JPH03503186A - Measurement of blast furnace raceway parameters - Google Patents

Measurement of blast furnace raceway parameters

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JPH03503186A
JPH03503186A JP50242389A JP50242389A JPH03503186A JP H03503186 A JPH03503186 A JP H03503186A JP 50242389 A JP50242389 A JP 50242389A JP 50242389 A JP50242389 A JP 50242389A JP H03503186 A JPH03503186 A JP H03503186A
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raceway
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reflection
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JP50242389A
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スコット,ジョン クリストファー
フィシュ,スチュアート アルフレッド
スカイフェ,ピーター ハンセン
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ザ ブロークン ヒル プロプライエタリー カンパニー リミテツド
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 高炉のレースウェイのパラメータの測定本発明は、高炉のレースウェイの深さ、 明るさおよび/または温度の様なレースウェイのパラメータの測定に関する。[Detailed description of the invention] Measurement of Blast Furnace Raceway Parameters The present invention can measure the depth of blast furnace raceways, Concerning the measurement of raceway parameters such as brightness and/or temperature.

レースウェイは、製鉄用高炉の羽口の直ぐ前接の空間であり、ここでは、コーク ス粒子および気体の回転する流れが羽口から出る高温の送風によって形成される 。レースウェイ領域の温度は、代表的に約2000℃である。The raceway is the space immediately in front of the tuyere of a steelmaking blast furnace. A rotating stream of particles and gas is formed by a hot blast of air exiting the tuyere. . The temperature in the raceway area is typically about 2000<0>C.

幾つかのレースウェイは、炉の周辺のまわりに均等に分配され、その作用は、炉 の負荷に対して高温還元ガスを発生して分配することである。安定した炉の操業 は、耐火物の損傷を防止して安定した負荷の降下を維持するためにこの^温還元 ガス流の炉の中心への閉じ込めを必要とする。Several raceways are evenly distributed around the perimeter of the furnace, and their action generation and distribution of high-temperature reducing gas to the load. Stable furnace operation This temperature reduction is applied to prevent damage to the refractories and maintain a stable load drop. Requires confinement of the gas flow to the center of the furnace.

レースウェイの深さおよび形状は、高炉の詰込まれた床における気体および熱の 流れの分布の基本的な決定要素であり、従って、炉の操業および効率に著しい影 響を及ぼす。レースウェイ深さ検知の一般的な利用の可能性は、炉燃焼帯に生じ る過程の基本的な理解を向上することにより著しい効果を有することを期待し得 る。操業の観点から、レースウェイ深さ測定は、次の領域において寄与すること を期待し得る。The depth and shape of the raceways are controlled by the flow of gas and heat in the packed bed of the blast furnace. is a fundamental determinant of flow distribution and therefore has a significant impact on furnace operation and efficiency. make an impact. The potential for general use of raceway depth sensing arises in the furnace combustion zone. It can be expected that improving the basic understanding of the process of Ru. From an operational perspective, raceway depth measurements can contribute in the following areas: can be expected.

一気体および熱の周辺の均等性の制御と、−炉の高温帯におけるコークス品質の 変化の作用の所定の位置における評価と、 一凝結帯の位置の最適化によるa温金属シリコンの制御と、 一内部液体レベルの内部検知による鋳造実施の最適化。Control of uniformity of gas and heat surroundings and - coke quality in the high temperature zone of the furnace. in-situ evaluation of the effects of change; Control of a-temperature metallic silicon by optimizing the position of the single coagulation zone; - Optimization of casting performance through internal sensing of internal liquid level.

これ等の領域の第2について述べると、レースウェイ深さは、羽口におけるコー クス平均寸法の関数であり、従って、高温帯のコークス品質の良好な表示を与え ることが理論的に示された。この関係は、高温モデルと、稼動する炉との双方に おいて実証されたが、測定が幾つかの高炉において行われるときに得られる結果 の間に相関関係の正確な形態に対する著しい不一致と、著しい散乱とが存在する ことは、明らかである。レースウェイ深さ測定法における差異は、この混乱に、 特に、境在使用されている侵入する測定法のレースウェイの作用の考察の混乱に 寄与すると思われる。Regarding the second of these areas, the raceway depth is is a function of coke average size and therefore gives a good indication of coke quality in the high temperature zone. It was theoretically shown that This relationship applies to both the high temperature model and the operating furnace. , but the results obtained when measurements are carried out in several blast furnaces There is significant disagreement over the exact form of the correlation and significant scattering between That is clear. Differences in raceway depth measurements contribute to this confusion. In particular, the confusion in considering the raceway effects of the intrusive measurements being used It seems to contribute.

レースウェイ深さの従来の測定は、羽目を経て水冷金属プローブを導入すること に依存した。これ等の測定では、レースウェイ壁は、所定の壁圧力が認められる か、またはプローブが移動を停止するときに、到達されたと見做される。単一の 測定は、行うのに1分以内で実施可能であるが、反復する測定は、困難かつ危険 である。また、この技法は、幾つかのその他の欠点を有している。Traditional measurement of raceway depth involves introducing a water-cooled metal probe through the depended on. For these measurements, the raceway walls are observed to have a given wall pressure. or when the probe stops moving. single Measurements can be performed in less than a minute, but repeated measurements can be difficult and dangerous. It is. This technique also has several other drawbacks.

即ち、 (2) これは、侵略的であって、レースウェイの動力に干渉可能であり、従っ て、正に測定しようとするパラメータに変化を生じさせる。That is, (2) It is invasive, capable of interfering with raceway dynamics, and This causes a change in the exact parameter to be measured.

(ハ) レースウェイ内のプローブの撓みは、測定に不確実さを導入する。(c) Deflection of the probe within the raceway introduces uncertainty into the measurement.

(ハ) 慣用体制での反復する測定は、実際的でない。各測定後、プローブは、 他の測定が実施可能な以前に、吹込み管内に引込められるか、または冷却するた めに完全に除去されねばならない。(c) Repeated measurements in the conventional regime are impractical. After each measurement, the probe be withdrawn into the blowpipe or allowed to cool before other measurements can be performed. must be completely removed.

(へ) 該技法は、幾つかのレースウェイの複合深さ測定を行うのに使用不能で ある。各レースウェイに対して、完全に別個の測定装置が使用されねばならない 。(f) The technique cannot be used to make composite depth measurements of some raceways. be. Completely separate measuring equipment must be used for each raceway .

最近、レースウェイ深さと凝結帯位置および炉床放出パラメータの様な付加的な 稼動変数との間の関係の理論的な予言がなされた。該モデル設定は、理解を著し く改善する可能性を有しているが、また、この利益が確保されるべきであれば、 稼動モードに適応可能なレースウェイ深さ測定技術が開発されねばならないと思 われる。従って、これは、本発明の目的である。Recently, additional parameters such as raceway depth and condensation zone location and hearth discharge parameters have been Theoretical predictions of the relationships between operational variables were made. The model settings significantly improve understanding. However, if this benefit is to be secured, We believe that raceway depth measurement techniques must be developed that are adaptable to the operating mode. be exposed. This is therefore an object of the present invention.

本発明は、本質的に、光学技法がレースウェイ深さ測定に首尾よく使用可能なこ との認識と、該技法がその他のレースウェイパラメータを有意義に測定するのに 使用可能なことの予期せぬ発見とを含む。第1の外観考察は、光学技法が高炉レ ースウェイの不良環境において、特に、比較的高速度で移動するコークス粒子の 集団の連続的な存在に鑑みて、成功しないことを示唆する。The present invention essentially demonstrates that optical techniques can be successfully used for raceway depth measurements. recognition that the technique can meaningfully measure other raceway parameters. and the unexpected discovery that it can be used. The first appearance consideration is that the optical technique is similar to that of a blast furnace. - In a poor sway environment, especially coke particles moving at relatively high velocities. Given the continuous existence of the group, this suggests that it will not succeed.

従って、本発明は、高炉の床のレースウェイの解析方法を提供し、該方法は、光 学信号をレースウェイに送信し、該レースウェイ内に送信された光学信号の反射 または散乱によって得られる受信信号を監視し、レースウェイのパラメータの尺 度を得る様に送信信号に対して受信信号を解析する手順を備えている。Therefore, the present invention provides a method for analyzing raceways in a blast furnace floor, which method transmit optical signals into the raceway and reflect the transmitted optical signals within the raceway. or monitor the received signal obtained by scattering and measure the parameters of the raceway. It includes a procedure for analyzing the received signal with respect to the transmitted signal to obtain the accuracy.

本発明は、特に、高炉の床のレースウェイを測定する方法を提供し、該方法は、 光学信号、好ましくはレーザー光線を吹込み管に沿いこれにより炉壁の関連する 開口部を経てレースウェイ内に送信し、レースウェイを限る床界面によって反射 される信号の少なくとも一部を有する受信信号を監視し、反射する界面の位置を 定める様に送信信号に対して受信信号を解析する手順を備えている。The invention inter alia provides a method for measuring raceways in a blast furnace floor, the method comprising: An optical signal, preferably a laser beam, is directed along the blowing tube, thereby causing the associated Sent into the raceway through the opening and reflected by the floor interface that confines the raceway monitor the received signal with at least a portion of the signal reflected, and determine the location of the reflecting interface. It has a procedure for analyzing the received signal with respect to the transmitted signal as specified.

受信信号の解析は、好ましくは、最初の信号の送信と受信信号の同定可能な部分 の受信との間に経過した時間に依存する飛行時間解析を含む。この受信信号は、 好ましくは、吹込み管に沿って逆に戻される前記反射信号の一部である。飛行時 間解析に対する代りのものは、三角洲發法である。Analysis of the received signal preferably includes the initial transmission of the signal and an identifiable portion of the received signal. Includes a time-of-flight analysis that depends on the time that has elapsed between reception. This received signal is Preferably, it is a part of said reflected signal that is returned along the blowpipe. during flight An alternative to interval analysis is the delta analysis method.

また、本発明は、炉壁を貫通する吹込み管開口部を有する高炉において、高炉の 床の吹込み管開口部に隣接するレースウェイを解析する装置を提供し、該装置は 、光学信号をレースウェイ内に送信する様に高炉に対して配置されるsitと、 レースウェイにおける送信された光学信号の反射または散乱によって得られる受 信信号を監視する装置と、送信信号に対して受信信号を解析しこれによりレース ウェイのパラメータの尺度を得る装置とを備えている。Further, the present invention provides a blast furnace having a blowing pipe opening penetrating the furnace wall. An apparatus is provided for analyzing a raceway adjacent to an inlet pipe opening in a floor, the apparatus comprising: , a sit positioned relative to the blast furnace to transmit an optical signal into the raceway; Reception resulting from reflection or scattering of a transmitted optical signal on the raceway A device that monitors the transmission signal and analyzes the reception signal against the transmission signal and performs a race. and a device for obtaining a measure of the parameter of the way.

信号送信装置と、信号解析装置とは、送信された光学信号の少なくとも一部がレ ースウェイを限る床界面によって反射され、これにより、解析が反射する界面の 位置の尺度を得る様に配置されてもよい。The signal transmitting device and the signal analyzing device are configured such that at least a portion of the transmitted optical signal is - is reflected by the floor interface that limits the sway, which causes the analysis to It may be arranged to obtain a measure of position.

該装置は、好ましくは送信信号および受信信号がそれを通過する吹込み管におけ る好適な窓組立体を備えている。The device is preferably arranged in an insufflation tube through which the transmitted and received signals pass. A suitable window assembly is provided.

最も有利には、送信される光学信号は、一連のパルスであり、受信信号は、別の ・一連のパルスであり、各送信パルスから生じる反射または各反射は、同定可能 であり、これにより、レースウェイの深さは、レースウェイの最遠個所から生じ るのが認められる反射パルスによって測定可能である。好ましくは、多重送信パ ルスの主な戻り反射が検出されて、反射の頻度は、受信反射によって示 ゛され る異なる距離に対して比較され、レースウェイ深さは、最遠距離における反射の 頻度が直ぐ近くの距離に対する頻度よりも大きいとき、該最遠距離から定められ 、送信パルスは、好ましくは、例えばレースウェイのコークス粒子の平均寸法よ りもかなり小さい断面の光線によって最遠距離の結論を容易にする様に構成され る。Most advantageously, the transmitted optical signal is a series of pulses and the received signal is another - A series of pulses, where the reflections or reflections resulting from each transmitted pulse can be identified , whereby the depth of the raceway arises from the farthest point of the raceway. It can be measured by the reflected pulse that is observed to be Preferably, the multiplex transmission The main return reflections of the signals are detected and the frequency of reflections is indicated by the received reflections. raceway depth is compared for different distances. When the frequency is greater than the frequency for the immediate distance, it is determined from the farthest distance. , the transmitted pulses preferably have a size similar to the average size of the coke particles in the raceway, e.g. The beam is also constructed in such a way that it facilitates the conclusion of the farthest distance by means of a ray of fairly small cross-section. Ru.

本発明は、添付図面を参照して例としてのみ次に更に説明され、ここに、 第1図は、高炉の吹込み管に作用可能に関連して示され本発明によるレースウェ イ測定IIの略図であり、第2図は、特定の高炉においてレースウェイの深さを 測定するための第1図の装置の使用の際に得られる3つの継続的に検出された戻 りパルスを示し、第3A図、第3B図は、夫々1:8および1:1の送信光線断 面/コークス粒子寸法の比に対する反射によって示される異なる距離の検出され た反射の頻度の棒グラフであり、 第4図は、第1図の装置の使用の際に延長された期間にわたり選択されて検出さ れた信号を示し、第5図は、6jwおよび60mの夫々の光線断面に対して所定 の期間にわたり最小の距離、即ち、最も早期の反射によって示される距離のプロ ットである。The invention will now be further described, by way of example only, with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. 1 shows a racewear according to the invention shown in operative connection with a blowing pipe of a blast furnace; Figure 2 is a schematic diagram of Measurement II, which shows the depth of the raceway in a particular blast furnace. The three successively detected returns obtained when using the apparatus of Figure 1 to measure Figures 3A and 3B show transmission beam interruptions of 1:8 and 1:1, respectively. Detection of different distances indicated by reflection to surface/coke particle size ratio is a bar graph of the frequency of reflections, FIG. 4 shows the selected detection results over an extended period of time when using the device of FIG. Figure 5 shows the predetermined signals for each of the ray cross sections of 6jw and 60m. the minimum distance, i.e. the distance indicated by the earliest reflection, over a period of It is a cut.

第1図の装置は、耐火壁11を有し、吹込み管12を装!4する高炉10を備え ている。吹込み管12は、咳かの床14に酸素および他の気体を噴出する導管で あり、炉壁11を貫通して水冷羽口16に開口する。レースウェイ18は、羽口 に隣接して床に形成し、吹込み管12は、上述で説明した目的のために該レース ウェイ、特にその深さを測定する装置20を装着する。The apparatus shown in FIG. 1 has a fireproof wall 11 and is equipped with a blowing pipe 12! Equipped with 4 blast furnaces 10 ing. The insufflation tube 12 is a conduit that blows oxygen and other gases into the cough floor 14. It penetrates the furnace wall 11 and opens into the water-cooled tuyere 16 . Raceway 18 is a tuyere A blow tube 12 is formed in the floor adjacent to the raceway for the purpose described above. A device 20 for measuring the way, in particular its depth, is attached.

装!20は、吹込み管のベンドにi!看されレースウェイの深さを測定プるのに 利用されるべき光の近接ポートを構成する密封ぎれたシリカ1ft立体22を有 している。Attire! 20 is i! on the bend of the blow pipe. to measure the depth of the raceway It has a sealed 1 ft silica solid 22 that forms the proximity port of the light to be utilized. are doing.

この光の源ないし送信装置は、作用波長337.1n−の窒素レーザー24を含 み、該レーザーの光線は、1126によって吹込み管に沿って同心状に方向づけ られる。レースウェイを限る界面19において反射される光の部分は、狭い帯域 フィルタ29を経て検出器/前置増巾器へレンズ28によって集中される。フィ ルタ29は、レーザの放射波長の外銅の背景放射を検出器の視野がら除(ために 337.1r++sを中心とする1onIの帯域フィルタである。受取った光学 信号の直接の電気的表示の前置増巾器出力は、ビームスプリッタ34によって偏 向される送信信号の一部にもスタートパルス検出器36によって応答可能である 好適なアナライザおよび/または表示装置132へ送られる。アナライザ/表示 装!i32は、レースウェイ18の深さが飛行の時間の解析によって定められる 様に、送信信号と受信信号との間の時間遅れの表示を与える。The light source or transmitter includes a nitrogen laser 24 with an operating wavelength of 337.1 n-. The laser beam is directed concentrically along the blow tube by 1126. It will be done. The portion of the light reflected at the interface 19 that bounds the raceway is a narrow band It is focused by lens 28 via filter 29 to the detector/preamplifier. Fi The router 29 filters copper background radiation outside the laser emission wavelength from the detector field of view. It is a 1onI bandpass filter centered at 337.1r++s. received optics The preamplifier output of the direct electrical representation of the signal is polarized by beam splitter 34. The start pulse detector 36 can also respond to a portion of the transmitted signal directed to the to a suitable analyzer and/or display device 132. Analyzer/display Attire! i32, the depth of raceway 18 is determined by time-of-flight analysis. Similarly, it gives an indication of the time delay between the transmitted and received signals.

アナライザ32は、好ましくはアナログプロセッサーである。始まりおよび戻り のパルスは、その振巾がレーザーパルスの飛行の時間に比例する20μsの電圧 パルスを生じる様に一定の分割の識別および時間対パルスの高さ変換を使用する 該プロセッサーによって処理される。Analyzer 32 is preferably an analog processor. beginning and return The pulse is a 20 μs voltage whose amplitude is proportional to the time of flight of the laser pulse. Using constant division identification and time-to-pulse height conversion to generate pulses Processed by the processor.

送信される各レーザーパルスに対して、電圧パルスの振巾は、急速A/D変!I IBを使用して得られ、羽目の端部から測定される標的距離(即ち、反射に対す る距離)を定めるのに使用され、これは、次に記憶される。各距離測定は、他の 炉パラメータとの次の相関を可能にする様にタイムスタンプされる。For each laser pulse transmitted, the amplitude of the voltage pulse changes rapidly A/D! I The target distance obtained using the IB and measured from the edge of the cuff (i.e., relative to the reflection) distance), which is then stored. Each distance measurement Timestamped to allow subsequent correlation with furnace parameters.

上述の窒素レーザーは、幾つかの考察に鑑みて好適な源である。レースウェイ内 にわたる飛行の時間に対する主な要件は、好適な短いパルス長さであり、該パル ス長さは、レースウェイの後壁から反射される放射線からレースウェイ内のコー クス粒子によって反射される放射線を分解する妥当な機会を与える様に該コーク ス粒子の分離よりも短いか、または該分離に比較可能でなければならない。1n s(光の300厘の長さのパルスに等しい)よりも短いパルス長さは、約150 m+によって分離される標的を分解可能であり、好適であろう。咳短いパルスは 、レーザー源から最もよく得られ、また、レーザーの使用は、羽016の開口部 によって限定され代表的に30m+よりも小さい所要の視野を与えるのに必要な 空間的規準に整合する。The nitrogen laser mentioned above is a preferred source in view of several considerations. Inside the raceway The main requirement for the time of flight over is a suitably short pulse length, which The length of the raceway is determined by The coke particles have a reasonable chance of decomposing the radiation reflected by the coke particles. must be shorter than or comparable to the separation of particles. 1n A pulse length shorter than s (equal to a 300 lm long pulse of light) is approximately 150 lm long It would be possible and preferred to resolve targets separated by m+. cough short pulses , is best obtained from a laser source, and the use of a laser also necessary to provide the required field of view limited by and typically less than 30m+ Align with spatial criteria.

短いパルスを生じる性能のほかに、源を選択する際の他の主な考察は、その波長 である。レースウェイの後壁は、反射されるレーザー放射線が観察されるべき非 常に明るい源であり、従って、成る程度のスペクトル識別は、必要である。レー スウェイの温度(約2000” )の近くの温度における黒体のスベク1〜ル明 るさは、非常に近い赤外線に対して可視において最高になる。種々なレーザーの 放射波長と、短いパルス長さの要件と、良好に確立した技術に基づく長命のレー ザーを使用する望ましさとを考察すると、窒素レーザーは、好ましい選択として 明らかになる。代表的な窒素レーザーは、0.3n秒のパルス長さと、250に −のパルスパワーと、20Hzの反復率とによっても特徴づけられる。Besides its ability to produce short pulses, the other main consideration when selecting a source is its wavelength. It is. The rear wall of the raceway is a non- It is always a bright source and therefore some degree of spectral discrimination is necessary. Leh The blackbody's svec1~le brightness at a temperature near the sway temperature (approximately 2000") The brightness is highest in the visible for the very near infrared. various lasers emission wavelength and short pulse length requirements and long-lived lasers based on well-established technology. When considering the desirability of using a nitrogen laser, a nitrogen laser appears as the preferred choice. It becomes clear. A typical nitrogen laser has a pulse length of 0.3 ns and a It is also characterized by a pulse power of - and a repetition rate of 20 Hz.

第2図は、単一の入射レーザーパルスによって稼働する高炉に行なわれる継続す る測定のための簡単な出力信号を示す。左のピークは、T度羽ロノーズにおける コークスによるものであり、右のピークは、レースウェイの後の界面に対してで あると見做され、飛行の時間の根拠における見掛けのレースウェイ深さは、約0 .8mであり、これは、この炉に対して期待される値に一致する。Figure 2 shows the continuous process carried out in a blast furnace operated by a single incident laser pulse. A simple output signal for measurements is shown. The peak on the left is at the T degree feather ronose. This is due to coke, and the peak on the right is due to the interface after the raceway. The apparent raceway depth on a time-of-flight basis is assumed to be approximately 0. .. 8 m, which corresponds to the expected value for this furnace.

送信パルスの連続に対して、レースウェイの最深点から反射されると認められる パルスが同定可能でレースウェイを定める、即ち、レースウェイ深さを定める様 に、パルスの各反射を同定可能なことは、望ましいことが認められる。市販の距 離測定装置は、代表的に、ノイズの作用を最小限にするために一連の反射パルス にわたる結果を平均するため、レースウェイ深さの測定に適用不能である。この 平均化は、個々の各反射パルスによって与えられる情報を排除し、レースウェイ 深さを示すのは、場合場合の個々の反射パルスに存在する情報である。Recognized as being reflected from the deepest point of the raceway for a series of transmitted pulses The pulses are identifiable and define the raceway, i.e., the raceway depth. It is recognized that it is desirable to be able to identify each reflection of a pulse. Commercially available distance A remote measurement device typically uses a series of reflected pulses to minimize the effects of noise. It is not applicable to raceway depth measurements because it averages results over this Averaging eliminates the information given by each individual reflected pulse and It is the information present in each individual reflected pulse in the case that indicates the depth.

レースウェイ壁の前の丁度視線におけるコークス片からの反射を同定して無視し 、最終反射が正にレースウェイ壁から戻ったことを確立するために多重測定を実 施することは、好ましい。1つの方法は、短い時間間隔にわたって測定される距 離の棒グラフのプロットを作ることであり(即ち、幾つかの戻り反射パルスは、 一連の値の短い組の各々の中に距離値を与える)、次に、該プロットの右手限界 のピークは、この最も遠い距離が正に恐らくレースウェイ壁であることを確記す る。最も遠く測定された距離における反射の頻度が直接に一層近い距離の頻度よ りも大きくなければ、棒グラフのプロットの右手限界がコークスの粒子であるこ との可能性は、全く無視し得ない。第3B図は、この場合を明示し、同様な光線 断面と、粒子寸法とに対して作られ、また、第3A図との比較によって光線断面 がレースウェイ中のコークス粒子の平均寸法よりもかなり小さくなければならな いことを示唆する。距離は、10パルスから50パルスになる際に、また限界的 にのみ50パルスから100パルスになる際に著しく平静化されることが判明し 、100パルス、恐ら<50パルスから100パルスまでのみが急速に移動する コークス粒子で散乱されるレーザー光線によって生じる急速な距離揺動の除去に 充分であることを示唆する。100パルスを越える坩大は、非常に多くの付加的 な情報を生じ得す、成る場合には所望のレースウェイ深さ変動の平静化を生じ得 る。Identify and ignore reflections from coke pieces at the exact line of sight in front of the raceway wall. , perform multiple measurements to establish that the final reflection was positively returned from the raceway wall. It is preferable to apply One method is to use distances measured over short time intervals. (i.e. some return reflected pulses are give a distance value within each short set of values), then the right-hand limit of the plot The peak of confirms that this farthest distance is probably just the raceway wall. Ru. The frequency of reflections at the farthest measured distance is directly equal to the frequency at closer distances. If the value is not large, then the right-hand limit of the bar graph plot is a coke particle. The possibility cannot be completely ignored. Figure 3B illustrates this case and shows similar rays The cross-section is made for the particle size, and the ray cross-section is determined by comparison with Figure 3A. must be significantly smaller than the average size of the coke particles in the raceway. It suggests that something is wrong. The distance also becomes critical when going from 10 pulses to 50 pulses. It was found that there was a significant leveling out when going from 50 pulses to 100 pulses. , 100 pulses, perhaps only <50 pulses to 100 pulses move rapidly For eliminating rapid distance fluctuations caused by laser beams scattered by coke particles Suggests that it is sufficient. A crucible of more than 100 pulses has a very large number of additional information, or in some cases, the desired smoothing of raceway depth variations. Ru.

代りに、循環するコークスからレースウェイ界面を満足する様に分解するため、 検出器/前置増中器32は、700 MHzのオーダの帯域中を持たねばならな い。Instead, in order to satisfactorily decompose the raceway interface from the circulating coke, The detector/premultiplier 32 must have a bandwidth on the order of 700 MHz. stomach.

第4図は、特定の期間にわたり多重パルスに対して作られる戻りデータの代表的 な組を示す。これ等の曲線は、その他のレースウェイパラメータを定めるのに使 用可能なことが判明した。第4図では、頂上の曲線は、遭遇される最大距離(既 に説明した)であり、第2曲線は、最小距離であり、第3と、第4とは、夫々赤 と、青との明るさであり、第5は、効果的にレースウェイ温度であり、最低は、 送風量である。レースウェイ深さのプロットは、数10秒から数10分まで継続 する期間を示し、このとき、該深さは、該期間の平均値の半分以下の値に低減す る。同時に搬られたビデオ像の解析は、これ等がレースウェイ領域に落下する凝 結帯ないしスカルの片の結果であり、原料が送風によって次第に吹き飛ばされる 際に深さが回復することを示す。幾つかのこれ等の事象が時間の関数としてプロ ットされれば、これ等の事象の発生率は、凝結帯の近接の尺度であることが考え られる。Figure 4 is representative of the return data produced for multiple pulses over a specified period of time. This shows the group. These curves can be used to define other raceway parameters. It turned out that it can be used. In Figure 4, the top curve is the maximum distance encountered (already ), the second curve is the minimum distance, and the third and fourth curves are red, respectively. and the brightness of blue, and the fifth is effectively the raceway temperature, and the lowest is This is the amount of air blown. Raceway depth plots last from tens of seconds to tens of minutes In this case, the depth is reduced to a value less than half of the average value of the period. Ru. Analysis of the video images transported at the same time showed that these objects were falling onto the raceway area. Resulting from a piece of bandage or skull, the raw material is gradually blown away by the blast of air. This shows that the depth is restored. Some of these events are programmed as a function of time. It is believed that the incidence of these events is a measure of the proximity of the coagulation zone. It will be done.

一般に、後壁が単一の深さ測定の時間目盛りにわたって著しく移動しないと仮定 すると、壁へのパルスの貫通の頻度は、粒子寸法に対する光線の比が減少する際 に増大する。これを試験するため、レースウェイの簡単な二次元モデルが設置さ れ、レーザーの戻りの統計においてレーザー光線寸法を変化する効果が調査され た。該モデルは、平均コークス寸法に比較して大小のレーザー光線寸法を使用し て行われる交互の深さ測定により戻りの統計的分布を比較することによってレー スウェイ領域内のコークス寸法を定める可能性を調査するのにも使用された。Generally assumes that the posterior wall does not move significantly over the time scale of a single depth measurement The frequency of pulse penetration into the wall then increases as the ratio of the ray to the particle size decreases. increases to To test this, a simple two-dimensional model of the raceway was set up. The effect of varying laser beam dimensions on laser return statistics was investigated. Ta. The model uses laser beam dimensions that are large and small compared to the average coke size. The radar is determined by comparing the statistical distribution of returns with alternating depth measurements made. It was also used to investigate the possibility of sizing coke within the sway region.

該モデルは、同一の球形コークス粒子の無作為分布がその中に発生された二次元 空間から成る。レースウェイの高速度フィルム(5000枠/秒)によってなさ れる速度測定は、コークス粒子の横行速度が0.5m/秒から12m/秒までの 範囲内にあることを示した。従来測定された最大深さである1、277Lの深さ のレースウェイに対して、レースウェイを通る最大通過時間は、約8ナノ秒であ る。これは、0.1ミクロンのコークス運動に等しい。従って、レースウェイの コークス粒子は、単一のパルス測定の際にほぼ凍結される。The model is a two-dimensional model in which a random distribution of identical spherical coke particles is generated. Consists of space. Made with raceway high speed film (5000 frames/sec) The velocity measurements carried out are based on coke particle traverse speeds ranging from 0.5 m/s to 12 m/s. It was shown that it was within the range. Depth of 1,277L, the maximum depth previously measured For a raceway, the maximum transit time through the raceway is approximately 8 nanoseconds. Ru. This is equivalent to a coke motion of 0.1 microns. Therefore, the raceway The coke particles are almost frozen during a single pulse measurement.

送風が羽口を出てレースウェイに入る際、特定の送風体積分布が生じることが考 えられる。これは、小さい粒子が羽口の中心線に達する以前にレースウェイに充 分に吹き込まれ、一方、大きい粒子がレースウェイ内に遠く移動する以前に垂直 に送風を貫通することを生じる。これは、レーザー光線が大きければ、咳光線が 羽口ノーズの非常に近くで大小双方のコークスに当り、小さいレーザー光線に対 して、小さいコークスがレースウェイ内で大きいコークスよりも後で当ることを 意味する。実際上、小さい直径のレーザー光線に対して、コークスが遭遇される 最小の距離は、送風量等の様な他の要素を考慮した後にコークス寸法の尺度とし て解釈されてもよい。第5図は、a)60履の光線断面寸法と、b)6 mの光 線断面寸法とを使用する38P  PBPDに対する最小コークス距離の比較を 示す。距離の差は、上述のコークスの軌道、従って平均コークス寸法の相対的な 尺度に帰せられる。It is considered that a specific blast volume distribution occurs when the blast leaves the tuyere and enters the raceway. available. This allows small particles to fill the raceway before they reach the centerline of the tuyere. while larger particles move farther into the raceway before vertical This causes the air to penetrate. This means that if the laser beam is large, the cough beam will be It hits both large and small coke very close to the tuyere nose and is sensitive to the small laser beam. so that the smaller coke hits later in the raceway than the larger coke. means. In practice, for small diameter laser beams, coke is encountered The minimum distance is a measure of coke size after considering other factors such as air flow, etc. may be interpreted as such. Figure 5 shows a) the cross-sectional dimensions of the light beam for 60 shoes, and b) the light beam for 6 m. Comparison of minimum coke distance for 38P PBPD using line cross-sectional dimensions show. The difference in distance is a function of the coke trajectory mentioned above and hence the relative average coke size. attributed to scale.

小さい光線寸法に対する時折の短い距離は、レースウェイに進入する時折の大き いコークス片の可能性を示すことが認められる。風量の流量が考慮されるとき、 該系統は、レースウェイにおけるコークス寸法のリアルタイムの連続的な測定を 生じることが期待される。Occasionally short distances for small ray dimensions result in occasional large rays entering the raceway. It is recognized that this shows the possibility of solid coke pieces. When the flow rate of air volume is considered, The system provides real-time continuous measurement of coke dimensions in the raceway. expected to occur.

第1図は、単一の吹込み管に取付けられる測定ユニットのみを示すが、実際上、 源のレーザーと、検出器/前置増幅器と、アナライザー/表示装置と、関連する 光学素子とを有する単一の測定ユニットを幾つかの羽口に対して複合することは 、好ましい。これは、光学繊維回路網を介して最も好適に達成される。費用およ び効率の節約を別にして、高炉の直接の環境から計器を移動することにも利点が 存在する。Although FIG. 1 only shows a measuring unit mounted on a single blowpipe, in practice source laser, detector/preamplifier, analyzer/display device, and associated It is possible to combine a single measuring unit with optical elements for several tuyeres. ,preferable. This is most preferably accomplished via a fiber optic network. costs and Apart from the savings in efficiency and efficiency, there are also benefits to moving instruments out of the direct environment of the blast furnace. exist.

上述のレースウェイ深さの測定装置は、首尾よく非侵入的であり、約±5ON1 の精度と、少なくとも1分間に1回の利用可能な測定とを伴って5TrLのオー ダの距離を含む代表的な距離にわたって作用可能である。単一のレースウェイ深 さ測定を行うための時間の長さは、1QH7のパルス反復頻度を使用して約10 秒である。該装置は、30m以下の狭い視野を取扱い可能であり、高い圧力と、 速度と、温度との気体の送風を伴う環境において作用可能である。該装置は、噴 射燃料の燃焼による火焔と、コークス標的によって与えられる約2500℃の背 景温度に対して著しい最の循環するコークスとを有するレースウェイにおいて作 用可能である。The raceway depth measurement device described above is successfully non-invasive and approximately ±5ON1 of 5TrL with an accuracy of at least 1 usable measurement per minute. It is possible to operate over typical distances, including distances of 1. single raceway depth The length of time to perform the measurement is approximately 10 minutes using a pulse repetition frequency of 1QH7. Seconds. The device can handle a narrow field of view of less than 30 m, and can handle high pressure and It is capable of operating in environments involving gas blowing at high speeds and temperatures. The device The flame from the combustion of the injection fuel and the back temperature of approximately 2500℃ provided by the coke target. Built in a raceway with a significant amount of circulating coke relative to the ambient temperature. Available for use.

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Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.炉壁を貫通する吹込み管開口部を有する高炉の床における該吹込み管開口部 に隣接するレースウェイの解析用装置において.光学信号を前記レースウエイ内 に送信する様に前記高炉に対して配置される装置と.該レースウェイにおける送 信された該光学信号の反射または散乱によって得られる受信信号を監視する装置 と.該送信された信号に対して該受信信号を解析しこれにより該レースウエイの パラメータの尺度を得る装置とを備える解析用装置。1. A blowing pipe opening in the floor of a blast furnace having a blowing pipe opening passing through the furnace wall. In the raceway analysis equipment adjacent to the. Optical signals within the raceway a device positioned relative to said blast furnace to transmit information to said blast furnace; Transport at the raceway A device for monitoring a received signal obtained by reflection or scattering of the transmitted optical signal. and. Analyze the received signal with respect to the transmitted signal and thereby determine the speed of the raceway. and a device for obtaining a measure of a parameter. 2.請求の範囲第1項に記載の装置において、送信される前記光学信号の少なく とも一部が前記レースウエイを限る床界面によって反射され、これにより、前記 解析が該反射する界面の位置の尺度を得る様に、前記信号送信装置と、前記解析 する装置とが、配置される装置。2. The apparatus according to claim 1, wherein at least one of the optical signals transmitted is A portion of both is reflected by the floor interface that limits the raceway, thereby causing the said signal transmitter and said analyzer, such that the analyzer obtains a measure of the position of said reflecting interface. The device where the device is located. 3.請求の範囲第1項または第2項に記載の装置にむいて.前記送信信号および 受信信号がそれを通して通過する前記吹込み管における窓組立体を更に備える装 置。3. For the apparatus according to claim 1 or 2. the transmitted signal and The apparatus further comprises a window assembly in the blowpipe through which a received signal passes. Place. 4.請求の範囲第1項から第3項のいづれか1つの項に記載の装置において,前 記送信される光学信号が、一連のパルスであり,前記受信信号が、別の一連のパ ルスであり.前記名送信パルスによって生じる反射または各反射が、同定可能で あり.これにより、前記レースウェイの深さが、該レースウェイの最遠個所から 生じる様に認められる反射パルスによって測定可能である装置。4. In the apparatus according to any one of claims 1 to 3, The transmitted optical signal is a series of pulses, and the received signal is a series of pulses. It's Luz. The or each reflection caused by the transmitted pulse is identifiable. can be. This causes the depth of the raceway to vary from the farthest point of the raceway. A device that can be measured by the reflected pulses observed as they occur. 5.請求の範囲第4項に記載の装置において、前記解析する装置が、受信反射に よって示される異なる距離に対して反射の頻度を比較する様に定められ,最遠距 離の反射の頻度が直ぐ近くの距離に対する頻度よりも大きいとき、前記レースウ ェイ深さが、該最遠距離によって定められる装置。5. The device according to claim 4, wherein the analyzing device is configured to analyze received reflections. Therefore, it is determined to compare the frequency of reflection for different distances indicated, and the farthest distance is When the frequency of distance reflections is greater than the frequency for immediate distances, the device in which the ray depth is determined by the farthest distance. 6.高炉の床におけるレースウェイの解析方法において,前記レースウェイ内に 光学信号を送信し.該レースウェイにむける該送信される光学信号の反射または 散乱によって得られる受信信号を監視し,該レースウエイのパラメータの尺度を 得る様に該送信される信号に対して該受信信号を解析する手順を備える方法。6. In a method for analyzing raceways on the floor of a blast furnace, Send an optical signal. reflection of the transmitted optical signal towards the raceway or Monitor the received signal obtained by scattering and measure the parameters of the raceway. A method comprising: analyzing the received signal relative to the transmitted signal to obtain a signal. 7.請求の範囲第6項に記載の方法において、前記送信される光学信号が、前記 レースウェイを限る床界面によって反射され,これにより、前記解析が、反射す る該界面の位置の尺度を得る方法。7. 7. The method of claim 6, wherein the transmitted optical signal is reflected by the floor interface that bounds the raceway, which makes the above analysis A method for obtaining a measure of the position of the interface. 8.請求の範囲第6項または第7項に記載の方法において、前記送信されク受信 される信号が、前記レースウェイに関連する吹込み官へまた該吹込み管から窓帆 立体を通過する方法。8. The method according to claim 6 or 7, wherein the transmitted and received A signal is sent to the blowing officer associated with said raceway and from said blowing pipe to the window sail. How to pass through solid objects. 9.請求の範囲第6項から第8項のいづれか1つの項に記載の方法において、前 記送信される光学信号が、一連のパルスであり.前記受信信号が、別の一連のパ ルスであり.該各送信パルスによって生じる反射または各反射が、同定可能であ り,これにより、前記レースウェイの深さが、該レースウェイの最遠個所から生 じる様に認められる反射パルスによって測定可能である方法。9. The method according to any one of claims 6 to 8, The optical signal transmitted is a series of pulses. When the received signal is It's Luz. The or each reflection caused by the transmitted pulse is identifiable. This causes the depth of the raceway to increase from the farthest point of the raceway. A method that can be measured by reflected pulses that are seen as 10.請求の範囲第9項に記載の方法において、前記反射の頻度が、受信反射に よって示される異なる距離に対して比較され,最遠距離の該反射頻度が直ぐ近く の距離のものよりも大きいとき、請記レースウェイ深さが、該最遠距離によって 定められる方法。10. 9. The method according to claim 9, wherein the frequency of the reflections is greater than the received reflections. Therefore, the reflection frequency at the farthest distance is compared for the different distances shown, and the reflection frequency at the farthest distance is When the raceway depth is greater than that of the farthest distance, method determined.
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