JPH03281717A - Method and instrumetn for measuring slag level in converter - Google Patents
Method and instrumetn for measuring slag level in converterInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
コノ発明は、転炉精錬中におけるスロッピングの発生を
予知するだめの転炉内のスラグレベル計7Ipj方法及
び装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method and apparatus for a slag level meter 7Ipj in a converter for predicting the occurrence of slopping during converter refining.
[従来の技術]
転炉の精錬中に、スラグの組成及び粘性、ならびにスラ
グ中の酸素量等の諸条件により、転炉内の溶鋼表面に浮
いているスラグがフォーミングする。このようなスラグ
のフォーミングが過度に進行すると、いわゆるスロッピ
ングが発生し、溶鋼成分、全出鋼歩留まり等に悪影響を
与える。さらに、スロッピングが発生すると作業効率の
低下、排ガスのカロリーの低下、赤煙発生等の作業環境
の悪化及び装置の損傷等の問題が生じる。[Prior Art] During refining in a converter, slag floating on the surface of molten steel in the converter forms depending on conditions such as the composition and viscosity of the slag, and the amount of oxygen in the slag. When such slag forming progresses excessively, so-called slopping occurs, which adversely affects the molten steel composition, the total tapping yield, and the like. Furthermore, when slopping occurs, problems such as a decrease in work efficiency, a decrease in calories in exhaust gas, deterioration of the work environment such as generation of red smoke, and damage to equipment occur.
一方、スラグのスロッピング防止の観点からは、スラグ
フォーミング抑制剤の投入、あるいは排ガス発生量低減
策としてのランス送酸量の絞り込みが考えられる。スラ
グフォーミング剤の過剰な投入はコストの上昇及び炉内
温度の低下による熱効率の悪化をもたらし、一方送酸量
の低減は反応効率の低下による操業時間の長期化、すな
わち生産性の悪化が問題となる。On the other hand, from the viewpoint of preventing slag slopping, it is possible to introduce a slag foaming inhibitor or to reduce the amount of lance oxygen supply as a measure to reduce the amount of exhaust gas generated. Excessive use of slag forming agent increases costs and decreases thermal efficiency due to a decrease in furnace temperature. On the other hand, reducing the amount of oxygen sent causes longer operating time due to a decrease in reaction efficiency, which leads to a decrease in productivity. Become.
したがって、スロッピングの発生を防止するためには、
単なるスロッピング予知だけではなく、転炉内のスラグ
のレベルを定量的に的確に把握して適正な転炉操業を行
なう必要がある。Therefore, to prevent slopping from occurring,
In addition to simply predicting slopping, it is necessary to quantitatively and accurately grasp the level of slag in the converter in order to operate the converter appropriately.
このため、転炉内のスラグレベルを定量的に計測する技
術が考えられており、その従来技術としては、粉塵、火
炎の存在する転炉内の計測環境条件下でも直進して伝播
するマイクロ波を利用したレーダ方式のレベル計が主に
試みられている。For this reason, a technology to quantitatively measure the slag level in the converter has been considered, and the conventional technology uses microwaves that propagate straight even under measurement environmental conditions in the converter where dust and flames exist. Radar-based level meters using
従来の、マイクロ波レーダ方式によるスラグのレベル計
の一例として特開昭83−21584号公報に開示され
たものがある。第6図はこの発明の説明図で、(1)は
転炉炉体、(2)は溶鋼、(3)はスラグ、(4)は煙
道、(5)はフード、(6)はランスである。この転炉
において、搬送周波数10GHz程度のマイクロ波FM
cW方式のレーダ(11)のアンテナ(12)を転炉炉
体(1)の上方に固定し、スラグ(3)の表面に向けて
マイクロ波を送信し、この信号がスラグ(3)の表面で
反射して再びアンテナ(12)で受信されるまでの往復
の伝播時間をl fl?Iし、これを距離に換算するも
のである。An example of a conventional slag level meter using a microwave radar system is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 83-21584. Figure 6 is an explanatory diagram of this invention, in which (1) is the converter furnace body, (2) is the molten steel, (3) is the slag, (4) is the flue, (5) is the hood, and (6) is the lance. It is. In this converter, microwave FM with a carrier frequency of about 10 GHz is used.
The antenna (12) of the cW radar (11) is fixed above the converter body (1), and microwaves are transmitted toward the surface of the slag (3), and this signal is transmitted to the surface of the slag (3). The round-trip propagation time until it is reflected by the antenna (12) and received again by the antenna (12) is l fl? I and convert it into distance.
また、本発明の出願人の出願に係る特願昭63−250
784号には、第7図に示すように、フォーミングした
スラグ(3)の表面のマイクロ波に対する反射率が小さ
く、前述のFMCW方式のレーダでは感度が不足する問
題点を改善するために、搬送波周波数10GIIz程度
のマイクロ波疑似ランダム信号処理方式のレーダ(13
)を採用し、その水冷アンテナ(15)を転炉の上方か
ら水冷導波管(14)の先端に取り付けて転炉内に挿入
し、スラグ(3)の表面に向けてマイクロ波を送信し、
この信号がスラグ(3)の表面で反射して再び水冷アン
テナ(15)で受信されるまでの往復の伝播時間を計n
l L、、これを距離に換算する装置が提案されている
。In addition, the patent application filed by the applicant of the present invention 1986-250
No. 784, as shown in Figure 7, the reflectance of the surface of the formed slag (3) to microwaves is small, and in order to improve the problem that the sensitivity of the FMCW radar described above is insufficient, the carrier wave Microwave pseudo-random signal processing radar (13
), the water-cooled antenna (15) is attached to the tip of the water-cooled waveguide (14) from above the converter, inserted into the converter, and the microwaves are transmitted toward the surface of the slag (3). ,
The round-trip propagation time for this signal to be reflected on the surface of the slug (3) and received again by the water-cooled antenna (15) is calculated n.
A device has been proposed to convert this into distance.
[発明が解決しようとする課題]
以上のような従来技術では、いずれもアンテナ(12)
、(15)を取り付けるため、アンテナを固定する場所
、あるいはアンテナを挿入するための専用の穴を転炉の
上方にあるフード(5)に確保する必要がある。しかし
、フード(5)にアンテナを取り付けるための工事を施
すことは、転炉の付帯設備、例えばメインランス、サブ
ランス、副原料投入ホッパやダクト等が高密度に設置さ
れているのでスペースの取り合いが煩雑であり、設備投
資費の上昇をまねく。特に、既設の転炉に改造を加えて
アンテナを取り付ける場合や、最近では排熱回収による
省エネルギ策としてフード(5)にボイラの配管が施さ
れている場合には、フードの改造費が極めて高くなると
いう問題がある。[Problem to be solved by the invention] In all of the above conventional technologies, the antenna (12)
, (15), it is necessary to secure a place to fix the antenna or a dedicated hole for inserting the antenna in the hood (5) above the converter. However, carrying out construction work to attach the antenna to the hood (5) is difficult because the incidental equipment of the converter, such as the main lance, sub-lance, auxiliary material input hopper and duct, are installed in a high density, so it is difficult to compete for space. It is complicated and causes an increase in capital investment costs. In particular, when modifying an existing converter and installing an antenna, or when recently boiler piping has been installed in the hood (5) as an energy saving measure by recovering exhaust heat, the cost of modifying the hood is extremely high. The problem is that it gets expensive.
この発明は、上記のような課題を解決するためになされ
たしので、転炉の吹錬後期に転炉内に挿入するためのサ
ブランスの挿入穴とアンテナの挿入穴とを共用にして、
転炉の吹錬期内にアンテナとサブランスとを交替して使
用できる転炉内のスラグレベル計−I11方法及び装置
を得ることを目的とする。This invention was made to solve the above-mentioned problems, and therefore, the sub-lance insertion hole for inserting into the converter in the latter stage of converter blowing and the antenna insertion hole are shared.
An object of the present invention is to obtain a method and device for a slag level meter in a converter-I11, which allows the use of an antenna and a sublance alternately during the blowing period of the converter.
[課題を解決するための手段]
この発明に係る転炉内のスラグレベル計iip+方法は
、転炉の」二方から、サブランスとマイクロ波レーダ方
式のスラグレベル計が接続された水冷アンテナとを交換
可能にして、どちらかが転炉内に挿入されるようにし、
転炉吹錬中の前期と中期には水冷アンテナを転炉内に挿
入してスラグレベルを81 dFIし、吹錬後期には、
サブランスを転炉内に挿入するようにしたものである。[Means for Solving the Problems] The slag level meter iip+ method in a converter according to the present invention connects a sublance and a water-cooled antenna to which a microwave radar type slag level meter is connected from both sides of the converter. be interchangeable so that either one is inserted into the converter,
During the early and middle stages of converter blowing, a water-cooled antenna was inserted into the converter to maintain a slag level of 81 dFI, and during the latter stages of blowing,
The sublance is inserted into the converter.
また、この発明に係る転炉内のスラグレベル計711装
置は、転炉の上方において梁にそれぞれ回動かつ昇降可
能に取付けたサブランス及び水冷アンテナと、この水冷
アンテナに接続されたマイクロ波レーダ方式のスラグレ
ベル計とから成り、サブランスと水冷アンテナとはその
位置を交換でき、その何れか一方を転炉のフードの共通
の穴を介して転炉内に挿入しうるようにしたものである
。Further, the slag level meter 711 device in a converter according to the present invention includes a sub-lance and a water-cooled antenna that are rotatably and vertically attached to a beam above the converter, and a microwave radar system connected to the water-cooled antenna. The sub-lance and water-cooled antenna can be interchanged in position, and either one can be inserted into the converter through a common hole in the converter hood.
さらに、上記方法および装置におけるマイクロ波レーダ
方式のスラグレベル計は、疑似ランダム信号で変調した
マイクロ波を送信して、スラグ表面から反射波を受信し
、このマイクロ波の往復伝播時間を計測してこれを距離
に換算するようにしたものである。Furthermore, the microwave radar type slag level meter in the above method and apparatus transmits a microwave modulated with a pseudo-random signal, receives a reflected wave from the slag surface, and measures the round trip propagation time of this microwave. This is converted into distance.
[作用〕
サブランスは、転炉内に挿入されて溶鋼の温度の計測、
溶鋼のサンプルの取得、スラグのサンプルの取得等を行
なう。[Function] The sublance is inserted into the converter to measure the temperature of molten steel.
Obtain samples of molten steel, slag, etc.
水冷アンテナとマイクロ波レーダで構成されたスラグレ
ベル計は、アンテナからマイクロ波を送信し、これがス
ラグ表面で反射して戻ってきた反射波をアンテナで受信
し、このマイクロ波の往復の伝播時間を計測してこれに
空中のマイクロ波の伝播速度を勘案し、距離に換算する
ことによりスラグのレベルを計測する。A slag level meter, which consists of a water-cooled antenna and a microwave radar, transmits microwaves from the antenna, receives the reflected waves that are reflected back from the slag surface, and takes the round-trip propagation time of the microwaves. The slag level is measured by taking into account the propagation speed of microwaves in the air and converting it into distance.
サブランスと水冷アンテナはそれぞれ梁に回動かつ昇降
0■能に取付けられているので、これらを回動させるこ
とによりそれぞれの位置を短時間に交換でき、必要に応
じてサブランス又は水冷アンテナを転炉内に挿入できる
。The sub-lance and water-cooled antenna are each attached to the beam so that they can be rotated and moved up and down, so by rotating them, their respective positions can be changed in a short time, and if necessary, the sub-lance or water-cooled antenna can be attached to the converter. It can be inserted inside.
そこで、転炉の吹錬の前期と中期の比較的スロッピング
が生じやすい期間は、転炉内に水冷アンテナを挿入して
スラグレベルを計測し、スロッピングの予知を行なう。Therefore, during the early and middle stages of converter blowing, when slopping is relatively likely to occur, a water-cooled antenna is inserted into the converter to measure the slag level and predict slopping.
一方、スラグレベルが低く安定している吹錬の後期では
、スロッピングは発生しないが溶鋼の成分や温度などの
情報を得る必要が生じるので、サブランスを転炉内に挿
入して溶鋼温度計測やサンプリングを行なう。On the other hand, in the later stages of blowing when the slag level is low and stable, slopping does not occur, but it is necessary to obtain information such as the composition and temperature of the molten steel, so a sub-lance is inserted into the converter to measure the molten steel temperature. Perform sampling.
[発明の実施例]
第1図(a)はこの発明の一実施例を断面で示した模式
図、(b)はその平面図である。[Embodiment of the Invention] FIG. 1(a) is a schematic cross-sectional view of an embodiment of the present invention, and FIG. 1(b) is a plan view thereof.
図において、(1)は転炉炉体、(2)は溶鋼、(3)
はスラグ、(4)は煙道、(5)はフード、(24)は
排熱回収のためフード(5)の内壁に設けられたボイラ
配管、(6)はランスで、フード(5)に設けた穴(2
6)を通して転炉内に挿入されている。(16)はマイ
クロ波疑似ランダム信号処理レーダ方式のスラグレベル
計(以下スラグレベル計という)で、導波管(14)を
介して送信アンテナ(17)と受信アンテナ(18)に
接続されており、これらのアンテナはフード(5)に設
けた穴(25)を通して転炉内に挿入され、転炉内のス
ラグ(3)のレベルを計測する。In the figure, (1) is the converter furnace body, (2) is the molten steel, and (3) is the converter body.
is the slag, (4) is the flue, (5) is the hood, (24) is the boiler piping installed on the inner wall of the hood (5) for exhaust heat recovery, (6) is the lance, Hole (2)
6) into the converter. (16) is a microwave pseudo-random signal processing radar type slag level meter (hereinafter referred to as slag level meter), which is connected to the transmitting antenna (17) and receiving antenna (18) via the waveguide (14). , these antennas are inserted into the converter through holes (25) in the hood (5) and measure the level of slag (3) in the converter.
アンテナ(17)とく18)が取付けられた導波管(1
4)は、電動モータを使用した昇降器(22)で昇降で
き、蝶番(21)と電動モータによる回転装置(23)
により回動できる。(20)は梁で、回転装置(23)
と蝶番(21)を支持している。サブランス(7)も、
その昇降装置(22a) 、蝶番(21a) 、回転装
置(23a)により、フード(5)に設けた穴(25)
を通して、炉内への挿入と炉外への退避ができるように
なっている。The waveguide (1) to which the antenna (17) and 18) are attached
4) can be raised and lowered by an elevator (22) using an electric motor, and a rotating device (23) using a hinge (21) and an electric motor.
It can be rotated by (20) is a beam, and the rotating device (23)
and supports the hinge (21). Sublance (7) also
A hole (25) made in the hood (5) by the lifting device (22a), hinge (21a), and rotating device (23a)
Through this, it is possible to insert into the furnace and withdraw from the furnace.
上記のように、アンテナ(17)、(18)とサブラン
ス(7)とは、何れか一方を炉内に挿入でき、これらの
交換は短時間で行なえる。As mentioned above, either the antennas (17), (18) or the sub-lance (7) can be inserted into the furnace, and these can be replaced in a short time.
フォーミングしたスラグのマイクロ波に対する反射率は
、10−4以下と極めて小さいので、従来のFMCW方
式のマイクロ波レーダでは十分な感度か得られず、高感
度のマイクロ波レーダが必要となる。そこで、本発明で
は、疑似ランダム信号でマイクロ波を皮調した信号を利
用することにより感度を高めたレーダを使用した。その
スラグレベル計の構成を第2図に示す。これは、前述の
特願昭63−250784号で提案した距i11! 1
111定方法およびその装置と同じ技術思想に基づくも
のである。The reflectivity of the formed slag to microwaves is extremely small, 10<-4> or less, so a conventional FMCW microwave radar cannot provide sufficient sensitivity, and a highly sensitive microwave radar is required. Therefore, in the present invention, a radar with increased sensitivity is used by using a pseudo-random signal based on microwave signals. The configuration of the slag level meter is shown in Figure 2. This is the distance i11! proposed in the aforementioned Japanese Patent Application No. 63-250784! 1
It is based on the same technical idea as the 111 method and its device.
第2図において、(31)は搬送波発信器、(32)は
分配器、(33)は乗算器、(34)は送信器、(35
)はハイブリッド結合器、(3G) 、 (37)はク
ロック発生器、(38)、 (39)は疑似ランダム信
号発生器、(4o)は乗算器、(41)はローパスフィ
ルタ、(42)は受信器、(43)は乗算器、(44)
は分配器、(45)、 (411i)は乗算器、(47
) 、 (4g)はローパスフィルタ、(49) 、
(50)は二乗器、(51)は加算器、(52)は時間
71−1定器、(53)は距離換算器である。In FIG. 2, (31) is a carrier wave oscillator, (32) is a distributor, (33) is a multiplier, (34) is a transmitter, and (35) is a multiplier.
) is a hybrid combiner, (3G), (37) is a clock generator, (38), (39) are pseudorandom signal generators, (4o) is a multiplier, (41) is a low-pass filter, (42) is Receiver, (43) is a multiplier, (44)
is a divider, (45), (411i) is a multiplier, (47
), (4g) is a low-pass filter, (49),
(50) is a squarer, (51) is an adder, (52) is a time 71-1 constant, and (53) is a distance converter.
第3図は第2図の動作を説明するための波形図、第4図
は7ビツi・のM系列信号発生器の構成図であり、(5
5)は7段構成のシフトレジスタ、(56)は排他的論
理和回路である。FIG. 3 is a waveform diagram for explaining the operation of FIG. 2, and FIG. 4 is a configuration diagram of a 7-bit i M sequence signal generator.
5) is a seven-stage shift register, and (56) is an exclusive OR circuit.
次に第3図及び第4図を参照して第2図のスラグレベル
計(16)の動作を説明する。疑似ランダム信号発生器
(38) 、 (39)は例えばM系列信号発生器が使
用できる。第4図は7ビツトのM系列信号発生器の構成
を示しており、例えばECL (エミッタ・カップル・
ロジック)素子による7段構成のシフトレジスタと、排
他的論理和回路(56)により構成される。M系列信号
は符号の“]°(正電圧の+Eが対応する)と“0゛
(負電圧の−Eが対応する)の組み合せによる周期性循
環信号であり、一
本実施例の7ビツトの場合、2 1.−127個(1
27チツプともいう)の信号を発生すると1周期が完了
し、この周期を繰り返した循環信号を発生する。疑似ラ
ンダム信号発生器(38) 、 (39)は同一回路で
構成されるため、両者の出力信号は全く同一パターンの
信号となる。ただし、供給されるクロック周波数がわず
かに異なるためその1周期もわずかに異っている。また
疑似ランダム信号と1、てはM系列信号以外にも、ゴー
ルド系列信号、JPL系列信号を使用することができる
。Next, the operation of the slag level meter (16) shown in FIG. 2 will be explained with reference to FIGS. 3 and 4. For example, an M-sequence signal generator can be used as the pseudo-random signal generators (38) and (39). Figure 4 shows the configuration of a 7-bit M-series signal generator.
It is composed of a seven-stage shift register composed of (logic) elements and an exclusive OR circuit (56). The M-series signal has the sign “]° (corresponds to positive voltage +E) and “0゛
(corresponding to the negative voltage -E), and in the case of 7 bits in this embodiment, 21. -127 pieces (1
One cycle is completed when a signal of 27 chips (also referred to as 27 chips) is generated, and a circulating signal that repeats this cycle is generated. Since the pseudo-random signal generators (38) and (39) are constructed of the same circuit, their output signals have exactly the same pattern. However, since the supplied clock frequencies are slightly different, the one cycle is also slightly different. In addition to pseudorandom signals and M-sequence signals, gold-series signals and JPL-series signals can also be used.
クロック発生器(3B) 、 (37)は共に水晶発振
子を内蔵し、十分周波数の安定したクロック信号を発生
するが、その発生周波数がわずかに異っている。The clock generators (3B) and (37) both have a built-in crystal oscillator and generate clock signals with sufficiently stable frequencies, but the generated frequencies are slightly different.
本実施例ではクロック発生器(36)の発生周波数fl
をioo、004MHz、クロック発生器(37)の発
生周波数f2を99.996Ml1zと17、その周波
数差をflf 2−8 kllzとしている。クロック
発生器(36)及び(37)からそれぞれ出力されるク
ロック信号f 及びf2は、それぞれ疑似ランダム信号
発生器(38)及び(39)に供給される。疑似ランダ
ム信号発生器(38)及び(39)は、駆動用クロック
信号の周波数差によりそれぞれの1周期がわずかに異な
るが、同一パターンのM系列信号M 及びM2を出■
力する。いま2つのM系列信号M 及びM2の周■
期を求めると、
M、の周期−127x l/100.004Ml1z’
i 12G9.9492nsM2の周期−127x 1
/ 99.996MHz″:、1270.05080S
となる。即ち2つのM系列信号M 及びM2は約127
0ns (1o−9秒)の周期を有すが、両者の周期に
は約0.insの時間差がある。それ故この2つのM系
列信号M 及びM2を循環して発生させ、ある■
時刻t で2つのM系列信号のパターンが一致したとす
ると、1周期の時間経過毎に0.Insのずれが両信号
間に生じ、100周期後には1nnsのずれが両信号間
に生ずる。ここでM系列信号は1周期1270nsに1
27個の信号を発生するので、1信号の発生時間は1O
nsである。従って2つのM系列信号M 及びM2間に
Ionsのずれが生ずるということは、M系列信号が1
個分ずれたことに相当する。In this embodiment, the frequency fl of the clock generator (36) is
is ioo, 004 MHz, the generation frequency f2 of the clock generator (37) is 99.996 Ml1z and 17, and the frequency difference is flf 2-8 kllz. Clock signals f 1 and f2 output from clock generators (36) and (37), respectively, are supplied to pseudorandom signal generators (38) and (39), respectively. Pseudo-random signal generators (38) and (39) output M-sequence signals M and M2 having the same pattern, although each period is slightly different due to the frequency difference of the driving clock signal. Now finding the period of the two M-sequence signals M and M2, we get the period of M - 127x l/100.004 Ml1z'
i 12G9.9492nsM2 period - 127x 1
/ 99.996MHz'':, 1270.05080S
becomes. That is, the two M-sequence signals M and M2 are approximately 127
It has a period of 0ns (1o-9 seconds), but the period of both is about 0. There is a time difference of ins. Therefore, if these two M-sequence signals M and M2 are generated cyclically, and the patterns of the two M-sequence signals match at a certain time t, 0. A deviation of Ins occurs between both signals, and after 100 cycles, a deviation of 1 ns occurs between both signals. Here, the M-sequence signal is 1 in one period of 1270 ns.
Since 27 signals are generated, the generation time for one signal is 1O
It is ns. Therefore, the difference in Ions between the two M-sequence signals M and M2 means that the M-sequence signal is 1
This corresponds to being shifted by an individual amount.
疑似ランダム信号発生器(38)の出力M1は乗算器(
40)及び(33)に、また疑似ランダム信号発生器(
39)の出力M2は乗算器(40)及び(43)にそれ
ぞれ供給される。The output M1 of the pseudorandom signal generator (38) is sent to the multiplier (
40) and (33), and a pseudorandom signal generator (
The output M2 of 39) is supplied to multipliers (40) and (43), respectively.
搬送波発生器(31)は例えば周波数約17Gllzの
マイクロ波を発振し、その出力信号は分配器(32)に
より分配さね、乗算器(33)及びハイブリッド結合器
(35)に供給される。乗算器(33)は例えばダブル
バランスドミクサにより構成され、分配器(32)より
入力される周波数約17G)Izの搬送波と、疑似ラン
ダム信号発生器(38)より入力されるM系列信号M1
との乗算を行ない、搬送波を位相変調l−だスペクトル
拡散信号を出力し、送信器(34)へ供給する。送信器
(34)は入力されたスペクトル拡散信号を電力増幅し
、送信アンテナ(17)を介して電磁波に変換し、転炉
(1)内に向けて放射する。A carrier wave generator (31) oscillates a microwave with a frequency of about 17 Gllz, for example, and its output signal is distributed by a distributor (32) and supplied to a multiplier (33) and a hybrid combiner (35). The multiplier (33) is composed of, for example, a double-balanced mixer, and receives a carrier wave with a frequency of approximately 17G) Iz inputted from the distributor (32) and an M-sequence signal M1 inputted from the pseudorandom signal generator (38).
The carrier wave is phase-modulated and a spread spectrum signal is output, which is supplied to the transmitter (34). The transmitter (34) power amplifies the input spread spectrum signal, converts it into electromagnetic waves via the transmitting antenna (17), and radiates the electromagnetic waves into the converter (1).
ここで周波数17Gtlzの電磁波の空中での波長は約
1.8cmであり、転炉(1)内の粉塵や煙の粒子に比
へて十分長いので、粉塵等の影響を受けにくく、しかも
波長が短いのでアンテナの小形化に有利である。また送
信アンテナ(17)及び受信アンテナ(18)は例えば
ボーンアンテナを用い、指向性を鋭く絞ることによりス
ラグ而以外からの反射電力を可及的に小さくしている。Here, the wavelength of electromagnetic waves with a frequency of 17 Gtlz in the air is approximately 1.8 cm, which is sufficiently long compared to the particles of dust and smoke in the converter (1), so it is not easily affected by dust, etc., and the wavelength is approximately 1.8 cm. Since it is short, it is advantageous for downsizing the antenna. Further, the transmitting antenna (17) and the receiving antenna (18) are made of bone antennas, for example, and the directivity is sharply narrowed to minimize the reflected power from sources other than the slag.
なお、アンテナゲインは例えばいずれも約20dB程度
である。Note that the antenna gain is, for example, about 20 dB in each case.
送信アンテナ(17)から転炉(1)内に向けて放射さ
れた電磁波はスラグ而で反射され、受信アンテナ(18
)を介して電気信号に変換され受信器(42)へ入力さ
れる。受信器(42)へ入力信号が供給されるタイミン
グは、当然送信アンテナ(17)から電磁波が放射され
たタイミングから、電磁波が転炉(1)内のスラグレベ
ルまでの距離を往復し、受信アンテナ(18)に到達す
るまでの電磁波の伝播時間だけ遅延している。受信器(
42)は入力信号を増幅し乗算器(43)へ供給する。The electromagnetic waves radiated from the transmitting antenna (17) toward the inside of the converter (1) are reflected by the slag and transmitted to the receiving antenna (18).
) is converted into an electrical signal and input to the receiver (42). The timing at which the input signal is supplied to the receiver (42) is, of course, from the timing at which the electromagnetic waves are radiated from the transmitting antenna (17), the electromagnetic waves travel back and forth to the slag level in the converter (1), and then to the receiving antenna. (18) is delayed by the electromagnetic wave propagation time. Receiver (
42) amplifies the input signal and supplies it to the multiplier (43).
一方、乗算器(40)に疑似ランダム信号発生器(38
)及び(39)からそれぞれ入力されたM系列信号M
及びM2は乗算され、その乗算値の時系列信■
号はローパスフィルタ〈41)へ供給される。第3図の
(ア)はこのローパスフィルタ(41)への入力信号、
即ち、乗算器(40)の乗算値である時系列信号を示し
た波形であり、乗算器(40)へ入力される2つの疑似
ランダム信号の位相が一致している場合は+Eの出力電
圧が継続するが、両信号の位相が一致していない場合は
+Eと−Eの出力電圧がランダムに発生する。On the other hand, the multiplier (40) is connected to a pseudo random signal generator (38
) and (39) respectively.
and M2 are multiplied, and the time-series signal of the multiplied value is supplied to the low-pass filter <41). (A) in Fig. 3 is the input signal to this low-pass filter (41),
In other words, it is a waveform showing a time-series signal that is the multiplication value of the multiplier (40), and when the phases of the two pseudo-random signals input to the multiplier (40) match, the output voltage of +E is Continuing, if the phases of both signals do not match, +E and -E output voltages are randomly generated.
ローパスフィルタ(41) 、 (47) 、 (4g
)は周波数の帯域制限を行なうことにより一種の積分機
能を有し、両信号の相関演算値の積分信号として両信号
の位相が一致している場合には、第3図の(イ)に示ず
ようなパルス状信号を出力する。また両信号の位相が不
一致の場合には出力は零となる。従ってローパスフィル
タ(41)の出力には周期的にパルス状信号が発生する
。このパルス状信号は時刻の基準信号として時間測定器
(52)へ供給される。この基準信号の周期TBは、本
実施例の場合は疑似ランダム信号を7ビツトのM系列信
号M1及びM2と1.だので、1周期の波数Nは27−
1−127であり、f l−100,004M1lzS
f 2−99.996Ml1zであるので、T o −
15−875m5となる。この基準信号とその周期TB
は第3図の(1)に示される。Low pass filter (41), (47), (4g
) has a kind of integration function by limiting the frequency band, and when the phases of both signals match as an integral signal of the correlation calculation value of both signals, the signal shown in (a) in Figure 3 is obtained. Outputs a unique pulse-like signal. Further, when the phases of both signals do not match, the output becomes zero. Therefore, a pulse-like signal is periodically generated at the output of the low-pass filter (41). This pulsed signal is supplied to the time measuring device (52) as a time reference signal. In this embodiment, the period TB of this reference signal is such that the pseudo-random signal is combined with the 7-bit M-sequence signals M1 and M2 and 1. Therefore, the wave number N in one period is 27-
1-127, f l-100,004M1lzS
Since f 2−99.996Ml1z, T o −
It will be 15-875m5. This reference signal and its period TB
is shown in (1) of FIG.
また、乗算器(43)へは受信器(42)からの受信信
号と、疑似ランダム信号発生器(39)からのM系列信
号M2が入力され、両信号の乗算が行なわれる。Further, the received signal from the receiver (42) and the M-sequence signal M2 from the pseudo-random signal generator (39) are input to the multiplier (43), and the two signals are multiplied.
この乗算器(43)の乗算結果は、第1のM系列信号M
1により送信用搬送波が位相変調される受信信号の被変
調位相と、第2のM系列信号M2の位相が一致している
場合は位相の揃った搬送波信号として出力され、受信信
号の被変調位相とM系列信号M2の位相が異なるときに
は、位相のランダムな搬送波として出力され、分配器(
44)へ供給される。The multiplication result of this multiplier (43) is the first M-sequence signal M
If the modulated phase of the received signal whose transmission carrier wave is phase-modulated by 1 matches the phase of the second M-sequence signal M2, the modulated phase of the received signal is output as a phase-aligned carrier signal. When the phases of M-sequence signal M2 and
44).
分配器(44)は入力信号を2つに分配し、その分配出
力R及びR2をそれぞれ乗算器(45)及び■
(46)へ供給する。分配器(32)より送信用搬送波
の一部が供給されたハイブリッド結合器(35)は、入
力信号に対して同相成分の(位相0度の)信号工と、直
角成分の(位相90度の)信号Qとを出力し、それぞれ
乗算器(45)及び(46)へ供給する。乗算器(45
)はハイブリッド結合器(35)より入力する信号1
(即ち搬送波発振器(31)の出力と同相の信号)と、
分配器(44)より入力する前記信号R1との乗pを行
ない、同様に乗算器(46)は入力する信号Q(即ち搬
送波発振器(31)の出力と90度位相の異なる信号)
と前記信号R2との乗算を行ない、それぞれ受信信号中
の位相O変成分(■・R,)と位相90度成分(Q−R
2)とを抽出し、被検波信号として出力する。この被検
波信号としての信号1−RとQ−R2はそれぞれローパ
スフィルタ(47)及び(48)へ供給される。The distributor (44) divides the input signal into two, and supplies the divided outputs R and R2 to the multipliers (45) and (46), respectively. The hybrid combiner (35), to which a part of the transmission carrier wave is supplied from the distributor (32), receives a signal component of the in-phase component (with a phase of 0 degrees) and a signal component of the quadrature component (with a phase of 90 degrees) with respect to the input signal. ) signals Q and are supplied to multipliers (45) and (46), respectively. Multiplier (45
) is the signal 1 input from the hybrid coupler (35)
(i.e. a signal in phase with the output of the carrier wave oscillator (31)),
The multiplier (46) multiplies the signal R1 input from the divider (44) by p, and the multiplier (46) similarly receives the input signal Q (i.e., a signal with a phase difference of 90 degrees from the output of the carrier wave oscillator (31)).
is multiplied by the signal R2, and the phase O variation component (■・R,) and the phase 90 degree component (Q-R,) are obtained in the received signal, respectively.
2) and output as a test wave signal. Signals 1-R and Q-R2 as the test wave signals are supplied to low-pass filters (47) and (48), respectively.
ローパスフィルタ(47)及び(48)は周波数の帯域
制限を行なうことにより積分機能を有し、2信号の相関
演算値の積分を行なう。即ち、乗算器(43)の出力よ
り分配器(44)を介して乗算器(45)に入力する前
記信号R1と、ハイブリッド結合器(35)より乗算器
(45)に入力する前記信号Iの位相が一致したとき、
同様に乗算器(46)に入力する前記信号R2と信号Q
の位相が一致したとき、乗算器(45)及び(46)の
出力信号はそれぞれ一定極性のパルス信号(電圧十Eの
パルス信号)となり、この信号を積分したローパスフィ
ルタ(47)及び(48)の出力には大きな正電圧が得
られる。また前記信号R1と信号Iの位相が不一致のと
き、及び前記信号R2と信号Qの位相が不一致のときは
、乗算器(45)及び(46)の出力信号はそれぞれラ
ンダムに変化する正負両極性のパルス信号(即ち電圧+
Eと−Hのパルス信号)となり、この信号を積分したロ
ーパスフィルタ(47)及び(48)の出力は零となる
。The low-pass filters (47) and (48) have an integration function by limiting the frequency band, and integrate the correlation calculation values of the two signals. That is, the signal R1 is input from the output of the multiplier (43) to the multiplier (45) via the distributor (44), and the signal I is input from the hybrid combiner (35) to the multiplier (45). When the phases match,
Similarly, the signal R2 and the signal Q input to the multiplier (46)
When the phases of the multipliers (45) and (46) match, the output signals of the multipliers (45) and (46) become pulse signals of constant polarity (pulse signals of voltage 1E), and the low-pass filters (47) and (48) integrate this signal. A large positive voltage is obtained at the output. Further, when the phases of the signal R1 and the signal I do not match, and when the phases of the signal R2 and the signal Q do not match, the output signals of the multipliers (45) and (46) each have a positive and negative polarity that changes randomly. pulse signal (i.e. voltage +
E and -H pulse signals), and the outputs of the low-pass filters (47) and (48) that integrate these signals become zero.
ローパスフィルタ(47)及び(48)により上記の如
<vi分処理された位相0皮酸分と、位相90度成分の
信号は、それぞれ2乗器(49)及び(50)に供給さ
れる。2乗器(49)及び(50)はそれぞれ人力信号
の振11を2乗演算し、その演算結果の出力信号を加算
器(51)に供給する。加算器(51)は両人力信号を
加算して第3図の(つ)に示すようなパルス状検出力信
号を出力し、時間測定器(52)に供給する。The phase 0 signal component and the phase 90 degree component signal processed by the low-pass filters (47) and (48) by <vi as described above are supplied to square generators (49) and (50), respectively. Squarers (49) and (50) each square the amplitude 11 of the human input signal, and supply the output signal of the calculation result to the adder (51). The adder (51) adds the two human force signals and outputs a pulsed detection force signal as shown in (1) in FIG. 3, which is supplied to the time measuring device (52).
いまこの検出信号の最大値発生時刻をt、とする。Let us now assume that the time at which the maximum value of this detection signal occurs is t.
このように受信信号とM系列信号M2との相関処理によ
り得られた信号から送信用搬送波の位相0変成分と位相
90度成分をそれぞれ検波し、この被検波信号をそれぞ
れ積分処理後2乗演算し、この一対の2乗値の和として
スラグレベル検出信号を得る方式は構成が多少複雑であ
るが、高感度のスラグレベル検出信号を得ることができ
る。また、M系列信号のような疑似ランダム信号の相関
出力を得るようにしているので雑音の影響を低減して信
号を強調するため、信号対雑音比(S/N)の高いスラ
グレベル計測装置を実現することができる。勿論搬送波
の検波方式としてはクリスタルを用いた検波方式があり
、感度は低下するが構成が単純化されるので、仕様及び
コストによりこの方式を採用することもできる。In this way, the phase 0 variation component and the phase 90 degree component of the transmission carrier wave are detected from the signal obtained by the correlation processing between the received signal and the M-sequence signal M2, and each of the detected wave signals is subjected to integration processing and square calculation. However, although this method of obtaining a slug level detection signal as the sum of a pair of square values has a somewhat complicated structure, it is possible to obtain a highly sensitive slug level detection signal. In addition, since we are trying to obtain a correlated output of a pseudorandom signal such as an M-sequence signal, we use a slug level measuring device with a high signal-to-noise ratio (S/N) to reduce the influence of noise and emphasize the signal. It can be realized. Of course, as a carrier wave detection method, there is a detection method using a crystal, and although the sensitivity is lowered, the configuration is simplified, so this method can be adopted depending on the specifications and cost.
時間7I−]定器(52)はローパスフィルタから入力
される基準信号の最大値の発生時刻t と、加算器(5
1)から入力される検出信号の最大値の発生時刻t と
の間の時間TDを測定する。このため時間す
測定器(52)は2つの入力信号の最大値発生時刻を検
出する機能を有する。例えば、入力電圧値をクロック信
号により逐次サンプルホールドして、現在のクロック信
号によるサンプル値とクロック信号の1つ前のサンプル
値とを電圧比度器により逐次比較して、入力信号の時間
に対する増加状態から減少状態に反転する時刻を検出す
ることにより、入力信号の最大値発生時刻を検出するこ
とができる。前記時間T、は第3図(1)に示す基準信
号の最大値発生時刻t と、(つ)に示す検出信号の最
大値発生時刻t、との間の時間として示される。この時
間T、は、実際に電磁波が送信及び送信アンテナ(17
)及び(18)と、スラグの表面との間の距離を往復す
る伝播時間τのf、/ (f。The time 7I-] regulator (52) determines the generation time t of the maximum value of the reference signal input from the low-pass filter and the adder (52).
1) Measure the time TD between the maximum value of the detection signal input from time t and the time t. Therefore, the time measuring device (52) has a function of detecting the time when the maximum value of the two input signals occurs. For example, by sequentially sampling and holding the input voltage value using a clock signal, and successively comparing the sample value based on the current clock signal and the previous sample value of the clock signal using a voltage ratio device, the input voltage value is increased over time. By detecting the time when the state reverses to the decreasing state, it is possible to detect the time when the maximum value of the input signal occurs. The time T is shown as the time between the maximum value occurrence time t of the reference signal shown in FIG. 3(1) and the maximum value occurrence time t of the detection signal shown in (1). During this time T, the electromagnetic waves are actually transmitted and the transmitting antenna (17
) and (18) of the propagation time τ to travel the distance between the surface of the slug and the surface of the slug, f,/(f.
f2)倍だけ時間的に拡大されて得られる。本実施例の
場合、f 1−100.004MIIz、 f 2−9
9.996MIIZなので、12.500倍に時間が拡
大され、次式が得られる。f2) is temporally expanded by a factor of 2. In the case of this example, f 1-100.004 MIIz, f 2-9
Since it is 9.996 MIIZ, the time is expanded by 12.500 times, and the following equation is obtained.
TD −12,5QOτ
・・・[1コなお、[1コ式の時間T、は
、前記基準信号の周期TU3ごとに得られる。TD -12,5QOτ
...[1] Note that the time T in the [1] equation is obtained every cycle TU3 of the reference signal.
このように、この発明は計測時間がきわめて大きく拡大
されているので、転炉(1)内のスラグレベルを短距離
から精度よく計flPjすることができる。In this way, since the measurement time of the present invention is greatly expanded, the slag level in the converter (1) can be accurately measured flPj from a short distance.
したがって送信及び受信アンテナ(17)、 (18)
から転炉(1)内のスラグ面までの距#lxメートルを
[1コ式により求めると、次式が得られる。Therefore transmitting and receiving antennas (17), (18)
The distance #lx meters from the slag surface in the converter (1) to the slag surface in the converter (1) is determined by the following equation.
x −(f −f ) /2f ・v・TDl
2 1
−1.2 XIO’ ・T
、 ・・・[2]
送信アンテナ(17)と受信アンテナ(18)は、ひと
つで共用することもできるが、本実施例では、信号系統
の混信を低減するために個別にアンテナを設けた。それ
ぞれのアンテナの大きさは直径100■■の小型のアン
テナとして、フード(5)に設けた直径270mmの小
さな穴を通じて出入りできるようにした。x − (f − f ) /2f・v・TDl
2 1 -1.2 XIO' ・T , ...[2] The transmitting antenna (17) and the receiving antenna (18) can be used in common, but in this example, interference in the signal system is reduced. A separate antenna was installed for this purpose. Each antenna is a small antenna with a diameter of 100mm, and can be accessed through a small hole with a diameter of 270mm provided in the hood (5).
このスラグレベル計により、精度100111、応答速
度3秒で転炉内のスラグレベルをコ1測することができ
た。This slag level meter was able to measure the slag level in the converter with an accuracy of 100111 and a response speed of 3 seconds.
次に、第5図によりサブランス(7)とアンテナ(17
)、 (18)との炉内挿入切り替え方法について述べ
る。まず、着火から溶滓間及び脱炭最盛期にかけては、
スラグレベル計(16)のアンテナ(17)、(+8)
を転炉内に挿入してスラグレベルを計+111J L、
スロッピングの予知を行なう。その後の低炭期には、サ
ブランス(7)を炉内に挿入して、溶鋼の温度=−1Δ
p1、サンプリングを行なう。すなわち、着火から約6
分までの溶滓間では異常反応によりスロッピングのおそ
れがあり、またその後の脱炭最盛期にはスラグレベルが
比較的高くなるのでスロッピングのおそれがある。そこ
でスラグレベルを、?l−、(#J して、スラグレベ
ルが急激に上昇する場合やスラグレベルが所定の位置よ
りも高い場合には、炉内にコークス粉や石灰石などのフ
ォーミング防止剤を投入することとした。着火から約1
1分経過すると、精錬は低炭期となり、スラグレベルは
低く安定してスロッピングのおそれが無くなるが、今度
は精錬後期としての溶鋼温度測定や溶鋼成分調整のため
のザンブリングの必要性が生じるので、炉内にサブラン
ス(7)を挿入する。Next, as shown in Fig. 5, sublance (7) and antenna (17)
), (18) will be described below. First, from ignition to the slag period and the peak decarburization period,
Antenna (17), (+8) of slag level meter (16)
Insert it into the converter and check the slag level +111JL,
Predict slopping. During the subsequent low coal period, the sublance (7) is inserted into the furnace, and the temperature of molten steel = -1Δ
p1, sampling is performed. That is, about 6 minutes after ignition
There is a risk of slopping due to abnormal reactions between the slags and slags, and there is a risk of slopping as the slag level becomes relatively high during the peak decarburization period. So what is the slag level? l-, (#J) When the slag level rises rapidly or when the slag level is higher than a predetermined level, a foaming inhibitor such as coke powder or limestone is introduced into the furnace. Approximately 1 from ignition
After 1 minute, the refining enters the low coal stage, the slag level is low and stable, and there is no risk of slopping. However, in the later stages of refining, it is necessary to measure the temperature of the molten steel and zumbling to adjust the composition of the molten steel. , insert the sub-lance (7) into the furnace.
以上説明した実施例では、それまで9%程度のスロッピ
ング率であったのを1%以下に低減することができた。In the embodiment described above, the slopping rate, which was previously about 9%, was able to be reduced to 1% or less.
【発明の効果コ
以上説明したように、この発明によれば、サブランスと
スラグレベル計のアンテナとを、転炉のフードに設けた
共用の穴を通じて短時間に交換しながら挿入するように
したので、設備化が容易で、特に既設の転炉への改造取
り付けが簡単になる。[Effects of the Invention] As explained above, according to this invention, the sublance and the antenna of the slag level meter can be inserted and exchanged in a short time through a common hole provided in the hood of the converter. , equipment is easy to install, and in particular, it is easy to modify and install an existing converter.
また、スロッピングのおそれのある期間に転炉内のスラ
グレベルを計11−1することによりスラグの状態が正
確に把握され、スロッピングの発生を的確に予知するこ
とができるので、スロッピング抑制措置によってスロッ
ピングを防止することができる。この結果、効率の良い
転炉精錬が実現できる。In addition, by measuring the slag level in the converter by 11-1 during periods when slopping is likely, the condition of the slag can be accurately grasped and the occurrence of sloping can be accurately predicted, thereby suppressing slopping. Measures can prevent slopping. As a result, efficient converter refining can be achieved.
第1図(a)はこの発明の一実施例を模式的に示した断
面図、(1))はその平面図、第2図はこの発明の要部
をなすスラグレベル計の構成を示すブロック図、第3図
はその動作を説明するだめの波形図、第4図は7ビツト
のM系列信号発生器の構成図、第5図はこの発明におけ
るスラグレベル計の適用期間を説明するだめの線図、第
6図及び第7図は従来技術を説明するたの模式図である
。
(1)・・・転炉本体、(3)・・・スラグ、(6)・
・・ランス、(7)・・・サブランス、(16)・・・
スラグレベル計、(17)、(1g)・・・アンテナ、
(20)・・・梁、(25)・・・穴。FIG. 1(a) is a cross-sectional view schematically showing an embodiment of the present invention, (1)) is a plan view thereof, and FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a slag level meter which is the main part of the present invention. Figure 3 is a waveform diagram to explain its operation, Figure 4 is a configuration diagram of a 7-bit M-sequence signal generator, and Figure 5 is a diagram to explain the application period of the slag level meter in this invention. The diagram, FIGS. 6 and 7 are schematic diagrams for explaining the prior art. (1)...Converter body, (3)...Slag, (6)...
...Lance, (7)...Sub Lance, (16)...
Slag level meter, (17), (1g)...antenna,
(20)... Beam, (25)... Hole.
Claims (3)
方式のスラグレベル計が接続されたアンテナとを交換可
能にしてどちらかが転炉内に挿入されるようにし、転炉
吹錬中の前期と中期には前記アンテナを前記転炉内に挿
入してスラグレベルを計測し、吹錬後期には前記サブラ
ンスを前記転炉内に挿入することを特徴とする転炉内の
スラグレベル計測方法。(1) From above the converter, the sublance and the antenna connected to the microwave radar type slag level meter are made interchangeable so that either one can be inserted into the converter during the first half of the converter blowing process. A method for measuring a slag level in a converter, characterized in that the antenna is inserted into the converter in the middle stage of blowing to measure the slag level, and the sublance is inserted into the converter in the latter stage of blowing.
能に取付けたサブランス及びアンテナと、このアンテナ
に接続されたマイクロ波レーダ方式のスラグレベル計と
から成り、前記サブランスとアンテナとはその位置を交
換でき、その何れか一方を前記転炉のフードの共通の穴
を介して前記転炉内に挿入しうるように構成したことを
特徴とする転炉内のスラグレベル計測装置。(2) It consists of a sublance and an antenna that are rotatably and vertically attached to a beam above the converter, and a microwave radar type slag level meter connected to this antenna, and the location of the sublance and antenna is 1. A slag level measuring device in a converter, characterized in that the slag level measuring device in a converter is configured such that either of the two can be replaced and either one can be inserted into the converter through a common hole in the hood of the converter.
ランダム信号で変調したマイクロ波を送信してスラグ表
面から反射波を受信し、このマイクロ波の往復伝播時間
を計測してこれを距離に換算するようにしたレベル計で
ある請求項(1)記載の転炉内のスラグレベル計測方法
又は、請求項(2)記載の転炉内のスラグレベル計測装
置。(3) A microwave radar type slag level meter transmits microwaves modulated with a pseudo-random signal, receives reflected waves from the slag surface, measures the round-trip propagation time of this microwave, and converts this into distance. The method for measuring a slag level in a converter according to claim (1), or the device for measuring a slag level in a converter according to claim (2), which is a level meter configured to do the following.
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