JP6220150B2

JP6220150B2 - 高炉内装入物のプロフィル測定データの処理方法

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Publication number: JP6220150B2
Application number: JP2013099206A
Authority: JP
Inventors: 徹万仲; 哲哉秋元
Original assignee: Nippon Steel Corp; Nippon Steel Texeng Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp; Nippon Steel Texeng Co Ltd
Priority date: 2013-05-09
Filing date: 2013-05-09
Publication date: 2017-10-25
Anticipated expiration: 2033-05-09
Also published as: JP2014219299A

Description

本発明は、高炉内装入物の表面の形状（プロフィル）の測定データの処理方法に関するものである。

一般に、銑鉄の製造における高炉には、炉頂から装入物として、粉鉄鉱石を焼き固めた焼結鉱や塊状鉄鉱石等（以下では単に鉄鉱石または鉱石と記す）及びコークスが交互に装入されて堆積し、炉内に鉱石層およびコークス層が形成される。高炉下方にある羽口から吹き込まれる熱風とコークスとの反応によって生じるＣＯガスにより、鉄鉱石は加熱、還元され（間接還元）、また、一部はコークスにより直接的に還元されて、軟化融着帯を形成した後、溶滴となる。溶滴、すなわち溶銑は、コークス層の間を通過して炉底部に溜まる。炉内に形成された鉱石層およびコークス層は、炉内を徐々に降下する。

以上の工程において、高炉に装入された鉄鉱石及びコークスによって形成される炉頂部の装入物分布を調整し、適正なガス分布を得ることは非常に重要である。高炉内炉頂部における装入物のプロフィル（表面形状）は、ベル式装入装置ではムーバブルアーマを、また、ベルレス式装入装置では分配シュートを介する装入物の落下軌跡により決定される。通常装入時は、炉頂部の装入物のプロフィルは、高炉の中心鉛直方向（軸心）を軸として中央部が低い略逆円錘形状をなしている。高炉内装入物のプロフィルは、高炉の操業にとって重要な情報であり、従来から炉内に装入され堆積した装入物のプロフィルを測定する方法が開発され、実用化されてきた。

従来、例えば特許文献１等に記載されているように、炉体の炉口部側面から、高炉の軸心に向けて、マイクロ波距離計を備えた計測ランスを挿入し、マイクロ波を高炉内装入物へ向けて発信して、高炉内装入物の表面までの距離を測定する方式が行われてきた。この方式は、炉体内の高濃度の粉塵中でも、マイクロ波の減衰が小さいために距離測定が可能であるという利点があるものの、装置が大型かつ高価で、操作が複雑である。また、原料の装入時には、計測ランスを炉体の外へ退避させなければならないため、多くても一日に数回程度しか測定できないという問題がある。

そこで、マイクロ波の長所を維持し、原料の装入を長時間停止させることなくレベル測定が行える測定方法が、例えば特許文献２および特許文献３に記載されている。これらは、マイクロ波の送受信が行えるマイクロ波距離計と、マイクロ波放射方向を走査する走査駆動装置とを備えたプロフィル測定装置を、原料装入装置よりも上方の高炉の炉頂部に設置し、マイクロ波を高炉内に走査させ、マイクロ波距離計から入力された距離データおよび走査駆動装置から入力された走査角度データを組み合わせて、データ処理部で高炉内装入物の表面プロフィルを演算するものである。

高炉の炉頂部に設置した測定装置からマイクロ波を発信する場合、マイクロ波の装入物への入射角度が小さくなると、測定精度が低下し、場合によっては測定不能となる。そのため、特許文献２では、高炉の中心軸を挟んでマイクロ波距離計の設置位置と反対側にある高炉内装入物まで、あるいは、マイクロ波の入射角度が５０度よりも小さくならない範囲であらかじめ定めた走査角度範囲内の距離を測定する測定方法が開示されている。また、特許文献３では、高炉の中心部を除いたマイクロ波距離計の対向側のあらかじめ定めた走査角度範囲内を測定し、直線近似を行って高炉内装入物の表面形状を推定して分岐箇所を決定し、それに基づいて距離データを選択する方法が開示されている。

実公平１−１２２１６号公報特開２０１０−１７４３７１号公報特開２０１１−２２４１号公報

しかしながら、上記特許文献２および３の測定方法は、高炉の中央または中央付近が装入物の最下点となっているすり鉢状のプロフィルを測定する場合に限られる。そのため、例えば中心装入時のように中央部が盛り上がっている場合や、複雑な形状のプロフィルを測定する際には、特許文献２および３の方法のように、単に対向部の測定データを採用する方法では、必ずしも高精度な測定結果が得られないという問題がある。

本発明の目的は、任意の形状の高炉内装入物のプロフィルを高精度に求める測定データの処理方法を提供することにある。

上記問題を解決するため、本発明は、マイクロ波の送受信により測定対象物までの距離を測定する測定装置を、高炉の炉頂部に、前記高炉の中心軸に対して対称位置に２つ設置し、前記測定装置から、マイクロ波放射方向を、高炉内装入物の表面において前記高炉の中心軸を通る直径方向にそれぞれ走査させて前記装入物までの距離データを測定し、前記距離データ測定時のマイクロ波の走査角度データに基づいて前記距離データを座標変換し、前記高炉内装入物の表面プロフィルを演算する高炉内装入物のプロフィル測定において、前記２つの測定装置による測定点ごとに、前記装入物の表面に対するマイクロ波の入射角度を算出して、前記入射角度が９０°に近い方の測定データを採用し、前記２つの測定装置による測定データを組み合わせて前記装入物のプロフィルを演算することを特徴とする、高炉内装入物のプロフィル測定データの処理方法を提供する。また、本発明は、マイクロ波の送受信により測定対象物までの距離を測定する測定装置を、高炉の炉頂部に、前記高炉の中心軸に対して対称位置に２つ設置し、前記測定装置から、マイクロ波放射方向を、高炉内装入物の表面において前記高炉の中心軸を通る直径方向にそれぞれ走査させて前記装入物までの距離データを測定し、前記距離データ測定時のマイクロ波の走査角度データに基づいて前記距離データを座標変換し、前記高炉内装入物の表面プロフィルを演算する高炉内装入物のプロフィル測定において、前記２つの測定装置による測定データのうち、隣接する測定点との距離が小さい方の測定データを採用し、前記２つの測定装置による測定データを組み合わせて前記装入物のプロフィルを演算することを特徴とする、高炉内装入物のプロフィル測定データの処理方法を提供する。

前記２つの測定装置による測定データから、異常値と判断した測定点の測定結果を除去した後、前記入射角度を演算して、前記入射角度が９０°に近い方のマイクロ波距離計による測定データを採用し、データに欠損個所が生じた場合に、前記欠損個所について、前記２つの測定装置による測定データのうち、隣接する測定点との距離が小さい方の測定データを採用してもよい。

また、ある測定点とその前後の測定点とがなす角度と、隣接する測定点とその前後の測定点とがなす角度との変化量が、予め設定したしきい値を超えたときに、当該測定点の測定データを異常値と判断してその測定点の測定結果を除去してもよい。または、隣接する測定点との測定点間距離が、予め設定したしきい値を超えたときに、当該測定点の測定データを異常値と判断してその測定点の測定結果を除去してもよい。

本発明によれば、複雑な形状でも、より正確な測定データが得られた方を採用するため、高精度なプロフィルを得ることができる。

炉頂部にプロフィル測定装置を備えた高炉炉頂部の例を示す縦断面図である。プロフィル測定装置の一例を示す構成図である。本発明にかかる測定データの処理手順の例を示すフローチャートである。異常点検出方法の説明図である。マイクロ波の入射角度の求め方の例を示す説明図である。測定装置ごとの炉内ｘ座標と入射角度との関係の例を示すグラフである。測定装置ごとの炉内ｘ座標と入射角度との関係の異なる例を示すグラフである。図６に基づいて得られたプロフィルを示すグラフである。図７に基づいて得られたプロフィルを示すグラフである。本発明にかかる測定データの処理手順の異なる例を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を、図を参照して説明する。

図１は、プロフィル測定装置を高炉２に設置した例を示す。２つのプロフィル測定装置Ａ１、Ａ２は、炉頂部付近の、炉体３よりも外側に、炉体３の中心軸に対して対称位置に設置されている。炉体３の炉口部にはベルレス式装入装置５が設けられ、鉄鉱石やコークス等の装入物４が、分配シュート６を通って炉内に装入される。

図２は、プロフィル測定装置Ａ１、Ａ２の構成の一例を示す拡大図である。プロフィル測定装置Ａ１、Ａ２は、図２に示すように、アンテナ１１および反射板１２と、アンテナ１１および反射板１２をそれぞれ支持、駆動、制御する導波管１３、マイクロ波送受信器１４、駆動軸１５、反射板駆動装置１６を有する。アンテナ１１および反射板１２は、耐圧容器２０の内部に収容されている。耐圧容器２０は、底面に、炉内に向けた開口部２１を有し、開口部２１には、マイクロ波を通過可能な仕切板２２、シャッター２３、保護ネット２４等が設けられている。

アンテナ１１は、例えばφ２５０〜φ３６０ｍｍ程度のパラボラアンテナであり、導波管１３を介して、マイクロ波送受信器１４に連結されている。マイクロ波送受信器１４は、周波数が一定範囲で連続的に時間変化するマイクロ波を発生し、当該マイクロ波の発信および受信が可能なものである。マイクロ波送受信器１４には、データ処理部１８が信号線１９で接続されている。

マイクロ波送受信器１４で発生した、周波数が連続的に変化するマイクロ波は、アンテナ１１から放射されて反射板１２で反射され、高炉２内の測定対象である装入物４の表面に照射される。照射されたマイクロ波は装入物４の表面で反射し、この反射波をマイクロ波送受信器１４で受信して検出する。データ処理部１８では、アンテナ１１でのマイクロ波の放射から受信までの間の周波数の変化分ΔＦから、アンテナ１１から測定対象（装入物４の表面）までのマイクロ波の往復時間ΔＴが求められ、アンテナ１１から測定対象までの距離が算出される。この測定は、マイクロ波を発射する電気信号と、装入物表面からの反射波を受信して得られる電気信号とをミキシングして測定するＦＭＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）方式（周波数変調連続波方式）と呼ばれる。当該方式のマイクロ波距離計は、市販の装置を用いてもよい。

測定に用いるマイクロ波の発信周波数帯域は、１０ＧＨｚ以上、好ましくは２４ＧＨｚ程度とし、周波数を高くするほど、アンテナ１１を小型化できる。マイクロ波を用いることにより、温度や粉塵等の環境の影響を受けにくく、高炉２内のプロフィルを正確に測定できる。また、パラボラアンテナは指向性が高いため、所望する位置に向けて高精度にマイクロ波を放射できる。さらに、放射時のマイクロ波の広がりが抑制されるために、炉内に向けた開口部２１を小さくすることができる。

図２に示すように、アンテナ１１のマイクロ波の送受信方向（中心軸線方向）の延長上に、反射板１２と反射板駆動装置１６とを連結する駆動軸１５が設けられている。すなわち、駆動軸１５の中心軸線が、アンテナ１１の中心軸線と一致するように、駆動軸１５が設けられている。図２に示すように、反射板１２は、アンテナ１１の中心軸線に対して略４５°の角度で駆動軸１５に固定されている。反射板１２は、例えばステンレスの板材からなり、アンテナ１１の正面側から見た面積が、アンテナ１１よりも少し大きいものとする。形状は限定しないが、操作性の上では円形が好ましい。反射板駆動装置１６により駆動軸１５をその中心軸の周りに回転させることで、アンテナ１１からその中心軸方向に放射されたマイクロ波を、反射板１２で高炉２の炉内側へ向けて反射し、高炉２の直径方向に走査する。反射板１２によるマイクロ波の反射方向は、図２の紙面に対して垂直方向に移動する。反射板１２は、マイクロ波が炉の中心軸を通るように配置する。

耐圧容器２０の開口部２１は、高炉２の炉内に連通し、反射板１２で反射したマイクロ波が、炉内の所定範囲に照射されるように形成される。

耐圧容器２０の内面は、炉内側開口部２１および反射板１２の反射面側を除いて、発信周波数帯域に対応した電波吸収体で覆い、耐圧容器２０内でのマイクロ波の乱反射や多重反射に起因する測定ノイズを抑制することが好ましい。

また、プロフィル測定時には、高炉２内部のガスや粉塵等が耐圧容器２０内に侵入するのを防ぎ、さらに耐圧容器２０を介して外部へ高炉２内のガス等が漏洩するのを防止する目的で、耐圧容器２０内に、例えば炉内圧の１．１倍程度の圧力になるように、窒素ガス等の不活性ガスで加圧を行うとよい。

マイクロ波は、アンテナ１１から発信された後、一定角度、例えば２°程度広がって照射されるため、装入物４に到達するときには、ある程度の広がりを有している。したがって、装入物４に対する入射角度が小さい場合、マイクロ波の照射範囲内に含まれる装入物４の分布範囲が広くなり、測定結果にばらつきが生じる。一方、装入物４への入射角度が９０°に近ければ、マイクロ波の照射範囲内にある装入物４の分布範囲が狭く、より精度の高い測定結果が得られる。さらに、入射角度が小さくなると、反射波の強度が弱くなり、測定精度が低下し、場合によっては測定不能となる。したがって、本発明では、２つのプロフィル測定装置Ａ１、Ａ２のそれぞれの測定データのうち、マイクロ波の入射角度が９０°に近い方のプロフィル測定装置の測定結果を採用して組み合わせることにより、高精度なプロフィル測定結果を得る。

以下、本実施形態にかかる高炉内装入物のプロフィル測定データの処理手順の例を、図３にしたがって説明する。

＜データ取得（Ｓ１）＞
先ず、高炉２の中心軸に対して対称位置にそれぞれ設置した２つのプロフィル測定装置Ａ１、Ａ２のそれぞれの反射板１２の向きを初期位置に向けて、マイクロ波送受信器１４からマイクロ波を発信する。マイクロ波は、導波管１３、アンテナ１１を介して、反射板１２により反射され、高炉内装入物４に照射された後、装入物４からの反射波をマイクロ波送受信器１４で受信して、装入物４までの距離を測定する。その際、反射板１２を、炉の内径方向の一端側から他端側の測定位置までの間、反射板駆動装置１６により回転させる。所望の空間分解能に応じて予め設定した角度ごとに、装入物４までの距離を測定してその距離データが、また、反射板駆動装置１６からはそのときの走査角度データが、データ処理部１８へ送られる。

＜座標変換（Ｓ２）＞
２つのプロフィル測定装置Ａ１、Ａ２のそれぞれのデータ処理部１８は、取得した走査角度データおよびそのときの距離データに基づいて直交座標系のデータに座標変換し、高炉内の各位置の装入物プロフィルを算出する。

＜異常点除去（Ｓ３）＞
炉内に存在する障害物などによって異常点が認められたときには、そのデータを除去する。異常点の検出は、例えば前後の測定点との角度の変化量や、測定点間距離により行う。図４は、測定点Ｐｎにおける測定値が異常点である例を示す。図４に示すように、測定点Ｐｎの１つ前の測定点Ｐ（ｎ−１）と測定点Ｐｎとを結ぶ直線と、１つ後の測定点Ｐ（ｎ＋１）と測定点Ｐｎとを結ぶ直線とがなす角度をθｎとする。同様に、測定点Ｐｎの１つ前の測定点Ｐ（ｎ−１）と測定点Ｐ（ｎ−１）の１つ前の測定点Ｐ（ｎ−２）とを結ぶ直線と、１つ後の測定点Ｐｎとを結ぶ直線とがなす角度をθ（ｎ−１）、測定点Ｐｎの１つ後の測定点Ｐ（ｎ＋１）とその前後の測定点とを結ぶ直線がなす角度をθ（ｎ＋１）、・・・として、
｜θ（ｎ−１）−θｎ｜＞Δθａ
または
｜θ（ｎ）−θ（ｎ＋１）｜＞Δθａ
ただし、Δθａは予め設定した角度の変化量のしきい値
となる場合、すなわち、測定点Ｐｎとその前後の測定点とを結ぶ直線がなす角度と、測定点Ｐ（ｎ−１）または測定点Ｐ（ｎ＋１）とその前後の測定点とを結ぶ直線がなす角度の変化量が、予め設定したしきい値Δθａを超えたときに、測定点Ｐｎの測定データが異常であると判定して、そのデータを除去する。

また、異常点の検出は、測定点間距離によって行ってもよい。すなわち、
｜Ｐ（ｎ−１）Ｐｎ｜＞Δｄａ
または
｜ＰｎＰ（ｎ＋１）｜＞Δｄａ
ただし、Δｄａは予め設定した測定点間距離のしきい値
となる場合、すなわち、測定点Ｐｎとその前の測定点Ｐ（ｎ−１）または次の測定点Ｐ（ｎ＋１）との距離が、予め設定したしきい値Δｄａを超えたときに、測定点Ｐｎの測定データが異常であると判定して、そのデータを除去する。異常点の検出は、上記の入射角度θの変化量、または測定点間距離のいずれかが、それぞれ予め設定したしきい値を超えたときに、行われる。

＜降下量補正（Ｓ４）＞
次に、測定した距離データについて、炉内反応等のための装入物の降下による補正量を求める。降下速度の求め方としては、例えば、炉内位置によらず降下速度Ｖが一定であると仮定して求めてもよい。すなわち、マイクロ波を直下に向けた位置などの任意の位置において、予め設定した同一走査角度時の１回目の距離データＤ１と、時間Ｔ後に測定した２回目の距離データＤ２から、
Ｖ＝（Ｄ２−Ｄ１）／Ｔ
で求める。降下速度Ｖの求め方は、その他任意の方法で行うことができ、炉内の半径方向について連続して求めれば、更に高精度に求められる。

＜スムージング（Ｓ５）＞
以上により得られた測定データについて、平均化などの処理を行って滑らかな曲線とし、２つのプロフィル測定装置Ａ１、Ａ２ごとに、それぞれの測定データを用いたプロフィルを作成する。

＜入射角演算（Ｓ６）＞
次に、これら２つのプロフィル測定装置Ａ１、Ａ２による測定に関して、本実施形態では、各測定点におけるマイクロ波の入射角度を演算する。

入射角度の求め方の一例を説明する。図５に示すように、プロフィル測定装置Ａ１、Ａ２のマイクロ波照射位置をＳｍ（ｍ＝１，２）、測定点をＰｍｎ（ｎ＝１，２，３，４，・・・）とする。ｍは、プロフィル測定装置のＡ１側（ｍ＝１）またはＡ２側（ｍ＝２）を表す。測定点Ｐｍｎの座標は、炉内半径方向をｘ軸、上下方向をｚ軸として、（ｘｍｎ，ｚｍｎ）で表される。Ｓ５でスムージングした後の一方のプロフィル測定装置によるプロフィルの曲線をＬｍとし、曲線Ｌｍと直線ＳｍＰｍｎとの交点をＱｍｎとする。曲線Ｌｍを微分して交点Ｑｍｎにおける曲線Ｌｍの接線を求め、その接線と直線ＳｍＰｍｎとのなす角度（０＜θｍｎ＜９０°）を、マイクロ波の入射角度θｍｎとする。そして、プロフィル測定装置ごとに、各測定点について、入射角度θｍｎを求める。尚、入射角度θｍｎの求め方は、上記の例には限らず、例えば、測定点Ｐｍｎの前後の測定点を結ぶ直線Ｐ（ｍｎ−１）Ｐ（ｍｎ＋１）と直線ＳｍＰｍｎとの角度としてもよい。

＜採用点決定（Ｓ７）＞
２つのプロフィル測定装置Ａ１、Ａ２のうち、一方の装置（ｍ側）について、Ｓ６で求めた入射角度θｍｎと半径方向位置ｘとの関係を、
θ＝ｆｍ（ｘ）
とする。そして、炉内の半径方向ｘ座標を横軸、入射角度θを縦軸として、折れ線グラフを作成する。ここで、データ取得区間は、各入射角度θｍｎを線分で結んだ折れ線とし、データ測定区間以外はθ＝０とする。図６は、通常装入時、図７は中心装入時のプロフィル測定における炉内の半径方向ｘ座標と入射角度θとの関係を示すグラフの例である。各測定点Ｐ１ｎ，Ｐ２ｎに対し、以下のようにｆ１（ｘ）とｆ２（ｘ）の大きさを比較して、測定点ごとに、いずれの測定装置の入射角度が大きいか、つまり９０°に近いかを比較し、採用するデータを決定する。すなわち、測定点Ｐ１ｎ、Ｐ２ｎについて、
ｆ１（ｘ１ｎ）≧ｆ２（ｘ１ｎ）
のときには、Ｐ１ｎを採用し、
ｆ１（ｘ２ｎ）＜ｆ２（ｘ２ｎ）
のときには、Ｐ２ｎを採用する。図６の例では、区間（１）および区間（３）は、測定装置Ａ１側の方が入射角度が９０°に近いので、測定装置Ａ１の測定データを採用し、区間（２）および区間（４）は、測定装置Ａ２側の方が入射角度が９０°に近いので、測定装置Ａ２の測定データを採用する。図７の場合は、区間（１）、（３）、（５）は測定装置Ａ１側、区間（２）、（４）、（６）は測定装置Ａ２側の測定データを採用する。

＜両側データ合成処理（Ｓ８）＞
Ｓ７で採用した両側の測定装置からのデータを組み合わせ、段差が出ないようスムーズに繋ぎ合わせることにより、図８（通常装入時）または図９（中心装入時）に示すような装入物のプロフィルが得られる。

以上のように、測定点ごとにマイクロ波の入射角度を算出し、２つのプロフィル測定装置のうち入射角度が９０°に近い方の測定データを採用することで、高精度なプロフィルが得られる。

図１０は、本発明の異なる実施形態にかかる高炉内装入物のプロフィル測定データの処理手順を示し、マイクロ波の入射角度を演算する代わりに、測定点間距離により採用するデータを選択する方法である。

図１０において、データ取得（Ｓ１）、座標変換（Ｓ２）、異常点除去（Ｓ３）、降下量補正（Ｓ４）、スムージング（Ｓ５）までの手順は、前述の図３の実施形態と同様であるため、説明を省略する。

＜測定点間距離の演算（Ｓ９）＞
ある測定点Ｐｍｎについて、ｘｚ平面上における測定点Ｐ（ｍｎ−１）、Ｐ（ｍｎ＋１）からの距離ｄ（ｍｎ−１），ｄ（ｍｎ＋１）を求め、ｄ（ｍｎ−１）、ｄ（ｍｎ＋１）のうち、より小さい方をｄｍｎとする。

＜採用点決定（Ｓ１０）＞
２つの測定装置Ａ１、Ａ２の測定データにおいて、Ｓ９で求めたｄｍｎと高炉内半径方向位置ｘとの関係を、
ｄ＝ｇｍ（ｘ）
とする。そして、炉内の半径方向ｘ座標を横軸、測定点間距離ｄを縦軸として、折れ線グラフを作成する。ここで、ｇｍ（ｘ）は各ｄｍｎを結んだ折れ線とする。各測定点Ｐ１ｎ，Ｐ２ｎに対し、以下のようにｇ１（ｘ）とｇ２（ｘ）の大きさを比較して、測定点ごとに、いずれの測定装置の測定点間距離が小さいかを比較し、採用するデータを決定する。すなわち、測定点Ｐ１ｎ、Ｐ２ｎについて、
ｇ１（ｘ１ｎ）≦ｇ２（ｘ１ｎ）
のときには、Ｐ１ｎを採用し、
ｇ１（ｘ２ｎ）≧ｇ２（ｘ２ｎ）
のときには、Ｐ２ｎを採用する。

＜両側データ合成処理（Ｓ１１）＞
図３のＳ８と同様に、Ｓ１０で採用した両側の測定装置からのデータを組み合わせ、段差が出ないようスムーズに繋ぎ合わせることにより、装入物のプロフィルが得られる。

隣接する測定点との間隔が小さいのは、測定点の分布密度が高いということであり、その区間の測定データを採用すれば、多くの測定点のデータが採用されるため、分解能の高いプロフィルが得られる。また、一定速度でマイクロ波を走査した場合、隣接する測定点同士の間隔が近い区間は、マイクロ波の入射角度が９０°に近い区間ということになる。したがって、測定点間距離が小さい方の測定データを採用することにより、マイクロ波の入射角度が９０°に近い方のデータを採用していることとなる。なお、十分な測定点数が得られる場合は、入射角度を求める方法が、精度が高く有効であるが、プロフィル形状の影響や炉内に障害物がある場合等によりデータに欠損個所が生じ、十分な測定点数が得られないときは、測定点間隔によりデータの採用を選択する図１０の方法が有効である。

また、上記の例えば図３に示す方法を実施してプロフィルを得た後、高炉内のプロフィル全体をマイクロ波のビーム径でカバーできているか、すなわち、各測定点のマイクロ波のビームの範囲に重なり部があるかどうかを計算することが好ましい。これは、マイクロ波を放射するアンテナ径と、マイクロ波の広がる角度（例えば２°）により計算する。マイクロ波のビーム径で全体がカバーできている場合は、入射角度によってデータを選択する図３の方法で得られたプロフィル形状がそのまま測定結果となる。カバーできていない部分がある場合には、その区間について、測定点間距離が小さい方の測定装置のデータを採用する図１０の方法を併用し、データを合成してプロフィル形状を求める。これにより、例えば異常点が検出されてデータが除去された区間のプロフィルを、図１０の方法でカバーして、装入物の形状や炉内状況に応じた最適なデータの合成を行い、高精度なプロフィルを得ることができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、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、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、そ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。

例えば、本発明によるプロフィル測定を行う測定装置は、図２に示す構造には限らず、上記特許文献２に記載されたような、マイクロ波距離計とホーン形のアンテナおよびアンテナを駆動する走査駆動装置からなる測定装置でもよい。

本発明は、容器内のさまざまな形状の堆積物の表面形状の測定に適用できる。

２高炉
３炉体
４装入物
５ベルレス式装入装置
６分配シュート
１１アンテナ
１２反射板
１３導波管
１４マイクロ波送受信器
１５駆動軸
１６反射板駆動装置
１８データ処理部
２０耐圧容器
２１開口部
Ａ１、Ａ２プロフィル測定装置

Claims

マイクロ波の送受信により測定対象物までの距離を測定する測定装置を、高炉の炉頂部に、前記高炉の中心軸に対して対称位置に２つ設置し、前記測定装置から、マイクロ波放射方向を、高炉内装入物の表面において前記高炉の中心軸を通る直径方向にそれぞれ走査させて前記装入物までの距離データを測定し、前記距離データ測定時のマイクロ波の走査角度データに基づいて前記距離データを座標変換し、前記高炉内装入物の表面プロフィルを演算する高炉内装入物のプロフィル測定において、
前記２つの測定装置による測定点ごとに、前記装入物の表面に対するマイクロ波の入射角度を算出して、前記入射角度が９０°に近い方の測定データを採用し、前記２つの測定装置による測定データを組み合わせて前記装入物のプロフィルを演算することを特徴とする、高炉内装入物のプロフィル測定データの処理方法。
マイクロ波の送受信により測定対象物までの距離を測定する測定装置を、高炉の炉頂部に、前記高炉の中心軸に対して対称位置に２つ設置し、前記測定装置から、マイクロ波放射方向を、高炉内装入物の表面において前記高炉の中心軸を通る直径方向にそれぞれ走査させて前記装入物までの距離データを測定し、前記距離データ測定時のマイクロ波の走査角度データに基づいて前記距離データを座標変換し、前記高炉内装入物の表面プロフィルを演算する高炉内装入物のプロフィル測定において、
前記２つの測定装置による測定データのうち、隣接する測定点との距離が小さい方の測定データを採用し、前記２つの測定装置による測定データを組み合わせて前記装入物のプロフィルを演算することを特徴とする、高炉内装入物のプロフィル測定データの処理方法。
前記２つの測定装置による測定データから、異常値と判断した測定点の測定結果を除去した後、前記入射角度を演算して、前記入射角度が９０°に近い方のマイクロ波距離計による測定データを採用し、データに欠損個所が生じた場合に、前記欠損個所について、前記２つの測定装置による測定データのうち、隣接する測定点との距離が小さい方の測定データを採用することを特徴とする、請求項１に記載の高炉内装入物のプロフィル測定データの処理方法。
ある測定点とその前後の測定点とがなす角度と、隣接する測定点とその前後の測定点とがなす角度との変化量が、予め設定したしきい値を超えたときに、当該測定点の測定データを異常値と判断してその測定点の測定結果を除去することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の高炉内装入物のプロフィル測定データの処理方法。
隣接する測定点との測定点間距離が、予め設定したしきい値を超えたときに、当該測定点の測定データを異常値と判断してその測定点の測定結果を除去することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の高炉内装入物のプロフィル測定データの処理方法。