特開 2023-64567 Ｃｕステーブの損耗検出センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023064567

(43)【公開日】2023-05-11

(54)【発明の名称】Ｃｕステーブの損耗検出センサ

(51)【国際特許分類】

   C21B 7/10 20060101AFI20230501BHJP

   C21B 7/24 20060101ALI20230501BHJP

【ＦＩ】

C21B7/10 301

C21B7/24 306

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021174912

(22)【出願日】2021-10-26

(71)【出願人】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】390007744

【氏名又は名称】山里産業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100177264

【弁理士】

【氏名又は名称】柳野 嘉秀

(74)【代理人】

【識別番号】100074561

【弁理士】

【氏名又は名称】柳野 隆生

(74)【代理人】

【識別番号】100124925

【弁理士】

【氏名又は名称】森岡 則夫

(74)【代理人】

【識別番号】100141874

【弁理士】

【氏名又は名称】関口 久由

(74)【代理人】

【識別番号】100163577

【弁理士】

【氏名又は名称】中川 正人

(72)【発明者】

【氏名】本田 基樹

(72)【発明者】

【氏名】金子 莉菜

(72)【発明者】

【氏名】平田 晋一

(72)【発明者】

【氏名】阿南 邦義

(72)【発明者】

【氏名】垣手 龍

【テーマコード（参考）】

4K015

【Ｆターム（参考）】

4K015CA04

4K015KA07

(57)【要約】

【課題】炉内の温度レベルが極めて高く、かつ温度変動の激しい部位においても、Ｃｕステーブの損耗進行を長期に亘って精度よく測定できる損耗検出センサを提供する。
【解決手段】Ｃｕステーブの損耗に伴い損耗・断線して電気特性変化を引き起こす電気回路２がセンサ本体３内に収容され、電気特性変化を引き起こす検出用導線４０を有する複数の導線ユニット４がセンサ本体３の先端側部材３０の長さ方向の異なる位置まで伸びるように配され、検出用導線は電気回路２を構成する検出素子として抵抗器が直列接続されたうえで、各検出用導線及び各抵抗器の組が互いに並列接続される。先端側部材３０はＣｕまたはＣｕ合金製無垢材の棒状体からなり、各導線ユニット４を個別に収容する複数の収容孔３３が設けられ、導線ユニット４が収容孔３３の内部に収容されている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

高炉内壁に設置されているＣｕステーブ内に挿入され、該Ｃｕステーブの損耗を検出する高炉のＣｕステーブの損耗検出センサであって、
前記Ｃｕステーブの損耗に伴って損耗・断線することで、電気特性変化を引き起こす電気回路がセンサ本体内に収容されており、
前記電気回路を構成して前記電気特性変化を引き起こす検出用導線を有する複数の導線ユニットが、前記Ｃｕステーブとともに損耗が予定される前記センサ本体の先端側部材における長さ方向の異なる位置まで伸びるように配され、
前記各導線ユニットの検出用導線は、前記センサ本体における炉外となる基端部側の位置まで伸び、該基端部側にて前記電気回路を構成する検出素子として抵抗器が直列接続されたうえで、前記各検出用導線及び前記各抵抗器の組が互いに並列接続されており、
前記センサ本体の少なくとも前記Ｃｕステーブとともに損耗が予定される先端側部材は、ＣｕまたはＣｕ合金製無垢材の棒状体からなり、
前記先端側部材には、前記各導線ユニットをそれぞれ個別に収容する複数の収容孔が設けられるとともに、前記導線ユニットが、前記収容孔の内部に収容され、
前記並列接続された前記電気回路の合成抵抗値の変化によりＣｕステーブの損耗を検出する、
高炉のＣｕステーブの損耗検出センサ。

【請求項2】

前記検出素子を介して前記電気回路がデータ処理装置接続される、
請求項１記載の高炉のＣｕステーブの損耗検出センサ。

【請求項3】

前記センサ本体内に温度センサが収容されている、
請求項１又は２記載の高炉のＣｕステーブの損耗検出センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、高炉内壁に設置されているステーブの損耗を検出する損耗検出センサに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、高炉稼働中においても容易に計測が可能な方法として、ステーブ取付ボルトの端部に超音波探触子を接触させて、該ステーブ取付ボルトの長さを超音波にて検出することによりステーブの損耗を検出するセンサ（特許文献１）や、ステーブに埋設されたマーカーに同じく超音波を印加し、その反射時間からマーカーの長さを検出し、これによりステーブの損耗を検出するセンサ（特許文献２）が提案されている。

【0003】

また、高炉内壁に設置されているＣｕステーブ内に挿入され、該Ｃｕステーブの損耗を検出する損耗検出センサにおいて、前記Ｃｕステーブの損耗に併せて損耗・断線することで、電気特性変化を引き起こす電気回路が、センサ外壁を構成する金属管の内部に内蔵されており、前記電気回路を構成して前記電気特性変化を引き起こす検出用導線として、前記Ｃｕステーブとともに損耗が予定される先端側部位における長さ方向の異なる位置まで延びる複数の検出用導線が配され、各検出用導線は、前記金属管における炉外となる基端側の位置まで延び、該基端側にて前記電気回路を構成する検出素子として抵抗器が直列接続されたうえで、各検出用導線および抵抗器の組が互いに並列接続されており、この並列接続された電気回路の合成抵抗値の変化に応じてＣｕステーブの損耗を検出することも提案されている（特許文献３参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開昭６１－２６４１１０号公報

【特許文献2】特開昭６３－７３０８８号公報

【特許文献3】特開２０２０－１６４９９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１，２に示されるように、超音波により前記ステーブ取付ボルトやマーカーの長さを測定するものでは、測定時のボルト／マーカーの温度やボルト／マーカーとステーブ又は超音波測定の探触子との接触状況、ステーブの内側面の堆積状況等によって測定誤差が大きくなり、精度の向上に限界があるという課題があった。

【0006】

一方、特許文献３に開示されたＣｕステーブの損耗検出センサでは、高炉稼働中であっても、内蔵された電気回路が、Ｃｕステーブの損耗に併せて損耗・断線し、これにより並列回路の合成抵抗値の変化をみて、高炉内壁に設置されているＣｕステーブの損耗を精度よく、効率的に検出することができ、一つの回路でこれら複数回の抵抗値変化を捉えることができる。また、Ｃｕステーブとともに損耗が予定される先端側部位の内部に、前記電気回路を構成して抵抗値変化を引き起こす検出用導線が配されているので、この検出用導線の断線に基づいた確実な損耗状況の検出が行われ、高精度の検出が可能である。

【0007】

しかも、前記検出用導線が、金属管の炉外の位置となる基端側まで延び、該基端側にて前記電気回路を構成する検出素子として抵抗器が直列に接続されているので、４００℃程度の高温となる先端側に耐熱性のある検出用導線のみが配置され、一般的には２００℃以上の高温下で動作保証されていない検出素子（抵抗器）が、炉外側の低温部に配置されることにより、１０年以上の長期間に亘ってセンサの精度を確保することも可能である。

【0008】

上述の特許文献３に開示されたＣｕステーブの損耗検出センサでは、損耗検出センサの先端側部位にＣｕ又はＣｕ合金製の保護管が設けられ、この保護管内に損耗進行を検出する検出用導線が所定の本数で、かつ各々所定の位置に配置されるとともに、保護管内部の隙間には充填材として耐熱性、シール性、絶縁性を兼ねた耐熱セメントやＭｇＯ微粉等が充填されており、センサ先端部の温度が４００℃以下である高炉の通常操業状態では、何らの問題なく使用することができる。しかし、高生産、高酸素富化、高ＰＣＲ（高微粉炭吹き込み比）で操業される高炉の場合、センサ先端部の温度が、高頻度で、かつ長期間に亘って例えば８００℃以上の高温状態となるので、前記充填材が早期に損傷して、検出用導線が炉内の高温ガスに晒されることが避けられない。この結果、Ｃｕステーブやセンサの先端保護管が損耗する前に検出用導線が損耗・断線することによる誤検出、つまりＣｕステーブの損耗がセンサの検出点まで達していないにも拘らず、損耗が生じていると誤検出が生じることが確認された。

【0009】

特に、先端保護管の外径が例えば２０ｍｍ以上である大径の損耗検出センサでは、Ｃｕステーブからの熱伝導による冷却効果が不十分になり易いので、充填材の劣化・損傷等が顕著となり、Ｃｕステーブの損耗を測定する精度が低下し易い傾向がある。すなわち、先端保護管の炉内側に位置する充填材が表面側から徐々に損傷・剥離して、先端保護管の内部が、Ｎａ、Ｚｎ等アルカリ成分を含む炉内の高温ガスに曝された状態で、急激な温度変動を生じると、先端保護管の内部の検出用導線被覆が損傷し、Ｆｅ粉、Ｃ粉等からなる炉内装入物が複数の損傷検出用導線と接触して、検出用導線の絶縁状態を維持することが困難となる。この結果、検出回路の電気的特性が変動して、先端保護管内の充填材の早期損傷に起因した見かけ上の損耗進行等が生じることが判明した。

【課題を解決するための手段】

【0010】

そこで、上述の状況に鑑み、本発明が解決しようとするところは、炉内の温度レベルが極めて高く、かつ温度変動の激しい高炉のシャフト下部～炉腹部位においても、Ｃｕステーブの損耗進行を長期に亘って精度よく測定できる損耗検出センサを提供する点にある。

【0011】

本発明は、以下の発明を包含する。

【0012】

（１） 高炉内壁に設置されているＣｕステーブ内に挿入され、該Ｃｕステーブの損耗を検出する高炉のＣｕステーブの損耗検出センサであって、前記Ｃｕステーブの損耗に伴って損耗・断線することで、電気特性変化を引き起こす電気回路がセンサ本体内に収容されており、前記電気回路を構成して前記電気特性変化を引き起こす検出用導線を有する複数の導線ユニットが、前記Ｃｕステーブとともに損耗が予定される前記センサ本体の先端側部材における長さ方向の異なる位置まで伸びるように配され、前記各導線ユニットの検出用導線は、前記センサ本体における炉外となる基端部側の位置まで伸び、該基端部側にて前記電気回路を構成する検出素子として抵抗器が直列接続されたうえで、前記各検出用導線及び前記各抵抗器の組が互いに並列接続されており、前記センサ本体の少なくとも前記Ｃｕステーブとともに損耗が予定される先端側部材は、ＣｕまたはＣｕ合金製無垢材の棒状体からなり、前記先端側部材には、前記各導線ユニットをそれぞれ個別に収容する複数の収容孔が設けられるとともに、前記導線ユニットが、前記収容孔の内部に収容され、前記並列接続された前記電気回路の合成抵抗値の変化によりＣｕステーブの損耗を検出する、高炉のＣｕステーブの損耗検出センサ。

【0013】

（２） 前記検出素子を介して前記電気回路がデータ処理装置に接続される、（１）記載の高炉用Ｃｕステーブの損耗検出センサ。

【0014】

（３） 前記センサ本体内に温度センサが収容されている、（１）又は（２）記載の高炉用Ｃｕステーブの損耗検出センサ。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、高炉の稼働時にＣｕステーブが高温に加熱されると、その熱が、ＣｕまたはＣｕ合金製無垢材の棒状体からなる先端側部材から、検出用導線を有する各導線ユニットに対して迅速に伝達されて、Ｃｕステーブとセンサ本体の先端側部材とが同様の温度分布状態となり、Ｃｕステーブに損耗が生じるとセンサ本体の先端側部材も略同時に損耗が生じる。したがって、Ｃｕステーブに損耗が生じる前に、検出用導線が炉内の高温ガスに晒されることに起因した誤検出の発生が効果的に防止され、Ｃｕステーブの損耗進行を長期に亘って精度よく測定することができる。また、高炉稼働中であっても、センサの先端側部材に内蔵された電気回路が、Ｃｕステーブの損耗に併せて損耗・断線し、これにより並列回路の合成抵抗値の変化をみて、高炉内壁に設置されているＣｕステーブの損耗をより精度良く、効率的に検出することができ、一つの回路でこれら複数回の抵抗値変化を捉えることができる。これにより、高炉用Ｃｕステーブの損耗量をより精度良く、一つの回路として連続して検出を行うことができる。

【0016】

また、Ｃｕステーブとともに損耗が予定される先端側部材の内部に、前記電気回路を構成して抵抗値変化を引き起こす検出用導線を配したので、検出用導線の断線に基づいた確実な損耗状況の検出が行われ、高精度の検出が可能となる。さらに、前記先端側部材の内部に、該先端側部材における長さ方向の異なる位置まで延びる複数の検出用導線を配したので、Ｃｕステーブの損耗を複数の位置で検出でき、より詳細な損耗状況の把握が可能となる。しかも、前記検出用導線が金属管の炉外の位置となる基端側まで延び、該基端側にて前記電気回路を構成する検出素子として抵抗器が直列に接続されているので、高温となる先端側に耐熱性のある検出用導線のみ配置し、一般的には２００℃以上の高温下で動作保証されていない検出素子（抵抗器）を、炉外側の低温部に配置して、２０年以上の長期間に亘ってセンサの精度を確保することも可能となる。

【0017】

また、前記検出素子としての抵抗器を介して前記電気回路がデータ処理装置に接続されるものでは、高炉用Ｃｕステーブの損耗管理をオンラインで行うことができるとともに、高炉の高さ方向および円周方向の各部位にセンサ複数本を適正に配置することによる高炉全体の測定・管理も効率的に行うことが可能となる。

【0018】

さらに、前記センサ本体内に温度センサが内蔵されたものでは、損耗状況の管理に加えて高炉用Ｃｕステーブの温度状況を測定することで、損耗進行度合いと温度レベルとの関係性といったより詳細な高炉状況を得ることができるとともに、従来のＣｕステーブの温度測定を目的に設置している高炉用Ｃｕステーブ温度計の交換品としての運用が、センサ本体および取付フランジ等を従来の高炉用Ｃｕステーブ温度計と同寸法にて設計することで可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の実施形態に係る損耗検出センサの概略構成を示す断面図である。

【図2】前記損耗検出センサの設置状態を示す断面図である。

【図3】前記損耗検出センサの導線ユニットを示す断面図である。

【図4】前記損耗検出センサの電気回路を示すイメージ図である。

【図5】前記損耗検出センサの先端側部材を示す要部説明図である。

【図6】（ａ）パターンにおける合成抵抗値の変化を示すグラフである。

【図7】（ｂ）パターンにおける合成抵抗値の変化を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0020】

次に、本発明の実施形態を添付図面に基づき詳細に説明する。

【0021】

図２は、本発明に係る損耗検出センサ１が取り付けられる高炉内壁を示している。この高炉内壁は、冷却水管路１０１が設けられたＣｕステーブ１００と、その外面側に配設されたキャスタブル（耐火骨材）１０２と、その外面側に配設された鉄皮からなるライニング１０３とを備えている。このライニング１０３には、損耗検出センサ１の挿通部６１と取付用の取合フランジ６２とを有する計装ガイド管６が、シールプレート６３を介して溶接、固定されている。

【0022】

本発明に係る損耗検出センサ１は、図１及び図５にも示すように、Ｃｕステーブ１００の損耗に伴って損耗・断線することで、電気特性変化を引き起こす電気回路２が内蔵されたセンサ本体３を有している。このセンサ本体３の先端側部材３０には、前記電気回路２を構成して、その電気特性変化を引き起こす検出用導線４０を有する複数の導線ユニット４が配置されている。

【0023】

また、センサ本体３の長手方向略中央部には、前記取合フランジ６２に固定される取付合フランジ１１と、この取付合フランジ１１をセンサ本体３に固定するためのコンプレッションフィッティング１２とが設けられている。そして、取付合フランジ１１が計装ガイド管６の取合フランジ６２にボルト止めされる等により、センサ本体３の先端側部材３０がＣｕステーブ１００内に挿入された状態で固定されるようになっている。

【0024】

導線ユニット４は、図３に示すように、Ｃｕ材またはステンレス鋼等からなる金属製保護管４１と、その先端部を封止する封止体４２とを有している。金属製保護管４１内には、その長さ方向に延びるように検出用導線４０が配設されるとともに、この検出用導線４０が金属製保護管４１の先端部近傍において折り返されることにより、この検出用導線４０が損耗検出センサ１の基端部側から先端部側に延びるように設置されている。また、金属製保護管４１内には、ＭｇＯ等の耐熱性及び絶縁性を有する粒状物からなる充填材４３が充填され、この充填材４３によって金属製保護管４１と検出用導線４０との隙間が埋められている。

【0025】

上述のように各検出用導線４０が金属製保護管４１内に配設されることで安定して保持され、それぞれの先端部に位置する折り返し点が正確に固定される。また、金属製保護管４１内に配設されたＭｇＯ等からなる充填材４３により各検出用導線４０の耐熱性及び絶縁性が保持されるため、その短絡等を効果的に防止するとともに、検出用導線４０が炉内の高温ガスに晒されることによる損傷を防止することができる。

【0026】

センサ本体３の先端側部材３０は、Ｃｕステーブ１００と同質の材料、具体的には、ＣｕまたはＣｕ合金製無垢材の棒状体からなっている。このような先端側部材３０は、Ｃｕステーブ１００と同程度の損耗性を有し、Ｃｕステーブ１００に損耗が生じると、これと一体的に損耗する。このため、先端側部材３０の内部に収容された導線ユニット４の検出用導線４０も、Ｃｕステーブ１００の損耗面と同じ位置で損耗し、該検出用導線４０の断線による電気特性変化を引き起こし、精度よくＣｕステーブ１００の損耗を検出できるように構成されている。同じ趣旨で、導線ユニット４の金属製保護管４１及び検出用導線４０についてもＣｕステーブ１００と同材質のＣｕ又はＣｕ合金製の導線を用いることが好ましい。

【0027】

センサ本体３の先端側部材３０には、その長手方向に延びる深孔加工が施されることにより、前記複数の導線ユニット４をそれぞれ個別に収容する複数の収容孔３３が設けられるとともに、各収容孔３３の内部に各導線ユニット４がそれぞれ収容されるように構成されている。また、各収容孔３３の孔深さが調整されることにより、各収容孔３３の先端位置（Ａ１、Ａ２、・・・）、つまりセンサ本体３の先端面から距離が、それぞれ異なるように設定されている。

【0028】

上述の構成において、各導線ユニット４を各収容孔３３内に挿入した際に、各導線ユニット４の先端側に位置する検出用導線４０の折り返し点が、それぞれ先端側部材３０内の異なる位置に配置されようになっている。この結果、Ｃｕステーブ１００に損耗が生じた際に、センサ本体３の先端側に位置する検出用導線４０から順に損耗・断線が発生して、電気回路２に順次電気特性の変化が引き起こされる。また、検出用導線４０の先端部からなる検出部を、センサ本体３の先端側部材３０内にまとめることで、多くの検出点を配置することが可能となる。

【0029】

また、先端側部材３０の長さが、Ｃｕステーブ１００の少なくとも炉内側先端から冷却水管路１０１の炉内側の内周面に対応する位置までの範囲以上とされることにより、先端側部材３０内に収容された導線ユニット４の検出用導線４０により当該範囲における損耗の程度を検出できるように構成することが好ましい。すなわち、Ｃｕステーブ１００の損耗が冷却水管路１０１に至る前に、損耗の程度を検出・把握し、冷却水管路１０１が損傷して水漏れを起こす前に事前に対処できるように、前記先端側部材３０の長さを設定することが好ましい。

【0030】

電気回路２を構成する各検出用導線４０の基端側は、図１及び図４に示すように、センサ本体３の先端側部材３０、及びその基端側に位置する中間保護管３１を通じてセンサ本体３内における炉外側に位置する部位まで延びるとともに、中間保護管３１の基端側に位置する基端側保護管３２内において、同じく電気回路２を構成する各検出素子２１にそれぞれ接続されている。すなわち、炉内側に位置する高温の部位には耐熱性のある導線ユニット４のみが配置され、炉外側に位置する低温の部位に検出素子２１が配置されている。これにより炉内に生じた温度変化の影響が検出素子２１に及ぶのを防止するように構成されている。

【0031】

本発明に係る損耗検出センサ１は、上述のようにセンサ本体３の少なくともＣｕステーブ１００とともに損耗が予定される先端側部材３０が、ＣｕまたはＣｕ合金製無垢材の棒状体からなり、かつ先端側部材３０に各導線ユニット４をそれぞれ個別に収容する複数の収容孔３３が設けられるとともに、導線ユニット４が収容孔３３の内部にそれぞれ収容されたものである。このため、損耗検出センサ１の先端部分に設けられた金属製保護管内に、損耗進行を検出する検出用導線と耐熱セメントやＭｇＯ微粉等からなる充填材が充填された従来技術のように、センサ先端部の温度が、高頻度で、かつ長期間に亘って例えば８００℃以上の高温状態となった場合に、前記充填材が早期に損傷して、検出用導線が炉内の高温ガスに晒されることがなく、これに起因した誤検出の発生を防止することができる。

【0032】

すなわち、高炉の稼働時にＣｕステーブ１００が高温に加熱されると、その熱がＣｕまたはＣｕ合金製無垢材の棒状体からなる先端側部材３０に対して迅速に伝達されて、両者が同様の温度分布状態となるため、Ｃｕステーブ１００に損耗が生じるとセンサ本体３の先端側部材３０も略同時に損耗が生じることになる。したがって、Ｃｕステーブ１００に損耗が生じる前に、検出用導線４０が炉内に露出することに起因した誤検出の発生が効果的に防止され、Ｃｕステーブ１００の損耗進行を長期に亘って精度よく測定することができる。なお、Ｃｕステーブ１００の熱を、先端部材３０内の導線ユニット４に対しても、より迅速に伝達し、Ｃｕステーブ１００と導線ユニット４とを略同時に損耗させるようにして、検出精度をさらに向上させるためには、各導線ユニット４の周面を収容孔３３の内面に密着させた状態とすることが好ましい。

【0033】

上述のように検出用導線４０が損耗・断線して引き起こす電気回路２の電気特性変化は、本例では検出用導線４０の断線による抵抗値変化としている。すなわち、Ｃｕステーブ１００の損耗に応じて先端側部材３０に内蔵されたた導線ユニット４の検出用導線４０が損耗し、この検出用導線４０が断線することで抵抗値が変化することを利用して、Ｃｕステーブ１００の損耗状況を検出するものである。その他、例えば検出用導線４０の導通の有無により断線を判定することにより、Ｃｕステーブ１００の損耗状況を検出するものや、検出用導線４０に熱電対線を使用し、その起電力測定により断線を判定することによりＣｕステーブ１００の損耗状況を検出するもの等であってもよい。

【0034】

本実施形態では、図４に示すように、上記検出素子２１として、各検出用導線４０の基端側に、電気回路２を構成する抵抗器９がそれぞれ直列接続されたうえで、各検出用導線４０および抵抗器９の組が互いに並列接続され、外部の計測器９１にて合成抵抗値を計測できるように構成されている。すなわち、本実施形態では、電気回路２が、Ｃｕステーブ１００に挿入される先端側部材３０における長さ方向の異なる位置まで延び、Ｃｕステーブ１００の損耗に併せて順次断線する複数の検出用導線４０と、これに接続された抵抗器９とからなる各径路を並列に接続した並列回路からなり、各経路（検出用導線４０）が断線する毎に段階的に増加する合成抵抗値を捉えることで、Ｃｕステーブ１００の損耗状況を把握するように構成されている。

【0035】

各検出用導線４０および抵抗器９からなる経路の抵抗値（抵抗器９の抵抗値）を一定値とした場合、センサ本体３の先端側部材３０の損耗量が少なく、断線経路数も少ない損耗の初期段階では、その合成抵抗値の変化が後述のように微小となり、高い検出精度が要求される。これに対し、各検出用導線４０および抵抗器９からなる経路の抵抗値（抵抗器９の抵抗値）を、経路断線による抵抗値変化が常に一定の変化量（増加量）となるように設定した場合、合成抵抗値の変化が後述のように一定となり、電気回路２をデータ処理装置に接続することで、特別な電気信号の処理を必要とせず、損耗状況を常に視覚的に把握し易いデータとして出力することが可能となる。

【0036】

例えば、表１に示すように、各検出用導線４０の断線検出位置をセンサ先端から１０ｍｍ間隔で、１０経路分だけ配置し、各径路が持つ抵抗値Ωを、それぞれ（ａ）断線毎の抵抗値の増加量が一定となるように設定（２０Ω、６０Ω、１２０Ω・・）、（ｂ）各径路の抵抗値を一定（１００Ω）に設定し、センサ先端からの損耗状況に応じて、検知用導線４０が先端側（経路1）から順次断線された場合の合成抵抗値を求めた（表２）。

【0037】

図６は、表２に示された（ａ）パターンにおける合成抵抗値Ωの変化を示すグラフである。また、図７は、表２に示された（ｂ）パターンにおける合成抵抗値Ωの変化を示すグラフである。Ｃｕステーブの損耗に応じて、位置Ａｋまでの検出用導線４０が断線した場合の合成抵抗値Ωの値Ｒｋは、１／｛（１／Ｒｋ＋１）＋（１／Ｒｋ＋２）＋・・・＋（１／Ｒｎ）｝で算出される。

【0038】

【表1】

【0039】

【表2】

【0040】

（ａ）パターンの場合におけるグラフでは、図６に示すように、損耗の進行度合いに関わらず常に合成抵抗値Ωの変化量（増加量）が、一定となる。これに対して、（ｂ）パターンの場合におけるグラフでは、図７に示すように、損耗初期段階における合成抵抗値Ωの変化量が僅かであることが分かる。電気回路２と接続する測定器を考えた場合、（ｂ）パターンでは、損耗初期段階のわずかな合成抵抗値Ωの変化を測定するために高い検出精度が必要となる。これに対して、（ａ）パターンでは、損耗の全段階で合成抵抗値Ωが一定の割合で変化量するために、一定の検出精度で過不足なく測定することができる。また、得られるデータについても、（ａ）パターンの場合には常に一定の変化量であるから定量的に損耗状況を把握し易いことが明らかである。

【0041】

そして、合成抵抗値Ωの変化が生じる電気回路２を外部のデータ処理装置としての計測器９１に接続するだけで、特別な電気信号の処理を必要とすることなく、Ｃｕステーブ１００の損耗状況が容易に判定可能なデータを出力することができる。このような計測器９１により、Ｃｕステーブ１００の損耗状況のオンライン管理が可能である。また、計測器９１が出力する信号を、有線または無線の通信網を介して別途設けたデータ処理装置に送信するように構成すれば、遠隔でのオンライン監視も可能となる。

【0042】

また、本例の損耗検出センサ１は、図１、図４、図５に示すように、熱電対５０等からなる温度センサ５を内蔵し、この温度センサ５がセンサ本体３の基端側から延出して外部の計測器５１に接続されたものであってもよい。前記温度センサ５として熱電対以外を使用可能であることは勿論であり、かつ温度センサ５の測温位置も任意に設定できる。このような温度センサ５を備えた損耗検出センサ１は、高炉の測温機能を併せ持ち、Ｃｕステーブ１００の損耗進行と温度履歴との関係も把握可能とされている。

【0043】

上述のような温度センサ５付きの損耗検出センサ１とすれば、高炉の操業解析、設備管理に効果的であり、しかもセンサの外形寸法や接続用合フランジを既設のステーブ温度計と同じサイズに設定することで、該ステーブ温度計と交換して使用することが可能となり、既設の高炉に対して容易に設置することができる。例えば、口径１１ｍｍの設置孔に既設のステーブ温度計が設置された高炉の場合、前記温度センサ５を備えた損耗検出センサ１の外径を１０ｍｍ程度とすることにより、高炉の稼働中であっても通常の定期点検時等に温度センサ５付きの損耗検出センサ１を既設のステーブ温度計と交換して取り付けることが可能である。

【0044】

なお、Ｃｕステーブ１００を新規に設計する際等において、例えば口径３０ｍｍの設置孔を高炉のＣｕステーブ１００に設け、この設置孔に２９ｍｍ程度の外径を有するとともに、温度センサ５と多数（２６本程度）の導線ユニット４が配設された損耗検出センサ１を設置することも可能である。このように多点検出型の損耗検出センサ１を用いることで、Ｃｕステーブ１００の損耗進行を、容易かつ詳細に検出することができる。

【0045】

損耗検出センサ１は、高炉の高さ方向、円周方向に複数配置することで、高炉操業、炉体管理センサにも成り得る。本発明の損耗検出センサ１は、高炉内壁に設置されているＣｕステーブの損耗進行を２０年以上の長期間にわたりオンラインにて精度良く検出することが可能となり、高炉寿命に関わる箇所（朝顔部、炉腹部、シャフト下部）の炉体管理に適している。

【0046】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる形態で実施し得ることは勿論である。また、本発明に係る損耗検出センサ１の先端側部材３０を、ＦＣＤステーブや鋳鋼製ライナーの損耗を検出するために同等の材質ＦＣＤや鋳鋼とすることにより、各々の損耗検出センサとして応用することも可能である。

【符号の説明】

【0047】

１ 損耗検出センサ
２ 電気回路
３ センサ本体
５ 温度センサ
６ 計装ガイド管
９ 抵抗器
１１ 取付合フランジ
２１ 検出素子
３０ 先端側部材
３１ 中間保護管
３２ 基端側保護管
４０ 検出用導線
５０ 熱電対
５１ 計測器
６０ コンプレッションフィッティング
６２ 取合フランジ
９１ 計測器
１００ Ｃｕステーブ
１０１ 冷却水管路
１０２ キャスタブル
１０３ 鉄皮

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】