特許ウォッチ

公開番号2025163578
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-29
出願番号2024066989
出願日2024-04-17
発明の名称打撃試験装置、打撃試験方法、異常検知装置、および耐火物の厚み計測方法
出願人JFEスチール株式会社
代理人個人
主分類F27D 21/00 20060101AFI20251022BHJP(炉,キルン,窯;レトルト)
要約【課題】打撃装置の異常を検知することができる打撃試験装置および打撃試験方法、ならびに、打撃装置の異常検知装置および耐火物の厚み計測方法を提供する。
【解決手段】打撃試験対象の打撃試験を行う打撃試験装置は、打撃試験対象を打撃により加振する打撃装置と、打撃装置の打撃による加振により打撃試験対象の表面に生じる表面波信号を計測する表面波受信装置と、表面波受信装置により計測された表面波信号のデータを収集し、収集したデータを演算する演算装置とを有し、演算装置は、表面波受信装置により計測された表面波信号の波形の時間変化から抽出した正常状態の指標に基づき、打撃装置の異常を検知する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
打撃試験対象の打撃試験を行う打撃試験装置であって、
前記打撃試験対象を打撃により加振する打撃装置と、
前記打撃装置の打撃による加振により前記打撃試験対象の表面に生じる表面波信号を計測する表面波受信装置と、
前記表面波受信装置により計測された表面波信号のデータを収集し、収集したデータを演算する演算装置と、
を有し、
前記演算装置は、前記表面波受信装置により計測された表面波信号の波形の時間変化から抽出した前記打撃装置が正常状態の指標に基づき、前記打撃装置の異常を検知する、打撃試験装置。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
前記演算装置は、
前記指標として、前記表面波受信装置により計測された表面波における最大振幅の距離減衰特性を用いる、請求項１に記載の打撃試験装置。
【請求項３】
前記表面波受信装置は、前記打撃試験対象の前記打撃装置による打撃位置から第１の距離にある第１の検出位置で表面波を検出する第１の表面波検出部と、前記打撃位置から第２の距離にある第２の検出位置で表面波を検出する第２の表面波検出部と、を有し、
前記演算装置は、
正常状態の前記打撃装置による前記打撃試験対象への所定の衝突速度の打撃により、前記第１の表面波検出部および前記第２の表面波検出部で計測された表面波の最大振幅を検出し、当該表面波の最大振幅と、前記第１の距離および前記第２の距離とから算出される前記距離減衰特性を前記正常状態の指標として取得する正常状態指標取得部と、
前記距離減衰特性を、設定された、前記打撃装置の打撃部と前記打撃試験対象との衝突速度と紐づけて記憶する記憶部と、
状態が未知である前記打撃装置で前記打撃試験対象を前記衝突速度で打撃した際の打撃位置と、前記第１の検出位置または前記第２の検出位置との第３の距離において、前記距離減衰特性から予想される正常状態の前記打撃装置による前記表面波の最大振幅を閾値として設定し、前記状態が未知である前記打撃装置で前記打撃試験対象を打撃した際の前記表面波の最大振幅を前記閾値と比較し、異常を検知する異常検知部と、
を有する、請求項２に記載の打撃試験装置。
【請求項４】
前記演算装置は、前記状態が未知である前記打撃装置を前記打撃試験対象へ前記衝突速度で打撃させた際の前記表面波最大振幅の時間推移に基づいて、前記打撃装置の異常が発生する時期を算出する異常予知部をさらに有する、請求項３に記載の打撃試験装置。
【請求項５】
前記演算装置は、前記正常状態指標取得部による処理を実行するか、前記異常検知部による処理を実行するかを選択する機能設定部をさらに有する、請求項３に記載の打撃試験装置。
【請求項６】
前記打撃試験対象は耐火物を有し、前記打撃試験対象を加振することにより前記耐火物の厚み計測を行う、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の打撃試験装置。
【請求項７】
前記耐火物の厚み計測は、衝撃弾性波共振法により行う、請求項６に記載の打撃試験装置。
【請求項８】
打撃試験対象に打撃試験を行う打撃試験方法であって、
前記打撃試験対象を打撃装置の打撃により加振することと、
前記打撃装置の打撃による加振により前記打撃試験対象の表面に生じる表面波信号を表面波受信装置で計測することと、
前記表面波受信装置により計測された表面波信号の波形の時間変化から抽出した正常状態の指標を取得し、記憶することと、
前記指標に基づき、前記打撃装置の異常を検知することと、
を有する、打撃試験方法。
【請求項９】
打撃試験対象を打撃装置による打撃により加振し、前記打撃装置の打撃による加振により前記打撃試験対象の表面に生じる表面波信号を表面波受信装置で計測して打撃試験を行う打撃試験装置において、前記打撃装置の異常を検知する異常検知装置であって、
前記表面波受信装置により計測された表面波信号のデータを収集し、収集したデータを演算するとともに、前記表面波受信装置により計測された表面波信号の波形の時間変化から抽出した正常状態の指標に基づき、前記打撃装置の異常を検知する、異常検知装置。
【請求項１０】
前記指標として、前記表面波受信装置により計測された表面波における最大振幅の距離減衰特性を用いる、請求項９に記載の異常検知装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、炉耐火物の厚みの計測に用いられる、打撃試験装置および打撃試験方法、ならびに、打撃装置の異常検知装置および耐火物の厚み計測方法に関する。
続きを表示（約 1,900 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である。一番内側にある耐火レンガは炉心側から損耗していくほか、耐火レンガ内部に発生した亀裂により炉体寿命を短命化させるため、耐火レンガの厚さ測定と内部状態の明瞭化は炉の保守管理上、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く、しかも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。操業中に耐火物の厚さを精度良く測定し、耐火レンガの内部状態を明瞭化することで、高炉の操業中に高炉の異常の判断をすることや、高炉の操業を最適化して高炉の寿命を延命すること、高炉の寿命や改修時期を適切に予測することが可能となる。
【０００３】
耐火物の厚さの測定方法として、特許文献１に、衝撃弾性波共振法により耐火物の厚さを計測する方法が記載されている。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レンガの残厚として換算する方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
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】
【０００５】
衝撃弾性波共振法において、入力する信号の周波数特性は、受信信号の想定周波数帯域に応じたものにする必要があるが、衝撃弾性波共振法の入力装置として用いられるハンマーは、測定を続けるにしたがって変形や破損が生じ、周波数特性や加振力に変化が生じる。しかし、特許文献１に記載の方法は、打撃装置の周波数特性や加振力の変化は考慮しておらず、測定を繰り返すに従って、入力する信号の上限周波数が低下していき、残厚に相当するピークが出現せず、残厚を測定できないことも生じる。
【０００６】
したがって、本発明は、打撃装置の異常を検知することができる打撃試験装置および打撃試験方法、ならびに、打撃装置の異常検知装置および耐火物の厚み計測方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は、以下の［１］～［１５］を提供する。
【０００８】
［１］打撃試験対象の打撃試験を行う打撃試験装置であって、
前記打撃試験対象を打撃により加振する打撃装置と、
前記打撃装置の打撃による加振により前記打撃試験対象の表面に生じる表面波信号を計測する表面波受信装置と、
前記表面波受信装置により計測された表面波信号のデータを収集し、収集したデータを演算する演算装置と、
を有し、
前記演算装置は、前記表面波受信装置により計測された表面波信号の波形の時間変化から抽出した正常状態の指標に基づき、前記打撃装置の異常を検知する、打撃試験装置。
【０００９】
［２］前記演算装置は、
前記指標として、前記表面波受信装置により計測された表面波における最大振幅の距離減衰特性を用いる、［１］に記載の打撃試験装置。
【００１０】
［３］前記表面波受信装置は、前記打撃試験対象の前記打撃装置による打撃位置から第１の距離にある第１の検出位置で表面波を検出する第１の表面波検出部と、前記打撃位置から第２の距離にある第２の検出位置で表面波を検出する第２の表面波検出部と、を有し、
前記演算装置は、
正常状態の前記打撃装置による前記打撃試験対象への所定の衝突速度の打撃により、前記第１の表面波検出部および前記第２の表面波検出部で計測された表面波の最大振幅を検出し、当該表面波の最大振幅と、前記第１の距離および前記第２の距離とから算出される前記距離減衰特性を前記正常状態の指標として取得する正常状態指標取得部と、
前記距離減衰特性を、設定された、前記打撃装置の打撃部と前記打撃試験対象との衝突速度と紐づけて記憶する記憶部と、
状態が未知である前記打撃装置で前記打撃試験対象を前記衝突速度で打撃した際の打撃位置と、前記第１の検出位置または前記第２の検出位置との第３の距離において、前記距離減衰特性から予想される正常状態の前記打撃装置による前記表面波の最大振幅を閾値として設定し、前記状態が未知である前記打撃装置で前記打撃試験対象を打撃した際の前記表面波の最大振幅を前記閾値と比較し、異常を検知する異常検知部と、
を有する、［２］に記載の打撃試験装置。
（【００１１】以降は省略されています）

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