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公開番号2025155909
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-14
出願番号2025023744
出願日2025-02-17
発明の名称厚さ計測方法及び厚さ計測装置
出願人JFEスチール株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類F27D 21/00 20060101AFI20251002BHJP(炉,キルン,窯;レトルト)
要約【課題】耐火物の厚さの計測誤差を低減する。
【解決手段】炉壁に弾性波を出力する弾性波出力ステップと、前記炉壁により反射された前記弾性波の反射波を検出する反射波検出ステップと、前記反射波に基づく信号を周波数解析して周波数特性を算出する周波数特性算出ステップと、算出した前記周波数特性と、予め対応付けされている周波数特性と耐火物の厚さとの対応関係とに基づいて、前記耐火物の厚さを算出する厚さ算出ステップと、を含み、前記周波数特性と耐火物の厚さとの対応関係は、前記炉壁を形成した際に検出した反射波に基づいて前記周波数特性と、前記耐火物の厚さとを対応付ける対応付けステップにより予め対応付けられている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
鉄皮と耐火物とを含む炉壁を有する炉において、衝撃弾性波共振法により耐火物の厚さを計測する方法であって、
前記炉壁に弾性波を出力する弾性波出力ステップと、
前記炉壁により反射された前記弾性波の反射波を検出する反射波検出ステップと、
前記反射波に基づく信号を周波数解析して周波数特性を算出する周波数特性算出ステップと、
算出した前記周波数特性と、予め対応付けされている周波数特性と耐火物の厚さとの対応関係とに基づいて、前記耐火物の厚さを算出する厚さ算出ステップと、
を含み、
前記周波数特性と耐火物の厚さとの対応関係は、前記炉壁を形成した際に検出した反射波に基づいて前記周波数特性と前記耐火物の厚さとを対応付ける対応付けステップにより予め対応付けされている、厚さ計測方法。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記対応付けステップは、
数値解析によって算出した周波数特性と耐火物の厚さとの対応関係を、前記炉壁を形成した際に検出した反射波に基づいて前記耐火物の音速を補正し、前記周波数特性と耐火物の厚さとの対応関係を再算出する、請求項１に記載の耐火物の厚さ計測方法。
【請求項３】
前記対応付けステップは、
前記炉壁を形成した際に検出した反射波の振幅スペクトルが最大となる周波数である第１共振周波数と、前記炉壁を形成した際の炉壁の耐火物の厚さを有する３次元モデルを用いた超音波伝播運動シミュレーションの振幅スペクトルが最大となる周波数である第２共振周波数との差分が所定の閾値以下となるように、前記耐火物の音速を補正する、請求項２に記載の耐火物の厚さ計測方法。
【請求項４】
前記対応付けステップは、
前記炉壁を形成した際に反射波を検出する前記炉の位置ごとに、前記耐火物の音速を補正する、請求項３に記載の耐火物の厚さ計測方法。
【請求項５】
前記耐火物は不定形耐火物である、請求項１から４のいずれか一項に記載の耐火物の厚さ計測方法。
【請求項６】
前記耐火物は定形耐火物であって、
前記対応付けステップは、
数値解析によって算出した周波数特性と耐火物の厚さとの対応関係を、前記炉壁を形成した際に検出した反射波に基づいて前記耐火物の音速を前記耐火物の温度により補正し、前記周波数特性と耐火物の厚さとの対応関係を再算出する、請求項１に記載の耐火物の厚さ計測方法。
【請求項７】
鉄皮と耐火物とを含む炉壁を有する炉の耐火物の厚さを、衝撃弾性波共振法を用いて計測する厚さ計測装置であって、
前記炉壁に弾性波を出力する弾性波出力装置と、
前記炉壁により反射された前記弾性波の反射波を検出する反射波検出装置と、
制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記反射波に基づく信号を周波数解析して、周波数特性を算出し、
算出した周波数特性と、予め対応付けされている周波数特性と耐火物の厚さとの対応関係とに基づいて、前記耐火物の厚さを算出し、
前記周波数特性と耐火物の厚さとの対応関係を、前記炉壁を形成した際に前記反射波検出装置が検出した反射波に基づいて予め対応付ける、厚さ計測装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、厚さ計測方法及び厚さ計測装置に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
高炉などの工業用炉の炉壁は、一般的に外側から鉄皮、不定形耐火物、主要な耐火物である耐火レンガの順に構成された多層構造からなる。一番内側にある耐火レンガは炉心側から損耗していくため、耐火物の厚さ測定は炉の保守管理上、きわめて重要である。特に高炉の炉底部は、休風時であっても常に溶銑にさらされているため損耗が激しい。しかも、高炉の炉底部は、高炉が操業される数十年間、直接的な修復ができない部位である。
【０００３】
操業中に耐火物の厚さを精度良く測定することにより、高炉の操業を最適化することができる。高炉の操業を最適化すると、高炉の寿命を延命すること、高炉の寿命及び改修時期を適切に予測することなどが可能となる。したがって、耐火物の厚さ測定の精度向上は非常に重要である。
【０００４】
耐火物の厚さの計測方法として、例えば特許文献１は、衝撃弾性波共振法により耐火物の厚さを計測する方法を開示している。特許文献１に記載の方法は、計測した信号を周波数解析し、ピークとなる周波数を耐火物の厚さに換算する方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開平８－２１９７５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
衝撃弾性波共振法において、ピーク周波数は炉壁の各層における厚さに依存するだけでなく音速にも依存する。したがって、炉壁が含む耐火物の厚さは、炉壁の各層の音速とピーク周波数に依存する。ここで、炉壁が含む不定形耐火物の音速は物性値のみで決まらず、施工の影響を受けて音速が変化する。炉壁が含む不定形耐火物は、例えばスタンプ材である。スタンプ材の密度は施工の違いによりばらつくが、スタンプ材の密度がばらつくとスタンプ材における音速がばらつく。特許文献１に記載の方法は、不定形耐火物の施工の違いによる音速の違いを考慮していない。すなわち、取得したピーク周波数を耐火物の厚さに換算する際、不定形耐火物の音速の違いによる誤差を考慮していない。
【０００７】
本開示の目的は、耐火物の厚さの計測誤差を低減する厚さ計測方法及び厚さ計測装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
［１］鉄皮と耐火物とを含む炉壁を有する炉において、衝撃弾性波共振法により耐火物の厚さを計測する方法であって、
前記炉壁に弾性波を出力する弾性波出力ステップと、
前記炉壁により反射された前記弾性波の反射波を検出する反射波検出ステップと、
前記反射波に基づく信号を周波数解析して周波数特性を算出する周波数特性算出ステップと、
算出した前記周波数特性と、予め対応付けされている周波数特性と耐火物の厚さとの対応関係とに基づいて、前記耐火物の厚さを算出する厚さ算出ステップと、
を含み、
前記周波数特性と耐火物の厚さとの対応関係は、前記炉壁を形成した際に検出した反射波に基づいて前記周波数特性と前記耐火物の厚さとを対応付ける対応付けステップにより予め対応付けされている、厚さ計測方法。
【０００９】
［２］前記対応付けステップは、
数値解析によって算出した周波数特性と耐火物の厚さとの対応関係を、前記炉壁を形成した際に検出した反射波に基づいて前記耐火物の音速を補正し、前記周波数特性と耐火物の厚さとの対応関係を再算出する、
上記［１］に記載の厚さ計測方法。
【００１０】
［３］前記対応付けステップは、
前記炉壁を形成した際に検出した反射波の振幅スペクトルが最大となる周波数である第１共振周波数と、前記炉壁を形成した際の炉壁の耐火物の厚さを有する３次元モデルを用いた超音波伝播運動シミュレーションの振幅スペクトルが最大となる周波数である第２共振周波数との差分が所定の閾値以下となるように、前記耐火物の音速を補正する、上記［１］又は［２］に記載の耐火物の厚さ計測方法。
（【００１１】以降は省略されています）

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