報に示された検出
装置は、ルツボ底部における湯洩れ検出を可能とした誘
導炉の湯洩れ検出装置に係り、ルツボ底面にその上端部
がルツボ内の湯と接触するように設けられた第１アンテ
ナと、ルツボ底部周側面にルツボ外周面とコイル内周面
との間にルツボの全周にわたって設けられた第３アンテ
ナと、これら第１および第３のアンテナとの間に接続さ
れたｔｇとをそなえ、ルツボの底部においで湯洩れが生
じた際には、第１および第３のアンテナおよび電源の線
路で電流が流れることを検知して湯洩れの発生を検出す
るようにした構成のものである。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、上述した従来の各種の耐火物の表面状態
監視手段では、それぞれ下記のような課題がある。

前記項目■の監視方法では、異常侵食を検知するために
は、１２００〜１５００℃程度での抵抗変化を検出しな
ければならないが、この温度範囲では導体の抵抗変化は
少なく検出が困難である。

また、広い範囲で侵食を監視する場合、侵食位置の特定
を行なえない。

前記項目■の監視装置では、センサの溶損により侵食を
検知するため、センサの再利用や連続使用ができないほ
か、センサが溶損するまで侵食に対する情報が得られな
い。また、項目■と同様に。

広い範囲で侵食を監視する場合、侵食位置の特定を行な
えない。

また、ＲＨ真空脱ガス設備の真空槽内の耐火物への付着
地金の厚さ（表面状況）の把握に際しては。

オペレータの経験的判断に依存する部分が大きく。

地金の付着状況を定量的に把握できない。従って、地金
除去作業の効率が悪く長時間かかる上に、地金除去後の
表面状況の把握も定量的に行なうことができない。

さらに、前記項目■に開示されたうイニングされた耐火
物の損耗検出装置では、検出が困難とされていた局部的
な耐火物の損耗状態を検出することが可能となったとの
利点があるが１通常、誘導炉等の耐火物は比較的小範囲
で侵食が局部的に発生する。このため、侵食を精度よく
検出するには。

コイルブロックを高さ方向あるいは周方向に細分割する
必要がある。

ところが、上記コイルブロックを細分割すると。

施工が煩雑となるばかりでなく、コス］・が嵩み現実的
ではない。

従って、炉壁の高さ方向に３分割９周方向に４分割枠度
の分割数にしかすることができず、この程度の分割では
、局部的侵食異常を検出する分解能はほとんど得られな
い。

一方、前記項目■に開示された検出装置は、ルツボ底部
における湯洩れ検出を可能とした利点があるが、炉内の
溶湯を通じての導通を検出するものであるから、第１ア
ンテナの上端部が電気絶縁材で覆われた場合とか、長時
間使用による腐食等の条件で導通が得られなかった場合
には湯洩れが生じてもそれを検出できない可能性が大き
く、信頼性に欠ける。

また、絶縁材と湯洩れ検知用の第２アンテナとがサンド
インチ構造とされた絶縁部を炉全周に巻装する必要があ
り、この施工に手間と時間とがかかって煩雑となる６さ
らに、コストが嵩むばかりでなく一旦湯洩れが生じると
反復使用できない重大な問題が残っている。

本発明は、上述のような課題を解消するためになされた
もので、広範囲の連続的検知や侵食位置。

付着位置の特定を可能にするとともに、センサの再利用
、連続使用も可能にしながら、耐火物の侵食状況や地金
付着状況といった表面状況を正確に且つ高精度に検出で
きるばかりでなく、その設備費も安価で施工も簡便な、
耐火物の表面状況監視方法および耐火物の補修時期判定
装置を得るごどを目的どする。

［課題を解決するための手段］上記目的を達成するためＬＪ９本発明の耐火物の表面状
６，１監視方法（請求項１）は、測温センサにより耐火
物の温度を判定し、高温溶融物による耐久物の温度応答
を監視し、該温度応答に基づいて耐火物の表面状況の変
化を把握することを特徴としている。

また１本発明の耐火物の表面状況監視方法（請求項２）
は、測温センサにより耐火物の温度を所定間隔の測温点
で連続的に測定し、高温溶融物による周期的な熱履歴の
繰返しに伴う各測温点での温度応答時間を監視し、該温
度応答時間の長短によって耐火物の侵食度合および侵食
位置（表面状況の変化）を把握することを特徴としてい
る。

一方、本発明の耐火物の補修時期判定装置（請求項３）
は、炉殻内方に溶湯室を形成するようにライニング耐火
物を施した炉に適用するものであって、耐火物内に設置
され且つ当該耐火物の温度分布を検知する温度分布検知
センサと、溶湯室内の温度のサイクル変化に対する耐火
物の温度分布のサイクル変化の遅れ時間を算出する耐火
物侵食量演算手段と、その遅れ時間が基準時間以下であ
るか否かを判定するとともに遅れ時間が基準時間以下で
ある場合に警報信号を発信する警報手段とをそなえたこ
とを特徴とし２ている。

また、本発明の耐大物の補修時期判定装置（請求項４）
は、炉殻内方に溶湯室を形成するようにライニング耐火
物を施した炉に適用するものであって、耐火物内の面方
向および厚さ方向に設置され且つ当該耐火物の面方向お
よび厚さ方向の温度分布を検知する温度分布検知センサ
と、溶湯室内の温度のサイクル変化に対する耐大物の面
方向の温度分布のサイクル変化の遅れ時間を算出する耐
火物侵食量演算手段と、耐火物の厚さ方向の温度分布の
伝熱遅れ時間を算出し且つ該伝熱遅れ時間に基づいて耐
火物の面方向の温度分布のサイクル変化の遅れ時間を管
理するための基準時間を算出する侵食管理演算手段と、
耐火物侵食量演算手段で算出された遅れ時間が侵食管理
演算手段で算出された基準時間以下であるか否かを判定
するとともに該遅れ時間が基準時間以下である場合〔こ
警報信号を発信する警報手段とをそなえたことを特徴と
している。

［作　　　用］上述した本発明の耐火物の表面状況監視方法（請求項１
）では、耐火物の表面状況をセンサの溶損やオペレータ
の目視等により監視・検知するのではなく、表面状況の
変化（侵食あるいは付着による耐火物厚さの変化）に起
因する耐火物の温度応答が測温センサにより検知され、
その温度応答によって、耐火物の表面状況の変化が把握
される。

つまり、侵食が進んでいる場合には、耐火物が薄くなり
、温度応答が早くなる一方、付着物が多くなると、測温
センサから高温溶融物までの距離が長くなって温度応答
が遅くなる。

請求項２の方法でも、異常侵食をセンサの溶損等により
検知するのではなく、侵食に起因する測温センサの各測
温点での温度変動の応答時間の長短によって、侵食状態
が把握されるため、センサの損傷がなく再利用、連続使
用が可能になる。このとき、高温溶融物による周期的な
熱履歴の繰返しに伴う各測温点での温度応答を連続的に
監視する。そして、例えば、耐火物のある箇所に異常侵
食が生じると、その部位に近い測温点での温度応答時間
が他の測温点での時間よりも短くなり、異常侵食の部位
が特定される。

また、上述した本発明の耐火物の補修時期判定装置（請
求項３）では、温度分布検知センサにより、耐火物の温
度分布が検知され、その検知結果に基づいて、耐火物侵
食量演算手段により、溶湯室内の温度のサイクル変化に
対する耐火物の温度分布のサイクル変化の遅れ時間が算
出される。そして５算出された遅れ時間が基準時間以下
である場合には、耐火物の侵食が進みセンサ位置までの
伝熱速度が速くなったものと判断し、警報手段から警報
信号が発信される。

請求項４の装置でも、上記請求項３の装置とほぼ同様に
して、溶湯室内の温度のサイクル変化に対する耐火物の
面方向の温度分布のサイクル変化の遅れ時間が、基準時
間以下になった場合に、警報手段から警報信号が発信さ
れるが、請求項４の発明では、判定に用いられる基準時
間が、侵食管理演算手段により、耐火物の厚さ方向の温
度分布の伝熱遅れ時間に基づいて算出されている。つま
り、耐火物の厚さ方向の温度分布の伝熱遅れ時間により
、耐火物の変質状況を推定することができ、その変質状
況に応じて基準時間の設定値を変更することで、より信
頼性の高い警報出力を可能にしている。

［発明の実施例］以下、図面により本発明の実施例について説明する。

第１〜５図は本発明の第１実施例としての耐火物の表面
状況監視方法について説明すると、第１図はその手順を
説明するためのフローチャート図。

第２図（ａ）〜（ｄ）は本実施例における温度応答時間
算出処理を具体的に示すグラフ、第３図は本実施例を適
用される溶銑樋を示す断面図、第４図は第３図のｒＶ−
ＩＶ断面図、第５図は本発明の方法の原理を説明するた
めのグラフである。

この第１本実施例では、第３，４図に示すような溶銑樋
１１の耐火物１２の侵食状態（表面状況）を計測するも
のとする。この溶銑樋１１は、第３゜４図に示すように
、鉄皮１３の内周面に耐火物１２を貼付して構成されて
いる。また、耐火物１２の両側壁部の鉄皮１３近傍側に
は、長手方向に一定間隔をあけた複数の測温点（Ｔ、〜
Ｔ、。）を有する測温センサ（例えばＦＭセンサ）１４
．１４がそれぞれ埋設されている。そして、溶銑樋１１
には、バッチ型操業により出銑開始・終了がサイクリッ
クにやってくるために、ｌｓ銑樋１１の耐火物１２は、
溶銑（高温溶融物）と周期的に接触し周期的な熱履歴を
繰り返すようになっている。

ここで、本発明の方法による侵食状態計測（表面状況監
視）の原理を第５図により説明する。出銑開始・終了が
サイクリックに行なわれるため、温度応答は基本的は第
５図に示すような動きを示す。耐火物１２の残厚が多い
場合には、曲線へで示すように、出銑開始から温度上昇
開始までの遅れ時間τ、（出銑終了から温度下降開始ま
での遅れ時間もほぼ等しい）が大きい。しかし、例えば
第４図のような溶損部１６が耐火物１２に生じその損傷
が進むと、対応する測温センサ１４の測温点と溶ｆｌＡ
１５との間隔が近くなり、曲線Ｂで示すように、測定温
度が高くなると同時にト記遅れ時間τ２が短くなってく
る。本発明は、このような温ル：応答の遅れ時間τを監
視することで、耐火物１２の表面状況、即ち、損傷度合
（侵食状態）を把握するものである。

次に、本実施例による具体的な手順や演算処理を第１，
２図により説明する。この第１図に示す処理は、実際に
は測温センサ１４に接続されたＣＰ　ＬＪ　（池算部；
図示せず）においで行なわれる、まず、測温センサ４に
より、各測温点におＬｒｊる耐火物１２の温度データＴ
１（ｊ、＝１〜ｒｎ　：　エロは測温点数）を、第２図
（ａ）に示すように、１１分周期（ｎ　＝　１〜５分）
で測定し採取する（ステラ”１螢；１）。採取された温
度データＴｊは、ノイズ成分除去し、第２図（ｂ）に示
すように平滑化される（ステップＳ２）。この後、第２
図（ｃ）に示すよ−１）ｌｒ、　。

温度変動の１周期分について温度最大値（Ｉｌｌａｗ）
と温度最小値（ｍａｘ）とを見出し、その前後で２次近
似することにより最大値／最小値の時刻ｔ４／ｌＢを算
出する（ステップＳ３）。

ついで、第２図（ｄ）に示すように、実際の溶銑４ｉ＃
１への出銑開始時刻ｔｓと出銑終了時刻ｔＥとを入力し
くステップＳ４）、ステップｓ３にて算出した最大値／
最小値の時刻ｔＡ／１１１と比較することで、遅れ時間
で１を算出する（ステップＳ５）。ここで、出銑開始時
刻ｔ３に温度最大値の時刻１　Ａが、出銑終了時刻ｔ　
Ｆ、に温度最小値の時刻ｔＢが対応し２ており、遅れ時
間τｉは、ｔＡ−ｔｓもしくはｔｏ−ＬＥにより算出さ
れる。

そして、算出された遅れ時間τｊを予め設定しておいた
基準時間τ。と比較することで（ステップＳ６）、τ。

くτ１の場合には耐火物２の厚さが充分にあると判断し
てステップＳ１に戻る一方、τ１．〈τｊでないっまり
τ。≧τ■の場合には耐火物１２の侵食が進んでいると
判断し、侵食アラームを出力するなどの処置をとる（ス
テップＳ７）。

なお、τ。≧１１となった測温点の位置から侵食位置を
特定できることは言うまでもない。

このように２本発明の第１実施例の耐火物の表面状況監
視方法によれば、高温溶融物の流れや熱応力等によって
生じる耐火物の局部侵食の状況が、従来のごとくセンサ
自体の溶損ではなく、９良に起因する測温センサＪ４の
各測温点での温度今勧の応答時間の長短により検知され
るので、測温センサ］４の再利用、連続使用が０１能に
なるほか。

異常侵食の部位も特定できる。また１本実施例によれば
、ＦＭセンサを測温センサ１４とし２、て施工すること
により、多点監視のセンサ施りが容鴇になるほか、鉄皮
１３近傍にセンサ１４を配置１．、たので、異常を検知
した後、吹付Ｍｉ修により容易に繰返し使用できる。さ
らに、前述のごとく応答解析であるため、熱電対の劣化
は全く影響しない４、第６〜８図は本発明の第２実施例
としての耐火物の表面状況監視方法を示すもので、第に
図は本発明の方法をＲＨ真空脱ガス設備の真空槽内の耐
火物の表面状況監視に適用した場合の装？ｌ構成を示す
説明図、第７図は本実施例の動作を説明するためのグラ
フ、第８図はその変形例を示す要部（真空槽耐火物）の
断面図である。

この第２実施例では５第６図に示すように、ＲＨ真空脱
ガス設備の真空槽鉄皮１７内の耐火物１８へ付着した付
着地金１９の厚さ（表面状況）製把握するものとする。

真空槽は２第６図に示すように、鉄皮１７の内周面に耐
火物１８を貼付して構成され又おり、耐火物１８の鉄皮
１７近傍側には、真空槽高さ方向に適当な間隔をあけた
２つの測温点（ａ、ｂ）を有する測温センサ（例えばＦ
Ｍセンサ）２０が埋設されている。この測温センサ２０
は、リード線を介して付着地金厚さ演算装置２１に接続
され、測温センサ２０による測温結果が付着地金厚さ演
算装置２１に入力されるようになっている。

付着地金厚さ演算装置２１は、処理中の真空槽内現象を
示す温度信号（Ｔｏ）をトリガ信号として受け、このト
リガ信号の入力後から、当該トリガ信号に対応する測温
信号が測温センサ２ｏにより検知される時点までの遅れ
時間（温度応答）τを監視し、その遅れ時間τと測温点
の槽中心からの半径方向の距離との関係を解析すること
により、耐大物１８に付着した地金１９の厚さを定量的
に把握するものである。

上述の構成により１本実施例では、具体的には、次のよ
うにして付着地金厚さが把握される。

通常、真空槽内で行なわれるＲ　Ｈ処理はバッチ型操業
であり、真空槽内温度Ｔ０は、処理開始時に最低となり
、処理開始からある時刻（処理パターンにより異なる）
だけ経過すると最高温度に達する。そして、耐火物１８
内に埋設されている測温センサ２０による測温挙動は、
耐火物１８および該耐火物１８に付着した地金１９の合
計厚さに比例した分だけ遅れて、最低、最高温度を表す
ことになる。

つまり、今、真空槽内温度Ｔ。が最低、最高となる時刻
を既知とすれば、処理開始から測温センサ２ｏが最低温
度を計測するまでの遅れ時間と。

真空槽内温度Ｔ０が最高になる時刻から測温センサ２０
が最高温度を計測するまでの遅れ時間とを評価するこ゛
とにより、耐火物１８に付着した地金１９の厚さを検知
することが可能になる。

第６，７図により、本実施例の装置の動作を詳細に説明
する。なお、第７図は、真空槽内温度Ｔ０．測温点ａ、
ｂにおける温度Ｔａ、Ｔｂと時間との関係を示している
。

第６図に示すように、耐火物１８に付着した地金１９は
、測温点ａの位置よりも測温点すの位置の方が厚くなっ
ており、このような場合、測温点ａの最低温度遅れ時間
をτ、１、測温点ａの最高温度遅れ時間をτ、１、測温
点すの最低温度遅れ時間をｆｂ＋、測温点すの最高温度
遅れ時間をτ、とすれば、第７図に示すように、τ、１
くτｂｌ、　　τ１くτ、２であり、耐火物１８への付
着地金厚さが、これらの遅れ時間τ。ｌ＋　Ｔｂ（ｒ　
τｉ１＋　　τト２に基づいて評価することができる。

従って、付着地金厚さ演算装置２１において、遅れ時間
の管理値を予め設定しておき、真空槽内温度Ｔ０および
測温センサ２０による測温結果Ｔａ。

Ｔｂから遅れ時間τ、１．τｂｌ＋　τ・２．τｂｚを
求め・管理値を超える遅れ時間になるものがあれば、付
着地金厚さが所定以上になったものと判断し、警報信号
（アラーム）が発せられる。この警報信号出力時に地金
除去作業を行なうことにより、健全な真空槽管理が可能
となる。また、本装置で得られたデータは、地金除去作
業の自動化を行なう際のデータとして使用することがで
きる。

このように１本発明の表面状況監視方法によれば、上記
第２実施例に示したごとく、耐火物の溶損状況のみなら
ず、付着地金の厚さをも定量的に把握することが可能で
、その把握結果に基づいて効率的な地金除去作業が行な
われるとともに、地金除去後の状況確認も定量的に行な
えるのである。

また、真空槽の下部から内部を直接目視するといった危
険な作業を行なう必要がなくなるほか、地金除去作業の
自動化も容易に行なえるようになる。

なお、この第２実施例では、測温センサ２０の測温点ａ
、ｂを耐火物１８の高さ方向（面方向）に配置したが、
第８図に示すように、地金１９の付着しやすい特定部位
に、耐火物１８の厚さ方向に複数（図中３点）の測温点
ａ　”　Ｑをもつように測温センサ２０Ａを埋設し、隣
合う測温点ａ　”　ｃ間の遅れ時１１■を求めるように
してもよい。この場合。

耐火物１８の変質状況も推定することができ、付着地金
厚さを精度よく検知することができる（第４実施例参照
）。また、第８図に示した配置の測温センサ２ＯＡを第
６図に示す装置と組み合わせることにより、より信頼性
の高い付着地金厚さ把握を行なうことが可能となる。

第９〜１２図は本発明の第３実施例としての耐火物の補
修時期判定装置を示すもので、第９図（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）はそれぞれ本実施例装置を電気炉に適用した場合
の正面断面図、横断平面図および要部拡大断面図、第１
０図は操業サイクルと耐火物の温度との関係を示すグラ
フ、第１１図（ａ）は耐火物が健全な時期の耐火物の高
さ方向の測温点Ｔ工、Ｔ２．Ｔ、の温度変動例を示すグ
ラフ、第１１図（ｂ）は操業が進行して耐火物の侵食が
進んだ時期の耐火物の高さ方向の測温点Ｔ１．Ｔ２゜Ｔ
、の温度変動例を示すグラフ、第１２図は通電終了から
温度分布検知センサの上限温度までの遅れ時間τ、１と
炉団数との関係を示したグラフである。

第９図（ａ）〜（ｃ）に示すように、本実施例の↑気炉
では、炉枠である鉄皮２２内に耐火物２３（ライニング
して形成される溶湯室２４内へ原料Ｉを投入し、電極２
５（３極）に通電する。通電後。

上記電極２５間にアークが発生し、このアーク寿によっ
て原料Ｒを溶融して溶融物Ｍを生成するＪうに構成され
ている。

このような電気炉において、一般的に電極２５が配置さ
れた近傍の耐火物２３の侵食局部２３ａが激しく侵食さ
れることが判明していることに名目し、〔第９図（ｂ）
参照〕、本実施例の装置では、３箇所の侵食局部２３ａ
の背面に測温点Ｔ１．Ｔ２゜Ｔ、の検出素子を組み込ん
だ温度分布センサ２６を配設し、これによりメタルライ
ン、スラブライン等耐火物２３の温度分布を検出するよ
うにしている。

また、第９図（ｂ）において、２７は溶湯室２４内の温
度のサイクル変化に対する耐火物２３の温度分布サイク
ル変化の遅れ時間τを算出する耐火物侵食量演算器（耐
大物侵食量演算手段）、２８はこの耐火物侵食量演算器
（以下、単に演算器という）２７からの遅れ時間でか予
め設定された基準時間（管理値）で工以下であるが否か
を判定するとともに遅れ時間τが管理値τｊ以下である
場合に警報信号を発信する警報器（警報手段）である。

上述した本実施例の装置によれば、炉内の電極２５配置
部近傍の耐火物２３の侵食が大きいことに着目し、電極
２５近傍の耐火物２３背面位置に、その高さ方向（面方
向）に沿って複数個（本実施例では３つ）の測温点Ｔ工
〜Ｔ、を有する温度分布検知センサ２６を設け、これに
より耐火物２３の温度分布を測定するようにしたが、そ
の理由は次の通りである。

即ち、電気炉は本質的には回分型操業であり。

１操業サイクルは、第１０図のグラフに示す通り、原料
装入→電極通電開始→原料溶融→電極通電終了→出湯の
行程ｊ頂で行なわれる。

そして、炉内温度Ｔ０は２通電開始時に下限温度（ｍｉ
ｎ温度）となり、通電終了時には上限温度（ｍａｘ温度
）となるように変化を繰り返す。

耐火物２３内に設置した温度分布検知センサ２６の測温
点Ｔ１〜Ｔ、の挙動は、炉内温度Ｔａの熱波が耐火物２
３を通して伝達されるため、その耐火物２３の厚さＱ〔
第９図（ｃ）参照〕に比例した時間遅れで下限温度、上
限温度となる。

耐火物２３の侵食を検知する時に、炉内温度Ｔｏが実測
できない場合には、通電開始および通電終了の時刻は設
定されているので、通電開始から温度分布検知センサ２
Ｇの下限温度までの遅れ時間で、または通電終了から温
度分布検知センサ２６の上限温度までの遅れ時間τ、を
演算器２７にて算出評価し、耐火物２３の侵食度合を検
出する。

以上の通りの検出方式で側温したデータ例を第１１図（
ａ）、（ｂ）に示す。

第１１図（、）は１期の段階を示すものであって。

まだ耐火物２３が健全な時期の耐火物２３の高さ方向の
測温点Ｔ１〜Ｔ３の温度変動例であり、通電終了から温
度分布検知センサ２６の測温点Ｔ□〜Ｔ、を上限温度と
し、遅れ時間τ１１で評価したものである。

第１１図（ｂ）は■期の段階を示すものであって、操業
がかなり進行して耐火物２３の侵食が進んだ時期の温度
分布検知センサ２６の測温点Ｔ１〜Ｔ。

の温度変動例であり、通電終了から温度分布検知センサ
２６のｍ＋＋温点温点−Ｔ３が上限温度となる遅れ時間
τ１！で評価したものである。

上述のごとく、温度分布検知センサ２６の測温点Ｔ１〜
Ｔ、の上限温度の通電終了からの遅れ時間τｌｌ＋　τ
ｆ！については、τ１、〉で１．なる関係が成立ち、耐
火物２３の侵食が遅れ時間で評価できることが判る。

従って、第１２図に示すように、温度分布検知センサ２
６の下限温度の通電開始からの遅れ時間で、または温度
分布検知センサ２６の上限温度の通電終了からの遅れ時
間τ、を炉回数で管理し。

予め設定された基準時間（管理値）τｉを下回る遅れ時
間が発生した時に、警報器２８から警告を発信し、耐火
物２３の補修時期を判定する。

より具体的に本実施例の装置について説明すると、温度
分布検知センサ２６で測定した耐火物２３の温度分布信
号を演算器２７に取り込み、併せて同演算器２７は１通
電開始および終了の操業信号を受信し、通電開始時刻お
よび通電終了時刻を算出する。そして、この演算器２７
は、一定周期の耐火物２３の測温データから温度変化の
サイクル」−の下限温度および上限温度を算出し、且つ
、通電開始から下限温度までの遅れ時間τ、２通電終了
から−１−眼温度までの遅れ時間で、を算出する。

演算器２７で算出された遅れ時間τ、、τ、は。

警報器２８へ送信され、この警報器２８に予め設定され
た遅れ時間の管理基準値τｊと比較演算され、この管理
基準値でｉと比較演算され、該管理基準値τ１よりも検
出温度データの遅れ時間で、。

τ、が小さくなった時に耐火物２３の侵食が限界に達し
たと判断し、その時に警報器２８から警報信号を発信し
、その警報信号により耐火物２３の補修時期を判定して
いる。

このように、本発明の第３実施例の耐火物の補修時期判
定装置によれば、電気炉における耐火物２３の補修時期
の判定が容易に且つ高精度で検出され、耐火物２３の損
傷による湯洩れを確実に防止できる。具体的には、耐火
物２３の高さ方向に複数個の測定点Ｔよ〜Ｔ３を有する
１本の温度分布検知センサ２６を配置させるだけの構成
であるから、メタルライン、スラグライン等の高さ方向
の監視が同時に行なえ、その検出値も高精度なものが得
られ、また、その組立施工も簡便である。また、温度分
布検知センサ２６の配置は耐火物２３の背面に配置され
るので、温度分布検知センサ２Ｇ自体の溶損がなく、長
期間の使用によっても適宜な補修のみ反復継続使用でき
る等使用耐用年数の延長化が期待できる。次いで、本発
明の測定原理は温度の波形解析を基礎としているために
、温度分布検知センサ２６の熱起電力の劣化はほとんど
影響がなく、温度分布検知センサ２６自体の溶損がない
限り継続して測定が可能である。以上要するに本実施例
の装置は、従来装置にある諸々の欠陥を解消した有益な
ものである。

第１３〜１７図は本発明の第４実施例としての耐火物の
補修時期判定装置を示すもので、第１３図（ａ）、（１
））はそれぞれ本実施例装置を電気炉に適用した場合の
横断平面図および正面断面図、第１４図はその要部拡大
断面図、第１５図は操業サイクルと耐火物の温度との関
係を示すグラフ、第１６図（ａ）は耐火物が健全な時期
の耐火物の厚さ方向の測温点Ｔ４．Ｔ、、Ｔ、の温度変
動例を示すグラフ、第１６図（ｂ）は耐火物への溶鋼の
進入等により耐火物の熱伝導率が高くなった時期の耐火
物の厚さ方向の測温点Ｔ、、Ｔ、、Ｔ、の温度変動例を
示すグラフ、第１６図（ｃ）は耐火物の劣化等で耐火物
の熱伝導率が低くなった時期の耐火物の厚さ方向の測温
点Ｔ、、Ｔ、、Ｔ、の温度変動例を示すグラフ、第１７
図は通電終了から高さ方向の温度分布検知センサの上限
温度までの遅れ時間で、と炉団数との関係で特に管理値
τｊを補正した場合について示したグラフである。

第１３図（ａ）、（ｂ）および第１４図に示すように、
本発明の第４実施例も上記第３実施例の装置とほぼ同様
に構成されているが５この第４実施例の装置では、耐火
物２３の厚さ方向の温度分布を検知する温度分布検知セ
ンサ２６Ａと、この温度分布検知センサ２６Ａからの温
度分布信号に基づいて警報器２８における基準時間（管
理値）でｌを管理するための侵食管理演算器（侵食管理
演算手段）２９とが新たに設けられている。

つまり、温度分布検知センサ２６Ａは、高さ方向の温度
分布検知センサ２６の近傍において、電極２５近傍の背
面から炉心方向の水平線上に３カ所の測温点Ｔ、、Ｔ、
、Ｔ、の検出素子を組み込んで構成され、耐火物２３の
厚さ方向の温度分布を測定するようにしている。また、
侵食管理演算器２９は、温度分布検知センサ２６Ａから
の温度分布信号に基づいて、耐火物２３の厚さ方向の温
度分布の伝熱遅れ時間を算出し、その伝熱遅れ時間に基
づいて、警報器２８における比較演算時に用いられる基
準時間（管理値）τｉを設定変更・管理するものである
。

なお、図中、既述の符号と同一の符号は同一部分を示し
ているので、その説明は省略する。

上述した本実施例の装置においても、温度分布検知セン
サ２６．演算器２７．警報器２８による動作は、第３実
施例にて説明した動作と全く同じであるので、その説明
は省略する。

一方、この第４実施例では、上述の通り、温度分布検知
センサ２６Ａを設け、耐火物２３の厚さ方向の温度分布
を測定するようにしたが、こわ５番、−よる作用効果を
以下に説明する。

温度分布検知センサ２６Ａは４耐火物２３のＮさ方向に
測温点Ｔ、〜Ｔ６を有しているために、隣合う測温点ｒ
４〜Ｔ６間の遅れ時間（第１５図ので、。

τ２参照）を求めることによって、耐火物２３の変質状
況を推定することができ、異常侵食をより精度よく検出
することが可能になる。

上述した検出方式で測温したデータ例を第１６図（ａ）
〜（ｃ）に示す。

第１６図（ａ）は耐火物２３が健全な時期の測温例であ
り、隣合う測温点Ｔ４〜′Ｆ６間の遅れ時間はτ、１．
τ、□とじて得られる。

第１６図（ｂ）は耐火物２３への溶鋼の進入等で耐火物
２３の熱伝導率が高くなった時期の測温例であり、隣合
う測温点Ｔ４〜ＴＧ間の遅れ時間は。

τ、１．τ、として得られ、第１６図（ａ）の遅れ時間
１・ｌ、　　τ・裏よりも小さくなる。

第１６図ＣＱ）は耐火物２３の劣化等で耐火物２３の熱
伝導率が低くなった時期の測温例であり、隣合う６１す
温点Ｔ４〜■゛５間の遅れ時間は、τ６１゜τ。、とし
て得られ、第１６図（ａ）の遅れ時間τ０．。

［，２よりも大きくなる。

従って、耐火物２３が変質した場合でも、温度分布検知
センサ２６Ａの隣合う測温点Ｔ４〜Ｔ５間の遅れ時間髪
求め耐火物２３の変質状況を把握して、前述の予め設定
された基準時間（管理値）τ１を設定し直すことにより
、耐火物２３の補修時期を信頼性の高く判定することが
できる。

第１７図は、第１６図（ａ）〜（ｃ）の例に対応して設
定された管理値τ１を低く設定し直した例を示している
。第１７図の区間Ｂでは、管理値τｉを低く設定するこ
とによって、ミスアラームを防止することができ、区間
Ｃでは管理値τ１を大きく設定することによって、耐火
物２３の補修時期の見逃しを防止することができる。

より具体的に本実施例の装置について説明すると、温度
分布検知センサ２６Ａで測定した耐火物２３の温度分布
信号を、侵食管理演算器２９へ取り込み、隣合う測温点
１４〜１１間の遅れ時間で□。

τ２を求め、前述の警報器２８に予め設定されている遅
れ時間の管理基準値τ１の補正を行なう。

そして、補正された管理基準値τｉよりも検出証度デー
タの遅れ時間で１．τ、が小さくなった時に、耐火物２
３の侵食が限界に達したと判断し、その時点で警報器２
８から警報信号を発信し、その警報信号により耐火物２
３の補修時期を判定している。

ここで、この第４実施例では、温度分布検知センサ２６
Ａが耐火物２３の厚さ方向に設置されるので、耐火物２
３の溶損に伴い温度分布検知センサ２６Ａも溶損する場
合もあるが、このときは温度分布検知センサ２６Ａの溶
損により耐火物２３の溶損を直接的に知ることが可能に
なる。

なお、上述した各実施例では、本発明の方法や装置を溶
銑樋、真空槽、電気炉に適用した場合について説明した
が、本発明は、高温溶融物による周期的な熱履歴を繰り
返す耐火物であれば、高温炉、耐火物容器等の内張耐火
物などの侵食監視。

付着金属量監視にも同様に適用され、上記実施例と同様
の作用効果が得られる。

［発明の効果］以上詳述したように、本発明の耐火物の表面状況監視方
法（請求項１，２）によれば、侵食や地金付着といった
耐火物の表面状況を、耐火物の厚さ変化に起因する測温
センサでの温度変動の応答時間の長短により検知するよ
うにしたので、センサ自体が破損することはなく再利用
、連続使用が可能になるほか、侵食位置、地金付着位置
の特定も可能で、コンパクトかつ安価な構成で高精度の
監視を実現できる。従って、耐火物の吹付補修、取替時
期の判断や吹付補修、取替位置の特定を確実に行なえ、
溶銑洩れによる大事故が確実に防止される効果がある５
゜また５本発明の耐火物の補修時期判定装置（請求項３）
によれば、耐火物面方向の温度分布検知センサによる検
出結果の遅れ時間と、基準時間との比較により、耐火物
の補修時期が容易に且つ高精度で検出され、耐火物の損
傷による湯洩れを確実に防止できるほか、請求項４記載
の装置によｉｘば、前記基準時間が、耐火物厚さ方向の
温度分布検知センサによる検出結果（耐火物の変質状況
）に応じて管理されるので、より高い精度で補修時期を
判定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１〜５図は本発明の第１実施倒としての耐火物侵食位
置計測方法を示すもので、第１図はその手順を説明する
だめのフロー千ヤー・１・、図、第２図（，１）・〜（
ｄ）は本実施例における温ル、ノ、ｔ、・答時間算出処
理を具体的に示すグラフ、第３し１は本実施例を適用さ
れる溶銑樋製置す断面図、第４図は第３図のＩＶ　−ｒ
Ｖ断面図、第５図は本発明の方法の原理を説明するため
のグラフであり、第６　＝　８図は本発明の第２実施例
としての耐火物の表面状況監視方法を示すもので、第６
図は本発明の方法をＲＨ真空脱ガス設備の真空槽内の耐
火物の表面状況監視に適用した場合を示す説明図、第７
図は本実施例の動作を説明するためのグラフ、第８図は
その変形例を示す要部の断面図であり、第９〜」２図は
本発明の第３実施例としての耐火物の補修時期判定装置
を示すもので、第９図（ａ）〜（、ｃ）はそれぞれ本実
施例装置を電気炉に適用した場合の正面断面図、横断平
面図むＬび要部拡大断面図、第１０図は操業サイクルと
耐火物の温度との関係を示すグラフ、第１１図（ａ）は
健全時の耐火物高さ方向の温度変動例を示すグラフ、第
１１、図（１））は侵食進行時の耐火物高さ方向の温度
変動例を示すグラフ、第１２図は遅れ時間と炉開数との
関係を示したグラフであｉｘ、第１コ３〜１７図は本発
明の第４実施例としての耐火物の補修時期判定装置を示
すもので、第１３図（ａＬ（１））はそれぞれ本実施例
装置を電気炉に適用しまた場合の横断平面［ヤｊおよび
正面断面図、第］・１図はその要部拡大断面図、第１５
図は操業サイクルと耐火物の温度との関係を示すグラフ
、第１ｆＥ図（ａ）は健全時の耐火物厚さ方向の温度変
動例を示すグラフ、第１Ｉ′３図（１））は熱伝導率が
高くなった時期の耐火物１すさ方向の温度変動例を示す
グラフ、第１６図（ｃ）は熱伝導率が低くなった時期の
耐火物厚さ方向の温度変動例を示すグラフ、第１７図は
遅れ時間と炉開数との関係で特に管理値を補正した場合
について示したグラフであり、第１８図はＲＨ真空脱ガ
ス設備の真空槽内の従来の監視手段を説明するための模
式図、第１９図は従来の誘導炉の構成を示す断面図であ
る。図において、１１−溶銑樋、１２−耐大物、１３−鉄皮
、１−４−　測温センサ、１５−溶銑（高温溶融物）、
１６−溶損部、１７−真空槽鉄皮。１８−耐火物、］９−付着地金、２０．２０Ａ測温セン
サ、２１−付着地金厚さ演算装置、２２鉄皮、２３−耐
大物、２３ａ−侵食局部、２４溶湯室、２５−・電極、
２６．２６Ａ−温度分布検知センサ、２７−耐火物侵食
量演算器、２８警報８＃。　９侵食管理演算器。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）高温溶融物による周期的な熱履歴を繰り返す耐火
物の表面状況を監視するに際して、測温センサにより前
記耐火物の温度を測定し、前記高温溶融物による前記耐
火物の温度応答を監視し、該温度応答に基づいて前記耐
火物の表面状況の変化を把握することを特徴とする耐火
物の表面状況監視方法。
（２）高温溶融物による周期的な熱履歴を繰り返す耐火
物の表面状況を監視するに際して、測温センサにより前
記耐火物の温度を所定間隔の測温点で連続的に測定し、
前記高温溶融物による周期的な熱履歴の繰返しに伴う前
記各測温点での温度応答時間を監視し、該温度応答時間
の長短によって前記耐火物の侵食度合および侵食位置を
把握することを特徴とする耐火物の表面状況監視方法。
（３）炉殻内方に溶湯室を形成するようにライニング耐
火物を施した炉に適用する耐火物の補修時期判定装置で
あって、前記耐火物内に設置され且つ当該耐火物の温度
分布を検知する温度分布検知センサと、前記溶湯室内の
温度のサイクル変化に対する前記耐火物の温度分布のサ
イクル変化の遅れ時間を算出する耐火物侵食量演算手段
と、該耐火物侵食量演算手段で算出された遅れ時間が予
め設定された基準時間以下であるか否かを判定するとと
もに前記遅れ時間が前記基準時間以下である場合に警報
信号を発信する警報手段とがそなえられたことを特徴と
する耐火物の補修時期判定装置。
（４）炉殻内方に溶湯室を形成するようにライニング耐
火物を施した炉に適用する耐火物の補修時期判定装置で
あって、前記耐火物内の面方向および厚さ方向に設置さ
れ且つ当該耐火物の面方向および厚さ方向の温度分布を
検知する温度分布検知センサと、前記溶湯室内の温度の
サイクル変化に対する前記耐火物の面方向の温度分布の
サイクル変化の遅れ時間を算出する耐火物侵食量演算手
段と、前記耐火物の厚さ方向の温度分布の伝熱遅れ時間
を算出し且つ該伝熱遅れ時間に基づいて前記耐火物の面
方向の温度分布のサイクル変化の遅れ時間を管理するた
めの基準時間を算出する侵食管理演算手段と、前記耐火
物侵食量演算手段で算出された遅れ時間が前記侵食管理
演算手段で算出された基準時間以下であるか否かを判定
するとともに該遅れ時間が前記基準時間以下である場合
に警報信号を発信する警報手段とがそなえられたことを
特徴とする耐火物の補修時期判定装置。