JPH11326206A - 炉内溶融金属の光学的測定装置 - Google Patents
炉内溶融金属の光学的測定装置Info
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- JPH11326206A JPH11326206A JP10126212A JP12621298A JPH11326206A JP H11326206 A JPH11326206 A JP H11326206A JP 10126212 A JP10126212 A JP 10126212A JP 12621298 A JP12621298 A JP 12621298A JP H11326206 A JPH11326206 A JP H11326206A
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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Landscapes
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
- Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
- Carbon Steel Or Casting Steel Manufacturing (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
- Investigating And Analyzing Materials By Characteristic Methods (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 測定装置と炉との相対位置が変化しても、ま
たサンプリングをせずに溶融金属の組成や温度などを直
接的に測定することができる炉内溶融金属の光学的測定
装置を提供する。 【解決手段】 レーザ発振器１１と、レーザ発振器１１
から炉壁を貫通する直管を経て炉１内に至る伝送光路
と、レーザ光LBの照射により溶融金属に発生したプラズ
マを分光分析する分光・解析装置５５とを備えている。
炉体２を保持するトラニオン４内に、伝送光路が形成さ
れている。レーザ発振器１１の出力側に接続された固定
伝送管１３とトラニオン４とが回転継手２１を介して相
対的に回転可能に連結され、固定伝送管１３およびトラ
ニオン４内の伝送光路に通じる伝送光路が回転継手４内
に形成されている。また、トラニオン４内の伝送光路と
前記直管とを連絡する炉体側伝送管３１が炉体２に固定
されている。
たサンプリングをせずに溶融金属の組成や温度などを直
接的に測定することができる炉内溶融金属の光学的測定
装置を提供する。 【解決手段】 レーザ発振器１１と、レーザ発振器１１
から炉壁を貫通する直管を経て炉１内に至る伝送光路
と、レーザ光LBの照射により溶融金属に発生したプラズ
マを分光分析する分光・解析装置５５とを備えている。
炉体２を保持するトラニオン４内に、伝送光路が形成さ
れている。レーザ発振器１１の出力側に接続された固定
伝送管１３とトラニオン４とが回転継手２１を介して相
対的に回転可能に連結され、固定伝送管１３およびトラ
ニオン４内の伝送光路に通じる伝送光路が回転継手４内
に形成されている。また、トラニオン４内の伝送光路と
前記直管とを連絡する炉体側伝送管３１が炉体２に固定
されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、炉内溶融金属の
光学的測定装置、特に転炉、電気炉、ＡＯＤ炉などの炉
内の溶鋼その他の溶融金属の組成、温度などを光学的に
測定する装置に関する。
光学的測定装置、特に転炉、電気炉、ＡＯＤ炉などの炉
内の溶鋼その他の溶融金属の組成、温度などを光学的に
測定する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、鋼等の金属の精錬に用いられる転
炉における溶湯成分の分析方法としてレーザ発光分析法
がその高速性から注目されている。たとえば、特開昭６
０−２３１１４１号公報は、炉壁を貫通する小管から炉
内の溶融金属にレーザ光を照射してプラズマを発生さ
せ、プラズマからの光を分光分析して溶融金属の組成と
濃度を求める分析方法を開示している。しかし、この公
報で開示された技術を、レーザ発振器と炉との相対位置
が変化する転炉に用いることはできない。
炉における溶湯成分の分析方法としてレーザ発光分析法
がその高速性から注目されている。たとえば、特開昭６
０−２３１１４１号公報は、炉壁を貫通する小管から炉
内の溶融金属にレーザ光を照射してプラズマを発生さ
せ、プラズマからの光を分光分析して溶融金属の組成と
濃度を求める分析方法を開示している。しかし、この公
報で開示された技術を、レーザ発振器と炉との相対位置
が変化する転炉に用いることはできない。
【０００３】また、特開平５−４００９４号公報によれ
ば、自由度を有する複数の関節部を備え、その内部にレ
ーザ光を伝送して分析対象の溶融金属の試料にレーザ光
を照射するレーザ導波管と、導波管の位置を制御する制
御機構と、レーザ光の照射により前記試料の表面に発生
したプラズマ光を伝播する光ファイバと、光ファイバに
て伝播されたプラズマ光のスペクトルを分光解析して前
記溶融金属の成分分析を行う分光器とを具備することを
特徴とする溶融金属の成分分析装置が開示されている。
この装置によれば、試料の搬送時間の大幅な短縮が可能
とされている。しかし、この装置では、試料のサンプリ
ングが必要なので連続分析はできない。また、場合によ
っては密閉されることもある転炉の炉内で何度も試料の
サンプリングを行うことは難しい。
ば、自由度を有する複数の関節部を備え、その内部にレ
ーザ光を伝送して分析対象の溶融金属の試料にレーザ光
を照射するレーザ導波管と、導波管の位置を制御する制
御機構と、レーザ光の照射により前記試料の表面に発生
したプラズマ光を伝播する光ファイバと、光ファイバに
て伝播されたプラズマ光のスペクトルを分光解析して前
記溶融金属の成分分析を行う分光器とを具備することを
特徴とする溶融金属の成分分析装置が開示されている。
この装置によれば、試料の搬送時間の大幅な短縮が可能
とされている。しかし、この装置では、試料のサンプリ
ングが必要なので連続分析はできない。また、場合によ
っては密閉されることもある転炉の炉内で何度も試料の
サンプリングを行うことは難しい。
【０００４】溶融金属の温度測定に、放射温度計が広く
用いられている。温度測定の場合も、炉体の傾動に関係
なく、常設の装置で温度測定できることが望ましい。
用いられている。温度測定の場合も、炉体の傾動に関係
なく、常設の装置で温度測定できることが望ましい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、測定装置
と炉との相対位置が変化しても、またサンプリングをせ
ずに溶融金属の組成や温度などを直接的に測定すること
ができる炉内溶融金属の光学的測定装置を提供すること
を課題としている。
と炉との相対位置が変化しても、またサンプリングをせ
ずに溶融金属の組成や温度などを直接的に測定すること
ができる炉内溶融金属の光学的測定装置を提供すること
を課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明は従来技術の課
題を解決するものであって、第１の発明の炉内溶融金属
の光学的測定装置は、炉体がトラニオンにより傾動可能
に保持された金属溶融炉において、溶融金属にレーザ光
を照射してプラズマ光を発生するためのレーザ発振器
と、前記レーザ発振器から炉壁を貫通する直管を経て炉
内に至る伝送光路と、前記プラズマ光を炉外に伝送する
光ファイバと、光ファイバで伝送されたプラズマ光を分
光分析する分光・解析装置とを備えている。前記トラニ
オン内に伝送光路が形成されており、レーザ発振器の出
力側に接続された固定伝送管とトラニオンとが回転継手
を介して相対的に回転可能に連結され、固定伝送管およ
びトラニオン内の伝送光路に通じる伝送光路が回転継手
内に形成されており、トラニオン内の伝送光路と前記直
管とを連絡する炉体側伝送管が炉体に固定されている。
題を解決するものであって、第１の発明の炉内溶融金属
の光学的測定装置は、炉体がトラニオンにより傾動可能
に保持された金属溶融炉において、溶融金属にレーザ光
を照射してプラズマ光を発生するためのレーザ発振器
と、前記レーザ発振器から炉壁を貫通する直管を経て炉
内に至る伝送光路と、前記プラズマ光を炉外に伝送する
光ファイバと、光ファイバで伝送されたプラズマ光を分
光分析する分光・解析装置とを備えている。前記トラニ
オン内に伝送光路が形成されており、レーザ発振器の出
力側に接続された固定伝送管とトラニオンとが回転継手
を介して相対的に回転可能に連結され、固定伝送管およ
びトラニオン内の伝送光路に通じる伝送光路が回転継手
内に形成されており、トラニオン内の伝送光路と前記直
管とを連絡する炉体側伝送管が炉体に固定されている。
【０００７】レーザ発振器が接続された固定伝送管とト
ラニオンとは回転継手を介して連結されており、炉体側
伝送管は炉体と一体となって傾動する。したがって、炉
体が傾動してもレーザ光を炉内の溶鋼に集光・照射する
ことができるので、サンプリングをせずに溶鋼を直接的
に分析することができる。また、転炉を交換する場合、
固定伝送管とトラニオンとは回転継手で切り離すことが
できる。したがって、レーザ発振器および固定伝送管
は、常設の設備とすることができる。
ラニオンとは回転継手を介して連結されており、炉体側
伝送管は炉体と一体となって傾動する。したがって、炉
体が傾動してもレーザ光を炉内の溶鋼に集光・照射する
ことができるので、サンプリングをせずに溶鋼を直接的
に分析することができる。また、転炉を交換する場合、
固定伝送管とトラニオンとは回転継手で切り離すことが
できる。したがって、レーザ発振器および固定伝送管
は、常設の設備とすることができる。
【０００８】第２の発明の炉内溶融金属の光学的測定装
置は、炉体がトラニオンにより傾動可能に保持された金
属溶融炉の炉内溶融金属の温度を測定する炉内溶融金属
の光学的測定装置において、炉内観測口の界面に発生す
るマッシュルームをレーザ光の照射により開口するため
のレーザ発振器と、レーザ発振器から炉壁を貫通する直
管を経て炉内に至る伝送光路と、炉内溶融金属の放射を
炉外に伝送する光ファイバと、光ファイバで伝送された
溶融金属の放射により炉内の溶融温度を測定する放射温
度測定装置とを備えている。前記トラニオン内に伝送光
路が形成されており、レーザ発振器の出力側に接続され
た固定伝送管とトラニオンとが回転継手を介して相対的
に回転可能に連結され、固定伝送管およびトラニオン内
の伝送光路に通じる伝送光路が回転継手内に形成されて
おり、トラニオン内の伝送光路と前記直管とを連絡する
炉体側伝送管が炉体に固定されている。
置は、炉体がトラニオンにより傾動可能に保持された金
属溶融炉の炉内溶融金属の温度を測定する炉内溶融金属
の光学的測定装置において、炉内観測口の界面に発生す
るマッシュルームをレーザ光の照射により開口するため
のレーザ発振器と、レーザ発振器から炉壁を貫通する直
管を経て炉内に至る伝送光路と、炉内溶融金属の放射を
炉外に伝送する光ファイバと、光ファイバで伝送された
溶融金属の放射により炉内の溶融温度を測定する放射温
度測定装置とを備えている。前記トラニオン内に伝送光
路が形成されており、レーザ発振器の出力側に接続され
た固定伝送管とトラニオンとが回転継手を介して相対的
に回転可能に連結され、固定伝送管およびトラニオン内
の伝送光路に通じる伝送光路が回転継手内に形成されて
おり、トラニオン内の伝送光路と前記直管とを連絡する
炉体側伝送管が炉体に固定されている。
【０００９】第２の発明の炉内溶融金属の光学的測定装
置は、第１の発明の光学的測定装置と同様に、炉体が傾
動しても溶融金属を直接的に測定することができる。ま
た、炉を交換する場合、固定伝送管とトラニオンとは回
転継手で切り離すことができるので、放射温度計および
固定伝送管は、常設の設備とすることができる。
置は、第１の発明の光学的測定装置と同様に、炉体が傾
動しても溶融金属を直接的に測定することができる。ま
た、炉を交換する場合、固定伝送管とトラニオンとは回
転継手で切り離すことができるので、放射温度計および
固定伝送管は、常設の設備とすることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、第１の発明について、炉が
転炉であり、溶融金属が溶鋼である場合について説明す
る。
転炉であり、溶融金属が溶鋼である場合について説明す
る。
【００１１】上記のように、溶鋼の連続的な成分分析を
行うには、サンプリングをせずに溶鋼を直接的にレーザ
発光分析する常設の分析手段が必要である。それには、
転炉の炉壁に観測羽口、あるいは炉壁を貫通する直管を
設け、それを介してレーザ光を溶鋼上に照射することが
考えられる。
行うには、サンプリングをせずに溶鋼を直接的にレーザ
発光分析する常設の分析手段が必要である。それには、
転炉の炉壁に観測羽口、あるいは炉壁を貫通する直管を
設け、それを介してレーザ光を溶鋼上に照射することが
考えられる。
【００１２】レーザ発振器の設置場所としては、炉体に
固定するか、または炉体とは別に設置するかである。炉
体およびレーザ発振器の寸法だけについていえば、前者
の方法はなんとか可能であるが、１炉体に１台のレーザ
発振器が必要となり、工業的には必ずしも得策でない。
また、レーザ発振器が、溶鋼やスラグの飛散により被害
を受けやすい。したがって、後者の炉体とレーザ発振器
とを別に設置する方法を取る必要がある。しかし、この
場合、炉体の交換を考慮して、レーザ発振器を炉体から
完全に切り離せる構造にしておかねばならない。同時に
連結時には、炉体の傾動時の位置の相対変位を考慮して
不動点において連結する必要がある。このために、たと
えば図５に示すように、レーザ発振器１１と転炉１の炉
体２を炉壁上の一点、たとえば入出力部６５で連結する
と、伝送光路を保護するための伸縮可能な伝送管６６
や、少なくとも２箇所に関節機構６７、６８が必要とな
る。したがって、コスト、作業性、保守性、耐久性など
の点で必ずしも工業的に有利な方法とはいえない。な
お、レーザ光の伝送に光ファイバを用いれば、光ファイ
バのたるみで位置の相対変化を吸収できるが、レーザ発
光分析に用いるピークパワーの高いパルスレーザ光は光
ファイバで伝送することができない。以上の検討に基づ
き、発明者等は転炉のトラニオンにレーザ光の伝送光路
を内蔵する方法を着想した。トラニオンの中心軸線は傾
動時にも不変であり、伝送光路長の変化を生じない。し
たがって、レーザ発振器からトラニオンの部分までの伝
送管は常設、固定でよく、また炉体の交換は切放しと連
結のみの作業となる。
固定するか、または炉体とは別に設置するかである。炉
体およびレーザ発振器の寸法だけについていえば、前者
の方法はなんとか可能であるが、１炉体に１台のレーザ
発振器が必要となり、工業的には必ずしも得策でない。
また、レーザ発振器が、溶鋼やスラグの飛散により被害
を受けやすい。したがって、後者の炉体とレーザ発振器
とを別に設置する方法を取る必要がある。しかし、この
場合、炉体の交換を考慮して、レーザ発振器を炉体から
完全に切り離せる構造にしておかねばならない。同時に
連結時には、炉体の傾動時の位置の相対変位を考慮して
不動点において連結する必要がある。このために、たと
えば図５に示すように、レーザ発振器１１と転炉１の炉
体２を炉壁上の一点、たとえば入出力部６５で連結する
と、伝送光路を保護するための伸縮可能な伝送管６６
や、少なくとも２箇所に関節機構６７、６８が必要とな
る。したがって、コスト、作業性、保守性、耐久性など
の点で必ずしも工業的に有利な方法とはいえない。な
お、レーザ光の伝送に光ファイバを用いれば、光ファイ
バのたるみで位置の相対変化を吸収できるが、レーザ発
光分析に用いるピークパワーの高いパルスレーザ光は光
ファイバで伝送することができない。以上の検討に基づ
き、発明者等は転炉のトラニオンにレーザ光の伝送光路
を内蔵する方法を着想した。トラニオンの中心軸線は傾
動時にも不変であり、伝送光路長の変化を生じない。し
たがって、レーザ発振器からトラニオンの部分までの伝
送管は常設、固定でよく、また炉体の交換は切放しと連
結のみの作業となる。
【００１３】以下、この発明を図面に基づき詳細に説明
する。図１〜図３は、この発明の実施の１形態を示てい
る。
する。図１〜図３は、この発明の実施の１形態を示てい
る。
【００１４】転炉１は炉体２にトラニオン４が固定され
ており、トラニオン４は軸受８で支持されている。モー
タ、減速機などからなる傾動装置（いずれも図示しな
い）が、トラニオン４に接続されており、炉体２は傾動
装置により傾動される。
ており、トラニオン４は軸受８で支持されている。モー
タ、減速機などからなる傾動装置（いずれも図示しな
い）が、トラニオン４に接続されており、炉体２は傾動
装置により傾動される。
【００１５】傾動装置とは反対側のフロア１０に、レー
ザ発振器１１が設置されている。レーザ発振器１１は、
ＱスイッチＹＡＧレーザやＣＯ2 ガスレーザなどが用い
られる。レーザ発振器１１の出力は、たとえば１．７〜
４kW程度である。
ザ発振器１１が設置されている。レーザ発振器１１は、
ＱスイッチＹＡＧレーザやＣＯ2 ガスレーザなどが用い
られる。レーザ発振器１１の出力は、たとえば１．７〜
４kW程度である。
【００１６】内部がレーザ光LBの伝送光路となった固定
伝送管１３が、レーザ発振器１１からトラニオン４まで
延びている。固定伝送管１３は、伝送光路内へのダスト
やヒュームの侵入を防ぎ、レーザ光LBの散乱を防止す
る。固定伝送管１３の内径は、レーザ光LBのビーム径よ
り大きく、レーザ光LBが管内面に触れることはない。伝
送光路の下端のコーナーに第１伝送ミラー１５が、また
上端のコーナーに第２伝送ミラー１６がそれぞれ配置さ
れている。
伝送管１３が、レーザ発振器１１からトラニオン４まで
延びている。固定伝送管１３は、伝送光路内へのダスト
やヒュームの侵入を防ぎ、レーザ光LBの散乱を防止す
る。固定伝送管１３の内径は、レーザ光LBのビーム径よ
り大きく、レーザ光LBが管内面に触れることはない。伝
送光路の下端のコーナーに第１伝送ミラー１５が、また
上端のコーナーに第２伝送ミラー１６がそれぞれ配置さ
れている。
【００１７】回転継手２１が、固定伝送管１３の先端に
連結ボルト２８で着脱可能に接続されている。回転継手
２１の前半部は、トラニオン４の端面から突出する円筒
状の突起部５に挿入されている。回転継手４の挿入部に
玉軸受２３およびダストシール２５が設けられている。
玉軸受２３は突起部５の内周面および回転継手２１の外
周面にボール溝が形成されており、ここに多数のボール
２４が挿入されている。ダストシール２５は、突起部５
の内周面に切られたＯリング溝にＯリング２６が挿入さ
れている。トラニオン４は、固定された回転継手２１に
対して回転可能である。トラニオン４の内部には、トラ
ニオン４の軸心と同心の入側伝送光路６およびこれに直
角な出側伝送光路７が形成されている。トラニオン４内
の入側伝送光路６と出側伝送光路７とのコーナーに第３
伝送ミラー２９が配置されている。
連結ボルト２８で着脱可能に接続されている。回転継手
２１の前半部は、トラニオン４の端面から突出する円筒
状の突起部５に挿入されている。回転継手４の挿入部に
玉軸受２３およびダストシール２５が設けられている。
玉軸受２３は突起部５の内周面および回転継手２１の外
周面にボール溝が形成されており、ここに多数のボール
２４が挿入されている。ダストシール２５は、突起部５
の内周面に切られたＯリング溝にＯリング２６が挿入さ
れている。トラニオン４は、固定された回転継手２１に
対して回転可能である。トラニオン４の内部には、トラ
ニオン４の軸心と同心の入側伝送光路６およびこれに直
角な出側伝送光路７が形成されている。トラニオン４内
の入側伝送光路６と出側伝送光路７とのコーナーに第３
伝送ミラー２９が配置されている。
【００１８】上記出側伝送光路７に通じる炉体側伝送管
３１が、突起部５に接続されている。炉体側伝送管３１
は炉体２に沿って下方に延び、炉体２に固定されてい
る。炉体側伝送管３１の下端寄りに、集光レンズ３５が
取り付けられている。集光レンズ３５は、炉１内の溶鋼
Ｍ面に焦点を合わすように調整されている。
３１が、突起部５に接続されている。炉体側伝送管３１
は炉体２に沿って下方に延び、炉体２に固定されてい
る。炉体側伝送管３１の下端寄りに、集光レンズ３５が
取り付けられている。集光レンズ３５は、炉１内の溶鋼
Ｍ面に焦点を合わすように調整されている。
【００１９】外気に対し密封された不活性ガス室４１
が、炉体２の下方に取り付けられている。Ａｒなどの不
活性を供給するガス不活性ガス供給管４３が、不活性ガ
ス室４１に接続されている。不活性ガス室４１はレーザ
光LBの入出力部となっており、入力側として炉体側伝送
管３１が、出力側として光ファイバ５３が接続されてい
る。第４伝送ミラー４５およびビームスプリッタ（半透
鏡）４６が、不活性ガス室４１内に配置されている。炉
体側伝送管３１からのレーザ光LBは、第４伝送ミラー４
５で水平方向に曲げられ、ビームスプリッタ４６透過す
る。信号光集光レンズ４７が、光ファイバ５３の下端と
ビームスプリッタ４６との間に配置されている。
が、炉体２の下方に取り付けられている。Ａｒなどの不
活性を供給するガス不活性ガス供給管４３が、不活性ガ
ス室４１に接続されている。不活性ガス室４１はレーザ
光LBの入出力部となっており、入力側として炉体側伝送
管３１が、出力側として光ファイバ５３が接続されてい
る。第４伝送ミラー４５およびビームスプリッタ（半透
鏡）４６が、不活性ガス室４１内に配置されている。炉
体側伝送管３１からのレーザ光LBは、第４伝送ミラー４
５で水平方向に曲げられ、ビームスプリッタ４６透過す
る。信号光集光レンズ４７が、光ファイバ５３の下端と
ビームスプリッタ４６との間に配置されている。
【００２０】ステンレス鋼などの金属製の直管５１が、
炉体２の耐火壁３を貫通している。ビームスプリッタ４
６を透過したレーザ光LBは、直管５１を通って炉１内の
溶鋼Ｍに照射される。直管５１の直径は、たとえば４〜
６mmである。
炉体２の耐火壁３を貫通している。ビームスプリッタ４
６を透過したレーザ光LBは、直管５１を通って炉１内の
溶鋼Ｍに照射される。直管５１の直径は、たとえば４〜
６mmである。
【００２１】分光・解析装置５５が、上記光ファイバ５
３に接続されている。分光・解析装置５５は、分光器５
６、スペクトル強度を測定する測光装置５７、測光結果
を解析するコンピュータ５８などからなっている。
３に接続されている。分光・解析装置５５は、分光器５
６、スペクトル強度を測定する測光装置５７、測光結果
を解析するコンピュータ５８などからなっている。
【００２２】上記のように構成された転炉内溶鋼分析装
置おいて、レーザ発振器１１から出力されたレーザ光LB
は、固定伝送管１３内を伝送ミラー１５、１６で方向を
変えながら回転継手２１、トラニオン４、固定伝送管３
１および不活性ガス室４１を経て炉１内の溶鋼Ｍに照射
される。レーザ光LBの集光・照射により、溶鋼Ｍが加熱
され、プラズマPLを発生する。プラズマ発光は直管５１
を通ってビームスプリッタ４６で直角方向に曲げられ、
光ファイバ５３を経て分光・解析装置５５に伝送され
る。分光・解析装置５５でプラズマの光は分光され、ス
ペクトルの強度が測定される。コンピュータ５８は測定
結果に基づき、溶鋼Ｍの成分とその濃度を求める。
置おいて、レーザ発振器１１から出力されたレーザ光LB
は、固定伝送管１３内を伝送ミラー１５、１６で方向を
変えながら回転継手２１、トラニオン４、固定伝送管３
１および不活性ガス室４１を経て炉１内の溶鋼Ｍに照射
される。レーザ光LBの集光・照射により、溶鋼Ｍが加熱
され、プラズマPLを発生する。プラズマ発光は直管５１
を通ってビームスプリッタ４６で直角方向に曲げられ、
光ファイバ５３を経て分光・解析装置５５に伝送され
る。分光・解析装置５５でプラズマの光は分光され、ス
ペクトルの強度が測定される。コンピュータ５８は測定
結果に基づき、溶鋼Ｍの成分とその濃度を求める。
【００２３】固定伝送管１３とトラニオン４とは回転継
手２１を介して連結されているので、固定伝送管１３に
対し炉体１は自由に傾動することができる。また、トラ
ニオン４および回転継手２１内の伝送光路、６、２７は
トラニオン４の軸心と同心であり、第２伝送ミラー１６
と第３伝送ミラー２９は相対しており、また炉体側伝送
管３１は炉体２と一体となって傾動する。したがって、
炉体２が傾動しても、レーザ光LBを炉１内の溶鋼Ｍに集
光・照射することができる。また、転炉１を交換する場
合、トラニオン４と固定伝送管１３とは回転継手２１で
切り離すことができる。したがって、レーザ発振器１１
および固定伝送管１３は、常設の設備とすることができ
る。
手２１を介して連結されているので、固定伝送管１３に
対し炉体１は自由に傾動することができる。また、トラ
ニオン４および回転継手２１内の伝送光路、６、２７は
トラニオン４の軸心と同心であり、第２伝送ミラー１６
と第３伝送ミラー２９は相対しており、また炉体側伝送
管３１は炉体２と一体となって傾動する。したがって、
炉体２が傾動しても、レーザ光LBを炉１内の溶鋼Ｍに集
光・照射することができる。また、転炉１を交換する場
合、トラニオン４と固定伝送管１３とは回転継手２１で
切り離すことができる。したがって、レーザ発振器１１
および固定伝送管１３は、常設の設備とすることができ
る。
【００２４】上記実施の形態では、回転継手がトラニオ
ンの円筒突起部に入り込んでいたが、逆に回転継手に円
筒突起部が入り込むようにしてもよい。また、回転継手
の出口側に玉軸受を設けていたが、入口側に玉軸受を設
けてもよい。レーザ発振器をフロアに設置したが、設置
場所は特に限定されるものではない。
ンの円筒突起部に入り込んでいたが、逆に回転継手に円
筒突起部が入り込むようにしてもよい。また、回転継手
の出口側に玉軸受を設けていたが、入口側に玉軸受を設
けてもよい。レーザ発振器をフロアに設置したが、設置
場所は特に限定されるものではない。
【００２５】つぎに、第２の発明の光学的測定装置につ
いて説明する。第２の発明の装置は測定対象が溶融金属
の温度であり、第１の発明の装置とはレーザ光照射の作
用と光学的測定装置とが異なっている。図４に示す装
置、部材が図１〜図３に示す装置、部材と同様のものに
は同一の参照符号を付け、その説明は省略する。
いて説明する。第２の発明の装置は測定対象が溶融金属
の温度であり、第１の発明の装置とはレーザ光照射の作
用と光学的測定装置とが異なっている。図４に示す装
置、部材が図１〜図３に示す装置、部材と同様のものに
は同一の参照符号を付け、その説明は省略する。
【００２６】レーザ発振器１１から出力されたレーザ光
LBは、固定伝送管１３内を伝送ミラー１５、１６で方向
を変えながら回転継手２１、トラニオン４、固定伝送管
３１および不活性ガス室４１を経て炉１内に照射され
る。観測口つまり直管先端の開口部の界面には、固体状
マッシュルームが形成されている。レーザ光LBの集光・
照射により、マッシュルームは加熱され、溶融して、観
測口が開口する。この開口を通して溶鋼の熱放射が観測
される。溶鋼からの放射は、直管５１を通ってビームス
プリッタ４６で直角方向に曲げられ、集光レンズ４７で
集光され、光ファイバ５３を通って放射温度測定装置６
１に入射する。放射温度測定装置６１の検出素子（光電
管、光伝導セルなど）６２で放射輝度は電気信号に変換
され、コンピュータ６３で演算により温度が求められ
る。
LBは、固定伝送管１３内を伝送ミラー１５、１６で方向
を変えながら回転継手２１、トラニオン４、固定伝送管
３１および不活性ガス室４１を経て炉１内に照射され
る。観測口つまり直管先端の開口部の界面には、固体状
マッシュルームが形成されている。レーザ光LBの集光・
照射により、マッシュルームは加熱され、溶融して、観
測口が開口する。この開口を通して溶鋼の熱放射が観測
される。溶鋼からの放射は、直管５１を通ってビームス
プリッタ４６で直角方向に曲げられ、集光レンズ４７で
集光され、光ファイバ５３を通って放射温度測定装置６
１に入射する。放射温度測定装置６１の検出素子（光電
管、光伝導セルなど）６２で放射輝度は電気信号に変換
され、コンピュータ６３で演算により温度が求められ
る。
【００２７】以上、炉が転炉である場合について説明し
たが、この発明は傾動可能な電気炉やＡＯＤ炉にも応用
される。また、溶融金属は溶鋼の他に、たとえば溶融し
たアルミニウム、銅合金などであってもよい。
たが、この発明は傾動可能な電気炉やＡＯＤ炉にも応用
される。また、溶融金属は溶鋼の他に、たとえば溶融し
たアルミニウム、銅合金などであってもよい。
【００２８】
【実施例】レーザはピーク出力２０MWのＱスイツチＹＡ
Ｇレーザであり、ビーム径は最大で３０mmである。伝送
管の内径は、１００mmである。転炉の耐火壁に埋め込ま
れた直管はステンレス製であり、内径５mm、肉厚１mm、
長さ１m である。炉体側伝送管内の集光レンズの焦点距
離は、１５００mmである。不活性ガス室に供給するガス
は、アルゴンである。
Ｇレーザであり、ビーム径は最大で３０mmである。伝送
管の内径は、１００mmである。転炉の耐火壁に埋め込ま
れた直管はステンレス製であり、内径５mm、肉厚１mm、
長さ１m である。炉体側伝送管内の集光レンズの焦点距
離は、１５００mmである。不活性ガス室に供給するガス
は、アルゴンである。
【００２９】上記のよう装置の構成で、溶鋼上でのレー
ザ光のパワー密度は０．４ GW/cm2あった。溶鋼からの
プラズマ発光を信号光としてビームスプリッタで直角方
向に反射し、集光レンズで集光して光ファイバに取り込
む。信号光は光ファイバを介して分光器に送り、スペク
トル解析して溶鋼中の組成を分析した。１回の分析は、
１０秒以内に完了することができた。これは、連続分析
に十分対応できる速さである。
ザ光のパワー密度は０．４ GW/cm2あった。溶鋼からの
プラズマ発光を信号光としてビームスプリッタで直角方
向に反射し、集光レンズで集光して光ファイバに取り込
む。信号光は光ファイバを介して分光器に送り、スペク
トル解析して溶鋼中の組成を分析した。１回の分析は、
１０秒以内に完了することができた。これは、連続分析
に十分対応できる速さである。
【００３０】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の装置によれ
ば、測定装置と炉との相対位置が変化しても、またサン
プリングをせずに溶融金属の組成や温度などを直接的に
測定することができる。この結果、測定結果をただちに
精練工程などにフィードバックすることが可能で、製品
品質の向上を図ることができる。また、測定作業の能率
を高めることもできる。
ば、測定装置と炉との相対位置が変化しても、またサン
プリングをせずに溶融金属の組成や温度などを直接的に
測定することができる。この結果、測定結果をただちに
精練工程などにフィードバックすることが可能で、製品
品質の向上を図ることができる。また、測定作業の能率
を高めることもできる。
【図１】この発明による炉内溶鋼の分析装置を模式的に
示す全体構成図である。
示す全体構成図である。
【図２】図１に示す装置の回転継手を示す断面図であ
る。
る。
【図３】図１に示す装置の入出力部を示す模式図であ
る。
る。
【図４】この発明による炉内溶鋼の温度測定装置を模式
的に示す全体構成図である。
的に示す全体構成図である。
【図５】この発明に対する比較として示す装置全体の構
成図である。
成図である。
１ 転炉 ２ 炉体 ４ トラニオン ５ トラニオンの突起部 ８ トラニオン軸受 １１ レーザ発振器 １２ 放射温度計 １３ 固定伝送管 １５ 第１伝送ミラー １６ 第２伝送ミラー ２１ 回転継手 ２３ 玉軸受 ２５ ダストシール ２９ 第３伝送ミラー ３１ 炉体側伝送管 ３５ 集光レンズ ４１ 不活性ガス室 ４２ 中継箱 ４３ 不活性ガス供給管 ４５ 第４伝送ミラー ４６ ビームスプリッタ ４７ 信号光集光レンズ ５１ 直管 ５３ 光ファイバ ５５ 分光・解析装置 ６１ 放射温度測定装置 ６５ 入出力部 ６６ 伸縮管 ６７、６８ 関節機構 LB レーザビーム PL プラズマ Ｍ 溶鋼
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ２７Ｄ 21/00 Ｆ２７Ｄ 21/00 Ｇ Ｇ０１Ｊ 5/02 Ｇ０１Ｊ 5/02 Ｋ Ｇ０１Ｎ 33/20 Ｇ０１Ｎ 33/20 Ｅ
Claims (2)
- 【請求項１】 溶融金属にレーザ光を照射してプラズマ
光を発生するためのレーザ発振器と、レーザ発振器から
炉壁を貫通する直管を経て炉内に至る伝送光路と、前記
プラズマ光を炉外に伝送する光ファイバと、光ファイバ
で伝送されたプラズマ光を分光分析する分光・解析装置
とを備えており、炉体がトラニオンにより傾動可能に保
持された金属溶融炉の炉内溶融金属の光学的測定装置に
おいて、前記トラニオン内に伝送光路が形成されてお
り、前記レーザ発振器の出力側に接続された固定伝送管
とトラニオンとが回転継手を介して相対的に回転可能に
連結され、固定伝送管およびトラニオン内の伝送光路に
通じる伝送光路が回転継手内に形成されており、トラニ
オン内の伝送光路と前記直管とを連絡する炉体側伝送管
が炉体に固定されていることを特徴とする炉内溶融金属
の光学的測定装置。 - 【請求項２】 炉体がトラニオンにより傾動可能に保持
された金属溶融炉の炉内溶融金属の温度を測定する炉内
溶融金属の光学的測定装置において、炉内観測口の界面
に発生するマッシュルームをレーザ光の照射により開口
するためのレーザ発振器と、レーザ発振器から炉壁を貫
通する直管を経て炉内に至る伝送光路と、炉内溶融金属
の放射を炉外に伝送する光ファイバと、光ファイバで伝
送された溶融金属の放射により炉内の溶融温度を測定す
る放射温度測定装置とを備え、前記トラニオン内に伝送
光路が形成されており、前記レーザ発振器の出力側に接
続された固定伝送管とトラニオンとが回転継手を介して
相対的に回転可能に連結され、固定伝送管およびトラニ
オン内の伝送光路に通じる伝送光路が回転継手内に形成
されており、トラニオン内の伝送光路と前記直管とを連
絡する炉体側伝送管が炉体に固定されていることを特徴
とする炉内溶融金属の光学的測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10126212A JPH11326206A (ja) | 1998-05-08 | 1998-05-08 | 炉内溶融金属の光学的測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10126212A JPH11326206A (ja) | 1998-05-08 | 1998-05-08 | 炉内溶融金属の光学的測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11326206A true JPH11326206A (ja) | 1999-11-26 |
Family
ID=14929513
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10126212A Pending JPH11326206A (ja) | 1998-05-08 | 1998-05-08 | 炉内溶融金属の光学的測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11326206A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1182425A1 (de) * | 2000-08-26 | 2002-02-27 | Robert Bosch Gmbh | Materialprüfvorrichtung und deren Verwendung |
| WO2002027301A1 (de) * | 2000-09-28 | 2002-04-04 | Voest-Alpine Industrieanlagenbau Gmbh & Co | Vorrichtung zur chemischen analyse von materialproben sowie metallurgisches gefäss hierfür |
| JP2003021560A (ja) * | 2001-07-06 | 2003-01-24 | Nippon Steel Corp | 溶鋼の連続測温装置 |
| EP1302760A1 (en) * | 2000-06-26 | 2003-04-16 | NEC Corporation | Method and apparatus for measuring temperature |
| JP2007315945A (ja) * | 2006-05-26 | 2007-12-06 | Nippon Steel Corp | 精錬炉内溶融金属の成分分析方法および装置 |
| JP2007322190A (ja) * | 2006-05-31 | 2007-12-13 | Honda Motor Co Ltd | スクラップの元素含有量測定方法 |
| JP2008157559A (ja) * | 2006-12-25 | 2008-07-10 | Ishikawajima Inspection & Instrumentation Co | 高温炉壁撮像装置 |
| JP2008266751A (ja) * | 2007-04-24 | 2008-11-06 | Nippon Steel Corp | 溶鋼の精錬方法 |
| CN101806628A (zh) * | 2010-04-21 | 2010-08-18 | 长春工业大学 | 基于在线灰体的aod炉红外温度在线检测方法 |
| EP2302080A1 (de) * | 2009-09-29 | 2011-03-30 | SMS Siemag Aktiengesellschaft | Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der Erzeugung einer Schaumschlacke in einer metallischen Schmelze |
-
1998
- 1998-05-08 JP JP10126212A patent/JPH11326206A/ja active Pending
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1302760A4 (en) * | 2000-06-26 | 2008-12-31 | Nec Corp | METHOD AND DEVICE FOR MEASURING THE TEMPERATURE |
| EP1302760A1 (en) * | 2000-06-26 | 2003-04-16 | NEC Corporation | Method and apparatus for measuring temperature |
| EP1182425A1 (de) * | 2000-08-26 | 2002-02-27 | Robert Bosch Gmbh | Materialprüfvorrichtung und deren Verwendung |
| WO2002027301A1 (de) * | 2000-09-28 | 2002-04-04 | Voest-Alpine Industrieanlagenbau Gmbh & Co | Vorrichtung zur chemischen analyse von materialproben sowie metallurgisches gefäss hierfür |
| US7006216B2 (en) | 2000-09-28 | 2006-02-28 | Voest-Alpine Industrieanlagenbau Gmbh & Co. | Device for the chemical analysis of material samples and metallurgical vessel therefor |
| KR100809563B1 (ko) * | 2000-09-28 | 2008-03-04 | 지멘스 브이에이아이 메탈스 테크놀로지스 게엠베하 앤드 컴퍼니 | 재료 샘플의 화학 분석용 장치 및 이를 위한 금속로 |
| JP2003021560A (ja) * | 2001-07-06 | 2003-01-24 | Nippon Steel Corp | 溶鋼の連続測温装置 |
| JP2007315945A (ja) * | 2006-05-26 | 2007-12-06 | Nippon Steel Corp | 精錬炉内溶融金属の成分分析方法および装置 |
| JP4625428B2 (ja) * | 2006-05-26 | 2011-02-02 | 新日本製鐵株式会社 | 精錬炉内溶融金属の成分分析方法および装置 |
| JP2007322190A (ja) * | 2006-05-31 | 2007-12-13 | Honda Motor Co Ltd | スクラップの元素含有量測定方法 |
| JP2008157559A (ja) * | 2006-12-25 | 2008-07-10 | Ishikawajima Inspection & Instrumentation Co | 高温炉壁撮像装置 |
| JP2008266751A (ja) * | 2007-04-24 | 2008-11-06 | Nippon Steel Corp | 溶鋼の精錬方法 |
| EP2302080A1 (de) * | 2009-09-29 | 2011-03-30 | SMS Siemag Aktiengesellschaft | Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der Erzeugung einer Schaumschlacke in einer metallischen Schmelze |
| CN101806628A (zh) * | 2010-04-21 | 2010-08-18 | 长春工业大学 | 基于在线灰体的aod炉红外温度在线检测方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040413 |