JPS63204108A - 金属外皮構造容器の内張り耐火物プロフイ−ル計測方法および装置 - 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］ この発明は、転炉、溶鋼の取鍋、溶銑移動鋼等の金属外
皮構造容器の内張り耐火物のプロフィールを計測する方
法および装置に関するものである。

［従来の技術］ 固定の窯炉等ては、金属外皮（例えば鉄皮）容器の内壁
を耐火レンガの如き耐火物で内張すしている。その耐火
物は、使用に伴って次第に溶損していく。全体的に溶損
した段階で張り替えるが、局部的に異常な溶損もしくは
亀裂か起こったときには、直にその部分を補修しなけれ
ばならない。

炉か高温の状態で溶損部を補修するには、その溶損部に
セラミック等の耐火性材料を吹き＋１ける等の方法がと
られる。

しかし、そのためには高温の状態て局部的な溶損を正確
に検出することか必要である。このような計測技術とし
てｒ　Ｉｒｏｎ　ａｎｄ　５ｔｅｅｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅ
ｒ　Ｊ１９８２年１１月号、Ｐ３８へ−４３に開示され
た計測方法、あるいは特開昭６０−１．３８４０７号、
特開昭６０−２３５００５号に開示された計測方法が提
案されている。

前者は、炉の外に距離計測器を置き、炉口の基準点をも
とに耐火物上の１１標点の位置を求めるものである。

また、後者は、炉内に光学式距離計測器を炉の中心軸に
−・致させて挿入し、計測ヘッドの炉壁との距離を計′
測することにより炉内プロフィールを計測するものであ
る。

［発明か解決しようとする問題点コ これらの従来の計測方法では、距離計測器と被測定対象
物である炉との位置関係を高精度に設定しなければ、炉
内プロフィールを正確に求めることはてきない。

また、溶鋼の取鍋や溶銑移動鍋等のように移動する高温
の被計測対象物の場合には、距離計測器を所定の位置（
従来例の第２のものでは計測器と被測定対象物との中心
を正確に一致させる）に設置することは極めて困難であ
る。従って、このような移動物体についてそのプロフィ
ールを正確に求める場合には、従来の計測方法は不適当
である。

この発明は、こうした問題点に鑑みて、距離計測器と被
測定対象物との位置関係を適当に設定したたけて、高温
状態にある耐火物のプロフィールを迅速かつ正確に求め
ることができ、あわせて耐火物の局部的に異常な溶損あ
るいは亀裂の進行による溶融金属漏れの防ｆトに役立つ
金属外皮構造容器の内張り耐火物プロフィールの計測方
法および装置を提供することを目的とするものである。

［問題点を解決するための手段］ この［］的を達成するために、この発明では、光学セン
サと磁気センサとを回転および上下動自在の支持部材に
取付は固定した距離計測器を用い、距離計測器を回転お
よび／または−１−下動し、光学センサにより得られた
耐火物までの距離信号と磁気センサにより得られた金属
外皮および／または耐火物層内侵入金属までの距離信号
とによって耐火物のプロフィールを計測する。

［作用］ この発明によると、磁気センサにより得られた金属外皮
までの距離信号により、金属外皮構造容器の中心と距離
計測器の回転中心とのセンターずれφを求めることがで
き、センターずれを自動的に補正することか可能となる
。

また、磁気センサにより得られた金属外皮より内側に存
在する金属分までの距離信号により、耐火物の亀裂ある
いは目地に侵入した金属分を検出することか可能となる
。

さらにまた、磁気センサにより得られた金属外皮までの
距離信号と光学センサにより得られた耐火物までの距離
信号とにより、これら両者の出力信号の処理から耐火物
の残存厚みを求めることかてき、耐火物の高さ方向の各
断面プロフィールを計測することが可能となる。

［実施例］ 以下、図面に基づいて、この発明の詳細な説明する。第
１図は、この発明による金属外皮構造容器の内張り耐火
物プロフィールの測定装置の一実施例の概略を示す図で
ある。この図において。

１は溶鋼の取鍋、１ａは鉄皮（金属外皮）、ｉｂはレン
ガ（耐火物）、２はレーザ光を用いた光学センサ、３は
磁気センサ、４ａは光学センサ２と磁気センサ３を取付
は固定する支持部材としての支持アーム、４ｂは支持ア
ーム４ａを回転する回転駆動部、４Ｃは支持アーム４ａ
を上丁動するためのスクリューシャフト、４ｄは支持ア
ーム４３等を前後に移動するための台車、５は測距部、
５ａは光学距離計、ｍｌ−ｍ４は光学距離計５ａから光
学センサ２にレーザ光を導くためのミラー、５ｂは磁気
距離計である。

光学センサ２と磁気センサ３とが取付は固定された支持
アーム４ａは、回転駆動部４ｂによって軸０を中心にし
て矢印の方向に回転可撤となっている。また、スクリュ
ーシャフト４ｃを介して上下方向に移動することかでき
る。

第２図は、この計測装置の光学距離計５ａの概略を示す
図である。この図において、２１はレーザ発振器、２２
は電源、２３および２４は光検出器、２５はフィルタ、
２６．２７はミクサ、２８は位相差計、ｍ５はハーフミ
ラ−１ｍ６はミラーである。

この実施例における光学測距部は、光学センサ２と光学
距離計５ａとからなり、レーザ光を利用した位相差式距
離計測である。

電源２２は、レーザ発振器２１の半導体レーザ素子にパ
ルス状の高周波（６０Ｍ　Ｈｚ　）で変調した電圧を印
加するためのもので、これによりレーザ発振器２１から
瞬間的に高出力のレーザ光か出力される。

出力されたレーザ光は、ハーフミラ−ｍ５によって測定
光と参照光に分離される。参照光はミラーｍ６とレンズ
系を介して光検出器２４によって検出される。測定光は
、ミラーｍ４〜ｍ１を介して光学センサ２に導かれ、光
学センサ２から被計測体であるレンガｌｂに照射される
。レンガｔｂの表面で反射されたレーザ光は、同じ光路
を通って、ハーフミラ−ｍ５とレンズ系を介して光検出
器２３によって検出される。

光検出器２３．２４の出力信号は、位相差計２８によっ
て、その時間差を位相遅れの形で求められる。この位相
差計２８の出力は、光学センサ２からレンガｌｂまでの
距離の変化に応して、リニアに変化する。尚、ミクサ２
６，２７は、位相差を計測するに際して時間拡大を行う
ために、信号を６０　Ｍ　Ｈｚから４ＫＨｚに変換する
ものである。

第３図は、磁気測距部の概略を示す図である。

この図において、３ａと３ｂは磁気センサ３を構成する
発振コイルと受信コイルである。また、３１．３２，３
３．３４は磁気距離計５ｂを構成する発振器、第１の増
幅器、第２の増幅器、リニアライザであり、Ａはレンガ
１ｂの目地に侵入した金属分である。

この磁気センサ３は、鉄分あるいはその他の金属等の磁
性材料を検出することかでき、その検出出力は距離によ
って変化するので、磁気センサ３から鉄皮１ａまでの距
離見に対応した出力が、磁気距離計５ｂから得られる。

しかし、この出力信号は距離文に比例しない。そこで、
リニアライザ３４により信号処理することによって距離
文に比例した出力信号を得る。

第４図は、測距部５の概略を説明するための図である。

この図において、４１は演算処理部、４２と４３は光学
センサ２および磁気センサ３の上下信号と回転信号、４
４はプリンタ、４５はＣＲＴである。尚、上下信号４２
と回転信号４３とを得るためのセンサは省略している。

演算処理部４１には、光学距離計５ａｇよび磁気距離計
５ｂの出力信号と上下信号４２および回転信号４３か入
力され、これらの信号を演算処理することにより、レン
ガｔｂのプロフィールを求めることかできる。即ち、磁
気距離計５ｂの出力信号と光学距離計５ａの出力信号と
の差を取ることにより、レンガｌｂの厚みか計測される
。

このレンガ厚みの変化から、レンガｉｂの溶損（残存）
プロフィールが計測可能となる。

また、この演算処理部４１ては、光学センサ２Ｅよび磁
気センサ３の回転中心と取鍋ｌの中心とのセンターずれ
の補正演算も行う。即ち、センサの回転中心と取鍋ｌの
中心とがずれる場合には、計測値に誤差を生じる。従っ
て、測定誤差を減らすためには、従来の方法では両者の
中心の位置合わせか不可欠となるか、この位置合わせは
既に述べたように極めて困難な作業となる。ところで、
磁気距離計５ｂの出力信号はセンサから鉄皮１ａまでの
距離見に対応するものである（この出力信号には、レン
ガ１ｂに侵入金属分Ａか存在する場合、センサから侵入
金属分Ａまでの距離に相当する信号も含まれる。しかし
、侵入金属分Ａによる信号は高周波成分であるので、ロ
ーパスフィルタを通すことにより侵入金属分Ａによる高
周波成分を除き、センサから鉄皮１ａまでの距離交に対
応する信号のみにすることかできる。尚、バイパスフィ
ルタを通した場合には侵入金属分Ａを検出することが可
能となることは言うまでもない）。センサな１回転させ
たときの回転角に対する距ｘｉの関係について、適宜演
算処理することにより、回転中心のセンタずれを求める
ことかてきる。

プロフィール計測センサの回転中心と計測対象容器の中
心との位置の不一致時の補正演算処理についてさらに詳
細に第６図を用いて説明する。鉄皮１ａは円筒とみなす
ことかてき、その円筒の軸に垂直平面上で、その平面と
軸とが交わる点を原点０とする。磁気センサの位置ベタ
１〜ルをＲ（Ｘ、Ｙ）、センサの回転中心の位置ベクト
ルをΔ罠（ΔＸ、ΔＹ）、センサの回転中心からセンサ
までの位置ベクトルを？（ΔＸ、Δｙ）とすると、 ΔＲ＝Ｒ−ｒ となる。ここて、１回転なｎ等分した各点における位置
ベクトルの和を取ると、 となる。ここで、左辺のΔには一定ベク１〜ルであるの
で、 ΣΔＲ＝ｎ・Δ且 また、Σｆは当然のことなからＯとなるので、として、
センサの回転中心の位置ムク１ヘル、即ち回転中心のセ
ンタずれ＋ｔであるΔｋが求まる。

従って、プロフィール計測を開始するに先立って磁気セ
ンサ及び光学センサを１回転させて、回転中心のセンタ
ずれΔｋ（ΔＸ、ΔＹ）を求め、以降のプロフィール計
測において、このセンタずれを各計測点において補正し
て演算すればよい。

尚、光学センサ２と磁気センサ３を１回転させるについ
ては、支持アーム４ａの中心軸のまわりに回転可能な場
合には、支持アーム４ａを自転させることによっても回
転中心のセンタずれを計測しうることは言うまてもなル
＼。

次に、この発明の計測装置によるプロフィールの計測操
作について、第１図の実施例の場合について説明する。

溶鋼の取鍋ｌを計測しうる位置まで計測装置を台車４ｄ
によって移動する。次に、スクリューシャフト４Ｃによ
って光学センサ２と磁気センサ３の取付けられた支持ア
ーム４ａを降下させ、計測すべき下端位置゛Ｃ停止させ
る。

この状態で、センサを１回転させて、取鍋ｌの中心と回
転中心のセンタずれを計測し、補正量を演算処理部４１
に記憶させる。

補正量のセットか終了すると、回転駆動部４ｂとスクリ
ューシャフト４ｃによって、センサを軸０を中心にして
回転させながら、ゆっくり上昇させて、プロフィール計
測を実施する。

光学距離計５ａの出力と磁気距離計５ｂの出力信号をロ
ーパスフィルタを通して得た出力とからレンガｔｂのプ
ロフィールを計測することかできる。また、磁気距離計
５ｂの出力信号なバイパスフィルタを通して得られた出
力からレンガ１ｂに存在する侵入金属分Ａを検出するこ
とか可能となる（第５図参照）。

尚、取鍋１の中心とセンサの回転中心とは大雑把に合わ
せればよい。

また、円中心軸の平行度が確保されない場合には、セン
タずれの補正はセンサの１回転毎に補正量を演算して求
めればよい。

また、センサは螺旋を描くように回転上昇して、プロフ
ィール計測を行うようにしているか、１回転する間は上
昇させず、ステップ的に回転り昇させる方法でもよい。

また、センサを回転と同時に上下動するとしているが、
これは容器の深さ方向に移動を意味しており、鉛直方向
の上下動ばかりでなく、容器が横に置かれている場合に
は、横方向の移動を意味するものである。

さらに、上記説明の第１図に基づ〈実施例では、用いる
光学センサ及び磁気センサを各１個とし、これらを取付
は固定する支持部材を１個としているか、これは−例で
あり、光学センサと磁気センサとをそれぞれ別個の支持
部材に取付は固定して本発明を実施すること、あるいは
１個の支持部材に光学センサ及び磁気センサを各複数個
装着して計測所要時間を短縮しつつ本発明を実施するこ
と等も勿論可能である。光学センサと磁気センサとが異
なる支持部材に装着されても、該支持部材間の相対的な
位置関係が把握されていれば、基本的に上記説明のセン
タずれ補正演算が実行できる。しかしなから、実際的に
は第１図実施例に示す構成で通常の場合は問題なく適用
できる。

［発明の効果］ 以北の説明から明らかなように、この発明によれば、光
学距離計と磁気距離計とを組み合わせてプロフィール計
測を行うことにより、容器の中心と距離計測器の回転中
心とのセンタずれを自動的に補正することか可能となり
、距離計測器の位置合わせを大雑把に行っても、高精度
なプロフィール計測か可能となる。

また、磁気距離計により耐火物の亀裂あるいは目地に侵
入した金属分を検出することが可能となる。

さらにまた、磁気センサは被計測対象物の近傍を走査す
ることができるので、距離計測精度か高くなる。

従って、距離計測器と被計測対象物との位置関係を適当
に設定したたけで、高温状態にある耐火物のプロフィー
ルを迅速かつ高精度に求めることがてきる等の効果が得
られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による金属外皮構造容器の内張り耐火
物プロフィールの計測装置の一実施例の概略を示す図、
第２図および第３図はそれぞれ同計測装置の光学距離計
および磁気測距部の概略を示す図、第４図は測距部の概
略を説明するための図、第５図は磁気距離計の出力信号
をバイパスフィルタを通して得られた出力信号波形を示
す図、第６図は計測対象の金属外皮構造容器の中心と距
離計測器とのセンタずれの補正演算処理の概略を説明す
るための図である。 図中。 ｌａ：鉄皮　　　　１ｂ＝レンガ ２：光学センサ　　３：磁気センサ ５ａ：光学距離計　５ｂ：磁気距離計 代理人　弁理士　１）北　嵩　晴 第１図 第５図 第６図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属外皮構造容器の内張り耐火物のプロフィール
   を計測する方法において、光学センサと磁気センサとを
   回転および上下動自在の１個もしくは複数個の支持部材
   に取付け固定した距離計測器を用い、この距離計測器を
   回転および／または上下動し、前記光学センサにより得
   られた耐火物までの距離信号と前記磁気センサにより得
   られた金属外皮および／または耐火物層内侵入金属まで
   の距離信号とによって耐火物のプロフィールを計測する
   ことを特徴とする金属外皮構造容器の内張り耐火物プロ
   フィール計測方法。
2. （２）磁気センサにより得られた金属外皮構造容器まで
   の距離信号により、前記金属外皮構造容器の中心と距離
   計測器とのセンターずれを補正することを特徴とする特
   許請求の範囲第（１）項記載の金属外皮構造容器の内張
   り耐火物プロフィール計測方法。
3. （３）磁気センサにより得られた耐火物層内侵入金属ま
   での距離信号により、前記侵入金属を検出することを特
   徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の金属外皮構造
   容器の内張り耐火物プロフィール計測方法。
4. （４）金属外皮構造容器の内張り耐火物のプロフィール
   を計測する装置において、金属外皮構造容器内に挿入さ
   れる回転および上下動自在の１個もしくは複数個の支持
   部材と、この支持部材に取付け固定された光学センサと
   磁気センサとからなる距離計測器と、この距離計測器の
   出力信号から耐火物のプロフィールを求める距離演算処
   理部とを備えたことを特徴とする金属外皮構造容器の内
   張り耐火物プロフィール計測装置。