JPH0138842B2 - - Google Patents
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- JPH0138842B2 JPH0138842B2 JP13535482A JP13535482A JPH0138842B2 JP H0138842 B2 JPH0138842 B2 JP H0138842B2 JP 13535482 A JP13535482 A JP 13535482A JP 13535482 A JP13535482 A JP 13535482A JP H0138842 B2 JPH0138842 B2 JP H0138842B2
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- Japan
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- waveguides
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
- G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
- G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
- G01F23/284—Electromagnetic waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
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- G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
- G01F23/284—Electromagnetic waves
- G01F23/2845—Electromagnetic waves for discrete levels
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N22/00—Investigating or analysing materials by the use of microwaves or radio waves, i.e. electromagnetic waves with a wavelength of one millimetre or more
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、高炉内の装入物の検出に関し、特に
高炉内高温域の装入物の検出に関る。
高炉内高温域の装入物の検出に関る。
高炉操業技術の改善に際し、炉下部高温領域
（炉腹部および朝顔部）での装入物の降下速度、
層厚などを知ることはきわめて重要である。
（炉腹部および朝顔部）での装入物の降下速度、
層厚などを知ることはきわめて重要である。
従来、比較的低温領域（400℃以下）でのこの
ような用途の検出端は種々開発されてきた。例え
ば、特開昭52−24106号公報に示されるように鉱
石とコークスの磁気特性の差を利用した検出方
法、特開昭52−14447号公報に示されるように両
者の電気抵抗の差を利用した検出方法などが開発
されている。
ような用途の検出端は種々開発されてきた。例え
ば、特開昭52−24106号公報に示されるように鉱
石とコークスの磁気特性の差を利用した検出方
法、特開昭52−14447号公報に示されるように両
者の電気抵抗の差を利用した検出方法などが開発
されている。
しかしながらこれらの方法は、磁気特性がキユ
リー点以上で消滅したり、電極が高温帯で付着物
により絶縁特性が劣化するなどの理由により、使
用範囲が低温域に限定されていた。
リー点以上で消滅したり、電極が高温帯で付着物
により絶縁特性が劣化するなどの理由により、使
用範囲が低温域に限定されていた。
本発明は、炉下部高温領域において鉱石、コー
クスなどの炉内装入物を長期的に安定して検出す
る検出方法および装置を提供することを目的とす
る。
クスなどの炉内装入物を長期的に安定して検出す
る検出方法および装置を提供することを目的とす
る。
本発明者は、電波の透過特性が鉱石とコークス
とで著しく異なり、異なりが低温領域から高温領
域に至るまでほとんど変化しないこと、したがつ
て高炉のすべての場所において電波を用いて鉱石
とコークスとを区分検出しうることを確認した。
鉱石は電波を全く透過せず、コークスはかなり良
く透過する条件が存在する。両者の識別に加え、
高炉操業上問題となる両者の混合状態の識別も可
能である。
とで著しく異なり、異なりが低温領域から高温領
域に至るまでほとんど変化しないこと、したがつ
て高炉のすべての場所において電波を用いて鉱石
とコークスとを区分検出しうることを確認した。
鉱石は電波を全く透過せず、コークスはかなり良
く透過する条件が存在する。両者の識別に加え、
高炉操業上問題となる両者の混合状態の識別も可
能である。
本発明は、このような認識に基いて、前記のよ
うに従来困難とされていた高炉下部の高温領域に
おける炉内装入物（鉱石およびコークス）に電波
を投射し、装入物の性質による電波の透過あるい
は反射状態の差から装入物層を検出しようとする
ものである。
うに従来困難とされていた高炉下部の高温領域に
おける炉内装入物（鉱石およびコークス）に電波
を投射し、装入物の性質による電波の透過あるい
は反射状態の差から装入物層を検出しようとする
ものである。
以下本発明の実例を説明する。
第１図に高炉の外観を示す。この例では、高炉
１の炉腹に本発明の検出装置２が装着されてい
る。３が羽口、４が出銑口である。
１の炉腹に本発明の検出装置２が装着されてい
る。３が羽口、４が出銑口である。
第２図に、検出装置２部における高炉１の水平
断面拡大図を示す。この実例では、第１の導波管
５1に冷却匡体６1が装着されており、導波管５1
を保護し、冷却する。冷却匡体６1には冷却水が
供給される。冷却匡体６1は炉壁７を貫通してお
り、導波管５1の先端が炉内で、匡体６1の側方に
向けて開口している。導波管５1には、炉外にお
いてマイクロ波送信器８が結合されている。導波
管５1の炉外端部には、ガスパージ用の開口が開
けられており、そこに窒素ガスN2が吹込まれる。
断面拡大図を示す。この実例では、第１の導波管
５1に冷却匡体６1が装着されており、導波管５1
を保護し、冷却する。冷却匡体６1には冷却水が
供給される。冷却匡体６1は炉壁７を貫通してお
り、導波管５1の先端が炉内で、匡体６1の側方に
向けて開口している。導波管５1には、炉外にお
いてマイクロ波送信器８が結合されている。導波
管５1の炉外端部には、ガスパージ用の開口が開
けられており、そこに窒素ガスN2が吹込まれる。
同様な第２の導波管５2には同様な第２の冷却
匡体６2が装着されており、この匡体６2が、導波
管５2の開口を導波管５1の開口に水平方向で対向
させた形で、炉壁７に装着されている。導波管５
２には、炉外においてマイクロ波受信器９が結合
されている。導波管５2にも、ガスパージ用の開
口が開けられており、そこに窒素ガスが吹込まれ
る。
匡体６2が装着されており、この匡体６2が、導波
管５2の開口を導波管５1の開口に水平方向で対向
させた形で、炉壁７に装着されている。導波管５
２には、炉外においてマイクロ波受信器９が結合
されている。導波管５2にも、ガスパージ用の開
口が開けられており、そこに窒素ガスが吹込まれ
る。
導波管５1および５2の開口は、ホーン形アンテ
ナ形状である。導波管５1および５2に吹込まれる
窒素ガスN2は、それらを冷却すると共に、開口
にコークスや鉱石が入り込まないように、開口を
パージする。開口には、コークスや鉱石の進入を
阻止するため、電波の伝搬を損なわない程度の金
網が張つてある。
ナ形状である。導波管５1および５2に吹込まれる
窒素ガスN2は、それらを冷却すると共に、開口
にコークスや鉱石が入り込まないように、開口を
パージする。開口には、コークスや鉱石の進入を
阻止するため、電波の伝搬を損なわない程度の金
網が張つてある。
第３図に、第２図に示す構造であつて２つの導
波管５1，５2の開口の間を20cmとした時の検出装
置の検出データを示す。使用帯域はＸバンド
（10GHz前後）で、受信電力は、鉱石層内ではほ
とんど０（＝−86dBm）であり、コークス中では
−40〜−50dBmで、両者の差は40〜50dBであ
る。
波管５1，５2の開口の間を20cmとした時の検出装
置の検出データを示す。使用帯域はＸバンド
（10GHz前後）で、受信電力は、鉱石層内ではほ
とんど０（＝−86dBm）であり、コークス中では
−40〜−50dBmで、両者の差は40〜50dBであ
る。
第４図に装入物降下不良状態であつたときの測
定データを示す。図中のａは、長時間コークス層
のみが続いた例であり、ｂは、長時間鉱石層のみ
が続いた例であり、ｃは、混合層が続いた例であ
る。炉腹部の温度は1000〜1200℃であり、鉱石の
磁性は消滅しているが、両者の差は明瞭である。
すなわちこの図から本発明の装置が高温領域でも
装入状態が測定可能であり、従来分からなかつた
炉下部の装入物の降下状態がはじめて明瞭に計測
できるようになつたことを示している。
定データを示す。図中のａは、長時間コークス層
のみが続いた例であり、ｂは、長時間鉱石層のみ
が続いた例であり、ｃは、混合層が続いた例であ
る。炉腹部の温度は1000〜1200℃であり、鉱石の
磁性は消滅しているが、両者の差は明瞭である。
すなわちこの図から本発明の装置が高温領域でも
装入状態が測定可能であり、従来分からなかつた
炉下部の装入物の降下状態がはじめて明瞭に計測
できるようになつたことを示している。
また第２図に示す検出装置２と同様な検出装置
をもう１組、装置２の上方又は下方に装備し、そ
れぞれでコークス層と鉱石層とを各時点で区分検
出することにより、装入物の降下速度および層厚
を検出しうる。すなわち、上方および下方の検出
装置の検出データをそれぞれ時系列でメモリ装置
又はレコーダに記録し、２組のデータの時系列パ
ターンを比較して、コークス層および鉱石層それ
ぞれの層厚および降下速度を求めることが出来
る。
をもう１組、装置２の上方又は下方に装備し、そ
れぞれでコークス層と鉱石層とを各時点で区分検
出することにより、装入物の降下速度および層厚
を検出しうる。すなわち、上方および下方の検出
装置の検出データをそれぞれ時系列でメモリ装置
又はレコーダに記録し、２組のデータの時系列パ
ターンを比較して、コークス層および鉱石層それ
ぞれの層厚および降下速度を求めることが出来
る。
また２組の検出装置のマイクロ波発信ユニツト
は１つのものとして共用しうる。その例を第５ａ
図に示す。縦方向には上から第２、第１および第
３の冷却匡体６2，６1および６3がこの順に、ま
た、水平方向には第１の冷却匡体６1が、匡体６2
および６3より等距離離して配置されている。
は１つのものとして共用しうる。その例を第５ａ
図に示す。縦方向には上から第２、第１および第
３の冷却匡体６2，６1および６3がこの順に、ま
た、水平方向には第１の冷却匡体６1が、匡体６2
および６3より等距離離して配置されている。
配置関係を第５ｂ図に示す。匡体６1〜６3に
は、第２図に示すものと同様な導波管がそれぞれ
装着されている。そして、匡体６1の導波管には
マイクロ波発信器が結合され、匡体６2および６3
にはそれぞれマイクロ波発信器９1および９2が結
合されている。受信器９1および９2の検出信号は
信号処理回路１０に与えられ、該回路１０が受信
器９1および９2の検出信号S1tおよびS2tを記憶す
る。高炉の縦方向上下の検出信号S1t，S2tは、第
６ａ図に示すように類似の波形を示す。さらに信
号処理回路１０は、S1t，S2tの相互相関関数を計
算し、下段の出力S2tが上段の出力S1tより遅れて
いる時間Ｔを求める。すなわち、信号処理回路１
０は、現在サンプリングした信号S2tの値に、現
在サンプリングした信号S1tから順に１サンプリ
ング周期づつ前の記憶信号S1tを乗算して、各積
を比較し、かつ１サンプリング周期dTずらす毎
にずらした時間Ｔ＝ΣdTを積算し、乗算した積
がピークになつたときの時間Ｔを求める。この時
間Ｔは、上段の検出装置で検出された層が下段の
検出装置で検出されるまでの時間、すなわち、上
下検出装置間を炉内装入物が降下する時間であ
る。
は、第２図に示すものと同様な導波管がそれぞれ
装着されている。そして、匡体６1の導波管には
マイクロ波発信器が結合され、匡体６2および６3
にはそれぞれマイクロ波発信器９1および９2が結
合されている。受信器９1および９2の検出信号は
信号処理回路１０に与えられ、該回路１０が受信
器９1および９2の検出信号S1tおよびS2tを記憶す
る。高炉の縦方向上下の検出信号S1t，S2tは、第
６ａ図に示すように類似の波形を示す。さらに信
号処理回路１０は、S1t，S2tの相互相関関数を計
算し、下段の出力S2tが上段の出力S1tより遅れて
いる時間Ｔを求める。すなわち、信号処理回路１
０は、現在サンプリングした信号S2tの値に、現
在サンプリングした信号S1tから順に１サンプリ
ング周期づつ前の記憶信号S1tを乗算して、各積
を比較し、かつ１サンプリング周期dTずらす毎
にずらした時間Ｔ＝ΣdTを積算し、乗算した積
がピークになつたときの時間Ｔを求める。この時
間Ｔは、上段の検出装置で検出された層が下段の
検出装置で検出されるまでの時間、すなわち、上
下検出装置間を炉内装入物が降下する時間であ
る。
信号処理回路１０は、この時間Ｔと上下検出装
置間距離Ｌとより、ｖ＝Ｌ／Ｔで装入物の降下速
度ｖを求める。また、信号処理回路１０は、検出
信号S1t，S2tそれぞれの、定レベル（−60dBm）
以上の区間Tcと以下の区間Tm（第６ｂ図参照）
を計数して、コークス層厚Hc＝Tc×ｖおよび鉱
石層厚Hm＝Tm×ｖを求める。
置間距離Ｌとより、ｖ＝Ｌ／Ｔで装入物の降下速
度ｖを求める。また、信号処理回路１０は、検出
信号S1t，S2tそれぞれの、定レベル（−60dBm）
以上の区間Tcと以下の区間Tm（第６ｂ図参照）
を計数して、コークス層厚Hc＝Tc×ｖおよび鉱
石層厚Hm＝Tm×ｖを求める。
鉱石層の電波吸収はきわめて大きく、コークス
層の電波吸収はきわめて小さいので、鉱石層の検
出信号レベルを０として、コークス層の検出信号
レベルを高い解像度で得ることが出来る。第６ｂ
図に示すように、検出信号を０レベルよりも僅か
に高い電力レベルで２値信号に変換することによ
り、コークス層と鉱石層の検出が２値的になる。
このように整形した信号からHc＝Tc×ｖおよび
Hm＝Tm×ｖを計算して層厚を求めると、より
正確な計測が出来る。
層の電波吸収はきわめて小さいので、鉱石層の検
出信号レベルを０として、コークス層の検出信号
レベルを高い解像度で得ることが出来る。第６ｂ
図に示すように、検出信号を０レベルよりも僅か
に高い電力レベルで２値信号に変換することによ
り、コークス層と鉱石層の検出が２値的になる。
このように整形した信号からHc＝Tc×ｖおよび
Hm＝Tm×ｖを計算して層厚を求めると、より
正確な計測が出来る。
装入物からの反射電力を測定してコークスと鉱
石を識別することも可能である。反射法の場合に
は、送受信アンテナが共用できるので、検出装置
の機構が簡単になる。
石を識別することも可能である。反射法の場合に
は、送受信アンテナが共用できるので、検出装置
の機構が簡単になる。
第７図に、反射法で実施するもう１つの実施例
を示す。この実施例では、すでに説明した導波管
と同様な導波管５が冷却匡体６に装着されてお
り、導波管５にマイクロ波送信器８およびマイク
ロ波受信器９が結合されている。マイクロ波送信
器８で発信され、導波管５に送出された電波は、
導波管５の開口より炉内に出て、コークス層およ
び／又は鉱石層で反射されて導波管５に戻り、マ
イクロ波受信器９で受信処理される。受信器９
は、方向性結合器を介して導波管５に結合されて
いる。
を示す。この実施例では、すでに説明した導波管
と同様な導波管５が冷却匡体６に装着されてお
り、導波管５にマイクロ波送信器８およびマイク
ロ波受信器９が結合されている。マイクロ波送信
器８で発信され、導波管５に送出された電波は、
導波管５の開口より炉内に出て、コークス層およ
び／又は鉱石層で反射されて導波管５に戻り、マ
イクロ波受信器９で受信処理される。受信器９
は、方向性結合器を介して導波管５に結合されて
いる。
このような方式の検出装置での測定データを第
８図に示す。第８図に示すように、反射法では、
コークス層と鉱石層とで受信電力の差が小さい。
信号処理はやや複雑になるが、受信電力差が
20dB〔−50−（70）〕もあるので、容易に２値化処
理しうる。コークス層と鉱石層を区分検出しう
る。
８図に示す。第８図に示すように、反射法では、
コークス層と鉱石層とで受信電力の差が小さい。
信号処理はやや複雑になるが、受信電力差が
20dB〔−50−（70）〕もあるので、容易に２値化処
理しうる。コークス層と鉱石層を区分検出しう
る。
以上の通り、本発明の検出方法および装置は、
簡単な構造であるがコークス層と鉱石層とを明確
に区分検出しうる。低温と高温で検出特性は実質
上変化せず、高炉炉腹部、朝顔部等の、きわめて
温度が高い部分の炉内装入物を検出しうる。
簡単な構造であるがコークス層と鉱石層とを明確
に区分検出しうる。低温と高温で検出特性は実質
上変化せず、高炉炉腹部、朝顔部等の、きわめて
温度が高い部分の炉内装入物を検出しうる。
第１図は高炉の外観概要を示す側面図、第２図
は第１図の、本発明検出装置の水平断面図であ
る。第３図および第４図は第２図に示す受信器９
の受信電力を示すグラフである。第５ａ図は本発
明のもう１つの実施例の概要を示す側面図、第５
ｂ図は炉内側から見た正面図、第６ａ図および第
６ｂ図は検出信号を示すグラフである。第７図は
本発明のもう１つの実施例を示す断面図、第８図
は検出信号を示すグラフである。 １：高炉、２：検出装置、３：羽口、４：出銑
口、５，５1，５2：導波管（電磁波伝搬手段）、
６，６1，６2：冷却匡体（冷却手段）、７：炉壁、
８：マイクロ波送信器（電磁波送信器）、９，９
１，９2：マイクロ波受信器（電磁波受信器）、１
０：信号処理器、Ａ：炉口、Ｂ：炉胸、Ｃ：炉
腹、Ｄ：朝顔、Ｅ：炉床。
は第１図の、本発明検出装置の水平断面図であ
る。第３図および第４図は第２図に示す受信器９
の受信電力を示すグラフである。第５ａ図は本発
明のもう１つの実施例の概要を示す側面図、第５
ｂ図は炉内側から見た正面図、第６ａ図および第
６ｂ図は検出信号を示すグラフである。第７図は
本発明のもう１つの実施例を示す断面図、第８図
は検出信号を示すグラフである。 １：高炉、２：検出装置、３：羽口、４：出銑
口、５，５1，５2：導波管（電磁波伝搬手段）、
６，６1，６2：冷却匡体（冷却手段）、７：炉壁、
８：マイクロ波送信器（電磁波送信器）、９，９
１，９2：マイクロ波受信器（電磁波受信器）、１
０：信号処理器、Ａ：炉口、Ｂ：炉胸、Ｃ：炉
腹、Ｄ：朝顔、Ｅ：炉床。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 電波を高炉内装入物層内に放射し、該電波の
透過あるいは反射電力を受信し、該受信電力の差
からコークスと鉱石の識別を行うことを特徴とす
る高炉内装入物検出方法。 ２ 電波を高炉内装入物層内に放射し、該電波の
通過あるいは反射電波を垂直方向に多段的に受信
し、該受信電力の差から装入物の層厚および降下
速度を検出することを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の高炉内装入物検出方法。 ３ 高炉炉壁に、冷却機構が囲繞しかつ一端が開
口した導波管に電波送信器および受信器を接続し
てなる高炉内装入物検出装置。 ４ 二個の導波管を高炉炉壁に取付け、炉内にお
いてその開口部を対向させ、第１の導波管に送信
器を、第２の導波管に受信器を接続した特許請求
の範囲第３項記載の高炉内装入物検出装置。 ５ 第１の導波管、第２の導波管および第３の導
波管を高炉炉壁に垂直方向に第２、第１および第
３の順に、かつ水平方向に第１と第２および第３
の導波管とを離して配置し、第１の導波管に送信
器を、第２、第３の導波管に受信器を接続した特
許請求の範囲第３項記載の高炉内装入物検出装
置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13535482A JPS5926038A (ja) | 1982-08-03 | 1982-08-03 | 高炉内装入物検出方法および装置 |
| EP83304312A EP0101219B1 (en) | 1982-08-03 | 1983-07-26 | Method and apparatus for supervising charges in blast furnace |
| DE8383304312T DE3363514D1 (en) | 1982-08-03 | 1983-07-26 | Method and apparatus for supervising charges in blast furnace |
| CA000433587A CA1200903A (en) | 1982-08-03 | 1983-07-29 | Method and apparatus for supervising charges in blast furnace |
| US06/519,245 US4641083A (en) | 1982-08-03 | 1983-08-01 | Method and apparatus for supervising charges in blast furnace using electromagnetic waves |
| KR1019830003629A KR880000638B1 (ko) | 1982-08-02 | 1983-08-03 | 고로의 장입물을 점검하는 방법 및 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13535482A JPS5926038A (ja) | 1982-08-03 | 1982-08-03 | 高炉内装入物検出方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5926038A JPS5926038A (ja) | 1984-02-10 |
| JPH0138842B2 true JPH0138842B2 (ja) | 1989-08-16 |
Family
ID=15149789
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13535482A Granted JPS5926038A (ja) | 1982-08-02 | 1982-08-03 | 高炉内装入物検出方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5926038A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003014659A (ja) * | 2001-06-28 | 2003-01-15 | Earthnics Corp | 水分計測装置 |
| CN104111350A (zh) * | 2014-06-23 | 2014-10-22 | 中国矿业大学(北京) | 一种爆区附近表层岩石速度测量系统及测量方法 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6230938A (ja) * | 1985-04-11 | 1987-02-09 | Nippon Steel Corp | 落下中の物体の粒度測定法 |
| JPH06117989A (ja) * | 1992-10-02 | 1994-04-28 | Nippon Steel Corp | 粒子分布ピッチ測定方法および装置 |
| JPH06117990A (ja) * | 1992-10-06 | 1994-04-28 | Nippon Steel Corp | 移動層内粒子種類識別方法 |
| JP5787607B2 (ja) * | 2011-05-10 | 2015-09-30 | 新日鐵住金株式会社 | 高炉内装入物のプロフィル測定装置 |
-
1982
- 1982-08-03 JP JP13535482A patent/JPS5926038A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003014659A (ja) * | 2001-06-28 | 2003-01-15 | Earthnics Corp | 水分計測装置 |
| CN104111350A (zh) * | 2014-06-23 | 2014-10-22 | 中国矿业大学(北京) | 一种爆区附近表层岩石速度测量系统及测量方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5926038A (ja) | 1984-02-10 |
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