JP6844768B2

JP6844768B2 - 高炉用レベル計

Info

Publication number: JP6844768B2
Application number: JP2016199431A
Authority: JP
Inventors: 早衛萱野
Original assignee: Wadeco Co Ltd
Current assignee: Wadeco Co Ltd
Priority date: 2016-10-07
Filing date: 2016-10-07
Publication date: 2021-03-17
Anticipated expiration: 2036-10-07
Also published as: JP2018059175A

Description

本発明は、マイクロ波やミリ波のような検出波を用いて高炉内の装入物の堆積量を検出するレベル計に関する。

高炉では、鉄鉱石やコークス等の装入物の堆積量を管理するために、レベル計が使用されている。図３に示すように、従来の高炉用レベル計１は、高炉１００の炉頂または炉頂近傍に設けた開口１０１の外側にアンテナ１０を取り付け、マイクロ波の送受信器２０からのマイクロ波を炉内に送信し、この送信波Ｍ_Ｔが鉄鉱石やコークス等の装入物２００の表面で反射された反射波Ｍ_Ｒを送受信器２０で受信し、送信波Ｍ_Ｔと反射波Ｍ_Ｒとの位相差を基に装入物２００の堆積量を検出している（例えば、特許文献１、２参照）。尚、図中の符号３０は、アンテナ１０と送受信器２０とを連結する導波管である。

しかしながら、炉内からは鉄鉱石やコークスの粉塵が吹き上がり、開口１０１を通じてアンテナ１０や導波管３０に侵入して測定精度を低下させる。また、粉塵で導波管３０が閉塞すると、マイクロ波の送受信ができなくなる。そこで、特許文献３では、導波管３０の適所に枝管を付設して不活性ガスを供給したり、アンテナ１０にガス噴出孔を設けて不活性ガスを供給したりしている。

実公昭６２−２８０７号公報実開昭５５−１７９３６４号公報特開２００６−３８７５６号公報

しかしながら、特許文献３のように導波管３０やアンテナ１０の内部に不活性ガスを供給する方法では、微粉には有効であるものの、ある程度大きな粉塵の浸入防止には不十分である。開口１０１にバルブ弁を設け、測定時にバルブ弁を開けることも考えられるが、測定の度にバルブ弁の開閉作業が必要になり、測定作業が煩雑になるばかりでなく、測定間隔が長くなり、装入物２００の降下に異常がある場合に迅速に対処することができない。

また、アンテナ１０は、開口１０１から鉛直に立った状態で取り付けられるため、設置スペースも高くなる。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、炉内からの微粉は勿論のこと、比較的大きな粉塵の装置内への浸入をこれまでよりも防ぐことができ、連続測定が可能で装入物の降下の異常を瞬時に検知でき、更には設置スペースも少なくて済む高炉用レベル計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用レベル計を提供する。
（１）検出波の送受信器からの検出波を、高炉の炉頂の開口を通じて炉内に送信し、炉内の装入物の表面で反射された反射波を前記開口を通じて前記送受信器へと送り、該送受信器で受信して前記装入物の堆積状態を検出する高炉用レベル計において、
前記開口から鉛直に炉外に延びる鉛直部と、前記鉛直部から屈曲して延びる水平部とからなる筒体と、
前記水平部の、前記鉛直部とは反対側の端部に設置されるアンテナと、
を備え、
前記筒体は、前記鉛直部と前記水平部との屈曲部に相当する部分に、該筒体の軸線に対して４５°傾斜して前記開口及び前記アンテナと対向する反射板となる反射面を形成していることを特徴とする高炉用レベル計。
（２）前記反射板と前記アンテナとの間に、前記反射板側から順に、金網と、検出波を透過する耐熱材料からなる織布と、検出波を透過する耐熱材料からなる非通気性の隔壁とを配設したことを特徴とする上記（１）記載の高炉用レベル計。
（３）前記織布と前記隔壁との間に不活性ガスを供給することを特徴とする上記（２）記載の高炉用レベル計。
（４）前記筒体の、前記反射板と対面する部分に、高炉側に下降する傾斜面が形成されていることを特徴とする上記（１）〜（３）の何れか１項に記載の高炉用レベル計。

本発明の高炉用レベル計では、炉内からの粉塵は先ず反射板に衝突し、比較的大きな粉塵であっても、その大部分が炉内に落下し、アンテナ側に侵入する粉塵量を大幅に少なくすることができる。また、高炉の開口を塞ぐ必要がなく、連続測定が可能であるため、装入物の降下に異常があった場合に迅速に対処することができ、高炉を安定して操業することができる。更には、装置全体が略Ｌ字状を呈しているため、アンテナを開口から鉛直に立った状態で取り付けている高炉用レベル計に比べて設置スペースを低くすることができる。

本発明の高炉用レベル計を示す断面図である。図１に示す金網を示す表面図である。従来の高炉用レベル計を示す断面図である。

以下、本発明に関して図面を参照して詳細に説明する。

図１に示すように、本発明の高炉用レベル計１は、略Ｌ字状を呈する筒体４０を備え、その一端にアンテナ１０が収容されており、他端が高炉１００の開口１０１に連結している。開口１０１は、高炉１００の炉頂または炉頂付近に形成されている。

筒体４０は、開口１０１から鉛直に炉外に延びる鉛直部４１と、点線で示すように、鉛直部４１から直角に屈曲して延びる水平部４２とで構成されている。水平部４２の端部は閉じられており、この端面４３にアンテナ１０が取り付けられる。水平部４１の端面４３にアンテナ１０を取り付けることにより、図３に示すようにアンテナ１０を開口１０１に連続して鉛直に取り付ける場合に比べて、開口１０１からの熱の影響を軽減することができる。

また、アンテナ１０には導波管３０を介して送受信器２０が接続しており、アンテナ１０からマイクロ波やミリ波等の検出波が送信される。水平部４２の端部は閉じられて端面４３が形成されているため、開口１０１からの熱による影響は送受信器２０には実質的にない。検出波としてはミリ波が好ましく、マイクロ波を用いる場合に比べて導波管３０の口径が小さくなるため、粉塵が導波管３０に入り難くなる。

アンテナ１０は、パラボラアンテナでもよく、図示されるように、誘電体レンズ１１を付設したレンズ付きホーンアンテナにすることもできる。レンズ付きホーンアンテナでは、誘電体レンズ１１により検出波の指向性が高まり、また、ホーン長を短くして筒体４０を短尺化することができる。

筒体４０の屈曲部４５には、反射板５０が収容されている。反射板５０は、開口１０１及びアンテナ１０に対向するように、筒体４０の軸線に対して４５°傾斜している。また、図示は省略するが、反射板５０の裏面（アンテナ１０とは反対側の面）の中心に支軸を取り付け、非測定時に支軸を回動させて反射板５０により開口１０１を塞ぐ構成にすることもできる。この回動により、非測定時の粉塵の浸入を防ぐことができる。

また、上記のように反射板５０を別体とせず、筒体４０の屈曲部４５に相当する部分を、開口１０１及びアンテナ１０に対向するように、４５°傾斜した傾斜面にして反射板５０にすることもできる。

上記のようにアンテナ１０と反射板５０とを対向配設することにより、検出波は、アンテナ１０から送信され、筒体４０の水平部４２の内部を伝搬して反射板５０に至り、反射板５０で反射されて炉内へと送られる（送信波Ｍ_Ｔ）。そして、送信波Ｍ_Ｔは、炉内に堆積している鉄鉱石やコークス等の装入物２００の表面で反射され（反射波Ｍ_Ｒ）、開口１０１を通じて反射板５０に至り、反射板５０で反射されて送受信器２０で受信される。送受信器２０では、送信波Ｍ_Ｔと反射波Ｍ_Ｒとの位相差を基に装入物２００までの距離を算出し、装入物２００の堆積量を求める。尚、装入物２００の堆積量は、図示しない表示装置に表示される。

炉内では装入物の粉塵が吹き上がり、開口１０１を通じて高炉用レベル計１の筒体４０に侵入する。しかし、開口１０１の直上には反射板５０があり、大径の粉塵を含めて粉塵の大部分が反射板５０に衝突して落下する。そのため、アンテナ１０まで進む粉塵は、図３に示すように、アンテナ１０が開口１０１に対して鉛直に設置された高炉用レベル計１に比べて大幅に少なくなる。しかも、筒体４０が略Ｌ字状であり、検出波はこの内部を伝搬するため、図３に示した高炉用レベル計１に比べて、アンテナ１０の鉛直分（高さ部分）が無くなり設置スペースも少なくて済む。

また、粉塵の中には微細な浮遊物も含まれており、この微細な浮遊物は反射板５０に衝突しても、落下せずに筒体４０の水平部４２を浮遊してアンテナ１０に到達するおそれがある。そこで、アンテナ１０の前面に、検出波を透過する耐熱材料からなる織布７０を設置することが好ましい。尚、この織布７０として、例えば、宇部興産株式会社製の「チラノ繊維」を緻密に編んだものを用いることができる。チラノ繊維は、シリコン、チタンまたはジルコニウム、炭素、酸素から成る連続繊維であり、耐熱性を有し、検出波であるマイクロ波やミリ波を透過する。

但し、織布７０には微粉が付着するため、織布７０のアンテナ側から不活性ガスを吹き出して付着を防止することが好ましい。そのためには、織布７０とアンテナ１０との間に、耐熱性で、検出波を透過する材料からなる非通気性の隔壁８０（例えば、セラミックス板）を設置するとともに、織布７０と隔壁８０との間の空間にガス供給口９０を通じて窒素ガス等の不活性ガスを供給する。

上記したように、粉塵は反射板５０に衝突して落下し、その大部分は開口１０１から炉内に落下するが、一部はアンテナ側に反射する。そして、点線で示すように、筒体４０の鉛直部４１と水平部４２とが直角に屈曲していると、水平部４２の鉛直部側の底面４６に粉塵が堆積して検出波の送受信に悪影響を及ぼす。そこで、実線で示すように、筒体４０の反射板５０と対向する部分を、開口１０１に向かって下降する傾斜面４７にすることが好ましい。反射板５０でアンテナ側に反射した粉塵があっても、この傾斜面４７を降下して開口１０１から炉内に落下する。

また、粉塵の中には大径の粉塵も含まれ、アンテナ側に反射する場合もある。そのため、織布７０を設置した場合、大径の粉塵が衝突して織布７０が損傷するおそれがある。そこで、織布７０の反射板側の面に、金網６０を設置することが好ましい。織布７０と金網６０とは、間隔を空けて配置してもよいし、重ねてもよい。図２は金網６０の一例を示す正面図であるが、金属製の枠体６１に、金属製の横棒６２及び縦棒６３を格子状に溶接等で取り付けたものである。また、図示は省略するが、金属板に多数の孔を開けたものであってもよい。

尚、織布７０及び隔壁８０は耐熱材料からなるため、開口１０１からの熱に対してアンテナ１０を更に防御することができる。

このように、本発明の高炉用レベル計１は、省スペースであり、開口１０１を開口したままでも炉内からの粉塵の侵入を防止でき、連続測定が可能である。そのため、装入物２００の降下に異常があったときに即座に対応可能であり、安定した高炉の操業が可能になる。

１高炉用レベル計
１０アンテナ
２０送受信器
３０導波管
４０筒体
４１鉛直部
４２水平部
５０反射板
６０金網
７０織布
８０隔壁
１００高炉
１０１開口
２００装入物

Claims

検出波の送受信器からの検出波を、高炉の炉頂の開口を通じて炉内に送信し、炉内の装入物の表面で反射された反射波を前記開口を通じて前記送受信器へと送り、該送受信器で受信して前記装入物の堆積状態を検出する高炉用レベル計において、
前記開口から鉛直に炉外に延びる鉛直部と、前記鉛直部から屈曲して延びる水平部とからなる筒体と、
前記水平部の、前記鉛直部とは反対側の端部に設置されるアンテナと、
を備え、
前記筒体は、前記鉛直部と前記水平部との屈曲部に相当する部分に、該筒体の軸線に対して４５°傾斜して前記開口及び前記アンテナと対向する反射板となる反射面を形成していることを特徴とする高炉用レベル計。
前記反射板と前記アンテナとの間に、前記反射板側から順に、金網と、検出波を透過する耐熱材料からなる織布と、検出波を透過する耐熱材料からなる非通気性の隔壁とを配設したことを特徴とする請求項１記載の高炉用レベル計。
前記織布と前記隔壁との間に不活性ガスを供給することを特徴とする請求項２記載の高炉用レベル計。
前記筒体の、前記反射板と対面する部分に、高炉側に下降する傾斜面が形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の高炉用レベル計。