JP7699209B2 - Predictive refractory performance measurement system - Google Patents
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Description
本発明は、広義には耐火物分析に関し、より具体的には、耐火物性能を予測するためのシステムおよび方法に関する。 The present invention relates generally to refractory analysis, and more specifically to a system and method for predicting refractory performance.
鋼の製造、および製造容器内に高温侵食性環境を伴うその他のプロセスといった、工業プロセスは、増え続けるプロセスデータおよびパラメータを収集することによって支えられている。プロセスの最適化と効率向上を目的として、プロセスデータを迅速かつ効率的に分析するために、多くの統計的、分析的、およびデータ操作のソリューションが利用可能である。コンピュータシステムのハードウェアとソフトウェアで構成されるプロセス最適化システムは、生のプロセスデータを収集し、その生のプロセスデータをプロセスの変更、修正、アップグレードと関連付ける。このシステムは、収集したさまざまなデータにタイムスタンプを付け、関連付けることが可能である。高度なフォーマットでは、システムによって、複数の相互依存するパラメータの分析的、統計的な相関をとることも可能である。これらの相関関係を用いることにより、システムは、プロセス効率への影響を評価することができる。収集されたプロセスパラメータの多くは、個別に、または相関関係において、耐火物ライニングの性能に直接影響を与える。 Industrial processes such as steel production and other processes involving high temperature aggressive environments within the production vessel are supported by the collection of an ever-increasing amount of process data and parameters. Many statistical, analytical and data manipulation solutions are available to quickly and efficiently analyze process data for the purpose of optimizing processes and improving efficiency. Process optimization systems, consisting of computer system hardware and software, collect raw process data and correlate the raw process data with process changes, modifications and upgrades. The system can timestamp and correlate the various collected data. In advanced formats, the system can also perform analytical and statistical correlations of multiple interdependent parameters. Using these correlations, the system can evaluate the impact on process efficiency. Many of the collected process parameters directly impact the performance of refractory linings, either individually or in correlation.
上述したようなシステムは、塩基性酸素転炉や電気アーク炉などの一次溶解装置で溶鋼を製造するプロセスで使用されるものである。また、このシステムは、鋼鉄取鍋、脱ガス装置、アルゴン酸素脱炭、真空酸素脱炭炉などの二次精錬および輸送容器におけるプロセスで使用することもできる。溶鋼を収容する容器は、溶鋼と溶融スラグに耐性のある高温耐火物からなるライニングを使用する必要がある。とはいえ、溶鋼と溶融スラグはどちらも、耐火物ライニングを腐食させてしまう。 The system described above is used in the process of producing liquid steel in primary melting equipment such as basic oxygen furnaces and electric arc furnaces. The system can also be used in secondary refining and transport vessel processes such as steel ladles, degassers, argon oxygen decarburizers, and vacuum oxygen decarburizers. Vessels containing liquid steel should be lined with high-temperature refractory materials that are resistant to the liquid steel and molten slag. However, both liquid steel and molten slag will corrode the refractory lining.
さらに、上述したようなシステムは、ガラス、セメント、石灰、またはその他の鉱物を製造するプロセス、および焼却炉などといった他の高温ユニットで使用することができる。さらに、システムは、油、ガス、化学物質、あるいは類似物の製造および精製においても使用することができる。高温で動作するプロセスで利用される容器、例えば、連続式およびバッチ式のガラス溶融炉、セメントまたは石灰の回転炉および溶鉱炉、またはその他の鉱物を処理する回転炉および溶鉱炉、または予熱塔および冷却器、または一次および二次アンモニア改質器などの各種石油化学改質器、または流動接触分解装置、または硫黄回収装置などの熱反応器、またはガス化炉、流動床、焼却炉といった類のものは、腐食性および侵食性の条件、または非金属液体、または溶融スラグやコーティング、に耐性のある高温耐火材料からなるライニングを含まなければならない。とはいえ、上記の条件はすべて、耐火物ライニングを腐食させてしまう。 Furthermore, the system as described above can be used in processes producing glass, cement, lime, or other minerals, and in other high temperature units such as incinerators. Furthermore, the system can be used in the production and refinement of oil, gas, chemicals, or the like. Vessels utilized in processes operating at high temperatures, such as continuous and batch glass melting furnaces, cement or lime rotary kilns and furnaces, or rotary kilns and furnaces processing other minerals, or preheat towers and coolers, or various petrochemical reformers such as primary and secondary ammonia reformers, or thermal reactors such as fluid catalytic crackers, or sulfur recovery units, or gasifiers, fluidized beds, incinerators, and the like, must include a lining made of a high temperature refractory material that is resistant to corrosive and erosive conditions, or non-metallic liquids, or molten slags or coatings. However, all of the above conditions will corrode the refractory lining.
耐火物ライニングの腐食のレベルおよび進行は、従来、広く受け入れられ、現在も採用されている3つの方法、すなわち目視観察、赤外線マッピング、およびレーザースキャンによって測定される。耐火物ライニング腐食の目視観察は、耐火物ライニングの整備中に実施することができる。また、耐火物ライニングの耐用年数終了後に、耐火物ライニングの残物を物理的に測定することによっても、耐火物ライニングの腐食の目視観察を行うことができる。ガラス溶融炉の耐火物ライニング腐食のレベルおよび進行は、レーダー検出によって測定することも可能である。 The level and progression of refractory lining corrosion is traditionally measured by three widely accepted and currently employed methods: visual observation, infrared mapping, and laser scanning. Visual observation of refractory lining corrosion can be performed during refractory lining maintenance. Visual observation of refractory lining corrosion can also be performed after the end of the refractory lining's useful life by physically measuring the refractory lining remains. The level and progression of refractory lining corrosion in glass melting furnaces can also be measured by radar detection.
耐火物ライニング腐食の赤外線マッピングは、溶鋼、ガラス、セメント、石灰、油、ガス、化学物質、またはその他の鉱物や材料がそれぞれ容器に接触している特定のステップまたは時間において、溶鋼、ガラス、セメント、石灰、油、ガス、化学物質、またはその他の鉱物や材料が入ったライニング付き容器の外面に対して行われる。耐火物ライニング腐食の赤外線マッピングの目的は、中身が入っている容器の外面の温度と、容器に取り付けられた耐火物ライニングの状態とを相関させることである。赤外線マッピングは、赤外線マッピング画像を目視確認するという簡単なものでよい。赤外線マッピング画像の目視確認はさらに、ソフトウェア操作、高度な温度画像、およびデータレポートによって補完することができる。 Infrared mapping of refractory lining corrosion is performed on the exterior of a lined vessel containing molten steel, glass, cement, lime, oil, gas, chemicals, or other minerals or materials at specific steps or times when each of these is in contact with the vessel. The purpose of infrared mapping of refractory lining corrosion is to correlate the temperature of the exterior surface of the vessel with the condition of the refractory lining attached to the vessel. Infrared mapping can be as simple as visual review of the infrared mapping image. Visual review of the infrared mapping image can be further supplemented by software manipulation, advanced thermal imaging, and data reporting.
耐火物ライニング腐食のレーザースキャンは、特定のプロセス位置において、空の、場合によっては完全または部分的に満たされた、ライニングを備えた容器の内面で行われる。レーザースキャンシステムにおいては、レーザー飛行時間カメラを含む、ただしこれに限定されない、複数のタイプのハードウェアおよびデバイスを利用することができる。点群データを完全に幾何学的に記述された画像に処理し、様々なデータレポートを生成することができるソフトウェアパッケージを使用して、レーザースキャンから収集されたデータを分析することができる。この方法の目的は、耐火物ライニングの実際の形状、残存厚さ、またはその他の詳細なパラメータを、2mmの精度内で測定することである。溶鋼に関して、そのようなパラメータとしては、ウェルブロックや出銑口などの取鍋の機能部品の状態、またはウェルブロックや出銑口などの研磨効率、または取鍋の底の窪みにはまり込んだ鋼量の測定、またはスライドゲートを含み得るがこれに限らない流量制御部品の通路の状態、などが挙げられるが、これらのパラメータに限定されない。ガラス、セメント、石灰、油、ガス、化学物質、またはその他の鉱物や材料に関して、そのようなパラメータとしては、それらに接触するそれぞれの容器の機能部分、例えば、入口ポート、出口ポート、クラウン、天井、または特定の機能部分の状態を含むことができるが、それらに限定されない。 Laser scanning of refractory lining corrosion is performed on the inner surface of empty, and sometimes fully or partially filled, vessels with lining at specific process locations. Laser scanning systems can utilize multiple types of hardware and devices, including but not limited to laser time-of-flight cameras. Data collected from the laser scan can be analyzed using software packages that can process the point cloud data into a fully geometrically described image and generate various data reports. The objective of the method is to measure the actual shape, remaining thickness, or other detailed parameters of the refractory lining to within an accuracy of 2 mm. For molten steel, such parameters include, but are not limited to, the condition of the functional parts of the ladle, such as well blocks and tap holes, or the grinding efficiency of well blocks and tap holes, or the measurement of the amount of steel trapped in the bottom recess of the ladle, or the condition of the passages of flow control parts, which may include but are not limited to slide gates. For glass, cement, lime, oil, gas, chemicals, or other minerals or materials, such parameters may include, but are not limited to, the condition of the respective vessel features that contact them, such as inlet ports, outlet ports, crowns, roofs, or specific features.
ガラス溶鉱炉の動作中におけるレーダー波の応答に基づいて、レーダー波が異なる密度を有する領域に入ったかどうかを求めることにより、ガラス溶鉱炉における耐火物ライニングの厚さを測定するためにレーダー波を用いることができる。このレーダー測定は、ガラス溶融炉の外面から行われる。 Radar waves can be used to measure the thickness of the refractory lining in a glass furnace by determining whether the radar wave enters an area of different density based on the radar wave response during operation of the glass furnace. The radar measurement is made from the exterior surface of the glass melting furnace.
従来、上述した4つの方法は、それぞれ独立して利用される。耐火物ライニング腐食は、工業プロセスにおいて、主に目視観察によって特定される。しかし、赤外線マッピング、レーダースキャン、レーザースキャンは、耐火物ライニングの腐食評価のための代替的かつ独立した解決策と考えられている。実際、この4つの方法は、市場において競合しているが、コストは大きく異なる。目視観察のコストは、主に諸経費に関連する。ガラス溶融炉における赤外線マッピングシステムおよびレーダースキャンシステムは、レーザースキャンシステムよりも低コストである。 Traditionally, the four methods mentioned above are used independently. Refractory lining corrosion is mainly identified by visual observation in industrial processes. However, infrared mapping, radar scanning, and laser scanning are considered as alternative and independent solutions for refractory lining corrosion assessment. In fact, the four methods are competing in the market, but the costs are significantly different. The cost of visual observation is mainly related to overhead. Infrared mapping and radar scanning systems in glass melting furnaces have lower costs than laser scanning systems.
しかしながら、これらの方法を個別に使用することは、特定の状況において欠点がある場合がある。例えば、非常にまれに、耐火物ライニング腐食の目視観察が、各加熱またはプロセスサイクルの後のレーザースキャン、または、より程度は少ないが赤外線マッピングを用いて物理的に評価された、耐火物ライニングの実際の条件と協調しないことがある。さらに、目視観察では、耐火物ライニングの予測性能を計算するために使用できる貴重なプロセス最適化データの収集はできない。 However, using these methods individually can have drawbacks in certain situations. For example, very rarely, visual observations of refractory lining corrosion may not be coordinated with the actual condition of the refractory lining, which is physically assessed using laser scanning or, to a lesser extent, infrared mapping after each heating or process cycle. Furthermore, visual observations do not allow for the collection of valuable process optimization data that can be used to calculate the predicted performance of the refractory lining.
耐火物ライニング腐食の赤外線マッピングは、間接的であり、外面の観察によって耐火物ライニングの状態を判断するものである。赤外線マッピング法で収集された温度測定値は、実際のライニングの厚みを通る熱の流れによって影響を受ける。しかし、その一方で、温度測定値は、溶鋼の温度や、溶鋼、プロセス液、ガス、固体、または溶融スラグやコーティングによってライニングの空隙に含浸された温度にも影響される。このような含浸は一般的であり、赤外線マッピングによる測定値に誤差を生じさせることがあり、それが耐火物ライニングの早期交換につながり、コストを増大させてしまう。 Infrared mapping of refractory lining corrosion is indirect and determines the condition of the refractory lining by observing the external surface. Temperature measurements collected with infrared mapping techniques are affected by heat flow through the actual lining thickness. However, temperature measurements are also affected by the temperature of the liquid steel and impregnation of the lining voids by liquid steel, process liquids, gases, solids, or molten slags or coatings. Such impregnation is common and can introduce errors into infrared mapping measurements, which can lead to premature replacement of the refractory lining and increased costs.
耐火物ライニングの腐食のレーザースキャンは直接的であり、高精度で耐火物ライニングの実際の状態および厚さを測定する。しかし、レーザースキャンは、測定時に耐火物ライニングがスラグまたはコーティングによって被覆されている場合、耐火物ライニングの厚さおよび状態を測定することができない。つまり、レーザースキャンで正確な結果を得たい場合、取鍋や容器内に溶鋼や、ガラスなどの他の溶融物、溶融スラグやコーティングを残しておくことはできない。そのような状況でのレーザースキャンは、ガラス溶融クラウンなどの耐火物ライニングの視覚的に露出した部分の実際の状態や厚さを測定することしかできない。もしライニングに大きな亀裂や厚さ不足などの顕著な欠陥があった場合でも、スラグコーティングによりそれらが一時的に覆われていると、レーザースキャンは誤った測定結果を生成してしまう。すると、操業中にコーティングが溶け出し、隠れていた耐火ライニングの欠陥が溶鋼や非金属を含む高温のプロセス環境に曝露する可能性がある。これは、耐火物ライニングの大きな破損につながる可能性がある。 Laser scanning of refractory lining corrosion is straightforward and measures the actual condition and thickness of the refractory lining with high accuracy. However, laser scanning cannot measure the thickness and condition of the refractory lining if it is covered by slag or coating at the time of measurement. This means that molten steel, other melts such as glass, molten slag or coating cannot be left in the ladle or vessel if accurate results are to be obtained from the laser scan. Laser scanning in such a situation can only measure the actual condition and thickness of the visually exposed parts of the refractory lining such as the glass molten crown. If the lining has noticeable defects such as large cracks or thickness deficiencies, but these are temporarily covered by the slag coating, the laser scan will produce erroneous measurements. The coating can then melt during operation, exposing the hidden refractory lining defects to the high temperature process environment including molten steel and non-metallic materials. This can lead to major damage to the refractory lining.
さらに、ガラス用途におけるレーダースキャンは、精度が5mm以内であり、レーザースキャンによる高精度よりも低い。さらに、レーダースキャンでは、各ポイントを個別に測定する必要がある。このように、レーダースキャンは時間がかかる。容器の全体スキャンを通じて完了できるポイントは、通常150ポイントを超えない程度と限られている。赤外線カメラと同様に、レーダースキャンは、ガラス溶融物またはガラス浸潤物を区別することができず、そのような浸潤物が耐火物ライニングの背後にある場合、誤った測定値を出すことがある。 Furthermore, radar scanning in glass applications is accurate to within 5 mm, which is less than the high accuracy offered by laser scanning. Furthermore, radar scanning requires that each point be measured individually. Thus, radar scanning is time consuming. The number of points that can be completed throughout a full vessel scan is limited, usually no more than 150 points. Like infrared cameras, radar scanning cannot distinguish between glass melt or glass infiltrate and may give erroneous measurements if such infiltrate is behind a refractory lining.
本発明は、レーザースキャンと赤外線マッピングの両方、および場合によってはガラス溶融炉の場合にはレーダースキャンによって、耐火物ライニング腐食を識別するシステムを提供することによって、これらの問題および他の問題に対処するために開発されたものである。さらに、本発明は、レーザースキャン、赤外線マッピング、およびレーダースキャンによって取得されたデータに加えて、プロセス特性および変数を使用して、問題の耐火物ライニングの未来の性能を予測することができるシステムを提供するものである。 The present invention has been developed to address these and other problems by providing a system that identifies refractory lining corrosion by both laser scanning and infrared mapping, and potentially radar scanning in the case of glass melting furnaces. Additionally, the present invention provides a system that can use data obtained by laser scanning, infrared mapping, and radar scanning, as well as process characteristics and variables, to predict the future performance of the refractory lining in question.
本発明の一実施形態によれば、製造容器の外壁の内面にライニングされ、非金属を製造するための高温環境および製造された非金属に曝露されている間に、操業サイクルに曝露される耐火物ライニング、の未来の状態を予測するための測定システムが提供される。このシステムは、1つ以上のレーザースキャナとプロセッサを含む。レーザースキャナは、操業サイクル前に、耐火物ライニングの操業前レーザースキャンを1回以上実施して、操業サイクル前の構造条件に関するデータを収集し、操業サイクル後に、耐火物ライニングの操業後レーザースキャンを1回以上実施して、操業サイクル後の構造条件に関するデータを収集するように構成される。プロセッサは、収集された操業サイクル前の構造条件データと、収集された操業サイクル後の構造条件データとを比較することにより、操業サイクルの耐火物ライニングに対する曝露影響を算出し、算出された操業サイクルの曝露影響に基づき、後続の1回以上の操業サイクル後の耐火物ライニングの未来の状態を予測するように構成される。 According to one embodiment of the present invention, a measurement system is provided for predicting a future state of a refractory lining that is lined on an inner surface of an outer wall of a production vessel and exposed to an operating cycle while being exposed to a high temperature environment for producing nonmetals and the produced nonmetals. The system includes one or more laser scanners and a processor. The laser scanner is configured to perform one or more pre-operation laser scans of the refractory lining before the operating cycle to collect data regarding a structural condition before the operating cycle, and to perform one or more post-operation laser scans of the refractory lining after the operating cycle to collect data regarding a structural condition after the operating cycle. The processor is configured to calculate an exposure effect of the operating cycle on the refractory lining by comparing the collected pre-operational cycle structural condition data with the collected post-operational cycle structural condition data, and to predict a future state of the refractory lining after one or more subsequent operating cycles based on the calculated exposure effect of the operating cycle.
本発明の別の実施形態によれば、製造容器の外壁の内面にライニングされ、非金属を製造するための高温環境および製造された非金属に曝露されている間に、操業サイクルに曝露される耐火物ライニングの、未来の状態を予測する方法が提供される。この方法は、耐火物ライニングの操業前レーザースキャンを加熱前に1回以上実施して、操業サイクル前の構造条件に関するデータを収集することを操業サイクル前に実施すること、と、操業サイクル後に、耐火物ライニングの操業後レーザースキャンを1回以上実施して、耐火物ライニングの操業サイクル後の構造条件に関するデータを収集すること、と、収集された操業サイクル前の構造条件データと、収集された操業サイクル後の構造条件データとを比較することにより、耐火物ライニングに対する操業サイクルの曝露影響の算出を、プロセッサにより行うこと、と、算出された操業サイクルの曝露影響に基づき、後続の1回以上の操業サイクル後の耐火物ライニングの未来の状態の予測を、プロセッサにより行うこと、と、を含む。 According to another embodiment of the present invention, a method is provided for predicting a future state of a refractory lining that is lined on an inner surface of an outer wall of a production vessel and exposed to an operating cycle while exposed to a high temperature environment for producing nonmetals and the produced nonmetals. The method includes: performing one or more pre-operation laser scans of the refractory lining before the operating cycle to collect data regarding a structural condition before the operating cycle, performing one or more post-operation laser scans of the refractory lining after the operating cycle to collect data regarding a structural condition after the operating cycle of the refractory lining, calculating an exposure effect of the operating cycle on the refractory lining by comparing the collected pre-operational cycle structural condition data with the collected post-operational cycle structural condition data, and predicting a future state of the refractory lining after one or more subsequent operating cycles based on the calculated exposure effect of the operating cycle.
このような利点およびその他の利点は、添付の図面および特許請求の範囲と共に、以下の好ましい実施形態の記載から明らかになるであろう。 These and other advantages will become apparent from the following description of the preferred embodiments, taken in conjunction with the accompanying drawings and claims.
本発明は、特定の部品および部品の配置に関して、物理的な形態をとることができ、その好ましい実施形態は、明細書において詳細に説明され、本明細書の一部を形成する添付図面において以下のように図示される。
以下の詳細な説明は、読者が本明細書に記載された方法、装置、および/またはシステムを包括的に理解するのを支援するために提供される。しかしながら、本明細書に記載されたシステム、装置、および/または方法の様々な変更、修正、および均等物は、当業者にとって明らかであろう。さらに、当業者によく知られている機能および構造の説明は、明確性および簡潔性を高めるために省略されることがある。 The following detailed description is provided to assist the reader in comprehensively understanding the methods, devices, and/or systems described herein. However, various changes, modifications, and equivalents of the systems, devices, and/or methods described herein will be apparent to those skilled in the art. Furthermore, descriptions of functions and structures well known to those skilled in the art may be omitted for the sake of clarity and conciseness.
図面および詳細な説明を通じて、同じ参照数字は同じ要素を指す。図面は縮尺通りでない場合があり、図面における要素の相対的なサイズ、比率、および描写は、明確さ、図示、および利便性のために誇張されている場合がある。 The same reference numerals refer to the same elements throughout the drawings and detailed description. The drawings may not be to scale, and the relative sizes, proportions, and depictions of elements in the drawings may be exaggerated for clarity, illustration, and convenience.
本明細書に記載された特徴は、異なる形態で具現化されることがあり、本明細書に記載された例に限定されるものとして解釈されるものではない。むしろ、本明細書に記載された例は、本開示が徹底的かつ完全なものとなり、当業者に本開示の全範囲を伝えるように提供されたものである。 Features described herein may be embodied in different forms and should not be construed as being limited to the examples set forth herein. Rather, the examples set forth herein are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will convey the full scope of the disclosure to those skilled in the art.
初めに、本明細書の記載の目的上、「冶金容器」とは、溶鋼の製造または精錬のためのプロセス内で使用され得る任意の容器を指す。これには、一次溶融装置または二次冶金容器が含まれるが、これらに限定されるものではない。一次溶解装置には、塩基性酸素転炉や電気アーク炉が含まれるが、これらに限定されない。二次冶金容器としては、取鍋冶金炉、脱ガス装置、アルゴン酸素脱炭容器、または真空酸素脱炭容器などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。溶鋼の運搬を任務とする二次製鋼または冶金容器の例として、空取鍋容器16および満たされた取鍋容器18があり、これらは以下の記載においてより詳細に説明される。ただし、冶金容器の使用は溶鋼での使用に限定されず、他の溶融金属一般を保持することもできるので、本明細書に記載される実施形態はこれに限定されない。
First, for purposes of this description, a "metallurgical vessel" refers to any vessel that may be used in a process for the production or refining of molten steel. This includes, but is not limited to, a primary melter or a secondary metallurgical vessel. Primary melters include, but are not limited to, a basic oxygen furnace or an electric arc furnace. Secondary metallurgical vessels include, but are not limited to, a ladle metallurgical furnace, a degasser, an argon oxygen decarburization vessel, or a vacuum oxygen decarburization vessel. Examples of secondary steelmaking or metallurgical vessels tasked with carrying molten steel include an
本明細書の記載の目的上、「製造容器」とは、ガラス、セメント、石灰、化学物質、油およびガス、あるいは典型的には非金属と呼ばれるその他の材料の製造または精製のための高温プロセス内で使用され得る任意の容器を指す。これには、連続式およびバッチ式のガラス溶融炉、セメントまたは石灰の回転炉および溶鉱炉、または他の鉱物を処理する回転炉および溶鉱炉、または予熱塔および冷却器、または一次および二次アンモニア改質器などの各種石油化学改質器、または流動接触分解装置、または硫黄回収装置などの熱反応器、またはガス化炉、流動床、焼却炉といった類のものが挙げられるが、これらに限定されない。ただし、製造容器の使用はガラス、セメント、石灰、化学薬品、油およびガスに対する使用に限定されず、他の非金属一般を保持または処理することもできるため、本明細書に記載される実施形態はこれに限定されない。 For purposes of this description, a "production vessel" refers to any vessel that may be used in a high temperature process for the production or refining of glass, cement, lime, chemicals, oil and gas, or other materials typically referred to as non-metallic. This includes, but is not limited to, continuous and batch glass melting furnaces, cement or lime rotary kilns and smelters, or rotary kilns and smelters that process other minerals, or preheat towers and coolers, or various petrochemical reformers such as primary and secondary ammonia reformers, or fluid catalytic crackers, or thermal reactors such as sulfur recovery units, or gasifiers, fluidized beds, incinerators, and the like. However, the use of the production vessel is not limited to glass, cement, lime, chemicals, oil and gas, and may also hold or process other non-metallic materials in general, so the embodiments described herein are not limited thereto.
さらに、冶金容器における耐火物ライニングの性能に影響を与える製鉄所の操業パラメータを、該当する場合には、その変動性および測定方法とともに記載する。例えば、本明細書の記載の目的上、「加熱」は、製鋼プロセスの最初から最後までの1つの動作を指す場合がある。 Additionally, steel mill operating parameters that affect the performance of refractory linings in metallurgical vessels are described, along with their variability and measurement methods, if applicable. For example, for purposes of this description, "heating" may refer to one operation from start to finish in the steelmaking process.
さらに、製造容器における耐火物ライニングの性能に影響を与える操業パラメータを、該当する場合には、その変動性および測定方法と共に説明する。例えば、本明細書の記載の目的のために、「操業サイクル」は、製造プロセスの最初から最後までの1つの動作を指すことがある。また、「操業サイクル」は、シャットダウンとシャットダウンの間の時間、検査と検査の間の時間、メンテナンスとメンテナンスの間の時間、修理と修理の間の時間、または製造容器のレーザースキャンとレーザースキャンの間の時間などを指すこともある。 Additionally, operational parameters that affect the performance of the refractory lining in the production vessel are described, along with their variability and measurement methods, if applicable. For example, for purposes of this description, an "operational cycle" may refer to one operation from start to finish of the production process. An "operational cycle" may also refer to the time between shutdowns, between inspections, between maintenance, between repairs, or between laser scans of the production vessel, etc.
本明細書の記載の目的のために、溶鋼の製造または精錬のためのプロセスに関する「スクラップまたは充填ミックス」は、製造される鋼種に対する個々のスクラップ品質および鉄単位の特定の比率を有するバッチを含むことができ、スクラップリサイクル産業協会からのガイドラインによって特定される鉄スクラップを含むが、これらに限定されず、さらに、重溶融鋼、ブッシェリング、クリッピング、バンドル、シュレッディング、ターニング、プレート、構造物、鋳鉄、ミックス重溶融物、レール、鉄道、および缶ベールが含まれ得るがこれらに限定されず、鉄単位の他の鉄源、例えば銑鉄およびホットブリケット鉄が挙げられるがこれに限定されないもの、によって補完される可能性がある。 For purposes of this description, "scrap or charge mix" in relation to a process for the production or refining of molten steel may include batches having specific ratios of individual scrap qualities and iron units to the steel grade being produced, including, but not limited to, ferrous scrap as specified by guidelines from the Scrap Recycling Industry Association, and may further include, but are not limited to, heavy molten steel, busheling, clipping, bundling, shredding, turning, plate, structural, cast iron, mixed heavy molten, rail, railway, and can bales, and may be supplemented by other sources of iron units, such as, but not limited to, pig iron and hot briquetted iron.
溶鋼の製造または精錬のためのプロセスにおける「スクラップまたは充填ミックス」に関して、鉄鋼メーカーがその一次溶融プロセスで利用できる鉄スクラップの品質および鉄単位には大きなばらつきがある。これらの材料のサイズ、形状、汚染などの物理的属性、これらの材料の組成、錆、不純物などの化学的属性、および各加熱のための「スクラップまたは充填ミックス」の組成は、溶融プロセスの効率、精錬冶金の期間、耐火物の腐食および侵食に直接影響する。「スクラップまたは充填ミックス」は、通常、個々のスクラップの品質と鉄単位の特定の割合を持つ単純なバッチ指示である。これらの指示は、充填成分の利用可能性と製造される鋼種に基づいている。 With regard to the "scrap or charge mix" in the process for the production or refining of molten steel, there is a large variation in the quality of ferrous scrap and ferrous units available to steelmakers for their primary melting process. The physical attributes of these materials, such as size, shape, contamination, etc., the chemical attributes of these materials, such as composition, rust, impurities, etc., and the composition of the "scrap or charge mix" for each heat directly affect the efficiency of the melting process, the duration of the smelting metallurgy, and the corrosion and erosion of refractories. The "scrap or charge mix" is usually a simple batch instruction with specific percentages of individual scrap qualities and ferrous units. These instructions are based on the availability of the charge ingredients and the steel grade being produced.
さらに、本明細書の記載の目的のために、ガラス、セメント、石灰、化学物質、油およびガス、または典型的には非金属と呼ばれるその他の材料の製造または精製のための高温プロセスに関する、「充填ミックス」または「連続供給ミックス」はそれぞれ、製造すべき非金属のグレードに対する個々の原料および出発材料の特定の割合によるバッチまたは連続供給を含み得る。 Furthermore, for purposes of this description, a "charged mix" or "continuously fed mix" with respect to high temperature processes for the manufacture or refining of glass, cement, lime, chemicals, oil and gas, or other materials typically referred to as non-metallics, may include a batch or continuous feed, respectively, of specific proportions of individual raw materials and starting materials to the grade of non-metallic material to be produced.
ガラス、セメント、石灰、化学物質、油およびガス、または典型的には非金属と呼ばれるその他の材料の製造または精製のための高温プロセスにおける、「充填ミックス」または「連続供給ミックス」に関して、非金属メーカーが製造プロセスで利用できる品質には大きなばらつきがある。これらの材料のサイズ、形状、汚染などの物理的属性、これらの材料の組成、不純物などの化学的属性、さらに各操業サイクルの「充填ミックス」または「連続供給ミックス」の組成と頻度は、製造プロセスの効率、操業サイクルの期間、耐火物の腐食と侵食に直接影響する。「充填ミックス」は、典型的には、個々の含有物や添加物の特定の比率による単純なバッチ指示である。「連続供給ミックス」は、典型的には、個々の含有物または添加物の特定の比率による供給指示である。これらの指示は、充填または連続供給ミックスの成分の利用可能性と、製造される非金属のグレードに基づくものである。 In high temperature processes for the manufacture or refinement of glass, cement, lime, chemicals, oil and gas, or other materials typically referred to as nonmetallics, there is a wide variation in the quality of the "charged mix" or "continuously fed mix" available to nonmetallic manufacturers for their production processes. The physical attributes of these materials, such as size, shape, contamination, etc., the chemical attributes of these materials, such as composition, impurities, etc., as well as the composition and frequency of the "charged mix" or "continuously fed mix" for each operating cycle, directly affect the efficiency of the production process, the duration of the operating cycle, and the corrosion and erosion of refractories. A "charged mix" is typically a simple batch prescription with specific ratios of individual inclusions or additives. A "continuously fed mix" is typically a feed prescription with specific ratios of individual inclusions or additives. These prescriptions are based on the availability of the components of the charged or continuously fed mix and the grade of nonmetallic being produced.
さらに、本明細書の記載の目的上、「鋼」およびその鋼種は、炭素鋼、ニッケル鋼、ニッケル-クロム鋼、モリブデン鋼、クロム鋼、クロム-バナジウム鋼、タングステン鋼、ニッケル-クロム-モリブデン鋼、およびケイ素-マンガン鋼を含み得るが、これらに限定されない。さらに、鋼種ごとに、塩基性酸素転炉や電気アーク炉などの一次溶解装置と、二次冶金容器、例えば取鍋冶金炉、脱ガス装置、アルゴン酸素脱炭容器、真空酸素脱炭容器などだがこれらに限定されるものではない容器、での鋼の処理にある程度の変化が必要とされる。要求される鋼種を得ることを目的としたこれらの特定のプロセス要件は、耐火物ライニングの性能に影響を与えることが実証されている。残留炭素の量、不純物のレベル、合金元素の添加は、脱炭・脱酸プロセスによって行われるとともに、耐火物に特有の腐食・侵食作用を及ぼす。 Further, for purposes of this description, "steel" and its grades may include, but are not limited to, carbon steel, nickel steel, nickel-chromium steel, molybdenum steel, chromium steel, chromium-vanadium steel, tungsten steel, nickel-chromium-molybdenum steel, and silicon-manganese steel. Furthermore, each grade of steel requires some variation in the processing of the steel in the primary melting equipment, such as the basic oxygen furnace or electric arc furnace, and in the secondary metallurgical vessels, such as, but not limited to, ladle metallurgical furnaces, degassing equipment, argon oxygen decarburization vessels, and vacuum oxygen decarburization vessels. These specific process requirements to obtain the required steel grade have been demonstrated to affect the performance of the refractory lining. The amount of residual carbon, the level of impurities, and the addition of alloying elements, as well as the decarburization and deoxidization processes, have their own corrosive and erosive effects on the refractory.
さらに、本明細書の記載の目的上、「非金属」およびそのグレードは、ソーダ-石灰-ケイ酸塩容器または平板ガラス、またはソーダ-ケイ酸塩水ガラス、またはホウケイ酸ガラス、またはその他の特殊ガラス、または典型的にはe-ガラス、c-ガラス、ファイバーグラスなどと呼ばれる様々な他のガラス組成物を含み得るが、これらに限定されるものではない。 Furthermore, for purposes of this description, "non-metallic" and grades thereof may include, but are not limited to, soda-lime-silicate container or flat glass, or soda-silicate water glass, or borosilicate glass, or other specialty glasses, or various other glass compositions typically referred to as e-glass, c-glass, fiberglass, etc.
さらに、例えば、セメントクリンカーのグレードは多く、ASTM C-150/C-150M-20による標準的な仕様がある。この仕様は5つのタイプを挙げており、タイプIは標準品で「普通のセメント」とも呼ばれ、タイプIIは硫酸塩攻撃に対する中程度の耐性を持っており中程度の-熱セメントとも呼ばれ、タイプIIIは早強性高強度セメント、タイプIVは低熱セメント、タイプVは組成に適切な制限がある耐硫酸塩セメントである。さらに、ASTM Cl 157はさらなる修正を挙げており、例えば、一般的な使用のためのタイプGU、高い初期強度を有するためのタイプHE、中程度の硫酸塩抵抗を有するためのタイプMS、高い硫酸塩抵抗を有するためのタイプHS、中程度の水和熱を有するためのタイプMH、および低い水和熱を有するためのタイプLHなどである。 Furthermore, for example, there are many grades of cement clinker, and there are standard specifications according to ASTM C-150/C-150M-20. This specification lists five types, where Type I is a standard product and is also called "ordinary cement", Type II has moderate resistance to sulfate attack and is also called medium-heat cement, Type III is a high-strength early-strength cement, Type IV is a low-heat cement, and Type V is a sulfate-resistant cement with appropriate compositional limitations. Furthermore, ASTM Cl 157 lists further modifications, such as Type GU for general use, Type HE for having high early strength, Type MS for having medium sulfate resistance, Type HS for having high sulfate resistance, Type MH for having medium heat of hydration, and Type LH for having low heat of hydration.
同様に、油(石油)やガスの精製生成物、または高温環境内で生成される他の鉱物や化学物質のグレードは、耐火物に対して特有の腐食および侵食の影響がある。要求される非金属のグレードを達成することを目的としたこれらの特定のプロセス要件は、耐火物ライニング性能に対して実証された効果を有する。 Similarly, grades of oil and gas refining products, or other minerals and chemicals produced within high temperature environments, have unique corrosive and erosive effects on refractories. These specific process requirements aimed at achieving the required non-metallic grades have a demonstrated effect on refractory lining performance.
さらに、本明細書の記載の目的のために、「合金添加物」は、炉または他の冶金容器への「脱酸剤」を含み得て、例えば、アルミニウム、ケイ素、フェロシリコン、カルシウム、マグネシウム、炭化カルシウム、および種々の脱酸ブレンドが挙げられるが、これらに限定されるものではなく、あるいは、二次鉄鋼製造および精錬のための取鍋製造容器への添加物、例えば、炭素、マンガン、バナジウム、モリブデン、クロム、ニッケル、チタン、ホウ素、ニオブ、および当業者に知られている他の同様の材料が挙げられるが、これらに限定されるものではない。 Furthermore, for purposes of the present description, "alloying additions" may include "deoxidizers" to furnaces or other metallurgical vessels, such as, but not limited to, aluminum, silicon, ferrosilicon, calcium, magnesium, calcium carbide, and various deoxidizing blends, or additions to ladle making vessels for secondary steel production and refining, such as, but not limited to, carbon, manganese, vanadium, molybdenum, chromium, nickel, titanium, boron, niobium, and other similar materials known to those skilled in the art.
鋼を合金化するプロセスは、鋼の化学組成を変化させ、仕様または用途に合わせてその特性を変更、調整、または改善するために使用される。脱酸剤の目的は、溶鋼中の酸素の濃度を下げることである。添加物は、溶解工程や精錬工程において重量単位で添加され、個々の加熱の開始パラメータと目標パラメータに基づいて異なる。これらの合金添加物の量と質は、鋼の品質だけでなく、耐火物ライニングの腐食にも大きな影響を与える。 The process of alloying steel is used to change the chemical composition of the steel and modify, tailor or improve its properties to suit a specification or application. The purpose of deoxidizers is to reduce the concentration of oxygen in the molten steel. Additives are added by weight during the melting and refining process and vary based on the starting and target parameters of the individual heats. The quantity and quality of these alloying additions have a significant impact on the quality of the steel as well as the corrosion of the refractory lining.
さらに、本明細書の記載の目的のために、溶鋼の製造または精錬のためのプロセスに関する「スラグ」は、溶鋼の上部に浮かぶ溶融金属酸化物およびフッ化物の溶液を含み得て、製鋼プロセスおよび精錬プロセスの前、またはこれらのプロセス中に添加され、スラグ作成の基礎となる、石灰、ドロマイト石灰、マグネシアなどの材料によって形成されるがこれらに限定されない。さらに、本明細書の記載の目的のために、「フラックス添加物」は、操作スラグの流動性を最適化するために添加され、アルミン酸カルシウム、蛍石、珪砂、または合成スラグの種々のブレンドを含んでもよい。 Further, for purposes of this description, "slag" in relation to processes for the production or refining of molten steel may include a solution of molten metal oxides and fluorides that floats on top of the molten steel and is formed by materials such as, but not limited to, lime, dolomitic lime, magnesia, etc., added prior to or during the steelmaking and refining processes and which form the basis for the creation of the slag. Further, for purposes of this description, "flux additives" are added to optimize the fluidity of the operating slag and may include various blends of calcium aluminate, fluorspar, silica sand, or synthetic slags.
溶鋼の製造または精錬のためのプロセスに関する「スラグ」は、鋼の製造および鋼の精錬が行われる温度では主に液体である。それらは、製鋼プロセスにおいて、脱炭、脱酸、脱硫、脱リンなどの工程で発生する非金属化合物を吸着する役割を果たす。スラグ形成剤やフラックスの添加量は、加熱によって異なり、鋼1トン当たり数ポンドから数百ポンドになることもある。これらの添加物の量と質は、液体スラグの化学組成と耐火物ライニングの腐食に直接的な影響を与える。 "Slags" in the context of processes for the production or refining of molten steel are primarily liquid at the temperatures at which steel production and steel refining occur. They serve to adsorb non-metallic compounds that arise during the steelmaking process in steps such as decarburization, deoxidization, desulfurization, and dephosphorization. The amount of slag formers and fluxes added varies with the heat and can range from a few pounds to hundreds of pounds per ton of steel. The quantity and quality of these additives have a direct effect on the chemical composition of the liquid slag and the corrosion of the refractory lining.
溶鋼の精錬工程における「スラグ」の典型的な化学組成は、表1に特定されている。バランスの崩れたスラグの化学組成は、耐火物ライニングの寿命に大きな悪影響を及ぼす。処理されたコールドサンプルの化学組成は、例えば、XRFユニットによって測定することができ、それによって化学組成を算出するために蛍光X線分析技術が採用される。以下では詳細に説明しないが、処理されたコールドサンプルの化学組成を測定できるユニットを、スラグ化学組成測定装置3と呼ぶことにする。
さらに、本明細書の記載の目的上、ガラス、セメント、石灰、化学物質、油およびガス、または典型的には非金属と呼ばれるその他の材料の製造または精製のための高温プロセスに関する「コーティング」は、操業サイクル中の特定の条件および製造容器の特定の位置で発生する非金属酸化物とフッ化物の溶液またはブレンドを含み得る。「コーティング」は、非金属の製造または精製が行われる温度で耐火物の表面に付着する。それらは、耐火物ライニングの腐食に直接的な影響を与える可能性がある。 Furthermore, for purposes of this description, "coatings" in the context of high temperature processes for the production or refining of glass, cement, lime, chemicals, oil and gas, or other materials typically referred to as non-metallic may include solutions or blends of non-metallic oxides and fluorides that occur at specific conditions during the operating cycle and at specific locations in the production vessel. "Coatings" adhere to the surface of the refractory at the temperatures at which the production or refining of the non-metallic occurs. They may have a direct effect on the corrosion of the refractory lining.
鋼の温度は、一次溶融炉、すなわち炉容器からの鋼の出鋼(または除去)前に、2800°Fから3200°Fの間の範囲で、あるいは、取鍋容器での二次製鋼中またはその終了付近で、2700°Fから3000°Fの間の範囲のものとして規定される。温度は通常、溶融金属または溶鋼に浸漬され、好ましくは消耗品である取鍋熱電対25のような、華氏にして数度°F以内の有効性を有する熱電式の熱電対によって測定される。予測耐火物性能測定システム4における取鍋熱電対25の使用、およびシステム4自体については、以下の記載においてさらに詳細に説明する。
The temperature of the steel is specified as being in the range of between 2800°F and 3200°F prior to tapping (or removal) of the steel from the primary melting furnace, i.e., furnace vessel, or between 2700°F and 3000°F during or near the end of secondary steelmaking in the ladle vessel. Temperature is typically measured by a thermoelectric thermocouple immersed in the molten metal or steel and valid to within a few degrees Fahrenheit, such as the preferably
ガラス、セメント、石灰、化学物質、油およびガス、または典型的には非金属と呼ばれるその他の材料の製造または精製のための高温プロセスに関する製造容器または操業サイクルの温度は、ガラス溶融炉では2000°F~3400°F、セメント窯では1600°F~2700°F、予熱塔では600°Fから1600°F、冷却器では2200°Fまで、流動接触分解装置では1200°Fから1400°F、熱反応炉では2400°F~2800°F、アンモニア改質器では2200°Fまで、焼却炉では3000°Fまで、ガス化炉では2400°Fから3000°F、流動床では1500°Fから2200°Fの間である。ここでも、温度は通常、華氏にして数度°F以内の有効性を有する熱電式の熱電対によって測定される。 Production vessel or operating cycle temperatures for high temperature processes for the manufacture or refining of glass, cement, lime, chemicals, oil and gas, or other materials typically referred to as non-metallic, are 2000°F to 3400°F for glass melting furnaces, 1600°F to 2700°F for cement kilns, 600°F to 1600°F for preheat towers, up to 2200°F for coolers, 1200°F to 1400°F for fluid catalytic crackers, 2400°F to 2800°F for thermal reactors, up to 2200°F for ammonia reformers, up to 3000°F for incinerators, 2400°F to 3000°F for gasifiers, and between 1500°F and 2200°F for fluidized beds. Again, temperatures are typically measured by thermoelectric thermocouples with validity to within a few degrees Fahrenheit.
さらに、この記載の目的上、冶金容器の「履歴」は、冶金容器の外壁の内面に同じ耐火物ライニングがライニングされている期間を指す。履歴は、典型的には、様々な「取鍋追跡パラメータ」の収集を通じて記録され、このパラメータには、加熱、プレート変更、ノズル変更、および、そこに設置された耐火物ライニングの寿命に影響を与えかねない形で、製鋼プロセス中に冶金容器に影響を与える他の事象が含まれるが、これらに限定はされない。より具体的には、取鍋追跡パラメータは、冶金容器の耐火物ライニングが修理、変更、または取り壊しの対象となる時期を特定する。 Further, for purposes of this description, the "history" of a metallurgical vessel refers to the period during which the interior surface of the outer wall of the metallurgical vessel has been lined with the same refractory lining. The history is typically recorded through the collection of various "ladle tracking parameters," including, but not limited to, heats, plate changes, nozzle changes, and other events that affect the metallurgical vessel during the steelmaking process in a manner that may affect the life of the refractory lining installed therein. More specifically, the ladle tracking parameters identify when the refractory lining of the metallurgical vessel is subject to repair, change, or demolition.
例えば、作業用耐火物ライニング34のような、冶金容器に新しく設置された作業用耐火物ライニングでは加熱の回数はゼロで、初期の化学組成、起源、および物理的設計を備えている。サービスへの曝露後、冶金容器の構成要素のいくつかは、変更または修復を必要とする場合がある。そのような変更の例としては、流量制御スライドゲートの交換(少なければ1回目、多ければ15回目ぐらいの加熱の後)、流量制御上部または下部ノズルの交換(数回から30回以上の加熱の後)、ガスパージコーンの交換、ウェルブロックおよびポケットブロックの交換(加熱の回数が15回から取鍋の寿命まで)、スラグラインの交換(加熱の回数が15回から装置の寿命まで)が考えられるが、これらに限定はしない。
For example, a new working refractory lining installed in a metallurgical vessel, such as working
さらに、この記載の目的のために、ガラス、セメント、石灰、化学物質、油およびガス、または典型的には非金属と呼ばれるその他の材料の製造または精製のための高温プロセスに関する製造容器の「履歴」は、製造容器の外壁の内面に同じ耐火物ライニングがライニングされている期間のことを指す。この履歴は、典型的には、様々な「プロセス追跡パラメータ」の収集を通じて記録され、このパラメータには、操業サイクル数、検査回数、予防的または緊急的メンテナンス停止回数、およびそこに設置された耐火物ライニングの寿命に影響を与えかねない形で、非金属製造プロセス中の製造容器に影響を与える他の事象が含まれるが、これらに限定はされない。より具体的には、製造容器追跡パラメータは、製造容器の耐火物ライニングが修理、変更、または取り壊しの対象となる時期を特定する。 Further, for purposes of this description, the "history" of a production vessel for a high temperature process for the production or refining of glass, cement, lime, chemicals, oil and gas, or other materials typically referred to as non-metallic, refers to the period during which the interior surface of the exterior wall of the production vessel has been lined with the same refractory lining. This history is typically recorded through the collection of various "process tracking parameters," including, but not limited to, the number of operating cycles, the number of inspections, the number of preventative or emergency maintenance outages, and other events that affect the production vessel during the non-metallic production process in a manner that may affect the life of the refractory lining installed therein. More specifically, the production vessel tracking parameters identify when the refractory lining of the production vessel is subject to repair, modification, or demolition.
冶金容器に関して可能な追加の修理があり、例えば、取鍋容器の底部のモノリシックパッチ、取鍋容器リップリングの修理などがあるが、これらに限定されるものではない。最終的な解体時の取鍋容器は、作業用耐火物ライニング34が、少なくとも数回、多ければ200回以上の加熱に曝露されていることがある。取鍋追跡パラメータは可変であって、耐火物ライニングの全体的な性能に大きな影響を及ぼす。冶金容器の修理または変更は、典型的には、容器を使用停止にすることを必要とし、それによって、そこに配置された耐火物ライニングに熱衝撃または熱勾配の損傷をもたらす。
There are additional repairs possible for the metallurgical vessel, such as, but not limited to, a monolithic patch of the bottom of the ladle vessel, repairs to the ladle vessel rip ring, etc. The ladle vessel at the time of final dismantling may have had the working
ガラス、セメント、石灰、化学物質、油およびガス、または典型的には非金属と呼ばれるその他の材料の製造または精製のための高温プロセスに使用される製造容器に関しても、追加の修理が可能である。製造容器に対するこれらの修理または変更は、典型的には、容器を使用停止にすることを必要とし、それによって、そこに配置された耐火物ライニングに熱衝撃または熱勾配の損傷をもたらす。 Additional repairs are also possible with respect to production vessels used in high temperature processes for the manufacture or refining of glass, cement, lime, chemicals, oil and gas, or other materials typically referred to as non-metallic. These repairs or modifications to production vessels typically require the vessel to be taken out of service, thereby resulting in thermal shock or thermal gradient damage to the refractory lining located therein.
さらに、この記載の目的上、「予熱」または「昇温」は、冶金容器については溶融金属または鋼に曝露される前に、または製造容器については操業サイクルに曝露される前に、冶金容器または製造容器をガス動力式予熱器に曝露することを指す。具体的には、冶金容器については、運転中であれば、空の冶金容器はそれぞれ、高温に保たれるべきである。冶金容器と製造容器の両方における予熱または昇温は、耐火物ライニングの性能に影響する。溶鋼の製造または精錬のためのプロセスで使用される予熱の一例が、作業耐火物ライニング34である。
Further, for purposes of this description, "preheating" or "heating up" refers to exposing a metallurgical or production vessel to a gas-powered preheater before exposure to molten metal or steel for a metallurgical vessel, or before exposure to an operating cycle for a production vessel. Specifically, for metallurgical vessels, each empty metallurgical vessel should be kept at an elevated temperature if in operation. Preheating or heating up in both metallurgical and production vessels affects the performance of the refractory lining. One example of preheating used in processes for producing or refining molten steel is the working
予熱温度は、熱電対によって測定することができる。溶鋼の製造または精錬のためのプロセスで使用されるこの温度測定方法の例には、下記でさらに詳細に説明する予熱器熱電対2、または光高温計が含まれる。溶鋼の製造または精錬のためのプロセスにおける予熱温度は、典型的には、1500°F~2200°Fの範囲である。しかしながら、溶鋼の製造または精錬のためのプロセスで使用される作業用耐火物ライニング、例えば作業用耐火物ライニング34は、通常、黒鉛および炭素を含むので、定型から外れたあらゆる予熱への曝露は、炭素枯渇に直接影響を与え、結果として作業用耐火物ライニング34の性能に影響を及ぼす。必要ではあるが、作業用耐火物ライニング34のような溶鋼の製造または精錬のためのプロセスで使用される作業用耐火物ライニングの予熱は、作業用耐火物ライニングの耐火物寿命を短くすることが予測され、作業用耐火物ライニングの未来の状態に影響を及ぼす。
The preheat temperature can be measured by a thermocouple. Examples of this temperature measurement method used in processes for the production or refining of molten steel include preheater thermocouples 2, which are described in more detail below, or optical pyrometers. Preheat temperatures in processes for the production or refining of molten steel typically range from 1500°F to 2200°F. However, because the working refractory linings used in processes for the production or refining of molten steel, such as working
さらに、冶金容器または製造容器の予熱または昇温の持続時間は、予め決められていない。その代わりに、持続時間は、プロセスが行われる領域、または作業場で定義される変数および状況に依存する。このような変数および状況には、操作上の不整合、プロセスのバックログ、冶金容器の場合には溶融金属の利用可能性、製造容器の場合には充填ミックスまたは連続供給ミックスの含有物または燃料の利用可能性、プロセス機器の予期せぬ修理、または緊急メンテナンスによるシャットダウンを含むが、これらに限定されない。このように、予熱または昇温の持続時間は、以下でより詳細に説明する予熱または昇温の記録装置24のような記録機構によって監視される必要がある。
Furthermore, the duration of preheating or warming up of a metallurgical or production vessel is not predetermined. Instead, the duration is dependent on variables and conditions defined in the area, or workplace, in which the process is performed. Such variables and conditions include, but are not limited to, operational inconsistencies, process backlogs, availability of molten metal in the case of a metallurgical vessel, availability of charge mix or continuous feed mix contents or fuel in the case of a production vessel, unplanned repairs to process equipment, or emergency maintenance shutdowns. As such, the duration of preheating or warming up must be monitored by a recording mechanism, such as preheating or warming up
さらに、この記載の目的のために、溶鋼の製造または精錬のためのプロセスに関する「滞留時間」は、溶鋼およびスラグに対する作業用耐火物ライニング34の累積接触持続時間として定義される。滞留時間は、予め決められたものではなく、プロセスが行われる領域、すなわち作業場で定義される変数および状況に大きく依存する。例えば、製鉄所のプロセスフローは、各加熱ごとに、溶鋼およびスラグとの作業用耐火物ライニング34の累積接触持続時間に、低いもので30分、高いもので10時間以上もの影響を与え得る。このように、累積接触持続時間は、以下でより詳細に説明する滞留時間記録装置23のような記録機構によって監視されなければならない。
Further, for purposes of this description, "residence time" with respect to a process for producing or refining molten steel is defined as the cumulative contact duration of the working
さらに、この記載の目的のために、ガラス、セメント、石灰、化学物質、油およびガス、または典型的には非金属と呼ばれるその他の材料の製造または精製のための高温プロセスに関する「サイクル時間」は、高温腐食および侵食環境に対する耐火物ライニングの累積接触持続時間として定義される。このサイクルタイムは、あらかじめ決められたものではなく、プロセスが行われる領域または作業場で定義される変数や状況に大きく依存する。例えば、非金属工場におけるプロセスフローは、耐火物ライニングの累積接触持続時間に影響を与えることがあるので、累積接触持続時間は、以下でより詳細に説明するサイクル時間記録装置423のような記録機構によって監視される必要がある。
Further, for purposes of this description, the "cycle time" for high temperature processes for the production or refining of glass, cement, lime, chemicals, oil and gas, or other materials typically referred to as non-metallic, is defined as the cumulative contact duration of the refractory lining to the high temperature corrosive and erosive environment. This cycle time is not predetermined, but is highly dependent on variables and conditions defined in the area or workplace in which the process takes place. For example, the process flow in a non-metallic plant can affect the cumulative contact duration of the refractory lining, and therefore the cumulative contact duration needs to be monitored by a recording mechanism, such as the
さらに、特に溶鋼の製造または精錬のためのプロセスに関して、冶金容器は、典型的には、その底部に位置する攪拌要素を備えている。これらは、アルゴンまたは窒素のような不活性ガスを溶鋼に通してパージする。この主な目的は、溶鋼の脱硫を改善、促進することであるが、合金化効率や溶鋼の温度均一化を改善することでもある。攪拌圧力は通常120psi~180psiの範囲であり、ガス量は通常5~50scfmの間である。通常の流量は、穏やかな攪拌とすすぎでは一般に5~10scfm、アーク放電、合金添加、均質化時の中程度の攪拌では15~25scfm、重い脱硫では25~45scfmである。流量は、容器のサイズ、プラグの位置、プラグの条件によって異なる。加熱中のパージ持続時間は、数分から30分以上の範囲になることもある。パージ用プラグの典型的な寿命は500分~2000分である。攪拌圧力、流量、および時間は、プラグの寿命だけでなく、作業用耐火物ライニング34の局所的な侵食に影響を与える。したがって、予熱や滞留時間の場合と同様に、溶鋼の攪拌に関するパラメータは予め決まっているわけではなく、鋼の脱硫の効率に依存する。例えば、溶鋼の出鋼前に硫黄のレベルを測定する。脱硫の目標値に達しない場合、攪拌時間の追加、攪拌圧力の増加、流量の増加などが適用される。これらのパラメータの増加および上昇は、作業用耐火物ライニング34の寿命の減少をもたらすことが知られている。これらのパラメータは、以下でさらに説明されるガス攪拌制御装置26において監視および記録することができる。
Furthermore, particularly with regard to processes for the production or refining of molten steel, metallurgical vessels are typically equipped with stirring elements located at the bottom. These pass an inert gas, such as argon or nitrogen, through the molten steel to purge it. The main purpose is to improve and accelerate the desulfurization of the molten steel, but also to improve the alloying efficiency and the temperature uniformity of the molten steel. The stirring pressure is usually in the range of 120 psi to 180 psi, and the gas amount is usually between 5 and 50 scfm. Typical flow rates are generally 5 to 10 scfm for gentle stirring and rinsing, 15 to 25 scfm for medium stirring during arcing, alloying addition, and homogenization, and 25 to 45 scfm for heavy desulfurization. The flow rates vary depending on the size of the vessel, the location of the plug, and the condition of the plug. The duration of the purge during heating can range from a few minutes to more than 30 minutes. The typical life of a purge plug is 500 to 2000 minutes. The stirring pressure, flow rate, and time affect the plug life as well as the localized erosion of the working
さらに、この記載の目的のために、溶鋼の製造または精錬のためのプロセスに関して、冶金ビークルの物理的な向きは、製鉄所または鋼生成専用の任意の他の施設などの、冶金ビークルが使用されている領域の全体の空間との関係における冶金ビークルの位置に対応している。 Furthermore, for purposes of this description, with respect to a process for the production or refining of molten steel, the physical orientation of a metallurgical vehicle corresponds to the location of the metallurgical vehicle in relation to the overall space of the area in which it is used, such as a steel mill or any other facility dedicated to the production of steel.
ここで図面を参照するが、図示は本発明の好ましい実施形態を例示するためのものであって、これを限定するためのものではない、溶鋼の製造または精錬のためのプロセスに関する発明は、図1~3を参照しながら説明される。 Referring now to the drawings, which are intended to illustrate, but not to limit, a preferred embodiment of the invention, a process for producing or refining molten steel, the invention will be described with reference to Figures 1-3.
図1は、予測耐火物性能測定システム4の一例を示す模式図である。システム4は、溶融金属または溶鋼を取り扱うための冶金容器の外壁の内面にライニングされる耐火物ライニングの未来の状態、すなわち性能を予測するために使用される。予測耐火物性能測定システム4は、製鉄所、鋳造所、または鋼および金属の溶融、成形、および精錬に適していることが当業者によって知られている他の環境において実施され得る。しかしながら、システム4の実質的な部分は、耐火物の表面分析、温度分析、プロセスデータ分析、および平均寿命計算が望まれる任意の環境で実装され得ることが想定される。 FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a predictive refractory performance measurement system 4. The system 4 is used to predict the future condition, i.e., performance, of a refractory lining that lines the inner surface of the outer wall of a metallurgical vessel for handling molten metal or steel. The predictive refractory performance measurement system 4 may be implemented in a steel mill, foundry, or other environment known by those skilled in the art to be suitable for the melting, forming, and refining of steel and metal. However, it is envisioned that a substantial portion of the system 4 may be implemented in any environment in which refractory surface analysis, temperature analysis, process data analysis, and life expectancy calculations are desired.
図1に示された例示的な装置、ユニット、モジュール、デバイス、および他の構成要素は、システム4を構成し、図2、図3について本明細書で説明される方法および動作を実行する、ハードウェア構成要素である。ハードウェア構成要素の例は、上述の例示された装置、ユニット、モジュール、およびデバイスに限定されず、コントローラ、センサ、ジェネレータ、ドライバ、および当業者に知られている他の任意の電子部品を含むことができる。そのような構成要素は、設計上の必要性に応じて可変的に配置されてもよく、有線または無線の手段を通じて互いに通信してもよい。 The exemplary apparatuses, units, modules, devices, and other components shown in FIG. 1 are hardware components that comprise system 4 and perform the methods and operations described herein with respect to FIGS. 2 and 3. Examples of hardware components are not limited to the exemplary apparatuses, units, modules, and devices described above, but may include controllers, sensors, generators, drivers, and any other electronic components known to those of skill in the art. Such components may be variably arranged according to design needs and may communicate with each other through wired or wireless means.
本明細書で説明する非限定的な例では、システム4は、コンピューティング複合体10を含む。コンピューティング複合体10は、1つ以上のプロセッサ12および1つ以上の記憶手段14を含むことができるが、これに限定されるものではない。コンピューティング複合体10のプロセッサ12およびストレージ14は、コンピューティング複合体10の適切な動作を容易にするために、任意の方法で方向付けられ、位置付けられ、または接続され得る。これには、有線構成、無線構成、ローカル構成、広域構成、および互換性のあるネットワークプロトコルを通じてそれらの間に通信が確立され得る任意の組み合わせが含まれるが、これらに限定されない。
In the non-limiting example described herein, the system 4 includes a
プロセッサ12は、1つ以上の処理要素によって実装される。そのような処理要素は、論理ゲートのアレイ、コントローラおよび算術論理ユニット、デジタル信号プロセッサ、マイクロコンピュータ、プログラマブル論理コントローラ、フィールドプログラマブルゲートアレイ、プログラマブル論理アレイ、マイクロプロセッサ、または所望の結果を得るために定められた方法で命令に応答し実行できる、当業者に知られている任意の他のデバイスまたはデバイスの組み合わせであってもよい。
簡略化のため、本明細書で説明する例示的なプロセッサ12の説明では単数形「プロセッサ」を使用することがあるが、他の例では複数のプロセッサ12が使用されるか、プロセッサ12が複数の処理要素、または複数のタイプの処理要素、またはその両方を含む。一例では、ハードウェア構成要素のシステム4は、コンピューティング複合体10の複数のプロセッサ12を含み、別の例では、システム4のハードウェア構成要素は、独立したプロセッサまたはプロセッサを備える別のコントローラを含み、その後、コンピューティング複合体10のプロセッサ12からデータを受信するためにデータ通信をする。コンピューティング複合体10のプロセッサ12は、後述するシステム4の他の構成要素とともに、ハードウェア構成要素として定義され得る。プロセッサ12と同様に、処理機能を含む他のハードウェア構成要素は、異なる処理構成のうちの任意の1つ以上に従って定義されてもよく、その例には、単一プロセッサ、独立プロセッサ、並列プロセッサ、単一命令単一データ(SISD)多重処理、単一命令多重データ(SIMD)多重処理、多重命令単一データ(MISD)多重処理、および多重命令多重データ(MIMD)多重処理、がある。プロセッサ12は、ケーブルまたは無線ネットワークを介して、ハードウェア構成要素に接続されて、それに命令を提供するか、または他のプロセッサに接続されて、マルチプロセッシング機能を有効にしてもよい。
For simplicity, the description of the
ハードウェア構成要素を実装して、以下に説明するような方法を実行するために、プロセッサ12またはシステム4内のプロセッサを含むハードウェアを制御するための、命令またはソフトウェアは、個別にまたは集合的に、プロセッサ12またはシステム4内のプロセッサを含むハードウェアを指示または構成して、機械または特殊目的コンピュータとして動作し、ハードウェア構成要素および以下に説明するような方法によって実行される動作を行うための、コンピュータプログラム、コードセグメント、命令またはそれらの任意の組み合わせとして書かれる。一例では、命令またはソフトウェアは、コンパイラによって生成された機械コードのような、プロセッサ12またはシステム4内のプロセッサを含むハードウェアによって直接実行される機械コードを含む。別の例では、命令またはソフトウェアは、インタプリタを使用してプロセッサ12またはシステム4内のプロセッサを含むハードウェアによって実行される高位レベルのコードを含む。
The instructions or software for controlling hardware, including
当業者であるプログラマは、ハードウェア構成要素および上記のような方法によって実行される動作を行うためのアルゴリズムを開示する、図3に示されるフローチャートおよび本明細書の対応する説明に基づいて、命令またはソフトウェアを容易に書くことができる。 A programmer skilled in the art can readily write instructions or software based on the flowchart shown in FIG. 3 and the corresponding description herein that discloses the hardware components and algorithms for performing the operations performed by the method as described above.
プロセッサ12またはプロセッサ12にリンクされた構成要素などのシステム4に実装されたハードウェア構成要素は、オペレーティングシステム(OS)およびOS上で動作する1つ以上のソフトウェアアプリケーションなどの命令またはソフトウェアを実行して、図2および図3に関して以下に説明する動作を実行する。
Hardware components implemented in system 4, such as
プロセッサ12またはハードウェア構成要素を実装したシステム4内のプロセッサを含むハードウェアを制御して、以下に説明するような方法を実行するための命令またはソフトウェア、および任意の関連データ、データファイル、およびデータ構造は、ストレージ14に記録、保存、または固定されている。コンピューティング複合体10のストレージ14は、一般に、プロセッサ12によって実行される命令またはソフトウェアを記憶する1つ以上のメモリを指す。しかし、プロセッサ12またはプロセッサ12にリンクされた構成要素などのシステム4に実装されたハードウェア構成要素は、ローカルストレージを含むか、命令またはソフトウェアの実行に応答してストレージ14内のデータについてアクセス、操作、処理、作成、および記憶をすることができる。
Instructions or software for controlling hardware, including the processor in system 4 implementing
ストレージ14は、1つ以上の非一時的なコンピュータ可読ストレージ媒体上のものを表していてもよい。ストレージ14は、コンピューティング複合体10のネットワークを介して一緒にリンクされた複数の非一時的なコンピュータ可読ストレージ媒体を表すものであってもよい。例えば、非一時的なコンピュータ可読ストレージ媒体は、コンピューティング複合体10内のシステム4から遠隔に配置された1つ以上のストレージ施設または1つ以上のデータセンターに配置されてもよい。そのような媒体は、コンピューティング複合体10のネットワークを通じてシステム4に接続されてもよい。コンピューティング複合体10のネットワークによって、データセンターまたはストレージ施設に遠隔配置された非一時的なコンピュータ可読ストレージ媒体が、ネットワークを介してコンピューティング複合体10のストレージ14内の非一時的なコンピュータ可読ストレージ媒体にデータを転送することを可能にする。さらに、ストレージ14は、遠隔に配置された非一時的なコンピュータ可読ストレージ媒体およびローカルに配置された非一時的なコンピュータ可読ストレージ媒体の両方を表すものであってもよい。
非一時的なコンピュータ可読ストレージ媒体の例としては、リードオンリーメモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、フラッシュメモリ、固体メモリ、CD-ROM、CD-R、CD+R、CD-RW、CD+RW、DVD-ROM、DVD-R、DVD+R、DVD-RW、DVD+RW、DVD-RAM、BD-ROM、BD-R、BD-R LTH、BD-RE、磁気テープ、フロッピーディスク、光磁気データストレージ装置、光データストレージ装置、ハードディスク、ソリッドステートディスク、および、当業者に既知の任意のデバイスが含まれ、これらは、命令またはソフトウェアおよび任意の関連するデータ、データファイル、およびデータ構造を非一時的な方法で記憶し、プロセッサ12またはプロセッサが命令を実行できるように、命令またはソフトウェアおよび任意の関連するデータ、データファイル、およびデータ構造を、コンピューティング複合機10のプロセッサ12またはシステム4内のプロセッサを含むハードウェアに提供できるものである。一例では、命令またはソフトウェアおよび任意の関連するデータ、データファイル、およびデータ構造は、命令およびソフトウェアおよび任意の関連するデータ、データファイル、およびデータ構造が、プロセッサ12によって分散方式で記憶、アクセス、および実行されるように、ネットワーク結合コンピュータシステム上に分散配置される。
Examples of non-transitory computer-readable storage media include read-only memory (ROM), random access memory (RAM), flash memory, solid-state memory, CD-ROM, CD-R, CD+R, CD-RW, CD+RW, DVD-ROM, DVD-R, DVD+R, DVD-RW, DVD+RW, DVD-RAM, BD-ROM, BD-R, BD-R LTH, BD-RE, magnetic tape, floppy disk, magneto-optical data storage device, optical data storage device, hard disk, solid state disk, and any device known to one skilled in the art that can store instructions or software and any associated data, data files, and data structures in a non-transitory manner and provide the instructions or software and any associated data, data files, and data structures to hardware, including
コンピューティング複合体10のプロセッサ12およびストレージ14以外のシステム4内のハードウェア構成要素の例は、端末6を含んでもよい。端末6は、例えばユーザ入力、ディスプレイ、またはそれらの組み合わせを含むことができるが、これらに限定されるものではない。図1では、端末6は、コンピューティング複合体10に接続されているように図示されている。しかし、本明細書に開示される実施形態は、これに限定されない。例えば、端末6は、プロセッサ12に直接、ストレージ14に直接、ストレージ14とプロセッサ12の両方に、またはシステム4の他の任意のハードウェア構成要素に接続されてもよい。
Examples of hardware components in system 4 other than
端末6は、プロセッサ12によって処理された、またはユーザによって入力された、ストレージ14に含まれる情報を表示するように構成され得る。プロセッサ12は、端末6に表示されるべきものを決定することを担当する。ストレージ14は、プロセッサ12によって生成され、端末6を介して入力されたデータを格納するように構成されてもよい。アプリケーション、ユーザ入力、およびプロセッサの計算は、耐火物性能を予測するために、プロセッサ12によるアクセスのためにストレージ14に格納されることがある。
The terminal 6 may be configured to display information contained in the
ストレージ14に接続されたシステム4内の上記ハードウェアのさらなる例は、スラグ化学組成測定装置3、レーザースキャナ20、予熱器熱電対2、赤外線カメラ22、滞留時間記録装置23、予熱記録装置24、ガス撹拌制御装置26、取鍋熱電対25、および方位レーザー19を含んでもよい。ストレージ14は、当業者に知られている任意の有線または無線の方法でこれらのハードウェア構成要素からデータを受信し、受信および記憶したデータを、さらなる処理のために、当業者に知られている任意の有線または無線の方法で、プロセッサ12に伝達することができる。これらの構成要素の動作は、以下の記載においてより詳細に説明される。
Further examples of the above hardware in system 4 connected to
図2は、予測耐火物性能測定システム4によって耐火物ライニングの未来の状態を予測することになる、取鍋容器16、18の外壁の内面に耐火物ライニングがライニングされている例を示す模式図である。取鍋容器16は、溶融金属または溶鋼を含んでおらず、したがって、「空の取鍋容器16」と称される。取鍋容器18は、溶融金属または溶鋼を含んでおり、したがって、「満たされた取鍋容器18」と称される。図2の取鍋容器16および18は、鋼の取鍋のような二次精錬および輸送容器を代表するものである。
Figure 2 is a schematic diagram showing an example of
取鍋容器16、18のそれぞれは、同じ耐火物でライニングされている。図2に示される例では、取鍋容器16、18の外壁の内面に、予備の耐火物ライニング32がライニングされている。作業用耐火物ライニング34は、予備の耐火物ライニング32の上にライニングされている。
Each of the
作業用耐火物ライニング34は予備の耐火物ライニング32の上にライニングされているので、予備の耐火物ライニング32は通常、比較的長い寿命を有する。例えば、予備の耐火物ライニング32は、1年の寿命を持つことができるかもしれない。一方、製鋼加熱の間、作業用耐火物ライニング34は、取鍋容器16、18内に入れられた溶融金属または溶融鋼に直接曝露される。したがって、作業用耐火物ライニング34の寿命は、典型的には、かなり短い。加熱中に実施される製鋼プロセスの過酷さによっては、作業用耐火物ライニング34は2週間しか持たないかもしれない。このように、空の取鍋容器16の作業用耐火物ライニング34は、満たされた取鍋容器18の作業用耐火物ライニング34と同じであるが、加熱中に、満たされた取鍋容器18の作業用耐火物ライニング34は、そこに含まれる溶融金属または溶鋼によって影響を受けると想定される。したがって、加熱が実施される前の空の取鍋容器16の作業耐火物ライニング34の構造条件と、各加熱が実施された後の空の取鍋容器16の作業耐火物ライニング34の構造条件とは大きく異なる可能性がある。
Since the working
前述したように、システム4は、少なくとも1つのレーザースキャナ20を含む。レーザースキャナ20は、固定式であっても移動式であってもよい。レーザースキャナ20は、溶融金属または溶鋼を取り扱う加熱の前後に、空の取鍋容器16の作業耐火物ライニング34をスキャンするように構成される。レーザースキャナ20は、1秒間に1,000,000点の周波数でスキャンする能力を有するクラス1のアイセーフレーザーを有していてもよい。レーザースキャナ20はまた、20秒のスキャン速度および1~2mmの精度を有していてもよい。
As previously mentioned, the system 4 includes at least one
レーザースキャナ20は、レーザー支持装置21によって支持される。レーザー支持装置21は、レーザースキャナ20が静止している場合は静止支持体、レーザースキャナ20が移動している場合は移動支持体であってもよい。レーザースキャナ20が移動式である場合、レーザー支持装置21は、移動式レーザースキャナ20を動かすのに適していることが当業者によって知られている任意の支持手段であってもよい。レーザースキャナ20が静止している場合、レーザー支持装置21は、静止しているレーザースキャナ20を固定するのに適することが当業者によって知られている固定可能に支持する任意の手段であってもよい。
The
レーザースキャナ20によって実行されるスキャンの機能は、空の取鍋容器16が溶融金属または溶融鋼で満たされ、それによって満たされた取鍋容器18になる加熱の前と後に、空の取鍋容器16内の作業耐火物ライニング34の加熱前後のそれぞれの構造条件を観察した構造データを収集することを含むが、これらに限定はされない。このデータは、作業用耐火物ライニング34の構造状態に関して、記憶装置14での保存および/またはプロセッサ12による参照のためにコンピューティング複合体10に提供される。
The scanning functions performed by the
システム4はまた、加熱中の満たされた取鍋容器18の外壁の外面の温度に関連するデータを収集するために、加熱中の満たされた取鍋容器18の外壁の外面の1回以上の赤外線スキャンを実施し得る1つ以上の赤外線カメラ22を含んでもよい。
The system 4 may also include one or more
一例では、赤外線カメラ22を処理工場内の複数の場所に配置して、満たされた取鍋容器18が溶鋼で満たされる場所から、精錬が行われる場所を含む処理工場全体の二次製鋼場所まで移動する際に、満たされた取鍋容器18の外壁の外面の温度を戦略的に測定してもよい。別の例では、処理工場内の場所に赤外線カメラ22を配置して、溶融金属または溶鋼を扱う加熱の前後で、空の取鍋容器16の外壁の外面の温度を戦略的に測定することにしてもよい。空の取鍋容器16の熱的な不一致は、空の取鍋容器16が予熱されているときでも特定することができる。赤外線カメラ22から収集された温度データは、プロセッサ12によって、作業用耐火物ライニング34の劣化部分を特定するためにマッピングされてもよい。
In one example, the
赤外線カメラ22は、溶鋼で満たされたときの冶金容器の外壁の外面を画像化するのに適切であることが当業者に知られていれば、任意の赤外線カメラであってよい。温度データは、記憶装置14における保存および/または作業用耐火物ライニング34の構造的条件に関するプロセッサ12による検討のために、コンピューティング複合体10に提供され得る。
The
ASTM680-14を利用した解析または耐火物設計用に開発された熱伝導計算ソフトウェアを使用して、熱抵抗率および熱流束の観点から赤外線カメラ22によって得られた空の取鍋容器16または満たされた取鍋容器18の温度データを計算することができるが、ここに開示した実施形態はそれに限定されない。例えば、そのような温度データを計算できることが当業者に知られている任意のソフトウェアまたは解析方法を利用することができる。
Although analysis utilizing ASTM 680-14 or heat transfer calculation software developed for refractory design can be used to calculate the temperature data of the
さらに、プロセッサ12による参照のためにコンピューティング複合体10に通信されたレーザースキャンデータ、温度データ、またはそれらの組み合わせは、プロセッサ12への通信およびプロセッサ12による参照を待っている、ストレージ14に記憶された他の測定された所定の操業パラメータと共に、追加的に参照することが可能である。測定された操業パラメータは、スラグ化学組成測定装置3、予熱器熱電対2、滞留時間記録装置23、予熱記録装置24、ガス撹拌制御装置26、および取鍋熱電対25などを含むがこれらに限定されない、先述のハードウェア手段を通じて、プロセッサ12による参照のためにコンピュータ複合体10に供給されてもよい。所定の操業パラメータは、作業用耐火物ライニング34に対する未来の状態予測に関連する未来の参照のために、ストレージ14に格納されてもよく、ユーザ入力またはプロセッサ12で以前に処理された履歴データによって、端末6を経由してコンピュータ複合体10に供給されてもよい。
Furthermore, the laser scan data, temperature data, or combination thereof communicated to the
所定の操業パラメータは、溶融金属または溶鋼を取り扱った過去の冶金容器の外壁の内面にライニングされた、1つ以上の過去の耐火物ライニングに適用された1つ以上の耐火物に関連する履歴データと、作業耐火物ライニング34の初期の化学組成および起源と、作業耐火物ライニング34の初期の物理的設計と、加熱中に溶鋼から製造されることが求められる鋼種と、溶鋼から所望の鋼種を製造するために加熱中に冶金容器に加えられる充填ミックス成分の物理的属性および化学的属性ならびにその量と、二次製鋼および精製のために加熱中に冶金容器に加えられる合金の物理的属性および化学的属性ならびにその量と、溶鋼から所望の鋼種を製造するために、加熱中に家禽容器内の溶鋼に加えられ、溶鋼から非金属成分を吸収するスラグを形成するスラグ形成剤の物理的属性および化学的属性ならびにその量と、溶鋼から所望の鋼種を製造するために、形成されたスラグの流動性を最適化するために冶金容器内の溶鋼に加えられるフラックス添加剤の物理的属性および化学的属性ならびにその量と、作業用耐火物ライニング34が冶金容器の外壁のライナー表面にライニングされている期間中の冶金容器の履歴、あるいは特定の金属製造作業において特定される任意の他の関連する所定の操業パラメータ、を含むとよいが、これらに限定されない。
The predetermined operating parameters may include historical data relating to one or more refractories applied to one or more previous refractory linings that lined the inside surface of the outer wall of a previous metallurgical vessel that handled molten metal or steel, an initial chemical composition and origin of the working
本願の目的のために、作業用耐火物ライニング34の物理的設計は、作業用耐火物ライニング34の構造詳細、作業用耐火物ライニング34中の耐火物成分の形状、作業用耐火物ライニング34中の耐火物成分のサイズ、および作業用耐火物ライニング34中の耐火物成分の組合せを含んでもよいが、これらに限定されない。
For purposes of this application, the physical design of the working
測定された操業パラメータは、空の冶金容器が加熱の前に予熱されている間の予熱持続時間と、溶鋼を製造するプロセス中に溶鋼、スラグ、またはそれらの組み合わせが作業用耐火物ライニング34と接触している間の累積接触持続時間によって定義される滞留時間と、冶金容器内の溶鋼の攪拌によって加えられる攪拌圧力の大きさと、冶金容器内の溶鋼の攪拌中に冶金容器内の溶鋼に当てられる不活性ガスの流量と、溶融金属が攪拌される攪拌持続時間、あるいは特定の金属製造作業において特定される他の関連する測定された操業パラメータ、を含んでもよいがこれらに限定はされない。
The measured operational parameters may include, but are not limited to, the preheat duration during which the empty metallurgical vessel is preheated prior to heating, the residence time defined by the cumulative contact duration during which the molten steel, slag, or a combination thereof is in contact with the working
上記のデータを使用して、プロセッサ12は、加熱が冶金容器の作業用耐火物ライニング34に及ぼした曝露影響を算出し、1回以上の後続の加熱後の作業用耐火物ライニング34の未来の状態を予測することができる。加熱が作業用耐火物ライニング34に及ぼした曝露影響は、加熱前の作業用耐火物ライニング34の構造条件と加熱後の作業用耐火物ライニング34の構造条件とを比較することによって算出されてもよい。算出された曝露影響に基づいて、1回以上の後続の加熱後の作業用耐火物ライニング34の未来の状態が予測される。言い換えれば、最初の加熱の曝露影響は、2回目の加熱、3回目の加熱などの後の作業用耐火物ライニング34の未来の状態を予測するために使用することができる。プロセッサ12は、上記で言及されたすべてのデータ源からのデータを参照してもよいが、それに限定されるものではなく、本明細書で言及されていない他のデータ源を含むことも考えられる。
Using the above data, the
一例として、作業用耐火物ライニング34の未来の状態の予測を補うために、赤外線カメラ22から収集された温度データを、溶鋼の取り扱い前の作業用耐火物ライニング34の構造条件と、溶鋼の取り扱い後の作業用耐火物ライニング34の構造条件と相関させることによって、作業用耐火物ライニング34の曝露影響の算出を補ってもよい。これにより、未来の状態をより正確に予測することができるようになる。
As an example, to supplement predictions of future conditions of the working
別の例では、作業用耐火物ライニング34の未来の状態の予測を補うために、作業用耐火物ライニング34の曝露影響の算出は、収集された構造条件データとの相関において、前述の所定のまたは測定された1つ以上の操業パラメータが作業用耐火物ライニング34への加熱の曝露影響に及ぼす操業上の影響を考慮することによって補われてもよい。
In another example, to supplement the prediction of the future state of the working
一例として、溶融金属または溶鋼を取り扱った過去の冶金容器の外壁の内面にライニングされた1つ以上の過去の耐火物ライニングに適用された1つ以上の耐火物に関する履歴データを使用して、曝露影響の履歴パターンを確立することができる。そのような履歴パターンは、溶融金属または溶鋼の取り扱い前の作業用耐火物ライニング34の構造条件と溶融金属または溶鋼の取り扱い後の作業用耐火物ライニング34の構造条件との比較、および赤外線カメラ22から収集された温度データのそれとの相関を補完できる。そのような履歴データは、連続するそれぞれの加熱後の、後続の作業用耐火物ライニングの未来の状態を、プロセッサ12がより高い精度で予測できるようにするために、曝露影響の算出後にコンピュータ複合体10のストレージ14に蓄積されるとよい。
As an example, historical data on one or more refractories applied to one or more past refractory linings lined on the inside surface of the outer wall of a past metallurgical vessel that handled molten metal or steel can be used to establish a historical pattern of exposure effects. Such historical patterns can complement a comparison of the structural condition of the working
曝露影響の算出を支援するために測定された操業パラメータの使用に関して、満たされた取鍋容器18内の溶融金属または溶鋼の温度を測定するために、取鍋熱電対25が設けられるとよい。一例として、二次製鋼工程の間または終了時(例えば、精錬工程の終了時)に溶鋼の温度を測定するために、満たされた取鍋容器18の開口40を通して取鍋熱電対25が溶鋼に挿入されてもよい。作業用耐火物ライニング34の未来の状態の予測に従った曝露影響の算出中にプロセッサ12によって考慮するために、取鍋熱電対25は、測定された温度データを、コンピューティング複合体10に提供することができる。
With respect to the use of measured operational parameters to assist in the calculation of exposure impacts, a
さらに、スラグ化学組成測定装置3を設けて、二次製鋼工程中に冶金容器内で生成されるスラグの化学組成を測定してもよい。前述のように、化学組成を測定するためには、スラグの試料を冷却する必要がある。スラグ化学組成測定装置3は、例えば、蛍光X線装置であってもよく、これにより、化学組成を算出するための蛍光X線分析技術が採り入れられる。スラグ化学組成測定装置3は、作業耐火物ライニング34の未来の状態の予測に従った曝露影響の算出中にプロセッサ12によって参照されるように、スラグの測定された化学組成をコンピューティング複合体10に提供することができる。
Additionally, a slag chemical composition measurement device 3 may be provided to measure the chemical composition of the slag produced in the metallurgical vessel during the secondary steelmaking process. As previously mentioned, a sample of the slag needs to be cooled in order to measure the chemical composition. The slag chemical composition measurement device 3 may be, for example, an X-ray fluorescence device, which employs X-ray fluorescence analysis techniques to calculate the chemical composition. The slag chemical composition measurement device 3 may provide the measured chemical composition of the slag to the
さらに、冶金容器が空で、冶金容器が溶融金属または溶鋼が充填される前に予熱されているときに、冶金容器の温度を測定するために、予熱器熱電対2が設けられてもよい。予熱器熱電対2は、作業用耐火物ライニング34の未来の状態の予測に従った曝露影響の算出中にプロセッサ12によって検討するために、測定された予熱器温度をコンピューティング複合体10に提供することができる。
Furthermore, a preheater thermocouple 2 may be provided to measure the temperature of the metallurgical vessel when it is empty and the vessel is being preheated before being filled with molten metal or steel. The preheater thermocouple 2 may provide the measured preheater temperature to the
滞留時間の継続時間を監視するために、本明細書で取り上げた滞留時間記録装置23などの記録機構を使用して、溶融金属、スラグ、またはそれらの組み合わせが加熱中に耐火物ライニングと接触している間の累積接触持続時間を測定してもよい。
To monitor the duration of residence time, a recording mechanism such as the
さらに、予熱の持続時間を監視するために、本明細書で取り上げた予熱記録装置24のような記録機構を使用して、加熱前に空の冶金容器に対して行われた予熱の持続時間を記録してもよい。具体的には、予熱の持続時間は、予熱記録装置24によって、わずか数分から数日にも及ぶものまで測定できる。予熱記録装置24は、ガスの自動遮断装置とともに、ガス式予熱装置に組み込むことができる。
Further, to monitor the duration of preheat, a recording mechanism such as the
さらに、ガス攪拌制御装置26のような制御機構を使用して、満たされた冶金容器内の溶鋼の攪拌によって加えられる攪拌圧の大きさ、満たされた冶金容器内の溶鋼の攪拌中に溶鋼に加えられる不活性ガスの流量、および溶鋼が攪拌される間の攪拌持続時間を含むが、これらに限定されない、種々の攪拌パラメータを測定しても良い。
Additionally, a control mechanism such as the gas
レーザースキャナ20による作業用耐火物ライニング34のレーザースキャンの前に、空の取鍋容器16をスキャンして、空の取鍋容器16の物理的方位を特定するために、方位レーザー19が設けられてもよい。方位レーザー19によって行われるスキャンは、レーザースキャナ20によって行われる作業用耐火物ライニング34のレーザースキャンを支援し、その精度を高めるのに役立つ。空の取鍋容器16の物理的な向きは、空の取鍋容器16が使用されているプロセスまたは施設に対する空の取鍋容器16の位置に関連する。方位レーザー19は、空の取鍋容器16の正しい位置決めを決定するためのプロセッサ12による検討のために、冶金容器の特定された物理的な向きをコンピューティング複合体10に提供して、作業耐火物ライニング34の未来の状態の予測に従った曝露影響の正確な算出のために役立てる。
An
より詳細には、方位レーザー19からのデータは、プロセッサ12が、作業用耐火物ライニング34の表面の空間的測定値から厚さ測定値を算出することを可能にし得る。このような測定値は、空の取鍋容器16の物理的な位置および向きが推定されているか、または正確に知られていない限り、導き出すことができない。方位レーザー19からのデータにより、プロセッサ12は、空の取鍋容器16の物理的な位置および向きを正確に知ることを可能とし得る。
More specifically, data from the
方位レーザー19は、空の取鍋容器16の真下に配置されるように図2に示されているが、本明細書に開示される実施形態は、これに限定されない。例えば、方位レーザー19は、空の取鍋容器16の外壁を直接視認できる、安全で遮るもののない任意の場所に配置することができるので、方位レーザー19は、空の取鍋容器16の底部と下部をスキャンするように配置されるだろう。また、方位レーザー19による物理的な方位特定は、空の取鍋容器16に関するレーザースキャナ20によって提供されるデータを通じて補足され得ることに留意されたい。
Although the
次に図2および図3を参照すると、冶金容器の外壁の内面にライニングされ、耐火物ライニングが溶融金属または溶鋼に曝露される間に加熱に曝露される作業耐火物ライニング34の未来の状態を予測する方法100が説明される。
Now referring to Figures 2 and 3, a
方法100の記載の目的のために、「冶金容器」は、溶融金属または溶鋼に曝露される取鍋容器を指すことがある。方法100における取鍋容器は、取鍋容器の空であるか、満たされているかが問題にならない状況において、一般的に空の取鍋容器16および満たされた取鍋容器18を指す。さらに、一例では、空の取鍋容器16は、溶鋼がそこから出鋼されるときに、炉から溶鋼を受け取る。このように、空の取鍋容器16は、溶鋼が炉から空の取鍋容器16に出鋼されるときに、満たされた取鍋容器18に遷移する。
For purposes of the description of
さらに、方法100は、冶金容器が輸送されるプロセスに限定されないが、方法100における加熱中に、取鍋容器16および取鍋容器18が、クレーン、コンベヤ、レール、およびベアリングなどの、当業者に知られている輸送手段を通じて加工場所または工場全体に輸送されると仮定されるが、これらに限定はされない。さらに、プロセッサ12およびその他の任意の制御ユニットを含むコンピューティング複合体10は、スキャン、測定、輸送、金属の移送、観察、収集、判定、予測、および検討を含むがこれらに限定されない、すべてのプロセスを制御することを可能にする。
Furthermore,
取鍋容器16および取鍋容器18の輸送の模式図が、図2に示されている。空の取鍋容器16と満たされた取鍋容器18は別々に図示されている。実施例では、空の取鍋容器16は、作業用耐火物ライニング34の任意のスキャンの前に、空の取鍋容器16の物理的向きを識別するために初期スキャンされてもよい。このような初期スキャンは、上述した方位レーザー19によって実行されることがある。空の取鍋容器16の物理的向きは、取鍋容器16または取鍋容器18に関するプロセッサ12による任意のさらなる考慮、算出、および予測の間に、プロセッサ12によって参照されてもよい。
A schematic diagram of the transportation of
さらに、物理的向きのスキャンの後、作業耐火物ライニング34の任意のスキャンの前で、空の取鍋容器16が加熱の準備のために予熱されている間に、空の取鍋容器16が加熱前の予熱を受けている間の予熱温度および予熱持続時間が記録されてもよい。予熱温度は予熱器熱電対2によって測定され、予熱継続時間は予熱記録装置24によって記録されてもよい。予熱温度および予熱持続時間は、溶融金属または溶鋼の取り扱い後に、製鋼に関連する操業パラメータが作業用耐火物ライニング34の構造条件に及ぼす操業上の影響を考慮する際の測定パラメータとしてプロセッサ12によって使用されてもよい。
Furthermore, after the physical orientation scan and prior to any scan of the working
操業パラメータのさらなる測定が、加熱中に実行されてもよく、例えば、これらに限定されないが、取鍋熱電対25による満たされた取鍋容器18内の溶融金属または溶鋼の温度の測定、スラグ化学組成測定装置3による満たされた取鍋容器18内のスラグの化学組成の測定、滞留時間記録装置23による、溶鋼、スラグ、またはそれらの組み合わせが加熱中に作業用耐火物ライニング34と接触している間の累積接触持続時間の測定、およびガス撹拌制御装置26による種々の撹拌パラメータの測定が挙げられ、これらは以下に詳細に説明される。上述のような所定の操業パラメータは、都合の良いときにコンピューティング複合機10に提供することができる。しかしながら先述したように、また以下でさらに説明されるように、コンピューティング複合体10に提供される任意の所定の操業パラメータは、作業用耐火物ライニング34への曝露影響の算出においてプロセッサ12によって参照されることになる。
Further measurements of operational parameters may be performed during the heating, including, but not limited to, measuring the temperature of the molten metal or steel in the filled
任意の追加の準備工程が完了した後、加熱前に、空の取鍋容器16の作業用耐火物ライニング34のレーザースキャンが実施される(S101)。加熱前のレーザースキャンの実施は、レーザースキャナ20によって実行できる。また、加熱前のレーザースキャンの実施には、作業用耐火物ライニング34の加熱前の構造条件に関するデータの収集が含まれる場合がある。
After any additional preparatory steps are completed, a laser scan is performed of the working
次に、加熱が行われ、その間に空の取鍋容器16が溶融金属または溶鋼で満たされ、それにより満たされた取鍋容器18になる。これは、図2のフローに示されており、空の取鍋容器16はプロセスのとある部分にあるものと図示され、満たされた取鍋容器18はプロセスのより後の時点にあるものと図示される。加熱中、満たされた取鍋容器18は、図2のフローで図示されているように、空にされ、空の取鍋容器16となる。
Heating then occurs during which the
加熱終了後、空の取鍋容器16の作業用耐火物ライニング34のレーザースキャンを再度実施する(S102)。加熱前のレーザースキャンの実施と同様に、加熱後のレーザースキャンの実施も、レーザースキャナ20によって実行することができる。さらに、加熱後のレーザースキャンの実施は、作業用耐火物ライニング34の加熱後の構造状態に関連するデータの収集を含むこともできる。
After heating is completed, a laser scan of the working
加熱前のレーザースキャンおよび加熱後のレーザースキャンの後、プロセッサ12は、作業用耐火物ライニング34に対する加熱の曝露影響を算出する(S103)。プロセッサ12は、収集された加熱前の構造条件データと収集された加熱後の構造条件データとを比較することによって、曝露影響を決定できる。加熱の曝露影響の算出後、プロセッサ12は、加熱の曝露影響の算出に基づいて、1回以上の後続の加熱後の作業用耐火物ライニング34の未来の状態を予測する(S104)。
After the pre-heating laser scan and the post-heating laser scan, the
この予測は、取鍋容器が作業用耐火物ライニング34を用いて再び使用できるか、あるいは作業用耐火物ライニング34を交換する必要があるかを判断するために極めて重要な情報を提供する。これにより、取鍋容器に過度の構造的損傷をもたらす事故を回避することができ、その結果、ダウンタイムの減少、効率の向上、およびコスト削減をもたらすことができる。
This prediction provides vital information to determine whether the ladle vessel can be used again with the working
一例として、加熱中に、満たされた取鍋容器18の外壁の外面に1回以上の赤外線スキャンが、赤外線カメラ22によって実施されてもよい。このスキャンにより、赤外線カメラ22は、加熱中に検出された外面の温度に関するデータを収集することができる。この温度データは、収集された構造条件データと相関して、より正確に曝露の影響を判定し、未来の状態を予測することができる。
As an example, one or more infrared scans may be performed by the
別の実施例では、曝露影響の算出は、収集された構造条件データと相関し、および、任意に、この特定の実施例では、赤外線スキャンからの収集された温度データと相関して、測定された、あるいは所定の操業パラメータの1つ以上が、加熱中に作業用耐火ライニング34に及ぼす操業上の影響を考慮することを含む。
In another embodiment, the calculation of the exposure impact includes considering the operational impact of one or more of the measured or predefined operational parameters on the working
所定の操業パラメータは、本明細書で先述した所定の操業パラメータを含み、これらに限定されないが、以下のものを含む:溶融金属を取り扱った1つ以上の過去の耐火物ライニングに適用された1つ以上の耐火物に関する履歴データ、作業用耐火物ライニング34の初期の化学組成および起源、作業用耐火物ライニング34の初期の設計、加熱中に製造することが求められる鋼種、加熱中に満たされた取鍋容器18に添加される充填ミックス成分の物理的属性および化学的属性およびその量、加熱中に満たされた取鍋容器18に添加される合金の物理的属性および化学的属性およびその量、加熱中に満たされた取鍋容器18に添加されるスラグ形成剤の物理的属性および化学的属性およびその量、加熱中に満たされた取鍋容器18に添加されるフラックス添加剤の物理的属性および化学的属性およびその量、そして、内部に作業用耐火物ライニング34がラインニングされている期間中の取鍋容器16および取鍋容器18の履歴。
The predetermined operating parameters include the predetermined operating parameters previously described herein, but are not limited to the following: historical data regarding one or more refractories applied to one or more previous refractory linings that handled molten metal; the initial chemical composition and origin of the working
測定された操業パラメータは、本明細書で先述した測定された操業パラメータを含み、これらに限定されないが、以下のものを含む:予熱器熱電対2によって測定された、空の取鍋容器16が加熱前に予熱されている間の予熱温度、予熱記録装置24によって測定された、空の取鍋容器16が加熱前に予熱されている間の予熱持続時間、取鍋熱電対25による満たされた取鍋容器18内の溶融金属または溶鋼の温度測定値、滞留時間記録装置23による、加熱中に溶鋼、スラグ、またはそれらの組み合わせが作業用耐火物ライニング34と接触している間の累積接触持続時間の測定、そして、加熱中に満たされた取鍋容器18内の溶融金属を攪拌することによって加えられる攪拌圧の大きさ、攪拌中に満たされた取鍋容器18内の溶融金属に加えられる不活性ガスの流量、溶融金属を攪拌する攪拌持続時間などを含むが、これだけに限定されない、ガス攪拌制御装置26による種々の攪拌パラメータについての測定値。
The measured operating parameters include those previously described herein, including, but are not limited to, the following: preheat temperature measured by the preheater thermocouple 2 while the
次に図面を参照し、ここで、図示は本発明の好ましい実施形態を説明するためのものであり、これを限定するためのものではないが、ガラス、セメント、石灰、化学物質、油およびガス、または典型的に非金属と呼ばれるその他の材料の製造または精製のための高温プロセスに関する発明を、図4~6を参照しながら説明する。 Referring now to the drawings, in which the illustrations are for purposes of illustrating a preferred embodiment of the invention, and not for purposes of limitation, a high temperature process for the manufacture or refining of glass, cement, lime, chemicals, oil and gas, or other materials typically referred to as non-metallic, will now be described with reference to Figures 4-6.
図4は、予測耐火物性能測定システムの他の例を示す模式図である。予測耐火物性能測定システム404は、ガラス、セメント、石灰、化学物質、油およびガス、または典型的に非金属と呼ばれるその他の材料を取り扱うための製造容器の外壁の内面にライニングされる耐火物ライニングの未来の状態、すなわち性能を予測するために用いられる。予測耐火物性能測定システム404は、非金属の溶融、成形、焼結、緻密化、変換および精製に適していることが当業者によって知られている、工場、作業場、生産エリア、またはその他の環境において実施され得る。しかしながら、システム404の実質的な部分は、耐火物の表面分析、温度分析、プロセスデータ分析、および寿命計算が望まれる任意の環境で実施され得ることが想定される。 Figure 4 is a schematic diagram illustrating another example of a predictive refractory performance measurement system. The predictive refractory performance measurement system 404 is used to predict the future state, i.e., performance, of a refractory lining that lines the inside surface of the outer wall of a manufacturing vessel for handling glass, cement, lime, chemicals, oil and gas, or other materials typically referred to as nonmetallic. The predictive refractory performance measurement system 404 may be implemented in a factory, workshop, production area, or other environment known by those skilled in the art to be suitable for melting, forming, sintering, densifying, converting, and refining nonmetallic materials. However, it is contemplated that a substantial portion of the system 404 may be implemented in any environment in which refractory surface analysis, temperature analysis, process data analysis, and life calculations are desired.
システム4と404の両方とも、工業プロセスにおいて耐火物層を劣化させる原因となり得る腐食性物質への曝露後に、工業プロセスで用いられる耐火物層の状態を算出するように設計されているという点で、システム4と404は類似する。システム4および404のハードウェアの多くは相互に入れ替え可能であるが、ある種のハードウェアは、システム404に固有のものである。さらに、システム4で使用されるいくつかのハードウェアは、システム404の動作に必要ではない。さらに、システム4および404の対応するハードウェアの一部は、システム4が使用されるプロセスおよび測定成分の多くが、システム404が使用されるプロセスとは異なるため、それらの機能を独自に発揮することがある。 Systems 4 and 404 are similar in that both are designed to calculate the condition of a refractory layer used in an industrial process after exposure to corrosive substances that may cause the refractory layer to deteriorate in the industrial process. While much of the hardware in systems 4 and 404 is interchangeable, certain hardware is unique to system 404. Additionally, some of the hardware used in system 4 is not necessary for the operation of system 404. Additionally, some of the corresponding hardware in systems 4 and 404 may perform their functions uniquely because the processes in which system 4 is used and many of the components measured are different from the processes in which system 4 is used.
システム4および図1~3の場合と同様に、図に示された例示的な装置、ユニット、モジュール、デバイス、および他の構成要素は、システム404を構成し、図5および図6について本明細書で説明される方法および動作を実行する、ハードウェア構成要素である。ハードウェア構成要素の例は、上述の例示された装置、ユニット、モジュール、およびデバイスに限定されず、コントローラ、センサ、ジェネレータ、ドライバ、および当業者に知られている他の任意の電子部品を含むことができる。そのような構成要素は、設計上の必要性に応じて可変的に配置されてもよく、有線または無線の手段を通じて互いに通信してもよい。 As with system 4 and FIGS. 1-3, the exemplary apparatus, units, modules, devices, and other components shown in the figures are hardware components that make up system 404 and perform the methods and operations described herein with respect to FIGS. 5 and 6. Examples of hardware components are not limited to the exemplary apparatus, units, modules, and devices described above, but may include controllers, sensors, generators, drivers, and any other electronic components known to one of ordinary skill in the art. Such components may be variably arranged according to design needs and may communicate with each other through wired or wireless means.
本明細書で説明する非限定的な例では、システム404は、コンピューティング複合体410を含む。コンピューティング複合体410は、1つ以上のプロセッサ412および1つ以上の記憶手段414を含むことができるが、これに限定されるものではない。コンピューティング複合体410のプロセッサ412およびストレージ414は、コンピューティング複合体410の適切な動作を容易にするために、任意の方法で方向付けられ、位置付けられ、または接続され得る。これには、有線構成、無線構成、ローカル構成、広域構成、および互換性のあるネットワークプロトコルを通じてそれらの間に通信が確立され得る任意の組み合わせが含まれるが、これらに限定されるものではない。
In the non-limiting example described herein, the system 404 includes a
プロセッサ412は、1つ以上の処理要素によって実装される。そのような処理要素は、論理ゲートのアレイ、コントローラおよび算術論理ユニット、デジタル信号プロセッサ、マイクロコンピュータ、プログラマブル論理コントローラ、フィールドプログラマブルゲートアレイ、プログラマブル論理アレイ、マイクロプロセッサ、または所望の結果を得るために定められた方法で命令に応答し実行できる、当業者に知られている任意の他のデバイスまたはデバイスの組み合わせであってもよい。
簡略化のため、本明細書で説明する例示的なプロセッサ412の説明では単数形「プロセッサ」を使用することがあるが、他の例では複数のプロセッサ412が使用されるか、プロセッサ412が複数の処理要素、または複数のタイプの処理要素、またはその両方を含む。一例では、ハードウェア構成要素のシステム404は、コンピューティング複合体410の複数のプロセッサ412を含み、別の例では、システム404のハードウェア構成要素は、独立したプロセッサまたはプロセッサを含む別のコントローラを含み、これは、その後、コンピューティング複合体410のプロセッサ412からデータを受信するためにデータ通信をする。コンピューティング複合体410のプロセッサ412は、後述するシステム404の他の構成要素とともに、ハードウェア構成要素として定義され得る。プロセッサ412と同様に、処理機能を含むおよび他のハードウェア構成要素は、異なる処理構成のうちの任意の1つ以上に従って定義されてもよく、その例には、単一プロセッサ、独立プロセッサ、並列プロセッサ、単一命令単一データ(SISD)多重処理、単一命令多重データ(SIMD)多重処理、多重命令単一データ(MISD)多重処理、および多重命令多重データ(MIMD)多重処理、がある。プロセッサ412は、ケーブルまたは無線ネットワークを介して、ハードウェア構成要素に接続されて、それに命令を提供するか、または他のプロセッサに接続されて、マルチプロセッシング機能を有効にしてもよい。
For simplicity, the description of the
ハードウェア構成要素を実装して、以下に説明するような方法を実行するために、プロセッサ412またはシステム404内のプロセッサを含むハードウェアを制御するための、命令またはソフトウェアは、個別にまたは集合的に、プロセッサ412またはシステム404内のプロセッサを含むハードウェアを指示または構成して、機械または特殊目的コンピュータとして動作し、ハードウェア構成要素および以下に説明するような方法によって実行される動作を行うための、コンピュータプログラム、コードセグメント、命令またはその任意の組み合わせとして書かれる。一例では、命令またはソフトウェアは、コンパイラによって生成される機械コードのような、プロセッサ412またはシステム404内のプロセッサを含むハードウェアによって直接実行される機械コードを含む。別の例では、命令またはソフトウェアは、インタプリタを使用してプロセッサ412またはシステム404内のプロセッサを含むハードウェアによって実行される高位レベルのコードを含む。
The instructions or software for controlling the hardware, including the
当業者であるプログラマは、ハードウェア構成要素および上記のような方法によって実行される動作を行うためのアルゴリズムを開示する、図6に示されるフローチャート、および、ガラス、セメント、石灰、化学物質、油およびガス、または典型的には非金属と呼ばれるその他の材料の製造または精製のための高温プロセスに関する本明細書の対応する説明とに基づいて、命令またはソフトウェアを容易に書くことができる。 A programmer of ordinary skill in the art can readily write instructions or software based on the flow chart shown in FIG. 6, which discloses the hardware components and algorithms for performing the operations performed by the method as described above, and the corresponding description herein of high temperature processes for the manufacture or refining of glass, cement, lime, chemicals, oil and gas, or other materials typically referred to as non-metallic.
プロセッサ412またはプロセッサ412にリンクされた構成要素などのシステム404に実装されたハードウェア構成要素は、オペレーティングシステム(OS)およびOS上で動作する1つ以上のソフトウェアアプリケーションなどの命令またはソフトウェアを実行して、図5および6に関して以下で説明する動作を実行する。
Hardware components implemented in system 404, such as
プロセッサ412またはハードウェア構成要素を実装したシステム404内のプロセッサを含むハードウェアを制御して、以下に説明するような方法を実行するための命令またはソフトウェア、および任意の関連データ、データファイル、およびデータ構造は、ストレージ414に記録、保存、または固定されている。コンピューティング複合体410のストレージ414は、一般に、プロセッサ412によって実行される命令またはソフトウェアを記憶する1つ以上のメモリを指す。しかし、プロセッサ412またはプロセッサ412にリンクされた構成要素などのシステム404に実装されたハードウェア構成要素は、ローカルストレージを含むか、命令またはソフトウェアの実行に応答してストレージ414のデータについてアクセス、操作、処理、作成、および記憶をすることができる。
Instructions or software for controlling hardware, including the
ストレージ414は、1つ以上の非一時的なコンピュータ可読ストレージ媒体上のものを表していてもよい。ストレージ414は、コンピューティング複合体410のネットワークを介して一緒にリンクされた複数の非一時的なコンピュータ可読ストレージ媒体を表すものであってもよい。例えば、非一時的なコンピュータ可読ストレージ媒体は、コンピューティング複合体410内のシステム404から遠隔に配置された1つ以上のストレージ施設または1つ以上のデータセンターに配置されてもよい。そのような媒体は、コンピューティング複合体410のネットワークを通じてシステム404に接続されてもよい。コンピューティング複合体410のネットワークによって、データセンターまたはストレージ施設に遠隔配置された非一時的なコンピュータ可読ストレージ媒体が、ネットワークを介してコンピューティング複合体410のストレージ414内の非一時的なコンピュータ可読ストレージ媒体にデータを転送することを可能にする。さらに、ストレージ414は、遠隔に配置された非一時的なコンピュータ可読ストレージ媒体およびローカルに配置された非一時的なコンピュータ可読ストレージ媒体の両方を表すものであってもよい。
非一時的なコンピュータ可読ストレージ媒体の例としては、リードオンリーメモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、フラッシュメモリ、固体メモリ、CD-ROM、CD-R、CD+R、CD-RW、CD+RW、DVD-ROM、DVD-R、DVD+R、DVD-RW、DVD+RW、DVD-RAM、BD-ROM、BD-R、BD-R LTH、BD-RE、磁気テープ、フロッピーディスク、光磁気データストレージ装置、光データストレージ装置、ハードディスク、ソリッドステートディスク、および、当業者に既知の任意のデバイスが含まれ、これらは、命令またはソフトウェアおよび任意の関連するデータ、データファイル、およびデータ構造を非一時的な方法で記憶し、プロセッサ412またはプロセッサが命令を実行できるように、命令またはソフトウェアおよび任意の関連するデータ、データファイル、およびデータ構造を、コンピューティング複合体410のプロセッサ412またはシステム404内のプロセッサを含むハードウェアに提供できるものである。一例では、命令またはソフトウェアおよび任意の関連するデータ、データファイル、およびデータ構造は、命令およびソフトウェアおよび任意の関連するデータ、データファイル、およびデータ構造が、プロセッサ412によって分散方式で記憶、アクセス、および実行されるように、ネットワーク結合コンピュータシステム上に分散配置される。
Examples of non-transitory computer-readable storage media include read-only memory (ROM), random access memory (RAM), flash memory, solid-state memory, CD-ROM, CD-R, CD+R, CD-RW, CD+RW, DVD-ROM, DVD-R, DVD+R, DVD-RW, DVD+RW, DVD-RAM, BD-ROM, BD-R, BD-R LTH, BD-RE, magnetic tape, floppy disk, magneto-optical data storage device, optical data storage device, hard disk, solid state disk, and any device known to one skilled in the art that can store instructions or software and any associated data, data files, and data structures in a non-transitory manner and provide instructions or software and any associated data, data files, and data structures to hardware, including
コンピューティング複合体410のプロセッサ412およびストレージ414以外のシステム404内のハードウェア構成要素の例は、端末406を含んでもよい。端末406は、例えばユーザ入力、ディスプレイ、またはそれらの組み合わせを含むことができるが、これらに限定されるものではない。図4では、端末406は、コンピューティング複合体410に接続されているように図示されている。しかし、本明細書で開示される実施形態は、これに限定されない。例えば、端末406は、プロセッサ412に直接、ストレージ414に直接、ストレージ414とプロセッサ412の両方に、またはシステム404の他の任意のハードウェア構成要素に接続されてもよい。
Examples of hardware components in system 404 other than
端末406は、プロセッサ412によって処理された、またはユーザによって入力された、ストレージ414に含まれる情報を表示するように構成され得る。プロセッサ412は、端末406に表示されるべきものを決定することを監督する。ストレージ414は、プロセッサ412によって生成され、端末406を介して入力されたデータを格納するように構成されてもよい。アプリケーション、ユーザ入力、およびプロセッサの計算は、耐火物性能を予測するために、プロセッサ412によるアクセスのためにストレージ414に格納されることがある。
The terminal 406 may be configured to display information contained in the
ストレージ414に接続されたシステム404の上記ハードウェアのさらなる例は、図4または図5の少なくとも1つに例示されており、少なくとも1つのレーザースキャナ420、補助熱電対402、1つ以上の外側ビュー赤外線カメラ422、1つ以上の内側ビュー赤外線カメラ403、サイクル時間記録装置423、補助記録装置424、環境測定熱電対425、非金属測定熱電対428、方位レーザー419、レーダー/トモグラフィスキャン用の1つ以上の圧力センサ407、1つ以上のガスセンサ409および1つ以上のトモグラフィセンサ411、などが挙げられることがある。
Further examples of the above hardware of the system 404 connected to the
このハードウェアのいくつかは、特定の用途においてのみ利用され得る。例えば、レーダー/トモグラフィスキャンのためのトモグラフィセンサ411の機能的使用は、システム404がガラス溶融炉における耐火物層を測定するために使用されている場合のレーダー波差分測定のための用途に限定されることがある。
Some of this hardware may only be utilized in certain applications. For example, the functional use of the
さらに、圧力センサ407およびガスセンサ409の機能的使用は、製造容器416がバーナーシステムを含み、可変燃料供給を使用し、または圧力下にあってガスの存在に曝露される場合に、システム404が耐火物ライニング434を測定するために採用されている石油化学用途に限定されることがある。具体的には、圧力センサ407によって取得された圧力測定値およびガスセンサ409によって取得されたガスタイプ測定値は、製造容器416内の圧力およびガス構成への曝露が耐火物ライニング434の寿命にどのように影響するかを検討するためにプロセッサ412に伝達され得る。
Furthermore, the functional use of
さらに、プロセッサ412を介したガラス引き抜き速度計算機の機能的使用は、ガラス引き抜き速度を計算するようにさらに構成されてもよく、このガラス引き抜き速度は、製造容器416内でガラスが溶かされる速度を表し、通常、1日に溶かされるガラスのトン数で表される。このような計算では、ガラスが製造容器416内で処理される速度、すなわち、1日に製造容器416を通過する材料の量が、耐火物ライニング434の寿命にどのように影響するかについて検討され得る。
Further, the functional use of the glass pull rate calculator via the
ストレージ414は、当業者に知られている任意の有線または無線の方法でこれらのハードウェア構成要素からデータを受信し、受信および記憶したデータを、さらなる処理のために、当業者に知られている任意の有線または無線の方法で、プロセッサ412に伝達することができる。これらの構成要素の動作は、以下の記載においてより詳細に説明される。
図5は、予測耐火物性能測定システム404によって耐火物ライニング434の未来の状態を予測することになる、製造容器416の外壁の内面にライニングがライニングされている例を示す模式図である。図5に示される例では、耐火物ライニング434は、製造容器416の外壁の内面にライニングされる。
Figure 5 is a schematic diagram showing an example in which a lining is applied to the inner surface of the outer wall of a
操業サイクル中に実施される製造プロセスの過酷さによっては、耐火物ライニング434は数ヶ月しかもたないかもしれない。操業サイクルの間、製造容器416の耐火物ライニング434は、溶融液体、または高温、研磨性、および侵食性の固体、または高温、腐食性のガスによって影響を受けると想定される。したがって、各操業サイクル後の製造容器416の耐火物ライニング434の構造条件は、実施される各操業サイクル前の製造容器416の耐火物ライニング434の構造条件とは大きく異なる可能性がある。
Depending on the severity of the manufacturing processes carried out during an operating cycle, the
前述したように、システム404は、少なくとも1つのレーザースキャナ420を含む。レーザースキャナ420は、固定式であっても移動式であってもよい。レーザースキャナ420は、非金属を取り扱う操業サイクルの前後に、耐火物ライニング434をスキャンするように構成される。レーザースキャナ420は、1秒間に1,000,000点の周波数でスキャンする能力を有するクラス1のアイセーフレーザーを有していてもよい。レーザースキャナ420はまた、20秒のスキャン速度および1~2mmの精度を有していてもよい。
As previously mentioned, the system 404 includes at least one
レーザースキャナ420は、レーザー支持装置421によって支持される。レーザー支持装置421は、レーザースキャナ420が静止している場合は静止支持体、レーザースキャナ420が移動している場合には移動支持体であってもよい。レーザースキャナ420が移動式である場合、レーザー支持装置421は、移動式レーザースキャナ420を動かすのに適していることが当業者によって知られている任意の支持手段であってもよい。レーザースキャナ420が静止している場合、レーザー支持装置421は、静止しているレーザースキャナ420を固定するのに適することが当業者によって知られている固定可能に支持する任意の手段であってもよい。
The
レーザースキャナ420によって実行されるスキャンの機能は、耐火物ライニング434の操業サイクル前および操業サイクル後の構造条件を観察した構造データを収集することを含むが、これらに限定はされない。このデータは、耐火物ライニング434の構造的状態に関して、記憶装置414での保存および/またはプロセッサ412による検討のために、コンピューティング複合体410に提供される。
The scanning functions performed by the
システム404はまた、動作サイクル中に製造容器416の外壁の外面の温度に関するデータを収集するために、動作サイクル中に製造容器416の外壁の外面の1回以上の赤外線スキャンを行うことができる1つ以上の外側ビュー赤外線カメラ422を含んでもよい。システム404はさらに、動作サイクル中に製造容器416の外壁の内面の温度に関するデータを収集するために、動作サイクル中に製造容器416の外壁の内面の1回以上の赤外線スキャンを行うことができる1つ以上の内側ビュー赤外線カメラ403を含んでもよい。
The system 404 may also include one or more exterior-view
一例では、製造容器416の外壁の外面の温度を戦略的に測定するために、外側ビュー赤外線カメラ422が製造容器416の外壁の周りのいくつかの場所に配置されることがある。操業サイクル中および操業サイクル同士の間の温度測定値は、外側ビュー赤外線カメラ422によって記録され、熱的な不一致について分析され得る。次いで、外側ビュー赤外線カメラ422から収集された温度データは、プロセッサ412によって耐火物ライニング434の劣化部分を特定するためにマッピングされてもよい。
In one example, an outside-view
別の例では、内側ビュー赤外線カメラ403は、製造容器416の外壁の内面の温度の測定を可能にするような場所に配置されるとよい。そのような場所は、製造容器416の入口開口部440、製造容器416の出口開口部418、または、内側ビュー赤外線カメラ403が製造容器416の外壁の内面の温度を測定できるようにするために当業者に知られている製造容器416の構造における任意の他の開口を含んでもよいが、それらに限定されない。
In another example, the inside-view
外側ビュー赤外線カメラ422は、操業サイクル中に製造容器416の温度が上昇したときの製造容器416の外壁の外面を画像化するのに適切であることが当業者に知られている任意の赤外線カメラであるとよい。内側ビュー赤外線カメラ403は、製造容器416の温度が操業サイクル中に上昇したときの製造容器416の外壁の内面を画像化するのに適切であることが当業者に知られている任意の赤外線カメラであるとよい。
The exterior-view
外側ビュー赤外線カメラ422および内側ビュー赤外線カメラ403からの温度データは、耐火物ライニング434の構造条件に関して、ストレージ414での保存および/またはプロセッサ412による検討のためにコンピューティング複合体410に提供されるとよい。ASTM 680-14を利用した解析または耐火物設計用に開発された熱伝達計算ソフトウェアを使用して、熱抵抗率および熱流束の観点から外側ビュー赤外線カメラ422によって得られた温度データを計算することができるが、ここに開示した実施形態はそれに限定されない。例えば、そのような温度データを計算できることが当業者に知られている任意のソフトウェアまたは解析方法を利用することができる。
Temperature data from the exterior-view
操業サイクル中の内側ビュー赤外線カメラ403からの温度測定値は、環境測定熱電対425または非金属測定熱電対428からの温度測定値を補完する役割を果たすことができる。
Temperature measurements from the inside view
前述のように、製造容器416がガラス溶融炉またはガラスの処理に使用される類似の容器である場合、トモグラフィセンサ411を介したレーダー/トモグラフィスキャンが、耐火物ライニング434の厚さの測定、操業サイクル中の耐火物ライニング434へのガラス含浸の発生率の検出、またはそれらの組合せに使用されてもよい。トモグラフィセンサ411を介したレーダー/トモグラフィー測定は、製造容器416の外壁の外面から行われる。トモグラフィセンサ411は、レーダー波技術を使用して、操業サイクル中に処理されるガラスと耐火物ライニング434との間の密度の差を識別する。
As previously mentioned, if the
さらに、上述のものも後述のものも、プロセッサ412による参照のためにコンピューティング複合体410に通信される、レーザースキャンデータ、温度データ、レーダーデータ、圧力データ、ガスデータ、ガラス引き抜き速度データ、またはそれらの組み合わせは、プロセッサ412への通信およびプロセッサによる検討を待っている、ストレージ414に記憶された他の測定された所定の操業パラメータと共に、追加的に考慮することが可能である。測定された操業パラメータは、圧力センサ407、ガスセンサ409、補助熱電対402、サイクル時間記録装置423、トモグラフィセンサ411、レーザースキャナ420、内側ビュー赤外線カメラ403、外側ビュー赤外線カメラ422、補助記録装置424、環境測定熱電対425、および非金属測定熱電対428などを含むがこれらに限定されない、先述のハードウェア手段を通じて、プロセッサ412による参照のためにコンピュータ複合体410に供給されてもよい。所定の操業パラメータは、耐火物ライニング434の未来の状態予測に関する未来の参照のために、ストレージ414に格納されてもよく、ユーザ入力またはプロセッサ412によって以前に処理された履歴データによって、端末406を介してコンピュータ複合体410に供給され得る。
Additionally, the laser scan data, temperature data, radar data, pressure data, gas data, glass pull rate data, or combinations thereof, both described above and below, communicated to the
所定の操業パラメータは、非金属を取り扱った過去の製造容器の外壁の内面にライニングされた、1つ以上の過去の耐火物ライニングに適用された1つ以上の耐火物に関連する履歴データと、耐火物ライニング434の初期の化学組成および起源と、耐火物ライニング434の初期の物理的設計と、製造容器416の操業サイクル中に製造されることが望まれる非金属のグレードと、所望の非金属のグレードを製造するために操業サイクル中に製造容器416へ加えられる充填成分または連続供給ミックス成分の物理的属性および化学的属性ならびにその量と、製造容器416に加えられる添加剤、着色剤または燃焼ガスの化学的属性およびその量を含むとよいが、これらに限定されない。
The predetermined operational parameters may include, but are not limited to, historical data relating to one or more refractories applied to one or more previous refractory linings that lined the inside surface of the outer wall of a previous production vessel that handled non-metallic materials, the initial chemical composition and origin of the
本願の目的のために、耐火物ライニング434の物理的設計は、耐火物ライニング434の構造詳細、耐火物ライニング434中の耐火物成分の形状、耐火物ライニング434中の耐火物成分のサイズ、および耐火物ライニング434中の耐火物成分の組合せを含んでもよいが、これらに限定されない。
For purposes of this application, the physical design of the
追加の測定された操業パラメータは、製造容器416が操業サイクルの前に予熱または昇温されるときの、またはサイクルの後に冷却されるときの、予熱、昇温、または冷却の温度および持続時間スケジュールを含むとよいが、これらに限定はされない。さらなる測定された操業パラメータは、操業サイクルの累積持続時間によって定義されるサイクル時間、または特定の非金属製造操作において特定される任意の他の関連する測定された操業パラメータを含むとよい。
Additional measured operational parameters may include, but are not limited to, preheat, warm-up, or cool-down temperatures and duration schedules when the
上記のデータを使用して、プロセッサ412は、操業サイクルが製造容器416の耐火物ライニング434に及ぼした曝露影響を算出し、1回以上の後続の操業サイクル後の耐火物ライニング434の未来の状態を予測することができる。操業サイクルが耐火物ライニング434に及ぼした曝露影響は、操業サイクル前の耐火物ライニング434の構造条件と操業サイクル後の耐火物ライニング434の構造条件とを比較することによって算出されてもよい。算出された曝露影響に基づいて、1回以上の後続の操業サイクル後の耐火物ライニング434の未来の状態が予測される。言い換えれば、最初のサイクルの曝露影響は、2回目のサイクル、3回目のサイクルなどの後の耐火物ライニング434の未来の状態を予測するために使用することができる。プロセッサ412は、上記で言及されたすべてのデータ源からのデータを参照してもよいが、それに限定されるものではなく、本明細書で言及されていない他のデータ源を含むことも考えられる。
Using the above data, the
一例では、耐火物ライニング434の未来の状態の予測を補うために、外側ビュー赤外線カメラ422および内側ビュー赤外線カメラ403から収集された温度データを、各操業サイクルの前、各操業サイクルの最中、および各操業サイクルの後における耐火物ライニング434の構造条件と相関させることによって、耐火物ライニング434の曝露影響の算出を補ってもより。これにより、未来の状態をより正確に予測することができるようになる。
In one example, to supplement predictions of the future condition of the
別の例では、耐火物ライニング434の未来の状態の予測を補うために、耐火物ライニング434の曝露影響の算出は、収集された構造条件データとの相関において、前述の所定のまたは測定した1つ以上の操業パラメータが耐火物ライニング434への操業サイクルの曝露影響に及ぼす操業上の影響を考慮することによって補われてもよい。
In another example, to supplement the prediction of the future state of the
一例として、非金属を製造する過去の製造容器の外壁の内面にライニングされた1つ以上の過去の耐火物ライニングに適用された1つ以上の耐火物に関連する履歴データを使用して、曝露影響の履歴パターンを確立することができる。そのような履歴パターンは、非金属を製造する動作サイクルの前後の耐火物ライニング434の構造状態の比較、および外側ビュー赤外線カメラ422と内側ビュー赤外線カメラ403から収集された温度データのそれとの相関を補完できる。そのような履歴データは、連続するそれぞれの操業サイクル後の、後続の耐火物ライニングの未来の状態を、プロセッサ412が、より高い精度で予測できるようにするために、曝露影響の算出後にコンピュータ複合体410のストレージ414に蓄積されるとよい。
As an example, historical data relating to one or more refractories applied to one or more past refractory linings lined on the inside surface of the outer wall of a past production vessel producing non-metallics can be used to establish a historical pattern of exposure effects. Such historical patterns can complement a comparison of the structural condition of the
曝露影響の算出を支援するための測定された操業パラメータの使用に関して、製造容器416内の環境温度を測定するために、環境測定熱電対425が設けられるとよい。製造容器416内で処理される非金属の温度を測定するために、非金属測定熱電対428が設けられるとよい。
With respect to using the measured operational parameters to assist in calculating exposure impacts, an
さらに、製造容器416が空で、製造容器416が非金属で満たされる前に予熱または昇温されているとき、または動作サイクルの終了時に製造容器416が冷却されている間の製造容器416の温度を測定するために、補助熱電対402が設けられるとよい。補助熱電対402、環境測定熱電対425、および非金属測定熱電対428は、耐火物ライニング434の未来の状態の予測に従った曝露影響の算出中におけるプロセッサ412による検討のために、測定された温度を計算複合体410に提供することができる。
Additionally,
サイクル時間の継続時間を監視するために、本明細書で取り上げたサイクル時間記録装置423などの記録機構を使用して、非金属、コーティング、またはそれらの組み合わせが操業サイクル中に耐火物ライニング434と接触している間の累積接触持続時間を測定してもよい。
To monitor the duration of the cycle time, a recording mechanism such as the
さらに、予熱、昇温、または冷却の持続時間を監視するために、本明細書で取り上げた補助記録装置424などの記録機構を使用して、操業サイクルの前に製造容器416に対して行われた昇温、または操業サイクルの終わりに製造容器416に対して行われた冷却の持続時間と温度を制御し記録してもよい。具体的には、昇温または冷却の持続時間は、補助記録装置424によって、わずか数時間から数日に及ぶものまで測定できる。補助記録装置424は、ガスの自動遮断装置とともに、ガス式予熱装置に組み込むことができる。
Furthermore, to monitor the duration of preheating, heating up, or cooling, a recording mechanism such as the
レーザースキャナ420による耐火物ライニング434のレーザースキャンの前に、製造容器416をスキャンして、製造容器416の物理的方位を特定するために、方位レーザー419が設けられてもよい。方位レーザー419によって行われるスキャンは、レーザースキャナ420によって行われる耐火物ライニング434のレーザースキャンを支援し、その精度を高めるのに役立つ。製造容器416の物理的な向きは、製造容器416が使用されているプロセスまたは施設に対する製造容器416の位置に関連する。方位レーザー419は、製造容器416の正しい位置決めを決定するためのプロセッサ412による検討のために、製造容器416の特定された物理的な向きをコンピューティング複合体410に提供して、耐火物ライニング434の未来の状態の予測に従った曝露影響の正確な算出のために役立てる。
An
より詳細には、方位レーザー419からのデータは、プロセッサ412が、耐火物ライニング434の表面の空間的測定値から厚さ測定値を算出することを可能にし得る。このような測定値は、製造容器416の物理的な位置および向きが推定されているか、または正確に知られていない限り、導き出すことができない。方位レーザー419からのデータは、プロセッサ412は、製造容器416の物理的な位置および向きを正確に知ることを可能にし得る。
More specifically, data from the
方位レーザー419は、製造容器416の外壁を直接視認できる、安全で遮るもののない任意の場所に配置することができるので、方位レーザー419は、製造容器416の関連する耐火物ライニング箇所をスキャンするように配置されるだろう。また、方位レーザー419による物理的な方位特定は、製造容器416に関するレーザースキャナ420によって提供されるデータを通じて補足され得ることに留意されたい。
The
次に図5および図6を参照すると、製造容器416の外壁の内面にライニングされ、耐火物ライニング434が非金属に曝露される間に操業サイクルに曝露される耐火物ライニング434の未来の状態を予測する方法600が説明される。
Now referring to Figures 5 and 6, a
方法600の記載の目的のために、「製造容器」は、非金属に曝される製造容器416などの容器、および非金属を処理または製造するための環境を指すことがある。さらに、プロセッサ412およびその他の任意の制御ユニットを含むコンピューティング複合体410は、スキャン、測定、製造容器416に対する材料の移送または製造容器からの材料の移送、観察、収集、判定、予測、および検討を含むがこれらに限定されない、すべてのプロセスを制御することを可能にする。
For purposes of the description of
一例では、製造容器416は、レーザースキャナ420による耐火物ライニング434の任意のスキャンの前に、製造容器416の物理的な向きを特定するために、最初に方位レーザー419によってスキャンされるとよい。製造容器416の物理的な向きは、製造容器416に関するプロセッサ412による任意のさらなる検討、判定、および予測の間に、プロセッサ412によって参照されてもよい。
In one example, the
さらに、物理的方位スキャンの後、耐火物ライニング434の任意のスキャンの前で、製造容器416が操業サイクルの準備のために予熱または昇温されている間あるいは操業サイクルの後に冷却されている間の、予熱温度、昇温温度、冷却温度と、製造容器416が操業サイクルの前に予熱または昇温されている間あるいは操業サイクル後に冷却される間の持続時間と、が、補助熱電対402により測定され、補助装置424により記録されてもよい。補助熱電対402および補助装置424によってそれぞれ収集された温度データおよび予熱持続時間は、非金属を製造するための高温環境に関する操業パラメータが、それに曝露された後の耐火物ライニング434の構造状態に及ぼす操業上の影響を考慮する際の測定パラメータとしてプロセッサ412によって使用されてもよい。
Additionally, after the physical orientation scan and prior to any scan of the
操業パラメータのさらなる測定が、操業サイクル中に実行されてもよく、例えば、これらに限定されないが、非金属熱電対428による製造容器416内の非金属の温度の測定、環境測定熱電対425による製造容器416内の環境の温度の測定、サイクル時間記録装置423による加熱中に非金属および環境が耐火物ライニング434と接触している間の累積接触持続時間の測定が挙げられ、これらは以下に詳細に説明される。上述のような所定の操業パラメータは、都合の良いときにコンピューティング複合体410に提供することができる。しかしながら先述したように、また以下でさらに説明されるように、コンピューティング複合体410に提供される任意の所定の操業パラメータは、耐火物ライニング434への曝露影響の算出においてプロセッサ412によって考慮されることになる。
Further measurements of operational parameters may be performed during the operational cycle, including, but not limited to, measuring the temperature of the non-metal in the
任意の追加の準備工程が完了した後、操業サイクルの前に、製造容器416の耐火物ライニング434のレーザースキャンが実施される(S601)。操業サイクルの前のレーザースキャンの実施は、レーザースキャナ420によって実行できる。操業サイクル前のレーザースキャンの実施には、耐火物ライニング434の操業サイクル前の構造条件に関するデータの収集が含まれる場合がある。
After any additional preparatory steps are completed, a laser scan of the
次に、操業サイクルが実行され、その間に製造容器416が非金属を製造するための高温環境で満たされ、その後、高温環境内で製造された非金属で満たされる。動作サイクルが完了した後、製造容器416の耐火物ライニング434のレーザースキャンを再度実施する(S602)。操業サイクル前のレーザースキャンの実施と同様に、操業サイクル後のレーザースキャンの実施も、レーザースキャナ420によって実行することができる。さらに、操業サイクル後のレーザースキャンの実施は、耐火物ライニング434の操業サイクル後の構造状態に関連するデータの収集を含むこともできる。
Next, an operating cycle is performed during which the
操業サイクル前のレーザースキャンおよび操業サイクル後のレーザースキャンの後、プロセッサ412は、耐火物ライニング434に対する操業サイクルの曝露影響を算出する(S603)。プロセッサ412は、収集された操業サイクル前の構造条件データと収集された操業サイクル後の構造条件データとを比較することによって、曝露影響を決定できる。操業サイクルの曝露影響の算出後、プロセッサ412は、操業サイクルの曝露影響の算出に基づいて、1回以上の後続の操業サイクル後の耐火物ライニング434の未来の状態を予測する(S604)。
After the pre-operation cycle laser scan and the post-operation cycle laser scan, the
この予測は、製造容器416が耐火物ライニング434を用いて再び使用できるか、あるいは耐火物ライニング43を交換するが必要があるかを判断するために極めて重要な情報を提供する。これにより、製造容器416に過度の構造的損傷をもたらす事故を回避することができ、その結果、ダウンタイムの減少、効率の向上、およびコスト削減をもたらすことができる。
This prediction provides vital information to determine whether the
一例として、操業サイクル中に、製造容器416の外壁の外面に1回以上の赤外線スキャンが、外側ビュー赤外線カメラ422によって実施されてもよい。このスキャンによって、外側ビュー赤外線カメラ422は、操業サイクル中に検出された外面の温度に関するデータをそれぞれ収集することができる。この温度データは、収集された構造状態データと相関して、より正確に曝露の影響を判定し、未来の状態を予測することができ、同時に、算出された曝露影響に基づいて耐火物ライニング434の劣化部分を特定することができる。
As an example, one or more infrared scans may be performed by the exterior view
別の実施例では、曝露影響の算出は、収集された構造条件データと相関し、および、任意に、この特定の実施例では、赤外線スキャンからの収集された温度データと相関して、測定された、あるいは所定の操業パラメータの1つ以上が、操業サイクル中に耐火物ライニング434に及ぼす操業上の影響を考慮することを含む。
In another embodiment, the calculation of the exposure impact includes considering the operational impact of one or more of the measured or predefined operational parameters on the
所定の操業パラメータは、本明細書で先述した所定の操業パラメータを含み、これらに限定されないが、以下のものを含む:高温環境および非金属に曝露された1つ以上の過去の耐火物ライニングに適用された1つ以上の耐火物に関する履歴データ、耐火物ライニング434の初期の化学組成および起源、耐火物ライニング434の初期の設計、操業サイクル中に製造容器416に添加される充填成分または連続供給ミックス成分の物理的属性および化学的属性ならびにその量、そして、内部に耐火物ライニング434がライニングされている期間中の製造容器416の履歴。
The predetermined operating parameters include those previously described herein, but are not limited to the following: historical data regarding one or more refractories applied to one or more previous refractory linings exposed to high temperature environments and non-metals, the initial chemical composition and origin of the
測定された操業パラメータは、本明細書で先述した操業パラメータを含み、これらに限定されないが、以下のものを含む:補助熱電対402によって測定された、予熱、昇温または冷却の温度および温度変化、補助装置424によって測定された、補助熱電対によって測定される製造容器416の変化が生じる期間、非金属測定熱電対428による製造容器416内の非金属の温度測定値、環境測定熱電対425による製造容器416内の環境の温度の測定値、内側ビュー赤外線カメラ403による耐火物ライニング434の内面の温度の測定値、サイクル時間記録装置423による操業サイクル中に非金属および環境が耐火物ライニング434に接触している累積接触持続時間の測定値、圧力センサ407およびガスセンサ409による製造容器416内の圧力およびガスタイプのそれぞれの測定値、トモグラフィセンサ411によるレーダー/トモグラフィスキャンを介した耐火物ライニング434の厚さの測定、プロセッサ412によって計算されるガラス引き抜き速度測定値。
The measured operational parameters include those previously described herein, but are not limited to the following: preheat, warm-up or cool-down temperatures and temperature changes measured by
以上、本発明の具体的な実施形態を説明した。この実施形態は、例示のみを目的として記載されており、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、多数の変更および修正が当業者によって実施され得ることを理解されたい。そのようなすべての修正および改変は、それらが請求された本発明またはその均等物の範囲内に入る限りにおいて本発明に含まれることが意図される。 A specific embodiment of the present invention has been described above. It should be understood that this embodiment is described for purposes of example only, and that numerous changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the present invention. All such modifications and alterations are intended to be included in the present invention insofar as they come within the scope of the invention as claimed or the equivalents thereof.
Claims (18)
前記操業サイクル前に、前記耐火物ライニングの操業前レーザースキャンを1回以上実施して、前記操業サイクル前の構造条件に関するデータを収集し、前記操業サイクル後に、前記耐火物ライニングの操業後レーザースキャンを1回以上実施して、前記操業サイクル後の構造条件に関するデータを収集するように構成された、1つ以上のレーザースキャナと、
収集された前記操業サイクル前の構造条件データと、収集された前記操業サイクル後の構造条件データとを比較することにより、前記操業サイクルの前記耐火物ライニングに対する曝露影響を算出し、算出された前記操業サイクルの前記曝露影響に基づき、後続の1回以上の操業サイクル後の前記耐火物ライニングの未来の状態を予測するように構成された、プロセッサと、
を含み、
前記プロセッサが、収集された前記構造条件データとの相関関係において、1つ以上の操業パラメータが前記操業サイクル中に前記耐火物ライニングに及ぼす操業上の影響を考慮して、前記曝露影響を算出するようにさらに構成され、
前記操業パラメータは、
1つ以上の過去の耐火物ライニングに適用された1つ以上の耐火物に関する履歴データ、と、
前記耐火物ライニングの初期の化学組成および起源、と、
前記耐火物ライニングの初期の物理的設計、と、
前記操業サイクル中に製造容器に加えられる充填成分または連続供給ミックス成分の物理的属性および化学的属性ならびにその量、と、
前記耐火物ライニングが前記製造容器の前記外壁の内面にライニングされている期間中の前記製造容器の履歴、と
からなる群から選択される1つ以上の予め定められた操業パラメータを含む、
測定システム。 1. A measurement system for predicting a future state of a refractory lining that lines an inner surface of an outer wall of a production vessel and is exposed to an operating cycle, comprising:
one or more laser scanners configured to perform one or more pre-operation laser scans of the refractory lining prior to the operational cycle to gather data regarding its structural condition before the operational cycle, and to perform one or more post-operation laser scans of the refractory lining after the operational cycle to gather data regarding its structural condition after the operational cycle;
a processor configured to calculate an exposure impact of the operational cycle on the refractory lining by comparing collected pre-operational cycle structural condition data with collected post-operational cycle structural condition data, and to predict a future state of the refractory lining after one or more subsequent operational cycles based on the calculated exposure impact of the operational cycle;
Including,
the processor is further configured to calculate the exposure impact taking into account operational effects of one or more operational parameters on the refractory lining during the operating cycle in correlation with the collected structural condition data;
The operational parameters are:
historical data relating to one or more refractories applied to one or more previous refractory linings; and
the initial chemical composition and origin of the refractory lining; and
an initial physical design of the refractory lining; and
the physical and chemical attributes and amounts of charge or continuously fed mix ingredients added to the manufacturing vessel during said operating cycle; and
a history of the production vessel during the period in which the refractory lining is lining the inner surface of the outer wall of the production vessel;
Measurement system.
前記プロセッサが、収集された前記外面の前記温度データを、収集された前記構造条件データと相関させることによって前記曝露影響を算出するようにさらに構成され、
そして前記プロセッサが、収集された前記温度データをマッピングして、前記耐火物ライニングの劣化部分を特定するようにさらに構成される、請求項1に記載のシステム。 one or more outside-view infrared cameras configured to perform one or more infrared scans of an exterior surface of the exterior wall of the manufacturing vessel during the operational cycle to collect temperature data regarding a temperature of the exterior surface during the operational cycle;
the processor is further configured to calculate the exposure impact by correlating the collected temperature data of the exterior surface with the collected structural condition data;
2. The system of claim 1, wherein the processor is further configured to map the collected temperature data to identify deteriorated portions of the refractory lining.
前記プロセッサが、収集された前記トモグラフィデータを、収集された前記構造条件データの操業上の影響と相関させることによって、前記曝露影響を算出するようにさらに構成される、請求項1に記載のシステム。 one or more tomographic sensors configured to perform one or more tomographic scans of the production vessel from an exterior surface of the outer wall of the production vessel during the operational cycle to collect tomographic data related to one or more of:
2. The system of claim 1, wherein the processor is further configured to calculate the exposure impact by correlating the collected tomographic data with operational impacts of the collected structural condition data.
前記耐火物ライニングの操業前レーザースキャンを前記操業サイクル前に1回以上実施して、操業サイクル前の構造条件に関するデータを収集することを操業サイクル前に実施すること、と、
前記操業サイクル後に、前記耐火物ライニングの操業後レーザースキャンを1回以上実施して、前記耐火物ライニングの操業サイクル後の構造条件に関するデータを収集すること、と、
収集された操業サイクル前の構造条件データと、収集された操業サイクル後の構造条件データとを比較することにより、前記耐火物ライニングに対する前記操業サイクルの曝露影響の算出を、プロセッサにより行うこと、と、
算出された前記操業サイクルの前記曝露影響に基づき、後続の1回以上の操業サイクル後の前記耐火物ライニングの未来の状態の予測を、前記プロセッサにより行うこと、と、
を含み、
前記曝露影響の算出が、収集された構造条件データとの相関関係において、1つ以上の操業パラメータが前記操業サイクル中に前記耐火物ライニングに及ぼす操業上の影響を検討することをさらに含み、
前記操業パラメータが、
1つ以上の過去の耐火物ライニングに適用された1つ以上の耐火物に関する履歴データ、と、
前記耐火物ライニングの初期の化学組成および起源、と、
前記耐火物ライニングの初期の物理的設計、と、
前記操業サイクル中に前記製造容器に加えられる充填成分または連続供給ミックス成分の物理的属性および化学的属性ならびにその量、と、
前記耐火物ライニングが前記製造容器の前記外壁の内面にライニングされている期間中の前記製造容器の履歴、と
からなる群から選択される1つ以上の予め定められた操業パラメータを含む方法。 1. A method for predicting a future state of a refractory lining that lines an inner surface of an outer wall of a production vessel and is exposed to an operating cycle, comprising:
conducting a pre-operational laser scan of the refractory lining at least once prior to the operational cycle to gather data regarding the pre-operational cycle structural condition;
performing one or more post-operational laser scans of the refractory lining after the operational cycle to collect data regarding the structural condition of the refractory lining after the operational cycle;
calculating, by a processor, an exposure effect of the operational cycle on the refractory lining by comparing the collected pre-operational cycle structural condition data with the collected post-operational cycle structural condition data;
generating, by the processor, a prediction of a future state of the refractory lining after one or more subsequent operating cycles based on the calculated exposure impact of the operating cycle; and
Including,
calculating the exposure impact further comprises considering operational impacts of one or more operational parameters on the refractory lining during the operating cycle in correlation with collected structural condition data;
The operational parameters are:
historical data relating to one or more refractories applied to one or more previous refractory linings; and
the initial chemical composition and origin of the refractory lining; and
an initial physical design of the refractory lining; and
the physical and chemical attributes and amounts of charge or continuously fed mix ingredients added to the manufacturing vessel during the operating cycle; and
and a history of the production vessel during the period that the refractory lining is lining the inner surface of the outer wall of the production vessel.
前記曝露影響の算出が、収集された前記外面の温度データを、収集された構造条件データと関連付けること、および、収集された前記温度データをマッピングして、前記耐火物ライニングの劣化部分を特定すること、をさらに含む、請求項8に記載の方法。 performing one or more infrared scans of an exterior surface of the exterior wall of the manufacturing vessel during the operational cycle to collect data regarding a temperature of the exterior surface during the operational cycle;
9. The method of claim 8, wherein calculating the exposure impact further comprises correlating the collected exterior surface temperature data with collected structural condition data, and mapping the collected temperature data to identify deteriorated portions of the refractory lining.
前記曝露影響の算出が、収集された前記トモグラフィデータを、収集された前記構造条件データと相関させることをさらに含む、請求項8に記載の方法。 performing one or more tomographic scans from an exterior surface of the outer wall of the production vessel during the operational cycle to collect tomographic data related to one or more of:
The method of claim 8 , wherein calculating the exposure effect further comprises correlating the collected tomography data with the collected structural condition data.
前記操業サイクル前に、前記耐火物ライニングの操業サイクル前の構造条件に関するデータを収集し、前記操業サイクル後に、前記耐火物ライニングの操業サイクル後の構造条件に関するデータを収集するように構成された、1つ以上のレーザースキャナと、
収集された前記操業サイクル前の構造条件データと、収集された前記操業サイクル後の構造条件データとを比較することにより、前記操業サイクルの前記耐火物ライニングに対する曝露影響を算出し、算出された前記操業サイクルの前記曝露影響に基づき、後続の1回以上の操業サイクル後の前記耐火物ライニングの未来の状態を予測するように構成された、プロセッサと、
を含み、
前記プロセッサが、収集された前記構造条件データとの相関関係において、1つ以上の操業パラメータが前記操業サイクル中に前記耐火物ライニングに及ぼす操業上の影響を考慮して、前記曝露影響を算出するようにさらに構成され、
前記操業パラメータは、
1つ以上の過去の耐火物ライニングに適用された1つ以上の耐火物に関する履歴データ、と、
前記耐火物ライニングの初期の化学組成および起源、と、
前記耐火物ライニングの初期の物理的設計、と、
前記操業サイクル中に製造容器に加えられる充填成分または連続供給ミックス成分の物理的属性および化学的属性ならびにその量、と、
前記耐火物ライニングが前記製造容器の前記外壁の内面にライニングされている期間中の前記製造容器の履歴、と
からなる群から選択される1つ以上の予め定められた操業パラメータを含む、
測定システム。 1. A measurement system for predicting a future state of a refractory lining that lines an inner surface of an outer wall of a production vessel and is exposed to an operating cycle, comprising:
one or more laser scanners configured to collect, prior to the operational cycle, data relating to a pre-operational cycle structural condition of the refractory lining, and to collect, after the operational cycle, data relating to a post-operational cycle structural condition of the refractory lining;
a processor configured to calculate an exposure impact of the operational cycle on the refractory lining by comparing collected pre-operational cycle structural condition data with collected post-operational cycle structural condition data, and to predict a future state of the refractory lining after one or more subsequent operational cycles based on the calculated exposure impact of the operational cycle;
Including,
the processor is further configured to calculate the exposure impact taking into account operational effects of one or more operational parameters on the refractory lining during the operating cycle in correlation with the collected structural condition data;
The operational parameters are:
historical data relating to one or more refractories applied to one or more previous refractory linings; and
the initial chemical composition and origin of the refractory lining; and
an initial physical design of the refractory lining; and
the physical and chemical attributes and amounts of charge or continuously fed mix ingredients added to the manufacturing vessel during said operating cycle; and
a history of the production vessel during the period in which the refractory lining is lining the inner surface of the outer wall of the production vessel;
Measurement system.
前記プロセッサが、収集された前記外面の前記温度データを、収集された前記構造条件データと相関させることによって前記曝露影響を算出するようにさらに構成され、
そして前記プロセッサが、収集された前記温度データをマッピングして、前記耐火物ライニングの劣化部分を特定するようにさらに構成される、請求項14に記載のシステム。 one or more outside-view infrared cameras configured to collect temperature data regarding an exterior surface of the exterior wall during the operational cycle;
the processor is further configured to calculate the exposure impact by correlating the collected temperature data of the exterior surface with the collected structural condition data;
15. The system of claim 14, wherein the processor is further configured to map the collected temperature data to identify deteriorated portions of the refractory lining.
前記操業サイクル前に前記耐火物ライニングの操業サイクル前の構造条件に関するデータを、前記操業サイクル後に前記耐火物ライニングの操業サイクル後の構造条件に関するデータを、収集すること、を行うためのレーザースキャン手段と、
収集された前記操業サイクル前の構造条件データと、収集された前記操業サイクル後の構造条件データとを比較することにより、前記操業サイクルの前記耐火物ライニングに対する曝露影響を算出すること、と、算出された前記操業サイクルの前記曝露影響に基づき、後続の1回以上の操業サイクル後の前記耐火物ライニングの未来の状態を予測すること、を行うためのプロセッシング手段と、
を含み、
前記プロセッシング手段が、収集された前記構造条件データとの相関関係において、1つ以上の操業パラメータが前記操業サイクル中に前記耐火物ライニングに及ぼす操業上の影響を考慮して、前記曝露影響を算出するようにさらに構成され、
前記操業パラメータは、
1つ以上の過去の耐火物ライニングに適用された1つ以上の耐火物に関する履歴データ、と、
前記耐火物ライニングの初期の化学組成および起源、と、
前記耐火物ライニングの初期の物理的設計、と、
前記操業サイクル中に製造容器に加えられる充填成分または連続供給ミックス成分の物理的属性および化学的属性ならびにその量、と、
前記耐火物ライニングが前記製造容器の前記外壁の内面にライニングされている期間中の前記製造容器の履歴、と
からなる群から選択される1つ以上の予め定められた操業パラメータを含む、
測定システム。 1. A measurement system for predicting a future state of a refractory lining that lines an inner surface of an outer wall of a production vessel and is exposed to an operating cycle, comprising:
a laser scanning means for collecting data relating to a pre-operational cycle structural condition of the refractory lining before the operational cycle and data relating to a post-operational cycle structural condition of the refractory lining after the operational cycle;
processing means for calculating an exposure impact of the operational cycle on the refractory lining by comparing the collected pre-operational cycle structural condition data with the collected post-operational cycle structural condition data; and predicting a future state of the refractory lining after one or more subsequent operational cycles based on the calculated exposure impact of the operational cycle;
Including,
the processing means is further configured to calculate the exposure impact taking into account operational effects of one or more operational parameters on the refractory lining during the operating cycle in correlation with the collected structural condition data;
The operational parameters are:
historical data relating to one or more refractories applied to one or more previous refractory linings; and
the initial chemical composition and origin of the refractory lining; and
an initial physical design of the refractory lining; and
the physical and chemical attributes and amounts of charge or continuously fed mix ingredients added to the manufacturing vessel during said operating cycle; and
a history of the production vessel during the period in which the refractory lining is lining the inner surface of the outer wall of the production vessel;
Measurement system.
前記操業サイクル前に前記耐火物ライニングの操業サイクル前の構造条件に関する構造条件データを、前記操業サイクル後に前記耐火物ライニングの操業サイクル後の構造条件に関する構造条件データを、収集する手段と、
収集された前記操業サイクル前の構造条件データと、収集された前記操業サイクル後の構造条件データとを比較することにより、前記操業サイクルの前記耐火物ライニングに対する曝露影響を算出する手段と、
算出された前記操業サイクルの前記曝露影響に基づき、後続の1回以上の操業サイクル後の前記耐火物ライニングの未来の状態を予測する手段と、
を含み、
前記の、前記操業サイクルの前記耐火物ライニングに対する曝露影響を算出する手段が、収集された前記構造条件データとの相関関係において、1つ以上の操業パラメータが前記操業サイクル中に前記耐火物ライニングに及ぼす操業上の影響を考慮して、前記曝露影響を算出するようにさらに構成され、
前記操業パラメータは、
1つ以上の過去の耐火物ライニングに適用された1つ以上の耐火物に関する履歴データ、と、
前記耐火物ライニングの初期の化学組成および起源、と、
前記耐火物ライニングの初期の物理的設計、と、
前記操業サイクル中に製造容器に加えられる充填成分または連続供給ミックス成分の物理的属性および化学的属性ならびにその量、と、
前記耐火物ライニングが前記製造容器の前記外壁の内面にライニングされている期間中の前記製造容器の履歴、と
からなる群から選択される1つ以上の予め定められた操業パラメータを含む、
測定システム。 1. A measurement system for predicting a future state of a refractory lining that lines an inner surface of an outer wall of a production vessel and is exposed to an operating cycle, comprising:
a means for collecting structural condition data relating to a structural condition of the refractory lining before the operational cycle and collecting structural condition data relating to a structural condition of the refractory lining after the operational cycle;
means for calculating an exposure effect of the operational cycle on the refractory lining by comparing the collected structural condition data before the operational cycle with the collected structural condition data after the operational cycle;
means for predicting a future state of the refractory lining after one or more subsequent operating cycles based on the calculated exposure impact of the operating cycle;
Including,
the means for calculating an exposure impact on the refractory lining of the operational cycle is further configured to calculate the exposure impact taking into account operational impacts of one or more operational parameters on the refractory lining during the operational cycle in correlation with the collected structural condition data;
The operational parameters are:
historical data relating to one or more refractories applied to one or more previous refractory linings; and
the initial chemical composition and origin of the refractory lining; and
an initial physical design of the refractory lining; and
the physical and chemical attributes and amounts of charge or continuously fed mix ingredients added to the manufacturing vessel during said operating cycle; and
a history of the production vessel during the period in which the refractory lining is lining the inner surface of the outer wall of the production vessel;
Measurement system.
前記耐火物ライニングの操業サイクル前の構造条件に関する構造条件データを前記操業サイクル前に、前記耐火物ライニングの操業サイクル後の構造条件に関する構造条件データを前記操業サイクル後に、収集すること、と、
収集された前記操業サイクル前の構造条件データと、収集された前記操業サイクル後の構造条件データとを比較することにより、前記耐火物ライニングに対する前記操業サイクルの曝露影響を、プロセッサにより算出すること、と、
算出された前記操業サイクルの前記曝露影響に基づき、後続の1回以上の操業サイクル後の前記耐火物ライニングの未来の状態を、前記プロセッサにより予測すること、と、
を含み、
前記プロセッサが、収集された前記構造条件データとの相関関係において、1つ以上の操業パラメータが前記操業サイクル中に前記耐火物ライニングに及ぼす操業上の影響を考慮して、前記曝露影響を算出するようにさらに構成され、
前記操業パラメータは、
1つ以上の過去の耐火物ライニングに適用された1つ以上の耐火物に関する履歴データ、と、
前記耐火物ライニングの初期の化学組成および起源、と、
前記耐火物ライニングの初期の物理的設計、と、
前記操業サイクル中に製造容器に加えられる充填成分または連続供給ミックス成分の物理的属性および化学的属性ならびにその量、と、
前記耐火物ライニングが前記製造容器の前記外壁の内面にライニングされている期間中の前記製造容器の履歴、と
からなる群から選択される1つ以上の予め定められた操業パラメータを含む方法。 1. A method for predicting a future state of a refractory lining that lines an inner surface of an outer wall of a production vessel and is exposed to an operating cycle, comprising:
collecting structural condition data before an operational cycle relating to a structural condition of the refractory lining before the operational cycle and collecting structural condition data after the operational cycle relating to a structural condition of the refractory lining after the operational cycle;
calculating, by a processor, an exposure effect of the operational cycle on the refractory lining by comparing the collected pre-operational cycle structural condition data with the collected post-operational cycle structural condition data;
predicting, by the processor, a future state of the refractory lining after one or more subsequent operating cycles based on the calculated exposure impact of the operating cycle; and
Including,
the processor is further configured to calculate the exposure impact taking into account operational effects of one or more operational parameters on the refractory lining during the operating cycle in correlation with the collected structural condition data;
The operational parameters are:
historical data relating to one or more refractories applied to one or more previous refractory linings; and
the initial chemical composition and origin of the refractory lining; and
an initial physical design of the refractory lining; and
the physical and chemical attributes and amounts of charge or continuously fed mix ingredients added to the manufacturing vessel during said operating cycle; and
and a history of the production vessel during the period that the refractory lining is lining the inner surface of the outer wall of the production vessel.
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