JP2021172877A - 高炉内装入物の表面検出装置及び表面プロファイルの検出方法、並びに高炉の操業方法 - Google Patents

Abstract

【課題】装入物の全面の表面プロファイルを測定するとともに、シュートの旋回とともに装入物の堆積状態を検出して高炉の操業をより安定して行う。【解決手段】検出波を送信し、受信する送受信手段と、送受信手段と対向する反射板と、反射板の装入物の表面に対する傾斜角度を可変にする反射板傾斜手段と、反射板の回動角度を可変にする反射板回動手段と、を備えるとともに、反射板傾斜手段と反射板回動手段とを協働して検出波を高炉の軸線から側壁まで送信し受信する基本走査を、高炉の軸線を中心に放射状に行う。【選択図】図１

Description

本発明は、マイクロ波やミリ波等の検出波を高炉内に送信し、高炉内に装入され、堆積している鉄鉱石やコークス等の装入物の表面で反射された検出波を受信して、装入物の表面プロフィールを検出する装置及びその検出方法、並びに高炉の操業方法に関する。

高炉では、旋回しているシュートから炉内に装入され、堆積している鉄鉱石やコークス等の装入物の表面プロフィールを検出するために、装入物の表面に検出波を送信し（送信波）、装入物の表面で反射された検出波（反射波）を受信し、送信波と反射波との時間差等から装入物の表面までの距離や表面プロフィールを検出することが行われている。尚、検出波としては、高温で使用でき、炉内の浮遊物や水蒸気等の影響を受けにくいことから、マイクロ波やミリ波が使用されている。

このような装入物の表面プロファイルを検出する方法として、図８に示すように、先端が開口し、他端にマイクロ波を送信するためのアンテナ（図示せず）を設置した長尺のランス３０を高炉１の側壁の開口２から装入し、ランス３０を矢印Ｆ方向に直線状に移動しながら、先端の開口部３１を通じてマイクロ波の送受信（符号Ｍ）を行うことが行われている。そして、この方法により、ランス３０の移動方向に沿った装入物６０の表面プロファイルが得られる。

しかしながら、上記方法では、ランス３０の移動方向に沿った線状の表面プロファイルしか得られない。また、高炉１の内径にわたりランス３０を移動しなければならず、測定に時間がかかる。更には、ランス３０は長尺物であり、炉内に長く挿入しておくと自重で湾曲して、測定精度の低下に加えて、炉内への挿入操作及び移動操作に支障を来すおそれもある。

そこで、本出願人は先に特許文献１〜３等において、マイクロ波やミリ波等の検出波の送受信手段と、反射板とを対向配置するとともに、反射板の装入物の表面に対する傾斜角度を可変にする反射板傾斜手段と、反射板の回動角度を可変にする反射板回動手段とを協働させることにより、検出波により装入物の表面を面状に走査する表面検出装置を提案している。

特許第６５７３３２３号公報 特開２０１８−４８３８４号公報 特許第５３９１４５８号号公報

特許文献１〜３では、検出波による走査様式も同心円状や螺旋状であり、測定もシュートが一周旋回した後に行っており、シュートが旋回している間の旋回各位置での実際の堆積状態を検出していない。シュートが旋回している間の旋回各位置での堆積状態を検出できれば、次回のシュートの旋回時の旋回様式に反映して、より理論堆積プロフィールに近づけて操業することができる。

装入物である鉄鉱石やコークスはシュートから交互に落下し、層状に堆積しているが、装入物の種類や粒径によってシュートからの落下位置が異なるため、従来は種類や粒径ごとに計算式によって落下位置を予測して落下させている。そのため、シュートが旋回している間に、旋回の各位置での実際の落下位置を検出できれば、同種の装入物の次回のシュートの旋回様式に、より正確に反映させることができるが、従来のようにシュートが一周旋回した後での検出では反映させることができない。

そこで本発明は、装入物の全面の表面プロファイルを測定するとともに、シュートの旋回とともに装入物の堆積状態を検出して高炉の操業をより安定して行うことができる、高炉内装入物の表面プロファイルの検出装置及び表面プロファイルの検出方法、並びに高炉の操業方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、下記の高炉内装入物の表面検出装置及び表面プロファイルの検出方法、並びに高炉の操業方法を提供する。
（１）高炉内に装入され、堆積した鉄鉱石やコークス等の装入物の表面に検出波を送信し、その反射波を受信して前記装入物の表面プロファイルを検出する装置であって、
前記検出波を送信し、受信する送受信手段と、
前記送受信手段と対向する反射板と、
前記反射板の前記装入物の表面に対する傾斜角度を可変にする反射板傾斜手段と、
前記反射板の回動角度を可変にする反射板回動手段と、
を備えるとともに、
前記反射板傾斜手段と前記反射板回動手段とを協働して、前記検出波による前記高炉の軸線から側壁の内壁まで往復する基本走査を、前記軸線を中心に放射状に行うことを特徴とする高炉内装入物の表面検出装置。
（２）前記基本走査を、装入物を前記高炉に装入するためのシュートの旋回に同期して行うことを特徴とする上記（１）記載の高炉内装入物の表面検出装置。
（３）高炉内に装入され、堆積した鉄鉱石やコークス等の装入物の表面に検出波を送信し、その反射波を受信して前記装入物の表面プロファイルを検出する装置であって、
前記検出波を送信し、受信する送受信手段と、
前記送受信手段と対向する反射板と、
前記反射板の前記装入物の表面に対する傾斜角度を可変にする反射板傾斜手段と、
前記反射板の回動角度を可変にする反射板回動手段と、
を備えるとともに、
前記反射板傾斜手段と前記反射板回動手段とを協働して、前記検出波による前記高炉の軸線から側壁の内壁まで往復する基本走査を、同一位置にて行うことを特徴とする高炉内装入物の表面検出装置。
（４）上記（１）〜（３）の何れか１つに記載の高炉内装入物の表面検出装置における検出方法であって、
前記高炉の前記軸線と直交し、側壁の内壁まで延びる円形の平面において、
前記基本走査として、前記軸線から前記側壁に向かう直線状の線分に沿って行うことを特徴とする高炉内装入物の表面プロファイルの検出方法。
（５）上記（１）〜（３）の何れか１つに記載の高炉内装入物の表面検出装置における検出方法であって、
前記高炉の前記軸線と直交し、側壁の内壁まで延びる円形の平面において、
前記基本走査として、前記軸線から前記側壁に向かう直線状の線分の任意の点を離間最大位置とし、前記線分を挟んで円弧状または直線状に行うことを特徴とする高炉内装入物の表面プロファイルの検出方法。
（６）上記（１）〜（３）の何れか１つに記載の高炉内装入物の表面検出装置を用いて前記装入物の表面プロファイルを測定し、前記表面プロファイルを基に前記装入物を補給することを特徴とする高炉の操業方法。
（７）前記装入物の補給は、前記装入物の落下位置または落下量の制御により行われることを特徴とする上記（６）に記載の高炉の操業方法。

本発明によれば、装入物の落下直後の堆積状態を、装入物の全面にわたり検出することができる。そのため、検出結果を基に、高炉の操業をより最適に、安定して行うことができる。

本発明の表面検出装置を高炉に取り付けた状態を示す概略図である。 （Ａ）は非測定時における本発明の表面検出装置を示す断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の上面図である。 測定時における本発明の表面検出装置を示す断面図である。 シュートの旋回が走査線よりも先行する場合における、シュートの旋回位置と走査線の位置関係を示す模式図である。 （Ａ）は検出波による基本走査の一例を説明する模式図であり、（Ｂ）は走査面全面にわたる走査線を示す模式図である。 （Ａ）は検出波による基本走査の他の例を説明する模式図であり、（Ｂ）は走査面全面にわたる走査線を示す模式図である。 （Ａ）は検出波による基本走査の更に他の例を説明する模式図であり、（Ｂ）は走査面全面にわたる走査線を示す模式図である。 ランスを用いた表面検出装置を示す概略図である。

以下、本発明に関して図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
本発明の表面検出装置は、検出波を送信し、受信する送受信手段と、送受信手段と対向する反射板と、反射板の装入物の表面に対する傾斜角度を可変にする反射板傾斜手段と、反射板の回動角度を可変にする反射板回動手段とを備え、反射板傾斜手段と反射板回動手段とを協働して検出波による走査を行う。このような表面検出装置として、例えば特許文献１に記載された表面検出装置を挙げることができる。

図１にその装置構成を示すが、同図は表面検出装置１００を高炉に取り付けた状態を示している。図示されるように、高炉１の炉頂近傍に設置されたシュート１０から鉄鉱石７ａやコークス７ｂ（以下、まとめて「装入物７」という。）が炉内に装入され、炉内に堆積する。シュート１０は、高炉１の軸線Ｏを中心とするＲ方向への旋回と、軸線Ｏに沿うＶ方向の振り子運動とを連動して、投入口１１から装入物７を炉内の所定位置に投下する。また、シュート１０には、旋回させるためのシュート用モータ１２が接続している。

表面検出装置１００はガイド部１５０を備え、ガイド部１５０の一端に形成した開口部１５１には反射板１２０が設置され、他端には検出波の送受信手段１１０に接続してアンテナ１１１が設置されている。即ち、反射板１２０とアンテナ１１１とは対向配置される。反射板１２０は、アンテナ側または反アンテナ側への傾斜角度が可変であり、Ｘ方向に回動する。また、ガイド部１５０は、その軸線Ｃを中心にしてＹ方向に回動し、それに伴って反射板１２０も同方向に回動する。そして、ガイド部１５０が、シュート１０の旋回を妨げないように高炉１の側壁１ａ、あるいは図示されるように炉頂から側壁１ａに連続する傾斜部に設けられた開口２に、開口部１５１を高炉側にして挿通される。

そして、測定時には、図示されるように、表面検出装置１００は、ガイド部１５０を高炉側に移動して開口部１５１を炉内に突出させた後、アンテナ１１１からの検出波を反射板１２０で反射し、開口部１５１を通じて炉内に送り（図中、符号Ｍ）、炉内に堆積している装入物７の表面を走査し、その反射波を反射板１２０、アンテナ１１１を介して送受信手段１１０で受信して装入物７の表面プロファイルを検出する。

また、図示は省略するが（図２参照）、非測定時やメンテナンス時には、ガイド部１５０を高炉１の外側方向に移動して開口部１５１を炉外に退避させる。

図２（Ａ）は表面検出装置１００の詳細を示す断面図であり、ガイド部１５０をその軸線に沿った断面で示している。また、図２（Ｂ）はその上面図であるが、ガイド部１５０を図２（Ａ）と直交する断面で示している。また、何れも、非測定時、即ち開口部１５１を炉外に退避した状態で示している。

図示されるように、表面検出装置１００のガイド部１５０は、金属等の耐熱性材料からなる円筒体であり、一方の先端の周壁の一部（図の例ではほぼ下半分）が所定の長さにわたり切欠して開口部１５１を形成しており、この開口部１５１に反射板１２０が設置されている。また、ガイド部１５０の他方の端部には、反射板１２０と対向してアンテナ１１１が設置されており、アンテナ１１１には導波管１１２を介して検出波の送受信手段１１０が接続している。尚、検出波としては、熱や炉内の水蒸気等の影響を受けにくいマイクロ波やミリ波を用いる。

ガイド部１５０の外周には、円環状のガイド部側ギア１３２が取り付けられている。ガイド部側ギア１３２は、ガイド部側モータ１３０で駆動されるガイド部側モータギア１３１と噛合しており、ガイド部側モータ１３０を駆動してガイド部１５０を、その軸線Ｃを中心にして矢印Ｙ方向に所定角度で回動させる。

このＹ方向への回動角度は、最大で１８０°である。１８０°回動させることにより、ガイド部１５０の開口部１５１が上方を向き、開口部１５１の上面１５２が装入物側を向くことになり、装入物７の反射板１２０への衝突を防止することができる。そのため、ガイド部側ギア１３２は、ガイド部１５０の外周面の全周にわたる円環状であってもよいが、ガイド部１５０の外周を半周する半円環状としてもよい。尚、図２（Ａ）では、半円環状のガイド部側ギア１３２を示している。

更に、反射板１２０を１８０°回転して反射板１２０とガイド部１５０の上面１５２とを対面させることにより、送受信手段１１０からの検出波は反射板１２０、上面１５２、反射板１２０の順に反射されて送受信手段１１０で受信される。その際、反射板１２０の反射面に粉塵が付着していると、受信強度が減衰する。従って、受信強度の減衰量から反射板１２０の反射面に付着した粉塵量を推測することができる。

また、反射板１２０は、Ｘ方向に沿って傾斜角度を変えるため、開口部１５１をＹ方向に１８０°まで回動せずとも、例えば９０°程度回動させるだけで、開口部１５１以外の周壁（側壁）を装入物７に向けることもできる。

図２に示すように、非測定時は、開口部１５１を炉外に退避させることもできるが、次の測定時にガイド部１５０を再度移動して開口部１５１を炉内に突出させなければならず、移動のための時間を要する。また、非測定時には、仕切弁１５３、１５４を閉じて炉内からの熱や、浮遊物の浸入、装入物７の衝突を完全に防止することもできるが、この仕切弁１５３、１５４の開閉時間も要する。これに対し、測定時のまま、即ち、ガイド部１５０の開口部１５１を炉内に突出させたまま、ガイド部１５０をＹ方向に回動させて開口部１５１の上面１７０または側面を装入物側に向けることにより、ガイド部１５０の移動時間や仕切弁１５３、１５４の開閉時間が無くなり、測定に要する時間を短縮することができる。また、開口部１５１を仕切弁１５３、１５４よりも炉内側で止めて退避させることにより、測定時間を短縮することもできる。

尚、図示されるように、仕切弁１５３、１５４を２個構成にすることにより、両仕切弁１５３、１５４を閉めてガイド部１５０を完全に炉外に退避させ、炉内と炉外とを二重に遮断して安全性を高めることができる。

更に、ガイド部１５０は、測定時と非測定時とで、開口部１５１が炉内に突出する位置から、開口部１５１が炉外に退避する位置まで移動する（図中、符号Ｆ）。この移動は、不図示のガイド部移動手段により行われる。ガイド部移動手段としては、例えばガイド部１５０をレール上に載置し、ガイド部１５０をアンテナ側から押したり、アンテナ側に引いたりする機構等を採用することができる。

ガイド部側モータ１３０及びガイド部側モータギア１３１は、高炉１に固定されている。上記したガイド部１５０の移動の際、開口部１５１が炉外に退避した状態では、ガイド部側モータギア１３１がガイド部側ギア１３２の反射板端部１３２ａと螺合するように位置決めされている。一方、図３に示すように、開口部１５１を炉内に突出した状態では、ガイド部側モータギア１３１が、ガイド部側ギア１３２のアンテナ側端部１３２ｂと螺合するように位置決めされている。従って、ガイド部側ギア１３２は、ガイド部１５０のこのような移動距離（ストローク）に相当する長さを持った、幅広のギアである、

一方、反射板１２０の傾斜角度を制御して、Ｘ方向に回動させる反射板傾斜手段を次のように構成することができる。

反射板１２０の直径両端には、ピン状の支軸１２１，１２１が突出しており、この支軸１２１，１２１がガイド部１５０の開口部１５１の近傍の内壁に回動自在に支持されている。また、一方の支軸１２１には、クランク機構１２２が連結しており、クランク機構１２２にはピストンロッド１２６が連結している。ピストンロッド１２６の他端にはラックギア１２６ａが取り付けられており、このラックギア１２６ａはガイド部１５０の外側に設置したピストンロッド側モータ１２５のピストンロッド側ギア１２５ａに螺合している。そして、ピストンロッド側モータ１２５を駆動して所定角度でピストンロッド側ギア１２５ａを回動させると、ラックギア１２６ａが前進または後退し、それに合わせてピストンロッド１２６が、Ｆ方向に前進または後退する。それに伴って、クランク機構１２２を介して反射板１２０がＸ方向に所定角度で傾斜する。

また、反射板１２０の支軸１２１，１２１がガイド部１５０の開口部１５１の近傍の内壁に支持されているため、反射板１２０もガイド部１５０とともにＹ方向に回動する。

このように、ガイド部側モータ１３０によるガイド部１５０のＹ方向への回動と、ピストンロッド側モータ１２５による反射板１２０のＸ方向への回動とを連動することにより、アンテナ１１１からの検出波により、図５〜図７に示すように、装入物７の表面を面状に走査することができる。この連動は、ガイド部側モータ１３０に接続したガイド部制御装置１３８と、ピストンロッド側モータ１２５に接続した反射板制御装置１２８を通じて行われる。

また、シュート用モータ１２にはエンコーダ１３が接続しており、シュート１０の旋回角度を検出する。その角度信号が制御装置２００に送られる。

表面検出装置１００は種々の変更が可能であり、例えば、アンテナ１１１を、ホーンアンテナの他、図示されるようにレンズ付きホーンアンテナにすることもできる。レンズ１１３は、セラミックスやガラス、フッ素樹脂等の誘電体からなる半凸状体であり、ホーンアンテナからの検出波を収束して送信することができる。また、図示は省略するが、アンテナ１１１としてパラボラアンテナを用いることもできる。

また、測定時に開口部１５１を通じて浮遊物がガイド部１５０に侵入する。そこで、ガイド部１５０の内部に窒素ガス等の不活性ガスを供給してもよい。あるいは、図示されるように、アンテナ１１１の前面に、検出波を透過する非通気性の耐熱性材料からなる隔壁１４５を配置し、更に隔壁１４５の前面に検出波を透過する耐熱性材料からなるフィルタ１４０を配置してガイド部１５０の内部を画成する。尚、隔壁１４５及びフィルタ１４０は、アンテナ１１１から延びる連結部材１１５に取り付けられる。そして、ガイド部１５０の端部に設けたガス供給口１５５から窒素ガス等の不活性ガスを供給し、連結部材１１５に設けた通気孔１１６を通じて隔壁１４５とフィルタ１４０との間の空間に流入させる。通気孔１１６は、フィルタ側に傾斜しており、隔壁１４５とフィルタ１４０との間の空間に供給された不活性ガスは、フィルタ１４０を透過して反射板側へと流出する。この流出した不活性ガスは反射板１２０に到達し、反射板１２０やフィルタ１４０に付着するのを防止でき、正確な検出を安定して行うことができるようになる。

尚、フィルタ１４０として、例えば宇部興産（株）製の「チラノ繊維」からなる織物を用いることができる。このチラノ繊維は、シリコン、金属（チタン、ジルコニウムまたはアルミニウム）、炭素、酸素からなるセラミック繊維であり、これを面状に編んだものは、マイクロ波やミリ波を透過する耐熱性の通気材料となる。

また、アンテナ１１１と導波管１１２との連結部分に、検出波を透過する材料、例えばフッ素樹脂やセラミックスからなる栓部材１６０を挿入してもよい。

本発明では、上記の表面検出装置１００において、検出波による高炉の軸線Ｏから側壁１ａまで往復する基本走査を、図５〜図７に示ように、軸線Ｏを中心に放射状に行う。その際、好ましくはシュート１０の旋回に同期して繰り返し行う。基本走査は、反射板制御装置１２８とガイド部制御装置１３８とで行う。また、シュート１０にはシュート用モータ１２が接続しており、反射板制御装置１２８及びガイド部制御装置１３８を含めた制御装置２００により、反射板１２０の傾斜と、ガイド部１５０の回動とを総合的に制御する。

図４に、高炉１の軸線Ｏと直交し、高炉１の側壁１ａの内壁まで広がる平面Ｐに、シュート１０を投影した模式図を示す。高炉１は円筒状と見なすことができることから、同図において、平面Ｐは軸線Ｏを中心とし、高炉１の側壁１ａの内壁までを半径とする円であり、シュート１０は軸線Ｏを中心として平面Ｐを旋回している。また、反射板１２０の傾斜角度とガイド部１５０の回動角度を変えることにより、検出波は平面Ｐの半径に沿って走査される。即ち、平面Ｐの半径が、検出波の走査線Ｓに相当する。

また、装入物７は高炉１の側壁１ａの内壁まで堆積しているため、平面Ｐは装入物７の表面全面に相当し、検出波の走査面となる。

同図において、ある時点でのシュート１０の平面Ｐの円周上での位置をＡ１、走査線Ｓの位置をＢ１、位置Ａ１と位置Ｂ１との位相差をΔθとするとき、シュート１０の旋回に同期して走査すると、シュート１０が位置Ａ２に旋回した場合に、走査線Ｓは位相差Δθを維持したまま位置Ｂ２に進行する。このように、「同期させる」とは、シュート１０が旋回を停止すると走査線Ｓも位相差Δθだけ遅れた位置で停止し、シュート１０が旋回すると走査線Ｓも位相差Δθをもってシュート１０の旋回方向と同じ方向に進行する。即ち、シュート１０の旋回方向と走査線Ｓの進行方向とが同一で、シュート１０の旋回速度と走査線Ｓの進行速度とが同一となる。

尚、位相差Δθは任意に設定することができ、位相差Δθが小さいほど、即ち走査線Ａの位置がシュート１０の旋回位置に近いほど、装入物７の落下直後により近い堆積状態を検出することができる。

基本走査は、例えば図５〜図７に示すように行う。尚、図５〜図７は、図４に従う図であるが、シュート１０を投影せずに走査線Ｓのみを示している。

図５に示す基本走査では、同図（Ａ）に示ように、先ず、反射板１２０の傾斜角度とガイド部１５０の回動角度を変えて高炉１の軸線Ｏから側壁１ａに向かって、即ち平面Ｐの円周上のａ地点に向けて直線状に走査する。この軸線Ｏからａ地点に向かう走査を「往路走査」と呼ぶ。往路走査をａ地点まで行った後、反射板１２０の傾斜角度とガイド部１５０を所定角度で回動させる。この傾斜と回動により、走査線Ｓの起点が平面Ｐの円周上のｂ地点に移る。そして、ｂ地点において、反射板１２０の傾斜角度とガイド部１５０の回動角度を往路走査とは逆に変化させて側壁１ａから軸線Ｏに向けて直線状に走査する。このｂ地点から軸線Ｏに向かう走査を「復路走査」と呼ぶ。

そして、この基本走査を、シュート１０の旋回と同期させて反射板１２０の傾斜角度とガイド部１５０の回動角度を所定角度ごとに行うことにより、同図（Ｂ）に示すように、平面Ｐの全面にわたり走査線Ｓが軸線Ｏを中心にして放射状に広がったものとなる。

図６において、平面Ｐの半径ｒを点線で示し、半径ｒの中点をｅ、走査線Ｓの半径ｒからの離間距離をＬで示す。同図（Ａ）に示ように、先ず、反射板１２０の傾斜と、ガイド部１５０の回動とを協働して、軸線Ｏから中点ｅに向かって離間距離Ｌが漸次大きくなり、離間距離Ｌが中点ｅで最大になった後、離間距離Ｌが漸次減少して円周上のａ地点で最小となり、全体として上に凸の曲線を呈する往路走査を行う。次いで、半径ｒを対称軸とし、往路走査とは逆に、全体として下に凸の曲線を呈する復路走査を行う、即ち、復路走査では、ａ地点を起点として、中点ｅに向かって離間距離Ｌが漸次大きくなり、中点ｅで最大になった後、離間距離Ｌが漸次減少して軸線Ｏで最小となるようにする。これにより走査線Ｓは、全体として、半径ｒを対称軸にして上に凸の円弧と、下に凸の円弧とを連結した形状、所謂「花びら型」となる。

そして、この基本走査をシュート１０の旋回と同期させて行うことにより、同図（Ｂ）に示すように、花びら型の走査線Ｓが、軸線Ｏを中心にして平面Ｐの全面にわたり放射状に広がったものとなる。

図６に示した基本走査では、半径ｒを対称軸として上に凸または下に凸の２つの円弧を連結した走査線Ｓであったが、図７（Ａ）に示ように、往路走査及び復路走査において、円弧ではなく、軸線Ｏまたはａ地点から中点ｅに向かう直線とすることもできる。走査線Ｓは、全体として、半径ｒを対称軸にして上下の２等辺三角形を連結した形状、所謂「ダイヤモンド型」となる。

そして、この基本走査をシュート１０の旋回と同期させて行うことにより、同図（Ｂ）に示すように、ダイヤモンド型の走査線Ｓが、軸線Ｏを中心にして平面Ｐの全面にわたり放射状に広がったものとなる。

上記では表面検出装置１００が１つであったが、高炉１の複数個所に設置することもできる。例えば、図１では高炉１の軸線Ｏの図中右側に表面検出装置１００が設置されているが、高炉１の軸線Ｏを中心に反対側（図中左側）にも別の表面検出装置１００を対向設置してもよい。このように、高炉１の軸線Ｏを中心にして左右２ケ所に表面検出装置１００を配置することにより、旋回中のシュート１０が検出波Ｍを遮断して装入物７の表面プロファイルを検出できない範囲が生じても、２つの表面検出装置１００が互いに補完し合うことができるようになる。また、走査領域を２つの表面検出装置１００で分担できるため、測定時間を２分の１に短縮することができる。更には、測定時間が同一の場合、測定点を増やして分解能を上げることもできる。例えば、表面検出装置１００が１つで、シュート１０が１０°旋回するごとに測定する場合を想定すると、表面検出装置１００を２つ設置するとシュート１０が５°旋回するごとに測定すればよいことになり、シュート１０の１旋回当たりに測定点を２倍に増やして分解能を上げることができる。

（第２実施形態）
上記の第１実施形態では、基本走査をシュート１０の旋回に同期させていたが、走査位置を固定して走査を行うこともできる。例えば、ａ地点で基本走査を繰り返して行う。

その間、シュート１０は旋回を続ける。従って、シュート１０が１回旋回する間に、軸線Ｏ−ａ地点間で複数回に渡って装入物７の堆積状態が検出される。そして、シュート１０が前回旋回した時の装入物７の堆積状態と比較する。従って、シュート１０が１回旋回する間の装入物７の堆積状態の変化を知ることができる。

また、第１実施形態のように、シュート１０と同期させて走査を行い、ある時点で同一個所（例えばａ地点）にて第２実施形態のように基本走査を繰り返し行ってもよい。

以上、本発明に関して第１実施形態及び第２実施形態を挙げて説明したが、表面検出装置１００はこれに限らず、特許文献２や特許文献３に挙げたような表面検出装置にも適用することができる。特許文献２や特許文献３の表面検出装置では、同様に、検出波を送信し、受信する送受信手段と、送受信手段と対向する反射板と、反射板の装入物の表面に対する傾斜角度を可変にする反射板傾斜手段と、反射板の回動角度を可変にする反射板回動手段とを備えており、反射板傾斜手段と反射板回動手段と協働する構成となっている。従って、第１実施形態及び第２実施形態に従って基本走査をシュートの旋回に同期させたり、同一個所で繰り返し行うことができる。なお、表面検出装置１００の詳細な構成については、上述した図２や図３に示す構成の他、上記特許文献２や特許文献３に記載の構成を参照することができる。

また、上記はシュート１０から装入物７を供給する高炉１に適用した場合であるが、シュート１０の代わりに、大ベルを用いる高炉にも適用することができる。

（操業方法）
本発明では、上記の表面検出装置１００で検出した装入物７の表面プロファイルを基に高炉１を操業する方法に関する。即ち、検出した装入物２０の表面プロフィールを基に、安定した操業を行うのに適した理論堆積プロフィールに近づけてシュート１０からの装入物７の補給を行うことにより、より安定した操業を行う。例えば、測定した表面プロフィールを即座にシュート１０の制御回路に送り、オンタイムでシュート１０のＲ方向への旋回角度や傾斜角度Ｖ、各位置での装入物７の落下量を制御することができる。

１ 高炉
１ａ 側壁
２ 開口
７ 装入物
７ａ 鉄鉱石
７ｂ コークス
１０ シュート
１２ シュート用モータ
１３ エンコーダ
１００ 表面検出装置
１１０ 送受信手段
１１１ アンテナ
１１２ 導波管
１２０ 反射板
１２１ 支軸
１２２ クランク機構
１２５ ピストンロッド側モータ
１２５ａ ピストンロッド側ギア
１２６ ピストンロッド
１２６ａ ラックギア
１２８ 反射板制御装置
１３０ ガイド部側モータ
１３１ ガイド部側モータギア
１３２ ガイド部側ギア
１３８ ガイド部制御装置
１４０ フィルタ
１４５ 隔壁（非通気性隔壁）
１５０ ガイド部
１５１ 開口部
２００ 制御装置
Ｐ 平面
Ｓ 走査線

Claims (7)

1. 高炉内に装入され、堆積した鉄鉱石やコークス等の装入物の表面に検出波を送信し、その反射波を受信して前記装入物の表面プロファイルを検出する装置であって、
   前記検出波を送信し、受信する送受信手段と、
   前記送受信手段と対向する反射板と、
   前記反射板の前記装入物の表面に対する傾斜角度を可変にする反射板傾斜手段と、
   前記反射板の回動角度を可変にする反射板回動手段と、
   を備えるとともに、
   前記反射板傾斜手段と前記反射板回動手段とを協働して、前記検出波による前記高炉の軸線から側壁の内壁まで往復する基本走査を、前記軸線を中心に放射状に行うことを特徴とする高炉内装入物の表面検出装置。
2. 前記基本走査を、前記装入物を前記高炉に装入するためのシュートの旋回に同期して行うことを特徴とする請求項１記載の高炉内装入物の表面検出装置。
3. 高炉内に装入され、堆積した鉄鉱石やコークス等の装入物の表面に検出波を送信し、その反射波を受信して前記装入物の表面プロファイルを検出する装置であって、
   前記検出波を送信し、受信する送受信手段と、
   前記送受信手段と対向する反射板と、
   前記反射板の前記装入物の表面に対する傾斜角度を可変にする反射板傾斜手段と、
   前記反射板の回動角度を可変にする反射板回動手段と、
   を備えるとともに、
   前記反射板傾斜手段と前記反射板回動手段とを協働して、前記検出波による前記高炉の軸線から側壁の内壁まで往復する基本走査を、同一位置にて行うことを特徴とする高炉内装入物の表面検出装置。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載の高炉内装入物の表面検出装置における検出方法であって、
   前記高炉の前記軸線と直交し、側壁の内壁まで延びる円形の平面において、
   前記基本走査として、前記軸線から前記側壁に向かう直線状の線分に沿って行うことを特徴とする高炉内装入物の表面プロファイルの検出方法。
5. 請求項１〜３の何れか１項に記載の高炉内装入物の表面検出装置における検出方法であって、
   前記高炉の前記軸線と直交し、側壁の内壁まで延びる円形の平面において、
   前記基本走査として、前記軸線から前記側壁に向かう直線状の線分の任意の点を離間最大位置とし、前記線分を挟んで円弧状または直線状に行うことを特徴とする高炉内装入物の表面プロファイルの検出方法。
6. 請求項１〜３の何れか１項に記載の高炉内装入物の表面検出装置を用いて前記装入物の表面プロファイルを測定し、前記表面プロファイルを基に前記装入物を補給することを特徴とする高炉の操業方法。
7. 前記装入物の補給は、前記装入物の落下位置または落下量の制御により行われることを特徴とする請求項６に記載の高炉の操業方法。

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