JP2006112966A - Method and apparatus for measuring surface shape of charged material in blast furnace - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、原料装入装置から高炉炉内に装入された鉄鉱石(焼結鉱)、コークス等の装入物の堆積表面形状を測定する高炉内装入物の表面形状測定方法および測定装置に関するものである。 The present invention relates to a method for measuring the surface shape of a blast furnace interior charge and a measuring device for measuring the deposited surface shape of a charge such as iron ore (sintered ore) and coke charged from a raw material charge apparatus into a blast furnace furnace. It is about.
高炉操業においては、概念的には、炉頂に備えた原料装入装置によって、炉内に鉄鉱石(鉄鉱石と焼結鉱)とコークスを交互に装入した鉱石層とコークス層に、羽口から熱風を吹き込んでコークスと反応させてCOガスを生成し、このCOガスで鉄鉱石を加熱して酸化鉄から鉄を還元させ、軟化融着帯を形成後に鉄の溶滴すなわち溶銑を、副生したスラグとともに炉芯部(コークス層)経由で炉底部に滴下させて溜め、適時出銑口から出銑し、スラグを分離して溶銑を製造するものである。
この高炉操業の場合、高炉内に装入された各種原料の反応挙動は直接に観察することが困難であることから、一般には、操業の進行に伴い降下する炉内装入物の表面形状の変化と、炉内に装入した検出端によって装入物堆積表面の各部位から上昇するガス流の流量・流速、温度、成分の分布などを測定することによって炉況を判定し、熱風の吹き込み条件や鉱石とコークスの装入条件(鉄鉱石とコークスの層厚比、装入量、炉径方向の粒度分布、装入分布など)を調整することが行なわれている。
In blast furnace operation, conceptually, a raw material charging device installed at the top of the furnace causes iron ore (iron ore and sintered ore) and coke to be alternately charged into the ore layer and coke layer. Hot air is blown from the mouth to react with coke to produce CO gas, and iron ore is heated with this CO gas to reduce iron from iron oxide, and after forming a softened cohesive zone, iron droplets, that is, molten iron, It is dropped together with the slag produced as a by-product via the furnace core (coke layer) and collected at the bottom of the furnace.
In this blast furnace operation, it is difficult to directly observe the reaction behavior of various raw materials charged in the blast furnace, so in general, the change in the surface shape of the furnace interior that descends as the operation proceeds The condition of the furnace is determined by measuring the flow rate / velocity of the gas flow rising from each part of the charge accumulation surface, temperature, component distribution, etc. by the detection end charged in the furnace, and the hot air blowing conditions In addition, ore and coke charging conditions (such as iron ore and coke layer thickness ratio, charging amount, particle size distribution in the furnace radial direction, charging distribution, etc.) are being adjusted.
特に、高炉操業を安定維持するためには、炉内装入物の各部位から上昇するガス流の流量・流速、温度、成分などを適正範囲に制御することが重要であり、そのために、炉内装入物の堆積表面形状を適正範囲に管理することが必要である。
この炉内装入物の堆積表面形状は、ベル式高炉ではベルから落下する原料の落下軌跡をムーバブルアーマーにより調整することが一般的である。
また、ベルレス式高炉の場合では、旋回シュートの傾斜角度を変化させて調整することにより堆積表面形状をすり鉢状に形成したり、フラット形状に形成することも行われている。
このような炉内装入物の堆積表面形状を好ましい形状に調整するためには、炉内の装入物の堆積表面形状を把握することが重要であり、従来から各種の提案がある。
In particular, in order to maintain stable operation of the blast furnace, it is important to control the flow rate / velocity, temperature, components, etc. of the gas flow rising from each part of the furnace interior entry to an appropriate range. It is necessary to manage the deposit surface shape of the inclusion within an appropriate range.
In the bell-type blast furnace, it is common to adjust the dropping trajectory of the raw material falling from the bell with a movable armor as the shape of the deposit surface of the furnace interior.
In the case of a bell-less blast furnace, the deposition surface shape is formed into a mortar shape or a flat shape by changing and adjusting the inclination angle of the turning chute.
In order to adjust the deposition surface shape of the furnace interior charge to a preferable shape, it is important to grasp the deposition surface shape of the charge in the furnace, and various proposals have been conventionally made.
例えば特許文献1には、マイクロ波式あるいはレーザ式のプロフィール計を用いて、高炉炉頂部の炉内装入原料の堆積層表面までの深度を炉半径方向に沿って任意の間隔ごとに測定し、測定して得られた深度データを平滑化処理しかつ中心差分による一次近似処理してノイズを除去してテラス長さをコンピュータ処理により精度よく求めることが開示されている。
しかしこの方法では、炉の半径方向の一方向で最深部とテラスまでの傾斜角度とテラス長さを演算するもので、炉内全体の原料堆積層表面のプロフィールを演算できるものではない。また、マイクロ波プロフィール計を炉中心まで移動するため、測定のための所要時間が長くなり、原料堆積層の表面形状が測定開始時点と測定終了時点で変化して、測定精度が低下するという問題がある。また、高温の炉内ガスによりマイクロ波プロフィール計に対する熱負荷が大きくなるという問題もある。
For example,
However, in this method, the inclination angle to the deepest part and the terrace and the terrace length are calculated in one direction in the radial direction of the furnace, and the profile of the raw material deposition layer surface in the entire furnace cannot be calculated. In addition, since the microwave profile meter is moved to the furnace center, the time required for measurement becomes longer, and the surface shape of the raw material deposition layer changes at the start and end of measurement, resulting in a decrease in measurement accuracy. There is. There is also a problem that the heat load on the microwave profile meter is increased by the high-temperature furnace gas.
また特許文献2には、炉口側面から計測ランスを高炉の軸心に向けて挿入して、ランス内に収納した距離測定手段(ここではマイクロ波使用)で装入物表面までの距離を測定し、装入物表面のプロフィールを測定することが開示されている。
この測定方法では、炉口部側面から炉口半径の1.25倍の長さに至る範囲内を測定し、堆積した装入物の中央部の極小点の軸心からの偏心を精度よく検出でき、装入物の円周バランスおよび偏心の有無を常時追跡でき、装入物表面のプロフィール変化を正確に把握して高炉の炉況悪化を未然に防止して高炉操業を安定化できるとしている。また、高炉の軸心を中心として炉口半径の0.25倍の長さを半径とする円形の範囲内を測定して、装入物の中央部を面状に把握できるので、装入物の表面座標の極小点の偏心をさらに正確に検出できるとしている。
しかしこの方法では、炉口側面から計測ランスを高炉の軸心に向けて挿入して、炉径方向の炉口半径の1.25倍の長さ範囲を測定することにより、高炉の軸心を中心として0.25倍の長さの円形の範囲を測定するものであり、炉内全体の原料堆積層表面の形状を精度よく演算できるものではない。また、マイクロ波プロフィール計をランスに収納して炉中心まで移動するため、測定のための所要時間が長くなり、原料堆積層の表面形状が測定開始時点と測定終了時点で変化して、測定精度が低下するという問題がある。また、マイクロ波プロフィール計に対する熱負荷が大きくなるという問題もある。
In
This measurement method measures within the range from the side of the furnace port to a length of 1.25 times the radius of the furnace port, and accurately detects the eccentricity from the axis of the minimum point of the central part of the deposited charge. It is possible to constantly track the circumferential balance of the charge and the presence or absence of eccentricity, accurately grasp the profile change of the charge surface, and prevent the blast furnace from deteriorating in the blast furnace and stabilize the blast furnace operation. . In addition, since the center of the charge can be grasped in a planar shape by measuring the circular range with the radius of 0.25 times the furnace port radius centered on the blast furnace axis, It is said that the eccentricity of the minimum point of the surface coordinate can be detected more accurately.
However, in this method, the measurement lance is inserted from the side of the furnace port toward the axis of the blast furnace, and the length range of 1.25 times the radius of the furnace port in the furnace radial direction is measured. This is to measure a circular range having a length of 0.25 times as the center, and cannot accurately calculate the shape of the surface of the raw material deposition layer in the entire furnace. In addition, since the microwave profile meter is housed in the lance and moved to the furnace center, the time required for measurement becomes longer, and the surface shape of the raw material deposition layer changes at the start and end of measurement. There is a problem that decreases. There is also a problem that the heat load on the microwave profile meter becomes large.
さらに特許文献3には、高倍率ズームレンズおよびオートフォーカス機構を搭載した赤外線カメラを遮断ガラス、仕切り弁を介して炉外定位置に設置し、この赤外線カメラを電動雲台により円周方向および半径方向に走査し、オートフォーカス機構から得られる合焦距離データおよび電動雲台から得られる走査位置データを組み合わせてデータ処理して炉内装入物の表面プロフィールを測定することが開示されている。
この測定方法では、炉内全体を観察でき、炉内装入物の表面全体のプロフィールを測定することができるとしている。
しかしこの測定方法では、遮断ガラス、仕切り弁を介して炉外定位置に設置した赤外線カメラで炉内領域を走査する構造であり、高倍率ズームレンズを用い、かつ炉外位置にあるため走査距離が長いこともあり、浮遊粉塵の多い炉内では、この浮遊粉塵の影響が大きく測定精度が大きく低下することは避けられない。特に原料装入直後の炉内状態では、浮遊粉塵の影響が顕著である。また、測定所要時間が長くなり、原料堆積層の表面形状が測定開始時点と測定終了時点で変化して、測定精度が低下するなどの問題がある。
In this measurement method, the entire interior of the furnace can be observed, and the profile of the entire surface of the furnace interior can be measured.
However, in this measurement method, the area inside the furnace is scanned by an infrared camera installed at a fixed position outside the furnace through a shut-off glass and a gate valve, and a high-power zoom lens is used and the position is located outside the furnace. However, in a furnace with a lot of airborne dust, it is inevitable that the influence of airborne dust is large and the measurement accuracy is greatly reduced. In particular, in the furnace state immediately after charging the raw material, the influence of suspended dust is significant. In addition, there is a problem that the time required for measurement becomes long, the surface shape of the raw material deposition layer changes at the measurement start time and the measurement end time, and the measurement accuracy decreases.
本発明は、高炉内に装入され、安息状態になった装入物の堆積表面形状を、短時間に、高精度で高炉内装入物の表面形状を測定可能な高炉内装入物の表面形状測定方法および測定装置を提供するものである。 The present invention is a surface shape of a blast furnace interior charge that can measure a surface shape of a blast furnace interior charge with high accuracy in a short time, with respect to a deposited surface shape of the charge charged in a blast furnace and in a repose state. A measuring method and a measuring apparatus are provided.
本発明は、上記課題を有利に解決するために、以下の(1)〜(4)を要旨とする。
(1) 高炉炉頂部の装入装置下の炉壁部に、水平方向の2次元平面上で回転・停止を繰り返し、各停止位置で鉛直方向の2次元平面上でレーザビーム走査が可能なレーザー距離計を炉内へ進退自在に設置し、原料装入装置から原料を炉内に装入した後、前記水平方向の2次元平面上の各停止位置毎に、前記鉛直方向の2次元平面上をレーザビーム走査して、0.2〜2度の角度ピッチで炉内装入物の堆積表面までの距離を測定し、この測定値と測定点の鉛直面方向の2次元平面上の角度と水平方向の2次元平面上の各停止位置までの角度から炉内装入物の堆積表面全体の3次元形状を求めることを特徴とする高炉内装入物の表面形状測定方法。
ここで、鉛直方向の2次元平面(以下「2次元平面(鉛直面)」と称す。)上での角度ピッチが0.2度未満の場合は、測定点密度が必要以上に大きくなる。2度超では、レーザー距離計から遠い領域で測定点の密度が不十分で測定精度を安定確保できない。
また、水平方向の2次元平面(以下「2次元平面(水平面)」と称す。)上での回転・停止の角度ピッチについては、0.2〜2度の範囲で選択することが好ましい。0.2度未満では測定点密度が必要以上に大きく、炉内全体の測定所要時間が長くなるため、炉内装入物の堆積形状が測定中に大きく経時変化し測定精度が低下する懸念がある。また、測定装置に対する熱負荷が大きくなる。2度超では、レーザー距離計から遠い領域で測定点密度が不十分で測定精度を安定確保できない。
なお、堆積表面形状の測定タイミングとしては、通常操業の場合には、炉内に装入物を装入すると初期は炉内装入物の流動および炉内粉塵の充満が顕著であるため、十分な測定精度が得られない。しかし、測定開始が遅れると、装入物の装入完了から測定終了までの時間が長くなり、装入物の堆積表面形状の経時変化が顕著になり、目的とする装入分布を精度よく測定することができない。この懸念を解消するためには、装入物の装入後、装入物表面形状のデータを見ながら、30〜90秒の範囲内で測定を開始することが好ましい。
The present invention is summarized as the following (1) to (4) in order to advantageously solve the above problems.
(1) A laser capable of repeatedly rotating and stopping on a two-dimensional plane in the horizontal direction on the furnace wall section under the charging device at the top of the blast furnace, and performing laser beam scanning on the two-dimensional plane in the vertical direction at each stop position A distance meter is installed in the furnace so that it can be moved back and forth. After the raw material is charged into the furnace from the raw material charging device, the vertical direction two-dimensional plane is displayed at each stop position on the horizontal two-dimensional plane. Is scanned with a laser beam, and the distance to the deposition surface of the furnace interior is measured at an angle pitch of 0.2 to 2 degrees, and the measured value and the angle of the measurement point on the two-dimensional plane in the vertical plane direction and the horizontal A method for measuring the surface shape of an interior of a blast furnace interior, wherein a three-dimensional shape of the entire deposition surface of the interior of the furnace interior is obtained from an angle to each stop position on a two-dimensional plane in the direction.
Here, when the angular pitch on the two-dimensional plane in the vertical direction (hereinafter referred to as “two-dimensional plane (vertical plane)”) is less than 0.2 degrees, the measurement point density becomes larger than necessary. If it exceeds 2 degrees, the density of measurement points is insufficient in a region far from the laser distance meter, and the measurement accuracy cannot be secured stably.
The angular pitch of rotation / stop on the horizontal two-dimensional plane (hereinafter referred to as “two-dimensional plane (horizontal plane)”) is preferably selected in the range of 0.2 to 2 degrees. If it is less than 0.2 degrees, the measurement point density is larger than necessary, and the time required for measurement in the entire furnace becomes longer. Therefore, there is a concern that the accumulation shape of the furnace interior greatly changes over time during the measurement and the measurement accuracy decreases. . In addition, the heat load on the measuring device increases. If it exceeds 2 degrees, the measurement point density is insufficient in a region far from the laser distance meter, and the measurement accuracy cannot be secured stably.
As for the measurement timing of the deposited surface shape, in normal operation, if the charge is charged into the furnace, the flow of the furnace internal charge and the fullness of the dust in the furnace are significant at the initial stage. Measurement accuracy cannot be obtained. However, if the start of measurement is delayed, the time from the completion of charging the charge to the end of the measurement becomes longer, and the time-dependent change in the shape of the deposited surface of the charge becomes noticeable, and the target charge distribution is accurately measured. Can not do it. In order to eliminate this concern, it is preferable to start the measurement within a range of 30 to 90 seconds while watching the data of the charge surface shape after charging the charge.
(2) 前記(1)において、前記レーザー距離計の炉内進退距離を炉壁面から50〜450mmの炉内位置までにしたことを特徴とする高炉内装入物の表面形状測定方法。
ここで、レーザー距離計(中心)が炉壁面から50mm未満の炉内位置にある場合、測定結果を表示するメッシュによって異なるが、レーザー距離計設置側の炉壁面近傍部の測定が難しくなる場合がある。また、炉壁面から450mm超の炉内位置にある場合、レーザー距離計の移動距離が長くなり測定所要時間が長くなることから、堆積装入物の表面形状の経時変化が顕著になり、目的とする装入分布を精度よく測定することができない。また、レーザー距離計などの機器や装置部位に対する熱負荷が大きくなり好ましくない。
本発明では、このような条件を満足できるように、炉径、炉内装入物の基準装入レベルおよび堆積表面形状に応じて、レーザー距離計の設置高さおよび炉内位置を考慮する。
(3) 前記(1)又は(2)において、前記レーザー距離計を複数配置して、炉内装入物の堆積表面の測定領域を分担したことを特徴とする高炉内装入物の表面形状測定方法。
(2) The method for measuring the surface shape of a blast furnace interior entry according to (1), wherein the laser distance meter is moved in and out of the furnace from the furnace wall surface to a position in the furnace of 50 to 450 mm.
Here, when the laser distance meter (center) is in the furnace position less than 50 mm from the furnace wall surface, depending on the mesh displaying the measurement result, it may be difficult to measure the vicinity of the furnace wall surface on the laser distance meter installation side. is there. In addition, when it is in the furnace position more than 450 mm from the furnace wall surface, the moving distance of the laser distance meter becomes long and the time required for measurement becomes long. It is impossible to accurately measure the charging distribution. Moreover, the thermal load with respect to apparatus and apparatus parts, such as a laser distance meter, becomes large and is not preferable.
In the present invention, in order to satisfy such conditions, the installation height of the laser distance meter and the position in the furnace are taken into account according to the furnace diameter, the reference charging level of the furnace interior contents, and the deposition surface shape.
(3) In the method (1) or (2), a plurality of the laser distance meters are arranged to share the measurement area of the deposition surface of the furnace interior material, and the surface shape measurement method for the blast furnace interior material .
(4) 高炉炉頂部の原料装入装置下の炉壁部に、遮蔽装置により炉内と遮断・連通可能な空間部を設け、この空間部に、炉内に進退自在なスライドアームを備えた固定台と、スライドアーム先端部に配置され水平方向の2次元平面上で設定角度ピッチ毎に回転・停止可能で各停止位置で鉛直方向の2次元平面上をレーザビーム走査して設定角度ピッチ毎に装入物堆積表面までの距離を測定するレーザー距離計と、遮蔽装置、スライドアーム、レーザー距離計を制御する駆動制御装置と、炉内でのレーザー距離計による鉛直方向の2次元平面の各測定点での装入物堆積表面までの距離情報と各測定点の角度情報および水平方向の2次元平面上の各停止位置の角度情報を処理して炉内装入物の堆積表面全体の3次元形状を求めて表示するコンピュータを備えたことを特徴とする高炉内装入物の表面形状測定装置。 (4) A space part that can be cut off and communicated with the inside of the furnace by a shielding device is provided in the furnace wall part under the raw material charging device at the top of the blast furnace furnace, and a slide arm that can move forward and backward in the furnace is provided in this space part. The fixed base and the tip of the slide arm are disposed at the tip of the slide arm and can be rotated / stopped at a set angle pitch on the horizontal two-dimensional plane. At each stop position, the laser beam is scanned on the vertical two-dimensional plane at each set angle pitch. Each of the two-dimensional plane in the vertical direction by a laser distance meter that measures the distance to the charged material accumulation surface, a shielding device, a slide arm, a drive control device that controls the laser distance meter, and a laser distance meter in the furnace Processing the distance information to the charge accumulation surface at the measurement point, the angle information of each measurement point, and the angle information of each stop position on the horizontal two-dimensional plane, and processing the three-dimensional whole accumulation surface of the furnace interior charge Compile for finding and displaying shapes Profilometer of the blast furnace interior container, characterized in that it comprises a chromatography data.
本発明によれば、炉内浮遊粉塵の影響を受けにくい、レーザビーム走査機能を備えたレーザー距離計を用いて、炉内堆積装入物表面を、レーザビームで2次元平面(鉛直面)上および2次元平面(水平面)上を走査可能であり、炉内装入物堆積表面全体の表面形状を精度よく測定可能である。
また、レーザー距離計の移動距離を最小限にしており、2次元平面(鉛直面)上では数秒、2次元平面(水平面)上を含む全体領域では数分と短時間で測定可能であり、炉内に装入物を装入直後、30〜90秒の範囲内で開始し、堆積形状が大きく変化しない間に全体の測定を完了できる。
また、レーザー距離計を含む測定装置の先端部を炉内に臨ませるものの、各部位に対する高温の炉内ガスによる熱負荷を大幅に軽減でき、測定装置の寿命を延長可能である。
According to the present invention, using a laser rangefinder with a laser beam scanning function that is not easily affected by dust floating in the furnace, the surface of the furnace charge is placed on a two-dimensional plane (vertical surface) with a laser beam. In addition, it is possible to scan on a two-dimensional plane (horizontal plane), and it is possible to accurately measure the surface shape of the entire furnace interior inclusion deposition surface.
In addition, the distance traveled by the laser rangefinder is minimized, and it can be measured in a few seconds on the entire area including the two-dimensional plane (horizontal plane) in a few seconds on the two-dimensional plane (vertical plane). Immediately after charging the charged material, it starts within the range of 30 to 90 seconds, and the entire measurement can be completed while the deposition shape does not change greatly.
Moreover, although the tip of the measuring device including the laser distance meter faces the furnace, the thermal load caused by the high-temperature furnace gas on each part can be greatly reduced, and the life of the measuring device can be extended.
本発明を図1〜図2に基づいて説明する。
図1は、ベル式高炉に適用した本発明の高炉内装入物の表面形状測定装置の構造例とレーザー距離計からの2次元平面(鉛直面)でのレーザビーム走査例を概念的に示した側断面説明図、図2は、図1におけるレーザー距離計から炉壁内周方向のレーザビーム走査例を概念的に示した部分平面説明図である。
ここで用いた本発明の高炉内装入物の表面形状測定装置1は、図1に示すように、高炉2の炉頂部の原料装入装置の大ベル3下方の炉壁部4に設置した、炉内5と遮蔽する開閉自在な耐熱性の遮蔽装置7を備えたマンホール6内に設置したものである。この設置部位の炉径は約11mである。
The present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 conceptually shows an example of the structure of the surface shape measuring apparatus for the interior of a blast furnace interior according to the present invention applied to a bell type blast furnace and a laser beam scanning example on a two-dimensional plane (vertical plane) from a laser distance meter. FIG. 2 is a side sectional explanatory view, and FIG. 2 is a partial plan explanatory view conceptually showing an example of laser beam scanning in the furnace wall inner circumferential direction from the laser distance meter in FIG.
As shown in FIG. 1, the surface
この例では、炉壁部4内から炉内5に進退自在なスライドアーム9を備えた固定台8と、炉内に移動させたスライドアーム先端部で2次元平面(水平面)上を、基準位置から0〜360度の範囲内で回転可能で任意の角度ピッチ(β)で停止可能な回転台10と、この回転台に支持され回転台10とともに回転(回転中心12c)し2次元平面(水平面)上で0〜360度の範囲内をレーザビーム11で走査可能であり、前記停止位置で2次元平面(鉛直面)上の0〜180度の範囲内の炉内装入物13の堆積表面13fをレーザビーム11で任意の角度ピッチ(α)で走査して、回転中心c(鉛直面)から炉内装入物13の堆積表面13fの複数の測定点xまでの距離Lxを測定するレーザビーム装置を耐熱ガラス(図示省略)で保護した構造のレーザー距離計12を備えている。
In this example, a reference position on a two-dimensional plane (horizontal plane) is determined by a fixed
このレーザー距離計12の回転中心cの位置レベルの水平面Bfは、大ベル3下面位置の下方、ここでは、炉内装入物13の堆積表面の最上面レベルstの約2m上方にある。 耐熱遮蔽装置7、スライドアーム9、回転台10、レーザー距離計12は、それぞれ駆動装置(図示省略)を備え、この駆動は駆動制御装置15によって駆動制御可能であり、原料装入装置の装入操作と連動させて駆動することもできる。
また、レーザー距離計12、回転台10には、信号処理装置16を介して、レーザー距離計12、回転台10からの各情報を処理して炉内装入物13の堆積表面13fの3次元形状を求め表示するコンピュータ14が接続されている。
The horizontal plane Bf at the position level of the rotation center c of the
Further, the
レーザー距離計12を支持して回転する回転台10は、スライドアーム9の移動により、その回転中心12cが表面形状測定装置の設置側の炉壁部4内周面から炉心方向に距離L(ここでは450mm)の炉内位置に移動し、この回転台10に支持されたレーザー距離計12は、図1に示すように、回転中心cからレーザビーム11で2次元平面(鉛直面)上の0〜180度の範囲内を角度ピッチ(α)の複数の測定点で炉内装入物13の堆積表面13fまでの距離Lxを測定する。
この角度ピッチ(α)は、2次元平面(鉛直面)上の表面形状測定精度を左右する測定点密度を決めるものであり、小さい程測定精度を高められるが、測定所要時間を短かくすることも重要である。満足できる測定精度と測定所要時間を確保する条件としては、レーザー距離計12の回転中心cから遠い領域の測定点例えばx1 −x2 間の距離aが100mm以内の範囲内であることが好ましい。この条件を満足する角度ピッチ(α)として、ここでは1度を選択している。
The rotating table 10 that rotates while supporting the
This angular pitch (α) determines the measurement point density that affects the surface shape measurement accuracy on a two-dimensional plane (vertical surface). The smaller the pitch, the higher the measurement accuracy, but the shorter the time required for measurement. It is also important. As a condition for ensuring satisfactory measurement accuracy and required measurement time, it is preferable that a measurement point in a region far from the rotation center c of the
一方、レーザー距離計12は、図2に示すように、炉内位置で、回転台10の回転により2次元平面(水平面)上で360度の範囲を回転(回転中心12c)し、角度ピッチ (β)で複数位置で停止可能で、各停止位置で、レーザビーム11で2次元平面(鉛直面)上の0〜180度の範囲内を角度ピッチ(α)で走査し、複数の測定点xで炉内装入物13の堆積表面13fまでの距離Lxを測定するものである。
この角度ピッチ(β)は、2次元平面(水平面)方向の表面形状測定精度を左右する測定点密度を決めるものであり、レーザー距離計12の回転中心12cから遠い領域での測定点例えばy1 −y2 間の距離bが100mm以内の範囲内であることが好ましい。この条件を満足する角度ピッチ(β)として、ここでは1度を選択している。
On the other hand, as shown in FIG. 2, the
This angle pitch (β) determines the density of measurement points that affects the surface shape measurement accuracy in the two-dimensional plane (horizontal plane) direction, and is a measurement point in a region far from the
回転台10(レーザー距離計12)の2次元平面(水平面)の回転基点から回転終点までの角度範囲(例えば0〜360度の範囲)、回転速度および角度ピッチ(β)、角度ピッチ(β)毎の停止時間、レーザー距離計12の2次元平面(鉛直面)上のレーザビーム11の走査基点(ここではレーザー距離計12の回転中心cと同じ高さレベルの水平面Bf位置にある0度位置)、走査基点から走査終点までの角度範囲、走査速度および角度ピッチ(α)、角度ピッチ(α)毎の停止時間(0.5秒程度)等の駆動(走査)条件はコンピュター14と駆動制御装置15により設定制御することができる。
この設定条件で回転台10を回転しレーザー距離計12を駆動させて、レーザビーム11で炉内装入物13の堆積表面13fに対して、2次元平面(水平面)と2次元平面(鉛直面)に走査し、レーザー距離計12の回転中心cから炉内装入物13の堆積表面13fの各測定点xまでの距離Lxを測定する。
レーザー距離計12の回転基点からの2次元平面(水平面)上の角度情報とレーザー距離計12のレーザビーム11による2次元平面(鉛直面)上の各測定点までの距離測定情報、各測定点の角度情報を、信号処理装置16で処理してコンピュータ14に入力して、予め設定された計算プログラムにより、炉内装入物13の堆積表面13fの各測定点xの角度と距離Lxの測定結果から、水平面Bfから各測定点までの垂直距離hxを算定し、炉内装入物13の堆積表面13f全体領域の3次元形状を求め表示するものである。
Angle range (for example, a range of 0 to 360 degrees) from a rotation base point to a rotation end point on a two-dimensional plane (horizontal plane) of the turntable 10 (laser distance meter 12), a rotation speed, an angle pitch (β), and an angle pitch (β). Each stop time, the scanning base point of the
Under this set condition, the
Angle information on the two-dimensional plane (horizontal plane) from the rotation base point of the
図1に示したような高炉内装入物の表面形状測定装置により、原料装入装置(大ベル)3から装入物を炉内に装入を完了して30秒経過後、高炉内装入物の表面形状測定を行った。
この実施例では、装入物を炉内に装入を完了して30秒経過後に、遮蔽装置6の開操作、スライドアーム9の移動操作して、回転台10(レーザー距離計12)の位置を炉壁部4から距離L450mmの炉内位置に移動し、この位置で、基点0度位置から2次元平面(水平面)上の360度の範囲を1度の角度ピッチ(β)毎に回転・停止させ、この各停止位置で2次元平面(鉛直面)上の走査角度θの範囲(ここでは基点0度位置から20度の位置を基点として90度の範囲)をレーザビーム11で走査して、1度の角度ピッチ (α)毎の測定点xで、レーザー距離計12の回転中心cから炉内装入物13の堆積表面13fまでの距離Lxを測定し、この各測定点xまでの距離Lxと、各測定点の2次元平面(鉛直面)上の基点0度位置からの角度から各測定点xから水平面Bfまでの垂直距離hxを求め、炉内装入物13の堆積表面13f全体の3次元形状を推定(測定)した。
なお、ここでは炉壁内周方向の各角度ピッチ(β)毎の停止時間を1.3秒以内として360度領域を4分で走査できるようにし、2次元平面(鉛直面)上での走査角度θ(ここでは180度まで拡大)の範囲を、2次元平面(水平面)上の各角度ピッチ(β)毎の停止時間内に走査して、炉内装入物13の堆積表面13f全体の3次元形状を約4分で測定できるように各条件を設定した。
With the surface shape measuring device for the blast furnace interior as shown in FIG. 1, after 30 seconds have elapsed after the charge is completely charged into the furnace from the raw material charging device (large bell) 3, the blast furnace interior is filled. The surface shape was measured.
In this embodiment, after 30 seconds have passed since the charged material was charged into the furnace, the opening of the
Here, the 360 ° region can be scanned in 4 minutes by setting the stop time for each angular pitch (β) in the furnace wall inner circumferential direction within 1.3 seconds, and scanning on a two-dimensional plane (vertical plane). The range of the angle θ (enlarged up to 180 degrees here) is scanned within the stop time for each angular pitch (β) on the two-dimensional plane (horizontal plane), and 3 of the
この実施例で得られた炉内装入物13の堆積表面13f全体の3次元形状は、概念的には図3(a)、(b)、(c)に示す通りである。
ここで、図3の(a)図は、炉内装入物13の堆積表面13fの平面図による等高線図を示す説明図、(b)図は(a)図のAa−Ab矢視断面説明図、(c)図は(a)図のBa−Bb矢視断面説明図である。
図3(a)の等高線の一部に付した数字は、レーザー距離計12の回転中心cの位置レベルの水平面Bfからの距離(m)を示す。
(実験例)
The three-dimensional shape of the
Here, FIG. 3A is an explanatory diagram showing a contour map by a plan view of the
The numbers attached to a part of the contour lines in FIG. 3A indicate the distance (m) from the horizontal plane Bf of the position level of the rotation center c of the
(Experimental example)
本発明による炉内装入物13の堆積表面13f全体の3次元形状の推定(測定)結果を評価するために、鉱石を装入して図3(a)〜(c)と類似の堆積表面形状をつくり、実施例で示すような表面形状測定装置1を用い、同様(ただし、角度ピッチ(α)、角度ピッチ(β)は、0.5度にした。)にして、この装入物堆積表面の3次元形状を測定(推定)し、この結果を他の方法による実測値と比較した。
ここで他の方法とは、本発明によるレーザー距離計12の回転中心cの位置レベルの水平面Bfから測定点xまでの垂直距離を実測する装置による距離実測法(比較法)であり、本発明による各測定点の中から選択した各測定点で、本発明による垂直距離と、比較法による実測値と比較した。
その結果、本発明による垂直距離の測定(推定)値は、比較法による実測値に対して±1.7%の誤差範囲に納まっており、十分に満足できるものであった。
In order to evaluate the estimation (measurement) result of the three-dimensional shape of the
Here, the other method is a distance measurement method (comparison method) using a device that measures the vertical distance from the horizontal plane Bf at the position level of the rotation center c of the
As a result, the measured (estimated) value of the vertical distance according to the present invention was within an error range of ± 1.7% with respect to the actually measured value by the comparison method, and was sufficiently satisfactory.
本発明は、上記の実施例に限定されるものではない。上記の実施例ではベル式高炉に適用しているが、ベルレス式高炉に適用することもでき、炉内装入物の堆積表面形状がすり鉢形状の場合だけではなく、フラット形状などの他の形状の場合にも適用可能であり、設置位置の最適位置選択が可能である。
また、表面形状測定装置の構造、レーザー距離計の炉内位置、レーザビームの走査条件(走査角度範囲、走査方向、走査速度、測定点密度を決める角度ピッチ(α)、(β)など)、測定時間などは、対象高炉の形式、炉頂部構造、装入方式、装入条件、炉内装入物の堆積表面形状などに応じて変更のあるものである。
The present invention is not limited to the above embodiments. In the above embodiment, it is applied to a bell type blast furnace, but it can also be applied to a bellless type blast furnace, not only in the case where the deposition surface shape of the furnace interior is a mortar shape, but also in other shapes such as a flat shape. This is also applicable to cases, and the optimum position of the installation position can be selected.
Also, the structure of the surface shape measuring device, the position of the laser rangefinder in the furnace, the laser beam scanning conditions (scanning angle range, scanning direction, scanning speed, angle pitch (α), (β), etc. that determine the measurement point density), The measurement time and the like vary depending on the type of the target blast furnace, the furnace top structure, the charging method, the charging conditions, the surface shape of the deposit in the furnace interior, and the like.
1:表面形状測定装置 2:高炉
3:原料装入装置(大ベル) 4:炉壁部
5:炉内 6:マンホール
7:遮蔽装置 8:固定台
9:スライドアーム 10:回転台
11:レーザビーム 12:レーザー距離計
12c:回転中心(水平面) 13:欠番
c:回転中心(鉛直面) 14:コンピュータ
15:駆動制御装置 16:信号処理装置
1: Surface shape measuring device 2: Blast furnace 3: Raw material charging device (large bell) 4: Furnace wall part 5: In the furnace 6: Manhole 7: Shielding device 8: Fixing base 9: Slide arm 10: Turntable 11: Laser Beam 12:
Claims (4)
A space that can be shut off and communicated with the inside of the furnace by a shielding device is provided in the furnace wall under the raw material charging device at the top of the blast furnace furnace, and in this space, a fixed base having a slide arm that can be moved back and forth in the furnace, , Placed at the tip of the slide arm, can be rotated / stopped at a set angle pitch on a horizontal two-dimensional plane, and loaded at a set angle pitch by scanning a laser beam on the vertical two-dimensional plane at each stop position. At each measurement point on a vertical two-dimensional plane by a laser distance meter that measures the distance to the object deposition surface, a shield control device, a slide arm, a drive control device that controls the laser distance meter, and a laser distance meter in the furnace The distance information to the charge accumulation surface, the angle information of each measurement point, and the angle information of each stop position on the horizontal two-dimensional plane are processed to obtain the three-dimensional shape of the entire deposit surface of the furnace interior charge. Display the computer Profilometer of the blast furnace interior container, characterized in that there was e.
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