JPH0611328A - 竪型炉の装入物プロフィール測定方法および測定装置 - Google Patents
竪型炉の装入物プロフィール測定方法および測定装置Info
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- JPH0611328A JPH0611328A JP5063898A JP6389893A JPH0611328A JP H0611328 A JPH0611328 A JP H0611328A JP 5063898 A JP5063898 A JP 5063898A JP 6389893 A JP6389893 A JP 6389893A JP H0611328 A JPH0611328 A JP H0611328A
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Landscapes
- Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)
- Blast Furnaces (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 大がかりな機械装置を必要とせず、高温で粉
塵が多い炉雰囲気の影響を受けず、簡易な構造の測定装
置を用いて、炉内装入物全面のプロフィールを迅速、正
確に測定する。 【構成】 高炉のベルレス炉炉頂部の炉中心軸上から外
れた炉外位置に設けた収納ケース内にマイクロ波プロー
ブを回動可能に軸着設置し、炉内装入物表面に周波数変
調したマイクロ波を炉芯を通る直径範囲あるいは炉芯を
中心とする円周方向に沿い、連続的に走査放射し、装入
物表面からの反射波を受信して送受信の時間差から装入
物表面までの距離を測定する。
塵が多い炉雰囲気の影響を受けず、簡易な構造の測定装
置を用いて、炉内装入物全面のプロフィールを迅速、正
確に測定する。 【構成】 高炉のベルレス炉炉頂部の炉中心軸上から外
れた炉外位置に設けた収納ケース内にマイクロ波プロー
ブを回動可能に軸着設置し、炉内装入物表面に周波数変
調したマイクロ波を炉芯を通る直径範囲あるいは炉芯を
中心とする円周方向に沿い、連続的に走査放射し、装入
物表面からの反射波を受信して送受信の時間差から装入
物表面までの距離を測定する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は高炉等の冶金用竪型炉
の炉頂における原料装入物の表面形状を連続測定し、装
入物プロフィール、降下速度分布、層厚分布等を知るこ
とができる竪型炉の装入物プロフィール測定方法および
測定装置に関する。
の炉頂における原料装入物の表面形状を連続測定し、装
入物プロフィール、降下速度分布、層厚分布等を知るこ
とができる竪型炉の装入物プロフィール測定方法および
測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】鉄鉱石を溶解する高炉では、通常、炉の
上部から鉄鉱石とコークスを交互に装入し、炉頂面での
装入物堆積表面形状(プロフィール)の断面形状がほぼ
V字状になるように設定される。
上部から鉄鉱石とコークスを交互に装入し、炉頂面での
装入物堆積表面形状(プロフィール)の断面形状がほぼ
V字状になるように設定される。
【0003】高炉操業における操作端、つまり調整可能
な因子は、炉頂からの原料装入と羽口からの熱風等の吹
込みの2つに限られており、なかでも炉頂部における装
入物分布制御のもつ役割は非常に重要である。装入物分
布制御とは、基本的には装入物を炉内にて着地させる半
径方向および円周方向の位置を調整することであり、適
正な装入物分布を形成することにより炉内のガス流れが
安定し、燃料比低減、炉体の長寿命化が可能となる。
な因子は、炉頂からの原料装入と羽口からの熱風等の吹
込みの2つに限られており、なかでも炉頂部における装
入物分布制御のもつ役割は非常に重要である。装入物分
布制御とは、基本的には装入物を炉内にて着地させる半
径方向および円周方向の位置を調整することであり、適
正な装入物分布を形成することにより炉内のガス流れが
安定し、燃料比低減、炉体の長寿命化が可能となる。
【0004】近代高炉においては、装入装置として、従
来のベル式に代わり、ベルレス式を導入し、より厳密な
分布の形成を狙っている。そこで、炉況の変化に対応し
て早急な原料装入調整を行なうために、短時間で、より
正確に装入物分布を把握するための検出端として、種々
のプロフィールメータが開発されている、これらのセン
サーは接触式(機械式)と非接触式(マイクロ波式、レ
ーザー式等)に大別される。近時以下の3方式が開発、
実用化されているが、その問題点は上記の何れの型式に
も共通している。
来のベル式に代わり、ベルレス式を導入し、より厳密な
分布の形成を狙っている。そこで、炉況の変化に対応し
て早急な原料装入調整を行なうために、短時間で、より
正確に装入物分布を把握するための検出端として、種々
のプロフィールメータが開発されている、これらのセン
サーは接触式(機械式)と非接触式(マイクロ波式、レ
ーザー式等)に大別される。近時以下の3方式が開発、
実用化されているが、その問題点は上記の何れの型式に
も共通している。
【0005】機械式測定方法は図15のごとく、検尺ウ
エイトaを装入物面まで下げ着床して、その距離を測定
するもので、ランスbを炉内半径方向の測定点ごとに停
止し、検尺ウエイトの昇降を繰返す1点式測定方法があ
る。これは、例えば1半径6点の測定に5分近くの時間
を要するので測定値の同時性に乏しい。この測定時間の
短縮と同時測定を行なう改良型として、ランスに多点
(6〜8)の検尺ウエイトを仕込んで炉内半径方向にラ
ンスを挿入し、多点の検尺ウエイトを同時に昇降して測
定する多点同時測定方式もある。この方式は測定時間が
2〜3分と短縮できるが、測定値は原料堆積物プロフィ
ール上の点としての情報で連続した表面形状を表し得な
い。また、多点方式のため機械系が複雑となり、高温粉
塵雰囲気の炉内に挿入測定するため、ダスト堆積等によ
るワイヤーロープとワイヤーシーブ摺動部での回動不良
トラブルが発生するなど保守管理面でも難がある。
エイトaを装入物面まで下げ着床して、その距離を測定
するもので、ランスbを炉内半径方向の測定点ごとに停
止し、検尺ウエイトの昇降を繰返す1点式測定方法があ
る。これは、例えば1半径6点の測定に5分近くの時間
を要するので測定値の同時性に乏しい。この測定時間の
短縮と同時測定を行なう改良型として、ランスに多点
(6〜8)の検尺ウエイトを仕込んで炉内半径方向にラ
ンスを挿入し、多点の検尺ウエイトを同時に昇降して測
定する多点同時測定方式もある。この方式は測定時間が
2〜3分と短縮できるが、測定値は原料堆積物プロフィ
ール上の点としての情報で連続した表面形状を表し得な
い。また、多点方式のため機械系が複雑となり、高温粉
塵雰囲気の炉内に挿入測定するため、ダスト堆積等によ
るワイヤーロープとワイヤーシーブ摺動部での回動不良
トラブルが発生するなど保守管理面でも難がある。
【0006】マイクロ波を用いる測定方式は、図16の
ごとく、ランスb先端に搭載されたマイクロ波プローブ
のアンテナcからマイクロ波を放射し、装入物面からの
反射波を受信したものをミキシングし、得られるビート
波の周波数から、アンテナから被測定面距離を測定する
もので、ランスb(アンテナc)の移動によって、高炉
々頂半径方向の原料堆積表面形状のプロフィールを非接
触で連続測定ができ、可動部がなく、図15の機械式に
比べ、構造が簡単でメンテナンスが容易である長所を備
えている。図16の装置は、ランスの炉内半径方向の走
行を油圧で行ない、回転については電動で行なう。走行
と回転を組合せることにより図17に示す3つの測定モ
ード、すなわち、半径方向と直径方向のプロフィールを
測定する「Tモード測定法」、炉頂の半分面のプロフィ
ールを測定する「面モード測定法」、半径方向のプロフ
ィール1回目測定後、一定の待ち時間をおいて2回目を
測定し、2回の測定データの差から降下速度を測定する
「降下速度モード」がある。
ごとく、ランスb先端に搭載されたマイクロ波プローブ
のアンテナcからマイクロ波を放射し、装入物面からの
反射波を受信したものをミキシングし、得られるビート
波の周波数から、アンテナから被測定面距離を測定する
もので、ランスb(アンテナc)の移動によって、高炉
々頂半径方向の原料堆積表面形状のプロフィールを非接
触で連続測定ができ、可動部がなく、図15の機械式に
比べ、構造が簡単でメンテナンスが容易である長所を備
えている。図16の装置は、ランスの炉内半径方向の走
行を油圧で行ない、回転については電動で行なう。走行
と回転を組合せることにより図17に示す3つの測定モ
ード、すなわち、半径方向と直径方向のプロフィールを
測定する「Tモード測定法」、炉頂の半分面のプロフィ
ールを測定する「面モード測定法」、半径方向のプロフ
ィール1回目測定後、一定の待ち時間をおいて2回目を
測定し、2回の測定データの差から降下速度を測定する
「降下速度モード」がある。
【0007】上記の機械方式、マイクロ波方式はいずれ
も、ランス片持ち構造物と、それを駆動する機械機構お
よび支持架構、デッキ類が必要であるため、設備費が大
となる欠点がある。
も、ランス片持ち構造物と、それを駆動する機械機構お
よび支持架構、デッキ類が必要であるため、設備費が大
となる欠点がある。
【0008】レーザ光を用いる光学式測定方式は被測定
物の表面をレーザ光で走査し、その反射光を光学系で集
光し、三角測量的の手段で、被測定物の表面までの各照
射点の位置を求め、炉頂面でのプロフィールを測定する
ものである。この方式は測定時間が非常に短かく、広範
囲のプロフィール測定が炉外からできる利点があるが、
光学式であるため、高炉々内のダスト発生状況の影響を
強く受け、炉内ガス中に浮遊する多量のダストによる光
散乱と減衰および高温炉芯部から生じる輻射光等に影響
され易い欠点がある。また、機構的に非接触式で連続測
定ができるものであるが、レーザーコントローラー、受
光コントローラーや光学的角度情報等を大型の計算機で
演算処理するシステムコントローラやコンピュータが必
要であるために、設備費が大となる欠点がある。
物の表面をレーザ光で走査し、その反射光を光学系で集
光し、三角測量的の手段で、被測定物の表面までの各照
射点の位置を求め、炉頂面でのプロフィールを測定する
ものである。この方式は測定時間が非常に短かく、広範
囲のプロフィール測定が炉外からできる利点があるが、
光学式であるため、高炉々内のダスト発生状況の影響を
強く受け、炉内ガス中に浮遊する多量のダストによる光
散乱と減衰および高温炉芯部から生じる輻射光等に影響
され易い欠点がある。また、機構的に非接触式で連続測
定ができるものであるが、レーザーコントローラー、受
光コントローラーや光学的角度情報等を大型の計算機で
演算処理するシステムコントローラやコンピュータが必
要であるために、設備費が大となる欠点がある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】この発明は上記問題点
の解決を図ったものであり、ランスに検尺ウエイトを取
付けて炉内に挿入、移動させる方式、あるいはランス先
端にプローブやアンテナを搭載し炉内に挿入、移動させ
る方式のように、ランスを駆動するための大がかりな機
械装置を必要とせず、機構的に簡単で、炉内装入物のプ
ロフィール測定が炉外からできる利点を有し、マイクロ
波のアンテナを旋回、傾転のすり粉木運動を組合せて、
従来の方式では実現できなかった炉内装入物全面のプロ
フィール測定が可能であり、しかも設備費が安く、保守
が容易で、迅速、正確な測定ができる竪型炉の装入物プ
ロフィール測定方法および測定装置を提供するにある。
の解決を図ったものであり、ランスに検尺ウエイトを取
付けて炉内に挿入、移動させる方式、あるいはランス先
端にプローブやアンテナを搭載し炉内に挿入、移動させ
る方式のように、ランスを駆動するための大がかりな機
械装置を必要とせず、機構的に簡単で、炉内装入物のプ
ロフィール測定が炉外からできる利点を有し、マイクロ
波のアンテナを旋回、傾転のすり粉木運動を組合せて、
従来の方式では実現できなかった炉内装入物全面のプロ
フィール測定が可能であり、しかも設備費が安く、保守
が容易で、迅速、正確な測定ができる竪型炉の装入物プ
ロフィール測定方法および測定装置を提供するにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明の竪型炉の装入
物プロフィール測定方法は冶金用竪型炉の炉中心軸上を
外れた炉頂部炉外位置に設けた回動中心点を基点にして
マイクロ波プローブを回動し、炉内装入物表面に周波数
変調したマイクロ波を連続的に走査放射(発信)し、装
入物表面からの反射波を受信して送信と受信の時間差か
ら装入物表面までの距離を測定することを特徴とする。
請求項2は、プローブを「首振り運動」させて、炉口部
の炉芯を通り対向する炉内壁面間を結ぶ直径範囲にマイ
クロ波を連続的に走査放射するものである。請求項3は
プローブを「すり粉木運動」させて炉芯を中心とする円
周方向に旋回させてマイクロ波を連続的に走査放射し、
複数の旋回頂角に対応した円周方向に沿う装入物表面ま
での距離を測定するものである。
物プロフィール測定方法は冶金用竪型炉の炉中心軸上を
外れた炉頂部炉外位置に設けた回動中心点を基点にして
マイクロ波プローブを回動し、炉内装入物表面に周波数
変調したマイクロ波を連続的に走査放射(発信)し、装
入物表面からの反射波を受信して送信と受信の時間差か
ら装入物表面までの距離を測定することを特徴とする。
請求項2は、プローブを「首振り運動」させて、炉口部
の炉芯を通り対向する炉内壁面間を結ぶ直径範囲にマイ
クロ波を連続的に走査放射するものである。請求項3は
プローブを「すり粉木運動」させて炉芯を中心とする円
周方向に旋回させてマイクロ波を連続的に走査放射し、
複数の旋回頂角に対応した円周方向に沿う装入物表面ま
での距離を測定するものである。
【0011】請求項4の竪型炉の装入物プロフィール測
定装置は、冶金用竪型炉の炉中心軸上を外れた炉頂部炉
外位置に、受・発信アンテナおよびマイクロ波受・発信
回路を備えたマイクロ波プローブを設置してなり、前記
プローブは炉口部の炉芯を通り対向する炉内壁面間を結
ぶ直径範囲にマイクロ波の走査放射が可能な基点に回動
可能に軸着してあることを特徴とする。請求項5のプロ
フィール測定装置はプローブをカルダンリングで回動可
能に軸着し、プローブ軸線後端から延びたスライドロッ
ドにスライド自在継手を貫設し、この自在継手と炉中心
軸に平行で上下動する回軸ロッドの先端とを連結リンク
を介し連結し、プローブの炉芯を中心とする円周方向の
旋回および旋回頂角の調整を可能となしたものである。
定装置は、冶金用竪型炉の炉中心軸上を外れた炉頂部炉
外位置に、受・発信アンテナおよびマイクロ波受・発信
回路を備えたマイクロ波プローブを設置してなり、前記
プローブは炉口部の炉芯を通り対向する炉内壁面間を結
ぶ直径範囲にマイクロ波の走査放射が可能な基点に回動
可能に軸着してあることを特徴とする。請求項5のプロ
フィール測定装置はプローブをカルダンリングで回動可
能に軸着し、プローブ軸線後端から延びたスライドロッ
ドにスライド自在継手を貫設し、この自在継手と炉中心
軸に平行で上下動する回軸ロッドの先端とを連結リンク
を介し連結し、プローブの炉芯を中心とする円周方向の
旋回および旋回頂角の調整を可能となしたものである。
【0012】
【実施例】図1に請求項2の発明になるプロフィール測
定方法および請求項4の測定装置の実施例であり、高炉
のベルレス炉頂装置の例を示すものである。炉体1の炉
頂部に円錐形状をしたガス捕集マンテル2があり、その
上部に分配シュート用駆動装置3が設置してあり、旋
回、傾動する分配シュート4を介して炉内に装入物5が
装入される。この装入物5のプロフィールは一般的に、
図示のように、蟻地獄状のV字形状をなしている。
定方法および請求項4の測定装置の実施例であり、高炉
のベルレス炉頂装置の例を示すものである。炉体1の炉
頂部に円錐形状をしたガス捕集マンテル2があり、その
上部に分配シュート用駆動装置3が設置してあり、旋
回、傾動する分配シュート4を介して炉内に装入物5が
装入される。この装入物5のプロフィールは一般的に、
図示のように、蟻地獄状のV字形状をなしている。
【0013】マイクロ波プローブ9はガス捕集マンテル
2の上方に開口部7を有するプローブ収納ケース8内、
すなわち、炉中心軸上から外れた炉頂部炉外位置に設置
してある。プローブ9はアンテナ10−1、マイクロ波
を発信、受信するマイクロ波回路ボックス10−2で構
成されている。(マイクロ波方式のレベル計の一種であ
る)。
2の上方に開口部7を有するプローブ収納ケース8内、
すなわち、炉中心軸上から外れた炉頂部炉外位置に設置
してある。プローブ9はアンテナ10−1、マイクロ波
を発信、受信するマイクロ波回路ボックス10−2で構
成されている。(マイクロ波方式のレベル計の一種であ
る)。
【0014】なお、マイクロ波は光に比べて透過性が優
れており、高炉々頂部のような粉塵浮遊物やミストが充
満している空間でも大きく減衰せずに伝播でき、本質的
に温度や圧力の影響を受けないので高炉々頂部内におい
て、レベル計として確実な計測ができる。
れており、高炉々頂部のような粉塵浮遊物やミストが充
満している空間でも大きく減衰せずに伝播でき、本質的
に温度や圧力の影響を受けないので高炉々頂部内におい
て、レベル計として確実な計測ができる。
【0015】マイクロ波の発振周波数は高炉内浮遊ダス
トの影響を受けにくい範囲で高い分解能を得るために
は、技術的、経済的に許容される限り、10GHZ以上
の高発振周波数を選定した方がよい。また発振周波数が
高いほど、導波管の断面積、アンテナ径をコンパクト
化、プローブを小型化できる。
トの影響を受けにくい範囲で高い分解能を得るために
は、技術的、経済的に許容される限り、10GHZ以上
の高発振周波数を選定した方がよい。また発振周波数が
高いほど、導波管の断面積、アンテナ径をコンパクト
化、プローブを小型化できる。
【0016】マイクロ波レベル計の測定原理は、周波数
変調(FM)したマイクロ波を測定面に連続的に放射
し、測定面からの反射波を連続して受信するもので、放
射波(発振波)と反射波(受信波)の時間的なズレを計
測し、測定面までの距離を検出するものである。
変調(FM)したマイクロ波を測定面に連続的に放射
し、測定面からの反射波を連続して受信するもので、放
射波(発振波)と反射波(受信波)の時間的なズレを計
測し、測定面までの距離を検出するものである。
【0017】この発明では、プローブ9の取付位置は装
入物5全体の堆積形状、すなわちプロフィールを計測す
るため、図1において、炉口部の炉芯を通り、炉内壁A
6−1とB6−2と結ぶ直径範囲をカバーできるマイク
ロ波走査線14−1,14−2の延長線上の交点にプロ
ーブ9の回動中心点、すなわち回転軸11を設置する。
そして、この回転軸11を基点としてプローブ9を頂角
θの範囲で首振りさせて走査放射して装入物5までの距
離l(エル)を測定する。
入物5全体の堆積形状、すなわちプロフィールを計測す
るため、図1において、炉口部の炉芯を通り、炉内壁A
6−1とB6−2と結ぶ直径範囲をカバーできるマイク
ロ波走査線14−1,14−2の延長線上の交点にプロ
ーブ9の回動中心点、すなわち回転軸11を設置する。
そして、この回転軸11を基点としてプローブ9を頂角
θの範囲で首振りさせて走査放射して装入物5までの距
離l(エル)を測定する。
【0018】プローブ収納ケース8内に設置されたプロ
ーブ9は、回動可能とするために、プローブ収納ケース
8と回転軸11の摺動部(図示せず)はグランドパッキ
ン方式やメカニカルシール方式等で軸シールする。ま
た、回転軸11を駆動するギヤー類は炉外に設置する。
なお、プローブ9は炉内側に設置するので、アンテナ部
10−1は窒素ガスパージ等をなしてダストの影響を回
避する。
ーブ9は、回動可能とするために、プローブ収納ケース
8と回転軸11の摺動部(図示せず)はグランドパッキ
ン方式やメカニカルシール方式等で軸シールする。ま
た、回転軸11を駆動するギヤー類は炉外に設置する。
なお、プローブ9は炉内側に設置するので、アンテナ部
10−1は窒素ガスパージ等をなしてダストの影響を回
避する。
【0019】図2で、このプロフィール測定の手順を説
明する。プローブ9の首振り回動は、操作デスク23に
要求信号を入力し、その信号を受けたサーボコントロー
ラ22によりモーター18を指定回転角度に回転させ、
ギヤー17−1およびギヤー16を介し駆動し、回転軸
11を回動中心として回動させる。この回動動作中にプ
ローブ9から出されるマイクロ波12は装入物5表面に
向って送信され、装入物5表面にて反射した受信波13
はプローブ9に受信され、マイクロ波制御盤20および
マイクロ波信号処理盤21から距離l(エル)の信号が
連続的に出力される。
明する。プローブ9の首振り回動は、操作デスク23に
要求信号を入力し、その信号を受けたサーボコントロー
ラ22によりモーター18を指定回転角度に回転させ、
ギヤー17−1およびギヤー16を介し駆動し、回転軸
11を回動中心として回動させる。この回動動作中にプ
ローブ9から出されるマイクロ波12は装入物5表面に
向って送信され、装入物5表面にて反射した受信波13
はプローブ9に受信され、マイクロ波制御盤20および
マイクロ波信号処理盤21から距離l(エル)の信号が
連続的に出力される。
【0020】測定時の首振りの回転位置の頂角θは回転
軸11に直結したギヤー16とギヤー17−2を介して
エンコーダ19によって検出され、マイクロ波信号処理
盤21にプローブ回転位置として入力される。この装入
物面までの距離l(エル)と頂角θの信号群はプロフィ
ール演算器24により、データー処理し、(x,y)の
直交座標信号群としてプロセスコンピューターに伝達さ
れ、これを画像処理し、装入物面を走査したプロフィー
ル走査ライン15がCRT画面等の表示器25に表示さ
れる。
軸11に直結したギヤー16とギヤー17−2を介して
エンコーダ19によって検出され、マイクロ波信号処理
盤21にプローブ回転位置として入力される。この装入
物面までの距離l(エル)と頂角θの信号群はプロフィ
ール演算器24により、データー処理し、(x,y)の
直交座標信号群としてプロセスコンピューターに伝達さ
れ、これを画像処理し、装入物面を走査したプロフィー
ル走査ライン15がCRT画面等の表示器25に表示さ
れる。
【0021】図3も請求項2の発明になるプロフィール
測定方法および請求項4の測定装置の第2の実施例を示
す。
測定方法および請求項4の測定装置の第2の実施例を示
す。
【0022】図3において炉口部の炉芯を通り、炉内壁
6−1と6−2を結ぶ直径範囲をカバーできるマイクロ
波走査線14−1,14−2の延長線上の交点xを球面
座48と傾動リング47の組合せによりなる傾動機構を
有した傾動リングの回動中心点を基点として設置し、プ
ローブ9を頂角θの範囲で首振りさせて、マイクロ波を
走査放射(発信)して装入物5までの距離l(エル)を
測定する。
6−1と6−2を結ぶ直径範囲をカバーできるマイクロ
波走査線14−1,14−2の延長線上の交点xを球面
座48と傾動リング47の組合せによりなる傾動機構を
有した傾動リングの回動中心点を基点として設置し、プ
ローブ9を頂角θの範囲で首振りさせて、マイクロ波を
走査放射(発信)して装入物5までの距離l(エル)を
測定する。
【0023】図4(a) はプローブ傾動機構図の中立位置
の状態を示す。本実施例は、図1,図2と異なって、プ
ローブ9を球面座48及び傾動リング47から成る傾動
機構に間にガスシール弁50を介挿し搭載することによ
り、炉外に配設したものである。本実施例を適用するこ
とにより、プローブ9を炉内の熱影響および粉塵雰囲気
を回避し、且つ、ガスシール弁50を閉することによ
り、炉外側でアンテナ10−1およびマイクロ波回路ボ
ックス10−2の劣化を防止したものである。
の状態を示す。本実施例は、図1,図2と異なって、プ
ローブ9を球面座48及び傾動リング47から成る傾動
機構に間にガスシール弁50を介挿し搭載することによ
り、炉外に配設したものである。本実施例を適用するこ
とにより、プローブ9を炉内の熱影響および粉塵雰囲気
を回避し、且つ、ガスシール弁50を閉することによ
り、炉外側でアンテナ10−1およびマイクロ波回路ボ
ックス10−2の劣化を防止したものである。
【0024】傾動機構は、直径Dなる球面を有する傾動
リング47と球面リング48からなり、回動中心点xを
基点とした回動自在な構造である。
リング47と球面リング48からなり、回動中心点xを
基点とした回動自在な構造である。
【0025】球面リング48の軸直角円周方向には、傾
動リング47と球面リング48の摺動球面部のガスリー
クを防止するため、ガスケット49を配設する。図4
(b) は、傾動リング47を右にθ/2傾転させた図を示
す。ここでは球面リング48と傾動リング47の対偶に
おいて、傾動リング47を傾動しても、球面リング48
との摺動部でガスリークしない様に、球面リング48は
厚さtを必要とする。
動リング47と球面リング48の摺動球面部のガスリー
クを防止するため、ガスケット49を配設する。図4
(b) は、傾動リング47を右にθ/2傾転させた図を示
す。ここでは球面リング48と傾動リング47の対偶に
おいて、傾動リング47を傾動しても、球面リング48
との摺動部でガスリークしない様に、球面リング48は
厚さtを必要とする。
【0026】図3で、本実施例のプロフィール測定の手
順を説明する。プローブ9の首振り回動は、操作デスク
23に要求信号を入力し、その信号を受けたコントロー
ラ22による傾動用アクチュエータ51を指定回転角度
に動作させ、傾動機構の回動中心転xを中心として傾動
リング48を傾転させる。これ以降は図2に示す実施例
と同様である。
順を説明する。プローブ9の首振り回動は、操作デスク
23に要求信号を入力し、その信号を受けたコントロー
ラ22による傾動用アクチュエータ51を指定回転角度
に動作させ、傾動機構の回動中心転xを中心として傾動
リング48を傾転させる。これ以降は図2に示す実施例
と同様である。
【0027】プロフィール測定時のプローブ9の首振り
回転位置の頂角θは傾動用アクチュエータ51にポテン
ショメータ(図示なし)等で動作位置信号を取出して、
傾動角度補正できるような、位置・角度変換器52を設
置することにより、マイクロ波信号処理盤21にプロー
ブ回転角度θ位置として入力される。これ以降は、図2
の実施例と同様である。
回転位置の頂角θは傾動用アクチュエータ51にポテン
ショメータ(図示なし)等で動作位置信号を取出して、
傾動角度補正できるような、位置・角度変換器52を設
置することにより、マイクロ波信号処理盤21にプロー
ブ回転角度θ位置として入力される。これ以降は、図2
の実施例と同様である。
【0028】図5,6は前記図1,2で示した測定方法
の活用例である。図5に示すごとく、炉壁面A6−1か
らB6−2を結ぶ直径範囲にわたり装入物5まで距離を
測定して1回目のプロフィール測定後、所定の時間間隔
をおいて逆に炉壁面B6−2からA6−1の直径方向の
2回目のプロフィール測定を行ない、1回目と2回目の
測定までの時間におけるレベル差から装入物5の降下速
度分布を算出するものである。図6は降下速度モード測
定結果を概念的に示したものである。
の活用例である。図5に示すごとく、炉壁面A6−1か
らB6−2を結ぶ直径範囲にわたり装入物5まで距離を
測定して1回目のプロフィール測定後、所定の時間間隔
をおいて逆に炉壁面B6−2からA6−1の直径方向の
2回目のプロフィール測定を行ない、1回目と2回目の
測定までの時間におけるレベル差から装入物5の降下速
度分布を算出するものである。図6は降下速度モード測
定結果を概念的に示したものである。
【0029】また、上記測定方法の応用として、コーク
スと鉱石の装入操作直前、直後の各原料(装入物)5面
のプロフィール測定値を比較することによって、装入物
の層厚分布を得ることができる。この時の炉口部直径方
向の層厚分布をパターン表示した例を図7に示す。
スと鉱石の装入操作直前、直後の各原料(装入物)5面
のプロフィール測定値を比較することによって、装入物
の層厚分布を得ることができる。この時の炉口部直径方
向の層厚分布をパターン表示した例を図7に示す。
【0030】図8,9に請求項3のプロフィール測定方
向および請求項5の測定装置を説明する実施例を示す。
向および請求項5の測定装置を説明する実施例を示す。
【0031】この実施例は高炉のベルレス炉頂装置の例
である。アンテナ10−1、マイクロ波回路器10−2
を備えたマイクロ波プローブ9はガス捕集マンテル2の
上側に開口部7を有するプローブ収納ケース8内、すな
わち炉中心軸上を外れた炉頂部炉外位置に設置してあ
る。このプローブ9は回動中心点Xを基点にして炉芯を
中心とする円周方向に旋回し、かつ、傾転して、旋回に
より形成される円錐形の頂角θを調整し「すり粉木運
動」し、連続的にマイクロ波を走査放射して、複数の旋
回頂角θに対応した円周方向に沿う装入物表面までの距
離l(エル)を測定する。
である。アンテナ10−1、マイクロ波回路器10−2
を備えたマイクロ波プローブ9はガス捕集マンテル2の
上側に開口部7を有するプローブ収納ケース8内、すな
わち炉中心軸上を外れた炉頂部炉外位置に設置してあ
る。このプローブ9は回動中心点Xを基点にして炉芯を
中心とする円周方向に旋回し、かつ、傾転して、旋回に
より形成される円錐形の頂角θを調整し「すり粉木運
動」し、連続的にマイクロ波を走査放射して、複数の旋
回頂角θに対応した円周方向に沿う装入物表面までの距
離l(エル)を測定する。
【0032】図10,11はマイクロ波プローブの走査
機構を示すものであり、高炉の炉中心軸線Y−Yに平行
なy−y軸はプローブ9に円周方向の旋回および旋回頂
角の調整すなわち傾転を駆動する後述するロッド26を
示す。Xは前述のプローブ9が旋回、傾転する「すり粉
木運動」の基点となる回動中心点であり、ABは炉口径
を示し、図6の対向する炉内壁A,6−1、炉内壁B,
6−2に相当する。三角形ABCは装入物プロフィール
の蟻地獄状のV字形状に相当し、Cは炉芯の最も低い所
を示す。
機構を示すものであり、高炉の炉中心軸線Y−Yに平行
なy−y軸はプローブ9に円周方向の旋回および旋回頂
角の調整すなわち傾転を駆動する後述するロッド26を
示す。Xは前述のプローブ9が旋回、傾転する「すり粉
木運動」の基点となる回動中心点であり、ABは炉口径
を示し、図6の対向する炉内壁A,6−1、炉内壁B,
6−2に相当する。三角形ABCは装入物プロフィール
の蟻地獄状のV字形状に相当し、Cは炉芯の最も低い所
を示す。
【0033】図10に示す平行軸Y−Yおよびy−yの
間のX点を頂点として形成される三角形は下式に示す相
似側が成り立つ。
間のX点を頂点として形成される三角形は下式に示す相
似側が成り立つ。
【0034】 ab/AB=aX/AX’de/DE=dX/DX,cc’/CC’ =ab/AB よって、 ΔXAB∽Xab,ΔABC∽Δabc この発明は上記の相似側から図11に示すように、X'を
基点にA'B'を直径とする円弧を描くと、底面が平行とな
る三角錐X'A'B'およびX'a'c'となる。同様に、Y'−Y'軸
の下方に平行移動した、D'E'を直径とする円弧を描く
と、同様に底面が平行となる三角錐X'D'E'およびX'd'e'
となる。この測定方法では幾何学の定理から、炉内装入
物プロフィールを形成するY−Y軸の形状をy−y軸側
で縮少再現するものである。
基点にA'B'を直径とする円弧を描くと、底面が平行とな
る三角錐X'A'B'およびX'a'c'となる。同様に、Y'−Y'軸
の下方に平行移動した、D'E'を直径とする円弧を描く
と、同様に底面が平行となる三角錐X'D'E'およびX'd'e'
となる。この測定方法では幾何学の定理から、炉内装入
物プロフィールを形成するY−Y軸の形状をy−y軸側
で縮少再現するものである。
【0035】すなわち、マイクロ波プローブ9が回動中
心点Xを基点にして旋回と傾転作動する、いわゆる「す
り粉木運動」しながらマイクロ波を走査放射し、X点か
ら測定面までの距離l(エル)を連続測定することによ
って、前記の基本原理に基づいて装入物5面のプロフィ
ールを測定できる。
心点Xを基点にして旋回と傾転作動する、いわゆる「す
り粉木運動」しながらマイクロ波を走査放射し、X点か
ら測定面までの距離l(エル)を連続測定することによ
って、前記の基本原理に基づいて装入物5面のプロフィ
ールを測定できる。
【0036】マイクロ波プローブ9の回動の基点となる
回動中心点Xの位置は、図8に示すように、装入物5の
全体の堆積形状、すなわちプロフィールを測定するため
に、炉口部の炉芯Y−Y軸を通り、炉内壁A,6−1と
炉内壁B,6−2を結ぶ直径範囲をカバーできる2つの
マイクロ波走査線14−1,14−2の炉外側延長上の
交点となる。
回動中心点Xの位置は、図8に示すように、装入物5の
全体の堆積形状、すなわちプロフィールを測定するため
に、炉口部の炉芯Y−Y軸を通り、炉内壁A,6−1と
炉内壁B,6−2を結ぶ直径範囲をカバーできる2つの
マイクロ波走査線14−1,14−2の炉外側延長上の
交点となる。
【0037】図12に示すようにX軸とY軸が直交する
回動中心点Xにカルダンリング27を設置し、これにプ
ローブ9を取付ける。このカルダンリング27は、外側
の揺動リング27−2、その内部の支持リング27−1
からなり、揺動リング27−2はX方向に突出した2本
の揺動軸27−3をそれぞれ、収納ケース8側壁に設け
た2つの軸受27−4に軸着し、その内部の支持リング
27−1は揺動軸27−3に直交方向、すなわちY軸方
向の2本の揺動軸27−5をそれぞれ揺動リング27−
2に設けた軸受27−6に軸着してある。このカルダン
リング27の支持リング27−1内に取付けたプローブ
9はX,Y軸方向に回動自在となる。
回動中心点Xにカルダンリング27を設置し、これにプ
ローブ9を取付ける。このカルダンリング27は、外側
の揺動リング27−2、その内部の支持リング27−1
からなり、揺動リング27−2はX方向に突出した2本
の揺動軸27−3をそれぞれ、収納ケース8側壁に設け
た2つの軸受27−4に軸着し、その内部の支持リング
27−1は揺動軸27−3に直交方向、すなわちY軸方
向の2本の揺動軸27−5をそれぞれ揺動リング27−
2に設けた軸受27−6に軸着してある。このカルダン
リング27の支持リング27−1内に取付けたプローブ
9はX,Y軸方向に回動自在となる。
【0038】カルダンリング27に取付けたプローブ9
をX点を中心に旋回、傾転する、いわゆる「すり粉木運
動」させるために、図9に示すようにプローブ9軸線後
端にスライドロッド28を取付け、スライド自在継手2
9を貫設する。このスライド・自在継手29に、炉外の
y−y軸を中心に回転するロッド26を連結リンク30
を介し連結することにより、y−y軸のロッド26の回
転をプローブ9に伝達し、プローブ9をカルダン軸27
を基点にして回動させ、アンテナ10−1の先端を炉芯
を中心とする円運動する「すり粉木運動」が可能とな
る。
をX点を中心に旋回、傾転する、いわゆる「すり粉木運
動」させるために、図9に示すようにプローブ9軸線後
端にスライドロッド28を取付け、スライド自在継手2
9を貫設する。このスライド・自在継手29に、炉外の
y−y軸を中心に回転するロッド26を連結リンク30
を介し連結することにより、y−y軸のロッド26の回
転をプローブ9に伝達し、プローブ9をカルダン軸27
を基点にして回動させ、アンテナ10−1の先端を炉芯
を中心とする円運動する「すり粉木運動」が可能とな
る。
【0039】ロッド26は上端に軸周りの回転が可能で
あるが、軸方向には離脱できない回転自在継手31を設
け、旋回モーター32により、ギヤー33−2、ギヤー
33−1およびギヤー33−1のボスの中に嵌着した上
下動を許容するスライドキー34を介しθR の回転が可
能となしてある。
あるが、軸方向には離脱できない回転自在継手31を設
け、旋回モーター32により、ギヤー33−2、ギヤー
33−1およびギヤー33−1のボスの中に嵌着した上
下動を許容するスライドキー34を介しθR の回転が可
能となしてある。
【0040】プローブ9が円運動しつつ、走査放射する
マイクロ波が形成する円錐形の頂角θの調整はロッド2
6の上下動により行なわれる。すなわち、回転自在継手
31..部に取付けてある傾転モータ35によりギヤー
36−2を介し、ギヤー36−1を回転(回転数n)さ
せる。ギヤー36−1のボスの中に貫通させてあるスク
リュージャッキ37はn×s(ネジのリード)=Lの上
下動をなし、回転自在継手31を介しロッド26に伝達
する。ロッド26の下端に連結してある長さmの連結リ
ンク30の開き角度はθL となり、スライド、自在継手
29の旋回半径はr=msin θL となり円運動をする。
すなわち、プローブが円運動して走査放射するマイクロ
波が形成する円錐形の頂角θは図9(b)に示すよう
に、y−y軸を回転軸とする旋回半径rにより制御され
る。この旋回半径rは、スクリュージャッキ37の上下
動量L、すなわち、傾転モーター35の回転数により制
御される。
マイクロ波が形成する円錐形の頂角θの調整はロッド2
6の上下動により行なわれる。すなわち、回転自在継手
31..部に取付けてある傾転モータ35によりギヤー
36−2を介し、ギヤー36−1を回転(回転数n)さ
せる。ギヤー36−1のボスの中に貫通させてあるスク
リュージャッキ37はn×s(ネジのリード)=Lの上
下動をなし、回転自在継手31を介しロッド26に伝達
する。ロッド26の下端に連結してある長さmの連結リ
ンク30の開き角度はθL となり、スライド、自在継手
29の旋回半径はr=msin θL となり円運動をする。
すなわち、プローブが円運動して走査放射するマイクロ
波が形成する円錐形の頂角θは図9(b)に示すよう
に、y−y軸を回転軸とする旋回半径rにより制御され
る。この旋回半径rは、スクリュージャッキ37の上下
動量L、すなわち、傾転モーター35の回転数により制
御される。
【0041】このプローブ9の円運動(すり粉木運動)
によって炉頂の装入物5のプロフィールを測定するに
は、最初に円錐の頂角θを一定にしてロッド26を回転
させて、プローブ9のアンテナ10−1の先端が円運動
しながら、炉口部の直径2Rとなる円弧を描きながら、
円周方向プロフィール走査ライン38にマイクロ波を連
続的に発信し、受信する。これによって、測定面までの
距離l(エル)を連続的に測定することができる。
によって炉頂の装入物5のプロフィールを測定するに
は、最初に円錐の頂角θを一定にしてロッド26を回転
させて、プローブ9のアンテナ10−1の先端が円運動
しながら、炉口部の直径2Rとなる円弧を描きながら、
円周方向プロフィール走査ライン38にマイクロ波を連
続的に発信し、受信する。これによって、測定面までの
距離l(エル)を連続的に測定することができる。
【0042】円周方向1周の測定が完了した後、深さ方
向(下方)のプロフィールを測定するには、傾転モータ
35を回転してスクリュージャッキ37を上方へ移動さ
せ、すなわち、ロッド26の先端を上にあげ、前述ごと
くθL 、およびスライド、自在継手29の旋回半径rを
小となし、炉口部の円周方向プロフィール走査ラインの
直径2Rを小とする。引続いてロッド26の回転動作で
上記の操作を繰返し、円周方向のプロフィール測定がで
きる。この様に、ロッド26の旋回と上下動(傾転)を
1周ごとに交互に行なうことにより、炉口部全体のプロ
フィール測定が可能となる。
向(下方)のプロフィールを測定するには、傾転モータ
35を回転してスクリュージャッキ37を上方へ移動さ
せ、すなわち、ロッド26の先端を上にあげ、前述ごと
くθL 、およびスライド、自在継手29の旋回半径rを
小となし、炉口部の円周方向プロフィール走査ラインの
直径2Rを小とする。引続いてロッド26の回転動作で
上記の操作を繰返し、円周方向のプロフィール測定がで
きる。この様に、ロッド26の旋回と上下動(傾転)を
1周ごとに交互に行なうことにより、炉口部全体のプロ
フィール測定が可能となる。
【0043】なお、プローブ、旋回、傾転作動するリン
ク、ピン機構類は炉外のプローブ収納ケース8内に設置
されるので、炉内の熱影響面は比較的緩和されるが、ア
ンテナ部分やリンク、ピン部は前記実施例と同様に窒素
ガスパージ等の対策をとる必要がある。
ク、ピン機構類は炉外のプローブ収納ケース8内に設置
されるので、炉内の熱影響面は比較的緩和されるが、ア
ンテナ部分やリンク、ピン部は前記実施例と同様に窒素
ガスパージ等の対策をとる必要がある。
【0044】図8,9の第2の実施例として図12に示
すカルダンリング機構の代りに、前述の図4に示した、
球面座を傾動リングの組合せより成る傾動機構を適用す
ることによってもよい。即ち、傾動リング47の回動中
心点xを基点に自在傾動が可能なので、プローブ9の円
運動(すり粉木運動)によって図8,9の実施例と同様
に炉頂の装入物5のプロフィールが測定できる。
すカルダンリング機構の代りに、前述の図4に示した、
球面座を傾動リングの組合せより成る傾動機構を適用す
ることによってもよい。即ち、傾動リング47の回動中
心点xを基点に自在傾動が可能なので、プローブ9の円
運動(すり粉木運動)によって図8,9の実施例と同様
に炉頂の装入物5のプロフィールが測定できる。
【0045】このプロフィール測定法の全体システムを
図8に示す。プローブ9の旋回数および傾転数は装入物
5のプロフィール深さ方向の等高線を何mmピッチにする
かの要求信号を操作デスク39から旋回、傾転の各サー
ボコントローラ40−1,40−2に指定数値を与え、
旋回モータ32、傾転モータ35を交互に回転させ、ロ
ッド26に回転と上下移動Lを行なわせる。各々の旋回
数および傾転数はギヤー33−3、ギヤー36−3を介
して旋回用および傾転用エンコーダー41,42で各
々、円周方向の旋回角度θR 、プローブ傾転角度θL と
して検出され、マイクロ波信号処理盤43にプローブ9
のマイクロ波による測定面における座標(x,y,z)
として入力される。
図8に示す。プローブ9の旋回数および傾転数は装入物
5のプロフィール深さ方向の等高線を何mmピッチにする
かの要求信号を操作デスク39から旋回、傾転の各サー
ボコントローラ40−1,40−2に指定数値を与え、
旋回モータ32、傾転モータ35を交互に回転させ、ロ
ッド26に回転と上下移動Lを行なわせる。各々の旋回
数および傾転数はギヤー33−3、ギヤー36−3を介
して旋回用および傾転用エンコーダー41,42で各
々、円周方向の旋回角度θR 、プローブ傾転角度θL と
して検出され、マイクロ波信号処理盤43にプローブ9
のマイクロ波による測定面における座標(x,y,z)
として入力される。
【0046】一方、プローブ9のアンテナ10−1から
連続的に放射されたマイクロ波12は装入物5の表面で
反射された受信波13はプローブ9に連続的に受信さ
れ、マイクロ波制御盤44およびマイクロ波信号処理盤
43に装入物5までの距離l(エル)の信号が連続的に
入力される。この様に、装入部5面までの距離l(エ
ル)およびプローブ9の位置情報θR ,θL の信号群は
プロフィール演算器45により、データ処理し(x,
y,z)の立体座標信号群として、プロセスコンピュー
タに伝達される。これを画像処理してプロフィールがC
RT画面等の表示器46に表示される。
連続的に放射されたマイクロ波12は装入物5の表面で
反射された受信波13はプローブ9に連続的に受信さ
れ、マイクロ波制御盤44およびマイクロ波信号処理盤
43に装入物5までの距離l(エル)の信号が連続的に
入力される。この様に、装入部5面までの距離l(エ
ル)およびプローブ9の位置情報θR ,θL の信号群は
プロフィール演算器45により、データ処理し(x,
y,z)の立体座標信号群として、プロセスコンピュー
タに伝達される。これを画像処理してプロフィールがC
RT画面等の表示器46に表示される。
【0047】この発明のプロフィール測定方法の活用例
を以下に述べる。図13に示す4モードの測定目的に応
用できる。
を以下に述べる。図13に示す4モードの測定目的に応
用できる。
【0048】面モード:プローブ9の炉口部における平
面上の測定走査軌跡を図中(A−1)に示すように、プ
ローブ9の設置方位を0°側として、外側から内側に向
けて、一筆書きの同心円軌跡を描く動作を行う。円周を
1周後、内側の円弧に移る時は、ロッド26を旋回モー
タ32で回転させながら傾転モータ35で所定回転数を
与えて、上側に動作させてシフトさせる。この様に旋回
させながら、1周ごとに傾転を組入れることにより、同
心円軌跡が描ける。
面上の測定走査軌跡を図中(A−1)に示すように、プ
ローブ9の設置方位を0°側として、外側から内側に向
けて、一筆書きの同心円軌跡を描く動作を行う。円周を
1周後、内側の円弧に移る時は、ロッド26を旋回モー
タ32で回転させながら傾転モータ35で所定回転数を
与えて、上側に動作させてシフトさせる。この様に旋回
させながら、1周ごとに傾転を組入れることにより、同
心円軌跡が描ける。
【0049】この面モード測定で測定された等高線表示
(A−2)装入物5プロフィールの円周バランス性が一
見して面状で把握できる利点がある。また、最新の画像
処理技術を駆使すれば(A−3)のごとく立体プロフィ
ール表示もできる。
(A−2)装入物5プロフィールの円周バランス性が一
見して面状で把握できる利点がある。また、最新の画像
処理技術を駆使すれば(A−3)のごとく立体プロフィ
ール表示もできる。
【0050】直径モード:この測定方法はプローブ9を
設置方位の0°側から、炉口部直径方向に測定走査を行
なうものである。この動作はプローブ9の旋回を止めて
1方向(直径方向)に首振り(傾転)させることで達成
される。
設置方位の0°側から、炉口部直径方向に測定走査を行
なうものである。この動作はプローブ9の旋回を止めて
1方向(直径方向)に首振り(傾転)させることで達成
される。
【0051】上記実施例の装置は、y−y軸に連結リン
ク30、およびスライドロッド28間にピン機構のスラ
イド・自在継手29を設けてあるため、プローブ9をY
−Y軸の炉芯近くを走査する際、ロッド26を上側に動
作させ、θL を小さくすることになるので、連結リンク
30とスライドロッド28がy−y軸線上の一直線近く
になり、機構的に中立状態になって、更に首振り(傾
転)ができなくなる。このため、図(B−1)に示すよ
うに、炉芯近くで旋回動作をさせることにより、直径方
向の測定が可能となる。戻り動作は前記の逆道を行なう
ことにより達成される。
ク30、およびスライドロッド28間にピン機構のスラ
イド・自在継手29を設けてあるため、プローブ9をY
−Y軸の炉芯近くを走査する際、ロッド26を上側に動
作させ、θL を小さくすることになるので、連結リンク
30とスライドロッド28がy−y軸線上の一直線近く
になり、機構的に中立状態になって、更に首振り(傾
転)ができなくなる。このため、図(B−1)に示すよ
うに、炉芯近くで旋回動作をさせることにより、直径方
向の測定が可能となる。戻り動作は前記の逆道を行なう
ことにより達成される。
【0052】この直径モードで測定されたプロフィール
測定結果を示す図(B−2)で注目すべき点は、炉内壁
A,6−1,B,6−2付近の装入物堆積形状の変化で
ある。特にコークス装入後のテラス部(装入物が炉壁近
傍にて、ほぼ平坦に堆積している状態部分)の径方向長
さは、最も重要な管理ポイントであり、この長さによ
り、以後の鉱石装入時の堆積プロフィールは変化し、炉
内の通気性分布が決定されることにある。
測定結果を示す図(B−2)で注目すべき点は、炉内壁
A,6−1,B,6−2付近の装入物堆積形状の変化で
ある。特にコークス装入後のテラス部(装入物が炉壁近
傍にて、ほぼ平坦に堆積している状態部分)の径方向長
さは、最も重要な管理ポイントであり、この長さによ
り、以後の鉱石装入時の堆積プロフィールは変化し、炉
内の通気性分布が決定されることにある。
【0053】また、この直径モードの活用事例として
は、「直径方向降下速度測定モード」がある。これは
(B−1)において、1回目に0°側の炉内壁A,6−
1から反対側の180°側の炉内壁B,6−2の直径方
向の装入物5のプロフィール測定後、適正な時間をおい
て、逆に180°側内壁B,6−2から0°側内壁A,
6−1の直径方向の2回目のプロフィール測定を行な
い、1回目から2回目の測定までの時間におけるデータ
相互間のレベル差から装入物5の降下速度を算出するも
のである。図(B−2)は、この降下速度モードの測定
結果を示したものである。
は、「直径方向降下速度測定モード」がある。これは
(B−1)において、1回目に0°側の炉内壁A,6−
1から反対側の180°側の炉内壁B,6−2の直径方
向の装入物5のプロフィール測定後、適正な時間をおい
て、逆に180°側内壁B,6−2から0°側内壁A,
6−1の直径方向の2回目のプロフィール測定を行な
い、1回目から2回目の測定までの時間におけるデータ
相互間のレベル差から装入物5の降下速度を算出するも
のである。図(B−2)は、この降下速度モードの測定
結果を示したものである。
【0054】この直径方向の降下速度分布の情報によ
り、コークス、鉱石の炉芯部へのなだれ込みの状態が推
定できる。また、降下速度の絶対値から炉内の荷下り不
順、棚吊り等の推定が可能となる。
り、コークス、鉱石の炉芯部へのなだれ込みの状態が推
定できる。また、降下速度の絶対値から炉内の荷下り不
順、棚吊り等の推定が可能となる。
【0055】この直径モードの他の活用事例として、
「直径方向層厚分布モード測定」がある。これは上述の
測定方法の応用として、炉内装入原料であるコークスと
鉱石の装入操作直前・直後の各原料面のプロフィール測
定値を比較することにより、装入物の層厚分布を得るこ
とができる。この時の炉口部直径方向の層厚分布をパタ
ーン表示した一例を図14に示す。
「直径方向層厚分布モード測定」がある。これは上述の
測定方法の応用として、炉内装入原料であるコークスと
鉱石の装入操作直前・直後の各原料面のプロフィール測
定値を比較することにより、装入物の層厚分布を得るこ
とができる。この時の炉口部直径方向の層厚分布をパタ
ーン表示した一例を図14に示す。
【0056】半径モード:この測定方法は前記の直径モ
ードと基本的に同じで、半径方向にプローブ9の首振り
走査(図中(C−1))を行なうものであり、測定され
たプロフィール測定結果を(C−2)に示す。1回目の
測定後、適正時間経過後、2回目の測定を行ない、相互
間のデータのレベル差から、(C−2)に示す、半径方
向降下速度分布が得られる。このモードは前記の直径モ
ードに比べ、測定時間が半減できることである。
ードと基本的に同じで、半径方向にプローブ9の首振り
走査(図中(C−1))を行なうものであり、測定され
たプロフィール測定結果を(C−2)に示す。1回目の
測定後、適正時間経過後、2回目の測定を行ない、相互
間のデータのレベル差から、(C−2)に示す、半径方
向降下速度分布が得られる。このモードは前記の直径モ
ードに比べ、測定時間が半減できることである。
【0057】この様にして得られた装入物のプロフィー
ル、表面レベル分布、降下速度分布、層厚分布の何れに
ついても、予め設定された最適パターンに比較して著し
い偏りを示したり、もしくは局部的に許容範囲を越える
異常値を示す部分があった場合には、炉の操業状況を示
す各種の指標、例えば温度分布、ガス成分分布、ガス圧
分布およびガス流速分布等を照合させることにより異常
警報を出させたり、また、装入に関する修正指令を出さ
せる等の操業の自動化および最適化に結びつけることが
可能となる。
ル、表面レベル分布、降下速度分布、層厚分布の何れに
ついても、予め設定された最適パターンに比較して著し
い偏りを示したり、もしくは局部的に許容範囲を越える
異常値を示す部分があった場合には、炉の操業状況を示
す各種の指標、例えば温度分布、ガス成分分布、ガス圧
分布およびガス流速分布等を照合させることにより異常
警報を出させたり、また、装入に関する修正指令を出さ
せる等の操業の自動化および最適化に結びつけることが
可能となる。
【0058】サウンジングモード:従来の高炉等の竪型
炉には、各装入物のバッチ(装入物単位)毎の炉壁付近
の降下状態を常時測定するものとして、機械式サウンジ
ング装置がある。通常、このサウンジング装置は、巻取
り、巻戻し装置により、昇降ワイヤーの先端に検尺ウエ
イトを垂下して装入物の表面に着床させて、装入物の降
下に追随させて差指情報を検出するものであり、炉内円
周方向に2〜4台設置されている。しかし、この装置は
炉況が悪い時には、検尺ウエイトが装入物に引込まれた
り、埋没したりしてウエイトが落下することがある。ま
た、ワイヤロープが炉内の熱影響等により劣化、切断す
ることがあり、メンテナンス性に難がある。また円周方
向で2〜4点の差指情報なので、全周の情報としての代
表性が乏しい。
炉には、各装入物のバッチ(装入物単位)毎の炉壁付近
の降下状態を常時測定するものとして、機械式サウンジ
ング装置がある。通常、このサウンジング装置は、巻取
り、巻戻し装置により、昇降ワイヤーの先端に検尺ウエ
イトを垂下して装入物の表面に着床させて、装入物の降
下に追随させて差指情報を検出するものであり、炉内円
周方向に2〜4台設置されている。しかし、この装置は
炉況が悪い時には、検尺ウエイトが装入物に引込まれた
り、埋没したりしてウエイトが落下することがある。ま
た、ワイヤロープが炉内の熱影響等により劣化、切断す
ることがあり、メンテナンス性に難がある。また円周方
向で2〜4点の差指情報なので、全周の情報としての代
表性が乏しい。
【0059】このサウンジングモードは、上述の様に、
円周に複数個の装置を必要とせず、装入物に非接触で、
かつ、1台のプローブの旋回により全周の差指情報が得
られる。すなわち、1台のプローブを図(D−1)に示
す如く円周方位装入物の堆積レベルを1周走査測定後、
適正時間後に、2回目の1周走査測定を行ない、(D−
2)の円周差指レベルが描かれる。また、1回目の測定
から、2回目の測定までの時間におけるデータ相互のレ
ベル差から、図(D−3)の概念図の様に、円周方向装
入物の降下速度分布が得られる。
円周に複数個の装置を必要とせず、装入物に非接触で、
かつ、1台のプローブの旋回により全周の差指情報が得
られる。すなわち、1台のプローブを図(D−1)に示
す如く円周方位装入物の堆積レベルを1周走査測定後、
適正時間後に、2回目の1周走査測定を行ない、(D−
2)の円周差指レベルが描かれる。また、1回目の測定
から、2回目の測定までの時間におけるデータ相互のレ
ベル差から、図(D−3)の概念図の様に、円周方向装
入物の降下速度分布が得られる。
【0060】この様に、1台のプローブで、円周方位装
入物のレベルを常時、旋回走査することにより、従来の
方式で得られなかった円周レベルの連続した差指情報を
入手できる。
入物のレベルを常時、旋回走査することにより、従来の
方式で得られなかった円周レベルの連続した差指情報を
入手できる。
【0061】
【発明の効果】この発明は以上の通りであり、次の効果
を奏する。
を奏する。
【0062】この発明はマイクロ波を用い測定するの
で、光方式に比べ、透過性が優れ、高炉炉頂の空間の如
く、浮遊ダストが充満していても大きく減衰せず伝播で
き、また本質的に温度や圧力の影響を受けないので、苛
酷な環境下でも正確な測定ができる。
で、光方式に比べ、透過性が優れ、高炉炉頂の空間の如
く、浮遊ダストが充満していても大きく減衰せず伝播で
き、また本質的に温度や圧力の影響を受けないので、苛
酷な環境下でも正確な測定ができる。
【0063】電波の受発信によって計測するため、プ
ローブを高温度の計測対象から充分離した炉頂部炉外位
置に設置でき、プローブを保護でき、しかも非接触で連
続測定ができる。
ローブを高温度の計測対象から充分離した炉頂部炉外位
置に設置でき、プローブを保護でき、しかも非接触で連
続測定ができる。
【0064】その結果、従来方式では得られなかっ
た、炉口部装入物の全面プロフィール測定、降下速度分
布、層圧分布、全周差指分布の測定が精度よく短時間に
達成できる。
た、炉口部装入物の全面プロフィール測定、降下速度分
布、層圧分布、全周差指分布の測定が精度よく短時間に
達成できる。
【0065】この測定装置は構造が簡単であり、従来
方式の如く、大がかりな機械装置が必要でなく、竪型炉
等に適用する場合、大改造しなくても容易に設置でき、
設備費が小さく、可動部がないので、メンテナンスの負
担が少ない。
方式の如く、大がかりな機械装置が必要でなく、竪型炉
等に適用する場合、大改造しなくても容易に設置でき、
設備費が小さく、可動部がないので、メンテナンスの負
担が少ない。
【図1】高炉々頂部にマイクロ波プローブを取付けて装
入物プロフィールを測定する実施例の炉頂部断面図であ
る。
入物プロフィールを測定する実施例の炉頂部断面図であ
る。
【図2】高炉々頂部にマイクロ波プローブを取付けて装
入物プロフィールを測定する実施例のシステム構成を鳥
瞰図で示す説明図である。
入物プロフィールを測定する実施例のシステム構成を鳥
瞰図で示す説明図である。
【図3】高炉々頂部にマイクロ波プローブを取付けて装
入物プロフィールを測定する第2の実施例の炉頂部断面
図である。
入物プロフィールを測定する第2の実施例の炉頂部断面
図である。
【図4】(a),(b) はマイクロ波プローブ取付部の球面座
を有する傾動リングの中立状態および傾動状態の断面図
である。
を有する傾動リングの中立状態および傾動状態の断面図
である。
【図5】本発明の測定方法の活用例を示す図1のI−I
断面図である。
断面図である。
【図6】本発明の測定方法から得られる降下速度測定結
果を概念的に示す説明図である。
果を概念的に示す説明図である。
【図7】本発明の測定方法から得られる炉口直径方向の
層厚分布測定結果を概念的に示す説明図である。
層厚分布測定結果を概念的に示す説明図である。
【図8】高炉々頂部にマイクロ波プローブを取付けて装
入物プロフィールを測定する第2の実施例の炉頂部断面
およびシステム構成を示す説明図である。
入物プロフィールを測定する第2の実施例の炉頂部断面
およびシステム構成を示す説明図である。
【図9】(a) は高炉々頂部にマイクロ波プローブを取付
けて装入物プロフィールを測定する第2の実施例を鳥瞰
図で示す説明図である。(b) はプローブの幾何学的取合
図である。
けて装入物プロフィールを測定する第2の実施例を鳥瞰
図で示す説明図である。(b) はプローブの幾何学的取合
図である。
【図10】プローブの運動を制御する幾何学的取合図で
ある。
ある。
【図11】図10の斜視図である。
【図12】カルダンリングの構成を示す(a) 正面、(b)
側面の説明図である。
側面の説明図である。
【図13】本発明のプロフィール測定方法の活用例を示
す測定モード一覧である。
す測定モード一覧である。
【図14】本発明のプロフィール測定方法で得られる直
径モードの層厚分布測定結果を概念的に示す説明図であ
る。
径モードの層厚分布測定結果を概念的に示す説明図であ
る。
【図15】従来の機械式プロフィール測定方式の説明図
である。
である。
【図16】従来のマイクロ波プロフィール測定方式の説
明図である。
明図である。
【図17】従来のマイクロ波プロフィール測定方式によ
る測定モード一覧である。
る測定モード一覧である。
1…炉体、2…ガス捕集マンテル、3…分配シュート用
駆動装置、4…分配シュート、5…装入物、6…炉内
壁、7…開口部、8…プローブ収納ケース、9…プロー
ブ、10−1…アンテナ、10−2…マイクロ波回路ボ
ックス、11…回転軸、12…マイクロ波発信波、13
…マイクロ波受信波、14…マイクロ波走査線、15…
プロフィール走査ライン、16…ギヤー、17…ギヤ
ー、18…モーター、19…エンコーダー、20…マイ
クロ波制御盤、21…マイクロ波信号処理盤、22…サ
ーボコントローラ、23…操作デスク、24…プロフィ
ール演算器、25…表示器、26…ロッド、27…カル
ダンリング、27−1…支持リング、27−2…揺動リ
ング、27−3,27−5…揺動軸、27−4…軸受、
28…スライドロッド、29…スライド・自在継手、3
0…連結リンク、31…回転自在継手、32…旋回モー
ター、33…ギヤー、34…スライドキー、35…傾転
モーター、36…ギヤー、37…スクリュージャッキ、
38…プロフィール走査ライン、39…操作デスク、4
0…サーボコントローラ、41,42…エンコーダー、
43…マイクロ波信号処理盤、44…マイクロ波制御
盤、45…プロフィール演算器、46…表示器、a…検
尺ウエイト、b…ランス、c…アンテナ、47…球面傾
動リング、48…球面座、49…ガスケット、50…ガ
スシール弁、51…傾動用アクチュエータ、52…位置
・角度変換器。
駆動装置、4…分配シュート、5…装入物、6…炉内
壁、7…開口部、8…プローブ収納ケース、9…プロー
ブ、10−1…アンテナ、10−2…マイクロ波回路ボ
ックス、11…回転軸、12…マイクロ波発信波、13
…マイクロ波受信波、14…マイクロ波走査線、15…
プロフィール走査ライン、16…ギヤー、17…ギヤ
ー、18…モーター、19…エンコーダー、20…マイ
クロ波制御盤、21…マイクロ波信号処理盤、22…サ
ーボコントローラ、23…操作デスク、24…プロフィ
ール演算器、25…表示器、26…ロッド、27…カル
ダンリング、27−1…支持リング、27−2…揺動リ
ング、27−3,27−5…揺動軸、27−4…軸受、
28…スライドロッド、29…スライド・自在継手、3
0…連結リンク、31…回転自在継手、32…旋回モー
ター、33…ギヤー、34…スライドキー、35…傾転
モーター、36…ギヤー、37…スクリュージャッキ、
38…プロフィール走査ライン、39…操作デスク、4
0…サーボコントローラ、41,42…エンコーダー、
43…マイクロ波信号処理盤、44…マイクロ波制御
盤、45…プロフィール演算器、46…表示器、a…検
尺ウエイト、b…ランス、c…アンテナ、47…球面傾
動リング、48…球面座、49…ガスケット、50…ガ
スシール弁、51…傾動用アクチュエータ、52…位置
・角度変換器。
Claims (5)
- 【請求項1】 冶金用竪型炉の炉中心軸上を外れた炉頂
部炉外位置に設けた回動中心点を基点にしてマイクロ波
プローブを回動し、炉内装入物表面に周波数変調したマ
イクロ波を連続的に走査放射(発信)し、装入物表面か
らの反射波を受信して送信と受信の時間差から装入物表
面までの距離を測定することを特徴とする竪型炉の装入
物プロフィールの測定方法。 - 【請求項2】 炉口部の炉芯を通り対向する炉内壁面間
を結ぶ直径範囲にマイクロ波を連続的に走査放射するこ
とを特徴とする請求項1記載の竪型炉の装入物プロフィ
ール測定方法。 - 【請求項3】 炉芯を中心とする円周方向に旋回させマ
イクロ波を連続的に走査放射し、複数の旋回頂角に対応
した円周方向に沿う装入物表面までの距離を測定するこ
とを特徴とする請求項1記載の竪型炉の装入物プロフィ
ール測定方法。 - 【請求項4】 冶金用竪型炉の炉中心軸上を外れた炉頂
部炉外位置に、受・発信アンテナおよびマイクロ波受・
発信回路を備えたマイクロ波プローブを設置してなり、
前記プローブは炉口部の炉芯を通り対向する炉内壁面間
を結ぶ直径範囲にマイクロ波の走査放射が可能な基点に
回動可能に軸着してあることを特徴とする竪型炉の装入
物プロフィール測定装置。 - 【請求項5】 マイクロ波プローブをカルダンリングで
回動可能に軸着し、プローブ軸線後端から延びたスライ
ドロッドにスライド自在継手を貫設し、この自在継手と
炉中心軸に平行で上下動する回転ロッドの先端とを連結
リンクを介し連結し、プローブの炉芯を中心とする円周
方向の旋回および旋回頂角の調整を可能となしてあるこ
とを特徴とする請求項4記載の炉型炉の装入物プロフィ
ール測定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5063898A JP2870346B2 (ja) | 1992-03-23 | 1993-03-23 | 竪型炉の装入物プロフィール測定方法および測定装置 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4-65011 | 1992-03-23 | ||
JP6501192 | 1992-03-23 | ||
JP5063898A JP2870346B2 (ja) | 1992-03-23 | 1993-03-23 | 竪型炉の装入物プロフィール測定方法および測定装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0611328A true JPH0611328A (ja) | 1994-01-21 |
JP2870346B2 JP2870346B2 (ja) | 1999-03-17 |
Family
ID=26405031
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5063898A Expired - Lifetime JP2870346B2 (ja) | 1992-03-23 | 1993-03-23 | 竪型炉の装入物プロフィール測定方法および測定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2870346B2 (ja) |
Cited By (30)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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