JPS60235005A

JPS60235005A - 炉内プロフイ−ル測定装置

Info

Publication number: JPS60235005A
Application number: JP9043084A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Hiramoto; 平本　一男; Toshiyuki Yamamoto; 俊行山本
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1984-05-07
Filing date: 1984-05-07
Publication date: 1985-11-21

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】産業上の利用分野本発明は、転炉やＤＨ炉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内
プロフィール測定装置に関するものである。

従来技術転炉やＤＨ炉は、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おり、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
傷が激しければ、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、次のような内張りプロフィ
ール測定方法が採用されていた。

すなわち、第１の方法は、ｒｌｒｏｎ　ａｎｄ　Ｓｔｅ
ｅｌＥｎｇｉｎｅｅｒ　Ｊ　１９８２年１１月号第３８
−４３頁に開示されている如き方法であり、第１図に示
すように、転炉１０のような高温状態の空の炉の炉口１
２の前方で炉内を見通すことができる位置に、光波距離
計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Ｄ２、Ｄ５、ＤＣ１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
、距離り１、水平角、垂直角を測定し、計算機により炉
口１２の中心点Ｅ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、炉内を見通すことができる炉
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
る中心軸とを計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、炉外から見通す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、測定装置を移動するか或いは炉を動かして前記の
手順での測定を繰り返し行う必要があり、測定に時間が
かかることである。

従来の第２の方法は、「鉄と鋼Ｊ　’　８２−３１７３
−３１７４に開示されている如き方法であり、第２図に
示すように、炉１０の中にマイクロアンテナ１６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１８をそのマイクロ波ビームで走査し、その炉壁
１８からの反射波をそのアンテナ１６で受け、送信波と
受信波との位相差により、アンテナ１６と炉壁１８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±１０ｍｍ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。

また、炉内全域をマイクロ波で走査するためには、アン
テナ１６を支持している支持アーム１６Ａを回転、伸縮
させる必要がある。例えば、転炉の炉内プロフィールを
測定する場合は、支持アーム１６Ａの全長は約８ｍに達
し、非常に大型となり、汎用性に乏しい。

そこで、本件出願の出願人は、特願昭５８−２４４９１
５号［炉壁プロフィール測定方法及び装置」において、
光波距離計を使用しての炉内プロフィール測定方法と装
置を提案した。光波距離計が発する光ビームは、炉壁に
よる干渉の問題もなく、また、光波距離計から炉壁まで
の距離が簡単に得られるので、光波距離計を炉内に挿入
するだけで、被測定対象の炉に対して基準点を設定する
必要もなく、一度の測定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。

しかし、上記出願の炉内プロフィール測定装置にあって
は、炉内全域を光ビームで走査するためには、光波距離
計を支持している支持アームを回転、伸縮させる必要が
あり、そのためには、支持アームごと回転させ且つ支持
アーム全体を支持したままで支持アームを伸縮させるこ
とができる駆動装置が必要であり、また、支持アームの
全長が長くならざるを得す、上述したマイクロ波を使用
した第２の測定方法と同様に、測定装置が大型化せざる
を得ない問題がある。

発明の目的そこで、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、一度の測定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と共に、光波距
離計の支持アームを回転及び伸縮する必要のない炉内プ
ロフィール測定装置を提供せんとするものである。

発明の構成すなわち、本発明によるならば、先端が炉内に挿入され
るようになされた支持装置の先端部に取り付けられた測
定ヘッドを具備し、該測定ヘッドは、光波距離計と、該
光波距離計の前方に置かれ光波距離計からの測定用光ビ
ームを炉内の全域にわたって走査する光ビーム走査器と
、前記光波距離計と前記光ビーム走査器とを冷却するよ
うにそれら光波距離計と光ビーム走査器とを囲む冷却手
段とを具備しており、前記光波距離計と前記光ビーム走
査器からの信号をプロフィール演算器が受けて炉内プロ
フィールを演算することを特徴とする炉内プロフィール
測定装置が提供される。

咋月以上の如く構成される炉内プロフィール測定装置によれ
ば、測定ヘッドに設けられた光ビーム走査器が光波距離
計からの光ビームを炉内の全域に向けて走査する。従っ
て、測定ヘッドを支持しているアームを回転及び伸縮す
る必要なく、光波距離計からの光ビームを炉内の全域に
向けて走査することができ、そして、その光波距離計と
光ビーム走査器からの信号をプロフィール演算器に人力
させることにより、炉内プロフィールを演算することが
できる。

実施例以下、添付図面を参照して本発明による炉内プロフィー
ル測定装置の実施例を説明する。

第３図は、本発明による炉内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状態を示す図で
ある。

図示の炉内プロフィール測定装置は、先端に測定ヘッド
２０を取り付けた支持アーム２２を有し、その支持アー
ム２２は、防熱カバー２４に覆われた台車２６に支持さ
れている。従って、台車２６を、水平になっている転炉
１０に対して前後することにより、測定ヘッド２０を転
炉１０の中に挿入することができ′２る。

その台車２６には、プロフィールを演算するプロフィー
ル演算器２８と、後に詳細に説明するように測定ヘッド
２０に冷却液を供給する冷却液供給装置３０とが設けら
れている。また、プロフィール演算器２８と冷却器３０
からは、電源ケーブル３２が延びている。

第４図は、測定ヘッド２０の断面図であり、測定ヘッド
２０は、大きく別けて、光波距離計３４と、光ビーム走
査器３６と、それらのための冷却シースとから構成され
ている。

測定ヘッド２０は、支持アーム２２に結合された冷却シ
ース３８を有しており、その冷却シース３８の環状の冷
却室３８Δには、前記した冷却液供給装置３０から供給
される冷却液が循環している。また、冷却シース３８の
外面は、耐火性被覆層４０で覆われている。そして、そ
の冷却シース３８の内側に、光波距離計３４が納められ
ている。従って、光波距離計３４は、冷却シース３８に
よって転炉１０の熱から保護されている。また、光波距
離計３４は、冷却シース３８の中心軸Ｘ上に光ビームを
出力するように位置付けられている。

この光波距離計３４は、例えば、半導体レーザがらのレ
ーザ光をコリメークレンズによって平行光に変換し、ハ
ーフミラ−で測定光と参照光とに分け、そして、測定光
を、被測定に向けて照射し、その被測定物の表面で反射
した反射光を、半導体レーザの発光波長のみを選択する
干渉フィルタを介して受光素子で受けて、測定光信号を
得る一方、参照先は、集光レンズにより集めて参照光用
受光素子に入射させて、参照光信号を得、それら測定光
信号と参照光信号との位相差から、被測定物までの距離
を計算する形式の距離計であり、既に広く知られている
ので、ここで詳細に説明することは省略する。

なお、本実施例においては、光波距離計３４には、上記
した諸々の構成要素の内、光学系と発光素子と受光素子
などが配置され、演算系は、台車２６上のプロフィール
演算器２８に設けられている。そのため、光波距離計３
４は、信号ケーブル３４Ａを介してプロフィール演算器
２８に接続されている。

光波距離計３４の前には、光ビームが通過する内筒４２
Ａと、その内筒４２Ａを間隔を置いて囲む外筒４２Ｂと
を有するスペーサ４４が置かれている。更に、冷却シー
ス３８の先端には、軸受４６を介して第２の冷却シース
４８が嵌合されている。この軸受４６は、冷却シース３
Ｂと第２の冷却シース４８との間に位置することにより
、それら冷却シースにより冷却される。

第２の冷却シース４８も、外面が耐火性被覆層５０で覆
われており、ま・た、その環状の冷却室４８Ａには、冷
却液を循環させるために、冷却液供給フレシキブルホー
ス５２と、冷却液排水フレシキブルホース５４とが接続
されている。

それら冷却液供給フレシキブルホース５２と冷却液排水
フレシキブルホース５４とは、第４図の線■−■で見た
断面図を示す第７図かられかるように、スペーサ４４の
内筒４２Δと外筒４２Ｂとの間の空間に何回転か巻かれ
、第２の冷却シース４８の冷却シース３Ｂに対する回転
に対して余裕を与えている。更に、冷却液供給フレシキ
ブルホース５２と冷却液排水フレシキブルホース５４と
は、光波距離計３４と冷却シース３８との間の隙間を通
って、後方へ延び、前記した冷却液供給装置３ｏに接続
されている。

第２の冷却シース４８の先端は、第２の冷却シース４８
の中心軸から側面に延びる開口５６が形成され、その開
口５６は、第４図及び測定ヘッド２ｏの端面を示す第５
図に余すように、石英ガラス製のガラス窓５８が嵌め込
まれている。そのガラス窓５８は、ガラスホルダ６０に
よって保持されている。

また、第２の冷却シース４８の中には、光波距離計３４
からの冷却シース３８の中心軸Ｘ上を進む光ビームを直
角に反射する第１の固定ミラー６２が配置され、その第
１の固定ミラー６２で反射された光ビームは、第２の固
定ミラー６４によって、冷却シース３８の中心軸Ｘと平
行に反射され、更に、第３の固定ミラー６６によって回
転ミラー６８に反射される。

この回転ミラー６８は、角度θの範囲にわたって振れる
ことにより、第３の固定ミラー６６からの光ビームを、
冷却シース３８の中心軸Ｘと平行な方向から、冷却シー
ス３８の中心軸Ｘに対して直角な方向までの９０６の範
囲にわたって、走査する。そして、炉壁で反射した光ビ
ームは、回転ミラー６８、第３の固定ミラー６６、第２
の固定ミラー６４、第１の固定ミラー６２を介して、光
波距離計３４に入力される。

その回転ミラー６８は、第４図の線ＶＩ−ＶＩで見た断
面図を示す第６図に示すように、振動モータ７０の回転
軸が７０Ａに結合されている。そして、その振動モータ
７０と、第１、第２、第３の固定ミラー６２．６４．６
６は、支持フレーム７２に固定されている。

第２の冷却シース４８の内側端の内面には、内歯車７４
が固定され、その内歯車７４には、冷却シース３８に固
定されたモータ７６の回転軸に固定された小歯車７８が
歯合している。すなわち、モータ７６を駆動することに
より、第２の冷却シース４８は、冷却シース３８の中心
軸を中心にして３６０°回転する。

これら振動モータ７０及びモータ７６は、回転角度が制
御でき且つその回転角度が検出できるモータであり、そ
れぞれ駆動兼信号ケーーブル７０Ｂ及び７６Ｂにより、
電源とプロフィール演算器２８に接続されている。従っ
て、振動モータ７０とモータ７６とのからの信号により
、プロフィール演算器２８は、炉内プロフィール測定に
必要な光ビームの投光されている炉内における座標をめ
ることができる。

かくして、振動モータ７０を駆動することにより、光波
距離計３４からの光ビームを、冷却シース３８の中心軸
Ｘ上の方向から、それに直角な方向まで走査することが
でき、また、モータ７６を駆動することにより、そのよ
うに走査される光ビームを、冷却シース３８の中心軸Ｘ
を中心に回転させることができる。従って、光ビームを
転炉の内壁全域にわたって走査することができる。

すなわち、固定ミラー６２．６４．６６、回転ミラー６
８、振動モータ７０、歯車７４及びモータ７６が、光ビ
ーム走査器を構成している。

更に、第２の冷却シース４８の先端のガラス窓５８が汚
れることを防止するために、第５図に示すように、ガラ
ス窓５８の両側には、不活性ガス噴出孔８０が多数形成
されている。これら不活性ガス噴出孔８０から不活性ガ
スを噴出することにより、ガラス窓５８を、転炉内のダ
ストから遮蔽して、ガラス窓にダストが付着することを
防止して、ガラス窓５８を清浄に保つことができる。

かくして、第３図に示すように、台車２６を移動させる
ことにより、先端に測定ヘッド２０を取り付けた支持ア
ーム２２を転炉１０の炉口１２から炉内に挿入し、測定
ヘッド２０の光波距離計３４から光ビームを発射させる
。この状態で、測定ヘッド２０から転炉ＩＯの内壁１８
までの距離が測定できるので、振動モータ７０とモータ
７８との駆動により、光ビームを光ビーム走査器３６に
よって冷却シース３８の中心軸上の方向からそれと直角
な方向まで走査させながら、冷却シース３８の中心軸を
中心に回転させる。

具体的には、例えば、光ビームを冷却シース３８の中心
軸Ｘ上の方向からそれと直角な方向までの１走査ごとに
、冷却シース３８の中心軸を中心にして所定角度回転さ
せることにより、転炉１０の内面の全域を光ビームで走
査することができる。それ故、光波距離計３４から信号
と振動モータ７０及びモータ７６からの回転角信号とを
受けるプロフィール演算器２８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、その集積データか
ら、回転ミラー６８を通る冷却シース３８の中心軸Ｘに
直角な平面より前方の炉内プロフィールを計算すること
ができる。

以上の実施例は、支持アーム２２を回転や伸縮する必要
がなく、且つ、測定ヘッド２０を炉の開口部付近に置く
だけで、炉内のすべてを光ビームで走査できるので、支
持アーム２２は、測定ヘッド２０を炉の開口部付近に置
くに足りるだけの長さで十分である。従って、前述した
従来の第２の方法では支持アームに８ｍの長さが必要で
あれば、本発明による炉内プロフィール測定装置では、
約５ｍの支持アーム２２で足りる。

なお、上記実施例において、冷却シース３８と第２の冷
却シース４８は、それぞれ別々に冷却液が供給されてい
るので、光波距離計と光ビーム走査器とを別系統で冷却
することができる。従って、高温の炉内において、光波
距離計も光ビーム走査器もそれぞれ所定の温度以下に冷
却することができる。

また、信号を処理するプロフィール演算器２８は、高温
の炉から遠く離れた台車２６にあるので、熱の影響から
守ることができる。しかし、プロフィール演算器２８は
、台車２６ではなく、計器室などの環境の良い場所に置
いてもよい。

上記実施例の光波距離計３４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て固体化することにより、小型化
することができた。

また、上記実施例は、本発明による炉内プロフィール測
定装置を転炉の炉内プロフィール測定に適用したもので
あるが、支持アームとそれに連なる支持装置を変えるこ
とにより、転炉だけでなく、ＤＨ炉、ＲＨ炉、ＡＯＤ炉
などの様々な高温炉の炉内プロフィールの測定に使用で
き、本発明による炉内プロフィール測定装置の測定ヘッ
ドは、汎用性が高い。

発明の効果以上の説明から明らかなように、本発明による炉内プロ
フィール測定装置によれば、炉内に挿入できる測定ヘッ
ド部に光ビーム走査器を設けたので、その光ビーム走査
器を動作させることにより炉内全域を走査することがで
き、支持アームを回転させたり、伸縮させたりすること
なく、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、本発明による炉内プロフィール測定装置において
は、支持アームごと回転させ且つ支持アーム全体を支持
したままで支持アームを伸縮させることができる駆動装
置が不要であるので、装置を小型化できる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２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３図は、本発明の炉内プ
ロフィール測定装置による転炉の炉内プロフィールの測
定を示す概略断面図、第４図は、本発明による炉内プロ
フィール測定装置の測定ヘッドの構成を示す断面図、第
５図は、第４図に示す測定ヘッドの先端部分の正面図、
第６図は、第４図の測定ヘッドの線Ｖｌ−Ｖｌでの断面
図、そして、第７図は、第４図の測定ヘッドの線■−■
での断面図測定ヘッドの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・・・支持アーム、２４・
・・防熱カバー、２６・・・台車２６．２８・・・プロ
フィール演算器２Ｂ、３０・・・冷却液供給装置、３２・・・電源ケーブノペ
３４・・・光波距離計、３６・・・光ビーム走査器、３
８・・・冷却シース、４０．５０・・・耐火性被覆層、
４４・・・スペーサ、４６・・・軸受、４８・・・第２
の冷却シース、５２・・・冷却液供給フレシキブルホース、５４・・・
冷却液排水フレシキブルホース、５６・・・開口、５８
・・・ガラス窓、６２．６４．６６・・・固定ミラー、６８・・・回転ミラー、７０・・・振動モータ、７２・
・・支持フレーム、７４・・・内歯車、７６・・・モー
タ、７８・・・歯車、８０・・・不活性ガス噴出孔特許出願人・・・住友金属工業株式会社代理人・・・弁
理士新居正彦第３図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）先端が炉内に挿入されるようになされた支持装置
の先端部に取り付けられた測定ヘッドを具備し、該測定
ヘッドは、光波距離計と、該光波距離計の前方に置かれ
光波距離計からの測定用光ビームを炉内の全域にわたっ
て走査する光ビーム走査器と、前記光波距離計と前記光
ビーム走査器とを冷却するようにそれら光波距離計と光
ビーム走査器とを囲む冷却手段とを具備しており、前記
光波距離計と前記光ビーム走査器からの信号をプロフィ
ール演算器が受けて炉内プロフィールを演算することを
特徴とする炉内プロフィール測定装置。