JPS60138407A

JPS60138407A - 炉壁プロフイ−ル測定方法及び装置

Info

Publication number: JPS60138407A
Application number: JP24491583A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Hiramoto; 平本　一男; Yoichi Tamura; 洋一田村; Toshiyuki Yamamoto; 俊行山本
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1983-12-27
Filing date: 1983-12-27
Publication date: 1985-07-23

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】主粟上■■肪分訪本発明は、転炉や混銑車等の内壁の耐火物ライニングの
侵食状況を測定する場合に特に効果的に使用できる炉壁
プロフィール測定方法及び装置に関するものである。

従来弦血転炉や混銑車は、内壁が耐火レンガのような耐火物ライ
ニングで内張すされている。その耐火物内張りは全体に
消耗してきた段階で張り替えている。そして、内張りは
全体に均一に消耗してゆくことが理想であるが、実際に
は、局部的損傷はまぬがれえない。特に、その局部的損
傷が激し１ノれば、その部分を張り替える必要がある。

　。

しかし、内張りの張り替えは、炉を冷却し内張りを一旦
剥がして新しいレンガを張らねばならず、多大の時間と
労力を要するだけでなく、その間、炉を全く使用できず
、炉の使用効率上好ましくない。そこで、炉の稼働と稼
働との間にその都度内張りの状況を監視し、必要な場合
、炉が高温状態にあるままの状態で局部損傷部にセラミ
ック等の耐火性材料を吹き付けて補修することが現在行
なわれている。

このような熱間補修のためには、高温状態にある炉の内
張りの損傷状態を観察する必要がある。

しかし＼高温状態の炉の内部は、作業者が目視観察する
ことは不可能であり、従来、次のような内張リプロフィ
ール測定方法が採用されていた。

即ち、第１図に示すように、転炉ＩＯのような高温状態
の空の炉の炉口１２の前方で炉内を見通ずことができる
位置に、光波距離針と角度測定器とを有し計算機を内臓
したプロフィール測定装置１４を設置する。そして、転
炉１０の炉口１２の縁の同一円周上の３点Ａ、Ｂ、、Ｃ
を基準点としてそれら３点までの距離Ｄａ、　Ｄｂ、　
Ｄｃ、水平角、垂直角を光波距離計と角度測定器とによ
りそれぞれ測定する。それら３点Ａ、Ｂ、Ｃのデータか
ら炉口１２の中心点Ｅ及びそれをとおる、中心軸Ｆを計
算機によりめる。

次いで、炉内の耐火物ライニング上の目標点Ｇについて
、距離Ｄｇ、水平角、垂直角を測定し、計算機により炉
口１２の中心点Ｆを基準点とし且つ中心軸Ｆを基準軸と
する円筒座標系におけるＧ点の位置（ｒ、θ、ｈ）をめ
る。

しかしながら、上記の方法では、炉の内張りプロフィー
ルを測定するたびごとに、炉内を見通ずことができる炉
外の場所に測定装置を設置し、その都度、炉口周囲の３
つの基準点を測定しなおして、炉口の中心点とそこを通
る中心軸とを８１算しなければならなず、測定に手間が
かかる。

また、炉口周囲の基準点に基づいて、目標点の位置が計
算されるので、炉体の変形や炉口への付着物等により生
じる誤差が大きい。

更に重大な問題は、炉外から見通ずことのできる範囲し
か一度に測定できないので、一度に測定できる範囲が狭
く、また、その範囲以外のプロフィールを測定する場合
には、装置を移動するか或いは炉を動かして前記の手順
で測定を行う必要があり、測定に時間がかかることであ
る。

従来の第２の方法は、炉の中にマイクロアンテナを挿入
して例えば５０ＧＨｚのマイクロ波ビームを発信させて
炉壁をそのマイクロ波ビームで走査し、その炉壁からの
反射波をそのアンテナで受け、送信波と受信波との位相
差により、アンテナと炉壁との間の距離を測定して、内
張りプロフィールを測定するものである。

この第２の方法は、アンテナを炉内に挿入するので、測
定範囲が広く、また、原理上、開放空間の平坦な反射面
との距離は±１０１−程度の測定精度で測定できる。し
かし、炉内は閉じた空間であり、また、炉壁面は凹凸が
相当あるので、マイクロ波の干渉、多重反射があり、十
分な測定精度が得られず、実用化に至っていない。

発ｎ吋そこで、本発明は、被測定対象の炉に対して基準点を設
定する必要なく、一度の測！で短時間に且つ十分な測定
精度で炉内のプロフィールを測定できる、炉壁プロフィ
ール測定方法及び装置を提供せんとするものである。

発肌ｑ檄底すなわち、本発明によるならば、炉内に挿入されるよう
になされた支持装置に取付けられた光波距離針を用いて
、該光波距離計から炉の内壁までの距離を測定し、該支
持装置を用いて該光波距離計を炉体に対して一定の軸上
に移動させ且つその軸を中心に回転させることによって
炉壁プロフィールを測定することができる炉壁プロフィ
ール測定方法が提供される。

このような測定方法によれば、炉の内張りの全プロフィ
ールを短時間で測定でき、また、光ビームによる距離測
定であるので炉内での干渉や多重反射に影響されず高精
度の測定が可能である。

また、上記した本発明による炉壁プロフィール測定方法
を実施するために、本発明によるならば、炉内に挿入さ
れるようになされた支持装置、及び、該支持装置の先端
部に取付けられた測定へ、ノドと、炉外に置かれる距離
演算部とに分けられて構成された光波距離針を具備して
おり、前記測定ヘッドは、光波距離針の送受光部と電気
信号変換部とから構成されて耐熱容器内に置かれており
、前記距離演算部は、前記測定ヘッドがらの電気信号を
受けて、該測定ヘッドから炉の内表面までの距離を計算
するようになされていることを特徴とする炉壁プロフィ
ール測定装置が提供される。

以上の如く構成される炉壁プロフィール測定装置によれ
ば、測定ヘッド部は耐熱容器内に納められているので、
高温状態゛にある炉から完全に保護される。

実舊凱以下、添付図面を参照して本発明にょる炉壁プロフィー
ル測定方法及び装置の実施例を説明する。

第２図は、本発明による炉壁プロフィール測定装置に・
よって転炉の内張りの侵食状況を測定する本発明による
炉壁プロフィール測定方法を示す図である。

図示の炉壁プロフィール測定装置は、測定ヘッド２０と
計算機２２とを有している。その測定ヘット２０は、第
３図に示すように、駆動回路２４により駆動される半導
体レーザ２６を有し、その半導体レーザ２６からのレー
ザ光はコリメータレンズ２８によって平行光に変換され
、ハーフミラ−３ｏで測定光と参照光とに分けれる。そ
の測定光は、測定５ノＦ２０の窓から送出されて、被測
定物１ｏの表面１６で反射される。その反射光のうち測
定へノド２ｏの窓を通って戻ってきた光は、干渉フィル
タ３２により半導体レーザ２６の発光波長のみが選択さ
れて受光レンズ３４を経て受光用フォトダイオード３６
に入射される。その受光用フォトダイオード３６の出方
信号は、増幅器３８で増幅されて信号処理部４ｏに出力
される。一方、ハーフミラ−３ｏを透過した参照光は、
集光レンズ４２により集められて参照光用フォトダイオ
ード４４に入射される。そして、その参照光用フォトダ
イオード４４の出力信号は、増幅器４６で増幅されて信
号処理部４０に出力される。その信号処理部４０は、測
定光の反射光と参照先の変換電気信号を計算ｔ！２２に
出力する。以上が測定ヘッド２０を構成する。

測定ヘッド２０の信号処理部４０からの信号を受ける計
算機２２は、信号の位相差から距離を６１算する。

従って、計算機２２は、光波距離計の距離演算部を構成
している。

以上のような測定へノド２０は、第４図に示すように、
耐熱ガラス窓４８が設けられた耐熱容器５０の中に納め
られている。この耐熱容器５０は、熱伝導性の極めて低
い耐熱性材料で作られた容器でもよいが、第４図に示す
ように、耐熱性金属で外板５２と内板５４が作られ、そ
の間５６に冷却水が供給されるようになされた容器でも
よい。この場合、耐熱容器５０は、ランスと同様な構造
の支持装置５８の下端に固定され、耐熱容器５０への冷
却水の供給は、そのランスと同様な構造の支持装置５８
の供給路６０を介してなされ、耐熱容器５０を流れた水
は、支持装置５８の戻水路６２を介して戻される。測定
へ７１２０から計算機２２への制御線と信号線は、支持
装置５８の中央路６４を通されている。

この支持装置５８は、ランスと同様に支持されてその先
端の測定ヘッド２０を転炉１０の炉口１２がら炉内に挿
入され、その軸に沿って上下即ち移動さ−ｌられると共
に、その軸を回転軸として回転するようになされている
。

かくして、ランスと同様な手順により、先端に測定ヘッ
ド２０を取り付けた支持装置５８を転炉１ｏの炉口１２
から炉内に挿入し、測定ヘッド２ｏがら光ヒームを発射
させる。この状態で、測定ヘッド２ｏがら転炉ＩＯの内
壁１６までの距離が測定され、支持装置５８を回転させ
ながら、例えば１回転ごとに支持装置５８をその軸に沿
って所定距離づつ移動させる。

その結果、計算機２２は、測定ヘッド２０から炉壁まで
の距離を時々刻々計算して、その集積デークから炉の内
壁プロフィールを計算する。

上記実施例の測定ヘッド２０は、その発光素子や受光素
子を半導体素子で構成し、また、それらに付属する電子
装置も固体化が可能である。従って、実施例の場合、レ
ンズ等の光学系を除い°ζ固体化して、全体の大きさが
約３００　Ｘ　３００　Ｘ　３００　ｍ自の立方体の耐
熱容器５０に納めることに成功した。一方、転炉の場合
はその炉口の開口径りは一般に約３２０（ｌｓｍであり
、第５図に示すような炉体を有する混銑車６８の場合は
その炉口の開口径りは一般に約１３００ｍｍである。従
って、このように測定ヘッド２０を小型化することによ
り、転炉の場合も混銑車の場合も、第２図及び第５図に
示すように、炉の炉口から容易に測定ヘッド２０を挿入
するごとができる。

上記実施例にあっては、測定ヘッド２０の耐熱容器５０
を支持装置５８に固定して支持装置５８を回転し且つそ
の軸方向に動かしているが、第６図に示すように、支持
装置５８と耐熱容器５０との間に回転装置７０を置くよ
うにしてもよい。この場合は、測定ヘッド２０の回転は
、その回転装置７０になされ、測定ヘッド２０の炉の中
心軸方向の移動は、支持装置５８の軸方向の移動により
なされる。

また、上記実施例は、３６０度の方向を走査できるよう
になされているが、炉の内壁の一部のみのプロフィール
即ち侵食状況を監視すればよい場合には、第７図に示す
ように、耐熱容器５０の測定ヘッド２０と窓４８との間
に回転ミラーのような走査器７２を置き、窓４８を大き
くする。このように構成するならば、測定ヘッド２０す
なわち耐熱容器５０を動かずことなく、炉の内壁の一部
のみのプロフィールを測定できる。

皇皿■劾呆以上の説明から明らかなように、本発明による炉壁プロ
フィール測定方法によれば、測定ヘッド部を炉内に挿入
できるので、その測定へノド部を炉体に対して一定の軸
上を移動させ且つその軸を中心に回転させることにより
、一度の測定で炉内の全プロフィールを短時間で測定す
ることができる。

また、光ビームによる距離測定であるので、炉内での干
渉や多重反射に影響されず、高精度の測定が可能である
。

更に、本発明による炉壁プロフィール測定装置によれば
、測定ヘッド部は耐熱容器内に収納されているので、高
温状態にある炉から完全に保護され、熱による測定精度
の低下は全くない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の炉の内張りプロフィール測定方法の概
略を示す斜視図、第２図は、本発明による炉壁プロフィ
ール測定装置を使用しての本発明による炉壁プロフィー
ル測定方法が行なわれている転炉の断面図、第３図は、
本発明による炉壁プロフィール測定装置の測定ヘッドの
構成を示すプロ・７り図、第４図は、測定ヘッドを収容
する耐熱容器の概略構成を示す断面図、第５図は、本発
明による炉壁プロフィール測定装置の測定ヘッドを挿入
した状態を示す混銑車の断面図、第６図は、測定ヘッド
の別の態様を示す概略図、そして、第７図は、測定ヘッ
ドの更に別の態様を示す概略図である。〔主な参照番号〕２０・・・測定ヘッド、２２・・・計算機、２４・・・
駆動回路、２６・・・半導体レーザ、３６・・・受光用
フォトダイオード、４０・・・信号処理部、５０・・・
耐熱容器、５８・・−支持装置特許出願人・・・住友金属工業株式会社代理人・・・弁
理士　新居　正彦

Claims

【特許請求の範囲】＋１１　炉内に挿入されるようになされた支持装置に取
付けられた光波距離計を用いて、該光波距離計から炉の
内壁までの距離を測定し、該支持装置を用いて該光波距
離計を炉体に対して一定の軸上を移動させ且つその軸を
中心に回転させるごとによって炉壁プロフィールを測定
することを特徴とする炉壁プロフィール測定装置。（２）炉内に挿入されるようになされた支持装置、及び
、該支持装置の先端部に取付けられた測定ヘッドと、炉
外に置かれる距離演算部とに付番ノられて構成された光
波距離針を具備しており、前記測定ヘッドは、光波距離
針の送受光部と電気信号変換部メから構成されて耐熱容
器内に置かれ−ζおり、前記距離演算部は、前記測定ヘ
ッドからの電気信号を受けて、該測定ヘッドから炉の内
表面までの距離を計算するようになされていることを特
徴とする炉壁プロフィール測定装置。