JP2014080687A - 溶鉱炉のための測定装置と測定方法、このような種類の装置を有する溶鉱炉、および少なくとも１つの測定プローブのための傾斜装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電磁波を送信および受信するための少なくとも１つの第１の測定プローブ（１０）を有する。
【解決手段】本発明は、音波を送信および受信するための少なくとも１つの第２の測定プローブ（１１）によって区別され、上記第１および第２の測定プローブ（１０、１１）は上記第１および第２の測定プローブ（１０、１１）の測定データにおける温度関連の差が上記溶鉱炉内の装入物の表面におけるガス温度分布を解明するために決定されるように整えられるような仕方で前記測定データの評価のためのプロセッサ（１２）に接続される。
【選択図】図１

Description

本発明は、溶鉱炉のための測定装置および測定方法と、このような種類の測定装置を有する溶鉱炉と、少なくとも１つの測定プローブのための傾斜装置と、に関する。請求項１の前文の特徴を有する表面測定のための装置は、例えばＤＥ４０２７９７５Ｃ２から周知である。

溶鉱炉の最上部において装入物の表面を調査するための種々の表面測定システムは、周知である。例えば溶鉱炉内の装入物材料のトポグラフィーを解明するためにレーダープローブが使用される。結果として装入物の２次元走査が可能にされる複数の個別アンテナを有するこのような種類のレーダープローブは、最初に述べられたＤＥ４０２７９７５Ｃ２から周知である。しかしながら複合アンテナを有するこのような種類のプローブは高価であって、個別アンテナの位相変位の監視と制御のための複雑な電子回路を必要とする。更に装入物の表面までの距離を測定するために使用されるレーダープローブは、ＤＥ３７１５７６２Ａ１、ＤＥ４０２７９６２Ａ１、ＤＥ４０２７９７３Ａ１、ＤＥ４２３８７０４Ａ１、ＥＰ００１２３１１Ｂ１、ＥＰ００１７６６４Ｂ１およびＵＳ４，２１９，８１４から周知である。

また間欠的に溶鉱炉に入れられてから再び取り出される、あるいは固定した仕方で炉内に設置される、いずれかの測定ランス（ｌａｎｃｅ）または測定スウォード（ｓｗｏｒｄ）の形をしたレーダープローブも実用上、周知である。このような種類のレーダーランスの一例も、上記のＤＥ３７１５７６２Ａ１に開示されている。それらの設計によって、このようなランスは、材料の流れと高い熱応力とによって引き起こされる高度の磨耗を受ける。したがってこれらの運用寿命は十分ではない。また同じことは保守における高い費用にも当てはまる。また溶鉱炉トポグラフィーを記録する粗面計（ｐｒｏｆｉｌｏｍｅｔｅｒ）と呼ばれるレーダープローブも実用上、周知である。しかしながらこのプローブは、後でプロファイルを調査するために装入後にだけ溶鉱炉内に導入され得る。装入の途中での材料の落下がプローブを損傷するので、装入の前にこのランスは再び取り出されなくてはならない。

ＵＳ３，０９９，７４４とＵＳ３，１２３，７１２は、放射線を用いて溶鉱炉内の装入物材料のトポグラフィーを決定するための表面測定システムを説明している。放射線のためにこのような種類の測定システムは、管理が困難であって大きな安全上の注意を必要とする。

更に、溶鉱炉最上部の装入物の表面プロファイルを決定するための周知のシステムは、溶鉱炉内の装入物ストックの表面がレーザービームを使用して走査される光学的測定システムを含む。装入物ストックの表面プロファイルは、三角測量によるレーザービームの投射角度および受光角度から決定される。三角測量の原理に基づく測定システムは、送信機と受信機ができるだけ遠く離れて配置されることを必要とし、この目的のために溶鉱炉の壁には２つの観測窓が必要とされる。これらの光学システムの改善は、距離の測定が放射ビームと反射ビームとの間の位相比較の原理で実行される光学的測定システムによって提供される。溶鉱炉構造内の光学的測定システムの例は、ＤＥ３３２１２８７Ｃ２、ＥＰ００７１４２６Ｂ１、ＥＰ０１３４７７２Ａ１、ＥＰ００１４６２６Ａ１およびＷＯ８８／０８５４６に記載されている。光学的測定システムは、光が溶鉱炉内に広がる濁った空気をほとんど透過しないで空気中に存在する粒子によって散乱されるので、溶鉱炉内での使用のためにほんの限定された適合性を有するだけである。

溶鉱炉内の装入物の熱分布を測定するために、ＤＥ１９４０１０４、ＤＥ２７０９５４８、ＵＳ４，４６３，４３７およびＵＳ２００６／００５０２１４７Ａ１に記載されているように熱カメラの使用が周知である。溶鉱炉内の装入物の温度プロファイルと表面プロファイルを解明するために、例えばレーザープローブの形をした光学的距離測定装置が赤外線カメラと組み合わされた複合測定システムが周知である。それらシステムの例は、ＤＥ１５８３４４３、ＤＥ２９４８２９５Ｃ２およびＤＥ３０１５００６Ｃ２に開示されている。

前述の測定システムは、ある程度わずかな限定された適合性があり、比較的低い位置解像度を有し、および／または構造と制御技術の点から複雑であり、また磨耗の影響を受けやすい。

本発明の基調を成す課題は、比較的低い保守費用でもって長い運用寿命を可能にする溶鉱炉のための測定装置と測定方法とを提供することである。本発明の基調を成す課題は更に、このような種類の装置を有する溶鉱炉と、溶鉱炉内の装入物ストックの表面の簡単な走査を可能にする少なくとも１つの測定プローブのための傾斜装置とを提供することである。

この課題は、請求項１の主題による装置によって、請求項９の主題による方法によって、請求項７の主題による溶鉱炉によって、および請求項１２の主題による傾斜装置によって、解決される。

本発明は、溶鉱炉のための測定装置を提供するという考えに基づいており、この装置は電磁波を送信および受信するための少なくとも１つの第１の測定プローブを含む。本装置は、音波を送信および受信するための少なくとも１つの第２の測定プローブを有し、第１、第２の測定プローブは、これら第１、第２の測定プローブの測定データにおける温度関連の差が、溶鉱炉内の装入物の表面におけるガス温度分布を解明するために決定されるように整えられるような仕方で、測定データの評価のためのプロセッサに接続される。本方法に関して本発明は、少なくとも２つの異なる測定プローブを使用するという考えに基づいており、これらの測定プローブの助けによって装入物の表面は一方では電磁波によって走査され、他方では音波によって走査され、また異なる測定プローブの測定データにおける温度関連の差は装入物の表面のガス温度分布を解明するために決定される。

したがって本発明は、異なる物理的原理に基づく２つの異なる測定装置または測定方法を一緒に組み合わせる、または連結する。一方の測定装置又は測定方法は、ガス温度によって影響されない電磁波によって機能する。他方の測定装置又は測定方法は、その伝播速度がガス温度によって直接影響される音波によって機能する。異なる測定プローブと測定方法とを使用して装入物の表面までの距離を測定するとき、異なる測定システムおよび測定方法の測定データにおける温度関連の差が存在する。特に装入物ストックの表面によって反射された音波は、音波が通り抜けるガス雰囲気の温度によって影響されるが、装入物ストックの表面で反射された電磁波は影響されない。結果として得られた測定値の差は、装入物ストックの表面におけるガス温度分布の特性である変数を形成し、その結果として装入物ストックの表面における温度又は温度分布に関する結論を引き出すことが可能となる。したがって本発明は、測定信号が音波の温度依存性の結果として影響される音響的測定システムの場合に本来的に周知である欠点を、標準的使用（ｇｏｏｄ ｕｓｅ）に変える。音響的温度依存測定方法をもう１つの特に電磁波に基づく温度独立測定方法と組み合わせることによって、温度独立測定信号は、温度に関連してセットされ得る測定変数を構成する音響的測定信号の基準信号からの差を有する基準信号として使用され得る。

原則として本発明は大まかに言えば、放射された測定信号が一方では温度独立性であり、他方では温度依存性である、異なる測定方法および測定装置の組合せによって機能する。

本発明は、従来から周知の引き入れ引き出し可能な測定ランスが溶鉱炉の上部領域における１つ以上のプローブによって置き換えられ得るという利点を有する。そのときプローブはもはや、上から導入された材料による磨耗にも高温のガス流にも直接露出されことはなく、単に間欠的測定を可能にする周知の測定ランスとは対照的に、これらのプローブは装入物の表面の大きな領域の、特に装入物ストックの全表面の測定と、測定された値の連続的な決定との両方のための前提条件を与える。

本発明の有利な実施形態は、添付の従属請求項に記載されている。

好適な一実施形態では、プロセッサは、装入物の表面プロファイルが第１および／又は第２の測定プローブからプロセッサに送られた測定データを用いて解明可能であるように適合されている。これは、更に熱分布を解明するために設けられた測定プローブ、特に電磁波に基づいて機能する第１の測定プローブによって、装入物のトポグラフィーも決定され得るという利点を有する。

有利なことに第１の測定プローブは、レーダープローブ、マイクロ波プローブ又は光プローブを備える。このようなプローブの測定信号は、実質的に温度独立性があり、基準信号として使用され得る。第２の測定プローブは、音波プローブ又は超音波プローブを備え得る。これらのプローブの測定信号は、温度依存性があり、したがって基準信号と併用して、測定位置における温度に関する情報を与えることができる。

好適な一実施形態では、装入物の上方のガス雰囲気の平均温度の測定のために少なくとも１つの第３の測定プローブがプロセッサに接続される。装入物ストック表面からの距離が増加するにつれて、ガス雰囲気における温度差は均等になり、平均温度が確定される。第３の測定プローブは、装入物の上方のガス雰囲気のこの平均温度を検出する機能を有する。この平均温度は、表面に近いガス雰囲気のその領域における絶対温度値を解明する際に考慮に入れられ得る。特にこれは、音響的距離測定の途中で、表面から遠く離れたガス雰囲気のこの領域の平均ガス温度が音響的測定信号に及ぼす影響が、測定結果において考慮されるということを意味する。表面から遠く離れたガス雰囲気のこの領域におけるガス温度分布をより精確に解明するために、平均ガス温度の測定のための２つ以上の測定プローブを使用することは可能である。

装入物の表面を走査するために、測定プローブは装入物の測定プロファイルの連続的表現を可能にするために移動可能に配置され得る。したがって溶鉱炉の運転者は、溶鉱炉内の装入物材料の表面を連続的に観測する位置にいて、溶鉱炉内の材料の流れ、又は材料を通るガス流が修正されることを必要としているかどうかを早い時点で認識できる。その結果、早い時点で適切な是正措置が取られ得る。

有利には、測定プローブは溶鉱炉の上部領域にマウントされる。これらのプローブは、周知の測定ランスのための変位機構が無くて済むように、静止した仕方で固定位置にマウントされ得る。その結果として溶鉱炉壁におけるプローブの密封は、著しく単純化される。３次元測定プロファイルを生成するために固定位置の、あるいは静止したプローブは、傾斜可能および／または回転可能であり得る。表面の走査が制御可能なアンテナアレイによって行われる場合には固定したプローブを使用することも可能である。

測定装置および測定方法の実施形態の更なる例は、詳細な説明においてより十分に説明される。

本発明は更に、測定装置に関連して説明された測定プローブの１つ以上を機械的に位置変更するために、装入物ストックの表面を測定するための装置の場合に好適に使用される、少なくとも１つの測定プローブのための傾斜装置を含む。この傾斜装置はまた、他の用途のために、特に測定技術において、溶鉱炉構造において、あるいは一般に高温と攻撃的媒体（ａｇｇｒｅｓｓｉｖｅ ｍｅｄｉａ）とに耐える強固な構成を有することが重要である条件下で、この測定装置とは独立に使用され得る。

したがって本発明は更に、固定位置に配置された第１のハウジング部品と互いに関して回転可能である少なくとも２つの第２、第３のハウジング部品とを含む、多部品で少なくともある程度回転対称のハウジングを有する、特に少なくとも１つの測定プローブのための傾斜装置を設けるという考えに基づいている。第２および第３のハウジング部品は、第１のハウジング部品の長手方向軸に対して傾斜した面上で広がる第１の回転面を形成する。第２および／または第３のハウジング部品は回転駆動され、測定プローブは第１のハウジング部品とハウジングの基部との間で関節連結様式にマウントされる。固定位置に配置された第１のハウジング部品の結果として、傾斜装置は溶鉱炉のハウジング壁に固定的に接続されて密封されうる。測定プローブの傾斜運動は、第１のハウジング部品の長手方向軸に対して傾斜した面上で広がる第１の回転面を形成する、第２、第３のハウジング部品の相対的回転運動によって達成される。この相対的回転運動を作り出すために、第２および／または第３のハウジング部品は回転駆動される。これら２つのハウジング部品間の相対的回転運動に関して幾つかの可能性が存在する。２つのハウジング部品が互いに反対方向に回転するような仕方で、両ハウジング部品が別々に駆動されることは可能である。また代替として、これらのハウジング部品のどちらかが位置的に固定され、他方のハウジング部品が回転駆動されることも可能である。第１のハウジング部品の長手方向軸に対して傾斜した面上で広がる、第２、第３のハウジング部品間の第１の回転面が存在するため、第３のハウジング部品は傾斜した軌道上で動く。測定プローブは、この傾斜運動に追従して溶鉱炉内の材料の表面を走査できるように、第１のハウジング部品とハウジングの基部との間に、関節連結様式でマウントされる。

本発明は、回転面の領域における簡単な半径方向の密封が可能にされるという利点を有する。本装置の同じ部分は、堆積した塵埃と汚れが密封面に侵入できないように、密封されたままに留まる。

本発明の特に好適な実施形態では、第２、第３のハウジング部品は各々、円錐形構造をしている。互いに回転可能であるこれら２つのハウジング部品の円錐形構造は、傾斜面上で広がる第１の回転面に配置された２つのハウジング部品間にリング状の回転接続部を構成するための単純な可能性を与える。

更なる好適な実施形態では、第１のハウジング部品と第２のハウジング部品は、回転可能に接続されて、特に（設置された位置で）水平に第１のハウジング部品の長手方向軸に垂直に広がる第２の回転面を形成する。第２の回転面の形成は、傾斜した第１の回転面における回転の結果と、第１のハウジング部品の長手方向軸に垂直に広がり、そして特に水平な回転面である第２の回転面における回転の結果との両方の結果として測定プローブが動かされるので、装置の傾斜の柔軟性を増加させる。その結果、組み合わされた傾斜運動が作り出され、それによって溶鉱炉内の材料の表面の全体又は少なくとも大きな領域が実際に走査され得る。

更なる好適な実施形態では、ハウジングの基部と第３のハウジング部品は回転可能に接続されて、基部に平行に広がる第３の回転面を形成する。この実施形態は、少なくとも１つの測定プローブがトルクチェーンによって、一方では相対的回転を防止する仕方でハウジングの基部に接続され、他方では相対的回転を防止する仕方で第１のハウジング部品に接続される更なる実施形態と関連して、特に有利である。このトルクチェーンは、測定プローブの傾斜運動を可能にし、またハウジングの基部を固定位置に配置された第１のハウジング部品に相対的回転を防止する仕方で接続する。これは、ハウジングの基部と、この基部とハウジング部品との間に関節連結様式でマウントされた測定プローブとが、第２、第３のハウジング部品の回転に関与しないことを意味する。むしろ測定プローブの空間的動きは、トルクチェーンの傾斜運動によって達成される。測定プローブは単に傾けられるだけで回転に関与しないので、柔軟なリードを用いて測定プローブとの電気接続を作り出すことは比較的単純である。これは、構造、特に評価ユニットとの測定プローブの接続を単純化する。

第２のハウジング部品の駆動は、第１のモータ、特に第１のハウジング部品に接続された歯車モータによって行われ得る。これは、第１の歯車モータが第１のハウジング部品によって支持されて、適当な歯車接続を介して第２のハウジング部品に接続されることを意味する。

第３のハウジング部品の駆動のために、第２のモータ、特にハウジングの基部に接続された歯車モータが設けられ得る。この実施形態は、ハウジング基部と第３のハウジング部品との間に回転接続が設けられて、ハウジング基部が相対的回転を防止する仕方で第１のハウジング部品に接続される実施形態に関連して、特に有利である。結果としてハウジング基部は、適当な歯車接続によって第３のハウジング部品に接続された第２の歯車モータを支持する。

ハウジングは、このハウジングを冷却および／または密封するためのガス供給用の少なくとも１つのフラッシング（ｆｌｕｓｈｉｎｇ）接続を含み得る。その結果としてハウジング内の測定プローブの周りの空間は、例えば窒素の供給によって溶鉱炉雰囲気から密封され得る。同時に窒素又はその他の適当なガスは、敏感な電子部品を冷却して過熱を防止する。この構成では、ハウジング内に導入されるガス、特に窒素が、傾斜装置のハウジングから溶鉱炉内に突き出たプローブ部品、特にアンテナが排出ガスによるフラッシングを受けるように配置された排気開口部を通って流出するための準備が行われ得る。その結果、アンテナが洗浄される。

本発明は、添付の図面を参照しながら更なる細部を有する実施形態の例を用いて、以下で更に詳細に説明される。

本発明による測定装置の実施形態の一例の概略回路図である。 本発明による実施形態の一例による傾斜装置が設けられた溶鉱炉の上部領域の断面図である。 図２による傾斜装置の断面図である。 図３による傾斜装置の自己密封軸受けの詳細図である。

図１による回路図は、溶鉱炉のための本発明による測定装置の実施形態の一例を示す。この装置あるいは測定システムは、装入物のトポグラフィーと装入物の表面における熱分布とを解明するために使用され、また装入物の表面の連続的監視のための前提条件を形成する。この目的のために図１による本装置は、異なる測定方法を使用して機能する少なくとも２つの測定プローブ１０、１１を含む。図１による実施形態の例では第１の測定プローブ１０は、レーダープローブ、すなわち電磁波に基づいて機能するプローブである。第２の測定プローブ１１は、音波に基づいて機能する超音波プローブを備える。本発明は、２つの測定プローブに限定されず、２個より多い、例えば３個、４個、５個、あるいは５個より多い測定プローブを含むことができ、これらのプローブの少なくとも一部は異なる物理的原理にしたがって機能し、信号評価のために互いに連結される。本発明に関連して使用される測定プローブの場合、送信機と受信機は通常、１つのプローブに統合される。送信機と受信機が別々に配置されるプローブを使用することも容易である。

異なる測定プローブ１０、１１は、これら２つの測定プローブが共通の位置決め装置によって動かされるような仕方でダブルセンサーに統合され得る。２つの測定プローブ１０、１１が別々に配置され、またこれらの各々がこれらプローブ自体の位置決め装置によって駆動されることも可能である。２個より多い測定プローブの場合、これらのプローブは１つの複合センサーに一体化されることができ、あるいは個別のセンサーに別々に配置されることも可能である。原則として、溶鉱炉運転のために設計された如何なる測定プローブも、このプローブが異なる物理原理又は異なる測定方法にしたがって機能する１つ以上の他の測定プローブと組み合わされるという条件で、本発明に適している。

図１に示されるように、２つの測定プローブ１０、１１は測定信号の評価のためのプロセッサ１２に接続される。プロセッサ１２と２つの測定プローブ１０、１１との間には、各々の場合に１つの測定増幅器１９が配置される。

プロセッサ１２は、２つの測定プローブ１０、１１の測定値を比較する目的と、第１の測定プローブ１０の測定値と第２の測定プローブ１１の測定値との差、特に温度関連の差を決定する目的とのために適合されている。この差からプロセッサ１２は、ある分析方法によって音の速度、またしたがって装入物の表面におけるガス温度分布を決定する。後者は、蓄熱室から溶鉱炉内に吹き込まれたガスが対向流原理（ｃｏｕｎｔｅｒ−ｃｕｒｒｅｎｔ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ）にしたがって溶鉱炉内を流れて装入物の表面に現れるので、装入物の表面温度プロファイルにほぼ対応する。表面に近いガス温度分布の決定のために、本明細書ではあまり詳細には説明されない測定技術で使用される通例の分析方法が使用される。むしろ図１による実施形態の例の場合、測定値における温度関連の差から、溶鉱炉内の装入物の表面に近いガス温度プロファイル又は表面温度プロファイルを決定するために前提条件を与える、異なる測定方法によって取得された測定値が利用可能にされることは重要である。

プロセッサ１２は更に、装入物のトポグラフィーが第１および／または第２の測定プローブ１０、１１によってプロセッサ１２に送られた測定データから決定され得るように適合されている。電磁波に基づいて機能する第１の測定プローブ１０の温度独立測定データは、この目的のために有利に使用される。

プロセッサ１２は、可視化システムおよび制御部２０に接続される。可視化システム２０を使用して表面トポグラフィーと熱分布との２次元又は３次元表現を作り出すことは可能である。

測定プローブ１０、１１の制御のために後者は、２つの位置決めモータ２２ａ、２２ｂによって３つの空間方向に傾斜可能である位置決めデバイス２１に機械的に接続される。本発明は特定の位置決めシステムに限定されず、むしろ一般的に、表面トポグラフィーと熱分布との連続的表現が可能にされるように装入物の表面が走査され得る位置決めシステ
ムを含む。有利には、位置決めデバイス２１は、２つの測定プローブ１０、１１の傾斜運動を可能にする。実施形態の特に好適な例では、位置決めデバイス２１は、図２および３を参照しながらほかの場所でより詳細に説明される、傾斜装置１８の形をしている。

図１に示されているように、２つの測定プローブ１０、１１は、共通の位置決めデバイス２１によって動かされ得る。測定プローブ１０、１１が別々の位置決めデバイスによって個別に駆動されることも可能である。

位置決めモータ２２ａ、２２ｂは、各々の場合に位置送信機２３を介してプロセッサ１２に接続される。位置送信機２３は、例えば回転角トランスデューサの形をしていてもよい。２つの位置決めモータ２２ａ、２２ｂの制御のために後者は、制御信号増幅器２４を介してプロセッサ１２に接続される。

溶鉱炉雰囲気から冷却して密封するために、２つの測定プローブ１０、１１は、溶鉱炉雰囲気に露出されるこれらプローブの部品、特にアンテナを好適にフラッシュし、冷却し、そして洗浄するガスフラッシング、特に窒素フラッシング２５を有することができる。

図１による測定装置は更に、プロセッサ１２に接続され、装入物の上方のガス雰囲気の平均温度の測定に適応した第３の測定プローブ（図示せず）を含み得る。平均ガス温度を測定するために、あるいは一般に溶鉱炉の上部領域のガス温度を測定するために１つ以上の測定プローブが設けられ得る。

図１による測定装置は、下記の測定方法にしたがって機能する。

２つの測定プローブ１０、１１は、一方では電磁波（第１の測定プローブ１０）、他方では音波（第２の測定プローブ１１）が装入物の表面に加えられるようにする。位置決めモータ２２ａ、２２ｂの位置決め運動の結果として、装入物の全表面が２つの測定プローブ１０、１１によって走査され、それによって取得された測定データは、プロセッサ１２に送られる。これは、溶鉱炉内の装入物までの距離の異なる測定が、使用された温度独立性の電磁波と温度依存性の音波との両方を有する２つの測定プローブ１０、１１によって各々の場合に実行されることを意味する。音波の音の速度はガス温度によって直接影響されるので、特に装入物ストックの表面に置ける異なるガス温度分布は、第１の測定プローブ１０を使用して実行されたレーダー測定（特に許容値測定として機能する）によって解明可能である測定値に差を生じさせる。この差から音の速度、またしたがって温度が、ある分析方法によって決定される。傾斜可能なレーダープローブと音波プローブでこの組み合わされた方法によって全表面を走査することは、一方では溶鉱炉装入物の表面プロファイルを、他方では温度プロファイルを与える。

装入物の表面からの距離が増加するにつれてガス温度分布が均等になるので、音響測定信号に対する溶鉱炉の上部領域におけるガス雰囲気の影響が表面に近いガス温度分布の決定の際に考慮に入れられ得るように、溶鉱炉の上部領域におけるガス雰囲気の平均温度が測定されることは容易である。表面に近いガス温度分布に関して更に正確な結果に到達するために、２つ以上の更なる測定プローブを用いて装入物の上方のガス温度分布を解明することは可能である。

溶鉱炉の上部領域におけるガス雰囲気の平均温度を測定することは、表面に近いガス温度分布の決定のために有利ではあるが、必須ではない。言い換えれば表面に近いガス温度分布は、音響信号に特徴的な影響を及ぼす表面から遠く離れたガス雰囲気の平均温度からの差として取得される。したがって本発明の場合、音響信号に対する温度の影響を解明するために、音響測定信号がガス雰囲気を通り抜けて装入物ストックの表面で反射されることは基本的に重要である。したがって本発明による装置および／または本発明による方法を使用して実行される測定は、溶鉱炉運転を監視するためにそれ自体で十分である相対的ガス温度分布の決定、あるいは絶対温度値に到達するために他の測定方法と連結され得る相対的ガス温度分布の決定という結果をもたらす。

装入物ストックの表面におけるガス温度分布の測定から、装入物の表面温度に関する結論を引き出すことも可能である。しかしながら、表面に近いガス温度分布の測定は、ガス温度が実際に溶鉱炉運転において関心のある測定変数であるという利点を有する。更に装入時に表面は、導入された比較的低温の装入物ストックの領域で冷却される。その結果、この領域におけるガス温度が影響されたとしても、それは装入物の表面温度よりも遥かに少ない程度に影響されるだけである。

装入物の表面が走査されているときに、一方では電磁波が、他方では音波が加えられる装入物の表面上の同じ測定領域からの測定データが比較されるように、２つの測定プローブ１０、１１の動きが相関付けられることは理解される。

レーダープローブおよび超音波プローブの使用は、これらが上部溶鉱炉の領域に配置されることが可能であり、したがって磨耗を受けない溶鉱炉表面の領域に固定された仕方で設置されるという利点を有する。少なくとも１つの測定プローブの配置の例は、図２に示されている。第２の測定プローブは、図２には示されていない。図２には少なくとも１つの測定プローブのための傾斜装置１８の配置が示されており、測定プローブは２つの異なる測定位置に示されている。測定プローブ１０の測定ビームがどのようにして装入物２７の表面を通るか、したがって装入物２７のプロファイルを走査するかは、図２でよく理解され得る。図２においては更に、プローブあるいは一般的に測定システムが正流（ｄｉｒｅｃｔ ｆｌｏｗ）の外側に配置されるように、測定装置とこの測定装置のための傾斜装置１８とが装入シュート２６からの排気口の上で、また上部ガス通風管２７の上で、装入シュート２６のための駆動部に隣接する炉の最上部に配置されることが分かる。

傾斜装置１８の構造は、図３に示されている。

傾斜装置１８は、少なくともある程度、回転対称構造である多部品ハウジング１３を含む。ハウジング１３は、固定位置に配置され、カバーの形をしていてハウジング１３を最上部まで閉鎖する第１のハウジング部品１４ａを含む。第１のハウジング部品１４ａは、炉壁に接続される。ハウジング１３は、互いに関して回転可能である第２および第３のハウジング部品１４ｂ、１４ｃを含む。この目的のために第２、第３のハウジング部品１４ｂ、１４ｃは、第１のハウジング部品１４ａの長手方向軸Ｌ1に対して傾斜した面上で広がる第１の回転面Ｄ1を形成する。

互いに関して回転可能な半分ずつのハウジング間の分割、あるいは第２、第３のハウジング部品１４ｂ、１４ｃ間の分割は、傾斜面上に広がる第１の回転面Ｄ1に位置する。第２、第３のハウジング部品１４ｂ、１４ｃ間の回転可能な接続は、傾斜面の上で広がる第１の回転面Ｄ1に配置された第１の転がり軸受け２８によって達成される。この転がり軸受けは玉軸受けである。他のタイプの転がり軸受けも可能である。

転がり軸受け２８は自己密封型である。自己密封型転がり軸受け２８の構造は、図４による詳細図を参照しながら説明される。この図は第１、第２のハウジング部品１４ａ、１４ｂを接続する第２の転がり軸受け３１の一部を示しているが、第１の転がり軸受け２８は実質的に対応する仕方で構成される。転がり軸受け３１又は２８は、インナーレース４４ａとアウターレース４４ｂとを含む。インナーレース４４ａは、第１の転がり軸受け２８の場合には設けられない内側に歯の付いたリング３２を有して構成される。図４に示されているようにインナーレース４４ａとアウターレース４４ｂは、各々の場合に軸方向に突き出ている。そうする際に、インナーレース４４ａは、アウターレース４４ｂの一方の端面を越えて突き出ている。アウターレース４４ｂは、転がり軸受け３１および２８の反対に位置する側に配置されたインナーレース４４ａの端面を越えて突き出ている。このことは、図４に示されているようにインナーレース４４ａとアウターレース４４ｂとのオフセット配置という結果をもたらす。参照符号４５は、各々の場合にインナーレース４４ａとアウターレース４４ｂの突き出ている部分を示す。この構成では、アウターレース４４ｂの突き出ている領域４５は半径方向内側に向いており、インナーレース４４ａの突き出ている領域４５は半径方向外側に向いている。場合によっては、半径方向内側又は半径方向外側に向いている突き出た領域４５のこれらの表面の各々には、インナーレース４４ａとアウターレース４４ｂの端面を密封するシーリングリップ４６が設けられている。より具体的には、インナーレース４４ａに設けられたシーリングリップ４６はアウターレース４４ｂの端面を密封し、アウターレース４４ｂに設けられたシーリングリップ４６はインナーレース４４ａの端面を密封する。

アウターレース４４ｂは、第１のハウジング部品１４ａのハウジング壁に直接、特にねじで接続される。断熱ジャケット４３は、アウターレース４４ｂを取り囲んで、インナーレース４４ａのシーリングリップ４６に近づくまでアウターレース４４ｂの端面に沿って延びる。断熱ジャケット４３は、アウターレース４４ｂを第１のハウジング部品１４ａに固定するために設けられた孔４７の上を延びる。インナーレース４４ａは、保持リング２９ｃに特にねじで接続される。保持リング２９ｃは、接続のために設けられた孔４８の上をカバーする断熱ジャケット４３に接続される。図４には、第１の転がり軸受け２８のための台座を形成するために傾斜面上で半径方向内向きに延びる、傾斜面上に配置されたハウジング壁部３０ａあるいは円錐形ハウジング壁部３０ａも見られる。

基部１５を第３のハウジング部品１４ｃに接続する第３の転がり軸受け３５は、図４による第２の転がり軸受け３１に対応する仕方で構成される。

図４による第２の転がり軸受け３１とは対照的に、自己密封型第１転がり軸受け２８は、内側に歯の付いたリングを有さず、むしろ一方ではインナーレース４４ａに、他方ではアウターレース４４ｂに接続された、２つの保持リング２９ａ、２９ｂに特にねじで接続される。他のタイプの自己密封型転がり軸受け又は玉軸受けも可能である。自己密封型転がり軸受けの代わりに、例えばＶリングの形をした更なる密封を有する転がり軸受けを設けることも可能である。

回転運動を可能にする第２、第３のハウジング部品１４ｂ、１４ｃの接続のための第１の転がり軸受け２８の組み込みのために、内壁は円錐形構造になっている。円錐形ハウジング壁部は、参照符号３０ａ、３０ｂによって示されており、間に転がり軸受け２８が配置又は保持される２つの向かい合いに配置されたリング状の台座表面を形成する。その程度までハウジングは、少なくともある程度、回転対称構造をしており、すなわち少なくともリング状台座表面の領域内にある。この構成では、第２のハウジング部品１４ｂの円錐形ハウジング壁部３０ａは、設置された位置において下向き方向に徐々に狭くなる。第３のハウジング部品１４ｃの円錐形ハウジング壁部３０ｂは、設置された位置および図３に示された中間位置において上向き方向に徐々に狭くなる。したがってこれら２つのハウジング部品１４ｂ、１４ｃは二重円錐形の様式に構成されて配置される。第２、第３のハウジング部品１４ｂ、１４ｃの外壁は少なくともある程度、円筒形である。

第１の転がり軸受け２８のための台座は、異なるように形成され得る。前述のように、ハウジング内に内向きに突き出ていて、向かい合いに配置されたハウジング壁と共にリング状の台座表面を形成する、相補的に構成された円錐形ハウジング壁部３０ａ、３０ｂが設けられることが可能である。第２、第３それぞれのハウジング部品１４ｂ、１４ｃの外壁は、円筒形構造であり得る。ハウジング壁のために異なる幾何学形状を、例えば円錐台の形状、特に円錐の軸が円錐台の底面に対して斜めに延びる傾斜円錐台の形状を選択することも可能である。

第２のハウジング部品１４ｂは、固定位置に配置された第１のハウジング部品１４ａの回転運動を可能にする仕方で接続される。この目的のために、第１のハウジング部品１４ａと第２のハウジング部品１４ｂは共に、第１のハウジング部品１４ａの長手方向軸Ｌ1に垂直に広がる第２の回転面Ｄ2を形成する。マウントされた状態で第２の回転面Ｄ2は水平に広がる。ハウジング１３は、溶鉱炉内に広がるハウジング１３のこの部分を取り囲む断熱ジャケット４３を有する。

回転運動を可能にする仕方での第２のハウジング部品１４ｂと第１のハウジング部品１４ａとの接続のために、内側に歯の付いたリング３２を有する第２の転がり軸受け３１が設けられる。第２の転がり軸受け３１は、第２の回転面Ｄ2内で広がり、実質的に水平に
配置される。第２の転がり軸受け３１は、自己密封型構造をしており、第２の転がり軸受け３１のハウジング内側に配置された保持リング２９ｃを含む。第２の転がり軸受け３１のための他の密封も可能である。

第２のハウジング部品１４ｂを駆動するために、第１のモータ１７ａ、特に第１のハウジング部品１４ａに接続されていて、第２の転がり軸受け３１の内側歯付きリング３２と噛み合うピニオン３３を有する歯車モータが設けられる。第１のモータ１７ａは、第１のハウジング部品１４ａ内に中心を外れて配置され、第１のハウジング部品１４ａの半径方向内向きに突き出た保持壁３４上に実質的に垂直に立つ。第１のモータ１７ａの異なる配置も可能である。

ハウジング１３は、第１のハウジング部品１４ａから遠く離れた側でハウジング１３を閉鎖する基部１５を有する。第２、第３のハウジング部品１４ｂ、１４ｃは基部１５と第１のハウジング部品１４ａとの間に配置される。ハウジング１３の基部１５と第３のハウジング部品１４ｃは、回転を可能にする仕方で接続され、第３の回転面Ｄ3を形成する。第３の回転面Ｄ3は、基部１５に平行に、あるいは第３のハウジング部品１４ｃの長手方向軸Ｌ3に垂直に広がる。図３に示された中間位置で、固定位置に配置された第１のハウジング部品１４ａの長手方向軸Ｌ1と第３のハウジング部品１４ｃの長手方向軸Ｌ3は、位置合わせされた１本のラインを形成する。中間位置で基部１５は、このラインに垂直に、あるいは概ね水平に配置される。図２に示された傾斜位置において第３のハウジング部品１４ｃの長手方向軸Ｌ3は、長手方向軸Ｌ1、Ｌ2に対して斜めに延びる。

基部１５と第３のハウジング部品１４ｃとの間の回転接続のために、第３の回転面Ｄ3内で広がる第３の転がり軸受け３５が設けられる。第３の転がり軸受け３５は、更なる内側歯付きリング３６を有し、自己密封型軸受けの形に構成される。図３による実施形態の例では、第３の転がり軸受けは玉軸受けの形をしている。第３の転がり軸受け３５は、第３の転がり軸受け３５のハウジング内側に配置された保持リング２９ｄに接続される。

第３のハウジング部品１４ｃを駆動するために、第２のモータ１７ｂ、特に基部１５上で支持されていて、第３の転がり軸受け３５の内側歯付きリング３６と噛み合うピニオン３７を有する歯車モータが設けられる。

基部１５は、固定位置にある第１のハウジング部品１４ａに相互の回転を防止する仕方で接続される。これは、基部１５が如何なる回転運動も実行せず、むしろ第１のハウジング部品１４ａに対して回転しないように固定されていることを意味する。このことは、第２のモータ１７ｂが駆動モーメントを第３のハウジング部品１４ｃに伝達することを可能にする。第２のモータは基部１５に対して偏心配置される。

基部１５と、固定位置に配置された第１のハウジング部品１４ａとの間の接続は、一方では第１のハウジング部品１４ａに固定的に接続され、他方では基部１５に固定的に接続された、トルクブラケット又はトルクチェーン１６によって行われる。トルクブラケット１６は、回転しないように剛性であって、如何なる回転運動も実行しないように基部１５を固定する。

トルクチェーン１６は更に、測定プローブ１０、１１を搬送する機能を有する。この目的のためにトルクチェーン１６は、第１のハウジング部品１４ａと基部１５との間に関節連結様式で測定プローブ１０、１１を搬送する傾斜リンケージ、特に回転的に剛性の傾斜リンケージの形に構成される。このプロセスでトルクブラケット１６は、３つの空間方向の傾斜運動を可能にする一種の自在継ぎ手を形成する。この目的のためにトルクチェーン１６は、Ｕ字形断面の第１の固定部３８ａと同じくＵ字形断面の第２の固定部３８ｂとを含んでおり、これら固定部の開放側は互いに向き合っている。これら２つの固定部３８ａ、３８ｂの間には、Ｕ字形固定部３８ａ、３８ｂの開放側の各々と関節的に接続されている傾斜リンケージ３９が配置されている。この構成では図３に概略図の形で示された関節接続は、２つの固定部３８ａ、３８ｂがすべての空間方向に互いに関して傾斜運動を実行できるように形成される。より具体的には、上部固定部３８ａは固定位置にある第１のハウジング部品１４ａに固定的に接続される。下部固定部３８ｂは、測定プローブ１０の測定ヘッドと基部１５とに固定された仕方で接続される。測定ヘッド４０は、次に、基部１５に設けられた開口部４２を通してハウジング１３から突き出たアンテナ又はプローブホーン４１に接続される。開口部４２は、密封板４３によって溶鉱炉雰囲気から密封される。

図３に示された傾斜装置１８は、例示であると理解されるべきである。基部１５の傾斜運動に追従する他の傾斜リンケージも可能である。トルクブラケット１６の２つの機能、すなわち基部１５と第１のハウジング部品１４ａとの間の回転的に剛性の接続と、測定プローブ１０、１１の関節的取付けとが、別々に実行されることも可能である。このことは、基部１５が回転的に剛性の傾斜リンケージによって第１のハウジング部品１４ａに接続され、それとは別に測定プローブ１０が基部１５に固定されることを意味する。

第１のハウジング部品１４ａと基部１５との間の回転的に剛性の接続は、測定プローブ１０が回転しないで、むしろ単に傾斜するだけであるという利点を有する。したがって、このプローブと評価ユニットあるいはプロセッサ１２との間の電気接続が、ここには図示されていない柔軟なリードによって作り出されることは比較的簡単である。もし測定プローブの回転不可能な構成の利点が省かれて、プローブの回転が可能になるように測定プローブの電気接続が整えられるならば、基部１５と第３のハウジング部品１４ｃとが一体として構成されることは容易であり、またそうでなく第３のハウジング１４ｃの駆動部が設けられることも容易である。

図３による傾斜装置は、次のように機能する。

上部モータ１７ａの動作の結果として第２のハウジング部品１４ｂは、固定位置に配置された第１のハウジング部品１４ａの長手方向軸Ｌ1と一直線になっている、第２のハウジング部品１４ｂの長手方向軸Ｌ2の周りを回転する。傾斜面上に広がる第１の回転面Ｄ1において実行される第３のハウジング部品１４ｃの更なる回転運動は、第２の回転面Ｄ2において行われる第２のハウジング部品１４ｂの回転運動に重畳される。この目的のために第３のハウジング部品１４ｃは、下部ハウジング部品１４ｃが（傾斜可能な）長手方向軸Ｌ3の周りを回転するように下部モータ１７ｂによって駆動される。このことは、第２のハウジング部品１４ｂと第３のハウジング部品１４ｃとの間の相対的回転運動を引き起こし、これは、傾斜面上にある第１の回転面Ｄ1が存在するため基部１５の傾斜運動という結果をもたらす。基部１５は第１のハウジング部品１４ａに回転的に剛性の仕方で接続されているので、基部１５は長手方向軸Ｌ3の周りの回転運動ではなく、純粋に傾斜運動だけを実行する。第２、第３のハウジング部品１４ｂ、１４ｃの両者は、２つのモータ１７ａ、１７ｂによって反対方向に駆動される。これら２つのハウジング部品１４ｂ、１４ｃが同じ方向に、特に異なる回転速度で駆動されることも可能である。全体として制御の可能性は、傾斜装置の異なる傾斜運動がこれらのモータを適切に制御することによって達成され得るように、自由にプログラム可能である。

第１の回転面Ｄ1が例えば長手方向軸Ｌ1、Ｌ2に対して３０°の角度に配置されると、測定プローブ１０は２つのハウジング部品１４ｂ、１４ｃ間の相対運動の結果として６０°の角度で傾けられ得る。第１の回転面Ｄ1の他の角度も可能である。回転面Ｄ1は特に、長手方向軸Ｌ1、Ｌ2に対して０°より大きくて９０°より小さい範囲の角度を含み得る。

したがってハウジング１３は、互いに関して回転可能である少なくとも３つのハウジング部品、すなわち３つの回転面Ｄ1、Ｄ2、Ｄ3において回転可能な仕方で互いに接続された、第２、第３のハウジング部品１４ｂ、１４ｃと基部１５とを含む。中間位置において、すなわち測定プローブ１０が傾斜しないで、むしろ長手方向軸Ｌ1、Ｌ2およびＬ3が整列している位置において、第２、第３の回転面は平行に、特に水平に配置される。この配置で第２、第３の回転面は各々、第２、第３のハウジング部品１４ｂ、１４ｃの軸方向外側端部に配置される。これらの間に配置された第１の回転面Ｄ1は、長手方向軸Ｌ1に対して、あるいは第２の回転面Ｄ2に対して傾斜した面上に配置される。第２、第３のハウジング部品１４ｂ、１４ｃ間の相対的回転運動の結果として、第３の回転面Ｄ3は、第１の回転面Ｄ1の傾斜角にしたがって傾斜する。この傾斜位置は、破線によって示された測定ビームを用いて図２に示されている。

図３による実施形態の例では、この傾斜装置は１つの測定プローブ１０を備えている。傾斜装置１８が２つ、又は２つより多い測定プローブを備えることも可能である。その程度まで傾斜装置１８は、レーダープローブおよび超音波プローブの形をした図１による測定装置の２つの測定プローブ１０、１１のための位置決め要素として適している。これら２つの測定プローブ１０、１１は、図３によるハウジング１３内に互いに隣接して配置されて、同じトルクチェーン１６上にマウントされることが可能である。ハウジング１３内のこれら２つの測定プローブ１０、１１の異なる配置も可能である。

傾斜装置１８の回転接続は、回転面の単純な半径方向の密封を可能にする。この構成において装置の同じ部分は、堆積した塵埃と汚れが密封面に侵入できないように傾斜運動中、カバーされたままに留まる。その結果として、測定ヘッドあるいはプローブヘッド４０の周りの空間は、ガス例えば窒素を使用して溶鉱炉雰囲気から密封され得る。同時に窒素は、敏感な電子部品を冷却して過熱を防止し、またプローブホーン（図示せず）の開口部に配置されたアンテナを塵埃から保護するために、プローブホーンの開口部を経由して溶鉱炉内に流入できる。

傾斜装置１８は、本測定装置のすべての特徴が新規である限りにおいて、これらの特徴に関連して開示され請求されている。本傾斜装置１８は他の、例えば通例の測定プローブのためにも使用され得るので、本傾斜装置１８が新規である限りにおいて図１による測定装置とは独立に開示され、請求されている。

１０ 第１の測定プローブ
１１ 第２の測定プローブ
１２ プロセッサ
１３ ハウジング
１４ａ 第１のハウジング部品
１４ｂ 第２のハウジング部品
１４ｃ 第３のハウジング部品
１５ 基部
１６ トルクチェーン
１７ａ 第１の歯車モータ
１７ｂ 第２の歯車モータ
１８ 傾斜装置
１９ 測定増幅器
２０ 可視化システムおよび制御部
２１ 位置決めデバイス
２２ａ 位置決めモータ
２２ｂ 位置決めモータ
２３ 位置送信機
２４ 制御信号増幅器
２５ ガスフラッシング
２６ 装入シュート
２７ 上部ガス通風管
２８ 第１の転がり軸受け
２９ａ、ｂ、ｃ、ｄ 保持リング
３０ａ、ｂ 円錐形ハウジング壁部
３１ 第２の転がり軸受け
３２ 内側歯付きリング
３３ ピニオン
３４ 保持壁
３５ 第３の転がり軸受け
３６ 内側歯付きリング
３７ ピニオン
３８ａ、ｂ 固定部
３９ 傾斜リンケージ
４０ 測定ヘッド
４１ アンテナ
４２ 開口部
４３ 断熱ジャケット
４４ａ インナーレース
４４ｂ アウターレース
４５ 突き出た領域
４６ シーリングリップ
４７ 孔
４８ 孔

Claims (10)

1. 固定位置に配置されると共に長手方向軸Ｌ1が想定されかつ前記長手方向軸Ｌ1を中心に回転対称構造の第１のハウジング部品（１４ａ）と、
   互いに関して回転可能であって、前記第１のハウジング部品（１４ａ）の長手方向軸Ｌ1に対して傾斜した面上で広がる第１の回転面Ｄ1を形成する少なくとも２つの第２および第３のハウジング部品（１４ｂ、１４ｃ）と、
   基部（１５）と、
   を含む、多部品で回転対称のハウジング（１３）を有する、
   第１の測定プローブ（１０）及び第２の測定プローブ（１１）のための傾斜装置であって、
   前記第１の回転面Ｄ１は、前記第２のハウジング部品（１４ｂ）と前記第３のハウジング部品（１４ｃ）との間に位置し、
   前記第２のハウジング部品（１４ｂ）は、前記第１のハウジング部材（１４ａ）に対して回転し、
   前記第３のハウジング部品（１４ｃ）は、前記基部（１５）に対して回転し、
   前記第１及び第２の測定プローブ（１０、１１）は、前記第１のハウジング部品（１４ａ）及び前記基部（１５）の各々を、回転しないように固定する固定部材（１６）に取り付けられる、
   傾斜装置。
2. 前記第２および第３のハウジング部品（１４ｂ、１４ｃ）の外壁の各々は、円錐形構造になっていることを特徴とする、請求項１２に記載の装置。
3. 前記第１のハウジング部品（１４ａ）と前記第２のハウジング部品（１４ｂ）は回転可能に接続されて、前記第１のハウジング部品（１４ａ）の長手方向軸Ｌ1に対して垂直に広がる第２の回転面Ｄ2を形成することを特徴とする、請求項１２又は１３に記載の装置。
4. 前記ハウジング（１３）の前記基部（１５）と前記第３のハウジング部品（１４ｃ）は回転可能に接続されて、前記基部（１５）に平行に広がる第３の回転面Ｄ3を形成することを特徴とする、請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の装置。
5. 前記少なくとも１つの測定プローブ（１０、１１）は、一方では相対的回転を防止する仕方で前記ハウジング（１３）の前記基部（１５）に接続され、他方では相対的回転を防止する仕方で前記第１のハウジング部品（１４ａ）に接続されることを特徴とする、請求項１２〜１５のいずれか一項に記載の装置。
6. 第１のモータ（１７ａ）が前記第１のハウジング部品（１４ａ）に接続されて、前記第２のハウジング部品（１４ｂ）を駆動することを特徴とする、請求項１２〜１６のいずれか一項に記載の装置。
7. 第２のモータ（１７ｂ）が前記ハウジング（１３）の基部（１５）に接続されて、前記第３のハウジング部品（１４ｃ）を駆動することを特徴とする、請求項１２〜１７のいずれか一項に記載の装置。
8. 前記ハウジング（１３）には、前記ハウジング（１３）を冷却および／または密封するためにガスが供給されることを特徴とする、請求項１２〜１８のいずれか一項に記載の装置。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の傾斜装置（１８）を有する、溶鉱炉。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の少なくとも１つの傾斜装置と、
    溶鉱炉のための測定装置であって、
    電磁波を送信および受信するための少なくとも１つの第１の測定プローブ（１０）と、
    音波を送信および受信するための少なくとも１つの第２の測定プローブ（１１）と、
    前記第１および第２の測定プローブ（１０、１１）による測定データにおける温度関連の差に基づいて、前記溶鉱炉内の装入物の表面におけるガス温度分布を解明するプロセッサ（１２）と、
    を有する測定装置と、
    を備えた測定システム。