JPS63295909A - 温度勾配を有する耐火物の厚み測定方法 - Google Patents
温度勾配を有する耐火物の厚み測定方法Info
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- JPS63295909A JPS63295909A JP13208387A JP13208387A JPS63295909A JP S63295909 A JPS63295909 A JP S63295909A JP 13208387 A JP13208387 A JP 13208387A JP 13208387 A JP13208387 A JP 13208387A JP S63295909 A JPS63295909 A JP S63295909A
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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。
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、高炉の鉄皮内側の煉瓦層などの温度勾配を有
する耐火物の厚みを測定する方法に関する。
する耐火物の厚みを測定する方法に関する。
高炉煉瓦層の内面（炉心側の面）は操業中高温に晒され
て侵食を受け、厚みが薄くなって行く。
て侵食を受け、厚みが薄くなって行く。
余り薄（なると外被を溶損する等の事故を生じるから煉
瓦層の厚み、欠損状態の管理は重要である。
瓦層の厚み、欠損状態の管理は重要である。
煉瓦層の残存厚みは、破断してその厚みを実測して求め
るのが簡単確実であるが、このような破壊検査は一般に
は許されず、非破壊で測定するしかない。
るのが簡単確実であるが、このような破壊検査は一般に
は許されず、非破壊で測定するしかない。
従来、非破壊で耐火物の厚みや内部欠陥を測定するには
超音波法、放射線法などを用いているが、これらでは厚
みが厚い（数１０Ｃ１１１以上）もの、超音波や放射線
を吸収しやすいものでは減衰が激しく、反射波などが得
られなくて測定不能になってしまう。
超音波法、放射線法などを用いているが、これらでは厚
みが厚い（数１０Ｃ１１１以上）もの、超音波や放射線
を吸収しやすいものでは減衰が激しく、反射波などが得
られなくて測定不能になってしまう。
高炉煉瓦の残厚測定には熱電対法が広く用いられてい名
。これは高炉煉瓦層に多数（例えば側壁部全周に８０点
、コーナ一部に１０点、炉底部に１０点など）の熱電対
を埋込んでおき、これらの出力により各部の残厚測定を
行なう。残厚は測温結果から算出する。第２図でその一
例を説明すると、高炉炉底部側壁のカーボン煉瓦層に、
厚み方向で位置をずらして２個の熱電対を埋込んでおき
、その出力から温度ｔｌ、ｔ２を得たとすると、次式が
成立し、 こ＼でｑは伝熱量、λは熱伝導率、ｘ２はＸ２＝Ｘｌλ
２（ｔｐ ｔ＋）／λ１（ｔ ２ ｔ ＋）・・・
・・・（２） λ１＝λ２なら残厚ｘ２は Ｘ２＝ＸＩ （ｔｐ−ｔ＋）／ （ｔｚ−ｔ＋）・・
・・・・（３） となる。しかしこの熱電対による残厚測定法は余り精度
のよいものではない。第２図は側壁部と炉底部での算出
厚と実績厚との関係を示し、○印は健全層、×印は脆化
層上面、Δ印はＦｅ侵入層を示す。算出厚は１１５０℃
（溶銑の凝固温度）ラインを求めたものである。これら
のグラフから側壁部では過大に、炉底部では過小に推定
しており、いずれも誤差（±２００１以上）がある。
。これは高炉煉瓦層に多数（例えば側壁部全周に８０点
、コーナ一部に１０点、炉底部に１０点など）の熱電対
を埋込んでおき、これらの出力により各部の残厚測定を
行なう。残厚は測温結果から算出する。第２図でその一
例を説明すると、高炉炉底部側壁のカーボン煉瓦層に、
厚み方向で位置をずらして２個の熱電対を埋込んでおき
、その出力から温度ｔｌ、ｔ２を得たとすると、次式が
成立し、 こ＼でｑは伝熱量、λは熱伝導率、ｘ２はＸ２＝Ｘｌλ
２（ｔｐ ｔ＋）／λ１（ｔ ２ ｔ ＋）・・・
・・・（２） λ１＝λ２なら残厚ｘ２は Ｘ２＝ＸＩ （ｔｐ−ｔ＋）／ （ｔｚ−ｔ＋）・・
・・・・（３） となる。しかしこの熱電対による残厚測定法は余り精度
のよいものではない。第２図は側壁部と炉底部での算出
厚と実績厚との関係を示し、○印は健全層、×印は脆化
層上面、Δ印はＦｅ侵入層を示す。算出厚は１１５０℃
（溶銑の凝固温度）ラインを求めたものである。これら
のグラフから側壁部では過大に、炉底部では過小に推定
しており、いずれも誤差（±２００１以上）がある。
またこの熱電対による方法は温度分布が定常状態になら
ないと測定できない、分散配置された各熱電対の間で生
じる局部溶損に弱い（検知かにぶい又はできない）など
の問題がある。
ないと測定できない、分散配置された各熱電対の間で生
じる局部溶損に弱い（検知かにぶい又はできない）など
の問題がある。
超音波などは高炉煉瓦層の残厚測定には利用できないが
、衝撃弾性波は有効である。特開昭５７−１７５９５２
はコンクリート層などの非金属物の厚み測定、欠陥検出
などに衝撃弾性波を用いたもので、概要を第４図、第５
図で説明すると次の如くである。即ち、衝撃弾性波発生
時点検出用の受信装置１８と反射波受信装置２４とをコ
ンクリート構造物などの被測定体ｌＧの表面に置き、ハ
ンマー１２で受信装置１８の衝撃板１４を叩く。
、衝撃弾性波は有効である。特開昭５７−１７５９５２
はコンクリート層などの非金属物の厚み測定、欠陥検出
などに衝撃弾性波を用いたもので、概要を第４図、第５
図で説明すると次の如くである。即ち、衝撃弾性波発生
時点検出用の受信装置１８と反射波受信装置２４とをコ
ンクリート構造物などの被測定体ｌＧの表面に置き、ハ
ンマー１２で受信装置１８の衝撃板１４を叩く。
これにより広い周波数帯の衝撃弾性波が発生し、そのう
ちの数ＭＨｚ以上の周波数成分は衝撃板１４を伝播して
圧電素子１６に至り、該数ＭＨｚ以上の周波数に感度を
持つ圧電素子１６により受信される。圧電素子１６の受
信出力は電気回＠２０でフィルタリングされ、急峻なパ
ルス信号に整形され、記憶表示装置２８へ出力される。
ちの数ＭＨｚ以上の周波数成分は衝撃板１４を伝播して
圧電素子１６に至り、該数ＭＨｚ以上の周波数に感度を
持つ圧電素子１６により受信される。圧電素子１６の受
信出力は電気回＠２０でフィルタリングされ、急峻なパ
ルス信号に整形され、記憶表示装置２８へ出力される。
発生した衝撃弾性波はまた衝撃板１４から被測定体１０
に入り、裏面で反射して反射波受信装置２４の圧電素子
２２により検出される。この反射波は高周波成分は殆ん
ど減衰してしまって無く、圧電素子２２はこの比較的低
い周波数成分に感度を持つ（数ＫＨｚ〜数１０ＫＨｚに
感度を持つ）。
に入り、裏面で反射して反射波受信装置２４の圧電素子
２２により検出される。この反射波は高周波成分は殆ん
ど減衰してしまって無く、圧電素子２２はこの比較的低
い周波数成分に感度を持つ（数ＫＨｚ〜数１０ＫＨｚに
感度を持つ）。
圧電素子２２の出力は電気回路２６で特定の単一周波数
のみが取出され、記憶表示装置２８へ送られる。
のみが取出され、記憶表示装置２８へ送られる。
これらの出力を受けて記憶表示装置２８はそのＣＲＴデ
ィスプレイに第５図の如き波形を表示する。３０は電気
回路２０の出力パルスで、衝撃弾性波の発生時点を示し
ている。３２は電気回路２６の出力で反射波を示してお
り、これらの信号３０．３２の時間差Ｔが、衝撃弾性波
が被測定体１０内を伝播するに要した時間を示している
から、これと伝播速度から被測定体ｌＯの厚みを求める
ことができる。
ィスプレイに第５図の如き波形を表示する。３０は電気
回路２０の出力パルスで、衝撃弾性波の発生時点を示し
ている。３２は電気回路２６の出力で反射波を示してお
り、これらの信号３０．３２の時間差Ｔが、衝撃弾性波
が被測定体１０内を伝播するに要した時間を示している
から、これと伝播速度から被測定体ｌＯの厚みを求める
ことができる。
コンクリートブロックなどの厚さの厚い被測定体では、
周波数が低（ないと減衰が著しくて測定に利用できず、
しかし周波数が低いと発生時点の検出があいまいになっ
てしまって、高周波数を用いた場合のように鋭い発生時
点検出ができないという問題があるが、第４図の方法は
この問題を解決できる有効な方法である。
周波数が低（ないと減衰が著しくて測定に利用できず、
しかし周波数が低いと発生時点の検出があいまいになっ
てしまって、高周波数を用いた場合のように鋭い発生時
点検出ができないという問題があるが、第４図の方法は
この問題を解決できる有効な方法である。
この第４図の方法は高炉、熱風炉などの煉瓦層の残厚測
定にも有効である。
定にも有効である。
迅速な測定が可能であるから、測定装置を台車に積んで
測定しなから炉周を１周させるなどの方法で、全周に亘
って微小間隔の各点の残厚を測定することができる。熱
電対法でこれを行なおうとすれば該微小間隔の各点に熱
電対を埋設せねばならず、高炉強度の点でも問題である
。
測定しなから炉周を１周させるなどの方法で、全周に亘
って微小間隔の各点の残厚を測定することができる。熱
電対法でこれを行なおうとすれば該微小間隔の各点に熱
電対を埋設せねばならず、高炉強度の点でも問題である
。
しかしながら従来方式では、測定対象物が理想的な等方
性媒質であると仮定し、衝撃弾性波の速度ｖｏは一定と
考え、反射波が返ってくる迄の時間２ｔから厚みβはｊ
！＝ｖｏＸｔとしている。しかし等方性媒質の無限平面
における衝撃弾性波の速度Ｖは、以下の如く表わせ、 Ｅａ：ヤング率（Ｋｇ／ｍ） ｇ：重力加速度（ｍ／ｓ２ ） σ：ポアソン比 ρ：密度 Ｅａやσは温度で変るので速度Ｖは、温度勾配のある媒
体中では一定でない。
性媒質であると仮定し、衝撃弾性波の速度ｖｏは一定と
考え、反射波が返ってくる迄の時間２ｔから厚みβはｊ
！＝ｖｏＸｔとしている。しかし等方性媒質の無限平面
における衝撃弾性波の速度Ｖは、以下の如く表わせ、 Ｅａ：ヤング率（Ｋｇ／ｍ） ｇ：重力加速度（ｍ／ｓ２ ） σ：ポアソン比 ρ：密度 Ｅａやσは温度で変るので速度Ｖは、温度勾配のある媒
体中では一定でない。
本発明は温度勾配のある耐火物の厚みを衝撃弾性波で正
確に測定する方法を提供しようとするものである。
確に測定する方法を提供しようとするものである。
本発明では先ず、■耐火物に所定間隔で埋込まれた温度
計（熱電対）の出力によって、当該温度計が存在する部
分の、厚み方向の耐火物温度分布と残存厚みを計算する
。■次にその温度分布に基ずいて、厚み方向の距離Ｘの
関数としての衝撃弾性波の速度ｖ（×）を定める。■衝
撃弾性波を発生し、その発生時点より反射波が戻ってく
る迄の時間２ｔを求め、該時間２ｔと前記速度ｖ （ｘ
）から残存厚みを計算する。■前記■で算出した残存厚
みと■で算出した残存厚みに所定値以上の差があれば、
■で求めた残存厚みを用いて前記■をやり直しく速度ｖ
（ｘｉを求め直し）、こうして得たｖ （ｘｉで■を
行なって正確な残存厚みを算出する。
計（熱電対）の出力によって、当該温度計が存在する部
分の、厚み方向の耐火物温度分布と残存厚みを計算する
。■次にその温度分布に基ずいて、厚み方向の距離Ｘの
関数としての衝撃弾性波の速度ｖ（×）を定める。■衝
撃弾性波を発生し、その発生時点より反射波が戻ってく
る迄の時間２ｔを求め、該時間２ｔと前記速度ｖ （ｘ
）から残存厚みを計算する。■前記■で算出した残存厚
みと■で算出した残存厚みに所定値以上の差があれば、
■で求めた残存厚みを用いて前記■をやり直しく速度ｖ
（ｘｉを求め直し）、こうして得たｖ （ｘｉで■を
行なって正確な残存厚みを算出する。
この方法によれば、温度計による測温結果から厚み方向
の距離Ｘの関数としての衝撃弾性波速度Ｖ （Ｘ）を求
め、これにより残厚測定を行なうので、正確な残厚が得
られる。また衝撃弾性波による測定であるから、温度計
による方法のように熱的に平衡状態になるのを待つ必要
がなく、迅速な測定、微小間隔での従って精密な残厚分
布の測定ができる。
の距離Ｘの関数としての衝撃弾性波速度Ｖ （Ｘ）を求
め、これにより残厚測定を行なうので、正確な残厚が得
られる。また衝撃弾性波による測定であるから、温度計
による方法のように熱的に平衡状態になるのを待つ必要
がなく、迅速な測定、微小間隔での従って精密な残厚分
布の測定ができる。
第１図を参照して高炉炉底部側壁の煉瓦層の残厚測定を
説明すると、（ａｌに示すように煉瓦層１０の外面側１
０ａとそれより５０ｃｉａ中に入った位置の２点に埋設
されている温度計（熱電対）でその部分の温度Ｔ１．Ｔ
２を測定する。これらはＴ１−１５０℃、Ｔ２＝２００
℃であったとする。煉瓦層１０の内面は溶銑に接触する
が、この溶銑の温度Ｔ３は凝固温度である１１５０℃と
すると、煉瓦１１０の厚みｌは前記の式から となる。煉瓦層内の温度勾配は一様とすると第１回出）
の如くなり、外面側からの距離Ｘの関数としての煉瓦内
温度Ｔ（×）は Ｔ（ｘ）＝１０００ｘ ＋ １５０
・・・・・・（５）で表わされる。次に煉瓦層１０を
構成する煉瓦と同質の煉瓦を用い、該煉瓦を伝播する衝
撃弾性波の速度Ｖの測定を、該煉瓦の温度を種々変えて
行ない、第１図（Ｃ）に示す温度Ｔに対する速度のＶの
特性Ｖ（Ｔ）を求める。これは Ｖ（Ｔ） ＝ ４９ ｅｌ・４”０” ＋ ２８００
− ”・（６）であったとすると、（５） （６
１式よりｖ （ｘ） ＝ ４９ ｅ’・’（Ｘ＋０・１
５） ＋ ２８００＝ ４９６１・’Ｘ ＋ ２８
６０ ・・・・・・（７１が得られ
、これを図示すると第１図（ｄｌの如くなる。
説明すると、（ａｌに示すように煉瓦層１０の外面側１
０ａとそれより５０ｃｉａ中に入った位置の２点に埋設
されている温度計（熱電対）でその部分の温度Ｔ１．Ｔ
２を測定する。これらはＴ１−１５０℃、Ｔ２＝２００
℃であったとする。煉瓦層１０の内面は溶銑に接触する
が、この溶銑の温度Ｔ３は凝固温度である１１５０℃と
すると、煉瓦１１０の厚みｌは前記の式から となる。煉瓦層内の温度勾配は一様とすると第１回出）
の如くなり、外面側からの距離Ｘの関数としての煉瓦内
温度Ｔ（×）は Ｔ（ｘ）＝１０００ｘ ＋ １５０
・・・・・・（５）で表わされる。次に煉瓦層１０を
構成する煉瓦と同質の煉瓦を用い、該煉瓦を伝播する衝
撃弾性波の速度Ｖの測定を、該煉瓦の温度を種々変えて
行ない、第１図（Ｃ）に示す温度Ｔに対する速度のＶの
特性Ｖ（Ｔ）を求める。これは Ｖ（Ｔ） ＝ ４９ ｅｌ・４”０” ＋ ２８００
− ”・（６）であったとすると、（５） （６
１式よりｖ （ｘ） ＝ ４９ ｅ’・’（Ｘ＋０・１
５） ＋ ２８００＝ ４９６１・’Ｘ ＋ ２８
６０ ・・・・・・（７１が得られ
、これを図示すると第１図（ｄｌの如くなる。
次に煉瓦Ｎ１０に対して衝撃弾性波による残厚測定を行
なう。第１図（ｅ）に示すように衝撃弾性波は発生より
２を時間後に戻ってきたとすると、であるから４９ ｅ
”ｘ＋ ２８６０＝ Ｚとおいてｄｘ＝ｄ Ｚ／１．４
（Ｚ−２８６０） 、従って上式はになり、これに測
定結果２ｔ＝２．７９ｘｌＯＳｅＣを代入すると β＝１．１５ｍ が得られる。温度計で得た！＝１ｍとΦ差は０．１５ｍ
、率で１５％であるのでＪ＝１．１５ｍを残存厚みとす
る。この誤差が±３０％を越えるようであれば計算をや
り直す。例えばｌ ＝ ｌ、 ５ ｍと出ればｌ ＝
１．５ ｍとして第１図（ｂ）の温度分布Ｔ （Ｘ）を
Ｔ（ｘｌ−１０００ｘ ／ １．５ ＋ １５０と修
正したりして正しいｌを算出する。
なう。第１図（ｅ）に示すように衝撃弾性波は発生より
２を時間後に戻ってきたとすると、であるから４９ ｅ
”ｘ＋ ２８６０＝ Ｚとおいてｄｘ＝ｄ Ｚ／１．４
（Ｚ−２８６０） 、従って上式はになり、これに測
定結果２ｔ＝２．７９ｘｌＯＳｅＣを代入すると β＝１．１５ｍ が得られる。温度計で得た！＝１ｍとΦ差は０．１５ｍ
、率で１５％であるのでＪ＝１．１５ｍを残存厚みとす
る。この誤差が±３０％を越えるようであれば計算をや
り直す。例えばｌ ＝ ｌ、 ５ ｍと出ればｌ ＝
１．５ ｍとして第１図（ｂ）の温度分布Ｔ （Ｘ）を
Ｔ（ｘｌ−１０００ｘ ／ １．５ ＋ １５０と修
正したりして正しいｌを算出する。
以上説明したように本発明では、衝撃弾性波により耐火
物の厚みを正確に求めることができ、例えば高炉炉底部
側壁の煉瓦層の残厚を、その全周に亘ってｍ、ＩＩなピ
ッチで求めることができ、高炉操業に甚だ有効である。
物の厚みを正確に求めることができ、例えば高炉炉底部
側壁の煉瓦層の残厚を、その全周に亘ってｍ、ＩＩなピ
ッチで求めることができ、高炉操業に甚だ有効である。
勿論本発明は高炉だけでなく、熱風炉、溶鋼鍋などの煉
瓦層の残厚測定にも有すＪである。
瓦層の残厚測定にも有すＪである。
第１図は本発明の詳細な説明図、
第２図は温度計による残厚測定の説明図、第３図は算出
厚と実績厚の関係を示すグラフ、第４図および第５図は
ｉｈ撃爆弾性波よる厚み測定の説明図である。 出 願 人 新日本製鐵株式会社 代理人弁理士 青 柳 稔 ト １３４００ｉ （ｄ）ψ
Ｉ 第１図 （の側壁部 （ｂ） ′ＡＰ胤
都算出厚（ｍ） 算出厚（ｍ）
第３図
厚と実績厚の関係を示すグラフ、第４図および第５図は
ｉｈ撃爆弾性波よる厚み測定の説明図である。 出 願 人 新日本製鐵株式会社 代理人弁理士 青 柳 稔 ト １３４００ｉ （ｄ）ψ
Ｉ 第１図 （の側壁部 （ｂ） ′ＡＰ胤
都算出厚（ｍ） 算出厚（ｍ）
第３図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 耐火物に埋込まれた温度計の出力を用いて該温度計が存
在する部分の厚み方向の耐火物温度分布と残存厚を算出
し、 該温度分布に基ずいて厚み方向距離ｘの関数としての衝
撃弾性波の速度ｖ（ｘ）を定め、 該耐火物の前記部分に衝撃弾性波を加えてから戻ってく
るまでの時間と前記速度ｖ（ｘ）から該部分の残存厚み
を計算し、 前記温度計による残存厚みと衝撃弾性波による残存厚み
との差が所定値以下のときは後者を耐火物残存厚みとし
、所定値を越えるときは後者で速度ｖ（ｘ）を修正し、
該速度を用いて衝撃弾性波による残存厚み再算出を行な
うことを特徴とする、温度勾配を有する耐火物の厚み測
定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13208387A JPH0792376B2 (ja) | 1987-05-28 | 1987-05-28 | 温度勾配を有する耐火物の厚み測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13208387A JPH0792376B2 (ja) | 1987-05-28 | 1987-05-28 | 温度勾配を有する耐火物の厚み測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63295909A true JPS63295909A (ja) | 1988-12-02 |
| JPH0792376B2 JPH0792376B2 (ja) | 1995-10-09 |
Family
ID=15073102
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13208387A Expired - Lifetime JPH0792376B2 (ja) | 1987-05-28 | 1987-05-28 | 温度勾配を有する耐火物の厚み測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0792376B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008102160A (ja) * | 2008-01-18 | 2008-05-01 | Toshiba Corp | 超音波計測装置 |
| JP2012181164A (ja) * | 2011-03-03 | 2012-09-20 | Kobe Steel Ltd | 耐火物残厚評価方法 |
| US12188904B2 (en) | 2019-11-29 | 2025-01-07 | Arcelormittal | System and method for estimating both thickness and wear state of refractory material of a metallurgical furnace |
-
1987
- 1987-05-28 JP JP13208387A patent/JPH0792376B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008102160A (ja) * | 2008-01-18 | 2008-05-01 | Toshiba Corp | 超音波計測装置 |
| JP2012181164A (ja) * | 2011-03-03 | 2012-09-20 | Kobe Steel Ltd | 耐火物残厚評価方法 |
| US12188904B2 (en) | 2019-11-29 | 2025-01-07 | Arcelormittal | System and method for estimating both thickness and wear state of refractory material of a metallurgical furnace |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0792376B2 (ja) | 1995-10-09 |
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