(57)【要約】【課題】実機である炉体における耐火物の寿命を正確に予測することができる耐火物の寿命予測方法を提供する。【解決手段】本発明は、炉体１の内壁面４に内張りされた耐火物９の寿命を予測する方法であって、炉体１の内壁面４には、第１の耐火物９ａと、第１の耐火物９ａの一部に代えて設けられた第２の耐火物９ｂとが配備されており、第１の耐火物９ａと第２の耐火物９ｂとが混在する炉体１にて、実操業を行い、実操業後、第１の耐火物９ａの損耗速度（Ｆ１）と、第２の耐火物９ｂの損耗速度（Ｆ２）を測定し、測定した第１の耐火物９ａの損耗速度（Ｆ１）と、測定した第２の耐火物９ｂの損耗速度（Ｆ２）と、既知である第１の耐火物９ａの予測寿命（Ｌ１）とを用いて、第２の耐火物９ｂの予測寿命（Ｌ２）を求める。【選択図】図２
2016085202.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉体の内壁面に内張りされた耐火物の寿命を予測する方法であって、
前記炉体の内壁面には、第１の耐火物と、前記第１の耐火物の一部に代えて設けられた第２の耐火物とが配備されており、
前記第１の耐火物と前記第２の耐火物とが混在する前記炉体にて、実操業を行い、
実操業後、前記第１の耐火物の損耗速度（Ｆ１）と、前記第２の耐火物の損耗速度（Ｆ２）を測定し、
測定した前記第１の耐火物の損耗速度（Ｆ１）と、測定した前記第２の耐火物の損耗速度（Ｆ２）と、既知である前記第１の耐火物の予測寿命（Ｌ１）とを用いて、式（１）により、前記第２の耐火物の予測寿命（Ｌ２）を求める
ことを特徴とする耐火物の寿命予測方法。
【数１】
2016085202.tif 000019
【請求項２】
前記炉体の内壁面に、試験領域を設けておき、
前記試験領域において、前記第２の耐火物が前記第１の耐火物に隣接するように配備されていることを特徴とする請求項１に記載の耐火物の寿命予測方法。
【請求項３】
前記炉体が移動炉床炉であるに際しては、前記炉体の内壁面に少なくとも２箇所以上の試験領域を設けることを特徴とする請求項１又は２に記載の耐火物の寿命予測方法。
【請求項４】
前記少なくとも２箇所以上の試験領域のうち、一の試験領域を炉内温度が最高となる領域に設置すると共に、他の箇所の試験領域を炉内温度が最低となる領域に設置することを特徴とする請求項３に記載の耐火物の寿命予測方法。
【請求項５】
前記少なくとも２箇所以上の試験領域のそれぞれで得られる損耗速度比（Ｆ２／Ｆ１）と、それぞれの試験領域の炉内温度（Ｔ）とから式（２）で示される損耗速度比の温度関数を求め、
求められた損耗速度比の温度関数から得られた損耗速度比（Ｆ２／Ｆ１）と、前記第１の耐火物の予測寿命（Ｌ１）とを用いて、式（１）から第２の耐火物（Ｌ２）の予測寿命を求めることを特徴とする請求項３または４に記載の耐火物の寿命予測方法。
【数２】
2016085202.tif 000020
【請求項６】
前記第２の耐火物の損耗速度（Ｆ２）を測定する予備試験を行い、
前記予備試験おいて、前記第２の耐火物の損耗速度（Ｆ２）が所定の速度以下の場合に、請求項１又は２に記載された耐火物の寿命予測方法を用いて、前記第２の耐火物の予測寿命（Ｌ２）を求める
ことを特徴とする耐火物の寿命予測方法。
【請求項７】
前記第１の耐火物は、炉体に従来から採用されている既存耐火物であり、
前記第２の耐火物は、前記既存耐火物に代えて採用される代替耐火物である
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の耐火物の寿命予測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製鉄分野で用いられる炉体の内側に設けられた耐火物の寿命を予測する耐火物の寿命予測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知の如く、製鉄分野では鋳片などの対象材を加熱・熱処理する様々な炉体、例えば、加熱炉、均熱炉、移動炉床炉、固定炉床炉などが用いられる。これら炉体の内壁面（炉壁）には耐火物が設けられているが、炉体での処理プロセスを経過する中で温度や雰囲気によって耐火物が徐々に損耗する。また、対象材由来のダスト飛散物が耐火物の表面に付着し、そのダスト飛散物と耐火物とが反応して損耗を加速させることもある。このような状況下になると、炉壁に穴が開くようなトラブルに繋がることになる。
【０００３】
それ故、実際の炉体では、耐火物の損耗量は適切に管理されており、例えば耐火物の損耗量が閾値に達すると、新しい耐火物に張り替えられている。
上記した耐火物は、材質（品質）によって、雰囲気、温度、ダスト飛散物に対する耐損耗特性が異なる。また、加熱や熱処理を行う際のコストなどの面から可能な限り寿命が長い方がよい。そのため、炉体の使用条件（処理条件）に応じて、耐火物を選定することが必要である。
【０００４】
耐火物を選定するにあたっては、耐火物が内張りされた炉体にて実操業する際、その耐火物が所定の性能を備えているか否かを試験する必要がある。
耐火物の損耗量を測定する方法、すなわち耐火物の寿命予測方法は、例えば、溶融した侵食材（例えば、スラグなど）が装入されている試験用の容器内に、一定形状に切り出した試験用の耐火物を浸漬させて、その耐火物の損耗量を測定する「浸漬法」と、試験用の耐火物を内張りした容器内に溶融させた侵食材を投入して侵食させて、耐火物の損耗量を測定する「内張り法」に分類できる。
【０００５】
また、浸漬法と内張り法ともに、実操業に近づけるため、加熱の方法や容器の形状を異ならせた、幾つかの試験方法に分けられる。
例えば、高周波誘導炉内で溶融された侵食材の中に試験用の耐火物を投入し、その耐火物と溶融侵食材を相対的に振動させたりして、侵食させて耐火物の損耗量を測定する試験方法（高周波誘導炉を用いた試験法）や、耐火物を用いて作成したるつぼを試料とし、そのるつぼにスラグなどの侵食材を装入する。るつぼをバーナーやアークにより昇温させて、内部の侵食材を溶融させる。その後、るつぼを冷却し、溶融した侵食材の影響による耐火物の侵食・溶解の状態を評価する、すなわち耐火物の損耗量を測定する試験方法（るつぼ法による試験法：ＪＩＳ Ｒ ２２１４）などが挙げられる。
【０００６】
また、容器をドラム状に形成すると共に、内側に試験用の耐火物を貼り付けておき、そのドラム内に侵食材を投入してバーナー等で加熱溶融させ、そのドラムを回転させて溶融侵食材と耐火物を侵食させて、耐火物の損耗量を測定する試験方法（回転ドラム法による試験法）も挙げられる。
しかし、耐火物の損耗量の測定試験を実験室で行う場合、耐火物と侵食材（スラグ等）との反応が緩やかであるため、侵食による損耗の絶対量が小さく、耐火物の採用可否がつけ難いという問題が生じる。
【０００７】
そこで、侵食による耐火物の損耗の絶対量を大きくするために、容器の内側に耐火物を設ける際にその耐火物の配置位置を工夫することが考えられ、特許文献１に開示された技術などが存在する。
特許文献１には、回転ドラム内面に耐火物試料を内張りし、侵食材を投入してドラムを回転させ、耐火物試料の侵食試験を行う方法において、耐火物試料を内面側から突出するように内張りさせることで、侵食による損耗の絶対量を増加させるとともに、材料間の損耗量の差を拡大させ、同時に多種類の耐火物試料の耐食性を評価する試験方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−９６３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記した炉体において、何らかの理由で、これまで採用してきた耐火物（既存耐火物）とは異なる別の耐火物（代替耐火物）を採用することがある。その場合、代替耐火物は既存耐火物との寿命差（損耗量の差）が不明なことがしばしばある。既存耐火物との寿命差が不明なままで代替耐火物を採用すると、実操業中に炉体が損傷してしまう虞がある。例えば、代替耐火物の寿命が既存耐火物よりも短い（損耗速度が速い）場合、実操業している際に耐火物が必要以上に損耗し、炉壁に穴が開いてしまい、炉体のトラブルに繋がる虞がある。
【００１０】
そこで、 上記した特許文献１の技術を用いて、耐火物の損耗量を測定して、その損耗量から耐火物の寿命を予測することを考える。
特許文献１は、回転ドラムの内側に試料（耐火物）を設け、その耐火物に溶融した侵食材を侵食させて損耗量を測定する技術、すなわち実機（炉体）とは異なる試験体（回転ドラム）にて耐火物の損耗量（寿命予測）を測定する技術であるので、試料間の相対評価は可能である。
【００１１】
しかしながら、実機である炉体に用いる耐火物に関し、特許文献１の技術を適用させてその損耗量から寿命を予測した場合、同文献の試験条件が実機の雰囲気や温度などの使用環境と異なることがよくあり、実機における耐火物の寿命を正確に予測することが困難である。
そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、実機である炉体における耐火物の寿命を正確に予測することができる耐火物の寿命予測方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述の目的を達成するため、本発明は以下の技術的手段を講じた。
本発明にかかる耐火物の寿命予測方法は、炉体の内壁面に内張りされた耐火物の寿命を予測する方法であって、前記炉体の内壁面には、第１の耐火物と、前記第１の耐火物の一部に代えて設けられた第２の耐火物とが配備されており、前記第１の耐火物と前記第２の耐火物とが混在する前記炉体にて、実操業を行い、実操業後、前記第１の耐火物の損耗速度（Ｆ１）と、前記第２の耐火物の損耗速度（Ｆ２）を測定し、測定した前記第１の耐火物の損耗速度（Ｆ１）と、測定した前記第２の耐火物の損耗速度（Ｆ２）と、既知である前記第１の耐火物の予測寿命（Ｌ１）とを用いて、式（１）により、前記第２の耐火物の予測寿命（Ｌ２）を求めることを特徴とする。
【００１３】
【数１】
2016085202.tif 000003
【００１４】
好ましくは、前記炉体の内壁面に、試験領域を設けておき、前記試験領域において、前記第２の耐火物が前記第１の耐火物に隣接するように配備されているとよい。
好ましくは、前記炉体が移動炉床炉であるに際しては、前記炉体の内壁面に少なくとも２箇所以上の試験領域を設けるとよい。
好ましくは、前記少なくとも２箇所以上の試験領域のうち、一の試験領域を炉内温度が最高となる領域に設置すると共に、他の箇所の試験領域を炉内温度が最低となる領域に設置するとよい。
【００１５】
好ましくは、前記少なくとも２箇所以上の試験領域のそれぞれで得られる損耗速度比（Ｆ２／Ｆ１）と、それぞれの試験領域の炉内温度（Ｔ）とから式（２）で示される損耗速度比の温度関数を求め、求められた損耗速度比の温度関数から得られた損耗速度比（Ｆ２／Ｆ１）と、前記第１の耐火物の予測寿命（Ｌ１）とを用いて、式（１）から第２の耐火物（Ｌ２）の予測寿命を求めるとよい。
【００１６】
【数２】
2016085202.tif 000004
【００１７】
好ましくは、前記第２の耐火物の損耗速度（Ｆ２）を測定する予備試験を行い、前記予備試験おいて、前記第２の耐火物の損耗速度（Ｆ２）が所定の速度以下の場合に、請求項１又は２に記載された耐火物の寿命予測方法を用いて、前記第２の耐火物の予測寿命（Ｌ２）を求めるとよい。
好ましくは、前記第１の耐火物は、炉体に従来から採用されている既存耐火物であり、前記第２の耐火物は、前記既存耐火物に代えて採用される代替耐火物であるとよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明にかかる耐火物の寿命予測方法によれば、実機である炉体における耐火物の寿命を正確に予測することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１Ａ】Ｕ字型炉の平面図を示している。
【図１Ｂ】Ｕ字型炉の断面図（Ａ−Ａ断面）を示している。
【図２】耐火物が内張りされたＵ字型炉の内壁面の一部を模式的に示した図である。
【図３】本発明にかかる耐火物の寿命予測方法で予測した代替耐火物の予測寿命を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明にかかる炉内耐火物の寿命予測方法の実施形態を、図を基に説明する。
まず、本発明が適用される炉体１について、図を基に説明する。
製鉄分野では、対象材Ｗを加熱・熱処理する様々な炉体１、例えば、加熱炉、均熱炉、移動炉床炉、固定炉床炉などが用いられる。これら炉体１の内側には耐火物９が内張りされている。この実施形態では、炉体１として、内部が湾曲した形状を有するＵ字型炉（移動炉床炉）を例に挙げ説明する。なお、本発明は様々な炉体１にも適用可能であり、例えば、固定炉床炉にも適用することができる。
【００２１】
図１ＡはＵ字型炉の平面図を示し、図１ＢはＵ字型炉の断面図（Ａ−Ａ断面）を示している。
図１Ａに示すように、Ｕ字型炉は、略半円形からなる湾曲部２を有しており、この湾曲部２の外周直径は数十ｍと大型である。また、図１Ｂに示すように、湾曲部２の断面（Ａ−Ａ断面）は、内部の幅、高さとも数ｍに及ぶ矩形形状とされている。
【００２２】
Ｕ字型炉の内部は、側壁部３ａと天井部３ｂとからなる炉壁３と、その炉壁３の下側に配備された炉床５とを有している。また、炉床５の下側、すなわち床面にはレール８が敷設されている。
側壁部３ａと天井部３ｂの炉内側、すなわち内壁面４には、炉壁３を熱から保護する耐火物９が張られている。また、側壁部３ａには、損耗した耐火物９を取り替えたりするなどといった炉体１の整備を行うためのメンテナンス扉（図示せず）が設けられている。
【００２３】
一方、炉床５は、移動可能とされていて、鋳片Ｗ（対象材）などが載置される載置台６と、その載置台６を移動させる車輪７とを有している。この移動式の炉床５は、床面に敷設されたレール８上を移動する。なお、湾曲部２を通過するレール８は、湾曲部２と同じ曲率で敷設されており、炉床５はレール８の曲率に沿って移動する。炉床５に載置された鋳片Ｗは、その炉床５がＵ字型炉の湾曲部２を移動するにしたがって、昇温されることとなる。
【００２４】
なお、本実施形態では、Ｕ字型炉を例に挙げ説明しているが、当然の如く、本発明は、その他の加熱炉体も適用可能である。例えば、ペレット等の製鉄原料を炉床５に装入して、炉床５をレール８に沿って回転させながら反応を進める回転炉にも適用することができる。
炉体１の内側に張り付けられている耐火物９は、炉体１内での処理プロセスを経過する中（実操業）で温度や雰囲気によって徐々に損耗する。そのため、耐火物９は損耗量に従って綿密に管理されていて、所定の損耗量を超えると新しい耐火物９に張り替えられている。
【００２５】
ところが、何らかの理由（例えば、低コストのものや、新製品など）で、これまで採用してきた耐火物（既存耐火物９ａ）とは異なる別の耐火物（代替耐火物９ｂ）を採用することがある。これら耐火物９ａ，９ｂは、材質（品質）によって、雰囲気、温度、ダスト飛散物に対する耐損耗特性が異なっていて、代替耐火物９ｂと既存耐火物９ａとの寿命差（損耗量の差）が不明なことがしばしばある。
【００２６】
例えば、代替耐火物９ｂの寿命が既存耐火物９ａよりも短い（損耗速度が速い）場合や、採用前の時点では代替耐火物９ｂと既存耐火物９ａとの寿命差が不明とされる場合、実操業中に炉壁３に穴が開いてしまうなどトラブルが生じ、実操業を停止せざるを得なくなる。
また、従来行われている実験室でのラボ試験では、代替耐火物９ｂの損耗量の評価が１ｍｍ前後と小さい場合があるため、実機にて代替耐火物９ｂの予測寿命を求めると、大きくばらつくという問題もある。
【００２７】
そこで、本願発明者らは、内壁面４に既存耐火物９ａと代替耐火物９ｂを混在するように貼り付けた炉体１（実機）を用いて、その炉体１の内壁面４に配備された代替耐火物９ｂの寿命を予測する方法を発明した。
次に、本発明にかかる耐火物９の寿命予測方法の実施形態について、図を基に説明する。
【００２８】
図２は、既存耐火物９ａ（請求項における第１の耐火物）、及び代替耐火物９ｂ（請求項における第２の耐火物）が内張りされたＵ字型炉の内壁面４の一部を模式的に示した図である。
本発明の寿命予測方法は、既存耐火物９ａと代替耐火物９ｂとが混在する炉体１にて、実操業を行い、この実操業において、既存耐火物９ａの損耗速度（Ｆ１）と、代替耐火物９ｂの損耗速度（Ｆ２）を測定し、測定した既存耐火物９ａの損耗速度（Ｆ１）と、測定した代替耐火物９ｂの損耗速度（Ｆ２）と、既知である既存耐火物９ａの予測寿命（Ｌ１）とを用いて、代替耐火物９ｂの予測寿命（Ｌ２）を求めるものである。
【００２９】
詳しくは、図２に示すように、炉体１の側壁部３ａの内壁面４には、複数の既存耐火物９ａと、既存耐火物９ａの一部に代えて設けられた代替耐火物９ｂとが配備されている試験領域１０が設定される。この試験領域１０は、既存耐火物９ａと代替耐火物９ｂとが混在する領域が存在するともいえる。
試験領域１０は、炉体１内部の任意の箇所に設定することが可能であるが、本実施形態の場合、試験の実施容易性、試験作業の簡便性を考え、メンテナンス扉の炉内側に設定することが好ましい。また、試験領域１０は、炉体１の内壁面４において、既存耐火物９ａの損耗量が最も多い箇所、つまり既存耐火物９ａに対して厳しい環境下に設定することも好ましい。例えば、火炎バーナーの近傍や天井部３ｂの内壁面４に設定してもよい。
【００３０】
例えば、図２中の太実線の内側で示された領域に設定された試験領域１０においては、上下方向に３つずつ積み、且つ水平方向に４つずつ並べた代替耐火物９ｂを、それに対応する１２個の既存耐火物９ａを取り除いた内壁面４（空間）に配備する。すなわち、１２個の代替耐火物９ｂがまとめられた外周囲に、既存耐火物９ａが隣接するように配備されていることとなる。
【００３１】
なお、試験領域１０における、既存耐火物９ａと代替耐火物９ｂの配置関係は、図２に示すものに限定されない。例えば、既存耐火物９ａと代替耐火物９ｂとが数個ずつ交互に隣接するように配備してもよい。すなわち、既存耐火物９ａと代替耐火物９ｂとをモザイク状に配備してもよい。
このような既存耐火物９ａと代替耐火物９ｂとが混在する炉体１にて、所定の期間、実操業（実機試験）を行う。例えば、処理の対象である鋳片Ｗを所定の温度になるまで加熱する。実操業後に、既存耐火物９ａの損耗速度（Ｆ１）と、代替耐火物９ｂの損耗速度（Ｆ２）を測定する。
【００３２】
既存耐火物９ａの損耗速度（Ｆ１）は、実操業前の既存耐火物９ａの厚みと、実操業後の既存耐火物９ａの厚みとの差から、既存耐火物９ａの損耗厚を算出し、その損耗厚を実操業時間で除して算出する。代替耐火物９ｂの損耗速度（Ｆ２）の算出も同様に行う。
そして、測定した既存耐火物９ａの損耗速度（Ｆ１）と、測定した代替耐火物９ｂの損耗速度（Ｆ２）と、既存耐火物９ａの予測寿命（Ｌ１）とを用いて、式（１）により、代替耐火物９ｂの予測寿命（Ｌ２）を求める。
【００３３】
【数３】
2016085202.tif 000005
【００３４】
なお、既存耐火物９ａの予測寿命（Ｌ１）は、既存耐火物９ａ（製品）のスペックなどの既知のデータから予め求めていてもよいし、過去の操業データなどから求めていてもよいが、既存耐火物９ａの損耗速度（Ｆ１）と、代替耐火物９ｂの損耗速度（Ｆ２）を算出したのと同時期の操業データより求めた既存耐火物９ａの予測寿命（Ｌ１）を使用することが望ましい。
【００３５】
ところで、炉床が移動することにより昇温されるような炉（例えば、移動炉床炉）においては、炉内の領域により温度が異なることが多い。このような炉で寿命予測を行う場合は、第２実施形態に示すように損耗速度比（Ｆ２／Ｆ１）を炉内温度の関数として扱うことで高精度な寿命予測が可能となる。具体的には、第２実施形態の寿命予測方法では、炉体の内壁面に、少なくとも２箇所以上の試験領域を設定するものとなっている。
【００３６】
例えば、試験領域を、既存耐火物９ａの損耗量が最も多い箇所、つまり既存耐火物９ａに対して厳しい環境下に加えて、既存耐火物９ａの損耗量が最も少ない場所、つまり既存耐火物９ａに対して優しい環境下に設定する。このように炉内温度が異なる複数の試験領域から、複数の損耗速度比（Ｆ２／Ｆ１）が求まれば、損耗速度は炉内温度（Ｔ）と相関があるため、損耗速度比（Ｆ２／Ｆ１）を式（２）に示す温度の関数とすることにより、寿命予測をより精度よく行うことが可能となる。
【００３７】
【数４】
2016085202.tif 000006
【００３８】
次に、損耗速度比（Ｆ２／Ｆ１）を用いて、実際に代替耐火物９ｂの寿命予測を行う手順について説明する。
なお、以降の説明では、損耗速度比（Ｆ２／Ｆ１）が一定（炉内温度が変化しても値が変化しないもの）と考えて、代替耐火物９ｂの寿命予測を行う。
まず、代替耐火物９ｂの予測寿命（Ｌ２）を求めるための実操業（実機試験）を行う前には、代替耐火物９ｂの損耗速度（Ｆ２）を測定する予備試験を行うことが好ましい。
【００３９】
予備試験は、予測の対象となる代替耐火物９ｂの寿命が、既存耐火物９ａとの寿命に対して明らかに短すぎる（寿命差が大）、すなわち損耗速度が速すぎる場合に、その代替耐火物９ｂを予め除外する試験である。この予備試験は、実機（炉体１）にて行ってもよいし、実験機（実機をそのまま縮尺したような容器）にてラボ実験として行ってもよい。
この予備試験おいて、代替耐火物９ｂの損耗速度（Ｆ２）が所定の速度以下、つまり、代替耐火物９ｂの損耗速度（Ｆ２）が既存耐火物９ａの損耗速度（Ｆ１）に近い速度となった場合、この代替耐火物９ｂを「寿命予測可」と判断する。
【００４０】
そして、予備試験で「寿命予測可」と判断された代替耐火物９ｂの予測寿命（Ｌ２）を、上記した耐火物９の寿命予測方法を用いて求める。
なお、予備試験おいて、代替耐火物９ｂの損耗速度（Ｆ２）が所定の速度以下のものを「寿命予測可」としたが、代替耐火物９ｂの損耗速度（Ｆ２）が所定の速度より若干速くてもよい。つまり、既存耐火物９ａの性能と代替耐火物９ｂの性能との差が、大きく離れていなければよい。
【００４１】
予備試験を行うことで、所定の基準以上の代替耐火物９ｂを予め選別することができ、効率よく代替耐火物９ｂの予測寿命（Ｌ２）を行うことが可能となる。
【実施例】
【００４２】
次に、本発明の耐火物９の寿命予測方法の実験例（実施例１〜実施例３）について、述べる。
ここで、実施例１は、損耗速度比（Ｆ２／Ｆ１）が一定と考えて、代替耐火物９ｂの寿命予測を行った例である。実施例２、実施例３は、炉内温度から得られた損耗速度比（Ｆ２／Ｆ１）を基に、代替耐火物９ｂの寿命予測を行った例である。
【００４３】
実施例１〜実施例３では、既存耐火物９ａ（既存耐火物９ａのテスト材）、及び代替耐火物９ｂ（代替耐火物９ｂのテスト材）として、厚みが２５０ｍｍの耐火物を採用した。
＜実施例１＞
実施例１では、代替耐火物９ｂの予測寿命（Ｌ２）を求める手順としては、まず、既存耐火物９ａの予測寿命（Ｌ１）を求める。
【００４４】
既存耐火物９ａが炉壁３の内壁面４に内張りされた炉体１において、既存耐火物９ａの予測寿命（Ｌ１）を求める領域（実炉領域）を設定する。本実施例においては、実炉領域をＺｏｎｅＡ〜ＺｏｎｅＥの５つ設定する。
炉体１の内壁面４に新たに既存耐火物９ａを配備するメンテナンスを行った直後に、その炉壁３の３次元形状を測定し、得られた炉壁３の３次元形状を基準データとして取得する。
【００４５】
そして、新たに既存耐火物９ａが炉壁３に配備された炉体１にて、所定の期間、実操業を行う。例えば、鋳片Ｗなどを所定の温度になるまで加熱する。実操業後に、炉壁３の３次元形状を測定し、得られた炉壁３の３次元形状を操業データとして取得する。例えば、光切断法（例えば、特開２０１３−１４８３７５号公報）の技術などを用いて炉壁３の３次元形状を測定する。
【００４６】
基準データと操業データとの差から、既存耐火物９ａの損耗厚を求め、その損耗厚を操業した時間で除することで、既存耐火物９ａの各Ｚｏｎｅでの損耗速度を求め、既存耐火物９ａが有効残厚となるまでの時間を推定し、この推定値を既存耐火物９ａの予測寿命（Ｌ１）とする。なお、既存耐火物９ａの有効残厚は、全厚の１／２としている。
このような手順により、得られた既存耐火物９ａの予測寿命（Ｌ１）の結果を表１に示す。
【００４７】
【表１】
2016085202.tif 000007
【００４８】
表１に示すように、ＺｏｎｅＡにおいては、既存耐火物９ａの予測寿命（Ｌ１）が９．４７年という結果となり、ＺｏｎｅＡ〜ＺｏｎｅＥの中では最も長い寿命となる。つまり、ＺｏｎｅＡは、ＺｏｎｅＡ〜ＺｏｎｅＥおいて、炉体１内の環境が比較的穏やかであると推測できる。
また、ＺｏｎｅＣにおいては、既存耐火物９ａの予測寿命（Ｌ１）が３．６４年という結果となり、ＺｏｎｅＡ〜ＺｏｎｅＥの中では最も短い寿命となる。つまり、ＺｏｎｅＣは、ＺｏｎｅＡ〜ＺｏｎｅＥおいて、炉体１内の環境が最も厳しいものであると推測できる。
【００４９】
なお、既存耐火物９ａの予測寿命（Ｌ１）を求める際には、後述するように、既存耐火物９ａの残厚を実測（ハンドスケール）し、損耗厚を算出してもよい。
続いて、代替耐火物９ｂの予測寿命（Ｌ２）を求める。
まず、既存耐火物９ａと代替耐火物９ｂとの損耗速度比（Ｆ２／Ｆ１）を求める。なお、既存耐火物９ａの予測寿命（Ｌ１）を求めた結果より、最も損耗量の大きい領域のＺｏｎｅＣを試験領域１０に設定する。
【００５０】
試験領域１０に選定したＺｏｎｅＣにおいて、既存耐火物９ａの一部を取り除き、代替耐火物９ｂを配備する。実施例１では、ＺｏｎｅＣに、代替耐火物９ｂとして３種の焼成煉瓦（α−１）〜（α−３）と、４種の不定形耐火物（β−１）〜（β−４）を、新たな既存耐火物９ａと共に配備した。
そして、既存耐火物９ａと７種の代替耐火物９ｂの厚み（全厚：２５０ｍｍ）を基準データとする。既存耐火物９ａと７種の代替耐火物９ｂが炉壁３に配備された炉体１にて、所定の期間、既存耐火物９ａの予測寿命（Ｌ１）を求めたときと同じ条件で実操業を行う。例えば、鋳片Ｗなどを所定の温度になるまで加熱・保持するような操業を一定期間行う。
【００５１】
実操業後に、炉壁３の試験領域１０からこれら既存耐火物９ａと７種の代替耐火物９ｂを回収して、既存耐火物９ａと７種の代替耐火物９ｂの残厚の測定を行い（ハンドスケール）、操業データとして取得する。
取得した操業データ（残厚）と基準データ（全厚）との差から、既存耐火物９ａと代替耐火物９ｂの損耗厚を測定し、その損耗厚と操業時間から、実機における既存耐火物９ａの損耗速度（Ｆ１）と、各代替耐火物９ｂの損耗速度（Ｆ２）を求める。なお、既存耐火物９ａと代替耐火物９ｂの残厚については、平均的な損耗箇所を測定対象とする。
【００５２】
そして、既存耐火物９ａと各代替耐火物９ｂとの損耗速度比（Ｆ２／Ｆ１）をそれぞれ求める。
なお、試験領域１０の最外周部においては、隣接する既存耐火物９ａ以外の影響や、隣接する稼働中の実機の耐火物９の影響を受けて、代替耐火物９ｂが著しく損耗が進行している場合がある。そのときは、著しく損耗した代替耐火物９ｂは測定除外とする。また、代替耐火物９ｂの測定を複数箇所行った場合は、複数の測定値の平均をとり、その平均値を代替耐火物９ｂの損耗速度（Ｆ２）とする。
【００５３】
このような手順により得られた、試験領域１０における既存耐火物９ａと各代替耐火物９ｂとの損耗速度比（Ｆ２／Ｆ１）、つまり実施例１の損耗速度比（Ｆ２／Ｆ１）のを表２に示す。
【００５４】
【表２】
2016085202.tif 000008
【００５５】
表２に示すように、試験領域１０においては、既存耐火物９ａと、代替耐火物９ｂである焼成煉瓦（α−２）との損耗速度比（Ｆ２／Ｆ１）が１．３８となり、既存耐火物９ａの損耗速度（Ｆ１）と代替耐火物９ｂの損耗速度（Ｆ２）の差が、７種の代替耐火物９ｂのうち最も小さいことがわかる。
また、既存耐火物９ａと、代替耐火物９ｂである不定形耐火物（β−４）との損耗速度比（Ｆ２／Ｆ１）が３．０８となり、既存耐火物９ａの損耗速度（Ｆ１）と代替耐火物９ｂの損耗速度（Ｆ２）の差が、７種の代替耐火物９ｂのうち最も大きいことがわかる。
【００５６】
そして、ＺｏｎｅＡ〜ＺｏｎｅＥにおける代替耐火物９ｂの予測寿命（Ｌ２）を求める。なお、損耗速度比（Ｆ２／Ｆ１）は、表２に示す値（最も損耗量の大きい領域であるＺｏｎｅＣ）を用いることとする。
ＺｏｎｅＣにおける損耗速度比（Ｆ２／Ｆ１）と、ＺｏｎｅＡ〜ＺｏｎｅＥにおける既存耐火物９ａの予測寿命（Ｌ１）とを用いて、式（１）により、代替耐火物９ｂの予測寿命（Ｌ２）を求める。
【００５７】
【数５】
2016085202.tif 000009
【００５８】
このような実施例１の手順により、求められたＺｏｎｅＡ〜ＺｏｎｅＥにおける、７種の代替耐火物９ｂの予測寿命（Ｌ２）を表３に示す。なお、表３に示す７種の代替耐火物９ｂの予測寿命（Ｌ２）は、試験領域１０、すなわち最も損耗量の大きい領域であるＺｏｎｅＣでの損耗速度比（Ｆ２／Ｆ１）を用いて算出しているので、安全性を重視した結果となっている。
【００５９】
【表３】
2016085202.tif 000010
【００６０】
表３を参照するに、例えば、ＺｏｎｅＣにおいて、代替耐火物９ｂを１．５年持たせようとした場合、焼成煉瓦（α−１）、（α−２）、（α−３）、不定形耐火物（β−１）の４つの代替耐火物９ｂが選定可能であることがわかる。
また、例えば、ＺｏｎｅＡにおいて、代替耐火物９ｂを６年持たせようとした場合、焼成煉瓦（α−１）、（α−２）の２つの代替耐火物９ｂが選定可能であることがわかる。
【００６１】
以上より、炉体１の内壁面４に試験領域１０を設定することで、炉体１の全ての内壁面４に既存耐火物９ａと代替耐火物９ｂとを混在するように配備する必要がなく、簡便に代替耐火物９ｂの予測寿命（Ｌ２）を求めることが可能となる。
図３は、以上述べた実施例１の耐火物９の寿命予測方法により、代替耐火物９ｂの予測寿命（Ｌ２）を予測した結果を示している。
【００６２】
図３に示すように、実施例１の耐火物９の寿命予測方法は、少なくとも数か月間のデータを用いて評価が行えるため、従来の実験室でのラボ実験より、数年ごとの代替耐火物９ｂの予測寿命（Ｌ２）を精度よく求めることができる。
図３を参照するに、実施例１の耐火物９の寿命予測方法で代替耐火物９ｂの予測寿命（Ｌ２）を求めると、従来の実験室でのラボ実験で予測した代替耐火物９ｂの予測寿命の幅より、狭い予測寿命（Ｌ２）の幅（予測精度）になることがわかる。すなわち、本発明の耐火物９の寿命予測方法で求めた代替耐火物９ｂの予測寿命（Ｌ２）は、従来の手法で求めた代替耐火物９ｂの予測寿命より、予測精度が高いものであるがわかる。
＜実施例２＞
次に、本発明の耐火物９の寿命予測方法の実施例２について説明する。
【００６３】
実施例２の大きな特徴は、代替耐火物９ｂの予測寿命（Ｌ２）を求める際の、既存耐火物９ａと代替耐火物９ｂとの損耗速度比（Ｆ２／Ｆ１）をＺｏｎｅに応じて使い分ける点にある。これに対して、実施例１では一定の（Ｆ２／Ｆ１）を使用している。
実施例２では、最も損耗量の大きい領域のＺｏｎｅＣを試験領域１０に、また最も損耗量の小さい領域のＺｏｎｅＡを試験領域１０’にそれぞれ設定し、実施例１と同様の手順にて試験領域１０での代替耐火物９ｂとの損耗速度比（Ｆ２／Ｆ１）を求めると共に、試験領域１０’での代替耐火物９ｂとの損耗速度比（Ｆ２’／Ｆ１’）を求める。
【００６４】
このようにして求めた損耗速度は炉内温度（Ｔ）と相関がある、すなわち、炉内温度（Ｔ）が高いほど損耗速度が増加する傾向にあることから、損耗速度比を式（２）に示す炉内温度（Ｔ）の関数として表すことができる。
【００６５】
【数６】
2016085202.tif 000011
【００６６】
上述した式（２）における係数Ａおよび係数Ｂは、それぞれの試験領域１０、１０’において温度の１次関数として示される損耗速度比（Ｆ２／Ｆ１）に、それぞれの試験領域１０、１０’の平均炉内温度（Ｔ）を代入することで求めることができる。
このようにして求められたＺｏｎｅＡ〜ＺｏｎｅＥの係数Ａ、係数Ｂを表４に示す。
【００６７】
【表４】
2016085202.tif 000012
【００６８】
なお、本実施例２では試験領域が２箇所であったため、損耗速度比を炉内温度の一次式で整理したが、炉内温度の次数には特に限定はない。
表４の係数と各Ｚｏｎｅの平均炉内温度（Ｔ）を用いて算出される、各Ｚｏｎｅの平均炉内温度、および既存耐火物９ａと各代替耐火物９ｂとの損耗速度比（Ｆ２／Ｆ１）を表５に示す。
【００６９】
【表５】
2016085202.tif 000013
【００７０】
表５に示した損耗速度比（Ｆ２／Ｆ１）と、ＺｏｎｅＡ〜ＺｏｎｅＥにおける既存耐火物９ａの予測寿命（Ｌ１）を上述した式（１）に代入することにより、代替耐火物９ｂの予測寿命（Ｌ２）を求める。
【００７１】
【数７】
2016085202.tif 000014
【００７２】
このような実施例２の手順により、求められたＺｏｎｅＡ〜ＺｏｎｅＥにおける、７種の代替耐火物９ｂの予測寿命（Ｌ２）を表６に示す。
【００７３】
【表６】
2016085202.tif 000015
【００７４】
表６に示す７種の代替耐火物の予測寿命（Ｌ２）、言い換えれば実施例２の方法で得られる予測寿命（Ｌ２）は、試験領域１０および１０’、すなわち最も損耗量の大きい領域であるＺｏｎｅＣでの損耗速度比（Ｆ２／Ｆ１）と、最も損耗量の小さいＺｏｎｅＡでの損耗速度比（Ｆ２’／Ｆ１’）から損耗速度比を温度の関数として整理し、各Ｚｏｎｅの炉内平均温度（Ｔ）に応じた損耗速度比（Ｆ２／Ｆ１）を用いて算出しているのでより精度の高い結果となっている。
【００７５】
特に、実施例２の方法では、炉内温度（Ｔ）の低い、すなわち、損耗量の小さい領域での予測寿命精度が向上している。そのため、従来の寿命予測方法のように安全率を考えて予測寿命よりも使用期間を短くする必要がなく、代替耐火物の使用期間を延長することが可能となる。また、予測寿命精度の向上により高コストの焼成煉瓦に換えて低コストの不定形耐火物を用いることも可能となり、コストダウン効果が期待できる。
＜実施例３＞
次に、実施例３の結果について説明する。
【００７６】
実施例３は、試験領域を３箇所または３箇所以上設定できる場合に、隣接する試験領域間において式（２）の関係が成立するものとして、より高精度に寿命予測を行うものとなっている。
具体的には、実施例３では、ＺｏｎｅＣを試験領域１０に、ＺｏｎｅＡを試験領域１０’に、ＺｏｎｅＥを試験領域１０”にそれぞれ設定し、実施例１と同様の方法にて、ＺｏｎｅＡ〜Ｃ間の損耗速度比（Ｆ２’／Ｆ１’）およびＺｏｎｅＣ〜Ｅ間の損耗速度比（Ｆ２”／Ｆ１”）を求めた。
【００７７】
つまり、試験領域をＺｏｎｅＡ、Ｃ、Ｅの３箇所に設置した場合、ＺｏｎｅＣ〜Ｅに適用される係数Ａ、係数Ｂは表７に示すようなものとなる。
【００７８】
【表７】
2016085202.tif 000016
【００７９】
なお、ＺｏｎｅＡ〜Ｃに適用される係数Ａ、係数Ｂは、上述した表４に示す値をそのまま適用することができる。このようにして求められた表４および表７の係数と各Ｚｏｎｅの平均炉内温度（Ｔ）を用いて算出される値が、表８に示す損耗速度比（Ｆ２／Ｆ１）に相当する。
【００８０】
【表８】
2016085202.tif 000017
【００８１】
表８に示した損耗速度比（Ｆ２／Ｆ１）と、ＺｏｎｅＡ〜ＺｏｎｅＥにおける既存耐火物９ａの予測寿命（Ｌ１）を式（１）に代入することにより、表９に示すような代替耐火物９ｂの予測寿命（Ｌ２）を求めることができる。
【００８２】
【表９】
2016085202.tif 000018
【００８３】
実施例３は、試験領域が２箇所の実施例２と比較して、ＺｏｎｅＥを試験領域１０”に加えたことにより、ＺｏｎｅＤ〜Ｅの予測寿命の精度が向上している。
以上、本発明によれば、炉体１の内壁面４に内張りされた既存耐火物９ａから代替耐火物９ｂに貼り替える場合、その代替耐火物９ｂを選定するにあたって、代替耐火物９ｂがこれまでの既存耐火物９ａと同等の寿命であるか否かを判断する、すなわち実機における代替耐火物９ｂの予測寿命（Ｌ２）を正確、且つ簡便に求めることが可能となる。
【００８４】
また、本発明は、既存の炉体１における代替耐火物９ｂの選定だけでなく、新規に設置される炉体における代替耐火物９ｂの選定においても、適用可能である。
ところで、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。
例えば、本実施形態においては、炉体１の内壁面４に配備する代替耐火物９ｂは、１種類であってもよいし、２種類以上であってもよい。
【００８５】
特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。
【符号の説明】
【００８６】
１  炉体（Ｕ字型炉）
２  湾曲部
３  炉壁
３ａ  側壁部
３ｂ  天井部
４  内壁面
５  炉床
６  載置台
７  車輪
８  レール
９  耐火物
９ａ  既存耐火物（第１の耐火物）
９ｂ  代替耐火物（第２の耐火物）
１０  試験領域
Ｗ  対象材（鋳片）
【図１Ａ】
2016085202.tif 000021
【図１Ｂ】
2016085202.tif 000022
【図３】
2016085202.tif 000023
【図２】
2016085202.tif 000024