JPS58196406A - 炉壁プロフイル測定装置 - 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】 この発明は、転炉を始め、電気炉その他の一□般の溶解
炉のプロフィルを、測定するための改良装置を提案しよ
うとするものである。

精錬炉たとえば転炉の寿命は、内壁耐火物の溶損によっ
て決まり、近年内壁補修技術の発達と共に、出鋼後の耐
火物溶損状態を把握する技術が求；・・められている。

これについての代表的な従来技術としてはＡＧＡジオト
ロニクス社（スウェーデン）のレーザ測距計による方式
や、（社）日本鉄鋼協会第８０回耐火物部会資料耐３０
−１６のマイクロ波測距計によｌる方式が報告されてい
るが、各々次の様な欠点を持つ。

レーザ測距計方式 （１）１点の位置測定所要時間が８秒と長い。

（２）炉外からの測定であるため測定領域が限定・・さ
れる。

マイクロ波測距計方式 （１）　　マイクロ波を用いるためビーム径が大きく（
２０（１＋ｍφ）、測定点の位置精度が低い。

（２）　　炉底部の測定は困難である。

そこでこの発明は、これらの欠点を補い、高精度でかつ
迅速に、炉壁内面プロフィルをより有利に測定し、耐火
物残存厚、要補修ケ所などを的確に検知することを目的
とするものである。

この発明はレーザ方式高炉装入物プロフィル計ｌ・・に
おける光フアイバー関連技術の進歩とくにその耐熱性、
透過能などの改良を踏まえ、それに立脚した応用技術の
開発成果を開示するものである。

この発明の装置は第１．２図に示した測定ヘッド部Ｈと
第８図に示した信号処理部８から構成さ１゜れ図中１は
炉壁側部、２は同底部である。測定ヘッド部Ｈは台車８
上に設置され、第１図において矢印のように左右に移動
できる。測定ランス４はランス回転駆動部５によりラン
ス中心軸Ｃの周りに回転できる。

レーザ光源６より発せられたレーザ光束はシー１ザ光伝
送部７、ミラー系８更に測定ランス中心部を通って光路
切換用のミラー８１に達する。

ミラー８１は切換動作によりレーザビームを投光器１５
へ、または第２図に示したレンズ系８４、・光伝送ファ
イバ８５により、投光器１７へ伝送され、それぞれレー
ザビーム１９．２０を出射する。

ここで投光器１５はビームスキャナ８８及びその角度検
出器３２をそなえ、レーザビーム１９は測定ランス４の
中心軸Ｃを含む面内で走査される８［またレーザビーム
２０は中心軸に対し垂直に出射される。

他方受光部１６．１８は光学像を得るためのレンズ系で
あり光学像は第２図のようにイメージファイバー２９．
８０を介してリニアアレイセンサ１１２７．２８により
受像され、ここにリニアアレイセンサ２７．２８は一次
元ダイオードアレイから成るセンサで５００素子程度の
ものが適当である。

これらセンサ２７，２８には、レーザ光波長のみを透過
する光学フィルターが組込まれている。　２．。

ここで受光部１６の視野２８は炉壁側部ｌの内周におけ
るレーザビーム輝点２１の近傍を、また受光部１８の視
野２４は炉底部２の内面の半径部分つまりレーザビーム
輝点２２の近傍を含んでいる。

センサ２７．２８の出力ビデオ信号ならびに角度検出器
３２の角度出力信号、光路切換用のミラー８１およびビ
ームスキャナ８８の駆動信号、電源等は、スリップリン
グ９により外部へ取出される。

なお図中１０は、信号用ケーブル、１１は受像１パ部で
あり、また１２はパージ用ガス送入管、１８゜１４は、
冷却水の給排水管、そして３６はパージ用ガス通路、８
７．３８は冷却水の給排水通路である。

第８図に示すように信号処理部ＳではりニアアＩ゛レイ
センサ１！７　、２８の出力ビデオ信号の一方が信号切
換スイッチ８９により選択され、前処理回路４０に入る
。位置検出回路４１にてレーザ輝点信号のビデオ画面上
に於ける位置が検出されてその位置信号はインターフェ
ース４２を介してミニ！□″コンピュータ４４に入力さ
れる。また角度検出器１８ｇからの角度信号、ランス回
転駆動部す内に設置されているランス回軸角度計４５お
よび台車δ上の台車位置検出器４６からの出力信号も入
力される。他方信号切換スイッチ８９への切換信号、′
ビームスキャナ８８への駆動信号および光路切換用のミ
ラー８１への切換信号が、ミニコンピユータ４４よりイ
ンターフェース４２を介して出力される。

測定結果は出力装置４８に出力される。　　　ｌ・ｌこ
の発明においては上述構成から明らかなように、 （１）　　レーザビームは極力炉壁に垂直に投射するこ
と、 （２）　　機械的駆動機構を有する部分（投光器１５．
１５光路切換用のミラー８１）は炉外に設置すること、 （８）　　レーザビーム１９に関しては投光距離がレー
ザビーム２０と比較してより長くなるためその拡散を大
きくしないように光学系をミラー系で２・）構成し、他
方レーザビーム２０に関してはレーザビームの伝送を容
易にするため光伝送ファイバーを用い、ここで投光器１
７はレンズ系で構成し、平行ビームとして出射する機能
を持つがレーザビーム２０の広がり角をレーザビーム１
９のそれの約ｇθ倍（１０）程度にすること、などの点
でとくに留意しである。

さて測定開始にあたり台車８を移動し測定ランス４の先
端が炉壁底部２の近傍に位置する様な定位置に初期設定
する。次にレーザビームを投光器１゛１６より発し、ま
ず第４図に示した角度（ｄ　ｚＯに設定する（以下第４
図参照）。

測定ランス４を回転させ１回毎にαを一定角度ずつ増加
させ、この間炉壁底部２の４７で示した中央領域上にレ
ーザ光輝点２２が位置する場合に１・は受光器１８より
輝点像を受像し、リニアアレイ域に移った場合、受光器
１６より輝点像を入力しりニアアレイセンサ２７よりビ
デオ信号を入力す・・・る。

これらビデオ信号は前処理回路４０にて前処理後、信号
検出回路４１にて輝点像のりニアアレイセンサ上での位
置座標Ｎを検出し、ミニコンピユータ４４４Ｃ記憶して
おく。

ここでは各ビデオ画像（ランス１回転につき２００〜４
００画面）撮像時点の角度α並びにランス回転角βを同
時に入力、記憶する。

引続いて光路切換用のミラー８１を切換えてレーザビー
ムを投光器１７より４９で示す炉壁胴領１・・域に投射
し、台車３をＸ方向に一定速度で移動させながら受光器
１６より受像する。この間各画面毎にレーザ輝点像のリ
ニアアレイセンサ上での位置座標Ｎを検出・記憶すると
同時にランス回転角度βを台車位置座標Ｘとともに入力
記憶する。　１・上述の操作にてプロフィル測定必要ケ
所の走査が！了した後ミニコンピユータ４４により炉内
壁プロフィルの算出を行い結果を出力装置４８ＶＣ出力
する。

かくしてプロフィル各点の座標は、投光器１５．！・・
（７） １７と受光器１６．１８の位置座標、投光角α、１ラン
ス回転角β、受光器方向角ｒ＋Ｊ、台車位置座標Ｘ、リ
ニアアレイセンサ上のレーず輝点２１或は２２の光学像
の位置座標Ｎから５角測量の原理に基き完全に決定され
る。

以上のべたこの発明によれば測定点位置精度上１Ｏ１１
Ｋ、耐火物厚さ方向精度±５襲、データ採取時間５ｍ８
／点（２０ｓｅｅ／４　Ｇ　００点）、計算所要時間２
０５ｅｃ７４０００点にて、プロフィル（４０００点）
を算出することができる。

従ってこの発明の装置は既存の吹付炉壁補修装置（フレ
ームガンニング方式など）と組合せることにより有利に
転炉自動補修システムとして活用することもできる。

この発明は上にのべた転炉のみならず電気炉等」１一般
の溶解炉に関しその内壁耐火物のプロフィル測定に適用
して、迅速にしかも的確に炉壁底部を含めた内面全域の
とくに正確なプロフィルの測定が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の測定装置の外観を転炉内挿入姿勢で
転炉の断面にあわせ示した側面図、第２図は測定ランス
の内部構造を示す断面図、第８図は信号処理部のブロッ
ク図であり、第４図は測定動作の説明図である。 １・・・炉壁側面、２・・・炉壁底部、８・・・台車、
４・・・測定ランス、５・・・ランス回転駆動部、１６
・・・投光器、１６・・・受光器、１７・・・投光器、
１８・・・受光器。 特許出願人　川崎製鉄株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　炉壁内面のプロフィルを、レーザ光を用いた三角測
   量により測定する装置において、二・つの投光・受光部
   を持ち炉内の奥深くに挿入し得る測定ランスを炉内で回
   転およびランス軸方向の移動可能に装着したことを特徴
   とする炉壁プロフィル測定装置。 区　二つの投光器が、測定ランス中央部に設！Ｉｆ１・
   ・た光路切換用のきラーによる選択作動可能である特許
   請求の範囲１記載の測定装置。 ＆　投光器の一方が、測定ランス内に組込んだ耐熱性光
   伝送ファイバの先端における半径方向配列である特許請
   求の範囲ｘｉ″たはｊ記載ｌの測定装置。 表　二つの受光器がその受像信号の切換スイッチによる
   選択動作可能である特許請求の範囲１．２または８記載
   の測定装置。 五　受像器が耐熱性のイメージフンアイバーによる光学
   像の伝送系路を、測定ランス内に組込ん′だものである
   特許請求の範囲１，２．８または橿記載の測定装置。