JP2018036224A - Level measurement method and level measurement device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a level measurement method and a level measurement device capable of improving an S/N ratio when a level of a slag surface is measured.SOLUTION: With a level measurement method of the present invention, even when a slag surface 3 becomes more than a prescribed level H and a state of the slag surface 3 changes, a processing gain at a time of Fourier transformation processing can be increased in accordance with the state of the slag surface 3 by radiating a microwave of a second sweeping period T2 that is longer that a first sweeping period T1 toward inside of a furnace, allowing an S/N ratio to be improved when the level of the slag surface 3 is measured.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、炉内のスラグ面のレベルを計測するためのレベル計測方法及びレベル計測装置に関する。   The present invention relates to a level measurement method and a level measurement device for measuring the level of a slag surface in a furnace.

転炉吹錬(以下、単に吹錬とも呼ぶ)では、酸素等のガスをスラグ面に高速且つ多量に吹き付けることから、スラグ面が高速に流動し変動する。吹錬が進行してスラグが滓化すると、滓化促進に伴って、スラグがフォーミングし易くなり、スロッピング(フォーミングしたスラグが炉口から溢れる現象)等が生じる恐れもある。そのため、転炉吹錬では、転炉内におけるスラグ面のレベルをリアルタイムで、より正確に計測することが望まれている。   In converter blowing (hereinafter also simply referred to as blowing), a gas such as oxygen is blown onto the slag surface at a high speed and in a large amount, so that the slag surface flows and fluctuates at high speed. When the slag hatches as the blowing progresses, the slag is likely to form as the hatching is promoted, and slopping (a phenomenon in which the formed slag overflows from the furnace port) may occur. Therefore, in converter blowing, it is desired to measure the level of the slag surface in the converter more accurately in real time.

従来、スラグ面のレベル計測方法としては、特許文献1に示すように、マイクロ波を利用したレベル計測装置が考えられている。特許文献1では、例えば、スラグ面と転炉内のランス側壁との双方にマイクロ波を照射し、スラグ面とランス側壁とでいわゆるコーナーキューブミラーを形成してマイクロ波の反射率を高めることが提案されている。また、その他のレベル計測方法としては、粉塵などの影響を受けにくくするために、マイクロ波の周波数を10GHz以下とすることが提案されている(特許文献2)。   Conventionally, as a method for measuring the level of a slag surface, as shown in Patent Document 1, a level measuring device using microwaves has been considered. In Patent Document 1, for example, both the slag surface and the lance side wall in the converter are irradiated with microwaves, and a so-called corner cube mirror is formed between the slag surface and the lance side wall to increase the reflectance of the microwave. Proposed. As another level measurement method, it has been proposed that the frequency of the microwave be 10 GHz or less in order to make it less susceptible to dust and the like (Patent Document 2).

特開2015−110817号公報JP2015-110817A 特開2016−29212号公報JP-A-2006-29212

しかしながら、特許文献1では、スラグ面の変動速度が速いと、常にコーナーキューブミラーを形成することは難しく、スラグ面の変動に伴い、マイクロ波の反射率が低下し、S/N比が低下してしまう恐れがあるという問題があった。   However, in Patent Document 1, when the fluctuation speed of the slag surface is high, it is difficult to always form a corner cube mirror. With the fluctuation of the slag surface, the reflectance of the microwave is lowered and the S / N ratio is lowered. There was a problem that there was a risk that.

一方、特許文献2に示すように、周波数が10GHz以下のマイクロ波を使用した場合には、当該マイクロ波の指向性が低いため、転炉内の構造物からの不要反射が大きくなり、S/N比が低下してしまうという問題があった。また、吹錬中のスラグ面は平面ではないため、測定波面の拡がりが大きい低周波数のマイクロ波を用いると、測定波面内で生じるスラグ面との距離の不均一性により、S/N比が低下してしまう。   On the other hand, as shown in Patent Document 2, when a microwave with a frequency of 10 GHz or less is used, the directivity of the microwave is low, so that unnecessary reflection from the structure in the converter increases, and S / There was a problem that the N ratio would decrease. In addition, since the slag surface during blowing is not a flat surface, if a low-frequency microwave with a large spread of the measurement wavefront is used, the S / N ratio is reduced due to the non-uniformity of the distance from the slag surface generated in the measurement wavefront. It will decline.

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、スラグ面のレベル計測時におけるS/N比を向上させることができるレベル計測方法及びレベル計測装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a level measurement method and a level measurement device that can improve the S / N ratio at the time of level measurement of the slag surface. .

本発明のレベル計測方法は、マイクロ波を用いて炉内のスラグ面のレベルを計測するレベル計測方法であって、前記炉内に向けて前記マイクロ波を照射し、前記スラグ面からの反射マイクロ波を受信するマイクロ波照射受信工程と、前記炉内に向けて照射した前記マイクロ波と前記反射マイクロ波とによりビート信号を生成した後、前記ビート信号に基づいてフーリエ変換処理を実行することにより周波数スペクトル信号を生成し、前記周波数スペクトル信号から前記炉内における前記スラグ面のレベルを特定する演算処理工程とを備え、前記マイクロ波照射受信工程は、前記炉内で前記スラグ面が所定レベル未満のとき、第1掃引周期のマイクロ波を前記炉内に向けて照射し、前記スラグ面が前記所定レベル以上になり該スラグ面の状態が変化すると、前記第1掃引周期よりも長い第2掃引周期のマイクロ波を前記炉内に向けて照射することを特徴とする。   The level measurement method of the present invention is a level measurement method for measuring the level of a slag surface in a furnace using a microwave, and irradiates the microwave toward the inside of the furnace and reflects the reflected micro wave from the slag surface. By generating a beat signal from the microwave irradiation receiving step of receiving a wave, the microwave irradiated toward the furnace and the reflected microwave, and then executing a Fourier transform process based on the beat signal An operation processing step of generating a frequency spectrum signal and specifying a level of the slag surface in the furnace from the frequency spectrum signal, wherein the microwave irradiation receiving step is configured such that the slag surface is less than a predetermined level in the furnace. In this case, the microwave of the first sweep period is irradiated toward the inside of the furnace, the slag surface becomes equal to or higher than the predetermined level, and the state of the slag surface is With reduction, the microwave long second sweep period than the first sweep cycle and irradiating toward the furnace.

本発明のレベル計測装置は、マイクロ波を用いて炉内のスラグ面のレベルを計測するレベル計測装置であって、前記炉内に向けて前記マイクロ波を照射し、前記スラグ面からの反射マイクロ波を受信するマイクロ波照射受信部と、前記炉内に向けて照射された前記マイクロ波と前記反射マイクロ波とによりビート信号を生成するビート信号生成部と、前記ビート信号に基づいてフーリエ変換処理を実行することにより周波数スペクトル信号を生成し、前記周波数スペクトル信号から前記炉内における前記スラグ面のレベルを特定する演算処理部とを備え、前記マイクロ波照射受信部は、前記炉内で前記スラグ面が所定レベル未満のとき、第1掃引周期のマイクロ波を前記炉内に向けて照射し、前記スラグ面が前記所定レベル以上になり該スラグ面の状態が変化すると、前記第1掃引周期よりも長い第2掃引周期のマイクロ波を前記炉内に向けて照射することを特徴とする。   The level measuring apparatus of the present invention is a level measuring apparatus that measures the level of a slag surface in a furnace using a microwave, irradiates the microwave toward the inside of the furnace, and reflects the microwave reflected from the slag surface. A microwave irradiation receiving unit for receiving a wave, a beat signal generating unit for generating a beat signal from the microwave irradiated toward the inside of the furnace and the reflected microwave, and a Fourier transform process based on the beat signal A frequency spectrum signal is generated by executing and an arithmetic processing unit that identifies a level of the slag surface in the furnace from the frequency spectrum signal, and the microwave irradiation receiving unit includes the slag in the furnace. When the surface is less than a predetermined level, a microwave having a first sweep period is irradiated toward the furnace, and the slag surface becomes equal to or higher than the predetermined level and the slurry is irradiated. The state of the surface is changed, the microwave long second sweep period than the first sweep cycle and irradiating toward the furnace.

本発明によれば、スラグ面が所定レベル以上になり、スラグ面の状態が変化しても、第1掃引周期よりも長い第2掃引周期のマイクロ波を炉内に向けて照射することにより、スラグ面の状態変化後に、フーリエ変換処理時における処理利得を大きくし得、かくして、スラグ面のレベル計測時におけるS/N比を向上させることができる。   According to the present invention, even when the slag surface becomes a predetermined level or more and the state of the slag surface changes, by irradiating the microwave of the second sweep period longer than the first sweep period toward the inside of the furnace, After the state change of the slag surface, the processing gain at the time of Fourier transform processing can be increased, and thus the S / N ratio at the time of measuring the level of the slag surface can be improved.

本発明のレベル計測方法を用いる転炉の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the converter using the level measuring method of this invention. 図2Aは、送信波及び受信波の関係を示すグラフであり、図2Bは、送信波及び受信波の波形を示すグラフであり、図2Cは、ビート波の波形を示すグラフであり、図2Dは、メインピークが表れた周波数スペクトル信号を示すグラフである。2A is a graph showing the relationship between the transmission wave and the reception wave, FIG. 2B is a graph showing the waveform of the transmission wave and the reception wave, FIG. 2C is a graph showing the waveform of the beat wave, and FIG. These are graphs showing a frequency spectrum signal in which a main peak appears. オーバーサンプリング処理利得の説明に供するグラフである。It is a graph with which it uses for description of an oversampling process gain. 図4A及び図4Bは、FFTによる処理利得の説明に供するグラフである。4A and 4B are graphs for explaining the processing gain by FFT. 本発明のレベル計測装置の回路構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the circuit structure of the level measuring apparatus of this invention. レベル計測処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a level measurement process procedure. 他の実施の形態によるレベル計測処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the level measurement process sequence by other embodiment. 図8Aは、掃引周期を10(ms)としたときの吹錬前半でのシミュレーション結果であり、図8Bは、掃引周期を1(ms)としたときの吹錬前半でのシミュレーション結果である。FIG. 8A is a simulation result in the first half of blowing when the sweep cycle is 10 (ms), and FIG. 8B is a simulation result in the first half of blowing when the sweep cycle is 1 (ms). 図9Aは、掃引周期を10(ms)としたときの吹錬後半でのシミュレーション結果、図9Bは、掃引周期を1(ms)としたときの吹錬後半でのシミュレーション結果である。FIG. 9A shows a simulation result in the second half of blowing when the sweep cycle is 10 (ms), and FIG. 9B shows a simulation result in the second half of blowing when the sweep cycle is 1 (ms).

<本発明のレベル計測方法を用いる転炉の構成>
図1は、転炉製鋼プロセスで用いる転炉1の構成を示した概略図である。転炉製鋼プロセスでは、転炉1内(以下、単に炉内とも呼ぶ)に溶銑2を装入し、かかる溶銑2に対してランス4から酸素等のガスを吹き込むことによって、溶銑2の成分調整を行って溶鋼を生成する。かかる溶融物の表面には、処理の進行に伴ってスラグが生成される。本発明によるレベル計測方法は、このように炉内に形成されるスラグ面3のレベルをリアルタイムで計測し得るようになされている。本発明において、「スラグ面」とは、炉内で外部に露出した、溶融状態のスラグの表面をいう。スラグ面3の「レベル」とは、炉内底部や所定基準位置から見た、炉内におけるスラグ面3の高さをいう。
<Configuration of Converter Using Level Measurement Method of the Present Invention>
FIG. 1 is a schematic view showing a configuration of a converter 1 used in a converter steelmaking process. In the converter steelmaking process, the hot metal 2 is charged into the converter 1 (hereinafter also simply referred to as “furnace”), and a gas such as oxygen is blown into the hot metal 2 from the lance 4 to adjust the components of the hot metal 2. To produce molten steel. Slag is generated on the surface of the melt as the treatment proceeds. The level measuring method according to the present invention can measure the level of the slag surface 3 formed in the furnace in this way in real time. In the present invention, the “slag surface” refers to the surface of the molten slag exposed to the outside in the furnace. The “level” of the slag surface 3 refers to the height of the slag surface 3 in the furnace as viewed from the bottom of the furnace and a predetermined reference position.

転炉1で行われる処理では、蒸気やダスト等が発生するため、発生するダスト等を外部環境に放出さないために、転炉1の炉口付近にフード5が設けられている。このフード5には、ランス4を転炉1内に挿入するための開口部や、本発明によるレベル計測方法に用いるアンテナ6が配置される開口部が形成されている。転炉1の炉口上方に配置されたアンテナ6は、マイクロ波を炉内に向けて照射するとともに、炉内のスラグ面3から反射してきた反射マイクロ波を受信し得る。本発明によるレベル計測方法では、炉内に向けて照射するマイクロ波と、スラグ面3から反射してきた反射マイクロ波とを利用して、スラグ面3のレベル計測を行い得る。   In the process performed in the converter 1, steam, dust, and the like are generated. Therefore, a hood 5 is provided near the furnace port of the converter 1 in order not to release the generated dust and the like to the external environment. The hood 5 is formed with an opening for inserting the lance 4 into the converter 1 and an opening where the antenna 6 used in the level measuring method according to the present invention is disposed. The antenna 6 disposed above the furnace port of the converter 1 can irradiate the microwave toward the inside of the furnace and can receive the reflected microwave reflected from the slag surface 3 in the furnace. In the level measurement method according to the present invention, the level of the slag surface 3 can be measured by using the microwave irradiated toward the furnace and the reflected microwave reflected from the slag surface 3.

ここで、転炉1には、例えば筒状のランス4が炉内に挿入されており、ランス先端が炉内の所定レベルHの高さに位置決めされている。転炉1では、酸素等のガスをランス先端から炉内のスラグ面3に吹き付けることで、溶融状態のスラグが気泡を含み、スラグや溶銑2が体積膨脹するフォーミングが生じる。ランス4は、例えばスラグのフォーミングが進むと、ランス先端がスラグや溶銑2内に浸漬し、この状態のまま当該ランス先端からスラグの内部にガスが直接噴射される。   Here, in the converter 1, for example, a cylindrical lance 4 is inserted into the furnace, and the tip of the lance is positioned at a predetermined level H in the furnace. In the converter 1, by blowing a gas such as oxygen from the tip of the lance to the slag surface 3 in the furnace, the molten slag contains bubbles, and foaming occurs in which the slag and the molten iron 2 expand in volume. In the lance 4, for example, when slag forming proceeds, the tip of the lance is immersed in the slag or the molten iron 2, and gas is directly injected into the slag from the tip of the lance in this state.

ここではランス先端がスラグ内に浸漬する前までを吹錬前半とし、ランス先端がスラグ内に浸漬した後を吹錬後半とすると、吹錬前半では、ランス先端から噴射されたガスがスラグ面3に沿って広範囲に吹き付けられることから、スラグ面3が激しく攪拌されてスラグ面3の変動速度が比較的早くなる。一方、吹錬後半では、ランス先端がスラグ内や溶銑2内に浸漬し、ランス先端周辺のスラグの内部にガスが噴射されることから、吹錬前半に比べて、スラグ面3の変動速度が遅くなる。   Here, the period before the tip of the lance is immersed in the slag is the first half of the blowing, and the period after the tip of the lance is immersed in the slag is the latter half of the blowing. In the first half of the blowing, the gas injected from the tip of the lance is the slag surface 3 Therefore, the slag surface 3 is vigorously stirred and the fluctuation speed of the slag surface 3 becomes relatively fast. On the other hand, in the second half of the blowing, the tip of the lance is immersed in the slag or in the hot metal 2 and gas is injected into the slag around the tip of the lance. Become slow.

このように転炉1では、所定レベルH前後でスラグ面3の状態が変化し、スラグ面3の変動速度が変化するが、本発明のレベル計測方法は、後述する「本発明のレベル計測方法の概要」を基に、吹錬中におけるスラグ面3の状態変化後でも、スラグ面3のレベル計測時におけるS/N比を向上できるものである。   As described above, in the converter 1, the state of the slag surface 3 changes around the predetermined level H, and the fluctuation speed of the slag surface 3 changes. The level measurement method of the present invention is described later in “Level measurement method of the present invention”. Based on “Summary of No.”, the S / N ratio at the time of level measurement of the slag surface 3 can be improved even after the state change of the slag surface 3 during blowing.

<本発明のレベル計測方法の概要>
ここでは先ず始めに、マイクロ波を利用したFM−CW方式のレベル計測方法について説明する。図2Aに示すように、マイクロ波を生成する際、周波数掃引器によって制御される発振器の周波数変調の幅がF(Hz)に設定され、掃引周期がT(秒)に設定されたものとする。炉内に向けて照射されるマイクロ波(以下、単に送信波とも呼ぶ)の周波数は、時間の経過とともに連続的かつ直線的に変化する。
<Outline of Level Measuring Method of the Present Invention>
Here, first, an FM-CW level measurement method using a microwave will be described. As shown in FIG. 2A, when generating a microwave, the frequency modulation width of the oscillator controlled by the frequency sweeper is set to F (Hz), and the sweep period is set to T (seconds). . The frequency of microwaves (hereinafter also simply referred to as transmission waves) irradiated into the furnace changes continuously and linearly with time.

一方、計測対象物となるスラグ面3により反射されてアンテナ6で受信される反射マイクロ波(以下、単に受信波とも呼ぶ)は、アンテナ6からスラグ面3までの距離(以下、離隔距離Dと呼ぶ)に比例した遅れΔt(秒)を生じることとなる。その結果、ある同時刻における送信波と受信波との間には、離隔距離Dに対応した周波数の差Δf(Hz)が生じる。このような送信波及び受信波がミキサによって混合されると、Δfに相当する周波数成分を有した差周波信号(以下、ビート波又はビート信号とも呼ぶ)となる。   On the other hand, a reflected microwave (hereinafter simply referred to as a received wave) that is reflected by the slag surface 3 that is the measurement object and received by the antenna 6 is a distance from the antenna 6 to the slag surface 3 (hereinafter referred to as a separation distance D). A delay Δt (seconds) proportional to the frequency of As a result, there is a frequency difference Δf (Hz) corresponding to the separation distance D between the transmission wave and the reception wave at the same time. When such a transmission wave and a reception wave are mixed by the mixer, a difference frequency signal having a frequency component corresponding to Δf (hereinafter also referred to as a beat wave or a beat signal) is obtained.

送信波と受信波との時間的遅れΔtは、アンテナ6とスラグ面3との間をマイクロ波が往復するために要する時間に相当する。また、マイクロ波の伝播速度は光速cであるため、時間的遅れΔtは、以下の式[1]で表すことができる。一方、ビート信号の周波数(ビート周波数)Δfと時間的遅れΔtとの間には、以下の式[2]で表される関係が成立する。従って、式[1]と式[2]とを用いることで、離隔距離Dは、以下の式[3]により算出することができることがわかる。式[3]から明らかなように、離隔距離Dを算出するという処理は、図2Cに示したビート信号の周波数(ビート周波数△f)を算出することと等価である。   The time delay Δt between the transmission wave and the reception wave corresponds to the time required for the microwave to reciprocate between the antenna 6 and the slag surface 3. Further, since the propagation speed of the microwave is the speed of light c, the time delay Δt can be expressed by the following formula [1]. On the other hand, the relationship represented by the following formula [2] is established between the frequency (beat frequency) Δf of the beat signal and the time delay Δt. Therefore, it can be understood that the separation distance D can be calculated by the following equation [3] by using the equations [1] and [2]. As is apparent from Equation [3], the process of calculating the separation distance D is equivalent to calculating the beat signal frequency (beat frequency Δf) shown in FIG. 2C.

Figure 2018036224
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ここで、現実の計測環境においては、ミキサにより生成されるビート信号(ビート波)が図2Cに示したような正弦波となる場合はまれであり、いくつもの周波数成分が混じり合った複合波となる場合が多い。従って、このような複数の周波数成分からなるビート信号の周波数を求める場合には、後述するデジタル信号処理を行うこととなる。   Here, in an actual measurement environment, the beat signal (beat wave) generated by the mixer is rarely a sine wave as shown in FIG. 2C, and a composite wave in which several frequency components are mixed together. There are many cases. Therefore, when obtaining the frequency of the beat signal composed of such a plurality of frequency components, digital signal processing described later is performed.

具体的には、複数の周波数成分からなるビート信号を基にフーリエ変換処理を行い、横軸を周波数(Hz)とした周波数スペクトル信号を生成した上で、更に上記式[3]によって横軸を距離(m)に変換し、縦軸を強度とした、図2Dに示したような波形(以下、「距離波形」とも呼ぶ。)を生成する。この距離波形において、メインピークを与える横軸の位置が、求めたい離隔距離Dに対応する。レベル計測方法では、このようにして得られた離隔距離Dに基づいて炉内におけるスラグ面3のレベルを特定し得る。   Specifically, after performing a Fourier transform process based on a beat signal composed of a plurality of frequency components to generate a frequency spectrum signal having the horizontal axis as a frequency (Hz), the horizontal axis is further expressed by the above equation [3]. A waveform as shown in FIG. 2D (hereinafter also referred to as “distance waveform”) is generated by converting into distance (m) and having the vertical axis as intensity. In this distance waveform, the position of the horizontal axis that gives the main peak corresponds to the desired separation distance D. In the level measurement method, the level of the slag surface 3 in the furnace can be specified based on the separation distance D thus obtained.

上述したように、実際の操業においては、ランス4よりスラグ面3に酸素を高速且つ多量に吹きつけるため、測定面であるスラグ面3も高速に流動して変動する。掃引周期Tが、スラグ面の変動周期に比べて長い場合、1測定中にマイクロ波反射面までの距離が変動してしまう。すると、式[1]を式[2]に代入して得られた下記の式[4]から明らかなように、ビート周波数は離隔距離Dに相当する周波数Δfを中心とする周波数分布をもつことになる。これは、ビート信号を利用したフーリエ変換処理により得られた、横軸を距離に換算した距離波形において、測定距離におけるピーク強度が低下することに他ならず、測定のS/N比が低下することになる。   As described above, in actual operation, oxygen is blown from the lance 4 to the slag surface 3 at a high speed and in a large amount. Therefore, the slag surface 3 as a measurement surface also flows and fluctuates at a high speed. When the sweep period T is longer than the fluctuation period of the slag surface, the distance to the microwave reflection surface varies during one measurement. Then, as is clear from the following equation [4] obtained by substituting equation [1] into equation [2], the beat frequency has a frequency distribution centered on the frequency Δf corresponding to the separation distance D. become. This is because the peak intensity at the measurement distance is lowered in the distance waveform obtained by Fourier transform processing using the beat signal and the horizontal axis is converted into the distance, and the S / N ratio of the measurement is lowered. It will be.

Figure 2018036224
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ところで、例えばスラグに含まれるCaOについて、周波数2.45(GHz)のマイクロ波の反射率を、25℃から1200℃まで温度を変えながら測定する検証試験を行ったところ、CaOのマイクロ波の反射率は温度が上昇すると低下することがわかった。   By the way, when the verification test which measures the reflectance of the microwave of frequency 2.45 (GHz) about CaO contained in slag, changing temperature from 25 degreeC to 1200 degreeC was performed, reflection of the microwave of CaO was carried out. The rate was found to decrease with increasing temperature.

また、CaOを約28%含有する粉末について、空洞共振器摂動法により誘電率を測定した後、得られた誘電率を反射率に換算して周波数1(GHz)〜10(GHz)の範囲で、25℃における反射率を測定したところ、当該周波数の範囲では、CaOの反射率はほとんど変化していないことがわかった。   Moreover, about the powder which contains about 28% of CaO, after measuring a dielectric constant by the cavity resonator perturbation method, the obtained dielectric constant is converted into a reflectance, and the frequency is in the range of 1 (GHz) to 10 (GHz). When the reflectance at 25 ° C. was measured, it was found that the reflectance of CaO hardly changed in the frequency range.

このような状態は、90(GHz)程度までは同様であると推定されるため、1(GHz)〜90(GHz)の範囲では、CaOの反射率の挙動は変化しないと考えられる。従って、吹錬後半においてスラグの温度が上昇して滓化が促進すると、スラグにおけるマイクロ波の反射率が低下し、アンテナ6に反射してくるマイクロ波の電力は小さくなり、スラグ面3のレベル計測時におけるS/N比が低下することが明らかになった。   Such a state is estimated to be the same up to about 90 (GHz), and therefore it is considered that the behavior of the reflectance of CaO does not change in the range of 1 (GHz) to 90 (GHz). Therefore, if the temperature of the slag rises and hatching is promoted in the second half of the blowing, the microwave reflectivity in the slag decreases, the power of the microwave reflected on the antenna 6 decreases, and the level of the slag surface 3 It became clear that the S / N ratio at the time of measurement decreased.

そこで、本発明のレベル計測方法では、マイクロ波の掃引周期Tを規定し、且つ、スラグ面3のレベル計測中に、マイクロ波の掃引周期Tをスラグ面のレベル(高さ位置)に応じて変化させることで、吹錬中におけるS/N比を常時高位に維持させることとした。以下、その具体的な方法を述べる。   Therefore, in the level measurement method of the present invention, the microwave sweep cycle T is defined, and the microwave sweep cycle T is set according to the level (height position) of the slag surface during the level measurement of the slag surface 3. By changing it, the S / N ratio during blowing was always maintained at a high level. The specific method will be described below.

スラグ面の変動速度が速い吹錬前半では、マイクロ波の掃引周期T(1周期)の間におけるスラグ面3の変動が、当該マイクロ波の波長λ以下であれば、スラグ面3の変動が、スラグ面3のレベル計測にはほぼ影響を与えない。従って、スラグ面3が所定レベルH未満の吹錬前半では、マイクロ波の掃引周期Tを第1掃引周期T1とし、スラグ面3の変動速度をv1とすると、T1×v1≦λを満たせば、スラグ面3のレベル計測時におけるS/N比低下を抑制できる。そこで、吹錬前半では、マイクロ波の掃引周期Tを、T1≦λ/v1を満たす第1掃引周期T1に設定し、当該第1掃引周期T1のマイクロ波をスラグ面3に向けて照射する。   If the fluctuation of the slag surface 3 during the microwave sweep period T (one period) is equal to or less than the wavelength λ of the microwave, the fluctuation of the slag surface 3 is The level measurement of the slag surface 3 is hardly affected. Therefore, in the first half of the blowing when the slag surface 3 is less than the predetermined level H, if the sweeping period T of the microwave is the first sweeping period T1 and the fluctuation speed of the slag surface 3 is v1, if T1 × v1 ≦ λ is satisfied, The S / N ratio decrease at the time of level measurement of the slag surface 3 can be suppressed. Therefore, in the first half of blowing, the microwave sweep cycle T is set to the first sweep cycle T1 that satisfies T1 ≦ λ / v1, and the microwave of the first sweep cycle T1 is irradiated toward the slag surface 3.

吹錬後半では、ランス先端がスラグの内部に浸漬されてスラグ面3の変動速度が吹錬前半よりも遅くなる。そこで、吹錬後半では、スラグ面3の変動速度をv2(v2<v1)とし、マイクロ波の掃引周期Tを第2掃引周期T2とすると、吹錬前半と同様に、T2×v2≦λを満たせば、スラグ面3のレベル計測時におけるS/N比低下を抑制できる。吹錬後半では、上述したようにスラグ面3の変動速度v2が吹錬前半よりも遅くなることから、マイクロ波の第2掃引周期T2を、吹錬前半の第1掃引周期T1よりも長くすることができる。   In the second half of blowing, the tip of the lance is immersed in the slag, and the fluctuation speed of the slag surface 3 becomes slower than the first half of blowing. Therefore, in the second half of blowing, assuming that the fluctuation speed of the slag surface 3 is v2 (v2 <v1) and the microwave sweep period T is the second sweep period T2, T2 × v2 ≦ λ is set as in the first half of blowing. If it satisfies, the S / N ratio decrease at the time of level measurement of the slag surface 3 can be suppressed. In the second half of blowing, as described above, the fluctuation speed v2 of the slag surface 3 becomes slower than the first half of blowing, so that the second sweep period T2 of the microwave is made longer than the first sweep period T1 of the first half of blowing. be able to.

そこで、吹錬後半では、マイクロ波の掃引周期Tを、T2≦λ/v2、T1<T2の条件を満たす第2掃引周期T2に設定し、当該第2掃引周期T2のマイクロ波をスラグ面3に向けて照射する。   Therefore, in the second half of blowing, the microwave sweep cycle T is set to the second sweep cycle T2 that satisfies the conditions of T2 ≦ λ / v2 and T1 <T2, and the microwave of the second sweep cycle T2 is set to the slag surface 3. Irradiate toward.

吹錬後半では、上述したように、スラグの温度上昇に伴い、スラグ面3においてマイクロ波の反射率が吹錬前半に比べて低下することが確認できたが、マイクロ波の第2掃引周期T2を、吹錬前半の第1掃引周期T1よりも長くすることによって、後述するように、スラグ面3のレベル計測時に行われる信号処理の際にS/N比を向上させることができる。これにより、吹錬後半では、スラグの温度上昇によりスラグ面3におけるマイクロ波の反射率が低下することで生じていたS/N比低下を、スラグ面3のレベル計測時に行われる信号処理により改善させることができる。以下、この点について説明する。   In the second half of the blowing, as described above, it was confirmed that the microwave reflectivity decreased on the slag surface 3 as compared with the first half of the blowing, as the slag temperature increased. By making this longer than the first sweep period T1 in the first half of blowing, the S / N ratio can be improved during signal processing performed when measuring the level of the slag surface 3, as will be described later. As a result, in the second half of blowing, the S / N ratio decrease caused by the decrease in the microwave reflectivity at the slag surface 3 due to the increase in the slag temperature is improved by signal processing performed when the level of the slag surface 3 is measured. Can be made. Hereinafter, this point will be described.

離隔距離Dを求める際には、ビート信号をデジタル信号処理する必要があるが、当該ビート信号をデジタル信号処理するために、アナログ信号のビート信号をアナログデジタル変換(A/D変換)する。A/D変換ではデータが離散的にサンプリングされるが、そのサンプリング周波数Fは、エイリアシングを防ぐため、ビート周波数Δfの2倍以上とする必要がある。このとき、式[4]によって決められる最大のビート周波数(想定される離隔距離Dの最大値に相当するビート周波数Δfの最大値)をB(Hz)とし、フーリエ変換(高速フーリエ変換:FFT)を行う際のサンプリング点数をMとすると、S/N比の改善の度合いは下記の式[5]で表すことができる。 When the separation distance D is obtained, it is necessary to digitally process the beat signal. In order to digitally process the beat signal, the beat signal of the analog signal is converted from analog to digital (A / D conversion). Although the A / D conversion data are discretely sampled, the sampling frequency F s, in order to prevent aliasing, it is necessary to at least twice the beat frequency Delta] f. At this time, the maximum beat frequency (the maximum value of the beat frequency Δf corresponding to the maximum value of the assumed separation distance D) determined by the equation [4] is B (Hz), and Fourier transform (fast Fourier transform: FFT) Assuming that the number of sampling points when performing M is M, the degree of improvement in the S / N ratio can be expressed by the following equation [5].

Figure 2018036224
Figure 2018036224

この式[5]における第1項は、図3に示すように、FFTを行った際の横軸の最大周波数が、Fが大きくなればなるほど高くなるため、ノイズのパワーが一定であれば、Fを大きくすることでノイズが広帯域に平均化され、注目する周波数におけるノイズ量が相対的に小さくなることを表わしており、オーバーサンプリング処理利得と呼ばれる。例えば、図3に示したように、サンプリング周波数Fを2倍としたサンプリング周波数F´(=2F)では、Fのときに比べてノイズレベルが半分となり、S/N比(図中では単にS/Nと表記する)が向上する。 As shown in FIG. 3, the first term in the equation [5] is that the maximum frequency on the horizontal axis when FFT is performed increases as F s increases, so that the noise power is constant. noise by increasing the F s are averaged to wideband, noise amount in the target frequency is represents to be a relatively small, called oversampling processing gain. For example, as shown in FIG. 3, at the sampling frequency F s ′ (= 2F s ) where the sampling frequency F s is doubled, the noise level is halved compared to the case of F s , and the S / N ratio (FIG. Among them, it is simply expressed as S / N).

一方、式[5]における第2項は、図4A及び図4Bに示すように、FFT後の離散化された横軸の周波数領域の間隔はF/Mであるため、サンプリング点数Mが大きくなればなるほど、1つのFFTビンの帯域幅Bw(=1/M)は狭くなり、「ボルツマン定数×温度×帯域幅」(W)で与えられる帯域ノイズが小さくなり、その一方、スラグからの反射信号は単一周波数であるビート周波数Δfの位置に現れるため、FFTビンが狭くなればなるほど、ピーク強度が高くなることを表わしており、FFTの処理利得と呼ばれる。 On the other hand, as shown in FIGS. 4A and 4B, the second term in the equation [5] has a large sampling point number M because the frequency domain interval of the discretized horizontal axis after FFT is F s / M. The smaller the bandwidth Bw (= 1 / M) of one FFT bin, the smaller the band noise given by “Boltzmann constant × temperature × bandwidth” (W), while the reflection from the slag. Since the signal appears at the position of the beat frequency Δf, which is a single frequency, the narrower the FFT bin, the higher the peak intensity, and this is called the FFT processing gain.

例えば、図4Bに示すように、サンプリング点数Mを2倍にしたサンプリング点数M´(=2M)では、図4Aに示したMのときに比べて、帯域ノイズが小さくなり、S/N比が向上する。ここで、サンプリング点数Mは、M=T×F(Tは掃引周期(秒)、Fはサンプリング周波数(Hz))で与えられることから、式[5]は下記式[6]に書き換えることができる。 For example, as shown in FIG. 4B, in the sampling point number M ′ (= 2M) obtained by doubling the sampling point M, the band noise becomes smaller and the S / N ratio becomes smaller than in the case of M shown in FIG. 4A. improves. Here, since the number M of sampling points is given by M = T × F s (T is a sweep cycle (seconds) and F s is a sampling frequency (Hz)), Equation [5] is rewritten as Equation [6] below. be able to.

Figure 2018036224
Figure 2018036224

従って、上記式[6]より、サンプリング周波数Fを一定とすれば、掃引周期Tを長くすることによってサンプリング点数Mが増加し、FFTの処理利得が大きくなることによるS/N比の改善が行える。よって、上述したように、吹錬後半では、マイクロ波の第2掃引周期T2を、吹錬前半の第1掃引周期T1よりも長くすることによって、スラグ面3のレベル計測時に行われる信号処理の際にS/N比を向上させることができる。かくして、吹錬後半では、スラグの温度上昇に伴い、スラグ面3においてマイクロ波の反射率が吹錬前半に比べて低下するものの、このマイクロ波の反射率低下に伴い生じるS/N比低下を、スラグ面3のレベル計測時に行われる信号処理により改善させることができる。 Therefore, from the above formula [6], if the sampling frequency F s is constant, the number of sampling points M is increased by lengthening the sweep period T, the improvement of S / N ratio due to the processing gain of the FFT becomes larger Yes. Therefore, as described above, in the second half of blowing, the second sweep period T2 of the microwave is made longer than the first sweep period T1 of the first half of blowing, thereby performing signal processing performed at the time of measuring the level of the slag surface 3. In this case, the S / N ratio can be improved. Thus, in the latter half of the blowing, the microwave reflectivity on the slag surface 3 decreases as the slag temperature rises compared to the first half of the blowing, but the S / N ratio decrease caused by the reduction in the microwave reflectivity is reduced. This can be improved by signal processing performed when the level of the slag surface 3 is measured.

<レベル計測装置について>
次に、上述した「本発明のレベル計測方法の概要」に従って信号処理を実行するレベル計測装置について以下説明する。図5に示すように、レベル計測装置10は、アンテナ6(図1)や、発振器、周波数掃引器等を備えたマイクロ波照射受信部11を有しており、マイクロ波照射受信部11のアンテナ6から転炉1内のスラグ面3までの離隔距離Dを計測し、当該離隔距離Dからスラグ面3のレベルを特定し得る。
<About level measuring device>
Next, a level measuring apparatus that executes signal processing according to the above-described “Outline of Level Measuring Method of the Present Invention” will be described below. As shown in FIG. 5, the level measuring apparatus 10 includes an antenna 6 (FIG. 1), a microwave irradiation receiving unit 11 including an oscillator, a frequency sweeper, and the like, and the antenna of the microwave irradiation receiving unit 11. The separation distance D from 6 to the slag surface 3 in the converter 1 can be measured, and the level of the slag surface 3 can be specified from the separation distance D.

マイクロ波照射受信部11は、スラグ面3が所定レベルH未満の吹錬前半時、第1掃引周期T1(秒)で周波数(Hz)が最小周波数f1から最大周波数f2で鋸波状に変化するマイクロ波を送信波(図2A)として、アンテナ6から炉内に向けて照射する。マイクロ波照射受信部11は、これにより炉内のスラグ面3から反射された反射マイクロ波を受信波(図2A)としてアンテナ6により受信する。   The microwave irradiation receiver 11 is a micro in which the frequency (Hz) changes in a sawtooth shape from the minimum frequency f1 to the maximum frequency f2 at the first sweep period T1 (seconds) during the first half of the blowing when the slag surface 3 is less than the predetermined level H. A wave is irradiated from the antenna 6 toward the furnace as a transmission wave (FIG. 2A). The microwave irradiation receiving unit 11 thereby receives the reflected microwave reflected from the slag surface 3 in the furnace by the antenna 6 as a received wave (FIG. 2A).

ここで、第1掃引周期T1は、マイクロ波の波長をλ(mm)、吹錬前半のスラグ面3の変動速度をv1(m/s)とすると、T1≦λ/v1の条件を満たす。スラグ面3の変動速度v1(m/s)は、例えば過去の操業データや実験データ等の解析に基づいて決定された数値(平均速度、最大速度等)を適用するが、その他、リアルタイムで計測したスラグ面3のレベル変位を基に算出した数値であってもよい。λは、λ=c/[(f1+f2)/2](mm)(cは光速)で表される、掃引の中心周波数におけるマイクロ波の波長であってもよい。   Here, the first sweep period T1 satisfies the condition of T1 ≦ λ / v1, where the wavelength of the microwave is λ (mm) and the fluctuation speed of the slag surface 3 in the first half of blowing is v1 (m / s). For the fluctuation speed v1 (m / s) of the slag surface 3, for example, numerical values (average speed, maximum speed, etc.) determined based on analysis of past operation data, experimental data, etc. are applied, but in addition, measurement is performed in real time. A numerical value calculated based on the level displacement of the slag surface 3 may be used. λ may be the wavelength of the microwave at the center frequency of the sweep, expressed as λ = c / [(f1 + f2) / 2] (mm) (c is the speed of light).

例えば、転炉1において吹錬前半におけるスラグ面3の変動速度の最大値が、5(m/s)程度であることが解析結果から得られている場合には、スラグ面3の変動速度v1を最大速度である5(m/s)とする。この際、周波数が10〜90(GHz)のマイクロ波において、その波長が3.3〜30(mm)程度であるとした場合には、吹錬前半における第1掃引周期T1は0.67〜6(ms)以下とすればよい。   For example, when it is obtained from the analysis result that the maximum value of the fluctuation speed of the slag surface 3 in the first half of the blowing in the converter 1 is about 5 (m / s), the fluctuation speed v1 of the slag surface 3 Is 5 (m / s) which is the maximum speed. At this time, in the case of a microwave having a frequency of 10 to 90 (GHz), when the wavelength is about 3.3 to 30 (mm), the first sweep period T1 in the first half of blowing is 0.67 to It may be set to 6 (ms) or less.

マイクロ波照射受信部11は、炉内に向けて照射するマイクロ波と反射マイクロ波とをビート信号生成部12に導き、当該ビート信号生成部12によりビート信号を生成させる(図2C)。演算処理部13は、ビート信号生成部12からビート信号を受け取ると、ビート信号をアナログデジタル変換した後、これをフーリエ変換し、横軸を周波数(Hz)とした周波数スペクトル信号を生成する。   The microwave irradiation receiving unit 11 guides the microwaves and reflected microwaves irradiated toward the inside of the furnace to the beat signal generation unit 12, and causes the beat signal generation unit 12 to generate a beat signal (FIG. 2C). When the arithmetic processing unit 13 receives the beat signal from the beat signal generation unit 12, it converts the beat signal from analog to digital and then Fourier-transforms the beat signal to generate a frequency spectrum signal having the horizontal axis as the frequency (Hz).

この実施の形態の場合、演算処理部13では、上述した「本発明のレベル計測方法の概要」に従い、エイリアシングを防ぐため、ビート信号をアナログデジタル変換する際のサンプリング周波数Fが、測定したい最大の離隔距離Dに対応したビート周波数△fの2倍以上の値に固定する。 In the case of this embodiment, in accordance with the above-described “Outline of Level Measurement Method of the Present Invention”, the arithmetic processing unit 13 has a maximum sampling frequency F s to be measured when analog-to-digital conversion of a beat signal in order to prevent aliasing. The beat frequency Δf corresponding to the separation distance D is fixed to a value more than twice.

演算処理部13は、更に上記式[3]によって横軸を距離(m)に変換し、縦軸を強度とした、距離波形(図2D)を生成して、当該距離波形におけるメインピーク位置を離隔距離Dとし、これを離隔距離データとして掃引周期切替部14に送出する。   The arithmetic processing unit 13 further converts the horizontal axis into the distance (m) by the above equation [3], generates a distance waveform (FIG. 2D) with the vertical axis as the intensity, and calculates the main peak position in the distance waveform. The separation distance D is set, and this is transmitted to the sweep cycle switching unit 14 as separation distance data.

掃引周期切替部14は、スラグ面3の状態が変化する所定レベルHを予め記憶したメモリを有しており、離隔距離データによる離隔距離Dから、スラグ面3のレベルが所定レベルH以上になったか否かを判断する。掃引周期切替部14は、スラグ面3のレベルが所定レベルH以上になったと判断すると、スラグ面3の温度が高い吹錬後半に移行したと認識し、掃引周期切替信号を生成してこれをマイクロ波照射受信部11に送出する。マイクロ波照射受信部11は、掃引周期切替信号に基づいて、炉内に向けて照射しているマイクロ波の掃引周期を、第1掃引周期T1から第2掃引周期T2に切り替え、当該第2掃引周期T2のマイクロ波を炉内に向けて照射する。   The sweep cycle switching unit 14 has a memory that stores in advance a predetermined level H at which the state of the slag surface 3 changes, and the level of the slag surface 3 becomes equal to or higher than the predetermined level H from the separation distance D based on the separation distance data. It is determined whether or not. When the sweep cycle switching unit 14 determines that the level of the slag surface 3 has become equal to or higher than the predetermined level H, the sweep cycle switching unit 14 recognizes that the temperature of the slag surface 3 has shifted to the latter half of blowing and generates a sweep cycle switching signal. It is sent to the microwave irradiation receiver 11. Based on the sweep cycle switching signal, the microwave irradiation receiving unit 11 switches the sweep cycle of the microwave radiated into the furnace from the first sweep cycle T1 to the second sweep cycle T2, and the second sweep Irradiation with microwaves of period T2 is directed toward the inside of the furnace.

ここで、第2掃引周期T2は、マイクロ波の波長をλ(mm)、吹錬後半のスラグ面3の変動速度をv2(m/s)とすると、T2≦λ/v2の条件を満たす。この際、吹錬後半のスラグ面3の変動速度v2は、吹錬前半のスラグ面3の変動速度v1よりも遅いことから、T1<T2となる。なお、スラグ面3の変動速度v2(m/s)も、例えば過去の操業データや実験データ等の解析に基づいて決定された数値(平均速度、最大速度等)を適用するが、その他、リアルタイムで計測したスラグ面3のレベル変位を基に算出した数値であってもよい。   Here, the second sweep period T2 satisfies the condition of T2 ≦ λ / v2, where the wavelength of the microwave is λ (mm) and the fluctuation speed of the slag surface 3 in the latter half of blowing is v2 (m / s). At this time, the fluctuation speed v2 of the slag surface 3 in the latter half of the blowing is slower than the fluctuation speed v1 of the slag surface 3 in the first half of the blowing, so that T1 <T2. As the fluctuation speed v2 (m / s) of the slag surface 3, for example, numerical values (average speed, maximum speed, etc.) determined based on analysis of past operation data, experimental data, etc. are applied. The numerical value calculated based on the level displacement of the slag surface 3 measured in step 1 may be used.

例えば、吹錬後半におけるスラグ面3の変動速度の最大値が、0.5(m/s)程度であることが解析結果から得られている場合には、スラグ面3の変動速度v2を最大速度の0.5(m/s)とする。この際、周波数が10〜90(GHz)のマイクロ波において、その波長が3.3〜30(mm)程度であるとした場合には、吹錬後半における第2掃引周期T2は6.7〜60(ms)以下とすればよい。   For example, when it is obtained from the analysis result that the maximum value of the fluctuation speed of the slag surface 3 in the second half of blowing is about 0.5 (m / s), the fluctuation speed v2 of the slag surface 3 is maximized. The speed is 0.5 (m / s). At this time, in the case of a microwave having a frequency of 10 to 90 (GHz), when the wavelength is about 3.3 to 30 (mm), the second sweep period T2 in the latter half of blowing is 6.7 to It may be 60 (ms) or less.

第1掃引周期T1及び第2掃引周期T2については、T1<T2の条件を満たすが、T1<T2≦10(ms)であることが望ましく、さらに、T2=10×T1であることが望ましい。これにより、吹錬前半及び吹錬後半のいずれにおいても、さらなるS/N比の向上が可能となる。   Regarding the first sweep cycle T1 and the second sweep cycle T2, the condition of T1 <T2 is satisfied, but it is desirable that T1 <T2 ≦ 10 (ms), and it is desirable that T2 = 10 × T1. Thereby, in both the first half of blowing and the second half of blowing, it becomes possible to further improve the S / N ratio.

次に、レベル計測装置10にて実行されるレベル計測処理について、図6に示したフローチャートを用いて簡単に説明する。なお、ここでは、スラグ面3のレベルに応じて、マイクロ波の掃引周期Tを変更する例について説明を行う。図6に示すように、レベル計測装置10はルーチンRT1の開始ステップから入ってステップSP1に移り、第1掃引周期T1のマイクロ波をマイクロ波照射受信部11にて生成し、これを炉内に向けて照射するとともに、ビート信号生成部12にも導波し、次のステップSP2に移る。   Next, level measurement processing executed by the level measuring apparatus 10 will be briefly described using the flowchart shown in FIG. Here, an example in which the microwave sweep period T is changed according to the level of the slag surface 3 will be described. As shown in FIG. 6, the level measuring device 10 enters from the start step of the routine RT1 and proceeds to step SP1, where the microwave of the first sweep period T1 is generated by the microwave irradiation receiver 11, and this is generated in the furnace. Then, the light is guided to the beat signal generator 12 and the process proceeds to the next step SP2.

ステップSP2において、マイクロ波照射受信部11は、炉内から反射マイクロ波を受信し、これをビート信号生成部12に導波し、次のステップSP3に移る。ステップSP3において、ビート信号生成部12は、マイクロ波及び反射マイクロ波からビート信号を生成し、これを演算処理部13に送出して次のステップSP4に移る。   In step SP2, the microwave irradiation receiving unit 11 receives the reflected microwave from the furnace, guides it to the beat signal generation unit 12, and proceeds to the next step SP3. In step SP3, the beat signal generation unit 12 generates a beat signal from the microwave and the reflected microwave, sends this to the arithmetic processing unit 13, and proceeds to the next step SP4.

ステップSP4において、演算処理部13は、ビート信号に対してフーリエ変換等を行うことにより周波数スペクトル信号を生成し、次のステップSP5に移る。ステップSP5において、演算処理部13は、周波数スペクトル信号を基に、炉内におけるスラグ面3のレベルを特定し、これを離隔距離データとして掃引周期切替部14に送出して、次のステップSP6に移る。   In step SP4, the arithmetic processing unit 13 generates a frequency spectrum signal by performing Fourier transform or the like on the beat signal, and proceeds to the next step SP5. In step SP5, the arithmetic processing unit 13 specifies the level of the slag surface 3 in the furnace based on the frequency spectrum signal, and sends this to the sweep cycle switching unit 14 as separation distance data, and goes to the next step SP6. Move.

ステップSP6において、掃引周期切替部14は、スラグ面3のレベルが、予め設定された所定レベルHであるか否かを、離隔距離データを基に判断する。ここで否定結果が得られると、このことはスラグ面3のレベルが所定レベルH未満であることを意味し、レベル計測装置10は、上述のステップSP1〜SP6のループを実行し、マイクロ波照射受信部11により第1掃引周期T1のマイクロ波を炉内に向けて照射し続ける。   In step SP6, the sweep cycle switching unit 14 determines whether or not the level of the slag surface 3 is a predetermined level H set in advance based on the separation distance data. If a negative result is obtained here, this means that the level of the slag surface 3 is less than the predetermined level H, and the level measuring apparatus 10 executes the loop of steps SP1 to SP6 described above, and performs microwave irradiation. The receiving unit 11 continues to irradiate the microwave of the first sweep period T1 toward the furnace.

これに対してステップSP6において肯定結果が得られると、このことはスラグのフォーミングが進み、スラグ面3のレベルが所定レベルH以上となったことを意味し、このときレベル計測装置10は次のステップSP7に移る。ステップSP7において、掃引周期切替部14は、スラグ面3のレベルが、予め設定された停止レベルであるか否かを、離隔距離データを基に判断する。ここで否定結果が得られると、このことは、スラグ面3のレベルが、所定レベルH以上、停止レベル未満であることを意味し、次のステップSP8に移り、掃引周期切替部14は、掃引周期切替信号をマイクロ波照射受信部11に送出する。   On the other hand, if a positive result is obtained in step SP6, this means that slag forming has progressed and the level of the slag surface 3 has become equal to or higher than the predetermined level H. At this time, the level measuring device 10 Control goes to step SP7. In step SP7, the sweep cycle switching unit 14 determines whether or not the level of the slag surface 3 is a preset stop level based on the separation distance data. If a negative result is obtained here, this means that the level of the slag surface 3 is equal to or higher than the predetermined level H and lower than the stop level, the process proceeds to the next step SP8, and the sweep cycle switching unit 14 performs the sweep. A period switching signal is sent to the microwave irradiation receiver 11.

ステップSP8において、マイクロ波照射受信部11は、掃引周期切替信号に基づいて、炉内に向けて照射しているマイクロ波の掃引周期を、第1掃引周期T1よりも長い第2掃引周期T2に切り替え、当該第2掃引周期T2のマイクロ波を炉内に向けて照射し始め、次のステップSP2に移る。これよりレベル計測装置10は、スラグ面3のレベルが、所定レベルH以上、停止レベル未満である限り(すなわち、ステップSP7で肯定結果が得られる限り)、上述のステップSP8、SP2、SP3、SP4、SP5、SP6、SP7のループを実行し、マイクロ波照射受信部11により第2掃引周期T2のマイクロ波を炉内に向けて照射し続ける。   In step SP8, the microwave irradiation receiving unit 11 sets the sweep period of the microwave irradiated into the furnace to the second sweep period T2 longer than the first sweep period T1 based on the sweep period switching signal. Switching is started, and the microwave of the second sweep period T2 starts to be irradiated into the furnace, and the process proceeds to the next step SP2. As a result, the level measuring apparatus 10 has the above-described steps SP8, SP2, SP3, and SP4 as long as the level of the slag surface 3 is equal to or higher than the predetermined level H and lower than the stop level (that is, as long as a positive result is obtained in step SP7). , SP5, SP6, and SP7 are executed, and the microwave irradiation receiver 11 continuously irradiates the microwave of the second sweep period T2 into the furnace.

これに対してステップSP7で肯定結果が得られると、このことはスラグ面3のレベルが停止レベルに到達したことを意味しており、このときレベル計測装置10は、スラグ面3が停止レベルに到達したことを知らせる通知等を行い、次のステップSP9に移り、上述したレベル計測処理を終了する。   On the other hand, if an affirmative result is obtained in step SP7, this means that the level of the slag surface 3 has reached the stop level. At this time, the level measuring device 10 causes the slag surface 3 to reach the stop level. A notification for notifying the arrival is made, the process proceeds to the next step SP9, and the level measurement process described above is terminated.

以上の構成において、レベル計測方法では、炉内でスラグ面3が所定レベルH未満のとき、第1掃引周期T1のマイクロ波を炉内に向けて照射し、スラグ面3が所定レベルH以上になりスラグ面3の状態が変化すると、第1掃引周期T1よりも長い第2掃引周期T2のマイクロ波を炉内に向けて照射する掃引周期切替工程を実行するようにした。   In the above configuration, in the level measurement method, when the slag surface 3 is less than the predetermined level H in the furnace, the microwave of the first sweep cycle T1 is irradiated toward the furnace, and the slag surface 3 is equal to or higher than the predetermined level H. When the state of the slag surface 3 changes, a sweep cycle switching step of irradiating the microwave of the second sweep cycle T2 longer than the first sweep cycle T1 into the furnace is performed.

このようにレベル計測方法では、スラグ面3が所定レベルH以上になり、スラグ面3の状態が変化しても、第1掃引周期T1よりも長い第2掃引周期T2のマイクロ波を炉内に向けて照射することにより、スラグ面3の状態変化後に、フーリエ変換処理時における処理利得を大きくし得、かくして、スラグ面3のレベル計測時におけるS/N比を向上させることができる。   As described above, in the level measurement method, even when the slag surface 3 becomes equal to or higher than the predetermined level H and the state of the slag surface 3 changes, the microwave having the second sweep period T2 longer than the first sweep period T1 is placed in the furnace. By irradiating the slag surface 3, the processing gain at the time of Fourier transform processing can be increased after the state of the slag surface 3 changes, and thus the S / N ratio at the time of level measurement of the slag surface 3 can be improved.

特に、転炉1における転炉製鋼プロセスでは、吹錬前半から吹錬後半に移行し、スラグの温度が上昇してゆくと、それに伴い、スラグ面3におけるマイクロ波の反射率が低下してしまう。レベル計測方法では、マイクロ波の反射率が低下し易い吹錬後半に移行すると、マイクロ波の反射率低下に伴い生じるS/N比低下を、第2掃引周期T2のマイクロ波に切り替えることで改善させることができる。   In particular, in the converter steelmaking process in the converter 1, when the slag temperature rises from the first half of the blowing to the second half of the blowing, the microwave reflectance on the slag surface 3 decreases accordingly. . In the level measurement method, when the second half of the blowing process, where the microwave reflectivity is likely to drop, is entered, the S / N ratio drop caused by the drop in the microwave reflectivity is switched to the microwave of the second sweep period T2. Can be made.

<他の実施の形態>
上述した実施の形態においては、転炉製鋼プロセスに用いる転炉1を適用した場合ついて説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば溶融還元炉の他、非鉄金属精錬プロセスに用いる炉等その他種々の炉にも適用することができる。非鉄金属精錬プロセスとしては例えば銅溶錬プロセスが挙げられる。
<Other embodiments>
In the above-described embodiment, the case where the converter 1 used for the converter steelmaking process is applied has been described. However, the present invention is not limited to this, for example, a furnace used for a nonferrous metal refining process in addition to a smelting reduction furnace. It can also be applied to various other furnaces. An example of the nonferrous metal refining process is a copper smelting process.

また、上述した実施の形態においては、掃引周期が切り替わる目安となる所定レベルとして、ランス4のランス先端の高さ位置を所定レベルとした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、ランス先端を基準にそれよりも上方又は下方に位置した箇所や、その他種々の高さ位置を所定レベルとしてしてもよい。   In the above-described embodiment, the case where the height position of the lance tip of the lance 4 is set to the predetermined level as the predetermined level that serves as a guide for switching the sweep cycle has been described. A position located above or below the tip with respect to the tip, and various other height positions may be set as the predetermined level.

<他の実施の形態によるレベル計測処理>
また、上述した実施の形態においては、図6に示したように、スラグ面3のレベルをマイクロ波により計測し、計測したスラグ面3のレベルに応じてマイクロ波の掃引周期Tを変更する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、時間の経過によりスラグ面3のレベルを推測し、所定時間経過時にスラグ面3のレベルが所定レベルになったとして、マイクロ波の掃引周期Tを変更してもよい。
<Level measurement processing according to another embodiment>
In the above-described embodiment, as shown in FIG. 6, the level of the slag surface 3 is measured by microwaves, and the microwave sweep period T is changed according to the measured level of the slag surface 3. However, the present invention is not limited to this, and the level of the slag surface 3 is estimated over time, and the level of the slag surface 3 becomes a predetermined level when a predetermined time elapses. It may be changed.

この場合、予め設定した所定時間が経過するまでは、炉内でスラグ面3が所定レベルH未満であるとして、第1掃引周期T1のマイクロ波を炉内に向けて照射し続け、その後、当該所定時間が経過したときに、スラグ面3が所定レベルHになったとして、第2掃引周期T2のマイクロ波に切り替え、当該マイクロ波を炉内に向けて照射する。   In this case, it is assumed that the slag surface 3 is less than the predetermined level H in the furnace until the predetermined time elapses in advance, and continues to irradiate the microwave of the first sweep period T1 toward the furnace. When the predetermined time has elapsed, assuming that the slag surface 3 reaches the predetermined level H, the microwave is switched to the microwave of the second sweep period T2, and the microwave is irradiated toward the inside of the furnace.

この実施の形態の場合、例えば、掃引周期切替部14は、タイマーを備えており、当該タイマーの計測時間に応じてマイクロ波の掃引周期Tを変更する。次に、このようなタイマーの時間経過によってマイクロ波の掃引周期Tを切り替えるレベル計測処理について、図7に示すフローチャートを用いて以下説明する。この場合、図7に示すように、レベル計測装置10は、ルーチンRT21の開始ステップから入ってステップSP21に移り、掃引周期切替部14に設けられたタイマーで計測を開始し、次のステップSP22に移る。   In this embodiment, for example, the sweep cycle switching unit 14 includes a timer, and changes the microwave sweep cycle T according to the measurement time of the timer. Next, a level measurement process for switching the microwave sweep period T as the timer elapses will be described below with reference to the flowchart shown in FIG. In this case, as shown in FIG. 7, the level measuring apparatus 10 enters from the start step of the routine RT21, moves to step SP21, starts measurement by the timer provided in the sweep cycle switching unit 14, and then proceeds to the next step SP22. Move.

ステップSP22において、掃引周期切替部14は、タイマーの計測時間が第1の所定時間を経過したか否かを判断する。第1の所定時間は、炉内における所定レベルHを目安に予め設定されたものである。ここで第1の所定時間は、例えば吹錬の進行に応じてスラグ面3のレベルがランス先端より高くなる時間に相当するもので、時間的な余裕を見て、適宜設定することができる。   In step SP22, the sweep cycle switching unit 14 determines whether or not the measurement time of the timer has passed the first predetermined time. The first predetermined time is set in advance with reference to a predetermined level H in the furnace. Here, the first predetermined time corresponds to, for example, a time when the level of the slag surface 3 becomes higher than the tip of the lance as the blowing progresses, and can be set as appropriate with a time margin.

ステップSP22において、否定結果が得られると、このことはタイマーの計測時間が第1の所定時間を経過していないこと、すなわち、スラグ面3のレベルが所定レベルH未満であることを表しており、このとき掃引周期切替部14は、次のステップSP23に移る。ステップSP23において、レベル計測装置10は、第1掃引周期T1のマイクロ波をマイクロ波照射受信部11で生成し、これを炉内に向けて照射するとともに、ビート信号生成部12にも導波し、次のステップSP25に移る。   If a negative result is obtained in step SP22, this indicates that the time measured by the timer has not passed the first predetermined time, that is, the level of the slag surface 3 is less than the predetermined level H. At this time, the sweep cycle switching unit 14 proceeds to the next step SP23. In step SP23, the level measuring apparatus 10 generates the microwave having the first sweep period T1 by the microwave irradiation receiving unit 11, irradiates the microwave toward the furnace, and also guides it to the beat signal generating unit 12. Then, the process proceeds to the next step SP25.

ステップSP25において、マイクロ波照射受信部11は、炉内から反射マイクロ波を受信し、これをビート信号生成部12に導波し、次のステップSP26に移る。ステップSP26において、ビート信号生成部12は、マイクロ波及び反射マイクロ波からビート信号を生成し、これを演算処理部13に送出して次のステップSP27に移る。   In step SP25, the microwave irradiation receiver 11 receives the reflected microwave from the furnace, guides it to the beat signal generator 12, and proceeds to the next step SP26. In step SP26, the beat signal generation unit 12 generates a beat signal from the microwave and the reflected microwave, sends this to the arithmetic processing unit 13, and proceeds to the next step SP27.

ステップSP27において、演算処理部13は、ビート信号に対してフーリエ変換等を行うことにより周波数スペクトル信号を生成し、次のステップSP28に移る。ステップSP28において、演算処理部13は、周波数スペクトル信号を基に、炉内におけるスラグ面3のレベルを特定し、次のステップSP29に移る。   In step SP27, the arithmetic processing unit 13 generates a frequency spectrum signal by performing Fourier transform or the like on the beat signal, and proceeds to the next step SP28. In step SP28, the arithmetic processing unit 13 specifies the level of the slag surface 3 in the furnace based on the frequency spectrum signal, and proceeds to the next step SP29.

ステップSP29において、掃引周期切替部14は、タイマーの計測時間が第2の所定時間を経過したか否かを判断する。ここで、第2の所定時間は、ステップSP22の第1の所定時間よりも長い時間に設定されており、吹錬の進行が完了する時間に相当するもので、時間的な余裕を見て、適宜設定することができる。ステップSP29において、否定結果が得られると、ステップSP22に戻り、当該ステップSP22にて肯定結果が得られるまで上述した処理を継続し、第1掃引周期T1のマイクロ波を炉内に照射し続ける。   In step SP29, the sweep cycle switching unit 14 determines whether or not the measurement time of the timer has passed the second predetermined time. Here, the second predetermined time is set to a time longer than the first predetermined time of step SP22, which corresponds to the time for which the progress of the blowing is completed. It can be set appropriately. If a negative result is obtained in step SP29, the process returns to step SP22, and the above-described processing is continued until a positive result is obtained in step SP22, and microwaves of the first sweep period T1 are continuously irradiated into the furnace.

これに対して、ステップSP22において、肯定結果が得られると、このことはタイマーの計測時間が第1の所定時間を経過したこと、すなわち、スラグ面3のレベルが所定レベルH以上となったことを表しており、このとき掃引周期切替部14は、次のステップSP24に移る。ステップSP24において、レベル計測装置10は、マイクロ波の掃引周期を第2掃引周期T2に切り替え、第2掃引周期T2のマイクロ波をマイクロ波照射受信部11で生成して、これを炉内に向けて照射するとともに、ビート信号生成部12にも導波し、次のステップSP25に移る。   On the other hand, if a positive result is obtained in step SP22, this means that the measurement time of the timer has passed the first predetermined time, that is, the level of the slag surface 3 has become equal to or higher than the predetermined level H. At this time, the sweep cycle switching unit 14 proceeds to the next step SP24. In step SP24, the level measuring apparatus 10 switches the microwave sweep cycle to the second sweep cycle T2, generates the microwave of the second sweep cycle T2 by the microwave irradiation receiver 11, and directs the microwave into the furnace. And is also guided to the beat signal generation unit 12, and proceeds to the next step SP25.

そして、レベル計測装置10は、ステップSP29で肯定結果が得られるまで、上述したステップSP24、SP25、SP26、SP27、SP28、SP29、SP22を繰り返し、第2掃引周期T2のマイクロ波を炉内に向けて照射し続ける。これに対して、ステップSP29において、肯定応答が得られると、このことはタイマーの計測時間が第2の所定時間を経過したこと、すなわち、スラグ面3のレベルが停止レベルになったことを表しており、ステップSP30に移り、上述したレベル計測処理を終了する。   The level measuring apparatus 10 repeats the above-described steps SP24, SP25, SP26, SP27, SP28, SP29, and SP22 until a positive result is obtained in step SP29, and directs the microwave of the second sweep period T2 into the furnace. Continue to irradiate. On the other hand, when an affirmative response is obtained in step SP29, this indicates that the timer measurement time has passed the second predetermined time, that is, the level of the slag surface 3 has reached the stop level. Then, the process proceeds to step SP30, and the level measurement process described above is terminated.

なお、図6に示した最初のレベル計測処理では、掃引周期の切り替えとレベル計測処理の終了のいずれの処理も、マイクロ波により計測したスラグ面3のレベル(高さ)により判断した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、掃引周期の切り替えだけを、図7のレベル計測処理のように吹錬開始からの時間に応じて判断したり、或いは、レベル計測処理の終了だけを、図7のレベル計測処理のように吹錬開始からの時間に応じて判断してもよい。   In the first level measurement process shown in FIG. 6, the case where both the switching of the sweep cycle and the end of the level measurement process are determined by the level (height) of the slag surface 3 measured by the microwave will be described. However, the present invention is not limited to this, only the switching of the sweep cycle is determined according to the time from the start of blowing as in the level measurement process of FIG. 7, or only the end of the level measurement process, You may judge according to the time from the start of blowing like the level measurement process of FIG.

以上のようなタイマーの計測時間を利用したレベル計測方法であっても、上述した実施の形態と同様に、スラグ面3の状態変化に応じて第2掃引周期T2のマイクロ波を炉内に向けて照射できることから、スラグ面3の状態変化後に、フーリエ変換処理時における処理利得を大きくし得、かくして、スラグ面3のレベル計測時におけるS/N比を向上させることができる。   Even in the level measurement method using the measurement time of the timer as described above, the microwave of the second sweep period T2 is directed into the furnace according to the state change of the slag surface 3 as in the above-described embodiment. Therefore, after the state of the slag surface 3 is changed, the processing gain at the time of Fourier transform processing can be increased, and thus the S / N ratio at the time of level measurement of the slag surface 3 can be improved.

鉄鋼転炉において、スラグ面のレベルがランス先端未満にあるとき(吹錬前半)、掃引周期Tの違いによりS/N比がどのように変わるかについて、下記のようなシミュレーションを行った。吹錬前半のシミュレーションでは、離隔距離(アンテナ及びスラグ面の距離)Dを5(m)、スラグ面の変動速度を5(m/s)、スラグ面におけるマイクロ波の反射率を10%とした。   In the steel converter, when the level of the slag surface is less than the tip of the lance (first half of blowing), the following simulation was performed to see how the S / N ratio changes depending on the sweep cycle T. In the simulation of the first half of blowing, the separation distance (distance between the antenna and the slag surface) D was 5 (m), the fluctuation speed of the slag surface was 5 (m / s), and the reflectance of the microwave on the slag surface was 10%. .

また、この条件の下、マイクロ波の掃引周期Tを10(ms)としたときのビート波を数値解析により生成し、これをフーリエ変換して、得られた結果から、横軸を距離に換算した距離波形を生成した。その結果、図8Aに示すような結果が得られた。また、同じ条件の下、マイクロ波の掃引周期Tを1(ms)としたときのビート波を数値解析により生成し、これをフーリエ変換して、得られた結果から、横軸を距離に換算した距離波形を生成した。その結果、図8Bに示すような結果が得られた。   Under these conditions, a beat wave with a microwave sweep period T of 10 (ms) is generated by numerical analysis, and this is Fourier transformed. From the obtained results, the horizontal axis is converted into distance. Generated distance waveform. As a result, a result as shown in FIG. 8A was obtained. Also, under the same conditions, a beat wave with a microwave sweep period T of 1 (ms) is generated by numerical analysis, this is Fourier transformed, and the horizontal axis is converted to distance from the obtained result. Generated distance waveform. As a result, a result as shown in FIG. 8B was obtained.

図8Aに示すように、掃引周期Tを10(ms)とした場合には、スラグ面の変動速度が速く、掃引の間に離隔距離Dが変化するため、距離波形が横軸方向に拡がってしまい、結果、S/N比が7.4(dB)に低下した。なお、S/N比は、ピークの信号強度と平均ノイズレベルとの比をdBで表記したものである。これに対して、掃引周期Tを1(ms)と短くした場合には、図8Bに示すように、鋭いピークで十分なS/N比(=9.7(dB))が得られることが確認できた。   As shown in FIG. 8A, when the sweep cycle T is 10 (ms), the fluctuation speed of the slag surface is fast, and the separation distance D changes during the sweep, so that the distance waveform spreads in the horizontal axis direction. As a result, the S / N ratio decreased to 7.4 (dB). The S / N ratio is a ratio between the peak signal intensity and the average noise level expressed in dB. On the other hand, when the sweep cycle T is shortened to 1 (ms), a sufficient S / N ratio (= 9.7 (dB)) can be obtained with a sharp peak as shown in FIG. 8B. It could be confirmed.

次に、鉄鋼転炉において、スラグ面のレベルがランス先端以上になったとき(吹錬後半)、掃引周期Tの違いによりS/N比がどのように変わるかについてもシミュレーションを行った。吹錬後半のシミュレーションでは、離隔距離Dを4(m)、スラグ面の変動速度を0.5(m/s)、スラグ面におけるマイクロ波の反射率を6%とした。   Next, in the steel converter, when the level of the slag surface is equal to or higher than the tip of the lance (the second half of blowing), a simulation was also performed on how the S / N ratio changes due to the difference in the sweep cycle T. In the simulation of the second half of blowing, the separation distance D was 4 (m), the fluctuation speed of the slag surface was 0.5 (m / s), and the microwave reflectance on the slag surface was 6%.

また、この条件の下、マイクロ波の掃引周期Tを1(ms)としたときのビート波を数値解析により生成し、これをフーリエ変換して、得られた結果から、横軸を距離に換算した距離波形を生成した。その結果、図9Aに示すような結果が得られた。また、同じ条件の下、マイクロ波の掃引周期Tを10(ms)としたときのビート波を数値解析により生成し、これをフーリエ変換して、得られた結果から、横軸を距離に換算した距離波形を生成した。その結果、図9Bに示すような結果が得られた。   Under these conditions, a beat wave with a microwave sweep period T of 1 (ms) is generated by numerical analysis, and this is Fourier transformed. From the obtained results, the horizontal axis is converted into distance. Generated distance waveform. As a result, a result as shown in FIG. 9A was obtained. Also, under the same conditions, a beat wave with a microwave sweep period T of 10 (ms) is generated by numerical analysis, this is Fourier transformed, and the horizontal axis is converted to distance from the obtained result. Generated distance waveform. As a result, a result as shown in FIG. 9B was obtained.

図9Aに示すように、掃引周期Tを1(ms)とした場合には、スラグ面におけるマイクロ波の反射率低下に伴い、S/N比が7.6(dB)まで下がった。しかしながら、図9Bに示すように、掃引周期Tを10(ms)と長くした場合には、鋭いピークで十分なS/N比(=14.1(dB))が得られることが確認できた。なお、理論上、掃引周期Tを10倍にすると、S/N比は10(dB)改善し、図9BにおけるS/N比は17.6(dB)となるはずである。しかしながら、シミュレーション結果では、6.5(dB)の改善に留まっている。これは、ランダムノイズが完全なランダムでは無いため、理想通りの特性が出なかったと推測される。   As shown in FIG. 9A, when the sweep cycle T was set to 1 (ms), the S / N ratio decreased to 7.6 (dB) with the decrease in the reflectance of the microwave on the slag surface. However, as shown in FIG. 9B, it was confirmed that when the sweep cycle T was increased to 10 (ms), a sufficient S / N ratio (= 14.1 (dB)) was obtained with a sharp peak. . Theoretically, if the sweep period T is increased 10 times, the S / N ratio should be improved by 10 (dB), and the S / N ratio in FIG. 9B should be 17.6 (dB). However, the simulation result shows an improvement of 6.5 (dB). This is presumed that the random noise is not completely random, so that the ideal characteristics were not obtained.

1 転炉
3 スラグ面
10 レベル計測装置
11 マイクロ波照射受信部
12 ビート信号生成部
13 演算処理部
14 掃引周期切替部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Converter 3 Slag surface 10 Level measuring device 11 Microwave irradiation receiving part 12 Beat signal generation part 13 Arithmetic processing part 14 Sweep period switching part

Claims (7)

マイクロ波を用いて炉内のスラグ面のレベルを計測するレベル計測方法であって、
前記炉内に向けて前記マイクロ波を照射し、前記スラグ面からの反射マイクロ波を受信するマイクロ波照射受信工程と、
前記炉内に向けて照射した前記マイクロ波と前記反射マイクロ波とによりビート信号を生成した後、前記ビート信号に基づいてフーリエ変換処理を実行することにより周波数スペクトル信号を生成し、前記周波数スペクトル信号から前記炉内における前記スラグ面のレベルを特定する演算処理工程とを備え、
前記マイクロ波照射受信工程は、
前記炉内で前記スラグ面が所定レベル未満のとき、第1掃引周期のマイクロ波を前記炉内に向けて照射し、前記スラグ面が前記所定レベル以上になり該スラグ面の状態が変化すると、前記第1掃引周期よりも長い第2掃引周期のマイクロ波を前記炉内に向けて照射する
ことを特徴とするレベル計測方法。
A level measurement method for measuring the level of a slag surface in a furnace using a microwave,
A microwave irradiation receiving step of irradiating the microwave into the furnace and receiving a reflected microwave from the slag surface;
After generating the beat signal by the microwave and the reflected microwave irradiated toward the furnace, a frequency spectrum signal is generated by executing a Fourier transform process based on the beat signal, and the frequency spectrum signal And an arithmetic processing step for specifying the level of the slag surface in the furnace,
The microwave irradiation receiving step includes
When the slag surface is less than a predetermined level in the furnace, the microwave of the first sweep period is irradiated toward the furnace, and when the slag surface becomes the predetermined level or more and the state of the slag surface changes, A level measurement method characterized by irradiating the inside of the furnace with a microwave having a second sweep period longer than the first sweep period.
前記マイクロ波照射受信工程は、
前記第1掃引周期をT1、前記第2掃引周期をT2、前記マイクロ波の波長をλ、前記スラグ面が前記所定レベル未満のときの前記スラグ面の変動速度をv1、前記スラグ面が前記所定レベル以上のときの前記スラグ面の変動速度をv2(v2<v1)としたとき、
前記スラグ面が前記所定レベル未満のとき、T1≦λ/v1の条件を満たし、
前記スラグ面が前記所定レベル以上のとき、T2≦λ/v2の条件を満たす
マイクロ波を照射する
ことを特徴とする請求項1に記載のレベル計測方法。
The microwave irradiation receiving step includes
The first sweep cycle is T1, the second sweep cycle is T2, the wavelength of the microwave is λ, the fluctuation speed of the slag surface when the slag surface is less than the predetermined level is v1, and the slag surface is the predetermined When the fluctuation speed of the slag surface at the level or higher is v2 (v2 <v1),
When the slag surface is less than the predetermined level, the condition of T1 ≦ λ / v1 is satisfied,
2. The level measurement method according to claim 1, wherein when the slag surface is equal to or higher than the predetermined level, a microwave satisfying a condition of T2 ≦ λ / v2 is irradiated.
前記マイクロ波照射受信工程は、
前記マイクロ波に基づいて計測された前記スラグ面のレベルが前記所定レベルになったときに、前記第1掃引周期のマイクロ波から前記第2掃引周期のマイクロ波に切り替える
ことを特徴とする請求項1または2に記載のレベル計測方法。
The microwave irradiation receiving step includes
The microwave of the first sweep cycle is switched to the microwave of the second sweep cycle when the level of the slag surface measured based on the microwave reaches the predetermined level. The level measuring method according to 1 or 2.
前記マイクロ波照射受信工程は、
所定時間経過時に前記スラグ面のレベルが前記所定レベルになったとして、前記第1掃引周期のマイクロ波から前記第2掃引周期のマイクロ波に切り替える
ことを特徴とする請求項1または2に記載のレベル計測方法。
The microwave irradiation receiving step includes
3. The microwave of the first sweep cycle is switched to the microwave of the second sweep cycle on the assumption that the level of the slag surface becomes the predetermined level when a predetermined time has elapsed. 4. Level measurement method.
前記炉は転炉であり、
前記所定レベルは、前記転炉内に設けられたランス先端を基準に設定されている
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のレベル計測方法。
The furnace is a converter;
The level measurement method according to any one of claims 1 to 4, wherein the predetermined level is set based on a tip of a lance provided in the converter.
マイクロ波を用いて炉内のスラグ面のレベルを計測するレベル計測装置であって、
前記炉内に向けて前記マイクロ波を照射し、前記スラグ面からの反射マイクロ波を受信するマイクロ波照射受信部と、
前記炉内に向けて照射された前記マイクロ波と前記反射マイクロ波とによりビート信号を生成するビート信号生成部と、
前記ビート信号に基づいてフーリエ変換処理を実行することにより周波数スペクトル信号を生成し、前記周波数スペクトル信号から前記炉内における前記スラグ面のレベルを特定する演算処理部とを備え、
前記マイクロ波照射受信部は、
前記炉内で前記スラグ面が所定レベル未満のとき、第1掃引周期のマイクロ波を前記炉内に向けて照射し、前記スラグ面が前記所定レベル以上になり該スラグ面の状態が変化すると、前記第1掃引周期よりも長い第2掃引周期のマイクロ波を前記炉内に向けて照射する
ことを特徴とするレベル計測装置。
A level measuring device that measures the level of a slag surface in a furnace using a microwave,
A microwave irradiation receiving unit that irradiates the microwave toward the inside of the furnace and receives a reflected microwave from the slag surface;
A beat signal generating unit that generates a beat signal by the microwave and the reflected microwave irradiated toward the furnace;
A frequency spectrum signal is generated by executing a Fourier transform process based on the beat signal, and an arithmetic processing unit that identifies the level of the slag surface in the furnace from the frequency spectrum signal,
The microwave irradiation receiver is
When the slag surface is less than a predetermined level in the furnace, the microwave of the first sweep period is irradiated toward the furnace, and when the slag surface becomes the predetermined level or more and the state of the slag surface changes, A level measuring apparatus that irradiates a microwave having a second sweep period longer than the first sweep period toward the inside of the furnace.
前記マイクロ波照射受信部は、
前記第1掃引周期をT1、前記第2掃引周期をT2、前記マイクロ波の波長をλ、前記スラグ面が前記所定レベル未満のときの前記スラグ面の変動速度をv1、前記スラグ面が前記所定レベル以上のときの前記スラグ面の変動速度をv2(v2<v1)としたとき、
前記スラグ面が前記所定レベル未満のとき、T1≦λ/v1の条件を満たし、
前記スラグ面が前記所定レベル以上のとき、T2≦λ/v2の条件を満たす
マイクロ波を照射する
ことを特徴とする請求項6に記載のレベル計測装置。
The microwave irradiation receiver is
The first sweep cycle is T1, the second sweep cycle is T2, the wavelength of the microwave is λ, the fluctuation speed of the slag surface when the slag surface is less than the predetermined level is v1, and the slag surface is the predetermined When the fluctuation speed of the slag surface at the level or higher is v2 (v2 <v1),
When the slag surface is less than the predetermined level, the condition of T1 ≦ λ / v1 is satisfied,
The level measurement apparatus according to claim 6, wherein when the slag surface is equal to or higher than the predetermined level, microwaves that satisfy a condition of T2 ≦ λ / v2 are irradiated.
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