JP3750273B2 - 塊状物質のレベル検出装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、槽内に蓄積されたスクラップなどの粒状や塊状物質のレベルを計測する塊状物質のレベル検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
製鋼用アーク炉にはスクラップの鉄を入れ、鋼材を生成する。このスクラップはスクラップ予熱槽に投入され、予熱した後アーク炉へ投入される。このためスクラップ予熱槽のスクラップのレベルを正確に計測し、アーク炉に適切な量のスクラップが常に供給されなければならない。
【０００３】
次に、従来用いられているスクラップのレベルを計測する装置について説明する。図５はスクラップ予熱槽１に取付けられたレベル計測センサ９とスクラップ２１の状況を示す。スクラップ予熱槽１の胴には一定のピッチで高さ方向にセンサ９が設定されている。胴の上部はホッパー２２となっており、このホッパー２２に上方からスクラップが投入され、この胴部のスクラップのレベルをセンサ９により計測する。センサ９はノズル２に取付けられており、ノズル２は胴部の同一高さの対向する位置に対となって取付けられている。センサ９はマイクロ波を発信するマイクロ波発信器９ａと発信されたマイクロ波を受信するマイクロ波受信器９ｂとからなり、対のノズル２の一方にマイクロ波送信器９ａが設けられ、他方にマイクロ波受信器９ｂが設けられている。
【０００４】
スクラップ２１のレベル計測は、上下に隣接するセンサ９において、下方のセンサ９がスクラップ２１の存在により発信されたマイクロ波を受信できず、上方のセンサ９がマイクロ波を受信できたとき、両センサ９の間にスクラップ２１のレベルがあると計測する。
【０００５】
図６は図５のＸ断面を示し、ノズル２とセンサ９の取付け状態を示す。ノズル２はスクラップ予熱槽１と連通しており、ノズル先端にはセンサ取付けフランジ５０が設けられ、このセンサ取付けフランジ５０を介してセンサ９が取付けられている。
【０００６】
図７も図５のＸ断面を示すが、ノズル２とスクラップ予熱槽１との間にシールプレート５１を設け、ノズル２内にダスト２０やスクラップ２１が進入するのを防止している。シールプレート５１はマイクロ波を通過する材料、例えばテフロンなどが用いられている。
【０００７】
図８は別のレベル計測装置を示す。スクラップ予熱槽１の上部にホッパー２２を設け、その周囲でスクラップ予熱槽１内部にサウンディング装置６０を設けたもので、サウンディング装置６０にはワイヤ６１を介して重り６２が接続されており、この重り６２がスクラップ２１の頂部に当たるまでワイヤ６１を巻き出し、サウンディング装置６０によりワイヤ６１の巻き出し量を計測することによりスクラップ２１のレベルを計測する。スクラップ２１投入時は待機状態で示すように重りを巻き上げスクラップ２１が当たらないようにする。
【０００８】
図９はさらに別のレベル計測装置を示す。スクラップ予熱槽１のホッパー２２下部近傍にチャンバー６３を設け、この中にサウンディング装置６０を搭載した台車６４を走行させる。サウンディング装置６０にはワイヤ６１を介して重り６２が接続され、この重り６２を降下させてスクラップ２１の頂部に達したときのワイヤ６１の巻き出し量からスクラップ２１のレベルを計測する。なお破線で示す位置はスクラップ投入時の台車６４の待機位置を示す。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
図６に示すノズル２の場合、スクラップ予熱槽１と連通しているためスクラップ２１やダスト２０が入り、計測ができなくなるため、頻繁にノズル２の内部を清掃しなければならない。これを改良した図７に示すノズル２の場合、ノズル２内にスクラップ２１やダスト２０は入らないが、シールプレート５１のスクラップ予熱槽１側の面にダスト２０が付着し厚くなると計測不能となる。例えば、マイクロ波で計測する場合、付着したダスト２０の厚みが５ｍｍ程度になると計測不能となる。スクラップ２１には油が付着している場合があり、また予熱ガス２３にも水分や油分等があるため、ダスト２０には少ないながらも粘着性があり、シールプレート５１に付着する。ダスト２０はスクラップ２１の微粉であるため厚くなるとスクラップ２１があると同様になり、マイクロ波を遮断するので、スクラップ２１がないのにあるものとして計測され、正しい計測が出来なくなる。
【００１０】
スクラップ２１は予熱後、図示しないアーク炉内に供給されて減少してゆくため、次のスクラップ２１が再度、スクラップ予熱槽１へ投入される。このとき図８，図９に示す装置では重り６２がスクラップ２１に巻き込まれるため計測が不能となる。また、図８の装置の場合、サウンディング装置６０を配置したためホッパー２２の寸法ｄがスクラップ予熱槽１の径Ｄより小さくなり、ホッパー２２にスクラップ２１が詰まりやすくなる。ホッパー２２を大きくすると設備が大きくなる。
【００１１】
本発明は、かかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、スクラップ投入時でも検出を行うことができ、付着しやすいダストが舞っている雰囲気でも長期間にわたり安定してスクラップ等のバラ状物質のレベルを検出できる塊状物質のレベル検出装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明では、貯溜槽内に積載された粒状や塊状の物質の積載高さを検出するレベル検出装置において、貯溜槽同一水平面上の対向した位置で対をなすノズルを槽垂直方向に複数段に渡り配置し、対の一方のノズルにはマイクロ波レベル検出センサの発信器を設け、他方には受信器を設けており、各ノズルのセンサと貯溜槽間に空気あるいは不活性ガスを吹き込むパージシステムを備え、前記パージシステムは、ノズル内に入ったスクラップ又はダストをガスのジェットによって前記貯留槽内に吹き飛ばす高速パージと、ノズル内流速が前記高速パージより低速でノズル内へのスクラップ又はダストの進入を阻止する低速パージとが併用され、高速パージを間歇的に、低速パージを連続的に行うようにしており、前記対の各ノズルの槽外先端には２枚の第１フランジが設けられ、この第１フランジ間に槽内物質の通過を遮断するシール板が着脱可能に取付けられ、第１フランジの外側に短管が接続され、該短管の前記第１フランジとは反対側の端部には２枚の第２フランジが設けられ、該第２フランジの２枚のフランジ間に筒状の防振ダンパが介装され、前記２フランジのうち一方のフランジは前記短管の端部が突出するように該短管の外周部に接続され、前記第２フランジのうち他方のフランジは前記防振ダンパを介して一方のフランジに取り付けられ且つ前記短管の端部から間隔を置いて設けられ、該他方のフランジに前記送信機又は受信機が取り付けられ、前記間隔は、振動によって前記第２フランジのうち他方のフランジと前記短管が接することがなく且つマイクロ波が漏洩しない程度の間隔に設定されている。
【００１３】
同一高さで対向して設けられたノズルの一方にはマイクロ波送信器が設けられ、他方にはマイクロ波受信器が設けられ、マイクロ波が受信できたときは、その対のノズルのレベルまでスクラップは達していないことが分かり、受信できないときは、その対のノズルのレベルにスクラップが達していることが分かる。各ノズルには槽内にガスを吹き込むパージシステムが接続されており、高速パージによりノズル内に既に進入しているダストとスクラップを槽内に吹き飛ばし、進入しようとするダストとスクラップを阻止する。また低速パージはダストの進入を阻止している。また、シール板によりダストとスクラップの通過が阻止されるので、これらがマイクロ波レベル検出センサに当たることが阻止され検出精度の劣化や破損を防止できる。またマイクロ波レベル検出センサを防振ダンパを介してノズルに取付けることにより、スクラップ投入時の衝撃から保護できる。
【００１４】
請求項２の発明では、低速パージは全ノズルで連続的にパージし、高速パージはノズル１個毎、または１対もしくは複数対のグループ毎に、周期的に一定時間パージする。
【００１５】
この高速パージはノズル１個毎、または１対もしくは複数対のグループ毎に、周期的に一定時間パージすると効果的であることが実験的にわかった。
【００１６】
請求項３の発明では、貯溜槽内に積載された粒状や塊状の物質の積載高さを検出するレベル検出装置において、貯溜槽同一水平面上の対向した位置で対をなすノズルを槽垂直方向に複数段に渡り配置し、対の一方のノズルにはマイクロ波レベル検出センサの発信器を設け、他方には受信器を設けており、各ノズルのセンサと貯溜槽間に空気あるいは不活性ガスを吹き込むパージシステムを備え、前記パージシステムは、ノズル内に入ったスクラップ又はダストをガスのジェットによって前記貯留槽内に吹き飛ばす高速パージと、ノズル内流速が前記高速パージより低速でノズル内へのスクラップ又はダストの進入を阻止する低速パージとが併用され、高速パージを間歇的に、低速パージを連続的に行うようにしており、低速パージは全ノズルで連続的にパージし、高速パージはノズル１個毎、または１対もしくは複数対のグループ毎に、周期的に一定時間パージする。
【００１７】
この高速パージはノズル１個毎、または１対もしくは複数対のグループ毎に、周期的に一定時間パージすると効果的であることが実験的にわかった。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図１〜図４を参照して説明する。
図１はスクラップ予熱槽１の構成を示す縦断面である。図２は図１のＸ−Ｘ断面を示し、同一レベルのノズル２とセンサ９の配置を示す。図３はノズル２の詳細図を示す。図４は本実施形態のエアパージのシーケンスを示す。
【００１９】
図１において、スクラップ予熱槽１は円筒状の胴部の上部にホッパー２２が設けられ、胴部には高さ方向に一定のピッチでノズル２が水平に設けられている。ホッパー２２からスクラップ２１が投入され、胴部に堆積する。胴部下部から予熱ガスが供給されスクラップ２１を予熱する。同一レベルに設けられたノズル２は対となり、対向して配置されている。ノズル２の先端にはセンサ９が取付けられており、このセンサ９はマイクロ波発信器９ａとマイクロ波受信器９ｂよりなり、対の一方のノズル２にはマイクロ波発信器９ａが設けられ、他方のノズル２にはマイクロ波受信器９ｂが設けられている。
【００２０】
図２は同一レベルに２対のノズル２を対向して設けた場合を示す。この場合、マイクロ波の周波数を同じくすると混信する恐れがあるので、異なる周波数を用いる。なお、図１に示すノズル２の高さ方向のピッチは狭い方がレベルの検出精度は向上するが、同一周波数の場合、混信する恐れがあるので、例えば３００ｍｍ以上離すようにする。なお、２対とせず１対のノズルでもよい。
【００２１】
図３において、ノズル２はスクラップ予熱槽１に連通して取付けられ、ノズル２にはエアパージノズル２ａが斜めにに取付けられている。ノズル２の先端には開閉可能な開閉フランジ４が取付けられている。開閉フランジ４はノズル先端に取付けられたフランジ４ａとこのフランジ４ａとヒンジ６で結合されたフランジ４ｂよりなり、両フランジ４ａ，４ｂに挟まれてダスト２０の進入をシールするシールプレート３が設けられ、両フランジ４ａ，４ｂを止め金で留めてシールプレート３を固定する。シールプレート３はマイクロ波の透過に支障をきたさぬ材料、例えばテフロンなどで作られている。
【００２２】
フランジ４ｂには短管７が接続され、この先端部には防振ダンパ１０の一端を支持するフランジ８ａが取付けられている。防振ダンパ１０の他端はフランジ８ｂに取付けられている。フランジ８ｂと短管７の先端は数ｍｍの間隙が設けられ、振動によってフランジ８ｂが短管７に接しないようにするとともに、この間隙を小さくしてマイクロ波が外部に漏洩しないようにしている。フランジ８ｂの短管７と反対面にはセンサ９が設けられている。センサ９はマイクロ波送信器９ａまたはマイクロ波受信器９ｂである。防振ダンパ１０はゴム製で、スクラップ２１投入の衝撃からセンサ９を保護するために設けられ、３次元方向の振動数に合わせて特性を決定している。ノズル２、短管７、フランジ４ａ，４ｂ，８ａ，８ｂは金属製で、マイクロ波の外部発散がないようにしている。またノズル２の内面は滑らかにし、ダスト２０が付着し難いようになっている。
【００２３】
エアパージノズル２ａにはエアパージシステム１７からエアが供給される。圧縮空気源１６から圧縮空気がレシーバタンク１４を経由し電磁弁１２でオン／オフ制御され、上述の衝撃を吸収するためフレキシブルホース１１によりエアパージノズル２ａに供給される。電磁弁１２の両端にはバイパスラインが設けられニードル弁１３によりバイパス量が決められる。電磁弁１２はコントローラ１５によりオン／オフ制御される。なおレシーバタンク１４からは他のノズル２へも圧縮空気が供給される。
【００２４】
エアパージシステム１７によるエアパージでは、ノズル内流速１８が１０ｍ／ｓｅｃ以上の高速で間歇的に噴出する「高速パージ」と、ニードル弁１３を調整して微少量エア（ガス）をノズル内流速１８が１〜２ｍ／ｓｅｃで連続的に吹き込む「低速パージ」とが用いられる。高速パージはノズル２内に入った細かなスクラップ２１や堆積したダスト２０をエア（ガス）のジェットによってスクラップ予熱槽１内に吹き飛ばすものである。
【００２５】
ノズル２内にスクラップ２１を入れて実験した結果、エアの流速が１０ｍ／ｓｅｃ以上でないとスクラップ予熱槽１内へ吹き飛ばないことが判明した。スクラップ２１がある程度大きい方が風圧による作用力が大きいため、容易に吹き飛ぶが、小さいと受圧面積が小さいため吹き飛ばされ難い。このようなことを考慮して実験を行い、最低１０ｍ／ｓｅｃ以上の流速が必要であることが判明した。なお、流速を大きくすれば、圧縮空気源１６の圧力も高くなり設備費も嵩むので最大流速も１０数ｍ／ｓｅｃに抑えた方がコスト的によい。
【００２６】
ダスト２０はスクラップ予熱槽１内に常に舞っているのでこの進入を防止するため、低速パージは高速パージをしていないときは連続的に行なうのがよい。これに対し高速パージは次の理由により間歇的に行なうのがよい。
▲１▼ スクラップ２１は連続的にノズル２に入ってくるわけではない。
▲２▼ パージエア（ガス）の使用量が大きくなり設備費および運転費が高騰する。
▲３▼ スクラップ予熱槽１内の酸素量が多くなりプロセス上問題を生ずる。
▲４▼ ノズル２内のスクラップ２１や堆積したダスト２０は最初の数秒の高速パージのみで十分吹き飛ぶ。
【００２７】
スクラップ予熱槽１内の酸素量が増加するとプロセス上問題が生ずる。これは、スクラップ予熱槽１にはアーク炉から発生する排ガスを予熱ガスとして使用しているが、この排ガス中にはＣＯガス，Ｈ2 ガス等の可燃ガスが含まれている。このため高速パージに空気を用いた場合、その量が多いと可燃ガスが燃焼する恐れがある。また予熱されてスクラップ２１が部分的に８００〜１２００℃の高温となると、燃えたり、部分的に溶けて相互に融着し、スクラップ予熱槽１内で大きな塊状になり、スクラップ２１を取り出すことが困難になる。
【００２８】
図４は高速パージと低速パージの運転シーケンスの一例を示す。Ｎｏ１〜Ｎｏｎノズルとは、図１において上から順にノズル２に付番したものである。図２に示すように同一レベルのノズル２は４個あるが、１個づつ順次パージすれば十分である。各Ｎｏのノズル２では高速パージが数秒続いた後、低速パージが長く続くパターンを１周期とし、この周期を繰り返す。また各Ｎｏ毎に高速パージの発生がずれており、複数のノズル２で高速パージが同時に行われないようになっている。これにより圧縮空気源１６とレシーバタンク１４の容量を小さくすることができ、同時に大量の酸素がスクラップ予熱槽１に入るのを防止できる。
【００２９】
上記実施形態はスクラップのレベル計測について説明したが、粒状、塊状などのバラ状物質のレベル計測であれば本発明は適用できる。またパージガスとして空気の場合を示したが、他のガス、例えば窒素ガスやアルゴンガスを用いることができる。
【００３０】
【発明の効果】
上述したように、本発明の塊状物質のレベル検出装置によれば次の効果を奏する。
請求項１の発明によれば、ノズル内は常に高速パージまたは低速パージされているため、スクラップやダストが入り難く、また入っても排出されてしまうので連続的にスクラップ等のバラ状物質のレベル計測が可能である。また、高速パージを数秒の持続時間で間歇的に行なうだけでスクラップやダストを吹き飛ばすことができる。またこれによりバージエアー（ガス）量が少なくて済み設備費や運転費が安価となる。また、連続的にパージしているため、ノズル内にスクラップやダストの堆積がないので従来のようにこれらを排除する手間を必要としない。また、低速連続パージを併用することにより舞っているダストのノズル内進入を少なくできる。また、図８，図９に示した機械式とは異なり、スクラップ投入時の退避が不要であり、重りのスクラップへの巻き込みもない。
また、ノズルとセンサの間にシールプレートを設けることによりセンサ側へのスクラップやダストの進入を防止できる。また、防振ダンパでセンサを支持することによりセンサの寿命を長くすることができる。
請求項２及び３に係る発明によれば、圧縮空気源とレシーバタンクの容量を小さくすることができ、同時に大量の酸素が貯留槽に入るのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のレベル検出装置の上下方向の配置を示す図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ断面図である。
【図３】本発明のレベル検出装置の構成を示す図である。
【図４】実施形態のエアパージシーケンスを示す図である。
【図５】従来のレベル計測装置の上下方向の配置を示す図である。
【図６】図５のＸ断面図である。
【図７】図５のＸ断面図で図６と別の例である。
【図８】従来の機械式レベル計測装置の構成を示す図である。
【図９】従来の別の機械式レベル計測装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１ スクラップ予熱槽
２ ノズル
２ａ エアパージノズル
３ シールプレート
４ 開閉フランジ
４ａ，４ｂ フランジ
５ 止め金
６ ヒンジ
７ 短管
８ａ，８ｂ フランジ
９ センサ
９ａ マイクロ波発信器
９ｂ マイクロ波受信器
１０ 防振ダンパ
１１ フレキシブルホース
１２ 電磁弁
１３ ニードル弁
１４ レシーバタンク
１５ コントローラ
１６ 圧縮空気源
１７ エアパージシステム
１８ ノズル内流速
２０ ダスト
２１ スクラップ
２２ ホッパー
２３ 予熱ガス
５０ センサ取付けフランジ
５１ シールプレート
６０ サウンディング装置
６１ ワイヤ
６２ 重り
６３ チャンバー
６４ 台車
【発明の属する技術分野】
本発明は、槽内に蓄積されたスクラップなどの粒状や塊状物質のレベルを計測する塊状物質のレベル検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
製鋼用アーク炉にはスクラップの鉄を入れ、鋼材を生成する。このスクラップはスクラップ予熱槽に投入され、予熱した後アーク炉へ投入される。このためスクラップ予熱槽のスクラップのレベルを正確に計測し、アーク炉に適切な量のスクラップが常に供給されなければならない。
【０００３】
次に、従来用いられているスクラップのレベルを計測する装置について説明する。図５はスクラップ予熱槽１に取付けられたレベル計測センサ９とスクラップ２１の状況を示す。スクラップ予熱槽１の胴には一定のピッチで高さ方向にセンサ９が設定されている。胴の上部はホッパー２２となっており、このホッパー２２に上方からスクラップが投入され、この胴部のスクラップのレベルをセンサ９により計測する。センサ９はノズル２に取付けられており、ノズル２は胴部の同一高さの対向する位置に対となって取付けられている。センサ９はマイクロ波を発信するマイクロ波発信器９ａと発信されたマイクロ波を受信するマイクロ波受信器９ｂとからなり、対のノズル２の一方にマイクロ波送信器９ａが設けられ、他方にマイクロ波受信器９ｂが設けられている。
【０００４】
スクラップ２１のレベル計測は、上下に隣接するセンサ９において、下方のセンサ９がスクラップ２１の存在により発信されたマイクロ波を受信できず、上方のセンサ９がマイクロ波を受信できたとき、両センサ９の間にスクラップ２１のレベルがあると計測する。
【０００５】
図６は図５のＸ断面を示し、ノズル２とセンサ９の取付け状態を示す。ノズル２はスクラップ予熱槽１と連通しており、ノズル先端にはセンサ取付けフランジ５０が設けられ、このセンサ取付けフランジ５０を介してセンサ９が取付けられている。
【０００６】
図７も図５のＸ断面を示すが、ノズル２とスクラップ予熱槽１との間にシールプレート５１を設け、ノズル２内にダスト２０やスクラップ２１が進入するのを防止している。シールプレート５１はマイクロ波を通過する材料、例えばテフロンなどが用いられている。
【０００７】
図８は別のレベル計測装置を示す。スクラップ予熱槽１の上部にホッパー２２を設け、その周囲でスクラップ予熱槽１内部にサウンディング装置６０を設けたもので、サウンディング装置６０にはワイヤ６１を介して重り６２が接続されており、この重り６２がスクラップ２１の頂部に当たるまでワイヤ６１を巻き出し、サウンディング装置６０によりワイヤ６１の巻き出し量を計測することによりスクラップ２１のレベルを計測する。スクラップ２１投入時は待機状態で示すように重りを巻き上げスクラップ２１が当たらないようにする。
【０００８】
図９はさらに別のレベル計測装置を示す。スクラップ予熱槽１のホッパー２２下部近傍にチャンバー６３を設け、この中にサウンディング装置６０を搭載した台車６４を走行させる。サウンディング装置６０にはワイヤ６１を介して重り６２が接続され、この重り６２を降下させてスクラップ２１の頂部に達したときのワイヤ６１の巻き出し量からスクラップ２１のレベルを計測する。なお破線で示す位置はスクラップ投入時の台車６４の待機位置を示す。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
図６に示すノズル２の場合、スクラップ予熱槽１と連通しているためスクラップ２１やダスト２０が入り、計測ができなくなるため、頻繁にノズル２の内部を清掃しなければならない。これを改良した図７に示すノズル２の場合、ノズル２内にスクラップ２１やダスト２０は入らないが、シールプレート５１のスクラップ予熱槽１側の面にダスト２０が付着し厚くなると計測不能となる。例えば、マイクロ波で計測する場合、付着したダスト２０の厚みが５ｍｍ程度になると計測不能となる。スクラップ２１には油が付着している場合があり、また予熱ガス２３にも水分や油分等があるため、ダスト２０には少ないながらも粘着性があり、シールプレート５１に付着する。ダスト２０はスクラップ２１の微粉であるため厚くなるとスクラップ２１があると同様になり、マイクロ波を遮断するので、スクラップ２１がないのにあるものとして計測され、正しい計測が出来なくなる。
【００１０】
スクラップ２１は予熱後、図示しないアーク炉内に供給されて減少してゆくため、次のスクラップ２１が再度、スクラップ予熱槽１へ投入される。このとき図８，図９に示す装置では重り６２がスクラップ２１に巻き込まれるため計測が不能となる。また、図８の装置の場合、サウンディング装置６０を配置したためホッパー２２の寸法ｄがスクラップ予熱槽１の径Ｄより小さくなり、ホッパー２２にスクラップ２１が詰まりやすくなる。ホッパー２２を大きくすると設備が大きくなる。
【００１１】
本発明は、かかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、スクラップ投入時でも検出を行うことができ、付着しやすいダストが舞っている雰囲気でも長期間にわたり安定してスクラップ等のバラ状物質のレベルを検出できる塊状物質のレベル検出装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明では、貯溜槽内に積載された粒状や塊状の物質の積載高さを検出するレベル検出装置において、貯溜槽同一水平面上の対向した位置で対をなすノズルを槽垂直方向に複数段に渡り配置し、対の一方のノズルにはマイクロ波レベル検出センサの発信器を設け、他方には受信器を設けており、各ノズルのセンサと貯溜槽間に空気あるいは不活性ガスを吹き込むパージシステムを備え、前記パージシステムは、ノズル内に入ったスクラップ又はダストをガスのジェットによって前記貯留槽内に吹き飛ばす高速パージと、ノズル内流速が前記高速パージより低速でノズル内へのスクラップ又はダストの進入を阻止する低速パージとが併用され、高速パージを間歇的に、低速パージを連続的に行うようにしており、前記対の各ノズルの槽外先端には２枚の第１フランジが設けられ、この第１フランジ間に槽内物質の通過を遮断するシール板が着脱可能に取付けられ、第１フランジの外側に短管が接続され、該短管の前記第１フランジとは反対側の端部には２枚の第２フランジが設けられ、該第２フランジの２枚のフランジ間に筒状の防振ダンパが介装され、前記２フランジのうち一方のフランジは前記短管の端部が突出するように該短管の外周部に接続され、前記第２フランジのうち他方のフランジは前記防振ダンパを介して一方のフランジに取り付けられ且つ前記短管の端部から間隔を置いて設けられ、該他方のフランジに前記送信機又は受信機が取り付けられ、前記間隔は、振動によって前記第２フランジのうち他方のフランジと前記短管が接することがなく且つマイクロ波が漏洩しない程度の間隔に設定されている。
【００１３】
同一高さで対向して設けられたノズルの一方にはマイクロ波送信器が設けられ、他方にはマイクロ波受信器が設けられ、マイクロ波が受信できたときは、その対のノズルのレベルまでスクラップは達していないことが分かり、受信できないときは、その対のノズルのレベルにスクラップが達していることが分かる。各ノズルには槽内にガスを吹き込むパージシステムが接続されており、高速パージによりノズル内に既に進入しているダストとスクラップを槽内に吹き飛ばし、進入しようとするダストとスクラップを阻止する。また低速パージはダストの進入を阻止している。また、シール板によりダストとスクラップの通過が阻止されるので、これらがマイクロ波レベル検出センサに当たることが阻止され検出精度の劣化や破損を防止できる。またマイクロ波レベル検出センサを防振ダンパを介してノズルに取付けることにより、スクラップ投入時の衝撃から保護できる。
【００１４】
請求項２の発明では、低速パージは全ノズルで連続的にパージし、高速パージはノズル１個毎、または１対もしくは複数対のグループ毎に、周期的に一定時間パージする。
【００１５】
この高速パージはノズル１個毎、または１対もしくは複数対のグループ毎に、周期的に一定時間パージすると効果的であることが実験的にわかった。
【００１６】
請求項３の発明では、貯溜槽内に積載された粒状や塊状の物質の積載高さを検出するレベル検出装置において、貯溜槽同一水平面上の対向した位置で対をなすノズルを槽垂直方向に複数段に渡り配置し、対の一方のノズルにはマイクロ波レベル検出センサの発信器を設け、他方には受信器を設けており、各ノズルのセンサと貯溜槽間に空気あるいは不活性ガスを吹き込むパージシステムを備え、前記パージシステムは、ノズル内に入ったスクラップ又はダストをガスのジェットによって前記貯留槽内に吹き飛ばす高速パージと、ノズル内流速が前記高速パージより低速でノズル内へのスクラップ又はダストの進入を阻止する低速パージとが併用され、高速パージを間歇的に、低速パージを連続的に行うようにしており、低速パージは全ノズルで連続的にパージし、高速パージはノズル１個毎、または１対もしくは複数対のグループ毎に、周期的に一定時間パージする。
【００１７】
この高速パージはノズル１個毎、または１対もしくは複数対のグループ毎に、周期的に一定時間パージすると効果的であることが実験的にわかった。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図１〜図４を参照して説明する。
図１はスクラップ予熱槽１の構成を示す縦断面である。図２は図１のＸ−Ｘ断面を示し、同一レベルのノズル２とセンサ９の配置を示す。図３はノズル２の詳細図を示す。図４は本実施形態のエアパージのシーケンスを示す。
【００１９】
図１において、スクラップ予熱槽１は円筒状の胴部の上部にホッパー２２が設けられ、胴部には高さ方向に一定のピッチでノズル２が水平に設けられている。ホッパー２２からスクラップ２１が投入され、胴部に堆積する。胴部下部から予熱ガスが供給されスクラップ２１を予熱する。同一レベルに設けられたノズル２は対となり、対向して配置されている。ノズル２の先端にはセンサ９が取付けられており、このセンサ９はマイクロ波発信器９ａとマイクロ波受信器９ｂよりなり、対の一方のノズル２にはマイクロ波発信器９ａが設けられ、他方のノズル２にはマイクロ波受信器９ｂが設けられている。
【００２０】
図２は同一レベルに２対のノズル２を対向して設けた場合を示す。この場合、マイクロ波の周波数を同じくすると混信する恐れがあるので、異なる周波数を用いる。なお、図１に示すノズル２の高さ方向のピッチは狭い方がレベルの検出精度は向上するが、同一周波数の場合、混信する恐れがあるので、例えば３００ｍｍ以上離すようにする。なお、２対とせず１対のノズルでもよい。
【００２１】
図３において、ノズル２はスクラップ予熱槽１に連通して取付けられ、ノズル２にはエアパージノズル２ａが斜めにに取付けられている。ノズル２の先端には開閉可能な開閉フランジ４が取付けられている。開閉フランジ４はノズル先端に取付けられたフランジ４ａとこのフランジ４ａとヒンジ６で結合されたフランジ４ｂよりなり、両フランジ４ａ，４ｂに挟まれてダスト２０の進入をシールするシールプレート３が設けられ、両フランジ４ａ，４ｂを止め金で留めてシールプレート３を固定する。シールプレート３はマイクロ波の透過に支障をきたさぬ材料、例えばテフロンなどで作られている。
【００２２】
フランジ４ｂには短管７が接続され、この先端部には防振ダンパ１０の一端を支持するフランジ８ａが取付けられている。防振ダンパ１０の他端はフランジ８ｂに取付けられている。フランジ８ｂと短管７の先端は数ｍｍの間隙が設けられ、振動によってフランジ８ｂが短管７に接しないようにするとともに、この間隙を小さくしてマイクロ波が外部に漏洩しないようにしている。フランジ８ｂの短管７と反対面にはセンサ９が設けられている。センサ９はマイクロ波送信器９ａまたはマイクロ波受信器９ｂである。防振ダンパ１０はゴム製で、スクラップ２１投入の衝撃からセンサ９を保護するために設けられ、３次元方向の振動数に合わせて特性を決定している。ノズル２、短管７、フランジ４ａ，４ｂ，８ａ，８ｂは金属製で、マイクロ波の外部発散がないようにしている。またノズル２の内面は滑らかにし、ダスト２０が付着し難いようになっている。
【００２３】
エアパージノズル２ａにはエアパージシステム１７からエアが供給される。圧縮空気源１６から圧縮空気がレシーバタンク１４を経由し電磁弁１２でオン／オフ制御され、上述の衝撃を吸収するためフレキシブルホース１１によりエアパージノズル２ａに供給される。電磁弁１２の両端にはバイパスラインが設けられニードル弁１３によりバイパス量が決められる。電磁弁１２はコントローラ１５によりオン／オフ制御される。なおレシーバタンク１４からは他のノズル２へも圧縮空気が供給される。
【００２４】
エアパージシステム１７によるエアパージでは、ノズル内流速１８が１０ｍ／ｓｅｃ以上の高速で間歇的に噴出する「高速パージ」と、ニードル弁１３を調整して微少量エア（ガス）をノズル内流速１８が１〜２ｍ／ｓｅｃで連続的に吹き込む「低速パージ」とが用いられる。高速パージはノズル２内に入った細かなスクラップ２１や堆積したダスト２０をエア（ガス）のジェットによってスクラップ予熱槽１内に吹き飛ばすものである。
【００２５】
ノズル２内にスクラップ２１を入れて実験した結果、エアの流速が１０ｍ／ｓｅｃ以上でないとスクラップ予熱槽１内へ吹き飛ばないことが判明した。スクラップ２１がある程度大きい方が風圧による作用力が大きいため、容易に吹き飛ぶが、小さいと受圧面積が小さいため吹き飛ばされ難い。このようなことを考慮して実験を行い、最低１０ｍ／ｓｅｃ以上の流速が必要であることが判明した。なお、流速を大きくすれば、圧縮空気源１６の圧力も高くなり設備費も嵩むので最大流速も１０数ｍ／ｓｅｃに抑えた方がコスト的によい。
【００２６】
ダスト２０はスクラップ予熱槽１内に常に舞っているのでこの進入を防止するため、低速パージは高速パージをしていないときは連続的に行なうのがよい。これに対し高速パージは次の理由により間歇的に行なうのがよい。
▲１▼ スクラップ２１は連続的にノズル２に入ってくるわけではない。
▲２▼ パージエア（ガス）の使用量が大きくなり設備費および運転費が高騰する。
▲３▼ スクラップ予熱槽１内の酸素量が多くなりプロセス上問題を生ずる。
▲４▼ ノズル２内のスクラップ２１や堆積したダスト２０は最初の数秒の高速パージのみで十分吹き飛ぶ。
【００２７】
スクラップ予熱槽１内の酸素量が増加するとプロセス上問題が生ずる。これは、スクラップ予熱槽１にはアーク炉から発生する排ガスを予熱ガスとして使用しているが、この排ガス中にはＣＯガス，Ｈ2 ガス等の可燃ガスが含まれている。このため高速パージに空気を用いた場合、その量が多いと可燃ガスが燃焼する恐れがある。また予熱されてスクラップ２１が部分的に８００〜１２００℃の高温となると、燃えたり、部分的に溶けて相互に融着し、スクラップ予熱槽１内で大きな塊状になり、スクラップ２１を取り出すことが困難になる。
【００２８】
図４は高速パージと低速パージの運転シーケンスの一例を示す。Ｎｏ１〜Ｎｏｎノズルとは、図１において上から順にノズル２に付番したものである。図２に示すように同一レベルのノズル２は４個あるが、１個づつ順次パージすれば十分である。各Ｎｏのノズル２では高速パージが数秒続いた後、低速パージが長く続くパターンを１周期とし、この周期を繰り返す。また各Ｎｏ毎に高速パージの発生がずれており、複数のノズル２で高速パージが同時に行われないようになっている。これにより圧縮空気源１６とレシーバタンク１４の容量を小さくすることができ、同時に大量の酸素がスクラップ予熱槽１に入るのを防止できる。
【００２９】
上記実施形態はスクラップのレベル計測について説明したが、粒状、塊状などのバラ状物質のレベル計測であれば本発明は適用できる。またパージガスとして空気の場合を示したが、他のガス、例えば窒素ガスやアルゴンガスを用いることができる。
【００３０】
【発明の効果】
上述したように、本発明の塊状物質のレベル検出装置によれば次の効果を奏する。
請求項１の発明によれば、ノズル内は常に高速パージまたは低速パージされているため、スクラップやダストが入り難く、また入っても排出されてしまうので連続的にスクラップ等のバラ状物質のレベル計測が可能である。また、高速パージを数秒の持続時間で間歇的に行なうだけでスクラップやダストを吹き飛ばすことができる。またこれによりバージエアー（ガス）量が少なくて済み設備費や運転費が安価となる。また、連続的にパージしているため、ノズル内にスクラップやダストの堆積がないので従来のようにこれらを排除する手間を必要としない。また、低速連続パージを併用することにより舞っているダストのノズル内進入を少なくできる。また、図８，図９に示した機械式とは異なり、スクラップ投入時の退避が不要であり、重りのスクラップへの巻き込みもない。
また、ノズルとセンサの間にシールプレートを設けることによりセンサ側へのスクラップやダストの進入を防止できる。また、防振ダンパでセンサを支持することによりセンサの寿命を長くすることができる。
請求項２及び３に係る発明によれば、圧縮空気源とレシーバタンクの容量を小さくすることができ、同時に大量の酸素が貯留槽に入るのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のレベル検出装置の上下方向の配置を示す図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ断面図である。
【図３】本発明のレベル検出装置の構成を示す図である。
【図４】実施形態のエアパージシーケンスを示す図である。
【図５】従来のレベル計測装置の上下方向の配置を示す図である。
【図６】図５のＸ断面図である。
【図７】図５のＸ断面図で図６と別の例である。
【図８】従来の機械式レベル計測装置の構成を示す図である。
【図９】従来の別の機械式レベル計測装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１ スクラップ予熱槽
２ ノズル
２ａ エアパージノズル
３ シールプレート
４ 開閉フランジ
４ａ，４ｂ フランジ
５ 止め金
６ ヒンジ
７ 短管
８ａ，８ｂ フランジ
９ センサ
９ａ マイクロ波発信器
９ｂ マイクロ波受信器
１０ 防振ダンパ
１１ フレキシブルホース
１２ 電磁弁
１３ ニードル弁
１４ レシーバタンク
１５ コントローラ
１６ 圧縮空気源
１７ エアパージシステム
１８ ノズル内流速
２０ ダスト
２１ スクラップ
２２ ホッパー
２３ 予熱ガス
５０ センサ取付けフランジ
５１ シールプレート
６０ サウンディング装置
６１ ワイヤ
６２ 重り
６３ チャンバー
６４ 台車
Claims (3)
- 貯溜槽内に積載された粒状や塊状の物質の積載高さを検出するレベル検出装置において、
貯溜槽同一水平面上の対向した位置で対をなすノズルを槽垂直方向に複数段に渡り配置し、対の一方のノズルにはマイクロ波レベル検出センサの発信器を設け、他方には受信器を設けており、各ノズルのセンサと貯溜槽間に空気あるいは不活性ガスを吹き込むパージシステムを備え、
前記パージシステムは、ノズル内に入ったスクラップ又はダストをガスのジェットによって前記貯留槽内に吹き飛ばす高速パージと、ノズル内流速が前記高速パージより低速でノズル内へのスクラップ又はダストの進入を阻止する低速パージとが併用され、高速パージを間歇的に、低速パージを連続的に行うようにしており、
前記対の各ノズルの槽外先端には２枚の第１フランジが設けられ、この第１フランジ間に槽内物質の通過を遮断するシール板が着脱可能に取付けられ、第１フランジの外側に短管が接続され、該短管の前記第１フランジとは反対側の端部には２枚の第２フランジが設けられ、該第２フランジの２枚のフランジ間に筒状の防振ダンパが介装され、前記２フランジのうち一方のフランジは前記短管の端部が突出するように該短管の外周部に接続され、前記第２フランジのうち他方のフランジは前記防振ダンパを介して一方のフランジに取り付けられ且つ前記短管の端部から間隔を置いて設けられ、該他方のフランジに前記送信機又は受信機が取り付けられ、前記間隔は、振動によって前記第２フランジのうち他方のフランジと前記短管が接することがなく且つマイクロ波が漏洩しない程度の間隔に設定されている、
ことを特徴とする塊状物質のレベル検出装置。 - 低速パージは全ノズルで連続的にパージし、高速パージはノズル１個毎、または１対もしくは複数対のグループ毎に、周期的に一定時間パージすることを特徴とする請求項１記載の塊状物質のレベル検出装置。
- 貯溜槽内に積載された粒状や塊状の物質の積載高さを検出するレベル検出装置において、
貯溜槽同一水平面上の対向した位置で対をなすノズルを槽垂直方向に複数段に渡り配置し、対の一方のノズルにはマイクロ波レベル検出センサの発信器を設け、他方には受信器を設けており、各ノズルのセンサと貯溜槽間に空気あるいは不活性ガスを吹き込むパージシステムを備え、
前記パージシステムは、ノズル内に入ったスクラップ又はダストをガスのジェットによって前記貯留槽内に吹き飛ばす高速パージと、ノズル内流速が前記高速パージより低速でノズル内へのスクラップ又はダストの進入を阻止する低速パージとが併用され、高速パージを間歇的に、低速パージを連続的に行うようにしており、
低速パージは全ノズルで連続的にパージし、高速パージはノズル１個毎、または１対もしくは複数対のグループ毎に、周期的に一定時間パージすることを特徴とする塊状物質のレベル検出装置。
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