JPH06200309A - 高炉出銑樋内面プロフィル測定装置 - Google Patents

高炉出銑樋内面プロフィル測定装置

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JPH06200309A
JPH06200309A JP35864292A JP35864292A JPH06200309A JP H06200309 A JPH06200309 A JP H06200309A JP 35864292 A JP35864292 A JP 35864292A JP 35864292 A JP35864292 A JP 35864292A JP H06200309 A JPH06200309 A JP H06200309A
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JP
Japan
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gutter
trough
measuring
laser beam
laser
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Pending
Application number
JP35864292A
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English (en)
Inventor
Hiroyuki Tanaka
宏幸 田中
Youichi Fujikake
洋一 藤懸
Mitsuru Kizawa
満 木沢
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SANPA KOGYO KK
Nippon Steel Corp
Original Assignee
SANPA KOGYO KK
Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高炉溶銑樋内面形状を測定する装置に関する
もので、特に高炉溶銑樋の複雑な形状を正確に測定する
ことを目的とする。 【構成】 レーザースポットを投射する装置、乱反射光
を受光する装置、受光面から樋内側面までの距離を測定
するレーザー式距離計及び樋側面形状測定センサ部から
構成され、上記センサ部全体を昇降させる手段と、昇降
方向における上記センサ部の位置を計測する手段と、上
記センサ部全体を樋の長手方向に移動せしめる手段と、
樋長手方向における上記センサ部の位置を計測する手段
とを具備することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高炉溶銑樋の内面形状を
測定する装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】製鉄業における製銑工程においては、高
炉より出銑された溶銑は、溶銑樋と呼ばれる流路を通し
て搬送台車に流し込まれ、次工程に搬送されるのが一般
的である。ここで、溶銑樋は一般的に凹断面の鉄枠の内
面に耐火物を貼った構造をしている。この溶銑樋を溶銑
が流れると、該溶銑樋内面に貼られた耐火物は溶損侵食
され、通銑時間の増大とともに耐火物厚みは薄くなり、
鉄枠にまで達すると、該鉄枠が溶損され溶銑が漏れ出る
事故を招き多大な生産損失を生ずる。かかる事故を未然
に防止するため、溶銑樋内面の形状、溶損状態を定期的
に測定することは、出銑管理上非常に重要な作業となっ
ている。
【0003】この作業は従来人が樋内面全体を見渡した
後、測定が必要と思われる部分のみ、図10に示すよう
に専用の治具51を用いて樋50の内面幅を測定し、あ
る管理寸法範囲外であれば補修を行っている。また、図
11に示すような亀裂52は目視による状況判断のみに
より補修の要否の判定を行っている。一方、内面形状を
測定する装置としては、光切断法を用いて樋内面の全体
形状を測定する方法が提案されている。(特開昭61−
194304公報参照)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】人手による作業は治具
の測定精度が悪い上、数カ所のスポット的な測定ゆえ、
危険部を見落とす可能性がある。加えて樋内面幅の測定
であるため、片減りによる片面のみの重大溶損を検出す
ることが不可能である。さらに現状ではこれら溶損部の
見落としによる溶銑の漏出防止のため余裕をもった内面
補修を実施しており、経済性を損ねる結果となってい
る。
【0005】光切断法は、図12に示すように、スリッ
ト状投光装置53と受光装置54を用いて断面形状を測
定するが、一般的に次のような問題点をもつ。まず、受
光装置から発生する問題点としては、第1に一般的に高
い分解能を得ることが困難であることが挙げられる。こ
の方法では受光素子として2次元撮像素子が採用される
が、高々600×600画素程度であり、樋内面高さ約
1000mmの範囲全体を測定しようとすれば分解能は
高々約1.7mm程度である。
【0006】第2に投光装置側の問題点としては測定時
の樋の内面温度は1000℃もあるうえ、樋内面は中央
部から約300〜800mm程度の広い範囲でいびつな
形状をしているため、光源53、検出端54を樋壁面に
近づけるこはできない。加えて熱間状態では樋内面およ
び、残銑からの自発光ノイズもあるため、樋面より十分
離れた状態でこれらのノイズに対して十分なS/N比を
確保できるだけの光強度をもったスリット光を作成する
には大出力の光源を用意する必要があり、幅1000m
mの樋内に設置するのはスペース制約等の理由から困難
である上、高価、さらには安全性からも問題が有る。
【0007】また光源としてレーザースキャンを用いる
方式(特開昭61−194304)では図13に示すよ
うに、光源55より回転ミラー56などを用いて、光を
1方向から広角的に照射するため、特に光源から離れた
樋の下部において光の投射角が垂直に近くなるため不感
帯57が発生し、最も溶損の激しいこの部分で十分な溶
損部検査ができない。不感帯57は光源を樋底面近くに
設置すれば狭くすることができるが、光源を樋底面に近
づけると、耐熱対策上好ましくない。また本方法では光
学系が複雑になり、高価な上、耐久性の低下や、装置の
大型化が問題となる。
【0008】本発明は従来技術のこのような不都合を解
消すべく案出されたものであり、その主な目的は、樋内
面溶損形状を不感帯なく、十分な測定精度と分解能をも
って測定可能とすることである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するものであって、高炉出銑樋の内面形状を測定する装
置であって、樋の内側面に向かってレーザースポットを
投射する装置と該装置により樋内側面に投射されたレー
ザースポットからの乱反射光を受光する装置とからなり
三角測量の原理を用いて受光面から樋内側面までの距離
を測定するレーザー式距離計を、左右片側の樋内側面と
センサ部との距離を測定すべく左右それぞれの樋内側面
に対向して2式設置した樋側面形状測定センサ部と、上
記センサ部全体を昇降させる手段と、該昇降方向におけ
る上記センサ部の位置を計測する手段と、上記センサ部
全体を樋の長手方向に移動せしめる手段と、該樋長手方
向における上記センサ部の位置を計測する手段とを具備
することを特徴とする高炉出銑樋内面プロフィル測定装
置である。またここにおいて、左右それぞれのレーザー
距離計は水平の回転軸を介して設置され、レーザー光の
上下方向投射角が調整可能になっていることも特徴とす
る。
【0010】
【作用】この装置によれば、合い向かい合って、または
背中合わせに配置された2式の三角測量方式のレーザー
距離計によってセンサ上に設定されたある基準点と樋内
壁面の距離を測定しながら、該センサを樋深さ方向に昇
降させ、かつ樋長手方向に移動せしめることにより、樋
内面形状を連続的に測定することにより達成される。
【0011】すなわち2式のレーザー距離計は、水冷な
どの冷却手段を施した保護箱に入れるから出銑樋の底部
近くまで十分挿入できる。したがって水平に近い角度で
レーザー光を樋側面に照射することができ、樋側面のう
ちで測定不能ないわゆる不感帯を無くするか、あっても
極く小さくできる。そしてレーザー距離計の上下方向の
位置の移動はこれを駆動する回転軸にロータリーエンコ
ーダを設けるなどの手段により測定するから、レーザー
距離計と樋内面との距離の測定値、レーザー光の樋内面
への照射角の設定値とにより樋の内面幅を算出すること
ができる。さらに樋長手方向にレーザー距離計を含む装
置全体を移動し、これの距離を測定できるようにしてお
くので樋断面プロフィルを樋の長さ全体に亘って測定す
ることができる。
【0012】
【実施例】以下に添付の図面に示された具体的な実施例
に基づいて本発明の構成を詳細に説明する。図1は本発
明に基づく樋内面プロフィル測定装置の基本構成を模式
的に示している。三角測量方式のレーザー距離計1と2
は定盤3に固定されている。これら装置は周囲の熱、粉
塵からセンサ部を保護するために定盤3に設置された保
護箱4でおおわれている。さらに定盤3は、ギアカップ
リング5、駆動軸6を介してサーボモーター7により昇
降駆動される昇降軸8に固定されることにより昇降され
る。昇降位置は駆動軸6に設置された回転式のパルス発
生器9により検出される。
【0013】さらに以上の装置を格納する保護筐体10
はサーボモーター11により樋長手方向に移動可能な走
行台車12に固定され、樋に沿って設置された軌道13
上を自由に移動可能である。走行台車の位置はサーボモ
ーター11により駆動される走行駆動軸に設置された回
転式のパルス発生器15により検出される。以上の装置
は走行制御装置16、昇降制御装置17によって駆動制
御されると同時にCPU装置18によって樋内面形状デ
ータとして処理された後にデータ記録装置19に記録さ
れプリンタ20より帳票出力される。
【0014】なお、昇降機構、走行台車の形状や、駆動
源であるサーボモーター、昇降および走行位置検出用の
パルス発生器はこれに限られたものではなく、機能的に
同じものであればどのような形状、機構のものでもかま
わない。
【0015】図2は本装置による測定の様子を光切断法
(特開昭61−194304公報参照)との比較により
示したものである。破線で示した光切断法では既に示し
たように、特に樋の下部で投光角θ1 が大きくなること
により広い不感帯21が発生するが、本発明の装置では
測定位置によらず投光角θ2 は一定であるため、発生す
る不感帯22は不感帯21に比べて小さくなる。さらに
θ2 の設定によっては、不感帯22を発生させないこと
も可能である。
【0016】図3はレーザー距離計1,2の詳細図であ
る。投光装置23には装置小型化のため半導体レーザー
を用いている。この他にも樋の測定環境に応じてHe−
Neレーザー等を用いても良い。投光装置23より発信
されたレーザー光は樋の壁面24にて反射され、受光部
へと達する。受光部には赤熱物体からの光量を減少さ
せ、レーザー光の位置のみを有効に検出可能とするため
に、レーザーの波長以外の波長の光をカットする特性を
もった光学的フィルタ26が設置されるのが一般的であ
る。レーザー光はフィルタ26を通過した後ミラー2
7、集光レンズ28を通って、受光素子29へと到達す
る。光線25は図示したような経路により受光素子29
に達するが、壁面が24Aの位置に移動するとこれから
の散乱光は25Aの径路をたどり受光素子29での位置
が変わるので三角測量の原理で壁面24の位置がわか
る。受光素子29はMOS型リニアイメージセンサを用
いている。この方法は高い精度が実現できるが、低精度
で十分であればPSD素子などを用いても良い。以上2
3,26〜29の装置は、一体となった設置架台30上
に固定されている。以上のセンサにより高精度、高分解
能の測定が実現できる。
【0017】図4は定盤3上に、図3に示したレーザー
距離計がセンサ設置架台30により固定されている様子
を示している。センサ設置架台30は投光角31を変更
できるように設計された設置ベース32により定盤3に
設置されている。投光角31は測定したい樋の形状によ
り自由に設定できる。一般には樋底面までの測定を可能
とするため0〜30°程度に下向きに設定される。以上
より構成されるレーザー距離計が2式、それぞれ相対し
て設置されることにより幅測定を可能としている。なお
レーザー距離計2式は背中合わせに設置されても良い。
【0018】図5は図4に示すレーザー距離計を高温、
粉塵環境から保護するための保護箱4のしくみを示す。
保護箱4は1000℃に近い高温にさらされるため、外
板33と内板34からなる2重構造となっており、その
間隙には冷却水が流れ箱全体がまんべんなく冷却される
構造となっている。なお、外部温度がさほど高くない場
合には冷却用エアで可能な場合もある。また箱にはレー
ザーの投光窓36、受光窓37があけられ、この部分に
は冷却と粉塵侵入防止のためにそれぞれエアパージ機構
38,39が備えられている。さらに冷却能力を高める
ため、外部からの輻射熱を遮るための遮熱板40も必要
に応じて設置される。
【0019】また昇降時の底面への衝突防止のために、
保護箱4の最下部には接触検知用のセンサとしてたとえ
ば機械的なリミットスイッチ41が設置されている。な
おリミットスイッチ41は保護箱4内に設置され、保護
箱4に吊り下げられた遮熱板40が樋底面との衝突によ
り保護箱から浮き上がるときにスイッチが切り替わるよ
う適当な治具42を用いて遮熱板に接続されている。な
お底面との衝突防止のための機構は底面との接触が検知
できるものであれば、どのような原理のものでも適用可
能である。
【0020】図6は本装置における測定原理を示す。こ
の図に従えば、センサの昇降軸から樋壁面までの距離Y
は、センサの測定距離Lとあらかじめ測定されているセ
ンサの設置角θとから、次式により計算される。 Y=L・cosθ
【0021】また測定位置高さZは、図1に示されたパ
ルス発生器9によって求められるセンサの高さ位置H
と、センサの測定距離Lと、あらかじめ測定されている
センサの設置角θから次式により計算される。 Z=H+L・sinθ
【0022】以上の演算処理は通常図1のCPU装置1
8によって実行され、樋内面形状データとして記録され
る。
【0023】図7から図9は本装置の運転フローを示
す。図7は従来人手にて測定されていた、樋内面幅測定
に相当する測定方法である。図8は一般に図11に示す
ように樋内面に縦に走っている亀裂を測定する際に、測
定時間が短く、また見落としが少ないことから有効な手
段である。図9は全面プロフィルを測定する際の操作フ
ローである。このように本装置では運転法案を変更する
だけで、装置構成を変更することなく容易に目的に応じ
た測定操作が可能となる。
【0024】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば大樋
の耐火物溶損状況を樋内面全面にわたり精度良く、また
効率良く測定することができる。その結果、従来、人手
による測定時に起こっていた耐火物の片減りによる重大
溶損の見落とし、溶銑漏れを防止し、余裕をもった内面
補修実施による経済性の損失を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の装置の例を示す斜視図
【図2】本発明の装置による測定の様子を従来法(破
線)と対比して示した図
【図3】レーザー距離計を示す図
【図4】レーザー距離計の設置方法を示す図
【図5】保護箱の構造を示す斜視図
【図6】本発明による測定原理を説明する図
【図7】本発明の装置の運転フロー図
【図8】本発明の装置の運転フロー図
【図9】本発明の装置の運転フロー図
【図10】従来の測定方法を説明する図
【図11】樋の内面亀裂を示す図
【図12】従来の測定方法を説明する図
【図13】従来の測定方法を説明する図
【符号の説明】
1,2 レーザー距離計 3 定盤 4 保護箱 5 ギアカップリング 6 駆動軸 7,11 サーボモーター 8 昇降軸 10 保護筐体 12 走行台車 13 軌道 15 パルス発生器 16 走行制御装置 17 昇降制御装置 18 CPU装置 19 データ記録装置 20 プリンタ 30 センサ設置架台 32 設置ベース
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木沢 満 兵庫県神戸市中央区明石町32番地 三波工 業株式会社神戸事業所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高炉出銑樋の内面形状を測定する装置で
    あって、樋の内側面に向かってレーザースポットを投射
    する装置と該装置により樋内側面に投射されたレーザー
    スポットからの乱反射光を受光する装置とからなり三角
    測量の原理を用いて受光面から樋内側面までの距離を測
    定するレーザー式距離計を、左右片側の樋内側面とセン
    サ部との距離を測定すべく左右それぞれの樋内側面に対
    向して2式設置した樋側面形状測定センサ部と、上記セ
    ンサ部全体を昇降させる手段と、該昇降方向における上
    記センサ部の位置を計測する手段と、上記センサ部全体
    を樋の長手方向に移動せしめる手段と、該樋長手方向に
    おける上記センサ部の位置を計測する手段とを具備する
    ことを特徴とする高炉出銑樋内面プロフィル測定装置。
  2. 【請求項2】 左右それぞれのレーザー距離計は水平の
    回転軸を介して設置され、レーザー光の上下方向投射角
    が調整可能になっていることを特徴とする請求項1記載
    の高炉出銑樋内面プロフィル測定装置。
JP35864292A 1992-12-28 1992-12-28 高炉出銑樋内面プロフィル測定装置 Pending JPH06200309A (ja)

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Effective date: 19980324