JPS6013009A - 高炉装入物の計測装置 - Google Patents

高炉装入物の計測装置

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JPS6013009A
JPS6013009A JP12198383A JP12198383A JPS6013009A JP S6013009 A JPS6013009 A JP S6013009A JP 12198383 A JP12198383 A JP 12198383A JP 12198383 A JP12198383 A JP 12198383A JP S6013009 A JPS6013009 A JP S6013009A
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 −上の1 本発明は高炉操業において、鉄鉱石、コークス等の高炉
装入物の降下速度2層厚9粒度等を計測する方法および
その装置に関するものである。
災米扱権 高炉操業に際し、高炉下部高温領域(炉腹部および朝顔
部)における装入物の降下速度2層厚。
粒度、融着層の層厚等、炉内装入物の状態を知ることは
極めて重要である。
従来、比較的低温度領域(400℃以下)において、上
記のような計測に使用する検出法は種々開発されている
。例えば、鉱石とコークスの磁気特性の差を利用した検
出方法、鉱石とコークスの電気抵抗の差を利用した検出
方法等々である。
しかしながら、これらの方法は、磁気特性がキュリ一点
以上で消滅したり、電極が高温帯で劣化したり、付着物
により絶縁特性が劣化したりするなどの理由により、使
用範囲が上記のような低温域に限定されていた。
本発明者は、このような事情から先に高炉下部高温領域
における計測方法について研究を進め、電波の透過特性
あるいは反射特性の差を利用して高炉内装入物を検出す
る方法を発明し、特願昭57−135354号、同57
−147967号として特許出願した。
これらの特許出願に開示した方法は、高温領域における
高炉装入物の計測方法として極めて有効であり、その検
出端を垂直方向に多段に装着すれば、コークス層、鉱石
層、融着層の層厚、降下速度等も洞室可能である。
しかしながらこの方法は、複数の検出端を必要とする。
l豆支亘魚 本発明は前記の発明をさらに改良し、1個の装置で装入
物の層厚、降下速度を測定し得るなど、測定方法および
装置を簡単化することを目的とする。
13BγM戒よ」1瓜 上記目的を達成するために本発明では、高炉炉壁に冷却
機構を備えた筐体を装着し、該筐体から高炉装入物層内
に電波を放射すると共に、該筐体の垂直方向の複数箇所
において高炉装入物層で散乱した電波を受信し、この電
波から高炉装入物層を識別し、高炉装入物の降下速度9
層厚2粒度。
融着層の層厚等の、炉内状況を計測する。以下図面に示
す実施例を参照して本発明を説明する。
第1図は高炉の外観を示す説明図で、lは炉体である。
2は本発明の一実施例である計測装置であり、炉腹に取
付けである。3は羽口、4は融着帯である。
第2a図に計測装置2の拡大側面を示し、第2b図に第
2a図のIIB−IIB線断面図を、第2C図に第2a
図のnc−nc線断面図を示す。
導波管61+62および63を内蔵した筐体2“を高炉
壁10に取付ける。この導波管61の炉外側には、マイ
クロ波送受信器5を接続し、また導波管6z−6gの炉
外側にはマイクロ波受信器8゜9を接続する。また、導
波管61+62+63の炉内側端部は筐体2′に設けた
開ロア1+72*7aと接続しである。なお、第2b図
に示すように、開ロア1は開ロア2*711とは反対側
に設けである。
11は筐体2′ を冷却する冷却水の入口、12は出口
である。13z+ 132t 13aは導波管6136
”2t63内のパージ用ガスの吹込口である。、14は
コークス層、15は鉱石層である。第2C図に示すPR
Gは耐圧石英ガラスである。
本発明により高炉装入物の各種計測を行なうには、マイ
クロ波送受信器5によりマイクロ波〔例えば+20dB
m (100W)10GHz)を発生させ、導波管61
を介して開ロア1から装入物層内に放射する。放射され
たマイクロ波は、コークス層14あるいは鉱石層15内
で散乱されながら開ロア2および開ロア3に到達するの
で、導波管62および63で炉外に導き出し、マイクロ
波受信器8および9で検出し記録する。
開ロア1の周囲が空間になっているときに比べ、開ロア
1の直前がコークスあるいは鉱石で塞がれているときの
方が、マイクロ波が反射し、マイクロ波送受信器5に戻
る電波が大きくなる。そこでマイクロ波送受信器5で反
射波の強度を測定すれば後述するように装入物の粒度d
を計測することができる。
記録した信号の実例を第3a図および第3b図に示す。
第3a図は、開ロア2,73に到達した散乱波の信号で
Cはコークス層による信号を、θは鉱石層による信号で
ある。
第3b図は開ロア1での反射波の信号をローパスフィル
タを通してノイズを除いたものである。
第3a図から明らかなように散乱波の波形は、開ロア3
側の方が開ロア2側よりもΔtだけ遅れている。その理
由は装入物が炉頂から下りて来るのに対して開ロア3が
開ロア2より距離αだけ下にあるからである。従って開
ロア8側の信号は開ロア2側の信号よりもβに比例した
遅れΔtをもつ。
そこで装入物の降下速度Vは、 ■=悲・C/Δt (但し、Cは筐体形状等によって決まる補正係数で、実
験的シ;決定する。第2図の場合は0.5) によってめることができる。
降下速度Vがめられれば、コークス層厚DcはDc= 
t CX y (但し、tcはコークス層の信号の継続時間)によりめ
ることができ、また鉱石層厚DOは、Do =to x
v (但しtoは鉱石層の信号の継続時間)によりめること
ができる。
また、装入物の粒度αは、第3b図に示すように、開ロ
ア】の前面を装入物が通過する毎に反射波のピークが検
出されるので、その間隔てと降下速度Vから α= τ × v によりめることができる。
さらに、融着層の層厚は、本発明装置を高炉朝顔部に取
付け、開ロア2および開ロア1の前面を通過する装入物
を検出することにより知ることができる。すなわち開ロ
ア2の前面にコークス層が存在するときには、第3図の
場合と同様に出力が大きい散乱波の受信出力が検出され
るが、融着帯根部が降下し、開ロア2の前面に到達する
と、受信出力が全く検出されない程度に低下するので、
この信号の変化から融着層を検知することができる。さ
らに融着帯根部が開ロア1の前面を通過したことを反射
波受信信号により確認すれば、融着層の層厚をめること
ができる。
なお、開ロア1 (送信側)と開ロア2 (受信側)と
を互に反対側に設けた理由は、開口を同一側に設けると
、開ロア1から放射されたマイクロ波が筐体表面と装入
物の間を伝播して開ロア2および73に達し、このレベ
ルが鉱石層内を伝播したマイクロ波のレベルより大きい
ため、層の検出を正確に行なえなくなるからである。な
お、図示のものでは、送信側開口を1個にしているが、
複数個設けても差支えないことは勿論である。次に本発
明の詳細な説明する。
大履何 長さ21.00mm、幅70+nm、厚み300mmの
寸法からなる筐体を高炉炉腹部の炉壁に取付け、かつそ
の先端を炉内レンガ内面より500mn+突出させて設
置した。また、開ロア1と開ロア2および73と9距離
を200mm した。マイクロ波送受信器5により9.
4G Hz、 100+nW (+ 20 d B m
)のマイクロ波を発生させ、開ロア1から装入物内に放
射した。装入物を伝播して開ロア2および73を介して
マイクロ波受信器8および9で第3a図に示すような散
乱波を受信した。この受信波の継続時間tcおよびto
からコークス層および鉱石層を識別することができる。
なお、このときの受信電力のレベルはコークス層で平均
10−smW (−50dBm) 、鉱石層で平均10
−” o+W (90dBm)であった。また、コーク
ス層および鉱石層の層厚はそれぞれ0.44mおよび0
.36mであった。
次に装入物の降下不良状態を検出する場合の実例につい
て説明する。第4a図〜第4c図はその検出例を示すも
ので、第4a図はコークス層が長時間停滞した場合を、
第4b図は鉱石層が長時間停滞した場合を示す。これら
の場合、散乱波の信号は、それぞれコークス層あるいは
鉱石層の信号が持続し、なおかつ反射波の信号が変化し
なくなることから装入物が停滞していることがわかる。
なお、第4c図はコークス層と鉱石層の混合層が降下し
ている状態を示す。この場合、散乱波の信号はコークス
層と鉱石層の中間のレベルになり、かつリップルを含ん
だ変化の大きい信号になる。
第5図はこの測定を長期間継続した場合の実例である。
測定開始5日目頃から鉱石層厚が厚く、コークス層厚が
薄くなり始め、100日目頃ら降下速度の乱れが顕著に
なると共に、降下速度は徐々に遅くなった。13日目か
ら17日目までは第4a図、第4b図のような降下不良
状態が続き、降下速度9層厚9粒度とも測定できなかっ
た。これは本発明装置の取付は位置で8局所的な装入物
の停滞現象が起ったことを示すものである。35日目か
ら45日目までは、第4c図のような混合層の信号が続
いている。その数日前から平均鉱石粒度は小さくなり、
鉱石層厚は薄く、コークス層厚は厚くなる傾向にある。
これは鉱石がその下のコークス層に入り込みコークス主
体の混合層ができたことを示している。
次に本発明により融着層の厚さを測定した場合の実例を
示す。この場合は、検出端となる筐体を高炉朝顔部に装
着する。この位置は通常融着帯根部の位置が下って筐体
の位置に至ると、前述の検出手段および信号処理によっ
て、降下速度、コークス層の厚さ、融着層の厚さ2粒度
等が測定できる。
第6a図および第6b図はその実例であって、A時以前
は融着帯は筐体の上方にあるのでコークス層のみが検出
される。A時において融着帯根部が開ロア2に達したの
で散乱波受信信号のレベルは一100dBn+(マイク
ロ波が全く受信されない状態)まで下り、融着帯根部を
検出した。また、A時と8時の間では、開ロア2と開ロ
ア1の間で消失しているため、開ロア3では融着帯根部
の信号は検出されない。そこで融着帯根部下端が開ロア
1と72との間にあることを確認することができる。さ
らにB時以降になると、融着帯根部が開ロア1以下のレ
ベルまで下っているので、融着帯根部の降下速度9層厚
2粒度等を正確に測定できる。因みに、8時における降
下速度は3m/時平均融着層厚は0.2m、平均コーク
ス粒度は40m/mであった。なお、融着層が開ロア1
に達したときの特徴として、反射信号が大きくなり。
しかも変化が小さくなる現象が顕著に呪われる。
また、融着層の厚みの変化(開ロア2で検出されるとき
より開ロア1で検出されるときの方が簿いこと)より、
融着帯の消失位置(融着帯根部下端)の推定も可能であ
る。
及豆立肱釆 以上説明したように、本発明によれば高炉装入物の各状
態を計測することができ、高炉の操業を円滑に行なう上
でその効果は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は高炉の外観を示す説明図である。 第2a図〜第2c図は本発明に使用する計測装置の構造
を示すもので、第2a図は一部を切欠した側面図、第2
b図は第2a図のnB−nB線断面図、第2c図は第2
a図のnc−nc線断面図である。 第3a図および第3b図は、本発明によりコ、−クス層
および鉱石層の検出および粒度測定を行なった実測デー
タを示すグラフである。 第4a図、第4b図および第4c図は、本発明で装入物
の降下不良状態を検出した実測データを示すグラフ、第
5図は同じく長期間の測定データを示すグラフである。 第6a図および第6b図は、本発明で融着層の厚さを測
定した場合の測定データを示すグラフである。 1:高炉 2:計測装置 2′:筐体 3;羽目 4:融−V帯 5:マイクロ波送受信器61 z”2 
+63 :導波管 71 p72 t72 :開口8.
9:マイクロ波受信器10:炉壁 11:冷却水の入口 12:冷却水の出口131.13
2.133 ’:パージ用ガス吹込ロ14:コークス層
 15:鉱石層 PRG :耐圧石英ガラス 特許出願人新日本製鐵株式會社 代理人弁理士杉 信 m 第1図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)高炉炉壁に冷却機構を備えた筐体を装着し、該筐
    体から高炉装入物層内に電波を放射し、その反射波を受
    信するとともに、該筐体の垂直方向の複数箇所において
    、前記高炉装入物層で散乱した電波を受信し、受信した
    反射波および散乱波から高炉装入物層を識別し、高炉装
    入物の状態を計測することを特徴とする高炉装入物の計
    測方法。
  2. (2)複数個の導波管を内蔵した筐体を高炉炉壁に取付
    け、該導波管の先端を筐体から炉内に向けて開口すると
    ともに、該導波管の一つに電波送受信装置を接続し、他
    の導波管には受信装置を接続してなる高炉装入物の計測
    装置。
  3. (3)電波放射用開口と電波受信用開口をそれぞれ筐体
    の反対面に設けた前記特許請求の範囲第(2)項記載の
    高炉装入物の計測装置。
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