KR102438958B1

KR102438958B1 - level measuring device

Info

Publication number: KR102438958B1
Application number: KR1020207018141A
Authority: KR
Inventors: 다카히로 기노시타; 아츠시 스기하시
Original assignee: 닛폰세이테츠 가부시키가이샤
Priority date: 2017-12-12
Filing date: 2018-11-29
Publication date: 2022-09-02
Also published as: TW201928306A; JP2019105526A; KR20200087255A; CN111386446A; WO2019116909A1; CN111386446B; JP6822388B2

Abstract

마이크로파를 사용하여, 취련 중의 슬래그면의 측정을 종래보다도 정확하게 행할 수 있을 수 있는 레벨 계측 장치를 제공한다. 레벨 계측 장치(10)에서는, 송신 안테나(11) 및 수신 안테나(12)를 후드 개구부(6) 상방에 배치하여 노 내의 슬래그면(3)으로부터 멀리 떨어지게 하고 있고, 송신 안테나(11) 및 수신 안테나(12)로의 지금이나 슬래그의 부착을 억제할 수 있고, 그만큼, 취련 중의 슬래그면(3)의 측정을 종래보다도 정확하게 행할 수 있다. 또한, 레벨 계측 장치(10)에서는, 송신 안테나(11)의 직경 φ₁을 수신 안테나(12)의 직경 φ₂보다도 크게 하여, 송신 안테나(11) 및 수신 안테나(12)를 후드 개구부(6) 상방에 배치함으로써, 슬래그면(3)의 레벨 계측 시에 있어서의 불필요 반사를 억제할 수 있고, 취련 중의 슬래그면(3)의 측정을 종래보다도 정확하게 행할 수 있다.The level measuring apparatus which can perform the measurement of the slag surface during blow-heating more accurately than before using a microwave is provided. In the level measuring device 10, the transmitting antenna 11 and the receiving antenna 12 are arranged above the hood opening 6 to be far away from the slag surface 3 in the furnace, and the transmitting antenna 11 and the receiving antenna Adhesion of the metal and slag to (12) can be suppressed, and the measurement of the slag surface 3 in blow temper can be performed more accurately than before that much. Further, in the level measuring device 10 , the diameter φ ₁ of the transmission antenna 11 is made larger than the diameter φ ₂ of the reception antenna 12 , and the transmission antenna 11 and the reception antenna 12 are connected to the hood opening 6 . By arrange|positioning above, the unnecessary reflection at the time of the level measurement of the slag surface 3 can be suppressed, and the measurement of the slag surface 3 in blow temper can be performed more accurately than before.

Description

level measuring device

본 발명은, 노의 내부에 있어서의 슬래그면의 레벨을 계측하기 위한 레벨 계측 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a level measuring device for measuring the level of a slag surface inside a furnace.

전로 제강 프로세스에 있어서 생산성을 향상시키기 위해서는, 산소 등의 가스를 슬래그면에 분사할 때, 송산 속도를 올려서, 취련에 요하는 시간을 단축하는 것이 중요해진다. 그러나, 송산 속도를 올리면, 슬로핑(포밍한 슬래그가 노구로부터 흘러넘치는 현상)이나, 스피팅(분류에 의해 슬래그가 비산하는 현상)이 발생하여 수율의 저하를 초래할 뿐만 아니라, 노구나, 전로의 노구 상방에 마련한 연도(이하, 배기 후드라고도 칭함) 등에 지금이나 슬래그가 부착되어 버려, 조업이 저해되는 등의 문제가 발생할 가능성이 있다. 따라서, 생산성의 향상을 도모하기 위해서는, 전로의 내용물의 레벨을 측정하여, 슬로핑의 예조로 되는 슬래그의 포밍 거동 등을 정확하게 실시간으로 파악하는 것이 중요해진다.In order to improve productivity in a converter steelmaking process, when spraying gas, such as oxygen, to a slag surface, it becomes important to raise an air supply speed|rate and to shorten the time required for blow tempering. However, when the feed rate is increased, sloping (the phenomenon in which the formed slag overflows from the furnace furnace) and spitting (the phenomenon in which the slag scatters due to classification) occurs, which not only leads to a decrease in yield, but also causes the furnace or converter There is a possibility that slag adheres to the flue (hereinafter, also referred to as an exhaust hood) provided above the furnace opening, etc., and problems, such as operation being inhibited, may arise. Therefore, in order to improve productivity, it becomes important to measure the level of the contents of the converter and accurately grasp in real time the forming behavior of slag used as a preliminary example of sloping.

그 때문에, 예를 들어 특허문헌 1에 도시하는 바와 같이, 마이크로파를 사용한 레이더 방식의 레벨계를 사용하여, 전로에 장입된 용융물의 욕면 레벨을 측정하는 방법이 제안되어 있다. 여기서, 슬래그가 포밍하면, 마이크로파의 반사율이 크게 저하되기 때문에, 지향성이 높은 안테나를 사용할 필요가 있기 때문에, 특허문헌 1에서는, 안테나의 선단을 잘라내고, 또한 안테나의 지향성을 노의 중심 방향을 향한 한 쌍의 안테나를 사용하고 있다.Therefore, as shown in patent document 1, for example, the method of measuring the bath surface level of the molten material charged in a converter using the radar system level meter using a microwave is proposed. Here, when the slag forms, the reflectance of microwaves is greatly reduced, so it is necessary to use an antenna with high directivity. A pair of antennas are used.

일본 특허 공개 제2016-180126호 공보Japanese Patent Laid-Open No. 2016-180126

그러나, 특허문헌 1에 나타내는 방법에서는, 안테나의 지향성을 노의 중심 방향을 향하기 위해서, 전로 상부의 배기 후드 내부에 안테나 선단을 삽입할 필요가 있다. 전로 취련(이하, 단순히 취련이라고도 칭함) 중의 배기 후드 내에는, 지금이나 슬래그가 비산하고 있기 때문에, 배기 후드 내에 마련한 안테나 선단에도, 이들 지금이나 슬래그가 부착되고, 안테나에 의한 마이크로파의 측정을 저해해 버릴 우려가 있다. 그 때문에, 특허문헌 1에서는, 취련 중의 슬래그면의 측정을 정확하게 행할 수 없는 우려가 있었다.However, in the method shown in Patent Document 1, in order to direct the antenna toward the center of the furnace, it is necessary to insert the tip of the antenna into the exhaust hood above the converter. Since slag is scattered in the exhaust hood during converter blowing (hereinafter, simply referred to as blowing), these metals and slag are also attached to the tip of the antenna provided in the exhaust hood, impeding microwave measurement by the antenna. there is a risk of throwing it away. Therefore, in patent document 1, there existed a possibility that the measurement of the slag surface in blow tempering could not be performed correctly.

또한, 전로나 배기 후드의 상방 공간에는, 각종 배관이나 기계 등이 배치되어 있기 때문에, 안테나를 전로나 배기 후드의 바로 근처에 설치하기 위한 공간을 충분히 확보할 수 없고, 결과적으로, 안테나를 전로나 배기 후드로부터 거리를 이격하여 설치하지 않을 수 없는 경우가 있다. 그러한 경우에는, 안테나로부터의 마이크로파가, 전로 상방의 다양한 장해물로 반사해 버리는 경우가 있고, 정말로 검출하고 싶은 슬래그면에서의 반사 마이크로파를 검출할 수 없어, 슬래그면의 측정을 정확하게 행할 수 없는 우려가 있었다.In addition, since various pipes and machines are arranged in the space above the converter or the exhaust hood, it is not possible to sufficiently secure a space for installing the antenna in the immediate vicinity of the converter or the exhaust hood. It may be necessary to install it away from the exhaust hood. In such a case, the microwave from the antenna may be reflected by various obstacles above the converter, so that the reflected microwave on the slag surface that is to be detected cannot be detected, and there is a risk that the measurement of the slag surface cannot be performed accurately. there was.

본 발명은, 상기와 같은 문제를 감안하여 이루어진 것이고, 마이크로파를 사용하여, 취련 중의 슬래그면의 측정을 종래보다도 정확하게 행할 수 있는 레벨 계측 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.This invention was made in view of the above problems, and an object of this invention is to provide the level measurement apparatus which can perform the measurement of the slag surface during blow-heating more accurately than before using a microwave.

본 발명의 레벨 계측 장치는, 노의 내부에 있어서의 슬래그면의 레벨을 계측하는 레벨 계측 장치에 있어서, 상기 노의 상방에 마련된 배기 후드의, 상기 슬래그면과 대향하는 위치에 개구된 후드 개구부와, 상기 후드 개구부의 상방에 마련되고, 상기 후드 개구부를 통해 상기 노의 내부를 향하여 마이크로파를 조사하는 송신 안테나와, 상기 송신 안테나와는 별체로, 상기 후드 개구부의 상방에 마련되고, 상기 후드 개구부를 통해 상기 노의 내부로부터의 반사 마이크로파를 수신하는 수신 안테나와, 상기 송신 안테나 및 상기 수신 안테나의 각 선단에 마련되고, 상기 송신 안테나 및 상기 수신 안테나의 안테나 이득을 높이는 렌즈부와, 상기 반사 마이크로파로부터, 상기 슬래그면의 레벨을 산출하는 레벨 산출부를 구비하고, 상기 송신 안테나의 직경이, 상기 수신 안테나의 직경보다 크고, 상기 송신 안테나의 직경을 φ₁로 하고, 상기 후드 개구부의 직경을 d로 한 때, φ₁>d/2를 만족시키는, 구성을 갖는다.The level measuring device of the present invention is a level measuring device for measuring the level of a slag surface inside a furnace, the exhaust hood provided above the furnace comprising: a hood opening opened at a position opposite to the slag surface; , a transmitting antenna provided above the hood opening and irradiating microwaves toward the inside of the furnace through the hood opening, separately from the transmitting antenna, provided above the hood opening, a receiving antenna for receiving reflected microwaves from the inside of the furnace through a lens unit provided at respective ends of the transmitting antenna and the receiving antenna to increase antenna gains of the transmitting antenna and the receiving antenna; , a level calculation unit for calculating the level of the slag surface, wherein the diameter of the transmission antenna is larger than the diameter of the reception antenna, the diameter of the transmission antenna is φ ₁ , and the diameter of the hood opening is d When , it has a configuration that satisfies φ ₁ >d/2.

본 발명에 따르면, 송신 안테나 및 수신 안테나를 후드 개구부 상방에 배치하여 노 내의 슬래그면에서 멀리 떨어지게 한 점에서, 송신 안테나 및 수신 안테나로의 지금이나 슬래그의 부착을 억제할 수 있고, 그만큼, 취련 중의 슬래그면의 측정을 종래보다도 정확하게 행할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 송신 안테나 및 수신 안테나를 별체로 하고, 송신 안테나의 직경을 수신 안테나의 직경보다도 크게 함으로써, 슬래그면의 레벨 계측 시에 있어서의 불필요 반사를 억제할 수 있고, 취련 중의 슬래그면의 측정을 종래보다도 정확하게 행할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 렌즈부에 의해 송신 안테나 및 수신 안테나의 각 안테나 이득이 높여짐으로써, 슬래그면의 레벨 계측 시에 있어서의 S/N비를 향상시킬 수 있다.According to the present invention, since the transmitting antenna and the receiving antenna are disposed above the hood opening to be far away from the slag surface in the furnace, it is possible to suppress the adhesion of slag to the transmitting antenna and the receiving antenna. The measurement of the slag surface can be performed more accurately than before. Further, according to the present invention, by making the transmitting antenna and the receiving antenna separate and making the diameter of the transmitting antenna larger than the diameter of the receiving antenna, unnecessary reflection at the time of level measurement of the slag surface can be suppressed, and slag during blow tempering Surface measurement can be performed more accurately than before. Further, according to the present invention, since the respective antenna gains of the transmitting antenna and the receiving antenna are increased by the lens unit, the S/N ratio at the time of measuring the level of the slag surface can be improved.

도 1은, 본 발명의 레벨 계측 장치를 사용한 전로의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 2는, 송신 안테나 및 수신 안테나의 배치 위치의 설명에 제공하는 개략도이다.
도 3은, 거리와 빔 직경의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 4는, 송신 안테나 직경과 조사 영역 직경의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 5는, 송신 안테나 직경과 간섭 길이의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 6은, 송신 안테나 직경 및 수신 안테나 직경이 동일한 비교예 1의 레벨 계측 장치를 도시하는 개략도이다.
도 7은, 거리와 AD 입력의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 8은, 송수신 안테나를 사용한 비교예 2의 레벨 계측 장치의 회로 구성을 도시하는 회로도이다.
도 9는, 본 발명의 레벨 계측 장치의 회로 구성을 도시하는 회로도이다.
도 10은, 다른 실시 형태의 송신 안테나 및 수신 안테나의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 11은, 다른 실시 형태에 의한 송신 안테나 및 수신 안테나의 배치 위치의 설명에 제공하는 개략도이다.
도 12는, 다른 실시 형태에 있어서의 송신 안테나 직경과 간섭 길이의 관계를 나타낸 그래프이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is the schematic which shows the structure of the converter using the level measuring apparatus of this invention.
2 is a schematic diagram provided for explanation of the arrangement positions of the transmit antenna and the receive antenna.
3 is a graph showing the relationship between the distance and the beam diameter.
4 is a graph showing the relationship between the diameter of the transmission antenna and the diameter of the irradiation area.
5 is a graph showing the relationship between a transmission antenna diameter and an interference length.
6 is a schematic diagram showing a level measuring device of Comparative Example 1 in which the transmission antenna diameter and the reception antenna diameter are the same.
7 is a graph showing the relationship between distance and AD input.
Fig. 8 is a circuit diagram showing a circuit configuration of a level measuring device of Comparative Example 2 using a transmission/reception antenna.
It is a circuit diagram which shows the circuit structure of the level measuring apparatus of this invention.
Fig. 10 is a schematic diagram showing the configuration of a transmit antenna and a receive antenna according to another embodiment.
11 is a schematic diagram provided for explanation of the arrangement positions of a transmission antenna and a reception antenna according to another embodiment.
12 is a graph showing the relationship between a transmission antenna diameter and an interference length in another embodiment.

<본 발명의 레벨 계측 장치에 대해서><About the level measuring device of the present invention>

도 1은, 본 발명의 레벨 계측 장치(10)와, 본 발명의 레벨 계측 장치(10)가 사용되는 전로 제강 프로세스에 있어서의 전로(1)의 구성을 도시한 개략도이다.1 : is the schematic which showed the structure of the level measuring apparatus 10 of this invention, and the converter 1 in the converter steelmaking process in which the level measuring apparatus 10 of this invention is used.

전로 제강 프로세스에서는, 전로(1)의 내부(이하, 단순히 노 내라고도 칭함)에 용선(2)을 장입하고, 이러한 용선(2)에 대하여 랜스(4)로부터 산소 등의 가스를 불어 넣음으로써, 용선(2)의 성분 조정을 행하여 용강을 생성한다. 이러한 용융물의 표면에는, 처리의 진행에 따라 슬래그가 생성된다. 본 발명에 의한 레벨 계측 장치(10)는, 이렇게 노 내에 형성되는 슬래그면(3)의 레벨을 실시간으로 계측할 수 있게 이루어져 있다. 본 발명에 있어서, 「슬래그면」이란, 노 내에서 외부에 노출한, 용융 상태의 슬래그 표면을 말한다. 슬래그면(3)의 「레벨」이란, 노 내 저부나 소정 기준 위치에서 본, 노 내에 있어서의 슬래그면(3)의 높이를 말한다.In the converter steelmaking process, the molten iron 2 is charged into the inside of the converter 1 (hereinafter simply referred to as a furnace), and gas such as oxygen is blown into the molten iron 2 from the lance 4, Component adjustment of the molten iron|metal 2 is performed and molten steel is produced|generated. On the surface of such a melt, slag is produced|generated with advancing of a process. The level measuring device 10 according to the present invention is configured to be able to measure the level of the slag surface 3 formed in the furnace in this way in real time. In the present invention, the "slag surface" refers to the molten slag surface exposed to the outside in the furnace. The "level" of the slag surface 3 means the height of the slag surface 3 in the furnace as seen from the bottom in the furnace or a predetermined reference position.

전로(1)에서 행하여지는 처리에서는, 증기나 더스트 등이 발생하기 때문에, 발생하는 더스트 등을 외부 환경에 방출시키지 않기 위해서, 전로(1)의 상방에 개방한 노구 부근에 단부를 갖고, 상방으로 연장되는 배기 후드(5)가 마련되어 있다. 이 배기 후드(5)에는, 랜스(4)를 전로(1) 내에 삽입하기 위한 랜스용 개구부 외에, 노구 상방에 후드 개구부(6)가 개구되어 있다. 또한, 후드 개구부(6)의 주위에는 상방으로 연장하여 설치된 개구 형성부(7)가 배관상의 구조물로서 마련되어 있다.In the process performed in the converter 1, since steam, dust, etc. are generated, in order not to discharge the generated dust to the external environment, it has an end in the vicinity of the furnace opening opened above the converter 1, and moves upward. An extended exhaust hood 5 is provided. In this exhaust hood 5 , in addition to the lance opening for inserting the lance 4 into the converter 1 , a hood opening 6 is opened above the furnace mouth. Moreover, the opening forming part 7 extended upwardly provided around the hood opening part 6 is provided as a piping structure.

개구 형성부(7)는, 전로(1) 상방의 상부 자유 공간과 노 내를, 후드 개구부(6)를 통해 연통시키고 있고, 예를 들어 서브랜스(도시하지 않음)를, 필요에 따라, 후드 개구부(6)를 통해 노 내에 삽입할 수 있다.The opening forming part 7 is communicating the upper free space above the converter 1 and the inside of a furnace through the hood opening 6, For example, a sub-lance (not shown) is a hood as needed. It can be inserted into the furnace through the opening 6 .

후드 개구부(6)는, 배기 후드(5)의 상벽면이며, 또한 노 내의 슬래그면(3)과 대향하는 위치에 개구되어 있고, 개구 형성부(7)의 상방으로부터 삽입된 봉상의 서브랜스가, 후드 개구부(6)를 통해서, 슬래그면(3) 상에 배치될 수 있다.The hood opening 6 is the upper wall surface of the exhaust hood 5 and is opened at a position opposite to the slag surface 3 in the furnace, and the rod-shaped sublance inserted from above the opening forming portion 7 is provided. , through the hood opening 6 , may be disposed on the slag surface 3 .

이러한 구성에 추가하여, 본 발명에 의한 레벨 계측 장치(10)는, 서브랜스가 삽입되는 후드 개구부(6)의 상방에, 안테나 설치 개구부(9a)가 개구된 안테나 설치부(9)를 갖고 있다. 안테나 설치부(9)에는, 전로에서 행하여지는 공정의 종류에 따라, 적절히, 이동 기구를 사용하여 안테나부(10a) 또는 서브랜스 장치 중 어느 것이 설치된다. 안테나부(10a)가 설치될 때에는, 안테나 설치 개구부(9a)를 통해, 마이크로파가 조사되고, 또한, 수신되게 되지만, 한편으로, 서브랜스 장치가 설치 되는 경우에는, 안테나 설치 개구부(9a), 개구 형성부(7) 및 후드 개구부(6)를 통해, 서브랜스가, 슬래그면이나 용강을 향하여 삽입되게 된다. 그 때문에, 안테나 설치 개구부(9a)의 직경, 개구 형성부(7)의 개구 직경 및 후드 개구부(6)의 직경은, 서브랜스의 삽입을 용이하게 하기 위해서, 대략 동일한 크기로 형성된다. 또한, 안테나 설치 개구부(9a), 후드 개구부(6) 및 개구 형성부(7)의 개구는, 그 중심 위치가, 연직 방향으로 직선상으로 나열되도록 형성된다.In addition to this configuration, the level measuring device 10 according to the present invention has an antenna mounting portion 9 having an antenna mounting opening 9a opened above the hood opening 6 into which the sublance is inserted. . In the antenna mounting unit 9, either the antenna unit 10a or the sublance device is installed using a moving mechanism as appropriate depending on the type of process performed in the converter. When the antenna unit 10a is installed, microwaves are irradiated and received through the antenna mounting opening 9a. On the other hand, when a sublance device is installed, the antenna mounting opening 9a, the opening Through the forming portion 7 and the hood opening 6, the sublance is inserted toward the slag surface or the molten steel. Therefore, the diameter of the antenna mounting opening 9a, the opening diameter of the opening forming portion 7, and the diameter of the hood opening 6 are formed to have substantially the same size in order to facilitate insertion of the sublance. Further, the openings of the antenna mounting opening 9a, the hood opening 6 and the opening forming portion 7 are formed so that their central positions are aligned in a straight line in the vertical direction.

레벨 계측 장치(10)는, 후드 개구부(6)에 서브랜스가 비삽입일 때에, 안테나 설치부(9)의 안테나 설치 개구부(9a)에 안테나부(10a)를 배치시킨다. 레벨 계측 장치(10)는, 레벨 산출부(10b)를 갖고 있고, 당해 레벨 산출부(10b)에 의해, 안테나부(10a)로부터 노 내를 향하여 송신한 송신 신호를 기초로 수취한 수신 신호에 기초하여 연산이 행하여져, 슬래그면(3)의 높이를 산출하여 슬래그면(3)의 레벨 계측을 행할 수 있다. 여기서, 안테나 설치부(9)의 안테나 설치 개구부(9a)는, 그 직경이 후드 개구부(6)의 직경 d와 대략 동등하고(대략 동일 직경), 또한, 그 중심축이 후드 개구부(6)의 중심축과 동일 축 상에 배치되어 있다.The level measuring device 10 arranges the antenna unit 10a in the antenna mounting opening 9a of the antenna mounting unit 9 when the sub-lance is not inserted into the hood opening 6 . The level measuring device 10 has a level calculation unit 10b, and by the level calculation unit 10b, the reception signal received based on the transmission signal transmitted from the antenna unit 10a toward the inside of the furnace. Calculation is performed based on it, the height of the slag surface 3 can be calculated, and the level measurement of the slag surface 3 can be performed. Here, the antenna mounting opening 9a of the antenna mounting portion 9 has a diameter substantially equal to (approximately the same diameter) as the diameter d of the hood opening 6 , and its central axis is that of the hood opening 6 . It is arranged on the same axis as the central axis.

후드 개구부(6)의 직경 d는, 전로(1)로부터의 증기나, 지금이나 슬래그의 비산이 배기 후드(5) 밖으로 누설되는 것을 방지하고, 전로(1)나 배기 후드(5)의 상방에 있는 각종 배관이나 기계 등의 배치로부터 허용되는 범위에서, 서브랜스의 사용이 용이하게 되게 하고, 또한, 레벨 계측 장치(10)에 있어서의 안테나부(10a)의 안테나 특성이나, 마이크로파의 파장, 슬래그면(3)의 레이더 반사 단면적 등에 기초하여 최적의 크기로 선정되어 있다.The diameter d of the hood opening 6 prevents the scattering of steam or slag from the converter 1 from leaking out of the exhaust hood 5, and is located above the converter 1 or the exhaust hood 5. The use of the sub-lance is made easy within the range allowed by the arrangement of various piping, machinery, etc., and the antenna characteristics of the antenna part 10a in the level measuring device 10, the wavelength of microwaves, and slag The optimal size is selected based on the radar reflection cross-sectional area of the surface 3 and the like.

안테나 설치부(9)는, 후드 개구부(6) 주변에 형성된 개구 형성부(7)의 최상부에 있는 플랜지 상부(7a)로부터, 소정의 높이에 안테나 설치 개구부(9a)를 갖고 있고, 안테나 설치 개구부(9a)에 설치된 안테나부(10a)를 후드 개구부(6)로부터 멀리 떨어지게 하고 있다. 이에 의해, 안테나 설치부(9)는, 노 내의 슬래그면(3)으로부터 안테나부(10a)를 멀리 떨어지게 할 수 있는 만큼, 슬래그면(3)으로부터 비산한 지금이나 슬래그가 안테나부(10a)까지 도달하기 어려워져, 지금이나 슬래그가 안테나부(10a)에 부착되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 거리의 자유도를 높게 취할 수 있기 때문에, 전로(1)나 배기 후드(5)의 상방에 있는 각종 배관이나 기계 등의 배치에 속박되기 어려워진다.The antenna mounting portion 9 has an antenna mounting opening 9a at a predetermined height from a flange upper portion 7a at the top of the opening forming portion 7 formed around the hood opening 6 , and has an antenna mounting opening The antenna portion 10a provided at (9a) is spaced away from the hood opening 6 . Thereby, the antenna mounting section 9 can move the antenna section 10a away from the slag face 3 in the furnace, so that the slag scattered from the slag face 3 can reach the antenna section 10a. It becomes difficult to reach, and it can suppress that slag adheres to the antenna part 10a now. Moreover, since the degree of freedom of the distance can be taken high, it becomes difficult to be constrained by arrangement|positioning of various piping, machinery, etc. which exist above the converter 1 and the exhaust hood 5. As shown in FIG.

이 실시 형태의 경우, 안테나 설치부(9)에는, 안테나부(10a)가 설치되어 있는 것 외에, 당해 안테나부(10a)와 노 내 사이에 단열판(14)이 마련되어 있다. 단열판(14)은, 예를 들어 알루미나(Al₂O₃), 질화규소(Si₃O₄), 이산화규소(SiO₂) 등과 같이, 마이크로파가 투과 가능한 무기 세라믹스에 의해 형성되어 있다. 이에 의해, 단열판(14)은, 안테나부(10a)와 노 내 사이에서 마이크로파의 송수신을 가능하게 하면서, 노 내에서의 열을 저감하여 열에 의해 안테나부(10a)가 손상되는 것을 방지할 수 있다.In the case of this embodiment, the antenna mounting unit 9 is provided with an antenna unit 10a, and an insulating plate 14 is provided between the antenna unit 10a and the inside of the furnace. The heat insulating plate 14 is formed of inorganic ceramics that can transmit microwaves, such as alumina (Al ₂ O ₃ ), silicon nitride (Si ₃ O ₄ ), silicon dioxide (SiO ₂ ), or the like, for example. Thereby, the heat insulating plate 14 can reduce the heat in the furnace while enabling the transmission and reception of microwaves between the antenna section 10a and the inside of the furnace, thereby preventing the antenna section 10a from being damaged by the heat. .

안테나부(10a)는, 마이크로파를 후드 개구부(6)를 통해 노 내를 향하여 조사하는 송신 안테나(11)와, 당해 송신 안테나(11)와는 별체로 마련되고, 노 내의 슬래그면(3)으로부터 반사하여 후드 개구부(6)를 통과한 반사 마이크로파를 수신하는 수신 안테나(12)를 구비하고 있다. 또한, 노 내를 향하여 조사되는 마이크로파의 주파수로서는, 노 내가 좁고, 또한 슬래그면(3)에 있어서의 마이크로파의 반사율이 작다는 특성에서, 10[GHz] 초과 90[GHz] 이하, 바람직하게는 35[GHz] 이상 85[GHz] 이하인 것이 바람직하다.The antenna unit 10a is provided separately from the transmission antenna 11 and the transmission antenna 11 for irradiating microwaves toward the inside of the furnace through the hood opening 6, and is reflected from the slag surface 3 in the furnace. A receiving antenna 12 for receiving reflected microwaves passing through the hood opening 6 is provided. Moreover, as a frequency of the microwave irradiated toward the inside of a furnace, from the characteristic that the inside of a furnace is narrow and the reflectance of microwaves in the slag surface 3 is small, it is more than 10 [GHz] and 90 [GHz] or less, Preferably 35 [GHz] or more and 85 [GHz] or less are preferable.

이러한 구성에 추가하여, 송신 안테나(11)는, 직경이 수신 안테나(12)의 직경보다도 크게 형성되어 있다. 송신 안테나(11) 및 수신 안테나(12)는, 각각, 예를 들어 원추형의 혼 안테나이고, 개구된 확경의 선단을 노 내를 향하여, 확경의 선단을 인접시켜서 안테나 설치 개구부(9a)의 면 내에 배치하고 있다. 본 실시 형태의 경우, 송신 안테나(11)는, 확경의 선단에 있어서의 직경이, 수신 안테나(12)의 확경 선단에 있어서의 직경보다도 크게 형성되어 있다. 송신 안테나(11)에 있어서의 선단의 직경과, 수신 안테나(12)에 있어서의 선단의 직경을 합친 거리는, 후드 개구부(6)의 직경 d와 같다. 송신 안테나(11) 및 수신 안테나(12)의 선단은, 후드 개구부(6)와 대략 동일한 직경인 안테나 설치 개구부(9a)의 직경 방향의 대략 전역에 걸쳐서 배치되어 있다.In addition to this configuration, the transmission antenna 11 is formed to have a diameter larger than that of the reception antenna 12 . The transmitting antenna 11 and the receiving antenna 12 are each, for example, a conical horn antenna, with the tip of the opened expanded diameter toward the inside of the furnace, and the tip of the expanded diameter adjacent to each other within the plane of the antenna installation opening 9a. are placing In the case of the present embodiment, the transmission antenna 11 is formed so that the diameter at the tip of the expanded diameter is larger than the diameter at the tip of the reception antenna 12 of the expanded diameter. The sum of the diameter of the tip of the transmission antenna 11 and the diameter of the tip of the reception antenna 12 is equal to the diameter d of the hood opening 6 . The distal ends of the transmitting antenna 11 and the receiving antenna 12 are arranged over substantially the entire radial direction of the antenna mounting opening 9a, which is approximately the same diameter as the hood opening 6 .

송신 안테나(11) 및 수신 안테나(12)에는, 각 선단에, 예를 들어 폴리테트라플루오로에틸렌(테플론(등록 상표))으로 이루어지는 렌즈부(13)가 마련되어 있다. 송신 안테나(11)는, 슬래그면(3)에 조사하는 마이크로파를 렌즈부(13)에 의해 수렴 시킴으로써, 송신 안테나(11)의 안테나 이득을 높일 수 있다. 또한, 수신 안테나(12)는, 슬래그면(3)으로부터의 반사 마이크로파를 렌즈부(13)에 의해 수렴시킴으로써, 수신 안테나(12)의 안테나 이득을 높일 수 있다.The transmitting antenna 11 and the receiving antenna 12 are provided with a lens unit 13 made of, for example, polytetrafluoroethylene (Teflon (registered trademark)) at each tip. The transmitting antenna 11 can increase the antenna gain of the transmitting antenna 11 by converging the microwaves irradiated on the slag surface 3 by the lens unit 13 . In addition, the receiving antenna 12 can increase the antenna gain of the receiving antenna 12 by converging the microwave reflected from the slag surface 3 by the lens unit 13 .

여기서, 레벨 계측 장치(10)는, 마이크로파를 이용한 FM-CW 방식의 레벨 계측을 행할 수 있다. 이 경우, 노 내에 조사하는 마이크로파의 주파수 변조 폭과, 당해 마이크로파의 소인 주기는, 미리 소정의 값으로 설정되어 있다. 송신 안테나(11)로부터 노 내를 향하여 조사되는 마이크로파(이하, 단순히 송신파라고도 칭함)의 주파수는, 시간의 경과와 함께 연속적이고 또한 직선적으로 변화한다.Here, the level measurement device 10 can measure the level of the FM-CW system using a microwave. In this case, the frequency modulation width of the microwave irradiated into the furnace and the sweep period of the microwave are set to predetermined values in advance. The frequency of the microwave (hereinafter simply referred to as a transmission wave) irradiated from the transmission antenna 11 toward the inside of the furnace continuously and linearly changes with the passage of time.

한편, 계측 대상물로 되는 슬래그면(3)에 의해 반사되어서 수신 안테나(12)에서 수신되는 반사 마이크로파(이하, 단순히 수신파라고도 칭함)는, 수신 안테나(12)로부터 슬래그면(3)까지의 거리(이하, 이격 거리라고도 칭함)에 비례한 지연 Δt(초)를 발생하게 된다. 그 결과, 어떤 동시각에 있어서의 송신파와 수신파 사이에는, 이격 거리에 대응한 주파수의 차 Δf(Hz)가 발생한다. 이러한 송신파 및 수신파가 믹서에 의해 혼합되면, Δf에 상당하는 주파수 성분을 가진 차주파 신호(이하, 비트파 또는 비트 신호라고도 칭함)로 된다.On the other hand, the reflected microwave (hereinafter simply referred to as a reception wave) reflected by the slag surface 3 as the measurement object and received by the reception antenna 12 is the distance from the reception antenna 12 to the slag surface 3 A delay Δt (seconds) proportional to (hereinafter also referred to as a separation distance) is generated. As a result, a difference ?f (Hz) in frequency corresponding to the separation distance occurs between the transmitted wave and the received wave at a certain simultaneous angle. When these transmit and receive waves are mixed by a mixer, it becomes a differential frequency signal (hereinafter also referred to as a beat wave or a beat signal) having a frequency component corresponding to ?f.

송신파와 수신파의 시간적 지연 Δt는, 마이크로파가 송신 안테나(11)로부터 슬래그면(3)에서 반사하여 수신 안테나(12)까지 되돌아가기 위하여 요하는 시간에 상당한다. 이격 거리를 산출한다는 처리는, 비트 신호의 주파수(비트 주파수 Δf)를 산출하는 것과 등가이다. 여기서, 현실의 계측 환경에 있어서는, 믹서에 의해 생성되는 비트 신호(비트파)에는, 여러가지의 주파수 성분이 서로 섞인 복합파로 되는 경우가 많다.The temporal delay Δt of the transmission wave and the reception wave corresponds to the time required for the microwave to return to the reception antenna 12 after being reflected from the slag surface 3 from the transmission antenna 11 . The processing of calculating the separation distance is equivalent to calculating the frequency (beat frequency ?f) of the beat signal. Here, in the actual measurement environment, the beat signal (beat wave) generated by the mixer often becomes a complex wave in which various frequency components are mixed with each other.

따라서, 이러한 복수의 주파수 성분으로 이루어지는 비트 신호의 주파수를 구하기 위해서, 레벨 산출부(10b)에서는, 복수의 주파수 성분으로 이루어지는 비트 신호를 기초로 푸리에 변환 처리를 행하고, 주파수 스펙트럼 신호를 생성한 후, 주파수 스펙트럼 신호로부터 구하고 싶은 이격 거리가 메인 피크에서 부여되는 거리 파형을 생성하여, 이격 거리에 기초하여 노 내에 있어서의 슬래그면(3)의 레벨을 특정할 수 있다.Therefore, in order to obtain the frequency of the bit signal composed of such a plurality of frequency components, the level calculating unit 10b performs Fourier transform processing based on the bit signal composed of the plurality of frequency components to generate a frequency spectrum signal, A distance waveform in which the separation distance to be calculated|required from a frequency spectrum signal is provided from a main peak is produced, and the level of the slag surface 3 in a furnace can be specified based on the separation distance.

그런데, 안테나부(10a)로부터(즉, 안테나 설치부(9)로부터), 노 내에 연통한 후드 개구부(6)까지의 거리가 이격되면 이격될수록, 배기 후드(5) 내에 비산하는 지금이나 슬래그가, 안테나부(10a)나 단열판(14)에 도달하기 어려워진다. 따라서, 배기 후드(5) 내에 비산하는 지금이나 슬래그가, 안테나부(10a)나 단열판(14)에 부착되는 것을 억제할 수 있고, 슬래그면(3)의 측정 장해로 되는 것을 방지할 수 있다.However, as the distance from the antenna unit 10a (that is, from the antenna installation unit 9) to the hood opening 6 communicating in the furnace is spaced apart, the slag scattered in the exhaust hood 5 is generated. , it becomes difficult to reach the antenna portion 10a or the heat insulating plate 14 . Accordingly, it is possible to suppress the metal particles and slag scattered in the exhaust hood 5 from adhering to the antenna portion 10a or the heat insulating plate 14 , and it is possible to prevent the slag surface 3 from becoming a measurement disturbance.

한편으로, 안테나부(10a)로부터, 후드 개구부(6)까지의 거리가 이격되면 이격될수록, 송신 안테나(11)로부터 발하는 송신파의 직경이 넓어진다. 이렇게 송신 파가 넓어진 경우에는, 송신파가 노 내에 도달하기 전에, 후드 개구부(6)의 주변에 형성된 개구 형성부(7)의 상부에 있는 플랜지 상부(7a)에 닿는다. 그 결과, 슬래그면(3)에서 반사한 마이크로파 이외의, 불필요 반사가 발생해 버리기 때문에, 슬래그면(3)의 측정이 저해되어 버린다.On the other hand, as the distance from the antenna unit 10a to the hood opening 6 increases, the diameter of the transmission wave emitted from the transmission antenna 11 increases. When the transmission wave is widened in this way, before the transmission wave reaches the furnace, it hits the flange upper portion 7a at the top of the opening forming portion 7 formed around the hood opening 6 . As a result, since unnecessary reflections other than the microwave reflected by the slag surface 3 will generate|occur|produce, the measurement of the slag surface 3 will be inhibited.

그래서, 안테나 설치부(9)로부터 후드 개구부(6)까지의 거리가 이격되어 있는 경우에도, 불필요 반사를 억제할 수 있는, 송신 안테나(11)의 직경(이하, 송신 안테나 직경이라고도 칭함)을 검토하였다.Therefore, even when the distance from the antenna mounting portion 9 to the hood opening 6 is separated, the diameter of the transmission antenna 11 (hereinafter also referred to as the transmission antenna diameter), which can suppress unnecessary reflection, is examined. did.

선단에 렌즈부(13)를 마련한 송신 안테나(11)로부터 방사되는 마이크로파는, 일반적으로, 다음 식과 같은 가우스 빔의 전반을 따르는 것이 알려져 있다.It is known that the microwave radiated from the transmission antenna 11 provided with the lens unit 13 at the tip generally follows the first half of the Gaussian beam as shown in the following equation.

[수 4][Number 4]

단, ω(x)은 안테나로부터 거리 x에 있는 위치에서의 빔 반경을 나타내고, ω₀은 빔 웨스트 반경을 나타내고, λ는 마이크로파의 파장을 나타낸다. 송신 안테나(11)로부터 조사되는 마이크로파에 적용시키면, ω₀은 송신 안테나(11)로부터의 거리가 0에서의 빔 반경에 상당한다.However, ω(x) represents the beam radius at a position at a distance x from the antenna, ω ₀ represents the beam west radius, and λ represents the wavelength of the microwave. When applied to microwaves irradiated from the transmit antenna 11 , ω ₀ corresponds to a beam radius at a distance from the transmit antenna 11 at 0 .

이어서, 도 2에 도시한 바와 같이, 송신 안테나(11)의 직경(이하, 송신 안테나 직경이라고도 칭함)을 φ₁[m](=2ω₀)로 하고, 송신 안테나(11)로부터 개구 형성부(7)의 플랜지 상부(7a)의 높이 위치까지의 거리 r에서의 송신파의 조사 영역 직경을 φ₃[m](=2ω)으로 하고, 상기 수 4를 사용하여 조사 영역 직경 φ₃을 계산하면, 조사 영역 직경 φ₃은, 사용하는 마이크로파의 주파수 f[Hz]에 따라 변화하고, 다음 식으로 표시된다. 단, c는 광속[m/s]으로 한다.Next, as shown in FIG. 2 , the diameter of the transmission antenna 11 (hereinafter also referred to as the diameter of the transmission antenna) is φ ₁ [m] (= 2 ω ₀ ), and the opening forming part ( If the irradiation area diameter of the transmitted wave at the distance r to the height position of the flange upper part 7a of 7) is φ ₃ [m] (=2ω), and the irradiation area diameter φ ₃ is calculated using the above number 4, , the irradiation area diameter phi ₃ changes with the frequency f [Hz] of the microwave to be used, and is expressed by the following formula. However, c is the speed of light [m/s].

[수 5][Number 5]

상기 수 5를 사용하여, 마이크로파(송신파)의 주파수를 40[GHz]으로 하고, 송신 안테나 직경 φ₁을 20 내지 280[mm]으로 한 때에, 거리 r에 대한 송신파의 조사 영역 직경 φ₃을 구한 바, 도 3에 도시하는 것과 같은 결과가 얻어졌다.Using Equation 5 above, when the frequency of the microwave (transmission wave) is 40 [GHz] and the transmission antenna diameter φ ₁ is 20 to 280 [mm], the transmission wave irradiation area diameter φ ₃ with respect to the distance r When , the same result as shown in FIG. 3 was obtained.

도 3으로부터 명백해진 바와 같이, 송신 안테나 직경 φ₁이 작을수록, 근거리에서의 조사 영역 직경 φ₃은 작아지고, 송신 안테나 직경 φ₁이 클수록, 근거리에서의 조사 영역 직경 φ₃은 커진다. 그러나, 송신 안테나(11)로부터 먼 곳에 이격됨(거리 r이 커짐)에 따라서, 이 경향은 역전되고, 송신 안테나 직경 φ₁이 클수록, 조사 영역 직경 φ₃은 작아진다.As is apparent from Fig. 3, the smaller the transmission antenna diameter phi ₁ is, the smaller the irradiation area diameter phi ₃ in the near field, and the larger the transmission antenna diameter phi ₁ is, the larger the irradiation area diameter phi ₃ in the near field. However, as it is spaced farther away from the transmit antenna 11 (distance r becomes larger), this tendency is reversed, and the larger the transmit antenna diameter phi ₁ is, the smaller the irradiation area diameter phi ₃ becomes.

그 때문에, 송신 안테나(11)의 선단으로부터, 개구 형성부(7) 상부의 플랜지 상부(7a)의 높이 위치까지의 일반적인 거리 r은 3 내지 5[m] 정도이기 때문에, 그러한 일반적인 노에 있어서의 송신 안테나(11)로부터 3 내지 5[m] 이격된 플랜지 상부(7a)의 위치에 있어서, 조사 영역 직경 φ₃을 작게 하기 위한 최적의 송신 안테나 직경 φ₁의 범위가 존재하는 것이 밝혀졌다.Therefore, since the general distance r from the tip of the transmitting antenna 11 to the height position of the flange upper part 7a of the upper part of the opening forming part 7 is about 3 to 5 [m], in such a general furnace It has been found that at the position of the flange upper portion 7a spaced from the transmitting antenna 11 by 3 to 5 [m], there is an optimal range of the transmitting antenna diameter phi ₁ for making the irradiation area diameter phi ₃ small.

거리 r=4[m]에 있어서의 조사 영역 직경 φ₃을 송신 안테나 직경 φ₁에 대하여 계산한 바, 도 4에 도시하는 것과 같은 결과를 얻었다. 거리 r=4[m]에 있어서는, 송신 안테나 직경 φ₁이 195[mm]일 때에, 가장 조사 영역 직경 φ₃이 작아진다. 또한, 거리 r=3[m]인 경우에는, 송신 안테나 직경 φ₁이 169[mm]일 때에 조사 영역 직경 φ₃이 최소로 되고, 거리 r=5[m]인 경우에는, 송신 안테나 직경 φ₁이 219[mm]일 때에 조사 영역 직경 φ₃이 최소로 된다. 따라서, 송신 안테나 직경 φ₁은, 거리 r이 3 내지 5[m]일 때, 169 내지 219[mm]로 하는 것이 바람직하다.When the irradiation area diameter phi ₃ at the distance r=4 [m] was calculated with respect to the transmission antenna diameter phi ₁ , the same results as those shown in FIG. 4 were obtained. At a distance r=4 [m], when the transmission antenna diameter phi ₁ is 195 [mm], the irradiation area diameter phi ₃ becomes the smallest. In the case of distance r = 3 [m], the irradiation area diameter φ ₃ becomes the minimum when the transmission antenna diameter φ ₁ is 169 [mm], and when the distance r = 5 [m], the transmission antenna diameter φ When ₁ is 219 [mm], the irradiation area diameter phi ₃ becomes the minimum. Therefore, the transmission antenna diameter phi ₁ is preferably 169 to 219 [mm] when the distance r is 3 to 5 [m].

이어서, 후드 개구부(6)의 직경 d가 전로 취련 설비 상의 제약으로부터 정해진 경우, 도 2에 도시한 바와 같이, 송신 안테나 직경 φ₁과 수신 안테나 직경 φ₂의 합이 직경 d와 동등해지는 것과 같은 안테나 치수로 하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 후드 개구부(6)의 개구 면적을 유효하게 활용할 수 있기 때문에, 송신 안테나(11) 및 수신 안테나(12)에 있어서의 송수신의 효율을 좋게 할 수 있다.Next, when the diameter d of the hood opening 6 is determined from the constraints on the converter blower equipment, as shown in FIG. 2 , the antenna such that the sum of the transmission antenna diameter φ ₁ and the reception antenna diameter φ ₂ becomes equal to the diameter d It is preferable to set it as a dimension. Thereby, since the opening area of the hood opening 6 can be utilized effectively, the transmission/reception efficiency in the transmission antenna 11 and the reception antenna 12 can be improved.

이때, 송신 안테나 직경 φ₁의 값에 의해 송신 안테나(11)의 중심축 Z1과 후드 개구부(6)(즉, 안테나 설치 개구부(9a))의 중심축 Z2의 수평 방향 거리가 변화한다. 그 결과, 노 내와 연통하는 개구 형성부(7) 상부의 플랜지 상부(7a)와, 송신 안테나(11)로부터의 송신파와의 간섭량도 변화한다. 그래서, 도 2에 도시한 바와 같이, 송신 안테나 직경 φ₁과, 중심축 Z1, Z2의 위치 변화를 고려하여, 플랜지 상부(7a)와 조사 영역 직경 φ₃이 간섭하는 길이(이하, 간섭 길이라고 칭함) Li=φ₃/2-φ₁/2를 산출하였다.At this time, the horizontal distance between the central axis Z1 of the transmission antenna 11 and the central axis Z2 of the hood opening 6 (that is, the antenna installation opening 9a) changes according to the value of the transmission antenna diameter phi ₁ . As a result, the amount of interference between the flange upper portion 7a above the opening forming portion 7 communicating with the furnace and the transmission wave from the transmission antenna 11 also changes. Therefore, as shown in Fig. 2, in consideration of the position change of the transmission antenna diameter φ ₁ and the central axes Z1 and Z2, the length where the flange upper part 7a and the irradiation area diameter φ ₃ interfere (hereinafter referred to as the interference length) referred to) Li = phi _3/2 - phi _1/2 was calculated.

거리 r=4[m]에 있어서의 간섭 길이 Li의 계산 결과를, 도 5에 나타낸다. 송신 안테나 직경 φ₁이 커지면 커질수록, 조사 영역 직경 φ₃이 작아짐과 함께, 송신 안테나(11)의 중심축 Z1이 후드 개구부(6)의 중심축 Z2에 가까이 가기 때문에, 간섭 길이 Li는 작아진다.The calculation result of the interference length Li at the distance r=4 [m] is shown in FIG. As the transmission antenna diameter φ ₁ increases, the irradiation area diameter φ ₃ decreases and the central axis Z1 of the transmission antenna 11 approaches the central axis Z2 of the hood opening 6, so the interference length Li decreases. .

여기서, 도 1과의 대응 부분에 동일 부호를 붙여서 도시하는 도 6과 같이, 비교예 1로서, 송신 안테나(111)의 직경과 수신 안테나(112)의 직경이 동등한 안테나부(100a)를 갖는 레벨 계측 장치(100)에 대하여 검토한다. 여기서, 레벨 계측 장치(100)에 있어서, 상술한 바와 같이, 송신 안테나(111)로부터의 송신파와 수신 안테나(112)에서의 수신파로부터 얻어진 비트 신호를 기초로 푸리에 변환 처리를 행하고, 횡축을 주파수(Hz)로 한 주파수 스펙트럼 신호를 생성하였다.Here, as shown in FIG. 6 by attaching the same reference numerals to the corresponding parts in FIG. 1 , as Comparative Example 1, the diameter of the transmitting antenna 111 and the diameter of the receiving antenna 112 are equal to each other. A level having the antenna unit 100a The measurement device 100 is examined. Here, in the level measurement device 100, as described above, a Fourier transform process is performed based on the bit signal obtained from the transmission wave from the transmission antenna 111 and the reception wave from the reception antenna 112, and the horizontal axis is the frequency. A frequency spectrum signal in (Hz) was generated.

이어서, 얻어진 주파수 스펙트럼 신호를 기초로, 횡축을 거리[m]로 변환하고, 종축을 AD 입력[dB]으로 한, 도 7과 같은 파형(이하, 「거리 파형」이라고도 칭함)을 생성하였다. 이 거리 파형에 있어서, 거리가 18 내지 25[m]에 있어서 메인 피크를 부여하는 위치가, 구하고 싶은 이격 거리(안테나부(100a)로부터 슬래그면(3)까지의 거리)에 대응한다.Then, based on the obtained frequency spectrum signal, the horizontal axis was converted into distance [m], and the vertical axis was AD input [dB], and a waveform as shown in Fig. 7 (hereinafter also referred to as "distance waveform") was generated. In this distance waveform, the position giving the main peak at a distance of 18 to 25 [m] corresponds to the desired separation distance (distance from the antenna portion 100a to the slag surface 3).

송신 안테나(111) 및 수신 안테나(112)를 별체로 한 경우, 공간적으로 분할한 송신 안테나(111) 및 수신 안테나(112) 사이에는, 미소한 송신 신호의 스니크가 발생한다. 또한, 도 7에서는, 송신 안테나(111) 및 수신 안테나(112)의 선단을 기준(거리 0[m])으로 하지 않고, 거리 파형을 생성하는 레벨 산출부(10b) 내의 AD 변환기(도시하지 않음)의 위치를 기준(거리 0[m])으로 하고 있다. 따라서, 도 7에 있어서, 스니크 웨이브를 나타내는 피크는, 횡축에 있어서 거리 0[m]에 나타나고 있지 않고, 거리 1[m] 정도 어긋나서 나타나 있다.When the transmitting antenna 111 and the receiving antenna 112 are separated, a minute transmission signal sneak occurs between the spatially divided transmitting antenna 111 and the receiving antenna 112 . 7, the AD converter (not shown) in the level calculation unit 10b that generates the distance waveform without using the tips of the transmitting antenna 111 and the receiving antenna 112 as a reference (distance 0 [m]) ) as a reference (distance 0 [m]). Accordingly, in Fig. 7 , the peak representing the sneak wave does not appear at the distance 0 [m] on the horizontal axis, but is shifted by about a distance of 1 [m].

도 7에 있어서, 횡축의 거리 2 내지 4[m] 전후에 나타나 있는 피크는, 개구 형성부(7) 상부의 플랜지 상부(7a)로부터의 불필요 반사를 나타내고 있다.In FIG. 7 , peaks appearing before and after a distance of 2 to 4 [m] along the horizontal axis indicate unnecessary reflection from the flange upper portion 7a of the opening forming portion 7 upper portion.

일반적으로, 스니크 웨이브는 불가피하게 발생하기 때문에, 안테나부(100a)의 회로 설계상, 스니크 웨이브가 발생하는 상태에서, 필요한 반사 마이크로파의 측정을 할 수 있도록 감도 등의 설계가 이루어진다. 그 때문에, 불필요 반사의 크기를, 스니크 웨이브의 크기보다 작게 할 수 있으면, 구하고 싶은 거리를 문제없이 측정하는 것이 가능하게 되므로, 불필요 반사의 크기를, 스니크 웨이브의 크기에 대하여 작게 하는 것이 중요하다.In general, since the sneak wave is unavoidably generated, in the circuit design of the antenna unit 100a, the sensitivity and the like are designed so that the necessary reflected microwave can be measured in a state in which the sneak wave is generated. Therefore, if the size of the unnecessary reflection can be made smaller than the size of the sneak wave, the desired distance can be measured without any problem, so it is important to make the size of the unnecessary reflection smaller than the size of the sneak wave. do.

도 7에 도시하는 바와 같이, 송신 안테나(111)의 직경과 수신 안테나(112)의 직경이 동등한 레벨 계측 장치(100)에서는, 플랜지 상부(7a)로부터의 불필요 반사의 크기와, 스니크 웨이브의 크기가 거의 동등해진다고 하는 결과가 얻어졌다. 그 때문에, 이 비교예 1의 상태보다 불필요 반사를 작게 할 수 있으면, 거리의 측정이 가능하게 된다.As shown in Fig. 7, in the level measurement device 100 in which the diameter of the transmission antenna 111 and the diameter of the reception antenna 112 are equal, the magnitude of the unnecessary reflection from the flange upper part 7a and the size of the sneak wave The result that the size becomes almost equal was obtained. Therefore, if unnecessary reflection can be made smaller than the state of this comparative example 1, the measurement of a distance becomes possible.

도 7에 도시하는 불필요 반사는, 간섭 길이 Li가 있음으로써 발생하고 있기 때문에, 도 7에 있어서의 경우보다도, 간섭 길이 Li를 작게 하면, 불필요 반사도 작아진다고 생각된다. 따라서, 불필요 반사를 스니크 웨이브 이하로 억제하기 위해서는, 도 5로부터, 송신 안테나 직경 φ₁을 크게 하는, 즉, 송신 안테나 직경 φ₁을 수신 안테나 직경 φ₂보다도 크게 하는(φ₁>d/2) 것이 좋다.Since the unnecessary reflection shown in FIG. 7 is generated by the presence of the interference length Li, it is considered that if the interference length Li is made smaller than in the case in FIG. 7, the unnecessary reflection also becomes smaller. Therefore, in order to suppress unnecessary reflection to the sneak wave or less, from Fig. 5, the transmission antenna diameter φ ₁ is increased, that is, the transmission antenna diameter φ ₁ is made larger than the reception antenna diameter φ ₂ (φ ₁ >d/2). ) is good.

여기서, 슬래그면(3)의 반사율, 혹은, 슬래그면(3)의 레이더 반사 단면적은, 슬래그가 포밍하면 크게 저하되고, 포밍한 슬래그면(3)의 위치가, 일정 이상 멀리에 있으면, 측정할 수 없게 되는 것이 발명자들의 검토에 의해 밝혀졌다. 이 점에 대해서, 이하, 레이더 방정식을 사용하여 설명한다.Here, the reflectance of the slag surface 3, or the radar reflection cross-sectional area of the slag surface 3, is greatly reduced when the slag is formed, and if the position of the formed slag surface 3 is more than a certain distance, it can be measured It was found by examination of the inventors that it became impossible. This point is demonstrated using a radar equation below.

레이더 반사 단면적을 σ[㎡], 레벨 계측 장치(10)의 성능인 송신 출력을 P_t[mW], 송신 안테나 이득을 G₁, 수신 안테나 이득을 G₂, 노구 상방 환경에서의 1[m]당의 마이크로파의 투과율을 T, 마이크로파의 파장을 λ[m]로 하면, 슬래그면(3)에서 반사하여 수신 안테나(12)에 되돌아 오는 수신 신호 강도 P_r[mW]은, 하기의 수 6에서 부여된다. 또한, 여기에서의 R은, 계측 대상으로 되는 슬래그면(3)이 형성된 때의, 수신 안테나(12)로부터 슬래그면(3)까지의 거리(이격 거리)[m]를 나타낸다. 또한, 송신 안테나(11)과 수신 안테나(12) 사이의 거리는, 수신 안테나(12)로부터 슬래그면(3)까지의 이격 거리 R에 비하여 충분히 짧기 때문에, 송신 안테나(11)로부터 슬래그면(3)까지의 이격 거리도 R로 간주해도 지장 없다.The radar reflection cross-sectional area is σ [m2], the transmission output that is the performance of the level measuring device 10 is P _t [mW], the transmission antenna gain is G ₁ , the reception antenna gain is G ₂ , and 1 [m] in the above furnace environment. If T is the transmittance of the microwave of sugar and λ[m] is the wavelength of the microwave, the received signal intensity P _r [mW] reflected from the slag surface 3 and returned to the receiving antenna 12 is given by the following equation 6 do. In addition, R here represents the distance (separation distance) [m] from the receiving antenna 12 to the slag surface 3 when the slag surface 3 used as a measurement object is formed. In addition, since the distance between the transmitting antenna 11 and the receiving antenna 12 is sufficiently short compared to the separation distance R from the receiving antenna 12 to the slag surface 3, the slag surface 3 from the transmitting antenna 11 is Even if the separation distance to R is considered as R, there is no problem.

[수 6][Number 6]

이 수신 신호 강도 P_r[mW]이, 레벨 계측 장치(10)의 최소 수신 전력 S_min의 10배보다도 크면, 레벨 계측 장치(10)에 있어서 반사 마이크로파의 측정이 가능하게 된다. 이것을 부등식으로 나타내면, 하기의 수 7로 된다.When the received signal strength P _r [mW] is greater than 10 times the minimum received power S _min of the level measuring device 10 , the reflected microwave can be measured in the level measuring device 10 . When this is expressed by an inequality, it becomes the following number 7.

[수 7][Number 7]

여기서, 송신 안테나 이득 G₁은 송신 안테나(11)의 선단에 있어서의 개구 면적에 의해 결정되고, 수신 안테나 이득 G₂는 수신 안테나(12)의 선단에 있어서의 개구 면적에 의해 결정된다. 예를 들어 원추형의 혼 안테나를 사용하는 경우에는, 그 안테나 직경(개구 직경이라고도 칭함)을 φ_n(n=1, 2이고, φ₁은, 송신 안테나 직경을 나타내고, φ₂는, 수신 안테나 직경을 나타냄)[m]으로 하고, 안테나 이득 G_n(n=1, 2이고, G₁은 송신 안테나 이득을 나타내고, G₂는 수신 안테나 이득을 나타냄)으로 한 때, 하기의 수 8로 나타낼 수 있다.Here, the transmission antenna gain G ₁ is determined by the opening area at the tip of the transmission antenna 11 , and the reception antenna gain G ₂ is determined by the opening area at the tip of the reception antenna 12 . For example, in the case of using a conical horn antenna, the antenna diameter (also referred to as aperture diameter) is ϕ _n (n=1,2, ϕ ₁ indicates the transmission antenna diameter, ϕ ₂ is the reception antenna diameter) represents) [m], and when the antenna gain G _n (n = 1, 2, G ₁ represents the transmit antenna gain, G ₂ represents the receive antenna gain), it can be expressed by the following Equation 8 have.

[수 8][Number 8]

η는 송신 안테나(11) 및 수신 안테나(12)의 개구 효율이다. 또한, 개구 효율 η는, 개구 직경과, 안테나의 길이와의 비가 동일한 원추 혼 안테나라면 동일해지고, 여기에서는, 송신 안테나(11) 및 수신 안테나(12)의 개구 효율 η는 동일하게 하고 있다. 반사 마이크로파의 측정 가능 조건을 나타낸 상기 수 7은, 상기 수 8을 사용하면, 하기의 수 9와 같이 나타낼 수 있다.η is the aperture efficiency of the transmit antenna 11 and the receive antenna 12 . Note that the aperture efficiency η is the same as long as the ratio between the aperture diameter and the length of the antenna is the same for a conical horn antenna. Equation 7 indicating the measurable conditions for reflected microwaves can be expressed as Equation 9 below when Equation 8 is used.

[수 9][Number 9]

여기서, 우선 처음에, 송수신 공통의 송수신 안테나를 노구 상방에 설치한 일반적인 레벨 계측 장치(후술함)를 비교예 2로 하고, 상기 수 9에 나타낸 측정 가능 조건을 비교예 2가 만족시키는지 여부를 검토한다. 비교예 2의 레벨 계측 장치에서는, 최소 수신 전력 S_min이 10^-8[mW] 정도이다. 이 비교예 2의 레벨 계측 장치에 있어서는, 일반적인 파라미터로서, 송신 출력 P_t를 10[mW], 마이크로파의 파장 λ를 6.67[mm](주파수 45[GHz]), 송수신 안테나의 개구 효율 η를 0.25, 마이크로파의 투과율 T를 0.98, 슬래그면의 레이더 반사 단면적 σ를 10^-4.3[㎡], 슬래그면(3)이 형성된 때의, 송수신 안테나로부터 슬래그면(3)까지의 이격 거리 R을 25[m], 송수신 안테나의 직경 φ(송수신 안테나만 마련하고 있기 때문에, φ=φ₁=φ₂)를 250[mm]로 하면, 측정 가능 조건을 나타낸 상기 수 9의 부등식을 만족시키지 않는다. 이것으로부터, 이 레벨 계측 장치에 대해서, 상기와 같은 송신 출력 P_t, 파장 λ, 개구 효율 η 등으로 한 때에는, 취련 중의 슬래그면(3)의 레벨을 상시 측정은 불가능하다.Here, first, a general level measurement device (to be described later) in which a transmission/reception common transmission/reception antenna is installed above the furnace opening is used as Comparative Example 2, and whether the measurable condition shown in Equation 9 above is satisfied by Comparative Example 2 review In the level measuring device of Comparative Example 2, the minimum received power S _min is about 10 ^-8 [mW]. In the level measurement device of Comparative Example 2, as general parameters, the transmission output P _t is 10 [mW], the wavelength λ of the microwave is 6.67 [mm] (frequency 45 [GHz]), and the aperture efficiency η of the transmission/reception antenna is 0.25 , the microwave transmittance T is 0.98, the radar reflection cross-sectional area σ of the slag surface is 10 ^-4.3 [m2], and the separation distance R from the transmission/reception antenna to the slag surface 3 when the slag surface 3 is formed is 25 [m] ], the diameter φ of the transmission/reception antenna (because only the transmission/reception antenna is provided, φ=φ ₁ =φ ₂ ) is 250 [mm], the inequality of Equation 9 indicating the measurable condition is not satisfied. From this, about this level measuring apparatus, when it is set as the above transmission output _Pt , wavelength (lambda), aperture efficiency (eta), etc., it is impossible to always measure the level of the slag surface 3 in blow temper.

따라서, 슬래그면(3)의 레벨을 상시 측정하기 위해서는, 상기 수 9의 좌변을 크게 하거나, 혹은 우변을 작게 할 필요가 있다.Therefore, in order to always measure the level of the slag surface 3, it is necessary to make the left side of the said Numerical 9 large or the right side small.

먼저, 상기 수 9의 좌변에 대하여 검토한다. 좌변에서 변경 가능한 파라미터로서는, 안테나 이득 G_n(수 8)과, 송신 출력 P_t가 있다. 여기서 송신 출력 P_t를 크게 한 경우에 대해서, 도 8을 사용하여 검토한다. 도 8은, 송수신 공통의 송수신 안테나(105)를 노구 상방에 설치한, 비교예 2로 되는 레벨 계측 장치(101)의 회로 구성을 나타낸다. 도 8에 도시하는 바와 같이, 비교예로 되는 레벨 계측 장치(101)는, 발진기(102)로부터 송출된 송신 신호를 파워 증폭기(103)로 증폭한 후, 써큐레이터(104)를 통해 송수신 안테나(105)에 송출하고, 당해 송수신 안테나(105)로부터 노 내를 향하여 마이크로파를 조사한다.First, the left side of the number 9 is examined. As parameters that can be changed on the left side, there are an antenna gain G _n (Equation 8) and a transmission output P _t . Here, the case where the transmission output P _t is increased is examined using FIG. 8 . 8 : shows the circuit structure of the level measuring apparatus 101 used as the comparative example 2 which provided the transmission/reception antenna 105 common to transmission/reception above the furnace opening. As shown in Fig. 8, the level measuring device 101 as a comparative example amplifies the transmission signal transmitted from the oscillator 102 by the power amplifier 103, and then passes through the circulator 104 to the transmission/reception antenna ( 105), and a microwave is irradiated from the transmission/reception antenna 105 toward the inside of the furnace.

레벨 계측 장치(101)에서는, 노 내에서의 반사 마이크로파를 송수신 안테나(105)에서 수신하면, 수신 신호로서 써큐레이터(104)를 통해 로우 노이즈 증폭기(106)에 송출된다. 레벨 계측 장치(101)는, 수신 신호를 로우 노이즈 증폭기(106)로 증폭하고, 믹서(107)에 의해, 당해 수신 신호와, 발진기(102)로부터 보내진 참조 신호가 되는 송신 신호를 승산하여 비트 신호를 생성한다. 레벨 계측 장치(101)는, 비트 신호를 IF 증폭기(108)로 증폭한 후, AD 변환기(109)로 아날로그 디지털 변환 처리를 실행하고, 얻어진 신호를 퍼스널 컴퓨터(PC)(110)에 송출한다. 퍼스널 컴퓨터(PC)(110)는, AD 변환기(109)로부터 수취한 신호에 푸리에 변환 처리 등을 행하여, 송수신 안테나(105)로부터 슬래그면(3)까지의 거리(이격 거리)가 메인 피크에서 부여되는 거리 파형을 생성하여, 이격 거리에 기초하여 노 내에 있어서의 슬래그면(3)의 레벨을 특정할 수 있다.In the level measuring device 101, when the reflected microwave in the furnace is received by the transmission/reception antenna 105, it is transmitted as a reception signal to the low-noise amplifier 106 through the circulator 104. The level measuring device 101 amplifies the received signal by the low-noise amplifier 106, and by the mixer 107, the received signal is multiplied by the transmission signal used as the reference signal sent from the oscillator 102 to form a bit signal. create After amplifying the bit signal by the IF amplifier 108 , the level measuring device 101 performs analog-to-digital conversion processing with the AD converter 109 , and sends the obtained signal to the personal computer (PC) 110 . The personal computer (PC) 110 performs a Fourier transform process or the like on the signal received from the AD converter 109, and the distance (separation distance) from the transmission/reception antenna 105 to the slag surface 3 is given from the main peak. The distance waveform used can be generated, and the level of the slag surface 3 in the furnace can be specified based on the separation distance.

여기서, 써큐레이터(104)는 아이솔레이션 특성을 갖고 있고, 예를 들어 써큐레이터(104)의 아이솔레이션이 15[dB]였을 경우에는, 20[dBm]의 송신 신호가 파워 증폭기(103)로부터 써큐레이터(104)에 보내져도, 수신측(로우 노이즈 증폭기(106)측)으로 옮겨져 넣는 신호가 5[dBm] 발생한다. 써큐레이터(104)를 마련한 레벨 계측 장치(101)에서는, 송신 출력 P_t를 크게 하면, 써큐레이터(104)에 있어서, 송신측으로부터 직접 수신측에 옮겨져 넣는 신호도 커져 버린다.Here, the circulator 104 has an isolation characteristic, for example, when the isolation of the circulator 104 is 15 [dB], a transmission signal of 20 [dBm] is transmitted from the power amplifier 103 to the circulator ( 104), a signal transferred to the receiving side (low noise amplifier 106 side) is generated by 5 [dBm]. In the level measuring device 101 in which the circulator 104 is provided, when the transmission output P _t is increased, the signal transferred directly from the transmission side to the reception side in the circulator 104 also increases.

이때, 로우 노이즈 증폭기(106)의 동작 영역(신호를 증폭 가능한 최대 전력)이나, AD 변환기(109)의 다이내믹 레인지에는 상한이 있기 때문에, 이 상한을 초과한 신호 부분에는 왜곡이 발생해 버린다. 왜곡된 신호는, 높은 주파수 성분을 가지기 때문에, 측정 주파수(비트 신호의 주파수) 영역에 있어서 큰 노이즈(광대역 노이즈)의 원인으로 된다. 결과, 최소 수신 전력 S_min도 노이즈에 따라서 커져 버려, 결국, 상기 수 9의 부등식을 만족시킬 수는 없다.At this time, since there are upper limits in the operating region (maximum power capable of amplifying a signal) of the low noise amplifier 106 and the dynamic range of the AD converter 109, distortion occurs in the signal portion exceeding these upper limits. Since the distorted signal has a high frequency component, it causes large noise (broadband noise) in the measurement frequency (frequency of the beat signal) region. As a result, the minimum received power S _min also increases with noise, and consequently, the inequality of Equation 9 cannot be satisfied.

이어서, 상기 수 9의 좌변에 있어서의 안테나 이득 G_n(수 8)에 대하여 검토한다. 노구 상방에 있는 후드 개구부(6)의 직경 d는, 배기 후드(5)의 배기량에 영향을 주지 않는 정도의 크기(예를 들어 600[mm])로 제한할 필요가 있다. 예를 들어, 후드 개구부(6)의 직경 d에 대하여, 가능한 한 개구 치수가 큰 송수신 안테나(105)를 사용하려고 하면, 송수신 안테나(105)의 안테나 직경 φ(송수신 안테나(105)만 마련하고 있기 때문에, φ=φ₁=φ₂)는, d(후드 개구부(6)의 직경)로 부여된다.Next, the antenna gain G _n (Equation 8) on the left side of Equation 9 is examined. It is necessary to limit the diameter d of the hood opening 6 above the furnace opening to a size (eg, 600 [mm]) that does not affect the exhaust amount of the exhaust hood 5 . For example, for the diameter d of the hood opening 6, when the transmission/reception antenna 105 is used as large as possible, the antenna diameter φ of the transmission/reception antenna 105 (only the transmission/reception antenna 105 is provided) Therefore, phi = phi ₁ = phi ₂ ) is given by d (diameter of the hood opening 6).

그러나, 후드 개구부(6)의 직경 d를, 설비 제약의 2배 정도의 크기인 600[mm]으로 하고, 송수신 안테나(105)의 주파수를, 슬래그면(3)의 레벨 계측에 최적인 45[GHz]로 한 경우, 당해 후드 개구부(6)의 직경 d에 맞춰서 설치 가능한 송수신 안테나(105)의 안테나 이득 G는, 10^4.9가 거의 최대이다. 그 때문에, 이것 이상, 안테나 이득 G를 크게 하는 것은, 후드 개구부(6)의 직경 d를 크게 하지 않는 한 불가능하다. 10^4.9의 안테나 이득 G를 갖는 송수신 안테나(105)를 사용했다고 해도, 상기 수 9의 측정 가능 조건을 만족시킬 수는 없고, 슬래그면(3)의 레벨을 상시 측정하는 것은 불가능하다.However, the diameter d of the hood opening 6 is set to 600 [mm], which is about twice the size of the equipment restrictions, and the frequency of the transmission/reception antenna 105 is set to 45 [ optimal for level measurement of the slag surface 3 ] GHz], the antenna gain G of the transmit/receive antenna 105 that can be installed according to the diameter d of the hood opening 6 is approximately the maximum at 10 ^4.9 . Therefore, it is impossible to increase the antenna gain G beyond this unless the diameter d of the hood opening 6 is increased. Even if the transmit/receive antenna 105 having an antenna gain G of 10 ^4.9 is used, the measurable condition of Equation 9 cannot be satisfied, and it is impossible to always measure the level of the slag surface 3 .

그래서, 본 발명자들은, 최소 수신 전력(레벨 계측 장치(10)의 감도)을 작게 하는, 즉 상기 수 9의 우변을 작게 하는 방법을 검토하였다. 본 발명에 의한 레벨 계측 장치(10)에서는, 종래의 송수신 안테나(105)를, 송신 전용의 송신 안테나(11)와, 수신 전용의 수신 안테나(12)로 분리함으로써, 써큐레이터(104)를 생략하고, 노이즈가 발생하는 원인으로 되는, 회로 내에 있어서의 송신 신호의 수신측으로의 스니크를 저감하였다. 여기서, 도 9는, 송신 안테나(11) 및 수신 안테나(12)를 별체로 마련한, 본 발명의 레벨 계측 장치(10)의 회로 구성을 나타낸다.Then, the present inventors examined the method of making small the minimum received power (sensitivity of the level measuring apparatus 10), ie, making the right side of the said Numerical 9 small. In the level measuring device 10 according to the present invention, the circulator 104 is omitted by separating the conventional transmission/reception antenna 105 into a transmission-only transmission antenna 11 and a reception-only reception antenna 12 . Thus, the sneak of the transmission signal in the circuit, which is a cause of noise, to the receiving side is reduced. Here, FIG. 9 shows the circuit configuration of the level measuring device 10 of the present invention in which the transmitting antenna 11 and the receiving antenna 12 are provided separately.

도 9에 도시하는 바와 같이, 레벨 계측 장치(10)에서는, 발진기(22)에서 발생한 송신 신호를 파워 증폭기(23)로 증폭한 후, 이것을 송신 안테나(11)에 송출하고, 송신 안테나(11)로부터 노 내에 마이크로파를 조사한다. 레벨 계측 장치(10)는, 노 내에서의 반사 마이크로파를 수신 안테나(12)에서 수신하면, 수신 신호로서 로우 노이즈 증폭기(26)에 송출하고, 당해 로우 노이즈 증폭기(26)로 수신 신호를 증폭한 후, 믹서(27)에 의해, 당해 수신 신호와, 발진기(22)로부터 보내진 참조 신호로 되는 송신 신호를 승산하여 비트 신호를 생성한다.As shown in FIG. 9 , in the level measuring device 10 , the transmission signal generated by the oscillator 22 is amplified by the power amplifier 23 , and then transmitted to the transmission antenna 11 , and the transmission antenna 11 . Microwave is irradiated into the furnace from The level measuring device 10 receives the microwave reflected in the furnace by the receiving antenna 12, sends it out as a received signal to the low noise amplifier 26, and amplifies the received signal with the low noise amplifier 26. Thereafter, the mixer 27 multiplies the received signal by the transmission signal serving as the reference signal sent from the oscillator 22 to generate a bit signal.

레벨 계측 장치(10)는, 비트 신호를 IF 증폭기(28)로 증폭한 후, AD 변환기(29)로 아날로그 디지털 변환 처리를 실행하고, 얻어진 신호를 퍼스널 컴퓨터(PC)(30)에 송출한다. 퍼스널 컴퓨터(PC)(30)는, AD 변환기(29)로부터 수취한 신호에 푸리에 변환 처리 등을 실행하고, 수신 안테나(12)로부터 슬래그면(3)까지의 거리(이격 거리)가 메인 피크에서 부여되는 거리 파형을 생성하고, 이격 거리에 기초하여 노 내에 있어서의 슬래그면(3)의 레벨을 특정할 수 있다.After amplifying the bit signal by the IF amplifier 28 , the level measuring device 10 performs analog-to-digital conversion processing with the AD converter 29 , and sends the obtained signal to the personal computer (PC) 30 . The personal computer (PC) 30 performs Fourier transform processing or the like on the signal received from the AD converter 29, and the distance (separation distance) from the reception antenna 12 to the slag surface 3 is determined from the main peak. A given distance waveform can be generated, and the level of the slag surface 3 in the furnace can be specified based on the separation distance.

이와 같이, 레벨 계측 장치(10)에서는 써큐레이터(104)를 마련하고 있지 않은 점에서, 써큐레이터(104)에 있어서의 송신 신호의 스니크가 발생하는 경우가 없다. 한편, 공간적으로 분할한 송신 안테나(11) 및 수신 안테나(12) 사이의 아이솔레이션은 30[dB] 정도이다. 그러나, 송수신의 아이솔레이션은, 송수신 안테나(105)를 사용한 때에 15[dB]로부터 30[dB]으로 개선하고, 송신 신호의 스니크가 -20[dBm]으로 저감한다. 결과, 로우 노이즈 증폭기(26)나 AD 변환기(29)에 있어서의 신호의 왜곡 발생을 방지할 수 있다.Thus, in the level measurement device 10, since the circulator 104 is not provided, the sneak of the transmission signal in the circulator 104 does not generate|occur|produce. On the other hand, the isolation between the spatially divided transmit antenna 11 and receive antenna 12 is about 30 [dB]. However, the isolation of transmission and reception is improved from 15 [dB] to 30 [dB] when the transmission/reception antenna 105 is used, and the sneak of the transmission signal is reduced to -20 [dBm]. As a result, the occurrence of signal distortion in the low-noise amplifier 26 or the AD converter 29 can be prevented.

왜곡이 없으면 스니크 신호에 의해 발생하는 비트 주파수는, 주파수가 낮은 영역에 한정되기 때문에, 노 내에서의 반사 마이크로파에 기초하는 비트 주파수와 구별할 수 있다. 레벨 계측 장치(10)에서는, 도시하지 않은 하이패스 필터를 사용하여, 스니크 신호에 의해 낮은 주파수 영역에 발생한 노이즈를 제거하는 것이 가능하고, 수신 안테나(12)에 발생하는 스니크 신호는, 슬래그면(3)의 레벨 측정에 어떠한 영향을 주지 않는다. 이때, 레벨 계측 장치(10)의 최소 수신 전력 S_min은 10^-14[mW]로 된다.In the absence of distortion, the beat frequency generated by the sneak signal is indistinguishable from the beat frequency based on reflected microwaves in the furnace, since it is limited to the low frequency region. In the level measuring device 10, it is possible to remove noise generated in the low frequency region by the sneak signal by using a high-pass filter (not shown), and the sneak signal generated in the receiving antenna 12 is slag. It does not affect the level measurement of the face (3) in any way. At this time, the minimum received power S _min of the level measuring device 10 is 10 ^-14 [mW].

예를 들어, 레벨 계측 장치(10)에 있어서, 증폭한 비트 신호를 아날로그 디지털 변환 처리하는 AD 변환기(29)의 비트 레이트를, 24[bit]로 하면, 그 다이내믹 레인지는 146[dB]으로 된다. 송신 안테나(11)로부터 수신 안테나(12)로의 공간적인 스니크 신호의 강도는 -20[dBm]으로 되므로, 이것을 왜곡하지 않도록 AD 변환 처리하기 위한 다이내믹 레인지를 상한으로 하면, -164[dBm]까지의 수신 신호는 파악할 수 있게 된다. 또한, 샘플링 주파수를 2[MHz]로 하면, k_BTaB(k_B: 볼츠만 상수, Ta: 온도, B: 대역폭)에서 부여되는 대역 노이즈는 Ta=300[K]에 있어서 -110[dBm]이고, 2048점에서 FFT를 행함으로써, 30[dB] 저감하고, 이에 의해 최소 수신 전력 S_min은 10^-14[mW](=-140[dBm])까지 개선된다.For example, if the bit rate of the AD converter 29 that performs analog-to-digital conversion processing on the amplified bit signal in the level measuring device 10 is 24 [bit], the dynamic range is 146 [dB]. . Since the intensity of the spatial sneak signal from the transmitting antenna 11 to the receiving antenna 12 is -20 [dBm], if the dynamic range for AD conversion processing is set as the upper limit so as not to distort this, it is up to -164 [dBm] of the received signal can be grasped. In addition, if the sampling frequency is 2 [MHz], the band noise given by k _B TaB (k _B : Boltzmann constant, Ta: temperature, B: bandwidth) is -110 [dBm] at Ta = 300 [K], , by performing FFT at 2048 points, 30 [dB] is reduced, whereby the minimum received power S _min is improved to 10 ^-14 [mW] (=-140 [dBm]).

송신 안테나(11) 및 수신 안테나(12)를 별체로 마련한 경우, 송신 안테나 직경 φ₁ 및 수신 안테나 직경 φ₂는, 도 2에 도시한 바와 같이, 후드 개구부(6)의 직경 d를 사용하여, φ₁+φ₂=d로 나타낼 수 있다. 그 때문에, 송수신 공통의 송수신 안테나(105)를 사용한 경우(φ=d)에 비해, 안테나 이득 G_n이 10³ 정도로 작아진다. 그러나, 안테나 이득 G_n이 작아져도, 최대의 이격 거리 R을 25[m]로 한 경우, 수신 신호 강도를 계산하면, 10^-11[mW]로 되고, 최소 수신 전력 S_min인 10^-14[mW]의 10배보다도 충분히 크기 때문에, 슬래그면(3)의 레벨이 상시 측정 가능하다.When the transmitting antenna 11 and the receiving antenna 12 are provided separately, the transmitting antenna diameter φ ₁ and the receiving antenna diameter φ ₂ are, as shown in FIG. 2 , using the diameter d of the hood opening 6 , It can be expressed as φ ₁ +φ ₂ =d. Therefore, compared to the case where the transmission/reception antenna 105 common to transmission/reception is used (? = d), the antenna gain G _n is reduced to about 10 ³ . However, even if the antenna gain G _n is small, when the maximum separation distance R is 25 [m], the received signal strength is calculated as 10 ^-11 [mW], and the minimum reception power S _min is 10 ^-14 [ mW], so that the level of the slag surface 3 can be always measured.

이상에서, 개구의 크기에 제약이 있는 후드 개구부(6)의 상방에 안테나를 설치하는 경우, 종래의 사고 방식에서는, 안테나 이득을 크게 하기 위해서, 안테나 치수가 후드 개구부(6)의 직경 d에 수렴되는 최대 치수로 되도록, 송수신 공통의 1개의 송수신 안테나(105)를 배치하고 있다. 이에 비해, 본 발명의 레벨 계측 장치(10)에서는, 별체의 송신 안테나(11) 및 수신 안테나(12)를 마련하도록 하였다. 이에 의해, 레벨 계측 장치(10)에서는, 종래, 송수신 안테나(105)를 사용함으로써 필요해지는 써큐레이터(104)를 요하지 않게 하고, 송신 신호의 스니크를 억제하여 노이즈를 저하시킴으로써, 취련 전반에 걸쳐, S/N비가 높은 레벨 계측이 가능해진다.As described above, in the case of installing the antenna above the hood opening 6 where the size of the opening is limited, in the conventional way of thinking, in order to increase the antenna gain, the antenna dimension converges to the diameter d of the hood opening 6 . One transmission/reception antenna 105 common to transmission/reception is disposed so as to achieve the maximum size required. On the other hand, in the level measuring apparatus 10 of this invention, it was made to provide the transmit antenna 11 and the receive antenna 12 of a separate body. Thereby, in the level measurement device 10, conventionally, the circulator 104 required by using the transmission/reception antenna 105 is not required, and by suppressing the sneak of a transmission signal and reducing a noise, throughout blow temper , level measurement with a high S/N ratio becomes possible.

단, 상술한 바와 같이, 송신 안테나(11) 및 수신 안테나(12)를 별체로 한 경우, 송신 안테나 직경 φ₁ 및 수신 안테나 직경 φ₂는, 후드 개구부(6)의 직경 d 사이에서, φ₁+φ₂=d, 즉, φ₂=d-φ₁의 관계가 있다(도 2). 즉, 감도의 개선과, 안테나 이득 G_n은, 트레이드오프의 관계에 있기 때문에, 송수신 공통의 송수신 안테나(105)를 사용한 쪽이 S/N비가 커지는, 직경 d의 조건도 있을 수 있다. 그래서, 송수신 안테나(105)를 배치하는 것보다도, 송신 안테나(11) 및 수신 안테나(12)를 배치한 쪽이 좋은 직경 d의 조건에 대하여 검토한다.However, as described above, when the transmission antenna 11 and the reception antenna 12 are separated, the transmission antenna diameter φ ₁ and the reception antenna diameter φ ₂ are φ ₁ between the diameter d of the hood opening 6 . There is a relationship of +φ ₂ =d, that is, φ ₂ =d-φ ₁ ( FIG. 2 ). That is, since there is a trade-off between the improvement of sensitivity and the antenna gain G _n , there may be a condition of diameter d in which the S/N ratio increases when the common transmission/reception antenna 105 is used. Therefore, the condition of the diameter d in which the transmission antenna 11 and the reception antenna 12 are more preferable than the transmission/reception antenna 105 is examined.

송수신 공통의 송수신 안테나(105)를 사용한 비교예 2의 경우, 최소 수신 전력 S_min이 10^-8[mW]이고, 안테나 직경 φ가 d이다. 따라서, 송수신 공통의 송수신 안테나(105)에서의 측정 가능 조건은, 상기 수 9로부터 하기 수 10과 같아진다.In the case of Comparative Example 2 in which the transmission/reception antenna 105 common to transmission/reception is used, the minimum reception power S _min is 10 ^-8 [mW], and the antenna diameter φ is d. Therefore, the measurable conditions in the common transmission/reception antenna 105 for transmission/reception are equal to the following Equation 10 from the above Equation 9.

[수 10][Number 10]

한편, 송수신을 분리한 송신 안테나(11) 및 수신 안테나(12)를 사용한 경우, 최소 수신 전력 S_min이 10^-14[mW]이다. 따라서, 송수신을 분리한 송신 안테나(11) 및 수신 안테나(12)에서의 측정 가능 조건은, 상기 수 9로부터 하기 수 11과 같아진다. 단, 송신 안테나 직경 φ₁ 및 수신 안테나 직경 φ₂는 사용하는 마이크로파의 파장 이상인 것이 바람직하고, φ₁≥λ, 또한 φ₂=d-φ₁≥λ, 즉 λ≤φ₁≤d-λ를 만족시키는 것이 바람직하다.On the other hand, when the transmission antenna 11 and the reception antenna 12 separated from transmission and reception are used, the minimum reception power S _min is 10 ^-14 [mW]. Therefore, the measurable conditions in the transmitting antenna 11 and the receiving antenna 12 in which the transmission and reception are separated become the following Equation 11 from the above Equation 9. However, the transmitting antenna diameter φ ₁ and the receiving antenna diameter φ ₂ are preferably equal to or greater than the wavelength of the microwave to be used, and φ ₁ ≥ λ, and φ ₂ =d-φ ₁ ≥ λ, that is, λ ≤ φ ₁ ≤ d-λ It is desirable to satisfy

[수 11][Wed 11]

따라서, 송수신을 분리한 송신 안테나(11) 및 수신 안테나(12)를 사용한 경우, 가장 S/N비가 높아지는 직경 d의 조건은, 상기 수 10 및 수 11을 조합하여, 하기 수 12와 같이 나타낼 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이, R은, 계측 대상으로 되는 슬래그면(3)이 형성된 때의, 수신 안테나(12)로부터 슬래그면(3)까지의 거리(이격 거리)를 나타내고, λ는 마이크로파의 파장을 나타내고, P_t는 레벨 계측 장치(10)에 있어서의 마이크로파의 송신 출력[mW]을 나타내고, σ는 슬래그면(3)의 레이더 반사 단면적을 나타내고, T는 1[m] 근처의 마이크로파의 투과율을 나타내고, η는 수신 안테나(12)의 개구 효율을 나타낸다. 단, λ≤φ₁≤d-λ이다.Therefore, when the transmitting antenna 11 and the receiving antenna 12 in which transmission and reception are separated are used, the condition of the diameter d at which the S/N ratio is the highest can be expressed as Equation 12 below by combining Equation 10 and Equation 11 above. have. In addition, as described above, R represents the distance (separation distance) from the reception antenna 12 to the slag surface 3 when the slag surface 3 to be measured is formed, and λ is the wavelength of the microwave , P _t represents the microwave transmission power [mW] in the level measuring device 10, σ represents the radar reflection cross-sectional area of the slag surface 3, and T represents the microwave transmittance near 1 [m] , and η represents the aperture efficiency of the receiving antenna 12 . However, λ≤φ ₁ ≤d-λ.

[수 12][Number 12]

<작용 및 효과><action and effect>

이상의 구성에 있어서, 레벨 계측 장치(10)에서는, 송신 안테나(11)과 별체로 수신 안테나(12)를 마련하고, 이들 송신 안테나(11) 및 수신 안테나(12)의 각 선단에 각 안테나 이득을 높이기 위한 렌즈부(13)를 각각 마련하도록 하였다. 이에 의해, 레벨 계측 장치(10)에서는, 렌즈부(13)에 의해 송신 안테나(11)의 송신 안테나 이득 G₁과 수신 안테나(12)의 수신 안테나 이득 G₂가 높아지고, 슬래그면(3)의 레벨 계측 시에 있어서의 S/N비를 향상시킬 수 있다.In the above configuration, in the level measuring device 10, the receiving antenna 12 is provided separately from the transmitting antenna 11, and each antenna gain is applied to each tip of the transmitting antenna 11 and the receiving antenna 12. A lens unit 13 to be raised was provided, respectively. As a result, in the level measuring device 10 , the transmission antenna gain G ₁ of the transmission antenna 11 and the reception antenna gain G ₂ of the reception antenna 12 are increased by the lens unit 13 , and the slag surface 3 is The S/N ratio at the time of level measurement can be improved.

또한, 레벨 계측 장치(10)에서는, 상부 자유 공간과 노 내를 연통시키는 후드 개구부(6)를 형성하는 개구 형성부(7)를, 배기 후드(5)에 마련함과 함께, 후드 개구부(6)의 상방에 안테나 설치부(9)를 마련하고, 안테나 설치부(9)에 의해, 송신 안테나(11) 및 수신 안테나(12)의 양쪽을 후드 개구부(6) 상방에 배치시키도록 하였다. 레벨 계측 장치(10)에서는, 송신 안테나(11) 및 수신 안테나(12)를 별체로 마련함으로써, 회로 내에 있어서, 송신 신호가 직접 수신측에 스니크하는 일이 없고, 스니크 신호에 의해 발생하는 노이즈의 발생을 방지할 수 있다.Moreover, in the level measuring device 10, while providing the opening forming part 7 which forms the hood opening 6 which communicates the upper free space and the inside of a furnace in the exhaust hood 5, the hood opening 6 An antenna mounting unit 9 was provided above the hood, and both the transmitting antenna 11 and the receiving antenna 12 were arranged above the hood opening 6 by the antenna mounting unit 9 . In the level measuring device 10, by providing the transmitting antenna 11 and the receiving antenna 12 separately, in the circuit, the transmission signal does not directly sneak to the receiving side, and the Generation of noise can be prevented.

레벨 계측 장치(10)에서는, 송신 안테나(11) 및 수신 안테나(12)를 후드 개구부(6) 상방에 배치하여 노 내의 슬래그면(3)으로부터 멀리 떨어지게 한 점에서, 송신 안테나(11) 및 수신 안테나(12)로의 지금이나 슬래그의 부착을 억제할 수 있고, 그만큼, 취련 중의 슬래그면(3)의 측정을 종래보다도 정확하게 행할 수 있다.In the level measuring device 10, the transmitting antenna 11 and the receiving antenna 12 are arranged above the hood opening 6 to be far away from the slag surface 3 in the furnace, so the transmitting antenna 11 and the receiving antenna 12 Adhesion of the slag to the antenna 12 can be suppressed, and the measurement of the slag surface 3 during blowing can be performed more accurately than before that much.

또한, 레벨 계측 장치(10)에서는, 송신 안테나(11)의 직경 φ₁을 수신 안테나(12)의 직경 φ₂보다도 크게 하여, 송신 안테나(11) 및 수신 안테나(12)를 인접시켜서 후드 개구부(6) 상방에 배치시킨 구성으로 함으로써, 슬래그면(3)의 레벨 계측 시에 있어서의 불필요 반사를 억제할 수 있고, 취련 중의 슬래그면(3)의 측정을 종래보다도 정확하게 행할 수 있을 수 있다.Further, in the level measuring device 10, the diameter φ ₁ of the transmission antenna 11 is made larger than the diameter φ ₂ of the reception antenna 12, and the transmission antenna 11 and the reception antenna 12 are adjacent to each other, so that the hood opening ( 6) By setting it as the structure arrange|positioned above, the unnecessary reflection at the time of the level measurement of the slag surface 3 can be suppressed, and the measurement of the slag surface 3 in blow temper can be performed more accurately than before.

또한, 레벨 계측 장치(10)에서는, 송신 안테나(11) 및 수신 안테나(12)의 안테나 특성이나 슬래그면(3)의 특성을 고려하여, 후드 개구부(6)의 직경 d를 S/N비를 향상시키는데 최적인 직경 d로 선정함으로써, 송신 안테나(11) 및 수신 안테나(12)의 양쪽을 배치해도, 슬래그면(3)의 레벨 계측 시에 있어서의 S/N비를 향상시킬 수 있다.In addition, in the level measuring device 10, the diameter d of the hood opening 6 is determined by the S/N ratio in consideration of the antenna characteristics of the transmitting antenna 11 and the receiving antenna 12 and the characteristics of the slag surface 3 . By selecting the optimal diameter d for improvement, the S/N ratio at the time of level measurement of the slag surface 3 can be improved even if both the transmission antenna 11 and the reception antenna 12 are disposed.

구체적으로는, 직경 d가 상기 수 12로 표시되는 조건을 만족시킴으로써, 송신 안테나(11) 및 수신 안테나(12)의 양쪽을, 후드 개구부(6) 상방에 배치해도, 슬래그면(3)의 레벨 계측 시에 있어서의 S/N비를 향상시킬 수 있다.Specifically, the diameter d satisfies the condition expressed by the number 12, so that even if both the transmitting antenna 11 and the receiving antenna 12 are disposed above the hood opening 6, the level of the slag surface 3 is The S/N ratio at the time of measurement can be improved.

<다른 실시 형태><Other embodiment>

상술한 실시 형태에 있어서는, 1개의 송신 안테나(11)와 1개의 수신 안테나(12)를 후드 개구부(6) 상방에 배치한 경우에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 도 10 및 도 11에 도시한 바와 같이, 1개의 송신 안테나(31)의 주위에 2개 이상의 수신 안테나(32)를 마련하여, 이들을 후드 개구부(6) 상방에 배치한 구성으로 해도 된다.In the above-described embodiment, a case has been described in which one transmit antenna 11 and one receive antenna 12 are disposed above the hood opening 6, but the present invention is not limited thereto, and Figs. As shown in FIG. 11 , two or more receiving antennas 32 are provided around one transmitting antenna 31 , and these may be arranged above the hood opening 6 .

예를 들어, 도 10에 도시하는 바와 같이, 안테나 설치 개구부(9a)에는, 송신 안테나(31)를 둘러싸도록 복수의 수신 안테나(32)가 등간격으로 배치되어 있다. 안테나 설치 개구부(9a)에서는, 송신 안테나(31)의 주연에, 각 수신 안테나(32)의 주연이 접하도록 배치되어 있다. 또한, 도 11에 도시한 바와 같이, 안테나 설치 개구부(9a)에는, 송신 안테나(31)의 중심축 Z1과, 후드 개구부(6)의 중심축 Z2가 동일 축 상에 배치되도록, 송신 안테나(31)가 배치되어 있다. 이에 의해, 후드 개구부(6)의 직경 d, 송신 안테나(31)의 직경 φ₁, 수신 안테나(32)의 직경 φ₂는, d=φ₁+2φ₂의 관계를 갖는다.For example, as shown in FIG. 10 , a plurality of reception antennas 32 are arranged at equal intervals in the antenna installation opening 9a so as to surround the transmission antenna 31 . In the antenna mounting opening 9a, the periphery of the transmitting antenna 31 is arranged so that the periphery of each receiving antenna 32 is in contact. In addition, as shown in Fig. 11, in the antenna installation opening 9a, the central axis Z1 of the transmitting antenna 31 and the central axis Z2 of the hood opening 6 are arranged on the same axis on the same axis. ) is placed. Thereby, the diameter d of the hood opening 6, the diameter phi ₁ of the transmitting antenna 31, and the diameter phi ₂ of the receiving antenna 32 have a relationship of d=phi ₁ +2phi ₂ .

이 경우, 간섭 길이 Li는, Li=φ₃/2-d/2로 표시된다. d=300[mm]인 경우의 간섭 길이 Li를, 도 12에 도시한다. 간섭 길이 Li가 0 이하인 경우, 조사 영역과 플랜지 상부(7a)는 간섭하지 않게 된다. 송신 안테나(31)로부터, 개구 형성부(7)의 플랜지 상부(7a)의 높이 위치까지의 거리 r을 4[m]로 하고, 또한 d=300[mm]으로 한 경우, 송신 안테나(31)의 직경 φ₁이 148 내지 282[mm]일 때에, 간섭 길이 Li가 0 이하로 된다. 이러한 조건을 통합하면, Li=φ₃/2-d/2≤0으로 되고, φ₃≤d로 된다. 따라서, 상기 수 5로부터, 하기의 식과 같이 나타낼 수 있다.In this case, the interference length Li is expressed by Li=phi ₃ /2-d/2. The interference length Li in the case of d=300 [mm] is shown in FIG. When the interference length Li is 0 or less, the irradiation area and the flange upper part 7a do not interfere. When the distance r from the transmitting antenna 31 to the height position of the flange upper portion 7a of the opening forming portion 7 is 4 [m] and d = 300 [mm], the transmitting antenna 31 is When the diameter phi ₁ of is 148 to 282 [mm], the interference length Li becomes 0 or less. Incorporating these conditions, Li = phi ₃ /2-d/2 ? 0, and ? ₃ ? d. Therefore, from the above Equation 5, it can be expressed as the following formula.

[수 13][Number 13]

단, 수신 안테나(32)의 직경 φ₂는, (d-φ₁)/2로 부여되고, 이것이 마이크로파의 파장 이상의 크기를 가질 필요가 있다. 그러한 조건은, (d-φ₁)/2≥λ이다. 또한, 송신 안테나(31)의 직경 φ₁도, 마이크로파의 파장 이상의 크기를 가질 필요가 있다. 따라서, 상기 조건도 합치면, λ≤φ₁≤d-2λ로 나타낼 수 있다.However, the diameter phi ₂ of the receiving antenna 32 is given as (d-phi ₁ )/2, and it is necessary to have a size equal to or larger than the wavelength of the microwave. Such a condition is (d-φ ₁ )/2≧λ. In addition, the diameter phi ₁ of the transmitting antenna 31 also needs to have a size equal to or larger than the wavelength of the microwave. Therefore, if the above conditions are also combined, it can be expressed as λ≤φ ₁ ≤d-2λ.

또한, 상기 수 13의 부등식이 해를 갖는 조건은, 하기 수 14가, 1개 이상의 해를 갖는 조건과 같다.In addition, the condition that the inequality of the number 13 has a solution is the same as the condition that the following number 14 has one or more solutions.

[수 14][Number 14]

수 14에 있어서, φ₁, c, r, f, d가 모두 양의 값인 것을 고려하여, φ₁ ²를 φ'으로 치환하여, 상기 수 14를 변형하면, 하기의 수 15로 된다.Considering that phi ₁ , c, r, f, and d are all positive values in Numer 14, ϕ ₁ ² is substituted with ϕ' and the above Numeric 14 is transformed, and the following Num 15 is obtained.

[수 15][Wed 15]

상기 수 15에 있어서 1개 이상의 해를 갖는 조건은, 다음의 수 16으로 표시되고, 또한 수 16은, 수 17과 같이 나타낼 수 있다. 후드 개구부(6)의 직경 d는, 상기 수 13 및 하기 수 17의 조건을 만족시킬 필요가 있다. 이상과 같은 구성을 가진 다른 실시 형태에 있어서도, 상술한 실시 형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.The condition having one or more solutions in the above number 15 is expressed by the following number 16, and the number 16 can be expressed as the number 17. The diameter d of the hood opening 6 needs to satisfy the conditions of the number 13 above and the number 17 below. Also in the other embodiment having the above configuration, the same effects as in the above-described embodiment can be obtained.

[수 16][Number 16]

[수 17][Wed 17]

또한, 상술한 실시 형태에 있어서는, 노로서, 전로 제강 프로세스에 사용하는 전로(1)를 적용한 경우에 대해서 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 용융 환원로 외에, 비철 금속 정련 프로세스에 사용하는 노 등 기타 여러가지 노에도 적용할 수 있다. 비철 금속 정련 프로세스로서는 예를 들어 구리 용련 프로세스를 들 수 있다.In addition, in the above-mentioned embodiment, although the case where the converter 1 used for a converter steelmaking process was applied as a furnace was demonstrated, this invention is not limited to this, For example, other than a melt reduction furnace, non-ferrous metal refining was demonstrated. It can also be applied to various other furnaces such as furnaces used in processes. As a non-ferrous metal refining process, a copper smelting process is mentioned, for example.

또한, 상술한 실시 형태에 있어서는, 안테나 설치부(9)의 안테나 설치 개구부(9a)에 있어서의 직경을, 후드 개구부(6)의 직경 d와 대략 동일한 크기로 선정 한 경우에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 안테나 설치부(9)의 안테나 설치 개구부(9a)에 있어서의 직경은, 후드 개구부(6)의 직경 d 이상으로 하면, 여러가지 크기로 해도 된다(안테나 설치 개구부(9a)의 직경≥후드 개구부(6)의 직경 d).In addition, in the above-described embodiment, the case where the diameter of the antenna mounting opening 9a of the antenna mounting portion 9 is selected to be substantially the same as the diameter d of the hood opening 6 has been described. The invention is not limited thereto, and the diameter of the antenna mounting opening 9a of the antenna mounting portion 9 may be of various sizes as long as the diameter d of the hood opening 6 or more is set (antenna mounting opening 9a). The diameter of ≥ the diameter of the hood opening 6 d).

1: 전로(노)
3: 슬래그면
5: 배기 후드
6: 후드 개구부
7: 개구 형성부
7a: 플랜지 상부
9: 안테나 설치부
9a: 안테나 설치 개구부
10: 레벨 계측 장치
10b: 레벨 산출부
11: 송신 안테나
12: 수신 안테나1: converter (furnace)
3: slag side
5: exhaust hood
6: Hood opening
7: opening forming part
7a: flange top
9: Antenna mounting part
9a: Antenna installation opening
10: level measuring device
10b: level calculator
11: transmit antenna
12: receive antenna

Claims

A level measuring device for measuring the level of a slag surface in a furnace,
a hood opening of an exhaust hood provided above the furnace, the hood opening being opened at a position opposite to the slag surface;
a transmitting antenna spaced apart from the hood opening and provided above and irradiating microwaves toward the inside of the furnace through the hood opening;
a receiving antenna separate from the transmitting antenna, provided above and spaced apart from the hood opening, and receiving reflected microwaves from the inside of the furnace through the hood opening;
a lens unit provided at respective ends of the transmitting antenna and the receiving antenna to increase antenna gains of the transmitting antenna and the receiving antenna;
A level calculation unit for calculating the level of the slag surface from the reflected microwave
provided,
A diameter of the transmitting antenna is larger than a diameter of the receiving antenna,
When the diameter of the transmission antenna is phi ₁ and the diameter of the hood opening is d, phi ₁ >d/2 is satisfied.

A level measuring device for measuring the level of a slag surface in a furnace,
a hood opening of an exhaust hood provided above the furnace, the hood opening being opened at a position opposite to the slag surface;
an opening forming part formed around the hood opening, communicating with the inside of the furnace, and extending upwardly;
An antenna installation unit spaced apart from the opening forming unit and provided above;
an antenna installation opening formed in the antenna installation part and having the same diameter as the hood opening;
a transmitting antenna provided in the antenna installation opening and irradiating microwaves toward the inside of the furnace;
a receiving antenna provided in the antenna installation opening separately from the transmitting antenna and receiving reflected microwaves from the inside of the furnace;
a lens unit provided at respective ends of the transmitting antenna and the receiving antenna to increase antenna gains of the transmitting antenna and the receiving antenna;
A level calculation unit for calculating the level of the slag surface from the reflected microwave
provided,
a diameter of the transmitting antenna is larger than a diameter of the receiving antenna;
When the diameter of the transmission antenna is phi ₁ and the diameter of the hood opening is d, phi ₁ >d/2 is satisfied.

The method according to claim 2, wherein the distance from the tip of the transmitting antenna to the height position of the opening forming part is 3 to 5 [m],
A diameter of the transmitting antenna is 169 to 219 [mm], a level measuring device.

The method according to any one of claims 2 or 3, wherein when the diameter of the transmission antenna is φ ₁ [m], the diameter of the reception antenna is d-φ ₁ [m],
A level measuring device in which the diameter d [m] of the hood opening satisfies the condition expressed by the following formula.
[Number 1]

provided that λ≤Φ ₁ ≤d-λ,
R denotes the distance [m] from the reception antenna to the slag plane when the slag plane to be measured is formed, λ denotes the wavelength of the microwave [m], and P _t denotes the microwave transmission It represents the output [mW], σ represents the radar reflection cross-sectional area of the slag surface, T represents the transmittance of the microwave near 1 [m], and η represents the aperture efficiency of the receiving antenna.

The method according to any one of claims 2 or 3, wherein the central axis of the transmitting antenna and the central axis of the hood opening are disposed on the same axis,
Two or more of the receiving antennas are arranged around the transmitting antenna.

The level measuring device according to claim 5, wherein the diameter d of the hood opening satisfies the condition expressed by the following formula.
[Number 2]

[Number 3]

Wherein, c represents the light flux [m/s], r represents the distance [m] from the transmitting antenna to the height position of the flange upper part of the opening forming part [m], f represents the frequency [Hz] of the microwave have.