JPS6129708A

JPS6129708A - 耐火壁表面プロフイル測定方法

Info

Publication number: JPS6129708A
Application number: JP15099084A
Authority: JP
Inventors: Hirokatsu Katou; 加藤　裕勝
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1984-07-20
Filing date: 1984-07-20
Publication date: 1986-02-10

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、炉、鍋等溶融金属容器の内張り耐火物（耐火
壁）表面のプロフィルを熱間で測定する方法に関するも
のである。

（従来技術とその問題点）一般に溶融金属容器では、耐火壁表面の一損耗量を点検
し、許容量を越える場合は耐火物粒子の吹付は等により
補修する必要がある。従来、容器外壁表面温度分布を赤
外線温度計等で測定し、高温部位を耐火壁表面の損耗部
とみなす方法が知られているが、この従来方法では、雨
、塵埃、煙等の環境による測定誤差が大きく、また容器
内の溶融金属量による測定誤差もあって容器外壁表面温
度分布を正確に測定できないし、補修に必要な耐火壁表
面の損耗量を知ることができない。また、熱電対温度計
を耐火物内に埋設して温度分布を測定し、耐火壁表面の
損耗部を高温部位として検出する方法が知られているが
、この従来方法では、熱電対温度計を多数耐火物内に埋
設することは困難であり、温度分布の正確な測定を期す
ことができないばかりか、耐火物の強度を低下させてし
まうし、また前記従来方法と同様に補修に必要な耐火壁
表面の損耗量を知ることができない。さらに、容器内に
挿入された冷却ランス内の投光器からレーザ光線を耐火
壁表面に向けて照射して表面で反射されたレーザ光線を
受光器で受光し、三角法又はレーザ反射波位相差法によ
り測定ランスと耐火壁表面の距離を測定した後、この測
定値と、新耐大物が内張すされた容器での測定値との比
較により耐火壁表面の損耗量を算出する方法が知られて
いる（例えば特開昭５４−１１５１６０号公報参照）が
、この従来方法では、測定ランスの昇降、旋回、投光器
の回転ミラーの回転等による密計測によって局所的損耗
部を検出しながら耐火壁表面のプロフィルを測定するた
め、測定に長時間を要する（例えば混銑車の場合５〜８
時間かかる）。また、冷却ランス内にテレビカメラを取
付けて容器内に挿入し、モニターで耐火壁表面を観察し
てその損耗程度を判断する方法も知られている（例えば
特開昭５４−１１５２６３号公報参照）が、この従来方
法では、熟練した観察者の判断力に左右されるという不
具合を免れなかった。

（発明の目的）本発明は、前記従来の問題点を解決するために創案され
たもので、耐火物表面のプロフィルを短時間で精度良く
測定できるようにすることを目的とする。

（発明の構成）本発明の耐火壁表面プロフィル測定方法は、光学的プロ
フィル計による粗計測によって広域の耐火壁表面のプロ
フィルを測定すると共に、表面温度分布計により前記耐
火壁表面における局所的損耗部を検出し、次いで光学的
プロフィル計による密計測によって前記局所的損耗部の
プロフィルを測定することを特徴とする。

（実施例）以下、本発明の実施に使用する装置の一例を図面により
説明する。

図中１は冷却ランスで、溶融金属容器２に挿入され、そ
の中心軸線を中心として旋回可能で、かつ、該中心軸線
上で昇降可能に図示しない支持装置により吊持されてい
る。該冷却ランス１には、投光器３と受光器４を備えた
ビームプロフィ１し計５と、赤外線温度計６とが内蔵さ
れると共に、ビーム投光窓７とビーム受光窓８と赤外線
透過窓９とが設けられている。投光器３は、溶融金属容
器２の中心軸線上で上下動できると共に、レーザ発振器
１０とコリメータ１１により発生したレーザビームを回
転ミラー１２により反射させてビーム投光窓７を通し溶
融金属容器２の耐火壁表面に照射できる構成となってい
る。受光器４は、投光器３により照射されて溶融金属容
器２の耐火壁表面で反射され、ビーム受光窓８を通った
レーザビームをレンズ１３によりＣＣＤ　（電荷結合素
子）ラインセンサ１４により検出できる構成となってい
る。投光器３の回転ミラー１２は、そのビーム反射面上
に回転中心を有しており、該回転ミラー１２の回転軸に
は回転エンコーダ１５が接続されている。そして、回転
エンコーダ１５及びＣＣＤラインセンサ１４と、前記赤
外線温度計６は、中央処理装置１６に接続されており、
該中央処理装置１６にはディスプレー１７とプリンタ１
８が接続されている。中央処理装置１６には、冷却ラン
ス１と溶融金属容器２の耐火壁表面との距離を演算する
ための次の式が入力されている。

Ｘ　＝　　ａ　ｃｏｓθ Ｙ　＝　　ａ　ｓｉｎθ φ−ｔａｎ　’　ｂ／ｓ　＋　％　　９’但し、Ｘ、Ｙ
は投光点Ａを原点とした照射点Ｂの座標、ψはレンジ１
３の傾き角、θは投光角、φは受光角、Ｌはレンズ１３の光軸と投光点（ミラー回転中心）八との距離、Ｓはレンズ１３の光心からＣＣＤラインセンサ１４までの距離（一定）、ｂはレンズ１３の光軸からＣＣＤラインセンサ１４上の受光点Ｃまでの距離、ａは投光点Ａから照射点Ｂまでの距離である。

１９は自動吹付機で、その制御装置２０に接続された中
央処理装置１６からの吹付アドレス及び吹付量の指定に
よって溶融金属容器１の耐火壁表面の補修を行なうもの
である。

この冷却ランス１を溶融金属容器２に挿入して本発明を
実施する場合、次のよろに行なう。

（１）溶融金属を排出した後の容器２の耐火壁表面上に
例えば４２０　ｍｍ　Ｘ　４２０　ｍｍメソシュの交点
、計４４１点を計測点として選定し、各計測点に対して
レーザビームを照射する。投光器３のランス挿入方向で
の位置（ｙ座標Ｙ。）とランス旋回方向での投光角（図
示せず）、受光器４の傾き角ψ、投光器゛と受光器４間
の距離りは、図示しない検出器により検出されると共に
、ランス挿入方向での投光角θは、回転エンコーダ１５
により検出され、かつ、レンズ１３の光軸から受光点Ｃ
までの距離すは、ＣＣＤラインセンサ１４により検出さ
れ、各検出信号は中央処理装置１６に入力されるから、
該中央処理装置１６により各計測点の座標（ランス旋回
方向での投光角、　Ｘ、　Ｙ＋Ｙｏ　）が演算される。

ビームプロフィル計５によるかかる粗計測によって、ま
ず広域の耐火壁表面のプロフィル（稼動面プロフィル）
を測定する。

（２）溶融金属を排出した後１〜２時間以上放冷され、
耐火壁表面温度が溶融金属排出直後より１０％、好まし
くは２０％〜５０％低下した後、容器２の耐火壁表面を
赤外線温度計６により密度高く走査し、該耐火壁表面の
表面温度異常部を検出する。溶融金属を入れる容器では
、一般に耐火物間の目地が早く溶損し、溶損した目地部
は、例えば開口幅２０〜５Ｑｍｍ、深さ約５Ｑｍｍと深
いｖ字状断面になっており、放冷による温度降下が少な
いから、他部位より高温となっている。赤外線温度計６
がらの検出信号は、中央処理装置１６に入力され、前記
稼動面プロフィルにおける位置が特定される。

赤外線温度計６によるかかる密走査検出によって局所的
損耗部（特に溶接目地部）の位置を特定する。

（３）稼動面プロフィル上の局所的損耗部にレーザビー
ムを照射し、核部を密計測する。

レーザプロフィル計５によるかかる密計測によって局所
的損耗部のプロフィルを測定し、がくして耐火壁表面の
稼動面プロフィルを得る。

なお、新品の耐火物を、使用前の容器２の耐火壁表面を
構成する位置に取付け、該耐火物よりなる耐火壁表面凹
凸にレーザビームを照射し、これ；二より計測点の実際
位置と測定位置及び実際凹凸量と測定量の差を求めるこ
とによって、レーザプロフィル計５の測定位置及び測定
精度の高さが確認できるから、前記した耐火壁表面の稼
動面プロフィルは極めて精度良く測定できる。

しかして、中央処理装置１６に、新品の耐火物が内張す
された容器２の耐火壁表面のプロフィル（基準面プロフ
ィル）データを入力するか、或いは前記（１）と同様に
して基準面プロフィルを測定し、中央処理装置１６によ
り稼動面プロフィルと基準面プロフィルとを比較すれば
、耐火壁表面の損耗状況を定量的に判定することができ
る。そしてそのＸ軸方向、ｙ軸方向損耗量は、中央処理
装置１６に入力した前記の演算式等から、投光角θと、
レーザビームが損耗前後の耐火壁表面で反射され、ＣＣ
Ｄラインセンサ１４上で受光されたときの受光点ｃ　、
　ｃ’間距離Δｂとの函数で表わされる。

従って、投光器３のランス挿入方向での位置及び投光角
とランス旋回方向での投光角で定まる吹付アドレス、及
び、該吹付アドレスでの損耗量が中央処理装置１６によ
り制御装置２０に指令されると、該制御装置２０ζ二よ
り自動吹付機１９が吹付は制御され、容器２の耐火壁表
面は基準面プロフィルを描くように補修される。

（作　用）赤外線温度計６による密走査によって容器２の広域の耐
火壁表面に存在する局所的損耗部を高温部位として落し
なく迅速に検出できるから、レーザプロフィル計５によ
る粗計測によって広域の耐火壁表面のプロフィルを測定
し、がっ、レーザプロフィル計５による密計測によって
局所的損耗部のプロフィルを測定することで、耐火壁表
面の全域に亘って精度の良い稼動面プロフィルを短時間
で得ることができる。

これを具体的に説明すれば、赤外線温度計６を使用せず
、容器２の耐火壁表面上に密度高く、例えば１３０ｍｍ
Ｘ１３Ｑｒｒｒｎメツシユの交点、計４５００点を計測
点として選定し、各計測点をレーザプロフィル計５によ
り計測するの（＝は、約５時間要した。

それでいて、開口幅２０〜５Ｑｍｍ、深さ約５Ｑ　ｍｍ
のＶ字状溶損部は、その開口大きさから計測点がら外れ
易く、計測点から外れたＶ字状溶損部のプロフィルを測
定できなかった。従って、精度の良い稼動面プロフィル
を短時間で得ることは側底不可能であった。

これに対して、本発明では、容器２の耐火壁表面上に粗
く、例えば４２０　ｍｍ　Ｘ　４２０　ｍｍメツシュの
交点、計４４１点を計測点として選定し、各計測点をレ
ーザプロフィル計５により計測するのに、約３０分要し
た。また、レーザプロフィル計５による密計測と共に赤
外線温度計６による密走査によって落しなく検出された
局所的損耗部をレーザプロフィル計５により密計測する
のに約２０分要した。従って、本発明によれば、耐火壁
表面の精度の良い稼動面プロフィルが１時間以内に得ら
れた。

（発明の効果）以上の通り本発明は、赤外線温度計等の表面温度分布計
を有効に利用して耐火壁表面の局所的損耗部を落しなく
迅速に検出し、ビームプロフィル計等の光学的プロフィ
ル計による粗計測及び前記局所的損耗部の密計測によっ
て耐火壁表面の精度の良い稼動面プロフィルを測定する
ことができる構成であるから、耐火壁表面の損耗量を点
検し、許容量を越える場合は自動吹付機を使用して耐火
壁表面を熱間補修することに有効に利用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施用の測定装置を使用状況にて示す概
要図、第２図はレーザプロフィル計の測定原理を説明す
るための概要図、第３図は自動吹付機の正面図である。１・・・冷却ランス、２・・・溶融金属容器、３・・・
投光器（レーザ発振器１０．コリメータ１１１回転ミラ
ー１２）、４・・・受光器（レンズ１３．ＣＣＤライン
センサ１４）、５・・・レーザプロフィル計、６・・・
赤外線温度計、７・・・ビーム投光窓、８・・・ビーム
受光窓、９・・・赤外線透過窓、１５・・・回転エンコ
ーダ、１６・・・中央処理装置、１７・・・ディスプレ
ー、１８・・・プリンタ、１９・・・自動吹付機、２０
・・・制御装置。

Claims

【特許請求の範囲】

光学式プロフィル計による粗計測によって広域の耐火壁
表面のプロフィルを測定すると共に、表面温度分布計に
より前記耐火壁表面における局所的損耗部を検出し、次
いで光学式プロフィル計による密計測によって前記局所
的損耗部のプロフィルを測定することを特徴とする耐火
壁表面プロフィル測定方法。