JP5141851B2 - 溶鋼鍋の耐火物残存量測定方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、製鋼工場において溶鋼を運搬するために用いられる溶鋼鍋の耐火物残存量を簡便かつ正確に測定することができる溶鋼鍋の耐火物残存量測定方法及び装置に関する。

製鋼工場において溶鋼を連続鋳造設備等に運搬するために用いられる溶鋼鍋は、有底円筒状の鉄皮の内面に耐火物を内張りした構造であり、その内径及び高さが数ｍに及ぶ大型の構造物である。鍋内面の耐火物は、高温の溶鋼との接触により徐々に損耗することが避けられない。損耗部分の耐火物は、定期的な修理によって補修される。

この補修を合理的に行うためには、定期修理の際に耐火物の残存量を正確に把握することが望ましい。そのために、例えば、特許文献１に示されるような転炉耐火物のプロフィール測定方法を転用することも考えられる。しかし、この特許文献１に示されるレーザースキャナは、大型で非常に高価格の装置であるため、溶鋼鍋の耐火物残存量測定のために増設することは容易ではない。そこで溶鋼鍋の上端から下げ振り（錘）を垂らして基準線とし、作業員が下げ振りから耐火物表面までの距離を測定する方法が採用されてきた。しかし、この方法でも、鍋底部に作業員が乗るためのテーブルリフターを設置するなどの煩雑な作業が必要であるうえ、作業員による測定作業にも多くの時間を要するという問題があった。

また、図１に示すように、溶鋼鍋１の上部外周にレーザー距離計２を設置し、水平方向及び上下方向にスキャンさせながら耐火物３の表面までの距離を測定し、耐火物残存量を求める方法も試みられている。この方法は、比較的安価なレーザー距離計２を用いることができるという利点がある。しかし、レーザー距離計２を設置する測定基準点を正確に設定することが容易ではないため、測定誤差が大きくなるという問題がある。特に、経時的な損耗状態の推移を把握するためには、定期修理の度に測定基準点を同一として測定を行うことが望ましい。ところが、上記の方法では、溶鋼鍋１の鉄皮に付けた測定基準点の印が、鉄皮の損傷やスラグの付着などによって消えてしまい、測定基準点を同一とした測定を繰り返すことは困難であった。

一方、特許文献２には、溶鋼鍋の底面に設置されたタイムパルス方式の光波距離計を用いて、溶鋼鍋内面の耐火物のプロフィールを測定する方法が記載されている。ここで、光波距離計の座標原点は、溶鋼鍋の上部外周に設置された着脱式の基準位置指示器までの距離を測定することによって決定される。この方法によれば、ほぼ同一の測定基準点を用いた測定を繰り返すことが可能である。しかしながら、この方法では、少なくとも３組の基準位置指示器を取り付け、さらに各基準位置指示器までの距離を測定するという工程が必要になり、測定作業が煩雑になるという問題があった。

特開２００７−２９１４３５号公報 特開平６−１６００７４号公報

従って本発明の目的は、上記の問題点を解決し、レーザー距離計を用いて溶鋼鍋の耐火物残存量を測定するにあたり、測定基準点を同一として測定することを容易にし、溶鋼鍋の耐火物残存量を正確に把握することができる溶鋼鍋の耐火物残存量測定方法及び装置を提供することである。

上記の課題を解決するために、本発明のある観点によれば、溶鋼鍋の底面上に、該底面に形成された第１及び第２の羽口を位置基準として支持部材を設置し、底面に形成された第３の羽口、又は支持部材の所定の部位を基準として、支持部材上に設置されるレーザー距離計の測定基準点を設定し、レーザー距離計の測定点を溶鋼鍋の周方向及び上下方向に移動させながら、溶鋼鍋の内壁面の耐火物表面までの距離を測定し、耐火物残存量を求める溶鋼鍋の耐火物残存量測定方法が提供される。

また、上記の課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、溶鋼鍋の底面上に、該底面に形成された第１及び第２の羽口を位置基準として設置される支持部材と、支持部材上に、測定点を溶鋼鍋の周方向及び上下方向に移動させることが可能なように設けられるレーザー距離計とを含み、レーザー距離計の測定基準点は、底面に形成された第３の羽口、又は支持部材の所定の部位を基準として設定される溶鋼鍋の耐火物残存量測定装置が提供される。

なお、第１及び第２の羽口は（形成される場合は第３の羽口も）、それぞれ注入用羽口又は底吹き用羽口のいずれかでありうる。また、支持部材は、第１及び第２の羽口を含む３点に各先端が支持される３本の脚部と、脚部により支持される本体と、本体の上部に立設される支柱とを含み、レーザー距離計は、支柱の上端に設置された、少なくとも溶鋼鍋の周方向に旋回可能な雲台に搭載されてもよい。脚部のうち２本の先端部には、第１及び第２の羽口にそれぞれ挿入される基準ピンが設けられていてもよく、支柱を溶鋼鍋の底面に対して垂直にするために、脚部のうちの２本がレベル調整器を有してもよい。雲台は、溶鋼鍋の上下方向に傾動可能であってもよい。また、雲台は、本体に対して昇降可能に設置され、溶鋼鍋の水平方向に旋回可能な電動回転台であってもよい。

本発明によれば、溶鋼鍋の底面に形成された２個の羽口を基準にして設置される支持部材の上に、さらに別の羽口又は支持部材の所定の部位を基準にしてレーザー距離計を設置し、このレーザー距離計をスキャンさせて溶鋼鍋の耐火物残存量測定を行う。羽口は溶鋼鍋の鉄皮を貫通して形成されているため、内張りされた耐火物が損耗してもその位置が変わることはない。従って、容易に同一の測定基準点を確保することができる。

しかも本発明によれば、比較的安価なレーザー距離計を用いて測定を行うことが可能である。また、例えば雲台に電動回転台を用いて、レーザー距離計の測定点の周方向及び上下方向の位置設定と測定とを自動的に実行させることも可能である。このようにして、溶鋼鍋の耐火物残存量を簡便かつ正確に測定することができ、損耗部分の補修を合理的に行うことが可能となる。

従来技術の説明図である。 本発明の第１の実施形態に係る耐火物残存量測定装置を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る耐火物残存量測定装置が設置される溶鋼鍋の平面図である。 測定結果の一例を示すグラフである。 定期修理毎の耐火物残存量の変化を示すグラフである。 本発明の第２の実施形態に係る耐火物残存量測定装置が設置される溶鋼鍋の平面図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

（第１の実施形態）
以下に本発明の第１の実施形態を説明する。
図２は、本実施形態に係る耐火物残存量測定装置の斜視図である。耐火物残存量測定装置は、支持部材として脚部１１，１２，１３、本体１０、及び支柱１４を有する。本体１０は、３本の脚部１１，１２，１３によって支えられる。本体１０の内部には、制御装置や通信機器類が収納されてもよい。本体１０の上部には支柱１４が立設される。レーザー距離計２は、支柱１４の上端に設置される雲台１５に搭載される。

図３は、本実施形態に係る耐火物残存量測定装置が設置される溶鋼鍋の平面図である。図３に示すように、本実施形態において、溶鋼鍋１の底面には、２個の注入用羽口４ａ，４ｂ（以下、注入用羽口４として総称する場合がある）と、１個の底吹き用羽口５とが形成されている。注入用羽口４は、溶鋼鍋１内の溶鋼をタンディッシュ等に流下させるための排出孔であり、スライディングノズルレンガを備えている。また、底吹き用羽口５は、溶鋼鍋１内に酸素ガス等を吹き込むための孔である。なお、本明細書では、このように溶鋼鍋１の底面に形成された孔を羽口と称する。従って、溶鋼鍋１の底面には、他の種類の羽口が設けられてもよい。また、図３では、底吹き用羽口５が２個の注入用羽口４ａ，４ｂの中央に位置するが、注入用羽口４及び底吹き用羽口５の位置及び個数はこれに限定されるものではない。

これらの注入用羽口４と底吹き用羽口５とは、底面の耐火物３及び底面の鉄皮を貫通して形成されているので、底面の耐火物３の損耗状態やスラグの付着の有無にかかわらず、水平方向の位置が変化することはない。そこで、本発明では、耐火物残存量測定装置の２本の脚部１１，１２の先端にそれぞれ設けられた基準ピン１６を、２個の注入用羽口４ａ，４ｂに挿入する。脚部１１，１２はそれぞれ剛性を有し、また各脚部と本体１０とは剛結されている。それゆえ、基準ピン１６が設けられる先端の２点を固定することによって、本体１０の位置を固定することが可能である。基準ピン１６の形状は、注入用羽口４に嵌入して２本の脚部１１，１２の先端の位置を固定することができるように、円錐状であってもよい。一方、残りの脚部１３の先端は、溶鋼鍋１の底面上に置かれる。

三角測量の原理から分かるように、基準点を特定するには３点の座標が必要である。それゆえ、２個の注入用羽口４ａ，４ｂのみでは、本体１０の位置は固定されるものの、レーザー距離計２による測定基準点を決定することができない。そこで、本実施形態では、さらに底吹き用羽口５を利用する。より具体的には、図３に示すように、レーザー距離計２のレーザー軸が底吹き用羽口５を通過するようにする。例えば、レーザー距離計２のレーザーを斜め下方向に照射して底吹き用羽口５に当て、その状態でレーザーの照射方向を水平方向に向ければ、底吹き用羽口５を基準にした測定基準点が設定される。このようにして、本実施形態では、２個の注入用羽口４ａ，４ｂと１個の底吹き用羽口５とを利用して測定基準点が設定される。

なお、後述する第２の実施形態でも説明するように、本発明の実施形態において、注入用羽口４と底吹き用羽口５との役割は、交換可能である。例えば、基準ピン１６は、注入用羽口４ａと底吹き用羽口５とにそれぞれ挿入されてもよい。この場合、レーザー距離計２は、例えばレーザー軸が注入用羽口４ｂを通過するように設置されうる。また、基準として用いられる羽口は、注入用羽口４や底吹き用羽口５には限られない。例えば、溶鋼鍋１の底面に設けられた他の種類の羽口も、上記の例の注入用羽口４や底吹き用羽口５と同様にして用いられうる。

溶鋼鍋１の底面はスラグ等の付着によって必ずしもフラットではないため、少なくとも２本の脚部の先端に例えば手動回転式のレベル調整器１７を設けるとともに、本体１０に水平器１８を設置し、水平器１８を参照しながらレベル調整器１７を調整することによって、本体１０を水平に設置することが望ましい。これによって、支柱１４は鉛直に、すなわち溶鋼鍋１の底面（水平）に対して垂直に立設される。

支柱１４の上端に設置された雲台１５は、少なくとも溶鋼鍋１の周方向に旋回可能である。雲台１５は、さらに溶鋼鍋１の上下方向について傾動可能であってもよい。また、雲台１５は、本体１０に対して昇降可能に設置され、溶鋼鍋１の水平方向に旋回可能な電動回転台であってもよい。雲台１５を本体１０に対して昇降可能にするために、例えば支柱１４が伸縮可能な構造であってもよい。

測定に際しては、雲台１５の周方向の旋回角度及び上下方向の傾動角度（または上下方向の位置）を予め設定し、雲台１５に搭載したレーザー距離計２が溶鋼鍋１の内周面に向かってレーザー光線を照射し、耐火物３の表面までの距離を測定する。角度の設定及び距離の測定は、自動化されていてもよい。測定データは、例えば測定点の周方向及び上下方向の位置と対応付けられて出力されうる。レーザー距離計２は、例えば耐火物３の表面までの距離を±１．５ｍｍ程度の精度で測定可能であることが望ましい。このようなレーザー距離計２としては、例えば村上技研工業社からＬＤＳの型番で市販されているものを使用することができる。

周方向の角度及び上下方向の角度によって規定される測定点の間隔は、適宜に設定すればよい。また、周方向には、レーザー距離計２を３６０°旋回させて測定することが好ましい。図４は、測定結果の一例を示す図である。図４は、周方向のある位置における溶鋼鍋１の中心（レーザー距離計２の設置位置）から耐火物３の表面までの距離を、溶鋼鍋１を上下方向に１０等分した各測定点において測定した結果を示す。黒丸は初期の状態での耐火物３の表面までの距離を示し、白丸はある定期修理時において測定した耐火物３の表面までの距離を示す。このように定期修理ごとに測定を行えば、各部位の耐火物３の損耗状態を経時的に把握することができる。しかも、本実施形態では、前述したように各回の測定において同一の測定基準点を用いることが可能である。

図５は、従来の技術を用いて、全体修理と次の全体修理との間に４回の定期修理を行った場合の、ある測定点における耐火物３の残存量の変化を、最初の全体修理時の残存量を０として示すグラフである。実線は残存量の基準値を示し、破線は実際の測定値を示す。

この例では、「中２」、「中３」、「追加」の３回にわたって不定形耐火物の吹付けによる補修を行い、耐火物３の残存量を回復させている。これらの修理では、作業員の目視に基づいて損耗が著しいと判断された部位に、作業員の経験に基づいて適当な量の不定形耐火物が吹付けられた。しかしながら、図示されているように、補修後の耐火物３の残存量が基準値を上回っており、実際には補修過多であったことがわかる。

このように、従来の技術を用いた耐火物の修理では、長期的な観点からは補修過多となることがあった。しかし本実施形態によれば、定期修理毎に同一基準点に基づく測定を行うことにより、各測定点の耐火物残存量が高い精度で経時的に把握される。それゆえ、補修を合理的な範囲にとどめることができ、コストダウンを図ることができるという利点がある。

（第２の実施形態）
続いて、本発明の第２の実施形態を説明する。
図６は、本実施形態に係る耐火物残存量測定装置が設置される溶鋼鍋の平面図である。図６に示すように、本実施形態において、溶鋼鍋１の底面には、１個の注入用羽口４と、１個の底吹き用羽口５とが形成されている。

本実施形態では、上記の第１の実施形態とは異なり、耐火物残存量測定装置の２本の脚部１１，１２の先端にそれぞれ設けられた基準ピン１６が、注入用羽口４と底吹き用羽口５とにそれぞれ挿入されることによって、本体１０の位置が固定される。

さらに、本実施形態では、レーザー距離計２の設置基準として、脚部１３の先端に設けられるレベル調整器１７が用いられる。より具体的には、図６に示すように、レーザー距離計２のレーザー軸が、レベル調整器１７を通過するようにする。例えば、レーザー距離計２のレーザーを斜め下方向に照射してレベル調整器１７に当て、その状態でレーザーの照射方向を水平方向に向ければ、レベル調整器１７を基準にした測定基準点が設定される。このようにして、本実施形態では、注入用羽口４と、底吹き用羽口５と、支持部材の所定の部位であるレベル調整器１７とを基準にして測定基準点が設定される。

なお、基準として用いられる支持部材の部分は、上記の例におけるレベル調整器１７には限られない。支持部材の中で、脚部１１，１２との位置関係が固定されている（例えば、これらの部材と剛結されている）部分であれば、どの部分でも測定の基準として用いることが可能である。例えば、本体１０、又は脚部１１，１２，１３のいずれかの表面に基準位置の印をつけ、その印の位置にレーザー距離計２から照射されるレーザーを当てることで、測定の基準点が設定されてもよい。

本実施形態は、例えば、上記の例のように、溶鋼鍋１の底面に羽口が２個しか設けられていない場合に適用可能である。また、溶鋼鍋１の底面に羽口が３個以上設けられている場合であっても、支持部材の所定の部位を基準として用いる方が作業上容易であるような場合には、本実施形態を適用可能である。

以上で説明したように、本発明の実施形態によれば、溶鋼鍋の耐火物残存量を測定するにあたり、測定基準点を同一として測定することを容易にし、溶鋼鍋の耐火物残存量を正確に把握することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１ 溶鋼鍋
２ レーザー距離計
３ 耐火物
４ 羽口
５ 底吹き孔
１０ 本体
１１ 脚部
１２ 脚部
１３ 脚部
１４ 支柱
１５ 雲台
１６ 基準ピン
１７ レベル調整器
１８ 水平器

Claims (11)

1. 溶鋼鍋の底面上に、該底面に形成された第１及び第２の羽口を位置基準として支持部材を設置し、
   前記底面に形成された第３の羽口、又は前記支持部材の所定の部位を基準として、前記支持部材上に設置されるレーザー距離計の測定基準点を設定し、
   前記レーザー距離計の測定点を溶鋼鍋の周方向及び上下方向に移動させながら、溶鋼鍋の内壁面の耐火物表面までの距離を測定し、耐火物残存量を求める溶鋼鍋の耐火物残存量測定方法。
2. 前記第３の羽口を基準として前記レーザー距離計の測定基準点を設定し、
   前記第１、前記第２及び前記第３の羽口は、それぞれ注入用羽口又は底吹き用羽口のいずれかである、請求項１に記載の溶鋼鍋の耐火物残存量測定方法。
3. 前記支持部材の所定の部位を基準として前記レーザー距離計の測定基準点を設定し、
   前記第１及び前記第２の羽口は、それぞれ注入用羽口又は底吹き用羽口のいずれかである、請求項１に記載の溶鋼鍋の耐火物残存量測定方法。
4. 溶鋼鍋の底面上に、該底面に形成された第１及び第２の羽口を位置基準として設置される支持部材と、
   前記支持部材上に、測定点を溶鋼鍋の周方向及び上下方向に移動させることが可能なように設けられるレーザー距離計と
   を備え、
   前記レーザー距離計の測定基準点は、前記底面に形成された第３の羽口、又は前記支持部材の所定の部位を基準として設定される溶鋼鍋の耐火物残存量測定装置。
5. 前記レーザー距離計の測定基準点は、前記第３の羽口を基準として設定され、
   前記第１、前記第２及び前記第３の羽口は、それぞれ注入用羽口又は底吹き用羽口のいずれかである、請求項４に記載の溶鋼鍋の耐火物残存量測定装置。
6. 前記レーザー距離計の測定基準点は、前記支持部材の所定の部位を基準として設定され、
   前記第１及び前記第２の羽口は、それぞれ注入用羽口又は底吹き用羽口のいずれかである、請求項４に記載の溶鋼鍋の耐火物残存量測定装置。
7. 前記支持部材は、
   前記第１及び前記第２の羽口を含む３点に各先端が支持される３本の脚部と、
   前記脚部により支持される本体と、
   前記本体の上部に立設される支柱と
   を含み、
   前記レーザー距離計は、前記支柱の上端に設置された、少なくとも溶鋼鍋の周方向に旋回可能な雲台に搭載される、請求項４に記載の溶鋼鍋の耐火物残存量測定装置。
8. 前記脚部のうち２本の先端部に、前記第１及び前記第２の羽口にそれぞれ挿入される基準ピンが設けられている、請求項７に記載の溶鋼鍋の耐火物残存量測定装置。
9. 前記支柱を溶鋼鍋の底面に対して垂直にするために、前記脚部のうちの２本がレベル調整器を有する、請求項７に記載の溶鋼鍋の耐火物残存量測定装置。
10. 前記雲台は、溶鋼鍋の上下方向に傾動可能である、請求項７に記載の溶鋼鍋の耐火物残存量測定装置。
11. 前記雲台は、前記本体に対して昇降可能に設置され、溶鋼鍋の水平方向に旋回可能な電動回転台である、請求項７に記載の溶鋼鍋の耐火物残存量測定装置。

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