CN103119394B - 钢水包的耐火材料残存量测量方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种钢水包的耐火材料残存量测量方法及装置，其在采用激光测距仪测量钢水包的耐火材料残存量时，容易将测量基准点设定为相同来进行测量，能够正确把握钢水包的耐火材料残存量。在钢水包（1）的底面上，以形成在该底面上的第1风口及第2风口（4）作为位置基准设置支撑部件；以形成在底面上的第3风口（5）或支撑部件的规定部位为基准，设定设在支撑部件上的激光测距仪（2）的测量基准点；一边使激光测距仪（2）的测量点在钢水包（1）的圆周方向及上下方向移动，一边测量到钢水包（1）的内壁面的耐火材料（3）表面的距离，求出耐火材料残存量。
Description
技术领域
本发明涉及能够简便且正确地测量炼钢厂中用于搬运钢水的钢水包的耐火材料残存量的钢水包的耐火材料残存量测量方法及装置。
背景技术
炼钢厂中用于将钢水搬运到连续铸造设备等的钢水包是在有底圆筒状的铁皮的内表面内衬耐火材料的结构，是其内径及高度达到几米的大型结构件。包内表面的耐火材料因与高温钢水的接触而缓慢损耗是不可避免的。损耗部分的耐火材料通过定期修理来修补。
为了合理地进行该修补，希望在定期修理时正确地把握耐火材料的残存量。为此，例如，可考虑采用专利文献1所示的转炉耐火材料的轮廓测量方法。可是，该专利文献1所示的激光扫描仪是大型且价格非常高的装置，因此为测量钢水包的耐火材料残存量而增设是不容易的。因而采用了从钢水包的上端垂下铅锤（砝码）作为基准线，操作员测量从铅锤到耐火材料表面的距离的方法。可是，即使是该方法，也需要在包底部设置操作员乘坐的工作台升降机等繁杂的操作，而且还有操作员的测量操作需要较长时间的问题。
此外，如图1所示，还尝试了在钢水包1的上部外周设置激光测距仪2，一边在水平方向及上下方向扫描，一边测量到耐火材料3表面的距离，求出耐火材料残存量的方法。该方法的优点在于能够采用比较廉价的激光测距仪2。可是，因不容易正确地设定用于设置激光测距仪2的测量基准点，有测量误差大的问题。特别是，为了把握经时的损耗状况的推移，希望每次定期修理将测量基准点设定为相同来进行测量。可是，在上述方法中，附在钢水包1的铁皮上的测量基准点的标记因铁皮的损伤或熔渣的附着等而消失，难以重复进行将测量基准点设定为相同的测量。
另一方面，专利文献2中记载了采用设置在钢水包底面上的时间脉冲方式的光波测距仪，测量钢水包内表面的耐火材料的轮廓的方法。这里，光波测距仪的坐标原点通过测量到设在钢水包上部外周的装卸式的基准位置指示器的距离来确定。根据该方法，可重复进行采用大致同一测量基准点的测量。但是，在该方法中，至少需要安装3组基准位置指示器，而且需要测量到各基准位置指示器的距离的工序，有测量操作繁杂的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-291435号公报
专利文献2：日本特开平6-160074号公报
发明内容
发明所要解决的问题
所以，本发明的目的是，解决上述问题点，提供一种在采用激光测距仪测量钢水包的耐火材料残存量时，容易将测量基准点设定为相同来进行测量，能够正确把握钢水包的耐火材料残存量的钢水包的耐火材料残存量测量方法及装置。
用于解决问题的手段
为了解决上述问题，根据本发明的观点，可提供一种钢水包的耐火材料残存量测量方法，其中，在钢水包底面上，以形成在该底面上的第1风口及第2风口作为位置基准设置支撑部件，以形成在底面上的第3风口或支撑部件的规定部位为基准，设定设在支撑部件上的激光测距仪的测量基准点，一边使激光测距仪的测量点在钢水包的圆周方向及上下方向移动，一边测量到钢水包内壁面的耐火材料表面的距离，求出耐火材料残存量。
此外，为解决上述问题，根据本发明的另一观点，可提供一种钢水包的耐火材料残存量测量装置，其具备：在钢水包底面上，以形成在该底面上的第1风口及第2风口作为位置基准而设置的支撑部件，和在所述支撑部件上，按照可使测量点在钢水包的圆周方向及上下方向移动的方式设置的激光测距仪；其中，以形成在所述底面上的第3风口或所述支撑部件的规定部位为基准，设定所述激光测距仪的测量基准点。
再有，第1风口及第2风口（在形成时还有第3风口）可分别为注入用风口或底吹用风口中的任一种。此外，支撑部件包含：在包含第1风口及第2风口的3点上支撑各顶端的3个腿部、由腿部支撑的主体、和竖立设置在主体上部的支柱；激光测距仪可以搭载在设于支柱上端的至少可在钢水包的圆周方向旋转的万能工作台上。可以在腿部中的两个腿部的顶端部设置可分别插入第1风口及第2风口的基准销，为了使支柱相对于钢水包的底面垂直，腿部中的两个腿部可以具有水平调节器。万能工作台可以在钢水包的上下方向倾斜。此外，万能工作台可以是相对于主体可升降地设置的、可在钢水包的水平方向旋转的电动旋转台。
发明效果
根据本发明，在以形成在钢水包底面上的两个风口为基准而设置的支撑部件上，进一步以另一风口或支撑部件的规定部位为基准设置激光测距仪，通过使该激光测距仪扫描来进行钢水包的耐火材料残存量的测量。风口以贯通钢水包的铁皮的方式形成，因此即使内衬的耐火材料损耗其位置也不会变化。所以，能够容易确保同一测量基准点。
而且根据本发明，可采用比较廉价的激光测距仪进行测量。此外，例如还可采用电动旋转台作为万能工作台，自动地进行激光测距仪的测量点在圆周方向及上下方向的位置设定和测量。如此一来，能够简便且正确地测量钢水包的耐火材料残存量，可合理地进行损耗部分的修补。
附图说明
图1是现有技术的说明图。
图2是表示本发明的第1实施方式的耐火材料残存量测量装置的立体图。
图3是设置有本发明的第1实施方式的耐火材料残存量测量装置的钢水包的俯视图。
图4是表示测量结果的一个例子的曲线图。
图5是表示每次定期修理时的耐火材料残存量的变化的曲线图。
图6是设置有本发明的第2实施方式的耐火材料残存量测量装置的钢水包的俯视图。
具体实施方式
以下参照附图对本发明的优选的实施方式进行详细说明。再有，在本说明书及附图中，对于具有实质上相同的功能构成的构成要素，通过标注同一符号，省略重复说明。
（第1实施方式）
以下对本发明的第1实施方式进行说明。
图2是本实施方式的耐火材料残存量测量装置的立体图。耐火材料残存量测量装置具有作为支撑部件的腿部11、12、13、主体10及支柱14。主体10由3个腿部11、12、13支撑。在主体10的内部，可以收纳控制装置或通信设备类。在主体10的上部竖立设置支柱14。激光测距仪2被搭载在设置在支柱14上端的万能工作台15上。
图3是设置有本实施方式的耐火材料残存量测量装置的钢水包的俯视图。如图3所示，在本实施方式中，在钢水包1的底面形成有2个注入用风口4a、4b（以下有时统称为注入用风口4）和1个底吹用风口5。注入用风口4是用于使钢水包1内的钢水流下到中间包等的排出孔，具备滑动水口砖。此外，底吹用风口5是用于向钢水包1内吹入氧气等的孔。再有，在本说明书中，将如此形成在钢水包1的底面上的孔称为风口。所以，也可以在钢水包1的底面上设置其它种类的风口。此外，在图3中，底吹用风口5位于两个注入用风口4a、4b的中央，但注入用风口4及底吹用风口5的位置及个数并不限定于此。
这些注入用风口4和底吹用风口5以贯通底面的耐火材料3及底面的铁皮的方式形成，因此不管底面的耐火材料3的损耗状态如何或有无熔渣的附着，水平方向的位置都不会变化。因而，在本发明中，将分别设在耐火材料残存量测量装置的两个腿部11、12的顶端上的基准销16插入两个注入用风口4a、4b中。腿部11、12分别具有刚性，此外各腿部和主体10刚性地结合。因此，通过固定设有基准销16的顶端的2点，可固定主体10的位置。关于基准销16的形状，为了能够通过嵌入注入用风口4而固定两个腿部11、12的顶端的位置，可以是圆锥状。另一方面，剩余的腿部13的顶端被置于钢水包1的底面上。
正如从三角测量的原理得知的，要特定基准点需要3点的坐标。因此，在只有两个注入用风口4a、4b时，虽然可固定主体10的位置，但不能确定激光测距仪2的测量基准点。因而，在本实施方式中，进一步利用底吹用风口5。更具体地讲，如图3所示，激光测距仪2的激光轴设定为通过底吹用风口5。例如，如果向斜下方照射激光测距仪2的激光，激光触及底吹用风口5，在此状态下使激光的照射方向朝向水平方向，则可设定以底吹用风口5为基准的测量基准点。如此一来，在本实施方式中，通过利用两个注入用风口4a、4b和1个底吹用风口5可设定测量基准点。
再有，如后述的第2实施方式中说明的那样，在本发明的实施方式中，注入用风口4和底吹用风口5的作用是可交换的。例如，也可以将基准销16分别插入注入用风口4a和底吹用风口5。在此种情况下，激光测距仪2例如能以激光轴通过注入用风口4b的方式设置。此外，作为基准使用的风口并不局限于注入用风口4或底吹用风口5。例如，设在钢水包1的底面上的其它种类的风口也可与上述例子的注入用风口4或底吹用风口5同样地使用。
钢水包1的底面因附着熔渣等不一定是平坦的，所以优选至少在两个腿部的顶端设置例如手动旋转式的水平调节器17，同时在主体10上设置水平仪，通过一边参照水平仪一边调节水平调节器17，水平地设置主体10。由此，可垂直地即相对于钢水包1的底面（水平）垂直地竖立设置支柱14。
设置在支柱14上端的万能工作台15至少可在钢水包1的圆周方向旋转。万能工作台15也可以进一步在钢水包1的上下方向倾斜。此外，万能工作台15相对于主体10可升降地设置，也可以是可在钢水包1的水平方向旋转的电动旋转台。为了使万能工作台15相对于主体10可升降，例如支柱14也可以是可伸缩的结构。
在测量时，预先设定万能工作台15的圆周方向的旋转角度及上下方向的倾斜角度（或上下方向的位置），搭载在万能工作台15上的激光测距仪2朝钢水包1的内周面照射激光光线，测量到耐火材料3表面的距离。角度的设定及距离的测量也可以自动化。测量数据例如可与测量点的圆周方向及上下方向的位置对应地输出。优选激光测距仪2能以±1.5mm左右的精度测量到耐火材料3表面的距离。作为如此的激光测距仪2，例如可使用村上技研工业公司以LDS型号市售的激光测距仪。
关于由圆周方向的角度及上下方向的角度规定的测量点的间隔，只要适宜设定就可以。此外，优选通过使激光测距仪2在圆周方向旋转360°进行测量。图4是表示测量结果的一个例子的图示。图4示出在将钢水包1在上下方向10等分的各测量点，测量从圆周方向的某一位置上的钢水包1的中心（激光测距仪2的设置位置）到耐火材料3表面的距离的结果。黑圈表示在初期状态下到耐火材料3表面的距离，白圈表示在某定期修理时测量的到耐火材料3表面的距离。如此如果每次定期修理进行测量，则能够经时把握各部位的耐火材料3的损耗状态。而且，在本实施方式中，如前所述可在各次的测量中采用同一测量基准点。
图5是表示采用现有技术、在整体修理与下次整体修理之间进行4次定期修理时，将最初的整体修理时的残存量设为0时的某测量点上的耐火材料3残存量的变化的曲线图。实线表示残存量的基准值，虚线表示实际的测量值。
在此例子中，经过“中2”、“中3”、“追加”这3次进行吹送不定形耐火材料的修补，恢复耐火材料3的残存量。在这些修理中，在基于操作员的目视判断为损耗显著的部位，基于操作员的经验吹送适当量的不定形耐火材料。但是，如图所示，得知：修补后的耐火材料3的残存量超过基准值，实际上为修补过多。
如此，在采用了现有技术的耐火材料修理中，从长期的观点出发，有时为修补过多。可是，根据本实施方式，通过在每次定期修理时进行基于同一基准点的测量，可高精度经时把握各测量点的耐火材料残存量。因此，具有能够使修补保持在合理的范围内、能够谋求成本降低的优点。
（第2实施方式）
接着，对本发明的第2实施方式进行说明。
图6是设置本实施方式的耐火材料残存量测量装置的钢水包的俯视图。如图6所示，在本实施方式中，在钢水包1的底面形成有1个注入用风口4和1个底吹用风口5。
在本实施方式中，与上述第1实施方式不同，通过将分别设在耐火材料残存量测量装置的两个腿部11、12的顶端上的基准销16分别插入注入用风口4和底吹用风口5，来固定主体10的位置。
另外，在本实施方式中，作为激光测距仪2的设置基准，采用设在腿部13的顶端上的水平调节器17。更具体地讲，如图6所示，激光测距仪2的激光轴设定为通过水平调节器17。例如，如果向斜下方照射激光测距仪2的激光，使激光触及水平调节器17，以此状态使激光的照射方向朝向水平方向，则可设定以水平调节器17为基准的测量基准点。如此一来，在本实施方式中，能以注入用风口4、底吹用风口5、支撑部件的规定部位即水平调节器17为基准设定测量基准点。
再有，用作基准的支撑部件的部分并不局限于上述例子中的水平调节器17。在支撑部件中，只要是固定了与腿部11、12的位置关系的（例如与这些部件刚性结合的）部分，无论哪部分都可用作测量基准。例如，通过在主体10或腿部11、12、13中的任一个的表面附加基准位置的标记，使从激光测距仪2照射的激光触及该标记的位置，也可以设定测量基准点。
本实施方式例如如上述例子那样，可应用于只在钢水包1的底面设有两个风口的情况。此外，即使在钢水包1的底面设有3个以上的风口时，在采用支撑部件的规定部位作为基准的操作在操作上容易的情况下，也可应用本实施方式。
如以上说明的，根据本发明的实施方式，在测量钢水包的耐火材料残存量时，容易将测量基准点设定为相同来进行测量，能够正确地把握钢水包的耐火材料残存量。
以上，尽管参照附图对本发明的优选的实施方式进行了详细说明，但本发明并不限定于上述例子。只要是具有本发明所属的技术领域的基础知识的技术人员，就可在权利要求所记载的技术思想的范畴内，联想到各种变更例或修正例，对于这些变更例或修正例，当然也应理解为属于本发明的技术范围。
符号说明
1 钢水包
2 激光测距仪
3 耐火材料
4 风口
5 底吹孔
10 主体
11 腿部
12 腿部
13 腿部
14 支柱
15 万能工作台
16 基准销
17 水平调节器
Claims (11)
1.一种钢水包的耐火材料残存量测量方法，其中，
在钢水包底面上，以形成在该底面上的第1风口及第2风口作为位置基准设置支撑部件；
以形成在所述底面上的第3风口或所述支撑部件的规定部位为基准，设定设在所述支撑部件上的激光测距仪的测量基准点；
一边使所述激光测距仪的测量点在钢水包的圆周方向及上下方向移动，一边测量到钢水包的内壁面的耐火材料表面的距离，求出耐火材料残存量。
2.根据权利要求1所述的钢水包的耐火材料残存量测量方法，其中，
以所述第3风口为基准设定所述激光测距仪的测量基准点；
所述第1风口、所述第2风口及所述第3风口分别为注入用风口或底吹用风口中的任一种。
3.根据权利要求1所述的钢水包的耐火材料残存量测量方法，其中，
以所述支撑部件的规定部位为基准设定所述激光测距仪的测量基准点；
所述第1风口及所述第2风口分别为注入用风口或底吹用风口中的任一种。
4.一种钢水包的耐火材料残存量测量装置，其具备：
在钢水包底面上，以形成在该底面上的第1风口及第2风口作为位置基准而设置的支撑部件，和
在所述支撑部件上，按照可使测量点在钢水包的圆周方向及上下方向移动的方式设置的激光测距仪；
其中，以形成在所述底面上的第3风口或所述支撑部件的规定部位为基准，设定所述激光测距仪的测量基准点。
5.根据权利要求4所述的钢水包的耐火材料残存量测量装置，其中，
以所述第3风口为基准设定所述激光测距仪的测量基准点；
所述第1风口、所述第2风口及所述第3风口分别为注入用风口或底吹用风口中的任一种。
6.根据权利要求4所述的钢水包的耐火材料残存量测量装置，其中，
以所述支撑部件的规定部位为基准设定所述激光测距仪的测量基准点；
所述第1风口及所述第2风口分别为注入用风口或底吹用风口中的任一种。
7.根据权利要求4所述的钢水包的耐火材料残存量测量装置，其中，所述支撑部件包含：
在包含所述第1风口及所述第2风口的3点上支撑各顶端的3个腿部、
由所述腿部支撑的主体、和
竖立设置在所述主体上部的支柱；
所述激光测距仪搭载在设于所述支柱上端的至少可在钢水包的圆周方向旋转的万能工作台上。
8.根据权利要求7所述的钢水包的耐火材料残存量测量装置，其中，在所述腿部中的两个腿部的顶端部，设有分别插入所述第1风口及所述第2风口的基准销。
9.根据权利要求7所述的钢水包的耐火材料残存量测量装置，其中，为了使所述支柱相对于钢水包的底面垂直，所述腿部中的两个腿部具有水平调节器。
10.根据权利要求7所述的钢水包的耐火材料残存量测量装置，其中，所述万能工作台可在钢水包的上下方向倾斜。
11.根据权利要求7所述的钢水包的耐火材料残存量测量装置，其中，所述万能工作台是相对于所述主体可升降地设置的、可在钢水包的水平方向旋转的电动旋转台。
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