高炉炉底温度計設置方法
【課題】高炉炉底側壁の煉瓦面の温度を精度良く測定可能であり且つ安価に設置することができる高炉炉底温度計設置方法を提供する。
【解決手段】表面を金属シース部で被覆した高炉の炉底温度を測定するための高炉炉底温度計９を高炉炉底の側壁から内部に向けて形成した開口部６に挿入し、高炉炉底温度計先端の温度測定部１を高炉炉底側壁の煉瓦５面に密着させると共に、開口部内に不定形耐火物１２を充填する方法であって、金属シース部の温度測定部以外の部位を不定形耐火物に固定することを特徴とする。金属シース部を不定形耐火物に固定するには、例えば、高炉炉底温度計の長手方向に略直交する方向に延出する温度計固定具１４を金属シース部の温度測定部以外の部位に取り付ければよい。
【解決手段】表面を金属シース部で被覆した高炉の炉底温度を測定するための高炉炉底温度計９を高炉炉底の側壁から内部に向けて形成した開口部６に挿入し、高炉炉底温度計先端の温度測定部１を高炉炉底側壁の煉瓦５面に密着させると共に、開口部内に不定形耐火物１２を充填する方法であって、金属シース部の温度測定部以外の部位を不定形耐火物に固定することを特徴とする。金属シース部を不定形耐火物に固定するには、例えば、高炉炉底温度計の長手方向に略直交する方向に延出する温度計固定具１４を金属シース部の温度測定部以外の部位に取り付ければよい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉の炉底温度を測定する高炉炉底温度計の設置方法に関し、特に高炉炉底側壁の煉瓦面の温度を精度良く測定可能であり且つ安価に設置することができる高炉炉底温度計設置方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉の寿命は、高炉炉底に設置した耐火物の損耗によって決定され、最近では２０年以上の寿命を有するようになっている。ここで、高炉炉底の耐火物は、長期間の連続操業中に化学的及び物理的に損耗するため、その損耗状態を常時監視する必要がある。高炉炉底耐火物の損耗状態を監視する方法として、従来より高炉の建設又は改修時に高炉炉底の耐火物の表面や内部に複数の温度計を埋め込み、当該温度計の測定値を用いて耐火物の損耗状態を推定する方法が用いられており、高炉の寿命を決定する重要な指針とされている。
【０００３】
ここで、高炉炉底の耐火物温度を測定する場合、耐火物と温度計先端の温度測定部との間に空隙が生じると、当該空隙による断熱作用によって正確に温度測定ができないという問題がある。以下、斯かる問題について、より具体的に説明する。
【０００４】
図１は、従来の高炉炉底温度計の設置状況を示す側面視縦断面図である。図１に示すように、従来の高炉炉底温度計設置方法においては、先ず高炉炉底の側壁から内部に向けて温度計設置のための開口部６をボーリング等によって形成する。そして、開口部６の内部に温度計９を挿入し、温度計９先端の温度測定部１を高炉炉底煉瓦５に接触させた状態で、温度計９の基端側を外套１０及び高炉内ガスが外部へ漏洩するのを防止するためのコンプレッションフィッティング８によって高炉鉄皮７に固定する。この状態で、圧入口１１より不定形耐火物１２を開口部６の内部に流し込む（排気口１３から不定形耐火物１２が溢れ出るまで流し込む）ことにより、開口部６内部に不定形耐火物１２を充填させる。以上の手順により、温度計９は高炉炉底に設置される。
【０００５】
しかしながら、高炉内圧力が上昇することにより、高炉鉄皮７がスタンプ材４及び高炉炉底煉瓦５の外方に膨張するため、高炉鉄皮７に取り付けられた外套１０及び外套１０に取り付けられたコンプレッションフィッティング８に対して、高炉炉底煉瓦５の外方に向けた力が加わることになる。これにより、コンプレッションフィッティング８に取り付けられた温度計９の基端側にも高炉炉底煉瓦５の外方に向けた力が加わることになる。この際、一般的な温度計１の金属シース部２と不定形耐火物１２との間に作用する摩擦力は小さいため、温度計９は高炉炉底煉瓦５の外方に向けて引っ張られ、温度測定部１が高炉炉底煉瓦５から離間し、温度測定部１と高炉炉底煉瓦５の間に空隙が生じる結果、実温度より低い温度が測定されるという問題があった。図２に、従来の設置方法で設置した高炉炉底温度計を用いた高炉炉底側壁の煉瓦温度の一測定例と当該測定時の高炉内圧力とを示す。図２に示すように、高炉内圧力が上昇した時に、２℃〜３℃温度が低下していることが分かる。
【０００６】
このため、耐火物と温度計先端の温度測定部との間に空隙が生じないようにするべく、従来より、耐火物と温度計先端測定部とを固定する方法として、種々の方法が提案されている。
【０００７】
例えば、特許文献１には、高炉炉底耐火物の所定位置に穴をあけ、この穴内にその先端に押さえ板を取り付けた温度計を設置する方法が提案されている。また、特許文献２には、シース熱電対の先端部に金属パッド（金属板）を装着したシース熱電対を用い、当該金属パッドを耐火物に打ち込む方法が提案されている。
【０００８】
また、耐火物と温度計先端測定部とを密着させる方法として、特許文献３や特許文献４に記載のように、バネ等の弾性体を用いて温度計先端測定部を耐火物に押し付ける方法が提案されている。
【特許文献１】特開平４−２７２１１２号公報
【特許文献２】特開平６−１２９９１３号公報
【特許文献３】実開平７−４１４３５号公報
【特許文献４】特開平９−１０４９０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、高炉寿命の末期になると、高炉炉底耐火物の損耗が酷くなるため、温度計を設置するための開口部を大きくできないことから、特許文献１や特許文献２に記載の方法を適用することは工事上極めて困難である。また、図３に示すように、高炉炉底温度計として、温度測定部１を２つ以上設けた所謂熱流束センサーを用いる場合には、温度計先端の温度測定部１に熱流束に影響を及ぼす押さえ板や金属パッドを設置できないという問題もある。
【００１０】
また、特許文献３や特許文献４に記載の方法は、温度計の構造が複雑となるため、温度計の製作費用や施工費用が増大するという問題がある。
【００１１】
本発明は、斯かる従来技術の問題点を解決するべくなされたものであり、高炉炉底側壁の煉瓦面の温度を精度良く測定可能であり且つ安価に設置することができる高炉炉底温度計設置方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記課題を解決するべく、本発明は、表面を金属シース部で被覆した高炉の炉底温度を測定するための高炉炉底温度計を高炉炉底の側壁から内部に向けて形成した開口部に挿入し、前記高炉炉底温度計先端の温度測定部を高炉炉底側壁の煉瓦面に密着させると共に、前記開口部内に不定形耐火物を充填する高炉炉底温度計の設置方法であって、前記金属シース部の温度測定部以外の部位を前記不定形耐火物に固定することを特徴とする高炉炉底温度計設置方法を提供するものである。
【００１３】
斯かる発明によれば、高炉炉底温度計の金属シース部を不定形耐火物に固定するため、高炉内圧力が上昇した場合であっても、高炉炉底温度計先端の温度測定部を高炉炉底側壁の煉瓦面に密着させた状態に維持することが可能である。また、金属シース部の温度測定部以外の部位を不定形耐火物に固定するため、たとえ高炉炉底温度計として温度測定部を２つ以上設けた所謂熱流束センサーを用いたとしても、固定部（金属シース部の温度測定部以外の部位と不定形耐火物との固定箇所）によって熱流速に影響が生じることがない。さらには、高炉炉底温度計の金属シース部を不定形耐火物に固定しさえすればよいため、特殊で複雑な構造の高炉炉底温度計を用いる必要もない。従って、高炉炉底側壁の煉瓦面の温度を精度良く測定可能であり且つ安価に設置することができるという優れた効果を奏する。
【００１４】
前記金属シース部を前記不定形耐火物に固定するには、例えば、前記高炉炉底温度計の長手方向に略直交する方向に延出する温度計固定具を前記金属シース部の温度測定部以外の部位に取り付ければよい。斯かる構成によれば、不定形耐火物から温度計固定具に対して係止力が作用するため、高炉内圧力が上昇した場合であっても、高炉炉底温度計に作用する高炉炉底側壁煉瓦面の外方に向けた引張力と前記係止力とが釣り合うことにより、高炉炉底温度計先端の温度測定部が煉瓦面から離間することなく密着した状態を維持することが可能である。
【００１５】
或いは、前記金属シース部を前記不定形耐火物に固定するため、前記金属シース部の温度測定部以外の部位表面に凹凸部を設ける構成を採用することも可能である。斯かる構成によれば、金属シース部に設けられた凹凸部と不定形耐火物との間に作用する摩擦力が増大するため、高炉内圧力が上昇した場合であっても、高炉炉底温度計に作用する高炉炉底側壁煉瓦面の外方に向けた引張力と前記摩擦力とが釣り合うことにより、高炉炉底温度計先端の温度測定部が煉瓦面から離間することなく密着した状態を維持することが可能である。
【００１６】
なお、前述のように、高炉内圧力が上昇することにより、高炉鉄皮が高炉炉底側壁煉瓦面の外方に向けて膨張するため、高炉鉄皮に連結され高炉内ガスが外部へ漏洩するのを防止するように前記高炉炉底温度計を高炉外で支持する炉外支持部（前述したコンプレッションフィッティングに相当）も外方に移動しようとする。この際、高炉炉底温度計は不定形耐火物に固定されているため、炉外支持部は高炉炉底温度計に対して摺動しながら外方へ移動することになる。炉外支持部が高炉炉底温度計に対して摺動することにより、炉外支持部と高炉炉底温度計との間に僅かな隙間が生じるため、当該隙間から高炉内ガスが外部へ漏洩するおそれがある。
【００１７】
斯かる問題を解消するには、高炉炉底に設けられた高炉鉄皮に連結され高炉内ガスが外部へ漏洩するのを防止するように前記高炉炉底温度計を高炉外で支持する炉外支持部と前記高炉鉄皮との間に、前記高炉鉄皮の前記煉瓦面の外方への位置変動を吸収する緩衝機構を設けることが好ましい。
【００１８】
斯かる構成によれば、炉外支持部と高炉鉄皮との間に、高炉鉄皮の煉瓦面の外方への位置変動を吸収する緩衝機構を設けるため、高炉内圧力が上昇することにより、高炉鉄皮が煉瓦面の外方に向けて膨張しても、炉外支持部は元の位置のままで高炉炉底温度計を支持することになり、炉外支持部が高炉炉底温度計に対して摺動しないため、高炉内ガスが外部へ漏洩することを確実に防止できるという利点が得られる。
【００１９】
なお、前記不定形耐火物の圧縮強度は９．８×１０６Ｐａ以上とし、熱伝導率は２．３３Ｗ／（ｍ・℃）以上とすることが好ましい。
【００２０】
不定形耐火物の圧縮強度を９．８×１０６Ｐａ以上とすることにより、高炉炉底温度計の長手方向に略直交する方向に延出する温度計固定具を金属シース部に取り付けた場合に、温度計固定具による高炉炉底温度計の温度測定部への熱伝導に対する影響を少なくするために、温度計固定具の不定形耐火物との接触面積を小さくしたとしても、不定形耐火物に割れが生じることなく安定した状態で高炉炉底温度計を設置することが可能である。また、２．３３Ｗ／（ｍ・℃）以上の高い熱伝導率（一般的な高炉炉底煉瓦の熱伝導率に近い熱伝導率）の不定形耐火物を使用することにより、高炉炉底温度計として温度測定部を２つ以上設けた所謂熱流束センサーを用いた場合における熱流速の測定精度（ひいては、煉瓦面の温度測定精度）を向上させることが可能である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、高炉炉底温度計の金属シース部を不定形耐火物に固定するため、高炉内圧力が上昇した場合であっても、高炉炉底温度計先端の温度測定部を高炉炉底側壁の煉瓦面に密着させた状態に維持することが可能である。また、金属シース部の温度測定部以外の部位を不定形耐火物に固定するため、たとえ高炉炉底温度計として温度測定部を２つ以上設けた所謂熱流束センサーを用いたとしても、固定部（金属シース部の温度測定部以外の部位と不定形耐火物との固定箇所）によって熱流速に影響が生じることがない。さらには、高炉炉底温度計の金属シース部を不定形耐火物に固定しさえすればよいため、特殊で複雑な構造の高炉炉底温度計を用いる必要もない。従って、高炉炉底側壁の煉瓦面の温度を精度良く測定可能であり且つ安価に設置することができ、ひいては高炉炉底耐火物の損耗状態を正確に把握でき、高炉の寿命延長に寄与できるという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、添付図面を適宜参照しつつ、本発明に係る高炉炉底温度計設置方法の一実施形態について説明する。
【００２３】
図４は、本実施形態に係る高炉炉底温度計設置方法によって設置した高炉炉底温度計の設置状況（設置直後の状況）を示す側面視縦断面図である。図４に示すように、本実施形態に係る高炉炉底温度計の設置方法においては、先ず高炉炉底の側壁から内部に向けて高炉炉底温度計９（以下、適宜「温度計９」と略称する）設置のための開口部６をボーリング等によって形成する。より具体的に説明すれば、開口部６は、高炉鉄皮７、高炉炉底煉瓦５と高炉鉄皮７との隙間を埋めるためのスタンプ材４を貫通し、さらに高炉炉底煉瓦５の外縁から内部に向けて約１０ｍｍ程度まで開口されて形成される。そして、開口部６の内部に表面を金属シース部で被覆した温度計９を挿入し、温度計９先端の温度測定部１を高炉炉底煉瓦５に接触させた状態で、温度計９の基端側を外套１０及び高炉内ガスが外部へ漏洩するのを防止するためのコンプレッションフィッティング８によって高炉鉄皮７に固定する。この状態で、圧入口１１より不定形耐火物１２を開口部６の内部に流し込む（排気口１３から不定形耐火物１２が溢れ出るまで流し込む）ことにより、開口部６内部に不定形耐火物１２を充填させる。
【００２４】
ここで、本実施形態に係る高炉炉底温度計設置方法は、温度計９の金属シース部２の温度測定部以外の部位を不定形耐火物１２に固定することを特徴としている。より具体的に説明すれば、本実施形態においては、温度計９の金属シース部２を不定形耐火物１２に固定するために、図５に示す構成を採用している。図５（ａ）は本実施形態に係る高炉炉底温度計９の先端近傍の概略構成を示す側面図を、（ｂ）は（ａ）に示す温度計固定具１４の正面図を示す。図５に示すように、本実施形態では、金属シース部２を不定形耐火物１２に固定するため、温度計９の長手方向に略直交する方向に延出する温度計固定具１４（例えば、ＳＵＳ３１０ＳやＳＵＳ３１６などのステンレス鋼から形成される）を金属シース部２の温度測定部１以外の部位に取り付ける（本実施形態では溶接により取り付けている）構成を採用している。
【００２５】
斯かる構成により、高炉内圧力が上昇した場合であっても、温度計９先端の温度測定部１を高炉炉底煉瓦５の表面に密着させた状態に維持することが可能である。すなわち、高炉内圧力が上昇することにより、高炉鉄皮７がスタンプ材４及び高炉炉底煉瓦５の外方に膨張するため、高炉鉄皮７に取り付けられた外套１０及び外套１０に取り付けられたコンプレッションフィッティング８に対して、高炉炉底煉瓦５の外方に向けた力が加わることになる。これにより、コンプレッションフィッティング８に取り付けられた温度計９の基端側にも高炉炉底煉瓦５の外方に向けた力が加わることになる。しかしながら、本実施形態のように、温度計９の長手方向に略直交する方向に延出する温度計固定具１４を金属シース部２の温度測定部１以外の部位に取り付けることにより、温度計９を不定形耐火物１２に固定することができ、ひいては温度計９先端の温度測定部１を高炉炉底煉瓦５の表面に密着させた状態に維持することが可能となる。
【００２６】
以下、本実施形態に係る高炉炉底温度計設置方法の作用効果について、より具体的に説明する。
【００２７】
図６は、本実施形態に係る高炉炉底温度計設置方法によって設置した高炉炉底温度計の高炉操業開始後（高炉内圧力上昇後）の状況を示す側面視縦断面図である。図６に示す温度固定具１４から温度計９先端までの温度計９の熱伸び長さ（熱膨張後の長さ）δｍと、温度計固定具１４から不定形耐火物１２先端までの熱伸び長さ（熱膨張後の長さ）δｂとの間には、下記の式（１）に示す関係が成立する。
δｂ＜δｍ ・・・（１）
これは、金属シース部（例えば、ＳＵＳ３１０Ｓで形成）２の熱膨張率が１４．４×１０−６（１／℃）であるのに対し、不定形耐火物１２の熱膨張率は５．５×１０−６（１／℃）であり、金属シース部２の熱膨張率よりも小さいからである。従って、温度計固定具１４を金属シース部２に取り付け、当該温度計固定具１４の取り付け部位において金属シース部２を不定形耐火物１２に固定することにより、高炉の炉底温度が上昇すれば、温度計９の先端が高炉炉底煉瓦５に押し付けられることになる。
【００２８】
また、図６に示すコンプレッションフィッティング８から高炉鉄皮７内面までの不定形耐火物１２の長さ（温度計９の設置直後（高炉操業停止時）の長さ）をＬ２、高炉鉄皮７内面から温度計固定具１４までの不定形耐火物１２の長さ（温度計９の設置直後（高炉操業停止時）の長さ）をＬ１、コンプレッションフィッティング８から温度計固定具１４までの温度計９の長さ（温度計９の設置直後（高炉操業停止時）の長さ）をＬｍ、不定形耐火物１２の熱膨張率をρｂ、金属シース部２の熱膨張率をρｍとすると、高炉の炉底温度が上昇することにより、下記の式（２）に示す関係が成立する。
ρｂ・Ｌ１＋ρｂ・Ｌ２＜ρｍ・Ｌｍ ・・・（２）
すなわち、温度計９の設置直後（高炉操業停止時）には、Ｌ１＋Ｌ２＝Ｌｍが成立しているが、高炉操業後には不定形耐火物１２及び金属シース部２の双方が熱膨張する。この際、不定形耐火物１２の熱膨張率ρｂ＜金属シース部２の熱膨張率ρｍであるため、上記の式（２）が成立する。従って、温度計固定具１４を高炉炉底煉瓦５側に押し付けようとする力（図６の紙面右方向の力）が作用することになり、温度計９先端の温度測定部１は、高炉炉底煉瓦５の表面に密着させた状態に維持されることになる。
【００２９】
しかしながら、高炉内圧力が上昇することによって、高炉鉄皮７がスタンプ材４及び高炉炉底煉瓦５の外方に膨張し、高炉鉄皮７とスタンプ材４との間に隙間δｐが生じる状態（図６に示す状態）となれば、当該隙間δｐは一般的に金属シース部２と不定形耐火物１２との熱膨張の差よりも大きな値となるため、下記の式（３）に示す関係が成立することになる。
ρｂ・Ｌ１＋ρｂ・Ｌ２＋δｐ＞ρｍ・Ｌｍ ・・・（３）
従って、温度計９を高炉炉底煉瓦５の外方に引っ張る力（図６の紙面左方向の力）が作用することになる。換言すれば、温度計９先端の温度測定部１を高炉炉底煉瓦５から離間させようとする方向の引張力が作用することになる。
【００３０】
ここで、本実施形態では、温度計９の長手方向に略直交する方向に延出する温度計固定具１４を金属シース部２に取り付けているため、不定形耐火物１２から温度計固定具１４に対して係止力（不定形耐火物１２が温度計固定具１４を押し止めようとする図６の紙面右方向の力）が作用する。そして、前記引張力と前記係止力とが釣り合うことにより、温度計９先端の温度測定部１が高炉炉底煉瓦５表面から離間することなく密着した状態を維持することが可能である。
【００３１】
以上に説明したように、本実施形態に係る高炉炉底温度計の設置方法によれば、金属シース部２を不定形耐火物１２に固定するため、高炉内圧力が上昇した場合であっても、温度計９先端の温度測定部１を高炉炉底煉瓦５の表面に密着させた状態に維持することが可能である。また、金属シース部２の温度測定部１以外の部位を不定形耐火物１２に固定する（金属シース部２の温度測定部１以外の部位に温度計固定具１４を取り付ける）ため、たとえ温度計９として図５（ａ）に示すような温度測定部１を２つ以上設けた所謂熱流束センサーを用いたとしても、温度固定具１４によって熱流速に影響が生じることがない。さらには、温度計９の金属シース部２を不定形耐火物１２に固定しさえすればよいため、特殊で複雑な構造の高炉炉底温度計を用いる必要もない。従って、高炉炉底温度（高炉炉底煉瓦５の温度）を精度良く測定可能であり且つ安価に設置することができ、ひいては高炉炉底耐火物の損耗状態を正確に把握でき、高炉の寿命延長に寄与できるという優れた効果を奏する。
【００３２】
なお、前述のように、不定形耐火物１２から温度計固定具１４に対して係止力が作用することにより、その反力が不定形耐火物１２に作用することになる。従って、当該反力によって不定形耐火物１２に割れが生じることのないように、十分な強度を有する不定形耐火物１２を用いることが好ましい。
【００３３】
ここで、温度計固定具１４を金属シース部２に取り付けた場合に、温度計固定具１４による温度計９の温度測定部１への熱伝導に対する影響を少なくするには、温度計固定具１４の不定形耐火物１２との接触面（図５（ｂ）においてハッチを施した部分）の面積Ａを小さくすることが好ましい。一方、前記係止力の反力によって不定形耐火物１２に割れが生じることのないようにするには、不定形耐火物１２として、前述した引張力Ｆ（設計上は、例えば、コンプレッションフィッティング８の最大保持力（４２４３Ｎ）程度の引張力であると想定すればよい）を接触面積Ａで除した値（Ｆ／Ａ）以上の圧縮強度を有するものを用いることが好ましい。
【００３４】
以上に説明した考えに基づき、本実施形態では、好ましい不定形耐火物１２として、圧縮強度が９．８×１０６Ｐａ以上で、熱伝導率が２．３３Ｗ／（ｍ・℃）以上のものを用いている。斯かる特性を有する不定形耐火物１２（例えば、主要材質として、黒鉛質からなる粉体（骨材）、フェノール樹脂（低粘性レゾール型）からなる樹脂液を含有するものが挙げられる）を用いることにより、温度計固定具１４の不定形耐火物１２との接触面積Ａを小さくして、温度固定具１４による温度計９の温度測定部１への熱伝導に対する影響を少なくすることができると共に、不定形耐火物１２に割れが生じることなく安定した状態で温度計１２を設置することが可能である。また、温度計固定具１４の不定形耐火物１２との接触面積Ａを小さくできる（換言すれば、温度計固定具１４の寸法を小さくできる）ことから、開口部６の寸法を大きくする必要がない上、開口部６内部への温度計９の挿入も容易になるという利点も有する。
【００３５】
なお、本実施形態では、温度計固定具１４として、正面視矩形（図５（ｂ）参照）のものを用いているが、本発明はこれに限るものではなく、温度計９の長手方向に略直交する方向に延出する部分を有する限りにおいて、正面視円形や楕円形など種々の形態の温度計固定具を用いることが可能である。
【００３６】
また、本実施形態では、単一の温度計固定具１４を取り付けた形態について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、温度計固定具１４を温度計９の長手方向に複数個取り付ける構成を採用することも可能である。斯かる構成によれば、前述した引張力に釣り合う係止力が複数の温度計固定具１４に分散して作用することになるため、各温度計固定具１４の寸法を極めて小さくしたとしても（１つの温度計固定具１４当たりの接触面積Ａを極めて小さくしたとしても）、不定形耐火物１２に割れが生じ難いと共に、温度固定具１４による温度計９の温度測定部１への熱伝導に対する影響を極めて少なくすることが可能である。例えば、前述したように、引張力Ｆが４２４３程度だと想定すれば、直径６ｍｍφの金属シース部に対して直径が１０ｍｍφの温度計固定具１４を９個取り付ければ、引張力に釣り合う係止力を得ることができる。
【００３７】
また、本実施形態では、温度計９の金属シース部２を不定形耐火物１２に固定するために、温度計固定具１４を用いる構成について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、図７に示すように、金属シース部２の温度測定部１以外の部位表面に凹凸部１６を設ける構成を採用することも可能である。斯かる構成によれば、金属シース部２に設けられた凹凸部１６と不定形耐火物１２との間に作用する摩擦力が増大するため、高炉内圧力が上昇した場合であっても、温度計９に作用する引張力と前記摩擦力とが釣り合うことにより、温度計９先端の温度測定部１が高炉炉底煉瓦５表面から離間することなく密着した状態を維持することが可能である。また、凹凸部１６による温度計９の温度測定部１への熱伝導に対する影響は少なく、開口部６の寸法を大きくする必要がない上、開口部６内部への温度計９の挿入も容易である。
【００３８】
さらに、本実施形態では、高炉内圧力が上昇することにより、図６に示すように、高炉鉄皮７がスタンプ材４及び高炉炉底煉瓦５の外方に膨張し、高炉鉄皮７とスタンプ材４との間に隙間が生じる状態となれば、高炉鉄皮７に連結され高炉内ガスが外部へ漏洩するのを防止するように温度計９を高炉外で支持するコンプレッションフィッティング８も外方に移動する。換言すれば、高炉鉄皮７が膨張して外方に移動することにより、高炉鉄皮７に取り付けられた外套１０も外方に移動し、外套１０に取り付けられたコンプレッションフィッティング８も外方に移動することになる。この際、温度計９は、温度計固定具１４によって不定形耐火物１２に固定されているため、コンプレッションフィッティング８は温度計９に対して摺動しながら外方へ移動することになる。このように、コンプレッションフィッティング８が温度計９に対して摺動することにより、コンプレッションフィッティング８と温度計９との間に僅かな隙間が生じるため、当該隙間から高炉内ガスが外部へ漏洩するおそれがある。
【００３９】
上記の問題を解消するには、図８に示すように、コンプレッションフィッティング８と高炉鉄皮７との間に（より具体的には、コンプレッションフィッティング８と外套１０との間に）、高炉鉄皮７の外方への位置変動を吸収する緩衝機構として、例えば蛇腹式のエクスパンション（伸縮継手）１７を設けることが好ましい。斯かる緩衝機構１７を設けることにより、高炉内圧力が上昇することによって高炉鉄皮７が外方に向けて膨張しても、コンプレッションフィッティング８は元の位置のままで温度計９を支持することになり、コンプレッションフィッティング８が温度計９に対して摺動しないため、高炉内ガスが外部へ漏洩することを確実に防止でき、高炉の安定操業に寄与することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は、従来の高炉炉底温度計の設置状況を示す側面視縦断面図である。
【図２】図２は、従来の設置方法で設置した高炉炉底温度計を用いた高炉炉底側壁の煉瓦温度の一測定例と当該測定時の高炉内圧力とを示すグラフである。
【図３】図３は、高炉炉底温度計としての熱流束センサーの概略構成を示す側面図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態に係る高炉炉底温度計設置方法によって設置した高炉炉底温度計の設置状況（設置直後の状況）を示す側面視縦断面図である。
【図５】図５（ａ）は、本発明の一実施形態に係る高炉炉底温度計の先端近傍の概略構成を示す側面図を、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す温度計固定具の正面図を示す。
【図６】図６は、本発明の一実施形態に係る高炉炉底温度計設置方法によって設置した高炉炉底温度計の高炉操業開始後（高炉内圧力上昇後）の状況を示す側面視縦断面図である。
【図７】図７は、本発明の他の実施形態に係る高炉炉底温度計の先端近傍の概略構成を示す側面図である。
【図８】図８は、本発明の他の実施形態に係る高炉炉底温度計設置方法によって設置した高炉炉底温度計の設置状況（設置直後の状況）を示す側面視縦断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１・・・温度測定部
２・・・金属シース部
３・・・補償導線
４・・・スタンプ材
５・・・高炉炉底煉瓦
６・・・開口部
７・・・高炉鉄皮
８・・・コンプレッションフィッティング
９・・・高炉炉底温度計
１０・・・外套
１２・・・不定形耐火物
１４・・・温度計固定具
１５・・・溶接部
１６・・・凹凸部
１７・・・エクスパンション（伸縮継手）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉の炉底温度を測定する高炉炉底温度計の設置方法に関し、特に高炉炉底側壁の煉瓦面の温度を精度良く測定可能であり且つ安価に設置することができる高炉炉底温度計設置方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉の寿命は、高炉炉底に設置した耐火物の損耗によって決定され、最近では２０年以上の寿命を有するようになっている。ここで、高炉炉底の耐火物は、長期間の連続操業中に化学的及び物理的に損耗するため、その損耗状態を常時監視する必要がある。高炉炉底耐火物の損耗状態を監視する方法として、従来より高炉の建設又は改修時に高炉炉底の耐火物の表面や内部に複数の温度計を埋め込み、当該温度計の測定値を用いて耐火物の損耗状態を推定する方法が用いられており、高炉の寿命を決定する重要な指針とされている。
【０００３】
ここで、高炉炉底の耐火物温度を測定する場合、耐火物と温度計先端の温度測定部との間に空隙が生じると、当該空隙による断熱作用によって正確に温度測定ができないという問題がある。以下、斯かる問題について、より具体的に説明する。
【０００４】
図１は、従来の高炉炉底温度計の設置状況を示す側面視縦断面図である。図１に示すように、従来の高炉炉底温度計設置方法においては、先ず高炉炉底の側壁から内部に向けて温度計設置のための開口部６をボーリング等によって形成する。そして、開口部６の内部に温度計９を挿入し、温度計９先端の温度測定部１を高炉炉底煉瓦５に接触させた状態で、温度計９の基端側を外套１０及び高炉内ガスが外部へ漏洩するのを防止するためのコンプレッションフィッティング８によって高炉鉄皮７に固定する。この状態で、圧入口１１より不定形耐火物１２を開口部６の内部に流し込む（排気口１３から不定形耐火物１２が溢れ出るまで流し込む）ことにより、開口部６内部に不定形耐火物１２を充填させる。以上の手順により、温度計９は高炉炉底に設置される。
【０００５】
しかしながら、高炉内圧力が上昇することにより、高炉鉄皮７がスタンプ材４及び高炉炉底煉瓦５の外方に膨張するため、高炉鉄皮７に取り付けられた外套１０及び外套１０に取り付けられたコンプレッションフィッティング８に対して、高炉炉底煉瓦５の外方に向けた力が加わることになる。これにより、コンプレッションフィッティング８に取り付けられた温度計９の基端側にも高炉炉底煉瓦５の外方に向けた力が加わることになる。この際、一般的な温度計１の金属シース部２と不定形耐火物１２との間に作用する摩擦力は小さいため、温度計９は高炉炉底煉瓦５の外方に向けて引っ張られ、温度測定部１が高炉炉底煉瓦５から離間し、温度測定部１と高炉炉底煉瓦５の間に空隙が生じる結果、実温度より低い温度が測定されるという問題があった。図２に、従来の設置方法で設置した高炉炉底温度計を用いた高炉炉底側壁の煉瓦温度の一測定例と当該測定時の高炉内圧力とを示す。図２に示すように、高炉内圧力が上昇した時に、２℃〜３℃温度が低下していることが分かる。
【０００６】
このため、耐火物と温度計先端の温度測定部との間に空隙が生じないようにするべく、従来より、耐火物と温度計先端測定部とを固定する方法として、種々の方法が提案されている。
【０００７】
例えば、特許文献１には、高炉炉底耐火物の所定位置に穴をあけ、この穴内にその先端に押さえ板を取り付けた温度計を設置する方法が提案されている。また、特許文献２には、シース熱電対の先端部に金属パッド（金属板）を装着したシース熱電対を用い、当該金属パッドを耐火物に打ち込む方法が提案されている。
【０００８】
また、耐火物と温度計先端測定部とを密着させる方法として、特許文献３や特許文献４に記載のように、バネ等の弾性体を用いて温度計先端測定部を耐火物に押し付ける方法が提案されている。
【特許文献１】特開平４−２７２１１２号公報
【特許文献２】特開平６−１２９９１３号公報
【特許文献３】実開平７−４１４３５号公報
【特許文献４】特開平９−１０４９０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、高炉寿命の末期になると、高炉炉底耐火物の損耗が酷くなるため、温度計を設置するための開口部を大きくできないことから、特許文献１や特許文献２に記載の方法を適用することは工事上極めて困難である。また、図３に示すように、高炉炉底温度計として、温度測定部１を２つ以上設けた所謂熱流束センサーを用いる場合には、温度計先端の温度測定部１に熱流束に影響を及ぼす押さえ板や金属パッドを設置できないという問題もある。
【００１０】
また、特許文献３や特許文献４に記載の方法は、温度計の構造が複雑となるため、温度計の製作費用や施工費用が増大するという問題がある。
【００１１】
本発明は、斯かる従来技術の問題点を解決するべくなされたものであり、高炉炉底側壁の煉瓦面の温度を精度良く測定可能であり且つ安価に設置することができる高炉炉底温度計設置方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記課題を解決するべく、本発明は、表面を金属シース部で被覆した高炉の炉底温度を測定するための高炉炉底温度計を高炉炉底の側壁から内部に向けて形成した開口部に挿入し、前記高炉炉底温度計先端の温度測定部を高炉炉底側壁の煉瓦面に密着させると共に、前記開口部内に不定形耐火物を充填する高炉炉底温度計の設置方法であって、前記金属シース部の温度測定部以外の部位を前記不定形耐火物に固定することを特徴とする高炉炉底温度計設置方法を提供するものである。
【００１３】
斯かる発明によれば、高炉炉底温度計の金属シース部を不定形耐火物に固定するため、高炉内圧力が上昇した場合であっても、高炉炉底温度計先端の温度測定部を高炉炉底側壁の煉瓦面に密着させた状態に維持することが可能である。また、金属シース部の温度測定部以外の部位を不定形耐火物に固定するため、たとえ高炉炉底温度計として温度測定部を２つ以上設けた所謂熱流束センサーを用いたとしても、固定部（金属シース部の温度測定部以外の部位と不定形耐火物との固定箇所）によって熱流速に影響が生じることがない。さらには、高炉炉底温度計の金属シース部を不定形耐火物に固定しさえすればよいため、特殊で複雑な構造の高炉炉底温度計を用いる必要もない。従って、高炉炉底側壁の煉瓦面の温度を精度良く測定可能であり且つ安価に設置することができるという優れた効果を奏する。
【００１４】
前記金属シース部を前記不定形耐火物に固定するには、例えば、前記高炉炉底温度計の長手方向に略直交する方向に延出する温度計固定具を前記金属シース部の温度測定部以外の部位に取り付ければよい。斯かる構成によれば、不定形耐火物から温度計固定具に対して係止力が作用するため、高炉内圧力が上昇した場合であっても、高炉炉底温度計に作用する高炉炉底側壁煉瓦面の外方に向けた引張力と前記係止力とが釣り合うことにより、高炉炉底温度計先端の温度測定部が煉瓦面から離間することなく密着した状態を維持することが可能である。
【００１５】
或いは、前記金属シース部を前記不定形耐火物に固定するため、前記金属シース部の温度測定部以外の部位表面に凹凸部を設ける構成を採用することも可能である。斯かる構成によれば、金属シース部に設けられた凹凸部と不定形耐火物との間に作用する摩擦力が増大するため、高炉内圧力が上昇した場合であっても、高炉炉底温度計に作用する高炉炉底側壁煉瓦面の外方に向けた引張力と前記摩擦力とが釣り合うことにより、高炉炉底温度計先端の温度測定部が煉瓦面から離間することなく密着した状態を維持することが可能である。
【００１６】
なお、前述のように、高炉内圧力が上昇することにより、高炉鉄皮が高炉炉底側壁煉瓦面の外方に向けて膨張するため、高炉鉄皮に連結され高炉内ガスが外部へ漏洩するのを防止するように前記高炉炉底温度計を高炉外で支持する炉外支持部（前述したコンプレッションフィッティングに相当）も外方に移動しようとする。この際、高炉炉底温度計は不定形耐火物に固定されているため、炉外支持部は高炉炉底温度計に対して摺動しながら外方へ移動することになる。炉外支持部が高炉炉底温度計に対して摺動することにより、炉外支持部と高炉炉底温度計との間に僅かな隙間が生じるため、当該隙間から高炉内ガスが外部へ漏洩するおそれがある。
【００１７】
斯かる問題を解消するには、高炉炉底に設けられた高炉鉄皮に連結され高炉内ガスが外部へ漏洩するのを防止するように前記高炉炉底温度計を高炉外で支持する炉外支持部と前記高炉鉄皮との間に、前記高炉鉄皮の前記煉瓦面の外方への位置変動を吸収する緩衝機構を設けることが好ましい。
【００１８】
斯かる構成によれば、炉外支持部と高炉鉄皮との間に、高炉鉄皮の煉瓦面の外方への位置変動を吸収する緩衝機構を設けるため、高炉内圧力が上昇することにより、高炉鉄皮が煉瓦面の外方に向けて膨張しても、炉外支持部は元の位置のままで高炉炉底温度計を支持することになり、炉外支持部が高炉炉底温度計に対して摺動しないため、高炉内ガスが外部へ漏洩することを確実に防止できるという利点が得られる。
【００１９】
なお、前記不定形耐火物の圧縮強度は９．８×１０６Ｐａ以上とし、熱伝導率は２．３３Ｗ／（ｍ・℃）以上とすることが好ましい。
【００２０】
不定形耐火物の圧縮強度を９．８×１０６Ｐａ以上とすることにより、高炉炉底温度計の長手方向に略直交する方向に延出する温度計固定具を金属シース部に取り付けた場合に、温度計固定具による高炉炉底温度計の温度測定部への熱伝導に対する影響を少なくするために、温度計固定具の不定形耐火物との接触面積を小さくしたとしても、不定形耐火物に割れが生じることなく安定した状態で高炉炉底温度計を設置することが可能である。また、２．３３Ｗ／（ｍ・℃）以上の高い熱伝導率（一般的な高炉炉底煉瓦の熱伝導率に近い熱伝導率）の不定形耐火物を使用することにより、高炉炉底温度計として温度測定部を２つ以上設けた所謂熱流束センサーを用いた場合における熱流速の測定精度（ひいては、煉瓦面の温度測定精度）を向上させることが可能である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、高炉炉底温度計の金属シース部を不定形耐火物に固定するため、高炉内圧力が上昇した場合であっても、高炉炉底温度計先端の温度測定部を高炉炉底側壁の煉瓦面に密着させた状態に維持することが可能である。また、金属シース部の温度測定部以外の部位を不定形耐火物に固定するため、たとえ高炉炉底温度計として温度測定部を２つ以上設けた所謂熱流束センサーを用いたとしても、固定部（金属シース部の温度測定部以外の部位と不定形耐火物との固定箇所）によって熱流速に影響が生じることがない。さらには、高炉炉底温度計の金属シース部を不定形耐火物に固定しさえすればよいため、特殊で複雑な構造の高炉炉底温度計を用いる必要もない。従って、高炉炉底側壁の煉瓦面の温度を精度良く測定可能であり且つ安価に設置することができ、ひいては高炉炉底耐火物の損耗状態を正確に把握でき、高炉の寿命延長に寄与できるという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、添付図面を適宜参照しつつ、本発明に係る高炉炉底温度計設置方法の一実施形態について説明する。
【００２３】
図４は、本実施形態に係る高炉炉底温度計設置方法によって設置した高炉炉底温度計の設置状況（設置直後の状況）を示す側面視縦断面図である。図４に示すように、本実施形態に係る高炉炉底温度計の設置方法においては、先ず高炉炉底の側壁から内部に向けて高炉炉底温度計９（以下、適宜「温度計９」と略称する）設置のための開口部６をボーリング等によって形成する。より具体的に説明すれば、開口部６は、高炉鉄皮７、高炉炉底煉瓦５と高炉鉄皮７との隙間を埋めるためのスタンプ材４を貫通し、さらに高炉炉底煉瓦５の外縁から内部に向けて約１０ｍｍ程度まで開口されて形成される。そして、開口部６の内部に表面を金属シース部で被覆した温度計９を挿入し、温度計９先端の温度測定部１を高炉炉底煉瓦５に接触させた状態で、温度計９の基端側を外套１０及び高炉内ガスが外部へ漏洩するのを防止するためのコンプレッションフィッティング８によって高炉鉄皮７に固定する。この状態で、圧入口１１より不定形耐火物１２を開口部６の内部に流し込む（排気口１３から不定形耐火物１２が溢れ出るまで流し込む）ことにより、開口部６内部に不定形耐火物１２を充填させる。
【００２４】
ここで、本実施形態に係る高炉炉底温度計設置方法は、温度計９の金属シース部２の温度測定部以外の部位を不定形耐火物１２に固定することを特徴としている。より具体的に説明すれば、本実施形態においては、温度計９の金属シース部２を不定形耐火物１２に固定するために、図５に示す構成を採用している。図５（ａ）は本実施形態に係る高炉炉底温度計９の先端近傍の概略構成を示す側面図を、（ｂ）は（ａ）に示す温度計固定具１４の正面図を示す。図５に示すように、本実施形態では、金属シース部２を不定形耐火物１２に固定するため、温度計９の長手方向に略直交する方向に延出する温度計固定具１４（例えば、ＳＵＳ３１０ＳやＳＵＳ３１６などのステンレス鋼から形成される）を金属シース部２の温度測定部１以外の部位に取り付ける（本実施形態では溶接により取り付けている）構成を採用している。
【００２５】
斯かる構成により、高炉内圧力が上昇した場合であっても、温度計９先端の温度測定部１を高炉炉底煉瓦５の表面に密着させた状態に維持することが可能である。すなわち、高炉内圧力が上昇することにより、高炉鉄皮７がスタンプ材４及び高炉炉底煉瓦５の外方に膨張するため、高炉鉄皮７に取り付けられた外套１０及び外套１０に取り付けられたコンプレッションフィッティング８に対して、高炉炉底煉瓦５の外方に向けた力が加わることになる。これにより、コンプレッションフィッティング８に取り付けられた温度計９の基端側にも高炉炉底煉瓦５の外方に向けた力が加わることになる。しかしながら、本実施形態のように、温度計９の長手方向に略直交する方向に延出する温度計固定具１４を金属シース部２の温度測定部１以外の部位に取り付けることにより、温度計９を不定形耐火物１２に固定することができ、ひいては温度計９先端の温度測定部１を高炉炉底煉瓦５の表面に密着させた状態に維持することが可能となる。
【００２６】
以下、本実施形態に係る高炉炉底温度計設置方法の作用効果について、より具体的に説明する。
【００２７】
図６は、本実施形態に係る高炉炉底温度計設置方法によって設置した高炉炉底温度計の高炉操業開始後（高炉内圧力上昇後）の状況を示す側面視縦断面図である。図６に示す温度固定具１４から温度計９先端までの温度計９の熱伸び長さ（熱膨張後の長さ）δｍと、温度計固定具１４から不定形耐火物１２先端までの熱伸び長さ（熱膨張後の長さ）δｂとの間には、下記の式（１）に示す関係が成立する。
δｂ＜δｍ ・・・（１）
これは、金属シース部（例えば、ＳＵＳ３１０Ｓで形成）２の熱膨張率が１４．４×１０−６（１／℃）であるのに対し、不定形耐火物１２の熱膨張率は５．５×１０−６（１／℃）であり、金属シース部２の熱膨張率よりも小さいからである。従って、温度計固定具１４を金属シース部２に取り付け、当該温度計固定具１４の取り付け部位において金属シース部２を不定形耐火物１２に固定することにより、高炉の炉底温度が上昇すれば、温度計９の先端が高炉炉底煉瓦５に押し付けられることになる。
【００２８】
また、図６に示すコンプレッションフィッティング８から高炉鉄皮７内面までの不定形耐火物１２の長さ（温度計９の設置直後（高炉操業停止時）の長さ）をＬ２、高炉鉄皮７内面から温度計固定具１４までの不定形耐火物１２の長さ（温度計９の設置直後（高炉操業停止時）の長さ）をＬ１、コンプレッションフィッティング８から温度計固定具１４までの温度計９の長さ（温度計９の設置直後（高炉操業停止時）の長さ）をＬｍ、不定形耐火物１２の熱膨張率をρｂ、金属シース部２の熱膨張率をρｍとすると、高炉の炉底温度が上昇することにより、下記の式（２）に示す関係が成立する。
ρｂ・Ｌ１＋ρｂ・Ｌ２＜ρｍ・Ｌｍ ・・・（２）
すなわち、温度計９の設置直後（高炉操業停止時）には、Ｌ１＋Ｌ２＝Ｌｍが成立しているが、高炉操業後には不定形耐火物１２及び金属シース部２の双方が熱膨張する。この際、不定形耐火物１２の熱膨張率ρｂ＜金属シース部２の熱膨張率ρｍであるため、上記の式（２）が成立する。従って、温度計固定具１４を高炉炉底煉瓦５側に押し付けようとする力（図６の紙面右方向の力）が作用することになり、温度計９先端の温度測定部１は、高炉炉底煉瓦５の表面に密着させた状態に維持されることになる。
【００２９】
しかしながら、高炉内圧力が上昇することによって、高炉鉄皮７がスタンプ材４及び高炉炉底煉瓦５の外方に膨張し、高炉鉄皮７とスタンプ材４との間に隙間δｐが生じる状態（図６に示す状態）となれば、当該隙間δｐは一般的に金属シース部２と不定形耐火物１２との熱膨張の差よりも大きな値となるため、下記の式（３）に示す関係が成立することになる。
ρｂ・Ｌ１＋ρｂ・Ｌ２＋δｐ＞ρｍ・Ｌｍ ・・・（３）
従って、温度計９を高炉炉底煉瓦５の外方に引っ張る力（図６の紙面左方向の力）が作用することになる。換言すれば、温度計９先端の温度測定部１を高炉炉底煉瓦５から離間させようとする方向の引張力が作用することになる。
【００３０】
ここで、本実施形態では、温度計９の長手方向に略直交する方向に延出する温度計固定具１４を金属シース部２に取り付けているため、不定形耐火物１２から温度計固定具１４に対して係止力（不定形耐火物１２が温度計固定具１４を押し止めようとする図６の紙面右方向の力）が作用する。そして、前記引張力と前記係止力とが釣り合うことにより、温度計９先端の温度測定部１が高炉炉底煉瓦５表面から離間することなく密着した状態を維持することが可能である。
【００３１】
以上に説明したように、本実施形態に係る高炉炉底温度計の設置方法によれば、金属シース部２を不定形耐火物１２に固定するため、高炉内圧力が上昇した場合であっても、温度計９先端の温度測定部１を高炉炉底煉瓦５の表面に密着させた状態に維持することが可能である。また、金属シース部２の温度測定部１以外の部位を不定形耐火物１２に固定する（金属シース部２の温度測定部１以外の部位に温度計固定具１４を取り付ける）ため、たとえ温度計９として図５（ａ）に示すような温度測定部１を２つ以上設けた所謂熱流束センサーを用いたとしても、温度固定具１４によって熱流速に影響が生じることがない。さらには、温度計９の金属シース部２を不定形耐火物１２に固定しさえすればよいため、特殊で複雑な構造の高炉炉底温度計を用いる必要もない。従って、高炉炉底温度（高炉炉底煉瓦５の温度）を精度良く測定可能であり且つ安価に設置することができ、ひいては高炉炉底耐火物の損耗状態を正確に把握でき、高炉の寿命延長に寄与できるという優れた効果を奏する。
【００３２】
なお、前述のように、不定形耐火物１２から温度計固定具１４に対して係止力が作用することにより、その反力が不定形耐火物１２に作用することになる。従って、当該反力によって不定形耐火物１２に割れが生じることのないように、十分な強度を有する不定形耐火物１２を用いることが好ましい。
【００３３】
ここで、温度計固定具１４を金属シース部２に取り付けた場合に、温度計固定具１４による温度計９の温度測定部１への熱伝導に対する影響を少なくするには、温度計固定具１４の不定形耐火物１２との接触面（図５（ｂ）においてハッチを施した部分）の面積Ａを小さくすることが好ましい。一方、前記係止力の反力によって不定形耐火物１２に割れが生じることのないようにするには、不定形耐火物１２として、前述した引張力Ｆ（設計上は、例えば、コンプレッションフィッティング８の最大保持力（４２４３Ｎ）程度の引張力であると想定すればよい）を接触面積Ａで除した値（Ｆ／Ａ）以上の圧縮強度を有するものを用いることが好ましい。
【００３４】
以上に説明した考えに基づき、本実施形態では、好ましい不定形耐火物１２として、圧縮強度が９．８×１０６Ｐａ以上で、熱伝導率が２．３３Ｗ／（ｍ・℃）以上のものを用いている。斯かる特性を有する不定形耐火物１２（例えば、主要材質として、黒鉛質からなる粉体（骨材）、フェノール樹脂（低粘性レゾール型）からなる樹脂液を含有するものが挙げられる）を用いることにより、温度計固定具１４の不定形耐火物１２との接触面積Ａを小さくして、温度固定具１４による温度計９の温度測定部１への熱伝導に対する影響を少なくすることができると共に、不定形耐火物１２に割れが生じることなく安定した状態で温度計１２を設置することが可能である。また、温度計固定具１４の不定形耐火物１２との接触面積Ａを小さくできる（換言すれば、温度計固定具１４の寸法を小さくできる）ことから、開口部６の寸法を大きくする必要がない上、開口部６内部への温度計９の挿入も容易になるという利点も有する。
【００３５】
なお、本実施形態では、温度計固定具１４として、正面視矩形（図５（ｂ）参照）のものを用いているが、本発明はこれに限るものではなく、温度計９の長手方向に略直交する方向に延出する部分を有する限りにおいて、正面視円形や楕円形など種々の形態の温度計固定具を用いることが可能である。
【００３６】
また、本実施形態では、単一の温度計固定具１４を取り付けた形態について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、温度計固定具１４を温度計９の長手方向に複数個取り付ける構成を採用することも可能である。斯かる構成によれば、前述した引張力に釣り合う係止力が複数の温度計固定具１４に分散して作用することになるため、各温度計固定具１４の寸法を極めて小さくしたとしても（１つの温度計固定具１４当たりの接触面積Ａを極めて小さくしたとしても）、不定形耐火物１２に割れが生じ難いと共に、温度固定具１４による温度計９の温度測定部１への熱伝導に対する影響を極めて少なくすることが可能である。例えば、前述したように、引張力Ｆが４２４３程度だと想定すれば、直径６ｍｍφの金属シース部に対して直径が１０ｍｍφの温度計固定具１４を９個取り付ければ、引張力に釣り合う係止力を得ることができる。
【００３７】
また、本実施形態では、温度計９の金属シース部２を不定形耐火物１２に固定するために、温度計固定具１４を用いる構成について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、図７に示すように、金属シース部２の温度測定部１以外の部位表面に凹凸部１６を設ける構成を採用することも可能である。斯かる構成によれば、金属シース部２に設けられた凹凸部１６と不定形耐火物１２との間に作用する摩擦力が増大するため、高炉内圧力が上昇した場合であっても、温度計９に作用する引張力と前記摩擦力とが釣り合うことにより、温度計９先端の温度測定部１が高炉炉底煉瓦５表面から離間することなく密着した状態を維持することが可能である。また、凹凸部１６による温度計９の温度測定部１への熱伝導に対する影響は少なく、開口部６の寸法を大きくする必要がない上、開口部６内部への温度計９の挿入も容易である。
【００３８】
さらに、本実施形態では、高炉内圧力が上昇することにより、図６に示すように、高炉鉄皮７がスタンプ材４及び高炉炉底煉瓦５の外方に膨張し、高炉鉄皮７とスタンプ材４との間に隙間が生じる状態となれば、高炉鉄皮７に連結され高炉内ガスが外部へ漏洩するのを防止するように温度計９を高炉外で支持するコンプレッションフィッティング８も外方に移動する。換言すれば、高炉鉄皮７が膨張して外方に移動することにより、高炉鉄皮７に取り付けられた外套１０も外方に移動し、外套１０に取り付けられたコンプレッションフィッティング８も外方に移動することになる。この際、温度計９は、温度計固定具１４によって不定形耐火物１２に固定されているため、コンプレッションフィッティング８は温度計９に対して摺動しながら外方へ移動することになる。このように、コンプレッションフィッティング８が温度計９に対して摺動することにより、コンプレッションフィッティング８と温度計９との間に僅かな隙間が生じるため、当該隙間から高炉内ガスが外部へ漏洩するおそれがある。
【００３９】
上記の問題を解消するには、図８に示すように、コンプレッションフィッティング８と高炉鉄皮７との間に（より具体的には、コンプレッションフィッティング８と外套１０との間に）、高炉鉄皮７の外方への位置変動を吸収する緩衝機構として、例えば蛇腹式のエクスパンション（伸縮継手）１７を設けることが好ましい。斯かる緩衝機構１７を設けることにより、高炉内圧力が上昇することによって高炉鉄皮７が外方に向けて膨張しても、コンプレッションフィッティング８は元の位置のままで温度計９を支持することになり、コンプレッションフィッティング８が温度計９に対して摺動しないため、高炉内ガスが外部へ漏洩することを確実に防止でき、高炉の安定操業に寄与することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は、従来の高炉炉底温度計の設置状況を示す側面視縦断面図である。
【図２】図２は、従来の設置方法で設置した高炉炉底温度計を用いた高炉炉底側壁の煉瓦温度の一測定例と当該測定時の高炉内圧力とを示すグラフである。
【図３】図３は、高炉炉底温度計としての熱流束センサーの概略構成を示す側面図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態に係る高炉炉底温度計設置方法によって設置した高炉炉底温度計の設置状況（設置直後の状況）を示す側面視縦断面図である。
【図５】図５（ａ）は、本発明の一実施形態に係る高炉炉底温度計の先端近傍の概略構成を示す側面図を、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す温度計固定具の正面図を示す。
【図６】図６は、本発明の一実施形態に係る高炉炉底温度計設置方法によって設置した高炉炉底温度計の高炉操業開始後（高炉内圧力上昇後）の状況を示す側面視縦断面図である。
【図７】図７は、本発明の他の実施形態に係る高炉炉底温度計の先端近傍の概略構成を示す側面図である。
【図８】図８は、本発明の他の実施形態に係る高炉炉底温度計設置方法によって設置した高炉炉底温度計の設置状況（設置直後の状況）を示す側面視縦断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１・・・温度測定部
２・・・金属シース部
３・・・補償導線
４・・・スタンプ材
５・・・高炉炉底煉瓦
６・・・開口部
７・・・高炉鉄皮
８・・・コンプレッションフィッティング
９・・・高炉炉底温度計
１０・・・外套
１２・・・不定形耐火物
１４・・・温度計固定具
１５・・・溶接部
１６・・・凹凸部
１７・・・エクスパンション（伸縮継手）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面を金属シース部で被覆した高炉の炉底温度を測定するための高炉炉底温度計を高炉炉底の側壁から内部に向けて形成した開口部に挿入し、前記高炉炉底温度計先端の温度測定部を高炉炉底側壁の煉瓦面に密着させると共に、前記開口部内に不定形耐火物を充填する高炉炉底温度計の設置方法であって、
前記金属シース部の温度測定部以外の部位を前記不定形耐火物に固定することを特徴とする高炉炉底温度計設置方法。
【請求項２】
前記金属シース部を前記不定形耐火物に固定するため、前記高炉炉底温度計の長手方向に略直交する方向に延出する温度計固定具を前記金属シース部の温度測定部以外の部位に取り付けることを特徴とする請求項１に記載の高炉炉底温度計設置方法。
【請求項３】
前記金属シース部を前記不定形耐火物に固定するため、前記金属シース部の温度測定部以外の部位表面に凹凸部を設けることを特徴とする請求項１に記載の高炉炉底温度計設置方法。
【請求項４】
高炉炉底に設けられた高炉鉄皮に連結され高炉内ガスが外部へ漏洩するのを防止するように前記高炉炉底温度計を高炉外で支持する炉外支持部と前記高炉鉄皮との間に、前記高炉鉄皮の前記煉瓦面の外方への位置変動を吸収する緩衝機構を設けることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の高炉炉底温度計設置方法。
【請求項５】
前記不定形耐火物の圧縮強度を９．８×１０６Ｐａ以上、熱伝導率を２．３３Ｗ／（ｍ・℃）以上とすることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の高炉炉底温度計設置方法。
【請求項１】
表面を金属シース部で被覆した高炉の炉底温度を測定するための高炉炉底温度計を高炉炉底の側壁から内部に向けて形成した開口部に挿入し、前記高炉炉底温度計先端の温度測定部を高炉炉底側壁の煉瓦面に密着させると共に、前記開口部内に不定形耐火物を充填する高炉炉底温度計の設置方法であって、
前記金属シース部の温度測定部以外の部位を前記不定形耐火物に固定することを特徴とする高炉炉底温度計設置方法。
【請求項２】
前記金属シース部を前記不定形耐火物に固定するため、前記高炉炉底温度計の長手方向に略直交する方向に延出する温度計固定具を前記金属シース部の温度測定部以外の部位に取り付けることを特徴とする請求項１に記載の高炉炉底温度計設置方法。
【請求項３】
前記金属シース部を前記不定形耐火物に固定するため、前記金属シース部の温度測定部以外の部位表面に凹凸部を設けることを特徴とする請求項１に記載の高炉炉底温度計設置方法。
【請求項４】
高炉炉底に設けられた高炉鉄皮に連結され高炉内ガスが外部へ漏洩するのを防止するように前記高炉炉底温度計を高炉外で支持する炉外支持部と前記高炉鉄皮との間に、前記高炉鉄皮の前記煉瓦面の外方への位置変動を吸収する緩衝機構を設けることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の高炉炉底温度計設置方法。
【請求項５】
前記不定形耐火物の圧縮強度を９．８×１０６Ｐａ以上、熱伝導率を２．３３Ｗ／（ｍ・℃）以上とすることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の高炉炉底温度計設置方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−１７６８２８（Ｐ２００６−１７６８２８Ａ）
【公開日】平成１８年７月６日（２００６．７．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３７１０１３（Ｐ２００４−３７１０１３）
【出願日】平成１６年１２月２２日（２００４．１２．２２）
【出願人】（０００００２１１８）住友金属工業株式会社 (2,544)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年７月６日（２００６．７．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月２２日（２００４．１２．２２）
【出願人】（０００００２１１８）住友金属工業株式会社 (2,544)
【Ｆターム（参考）】
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