JPS63194185A - 溶融金属内張り面の位置測定方法 - Google Patents

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、高炉、転炉などの各種金属溶融炉や取鍋等の
溶融金属容器などにおける溶融金属の内張り面の位置の
測定方法に関し、これにより炉壁の厚みや炉壁溶損のプ
ロフィールなどを把握しようとするものである。

〔従来の技術〕

この種の溶融金属炉または容器の炉壁の厚みを把握する
ことは、溶融金属による溶損程度を知る上で、炉の運転
上および安全管理上きわめて重要である。

その方法としては、従来、（１）炉壁中にラジオ・アイ
ソトープを埋め込む方法、（２）特公昭５８−２７８４
４号公報などがある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、（１）の方法では、ラジオアイソトープの取扱
いが難しく、かつ埋設した壁中個所の一点の厚みだけし
か計測できない欠点がある。（２）の方法は、有効な方
法であるが、金属同軸線路の埋設に手間がかかるし溶損
限度ごと取替える必要がありコスト的に不利である。

そこで、本発明の目的は、取扱が容易で、取替の手間を
省ける測定方法を提供するものである。

また、他の目的は、羽口を十分保護でき、羽日周辺の煉
瓦を、羽口周囲にマツシュルームを最適に形成させるこ
とにより保護し、耐火物補修コストを低減できる測定方
法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

前記問題点を解決するための本発明は、溶融金属容器の
湯溜り部に相当する炉壁に羽目を設けるとともに、この
羽口にその開口先端の凝固金属を睨む１本以上の光ファ
イバー、ならびに羽目を通して前記凝固金属表面に当て
羽目部分において溶融金属の凝固を維持する冷却用ガス
供給手段をそれぞれ設け； 前記光ファイバーを介してレーザ光を前記凝固金属表面
に投射しそこから反射してくる反射光と投射光との位相
差に基いて溶融金属内張り面の位置を把えることを特徴
とするものである。

なお、溶融金属容器とは、高炉、トーピードカー、転炉
、取鍋、タンディシュ、Ｒ）（炉等を含む。

〔作　用〕

本発明では、光ファイバーを通して溶融金属の内張り面
、すなわち凝固金属表面にレーザ光を照射してその表面
から反射する反射光と投射光との位相差に基いて凝固金
属表面の位置を測定する。

これにより、溶融金属容器の羽口部分が溶損すれば、前
記位置は容器外面がわにずれてくるので、結果的に羽目
部分の容器厚を把握できるし、羽口開口断面内において
、複数本光ファイバーを配し、複数点の位置を測定すれ
ば、凝固金属表面のプロフィールを、結果的には羽目先
端の溶損プロフィールをも判断できる。

本発明においては、測定に際して、光ファイバーを用い
るレーザー距離計によるから、取扱にＲ１などの困難性
は伴わず、溶融金属と非接触状態で測定でき、測定用セ
ンサーが損耗することなく、取替が不要であり、経済的
である。

ところで、本発明法の実施に用いる装置自体は、特開昭
６０−１２９６２８号公報などで公知であるが、同装置
は溶鋼温度を測定するものであって、測定対象物が全く
別異である。本発明では、基本的には公知の装置を、溶
融金属の内張り面の位置測定に用いることで、前記従来
法の問題点を一挙に解消したものである。

他方で、レーザー光を利用して前記の溶鋼温度を測定す
る場合、羽口部の先端の溶鋼は凝固していては溶融温度
を測定できないが、本発明では、全く逆の発想に基いて
、羽口部先端にいわゆるマツシュルームを積極的に生成
させるべく、羽口を通して冷却用ガスを供給している。

かかるマツシュルームの形成によって、羽口部の溶損状
況を把握できる。

一方、前記公報などにおいて、冷却用ガスを供給してい
るが、その目的は羽口や光ファイバー（レンズも含む）
の熱的保護を図るものであって、同公報が溶鋼温度の測
定を企図していることからも明らかなように、マツシュ
ルームの積極的な生成を図るものでない。そして、本発
明では、マツシュルームが生成されるほどの冷却能力を
もって冷却用ガスを供給するものであるから、羽口や光
ファイバーの熱からの保護を一層確実ならしめる利点が
ある。

また、溶融金属表面に、直接、すなわち本発明のように
、マツシュルームを生成させないで、レーザ光を投射し
て、溶融金属表面の位置を測定することも考えられるが
、Ａｒ等の不活性ガスの吹込み等により溶融金属表面が
波打った状態では、照射レーザ光が散乱・反射し、さら
に溶融金属臼らの発光スペクトルの強度がきわめて強い
などの理由によって、たとえ狭帯域の受光素子を用いた
としても、Ｓ／Ｎ比が低く、測定が実質的に不可能であ
る。まして、上底吹複合吹錬転炉のように、底吹羽口よ
り不活性ガスを吹込む場合、羽目先端開口部におけるバ
ブル形状が球面となるため、上記の散乱・反射が一層大
きくなり、測定がさらに不可能となる。これに対して、
本発明では、マツシュルームを生成させるので、その表
面は安定し、かつバブル内面からの発光スペクトル強度
が弱く、上記問題はない。

また、マツシュルームの生成により、炉壁の羽口部分の
溶損量が少くなり、したがって耐火物の補修コストが低
減する。

〔発明の具体的構成〕

以下本発明を図面に基いてさらに詳説する。

第１図〜第３図は、溶融金属容器としての上底吹複合吹
錬転炉１における炉壁の溶損状態を把握するために、湯
溜り部に羽口２を設け、溶融金属、すなわち溶鋼Ｍの内
張り面の位置を測定する例を示したものである。

羽口２は、羽口ノズル耐火物３内に、図示例では５本の
耐熱管からなる導管り、〜Ｌ、を均等に配するとともに
、その入口の手前に、炉内を睨む発光・受光のレンズ４
．４・・・を導管Ｌ＋−ＬｓＯ数に応じて配置したもの
で、各レンズ４は光ファイバー５．５・・・の先端に取
付けられている。レンズ４および光ファイバー５は保護
箱６Ａおよび冷却ガス路６Ｂにより覆われている。

各光ファイバー５は、レーザ測長装置７に接続され、そ
の出力は画像処理装置８に与えられるようになっている
。冷却ガス９は、流量調整弁１０および圧力計１１を通
り、冷却ガス路６Ｂから保護箱６Ａ内に入り、各導管Ｌ
１〜Ｌ、を通って、炉１内に吹込まれるようになってい
る。第１図において、Ｓはスラグ、冷却ガスの吹込によ
り生成したＭＡはマツシュルームである。Ｌは酸素上吹
用ランスである。１２は冷却ガス測量制御器である。

かかる設備においては、冷却ガス９が通常連続的に羽口
ぺ供給される。この冷却ガスとしては、精錬金属に影響
を与えないＣＯ□ガスや不活性ガス（Ａ　ｒ＋　Ｎ　ｚ
等）が用いられ、好ましくはそのガス中に、冷材として
ＦｅｚＯｘ＋　ＭｇＯ等の金属酸化物の粉体を混入し、
冷却効果の増大を図るのがよい。冷却ガス９の吹込みに
より、羽口２部分の溶鋼は冷却されてマツシュルームＭ
Ａが生成されるが、そのマツシュルームＭＡの生成制御
は、圧力計１１からの圧力信号に基き、流量調整弁１０
を調節することにより行われる。勿論、冷却ガス９は、
羽口２の導管、レンズ４および光ファイバー５を冷却し
て保護する。

このようにマツシュルームＭＡが生成した状態で、レー
ザ測長装置７からのレーザ光が光ファイバー５およびレ
ンズ４から、導管Ｌ１〜Ｌｓ丙を通って、マツシュルー
ムＭＡ表面に照射され、そこでの反射光をレンズ４およ
び光ファイバー５を通して、レーザ測長装置７で把える
。このレーザ測長装置７では、発光と受光の光路を分離
して、それらの位相差に基きたとえば（１）式にて光路
の距離を算出し、既知のたとえばレンズ位置を基準とし
て、マツシュルームＭＡの羽口がね表面の位置を知り、
羽口や炉の耐火物の溶損状況の指標とする。

Ｄ＝　（Ｓ／２）＋ｎｔ　　（Ｖ／２）　　・＝（１）
ここで、Ｄ：光路距離、Ｓ：位相差、ｎ：ｔ＝１／ｆ、
Ｖ：光速 ところで、レーザ光としては、溶鋼成分（Ｓｉ。

Ｃ，Ｍｎ、Ｓ、Ｐ等）が酸化する際に発するスペクトル
を避けた８０００人〜１２０００人の近赤外レーザ光を
用いるのが望まれる。また、前記ステンレス等の導管内
面は、不要な散乱、反射を生じさせないよう、黒色の焼
付は処理（アルマイト等）を行うことも望まれる。

〔実施例〕

次に実施例を示す。

第１図に示す１７０を上底吹複合吹錬転炉において、第
２図および第３図の羽口を取付け、溶鋼の内張り位置を
測定した。

まず、不活性ガスの元圧を７ｋｇｆ／ｃＩＩＩにし、冷
却ガスを供給したところ、当初は供給ガス圧が約１．５
〜２．５　ｋｇｆ／−であったのに対し、その後、冷却
ガス供給圧力が５〜７ｋｇｆ／ｃＩＡに上昇し、マツシ
ュルームが生長し、羽口先端開口を覆ったことが確認さ
れた。

この状態で、１００００人の近赤外レーザ光を用いて、
測定を行った。この場合のＳ／Ｎ比は、１０以上であり
、マツシュルームが無い場合のＳ／Ｎ比が１以下であっ
たことと、大巾な相異がみられた。

また、前記測定を各ファイバー（レンズ）位置にて行い
、これを吹錬回数ごと追跡したところ、第４図および第
５図の結果を得た。これによって、羽口もしくは炉壁の
溶損の経時変化および溶損プロフィール変化が明確に把
握できることを確認した。

さらに、本発明に従うマツシュルームの生成を行う場合
と、行わない場合とで、羽口部の損耗量の変化をみたと
ころ、第６図の結果が得られ、本発明法に従えば、羽口
の損耗速度が低いことが判った。

他方、操業経過ある時期ごと、羽口を抜き取った羽日長
の損耗実測値と、本発明法による損耗量測定値との相関
をもみたところ、第７図の結果が得られ、本発明法の測
定精度が高いことが判った。

〔発明の効果〕

以上の通り、本発明によれば、取扱性に優れ、長期の使
用に耐え得ることができ、しかも測定精度が高くなるな
どの利点がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明法の上底吹複合吹錬転炉での適用例を示
す概要図、第２図は羽口部分の詳細断面図、第３図はｍ
−ｍ線矢視図、第４図〜第７図は実施例での測定結果図
である。 １・・・転炉、２・・・羽口、４・・・発光・受光レン
ズ、５・・・光ファイバー、７・・・レーザ測長装置、
９・・・冷却カス、Ｍ・・・溶鋼、ＭＡ・・・マツシュ
ルーム、ＬＩ〜Ｌ、・・・導管。 特許出願人　　住友金属工業株式会社 代理人　弁理士　　永　　井　　義　　久゛　　　。 第１図 第２図 第４図 第５図 （ＣＬＩ　　　　（ｂ） 第６図 第７図 □　７ｍｌバ須１１＆１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）溶融金属容器の湯溜り部に相当する炉壁に羽口を
   設けるとともに、この羽口にその開口先端の凝固金属を
   睨む１本以上の光ファイバー、ならびに羽口を通して前
   記凝固金属表面に当て羽口部分において溶融金属の凝固
   を維持する冷却用ガス供給手段をそれぞれ設け； 前記光ファイバーを介してレーザ光を前記凝固金属表面
   に投射しそこから反射してくる反射光と投射光との位相
   差に基いて溶融金属内張り面の位置を把えることを特徴
   とする溶融金属内張り面の位置測定方法。