JPH0478928B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は取鍋等の円筒状の耐火物ライニング容
器における消耗ライニングの厚み測定方法に関
し、特に、傾斜した置台の上に設置された取鍋に
対しても消耗ライニングの正確な厚み測定が可能
である消耗ライニングの厚み測定方法に関する。

〔従来の技術〕

製鉄所等において使用されている各種の鍋のよ
うに、円筒状の容器にライニングされている溶融
金属用容器の耐火物の厚みは、使用中、待機中を
問わず測定し得ることが望ましい。

これは、安全操業できるか否かの判定基準にな
ると共に、一方で耐火物を最も有効に利用して原
単価を下げる方向を目差すためである。

本出願人は、鍋の中心軸と平行な昇降軸に沿つ
て昇降すると共に回転可能なセンサを用いて耐火
物の厚みを測定する方法について既に特願昭62−
23375号として出願しているが、これについて概
略説明する。

第８図は前記出願における消耗ライニング厚み
測定方法を説明する図である。図中、１は鍋の鉄
皮、２は永久ライニング、３は敷煉瓦、４は消耗
ライニング、５は測定機の台、６はセンサ回転用
モータ、７は回転台、８はセンサ昇降用モータ、
９は昇降用ガイド、１０はチエーン、１１は距離
センサ、１２は投光器、１３は基準プレート、１
４は水準器である。

台５には水準器１４を２基配設し、円筒座標の
基準となるプレート１３を鉄皮１の上端に３枚配
設する。この場合、基準プレート１３の３枚は鉄
皮１の軸心と同心円上に置くようにする。

先ず、台５を据付けて水平レベルを出し、距離
センサ１１によつて３枚の基準プレート１３まで
の距離（基準プレートと同じ高さH₀から）を測
定する。このとき各距離測定値が同じであれば鍋
が水平に設置されていると考えてセンサの回転中
心と鍋の軸心が一致していると見なすことができ
る。この場合には、鍋の高さ毎に中心から永久ラ
イニング２までの距離R_oが予め分かつているの
で、消耗ライニング４までの距離r_oを測定すれば
残厚は（R_o−r_o）で求められる。

また、センサの回転中心と鍋の軸心が一致しな
い場合について第９図を参照して説明する。

第９図は鍋を上方よりみた場合の図であり、セ
ンサの中心Ｐが鍋の仮想の中心O′と距離ｌだけ
ズレているものとし、O′のＰ座標上の位置を
O′（ａ、ｂ）とすると、ｌ＝√²＋²となる。

基準プレート１３のＡ、Ｂ、ＣにおけるＰ座標
でのセンサ測定結果が各々（r₁、θ₁）、（r₂、θ₁）、
（r₃、θ₃）として仮想円の半径をｒとすれば、 （r₁cosθ₁−ａ）²＋（r₁sinθ₁−ｂ）²＝r² （r₂cosθ₂−ａ）²＋（r₂sinθ₂−ｂ）²＝r² （r₃cosθ₃−ａ）²＋（r₃sinθ₃−ｂ）²＝r² が成立し、この式からｒ、ａ、ｂを求めることが
でき、ｌ＝√²＋²を決定することができる。ま
た、O′点のＰ点を基準とする振れ角度θは、θ
＝tan^-1b／ａとなる。

従つて、センサの中心が鍋の中心O′とズレて
いても、センサで測定した円筒座標のデータを鍋
の中心O′から測定したデータに変換することが
可能である。

第１０図はセンサを基準に測定したデータをＯ
に変換する原理を示す図である。

センサの距離測定よつて得られるデータが
（r_o、α_o）であり、鍋の中心O′から測定したと考
えられるデータ（r′_o、α′_o）とすると、次の式が
成立する。

α′_o＝tan^-1r_osin（α_o−θ）／r_ocos（α_o−θ）−ｌ
＋θ…… r′_o＝r_osin（α_o−θ）／sin（α′_o−θ） …… ここにθは前述したように求めることができる
角度である。また前述のセンサの回転中心と鍋の
中心が一致した場合はｌ＝０に相当する。

こうしてα_o、r_oを測定することにより、式
からα′_o、r′_oを求めることが可能で、前述したよ
うに鍋の高さ毎に中心から永久ライニング２まで
の距離R_oが予め分かつているので、消耗ライニ
ング４までの距離r_o′が求まれば、残厚は（R_o−
r_o′）として算出することができる。

〔発明が解決すべき問題点〕

ところで、前記出願による測定方法では、鍋の
中心軸と昇降軸とが平行である必要があるが、実
際には鍋の中心軸と昇降軸とを平行に保つことは
困難である。例えば、取鍋を常に一定の傾斜を有
する場所へ設置せざるを得ない場合もあり、この
場合、角度が1°傾斜してる場合に、容器の円筒軸
も1°ずれるが、250〜300t容量の容器の取鍋であ
れば、４ｍ高さ×４ｍ径にもなり、1°のズレが軸
の70mm傾斜となる。厚み測定にあつては、精度は
10mm以下（好ましくは５mm以下）が要求される。
しかしながら、前述のものではこれらの要請に十
分応えることができず、またこの傾斜を許容誤差
の限界内に入るように置台を改造することは経済
的な負担が大きい。

本発明は上記問題点を解決するためのもので、
取鍋等の円筒状の耐火物ライニング容器におい
て、耐火物の残存厚みを非破壊で精度良く、能率
的に測定することができると共に、取鍋の置台が
傾斜をしている場合にも、これを補正して厚み測
定することができる消耗ライニングの厚み測定方
法を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

そのために本発明は、鍋内を垂直な昇降軸に沿
つて第１の距離センサを昇降させると共に回転可
能に配置し、昇降軸に垂直な第１の距離センサを
含む平面における第１の距離センサを座標中心と
した消耗ライニング面の検出位置座標データを、
鍋中心を座標中心とした位置座標データに変換
し、鍋中心から永久ライニングまでの距離と、変
換した位置座標データに基づく鍋中心から消耗ラ
イニング面までの距離との差から消耗ライニング
の厚みを測定する方法であつて、垂直方向に昇降
すると共に、鍋の外周に沿つて回転する第２の距
離センサにより鍋の鉄皮までの距離を少なくとも
２つの高さ位置で測定し、１つの高さ位置におけ
る鍋の鉄皮と第２の距離センサとの距離が最大、
または最小となる方向を検出することにより傾斜
方向を検出すると共に、該傾斜方向鍋の両側で、
且つ２つの高さ位置における鍋の鉄皮と第２の距
離センサとの距離から鍋の傾斜角度を検出し、検
出した傾斜方向及び傾斜角度に基づき任意高さ位
置における鍋の中心位置のズレを検出して補正す
ることを特徴とする。

〔作用〕

本発明の消耗ライニングの厚み測定方法は、鍋
の外周に沿つて垂直に昇降し、回転する距離セン
サでセンサと鍋の鉄皮までの距離を２つの高さ位
置において測定することにより鍋の傾斜方向、及
び傾斜角度を求めて任意高さにおける鍋中心の位
置ズレを求め、鍋中心位置を補正することにより
鍋内を昇降・回転する距離センサにより、傾斜し
た鍋の消耗ライニングの厚みを測定することが可
能となる。

〔実施例〕

以下、実施例を図面に基づき説明する。

第１図は一定方向に傾斜して設置された鍋の断
面図、第２図は第１図のＰ−Ｐ軸を真上から見た
平面図、第３図は第２図の要部拡大図であり、第
８図と同一番号は同一内容を示している。なお、
図中、１６は垂直線、１７は傾斜した鍋の円筒
軸、１８はセンサの回転中心軸（Ｐ）、１９はO₁
を中心とした円、２０はO₂を中心とした円、O₁
は基準高さ位置における中心、O₂は鍋底におけ
る中心、H₀は基準高さである。

図において、傾斜した鍋の円筒軸１７は垂直線
１６に対して角度δだけ傾斜し、また、傾斜方向
は基準となる方向、この場合は北（Ｎ）から角度
εの方向であるとする。

基準プレート１３の高さH₀における鍋の中心
O₁と鍋底の中心O₂の距離l″は、第１図より、 l″＝H₀sin δ で求められる。

第３図のPO₁＝ｌ、PO₁の基準方向（Ｎ）に対
する角度ζは基準プレート１３の測定により求め
られる値である。

従つて、センサの回転中心Ｐを原点とするO₁
の座標は、O₁（ｌ cosζ、ｌ sinζ）、O₂の座標
はO₂（ｌ cosζ−l″cosε、ｌ sinζ−l″sinε）と
な
る。従つてPO₂＝l′とすると、 l′＝√（−″）²＋
（−″）² η＝tan^-1lsinζ−l″sinε／lcos
ζ−l″cosε となる。l′、ηが上式により求められれば、第１
図における任意の高さH_oにおける中心ズレ距離
l_o、及びズレ角度η_oは l_o＝l′＋H_o／H₀×（ｌ−l′） η_o＝η＋H_o／H₀×（ζ−η） となる。以上のように、鍋等の容器が傾斜してい
る場合であつても、任意の高さH_oにおける中心
のズレが計算できるので、第８図〜第１０図で説
明した方法により消耗ライニングの厚み測定がで
きる。

以上、取鍋等の容器の傾斜方向、及び傾斜角度
が既知のものとして説明したが、傾斜方向、及び
傾斜角度を求める方法について説明する。

第４図は取鍋等の容器の傾斜を求める測定装置
の実施例を示す断面図、第５図、第６図は傾斜角
を求める方法を説明するための図である。図中、
２１は距離センサ、２２はセンサ取付金具、２３
は水平アーム、２４は回転・昇降用支柱、２５は
センサの回転円、Ｐはセンサ回転円中心、O₁は
基準高さH₀における鍋中心、O₂は鍋底における
中心である。

この傾斜角度の測定装置は、垂直に昇降可能な
回転・昇降用支柱２４に水平アーム２３及びセン
サ取付金具２２を介して鍋の外側を垂直に昇降す
ると共に、Ｐを中心として回転する距離センサ２
１が設けられ、複数箇所、例えば２箇所の高さ位
置において、センサから鍋の鉄皮１までの距離を
それぞれ測定するように構成されている。

距離センサ２１は、第４図に示すように、容器
の外周を２つの高さ位置で鉄皮１までの距離D_H、
D_Lを測定するが、通常、取鍋は、図に示すよう
に、上の方の直径が大きくなつていている。従つ
て、D_H＜D_Lである。そこで高さ方向にH₁離れた
２つの高さ位置において鍋外周に沿つて回転さ
せ、距離センサ２１と鉄皮１の距離D_H、D_Lを測
定する。

先ず、（D_H−D_L）が最大、または最小となる方
向を求めれば、取鍋はその方向へ傾いていること
が分かる。なお、この測定は連続して行うと、時
間がかかるが、円周上数箇所測定し、（D_H−D_L）
の大きい方向、または小さい方向を集中的に測定
して、比較的短時間で測定できるようにすること
も自由である。

こうしてO₁を中心とする鍋の傾きの方向εが
判明すれば、傾斜方向ε側とε＋180°側の（D_H−
D_L）／H₁の値を求める。この値を各々A_L、A_Hと
すれば、第６図に示すように、鉄皮１と垂線をな
す角度は各々tan^-1A_L、tan^-1A_Hとなる。

従つて、ε方向への傾斜の大きさδは、 δ＝｛（tan^-1A_L） −（tan^-1A_H）｝／２ によつて求められ、鍋の傾斜の厚み測定が可能と
なる。

第７図は取鍋の傾斜を測定する他の実施例を示
す図で、第４図と同一番号は同一内容を示す。図
中、３１は距離センサである。

本実施例においては、外面の測定用距離センサ
２１に、内面の測定用距離センサ３１を組合わ
せ、１本の支柱でセンサ２１と鍋外面との距離を
測定して傾斜方向、傾斜角度を求めると共に、セ
ンサ３１と内壁面との距離を測定することによ
り、傾斜角度による中心位置のズレを補正して消
耗ライニングの厚み測定を行うことが可能とな
る。

〔発明の効果〕 以上のように本発明によれば、取鍋等の容器を
水平な場所へ設置しなくても消耗ライニングの厚
み測定ができるので、特別な工事が必要でなく、
経済的であり、また長期使用中に傾きが生じても
厚み測定ができるので適用範囲が広く、微小の傾
斜でも補正することにより、高精度の測定が実現
可能である。また、容器の傾斜が既知でなくて
も、測定可能であるので、取鍋等の設置場所や測
定のタイミングを自由に選択することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一定方向に傾斜して設置された鍋の断
面図、第２図は第１図のＰ−Ｐ軸を真上から見た
図、第３図は第２図の要部拡大図、第４図は取鍋
等の容器の傾斜を求める測定装置の実施例を示す
断面図、第５図、第６図は傾斜角を求める方法を
説明するための図、第７図は取鍋の傾斜を測定す
る他の実施例を示す図、第８図は従来の厚み測定
方法を説明するための図、第９図、第１０図は厚
み測定の原理を説明するための図である。 １６……垂直線、１７……傾斜した鍋の円筒
軸、１８……センサの回転中心軸（Ｐ）、１９…
…O₁を中心とした円、２０……O₂を中心とした
円、O₁……基準高さ位置における中心、O₂……
鍋底における中心、H₀……基準高さ、２１……
距離センサ、２２……センサ取付金具、２３……
水平アーム、２４……回転・昇降用支柱、２５…
…センサ回転円、Ｐ……センサ回転円中心、３１
……距離センサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 鍋内を垂直な昇降軸に沿つて第１の距離セン
   サを昇降させると共に回転可能に配置し、昇降軸
   に垂直な第１の距離センサを含む平面における第
   １の距離センサを座標中心とした消耗ライニング
   面の検出位置座標データを、鍋中心を座標中心と
   した位置座標データに変換し、鍋中心から永久ラ
   イニングまでの距離と、変換した位置座標データ
   に基づく鍋中心から消耗ライニング面までの距離
   との差から消耗ライニングの厚みを測定する方法
   であつて、垂直方向に昇降すると共に、鍋の外周
   に沿つて回転する第２の距離センサにより鍋の鉄
   皮までの距離を少なくとも２つの高さ位置で測定
   し、１つの高さ位置における鍋の鉄皮と第２の距
   離センサとの距離が最大、または最小となる方向
   を検出することにより傾斜方向を検出すると共
   に、該傾斜方向鍋の両側で、且つ２つの高さ位置
   における鍋の鉄皮と第２の距離センサとの距離か
   ら鍋の傾斜角度を検出し、検出した傾斜方向及び
   傾斜角度に基づき任意高さ位置における鍋の中心
   位置のズレを検出して補正することを特徴とする
   消耗ライニングの厚み測定方法。 ２ 前記第１と第２の距離センサは、１本の支柱
   で支持されている特許請求の範囲第１項記載の消
   耗ライニングの厚み測定方法。