JPS63264266A - 耐熱容器内耐火物残厚測定装置 - 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〕 本発明は、取鍋とか転炉等の耐熱容器の内面を形成する
耐火物の溶損状態の判断基準となる、耐火物の残厚測定
装置に関するものである。

〔従来の技術〕

取鍋とか転炉さらには脱ガス槽等の耐熱容器の内面を形
成するレンガ等の耐火物の損耗程度の判断は、人間が潜
望鏡形式の金属製鏡を用いて直接耐熱容器内面を観察し
、損耗程度の激しい部分を探し出すと云う手法が採られ
ていた。

この手法は、作業環境が高温であるために非常に危険度
の高い作業となるばかりか、熱線による人体への生理的
な悪影響および観察視界の歪みによる測定精度の低下が
大きく、このため人間の目視に頼る測定ではなく、機械
的な手法による測定手段の出現が強く望まれていた。

この要望を満たす従来技術として特開昭５８−１１５２
９１号公報があるが、この特開昭５８−１１５２９１号
公報に示された技術は、水平方向に回転自在な距離針を
先端に備えたランスを耐熱容器内に侵入可能であるよう
に昇降移動自在に取付け、このランス先端に取付けられ
て耐熱容器内に装入された距離計からの測定信号を演算
処理することにより、耐熱容器内面の損耗程度を検出す
る構成となっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この特開昭５８−１１５２９１号公報に示された技術は
、確かに作業員の熱による危険を無くすことができると
共に、人間の観察視界の熱による歪みの影響を除去する
ことができる等の優れた効果を発揮するものとなってい
るのであるが、距離計を高温雰囲気である耐熱容器内に
直接装入位置させなければならないため、距離計の熱に
よる機能低下が激しく、また熱影響により距離計の精度
も一定レベルに保持するのが困難となっている。

この上記した従来技術における問題点は、マイクロ波発
生および処理のために電子部品を使用して構成されてい
るために、取鍋とか転炉等の耐熱容器内の極めて高い温
度に耐える程度に高い耐熱性を持つ距離計がないのにも
かかわらず、この決して耐熱性の優れていない距離計を
耐熱容器内と云う極めて高温の雰囲気内で作動させよう
とすることにある。

本発明は、上記した従来例における問題点および欠点を
解消すべく創案されたもので、耐熱性の決して充分では
ない電子部品を使用しない距離計と演算処理とを組合せ
ることにより、安全でかつ正確な測定検出を達成するこ
とをその技術的課題とするものでる。

〔問題点を解決するための手段〕

以下、本発明による耐熱容器内耐火物残厚測定装置を、
本発明装置の一実施例を示す図面を参照しながら説明す
る。

本発明の手段は、 対象物のピントを合わせることによりこの対象物との距
離りを自動的に測定するカメラレンズ装置３を有する測
定ヘッド２と、 この測定ヘッド２を首振りおよび回動自在に搭載保持す
ると共に、移動自在に設けられた装置本体１０と、 測定ヘッド２の垂直方向に対する傾斜角度αを検出する
第１角度検出器１３と、同じ測定ヘッド２の水平方向に
おける回動角度θを検出する第２角度検出器１５と、 装置本体１０内に収納されて耐熱容器Ａの基準箇所およ
び残厚を測定しようとする内面の計測点に対する測定結
果である距ｉ％ｆｉＬ信号と、各点に対する距離測定時
における測定ヘッド２の両角度α、θ信号とを入力して
耐火物Ａ２の残厚を演算算出するコンピュータ１８と、 から構成さている。

測定ヘッド２の主要構成部分であるカメラレンズ装置３
は、−眼レフカメラに一般的に使用されている望遠用カ
メラレンズ装置と全く同じものであり、またコンピュー
タ１８には、入力される距離り信号と両角度α、θ信号
とから、耐熱容器Ａの基準箇所に対する測定ヘッド２の
座標位置算出式と、この座標位置を基準とした被測定箇
所の座標位置算出式と、そしてこの算出さた座標位置か
ら被測定箇所における耐火物＾２の残厚を求める残厚算
出式とが予め設定されている。

〔作用〕

本発明の測定装置１により耐熱容器Ａの耐火物Ａ２の残
厚を測定する際は、第１図に示すように、測定装置１を
耐熱容器Ａの内部をその開口部から覗き込める位置に移
動セットしてから所定の操作順で測定を行う。

測定装置１の測定操作は、まず耐熱容器Ａの基準箇所、
例えば開口部の少なくとも三箇所までの距離りを、測定
ヘッド２を各箇所ごとに指向させてカメラレンズ装置３
のピントを合わせることにより個々に測定する。この測
定ヘッド２による距離Ｌの測定は、カメラレンズ装置３
に接続されたテレビ受像［１７の画像を見ながら行うが
、カメラレンズ装置３の特性からこのカメラレンズ装置
３の絞りを全開にした状態でピントを合わせる。このよ
うにして測定された距離りは装置本体ｌＯ内のコンピュ
ータ１８に入力されるが、この時同時に各距離り信号と
一緒に角度α、θ信号も入力されることになる。

耐熱容器Ａの開口部三箇所までの距離りおよび角度α、
θから、耐熱容器Ａの開口部の位置する仮想される平面
を基準面とした測定点、すなわち測定ヘッド２の座標位
置が算出決定される。

次いで、前記と同様な操作により、耐熱容器Ａ内面を形
成する耐火物Ａ２の損耗の激しいと思われる箇所である
計測点に測定ヘッド２を指向させてカメラレンズ装置３
のピントを合わせて、この計測点までの距離りを測定す
ると共に角度α、θを測定することにより、この計測点
の測定点に対する座標位置を決定し、これを基準として
前記した仮想される平面を基準面とした計測点の座標位
置を算出決定する。

コンピュータ１８には、予め耐熱容器Ａの新造時におけ
る耐火物Ａ２壁面の座標位置が入力されているので、ま
たは新造時に同様の方法で耐火物Ａ２壁面の座標位置を
計測して、コンピュータ１８内メモリに記憶させである
ので、この算出さた測定点の座標位置と予め入力されて
いる新造時の座標位置とを比較することにより、この測
定点における耐火物Ａ２の残厚が算出される。

すなわち、耐火物舷残厚測定時における作業員の操作は
、測定装置１を耐熱容器Ａの内部を覗き込める箇所に移
動セットすること、測定ヘッド２を耐熱容器Ａに指向す
ること、耐熱容器Ａの少なくとも四箇所に対するテレビ
受像機１７の画像を見ながらのカメラレンズ装置３のピ
ント合わせ操作を順に行うこと、そしてこのカメラレン
ズ装置３の各ピント合わせ操作の度に距離り信号および
角度α、θ信号のコンピュータ１８への押しボタン操作
等による入力操作を行うこと、だけとなる。

このため、作業員は、耐火物Ａ２の残厚測定に際して、
耐熱容器Ａ内を直接観察する必要が全く無いと共に、高
温の耐熱容器Ａの間近に位置する必要もない。また、距
離測定を達成するカメラレンズ装置３はレンズとエンコ
ーダとから構成さているものであって、１２００℃程度
の雰囲気温度内であってもその測定機能に弊害を生じる
ことがないので、正確な距離測定を安定して達成できる
ことになる。

〔実施例〕

距離り信号および角度α、θ信号による耐火物Ａ２の残
厚算出の基本的な手法の一例を第５図ないし第８図を参
照しながら説明する。

耐熱容器Ａは、第７図に示すように、外表面を形成する
外殻体Ａ１と内表面を形成するレンガ等の耐火物Ａ２と
から構成されているが、この耐熱容器Ａの耐火物へ２の
残厚の測定操作は、第５図において、耐熱容器Ａの開口
部中心Ｏを通るｙ軸、ｙ軸そしてｚ軸を設定し、ｙ軸と
開口部との交点をＰ点およびＲ点、ｙ軸との交点をＱ点
とすると、測定点Ｈから点Ｐまでの距離ＬＰ％測定点Ｈ
から点Ｑまでの距離ＬＱ、測定点Ｈから点Ｒまでの距離
ＬＲと、測定点Ｈからの垂線である直線Ｈ３に対する測
定点Ｈから各点Ｐ、Ｑ、Ｒに向かう各角度αＰ、αＱ、
αＲと、そして測定点Ｈから点Ｐへのｙ軸に対する水平
方向の傾斜角度θとから、測定点Ｈの座標（ｘ、ｙ、ｚ
）は、耐熱容器Ａの開口部の半径がｒであるとすると、
次の式で与えられることになる。すなわち、 ｘ＝ｒ　−（４ｒ　　＋Ｌｐ　ｓｔｎ　　ａｐ−Ｌ”、
　ｓｉｎ”αｍ　）　／　４　ｒｙ’−−ＰＳｓｉｎｅ −−Ｌ、　ｓｉｎ　　ａｔ　　　　−４ｒ　　＋Ｌ、　
ｓｉｎ”ｃｒ。

−Ｌｉ　ｓｉｎ”α＋＋　）２／　（４ｒＬ、　ｓｉｎ
　　α、　）”ｚ　＝　ＬＰ　ｃｏｓ　　ｔｒｙ ＝Ｌ、ｃｏｓ　　αＱ ＝Ｌ、ｃｏｓ　　α諏 なお、点Ｓは測定点Ｈからの垂線のｘｙ面との交点であ
る。

次に、計測点にの座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）は、測定点Ｈを原
点とした座標を求め、しかる後、座標軸を中心点Ｏに移
動させれば良い。すなわち、計測点Ｋに関しては、距離
ＬＫと角度α、およびθ６を実測できることから、 Ｘ＝ｘ＋Ｌｘｓｉｎαｘ’ｃＯ５θｋ ｙ＝ｙ＋Ｌ、Ｋ　ｓｉｎ　（ｒｘ　　”Ｃｏ！！θｋＺ
＝ｚ−Ｌ、　ｃｏｓ　ａ：ｒ となる。

従って、耐熱容器Ａの開口部から深さＺおにける耐火物
Ａ２の外側半径ｒ２は、耐熱容器Ａ製造時のデータから
既知であるので、耐火物へ２の残厚をＤとすると、残厚
りは、 Ｄ＝ｒ２−　　Ｘ　　＋Ｙ” から算出することができる。

なお、耐熱容器Ａにおける耐火物Ａ２の新造時のデータ
は、第８図に示すように、任意に選んだ二点の耐熱容器
Ａ開口部からの距離　ｚ　ｒ、ｚ２と耐火物Ａ２の外側
半径ｒ１、ｒ２をコンビュニタ１８にインプットしてお
けば良い。また、耐火物Ａ２の底壁の残厚りの計測は、
新造時の耐熱容器Ａの深さＺｏと新造時の底壁の厚さＤ
ｏとを予めコンピュータ１８に入力しておき、（Ｌ、　
ｃｏｓ　ａｔ−２）と（ｚｏ＋ｏｏ）との比較を行えば
良い。

第２図は、測定装置１の一実施例の全体斜視図を示すも
のであるが、この実施例の場合、測定ヘッド２の上部に
指向望遠鏡２０が一体的に取付けられていて、測定ヘッ
ド２の計測点にへの指向操作を行い易くしている。

測定ヘッド２は、装置本体１０の枠体１６の上面にター
ンテーブル１４と一体となって回転自在に起立組付けさ
れた取付は腕１１の上端に、揺動軸１２を介して揺動自
在に組付けられており、測定ヘッド２と一体となって回
動する揺動軸１２には、測定ヘッド２の垂直線からの傾
斜角度を検出する第１角度検出器１３としてのパルスエ
ンコーダが取付けられており、同様に枠体１６の上面に
は、ターンテーブル１４に対向して測定ヘッド２の水平
方向での回動角度を検出するための第２角度検出器１５
であるパルスエンコーダが取付けられている。

この測定ヘッド２は、カメラレンズ装置３とこのカメラ
レンズ装置３を収納した保護する外カバー９とから構成
されていて、カメラレンズ装置３は、−眼レフカメラに
使用されている一般的な構成となっており、第４図に示
すように、ＣＣＤカメラ６とカメラレンズ４との組合せ
物が組込まれており、ＣＣＤカメラ６に対してカメラレ
ンズ４を移動させることにより計測点にのピントをＣＣ
Ｄカメラ６上に合わせるようになっている。カメラレン
ズ４のＣＣＤカメラ６に対する移動は、カメラレンズ４
に一体的に固定された主ギヤ５を駆動モータ７により回
転させることにより達成する構成となっており、このカ
メラレンズ４の回転量を測距用エンコーダ８で検出する
ことによって計測点Ｋまでの距離を検出する。

装置本体１０内部には、前記したように、コンピュータ
１８が収納されていると共に、このコンピュータ１８に
は計算結果を表示するＣＲＴが一体的に取付けられてお
り、さらに枠体１６の上面には、コンピュータ１８への
検出信号入力指令発生のためのキーボード１９が設けら
れている。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなごとく、本発明による耐熱容器
内耐火物残厚測定装置は、その測定操作のすべてを耐熱
容器から離れた箇所で行うことができると共に、その操
作も単なる測定ヘッドの向きの設定とキーボードのボタ
ン操作だけであるので極めて簡単であり、それゆえ安全
にかつ簡単に達成でき、またその測定精度も従来の±５
０ｍｍに対して±５ｓ＋ａ＋と大幅に向上させることが
できると共に、測定精度が熱の影響により低下する恐れ
がないので長期間にわたって高い精度で測定を達成する
ことができ、このことによって耐火物の損耗程度を正確
に把握することができるので、耐火物の補修を早めに実
施する必要がなく、耐火物補修の周期を長くすることが
できて、耐火物補修に要する費用を大幅に削減すること
ができる等多くの優れた効果を発揮するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明装置の一実施例の操作状態を一例を示
す簡略状況図である。 第２図は、本発明装置の一実施例を示す全体斜視図であ
る。 第３図は、本発明装置の一実施例を示す基本的な構成を
示す一部破断側面図である。 第４図は、本発明装置の主要構成部分であるカメラレン
ズ装置の具体的な構成例を示す外カバーを破断した側面
図である。 第５図ないし第８図は、本発明装置による測定演算方式
の一例の説明図で、第５図は全体の距離と方向とを示す
全体斜視図、第６図は平面図、第７図は計測点を示す一
部断面図、第８図は新造時のデータの説明図である。 符号の説明 １；測定装置、２；測定ヘッド、３；カメラレンズ装置
、４；カメラレンズ、５；主ギヤ、６；ＣＣＤカメラ、
７；駆動モータ、８；測距用エンコーダ、９；外カバー
、ｌＯ；装置本体、１１；取付は腕、１２；揺動軸、１
３；第１角度検出器、１４；ターンテーブル、１５；第
２角度検出器、１６；枠体、１７：テレビ受像機、１８
；コンピュータ、１９；キーボード、２０；指向望遠鏡
、Ａ；耐熱容器、Ａｌ　；外殻体、Ａ２　；耐火物。 出願人　　川　崎　製　鉄　株式会社 ７ψシχツ １−−−第１１之談工　　　　　２−−−！Ｉｌ姥へ、
ｙ）”　　　　　１０−−−４１１１本４本Ａ−−−耐
熱峯器 ンヤセΔフ 話５°−１＞＋４　　　１７−−−９ｖＩ；？４８＠　
　　　　１９−−−’ｒ−ｔｊ１’　　　　２Ｏ−−−
Ｂ’ｗｌ”１ＳｌＬ９−−ｆｌｉｔ／ニー　　　　　　
　１１−一廟イクｔｔＡ７ヒ　　　　　旧−軸コンこ一
−ノ３−−／７／チレンス（ｉｉ　：ｉ−４−−−／ｌ
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ＣｃＤＩメ？７−＝、＊４も−ｙ　　　　　　８−？ｌ
！Ｉｌ詣り唱工ンコーｌ゛ン戸ど刀 ↑０ ブチリｌ財

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 取鍋等の耐熱容器（Ａ）の内面を形成する耐火物（Ａ２
   ）の残厚を測定する装置であって、対象物のピントを合
   わせることにより該対象物との距離（Ｌ）を自動的に測
   定するカメラレンズ装置（３）を有する測定ヘッド（２
   ）と、該測定ヘッド（２）を首振りおよび回動自在に搭
   載保持すると共に移動自在に設けられた装置本体（１０
   ）と、前記測定ヘッド（２）の垂直方向に対する傾斜角
   度（α）を検出する第１角度検出器（１３）および前記
   測定ヘッド（２）の水平方向における回動角度（Θ）を
   検出する第２角度検出器（１５）と、前記耐熱容器（Ａ
   ）の基準箇所および計測点に対する前記距離（Ｌ）と角
   度（α）および（Θ）の測定信号を入力して前記耐火物
   （Ａ２）の残厚を演算するコンピュータ（１８）とを有
   する耐熱容器内耐火物残厚測定装置。