JPH01114705A - 検査装置およびその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、自動検査装置に係り、より詳細には、耐火物
で被覆されている炉の耐火被覆部の磨耗特性を求めるた
めに、炉体内部の表面を自動的に走査する＝Ｉ搬型のレ
ーザ系検査装置に関する。本発明は、さらに、全体の冷
却又は部分的冷却を行い得る炉体の内部を検査するため
に使用することができ、さらに、電気炉、取鍋、その他
のタイプの炉内を検査するために使用することも可能で
ある。

この炉は、鉄材、非鉄材料、その他の溶融材料を収容す
ることができる構造である。

製鋼工程においては、炭素含有率の高い溶融鉄を塩基性
酸素炉（以下、ＢＯＦという）の中で溶融し、水冷型の
ランスを用いて酸素を炉体の頂部から溶融した鉄の中に
吹き込む。この工程は激しい発熱反応を伴なうので、炉
体の耐火被覆部が浸蝕される。

このタイプのＢＯＦのライニング層は通常、セラミック
煉瓦から成り、鋼製のシェルの内部を約１メートル（約
３フイート）の厚さで被覆している。この耐火材料は、
製錬工程の際に、炉体を形成している鋼製のシェルを、
摂氏約１６５０度（華氏約３０００度）を越える溶融鋼
＋４から保護している。耐火煉瓦で作られているライニ
ング層は、屑鉄を仕込む際の衝撃を常に受け、溶融した
鋼とスラグとの組合せによる腐蝕を受けるためにやがて
摩滅する。

摩滅したライニング層を修理するために炉を工程から外
すことを回避するために、実務的には、加熱と加熱との
間に、炉の損傷部分にスラリー状の耐火物を噴射する方
法が広く採用されている。

この修理方法を採用する場合には、修理作業に対する指
針として、炉の耐火被覆部の状態を分布図の形で知るこ
とが重要である。そのために、所要の時に、炉の内壁の
表面の特定の点を地形測量的な方法で測定し、続けて、
その炉の内壁の表面の他の特定の点を地形ｉｆｌ’ｌｆ
ｍ的な方法で測定し、これらの結果を比較して、炉内耐
火物ライニング層の厚さの変化を把握する。

多くの場合、特定の化学的性質を具備した鋼を製造する
ためには、鋼を所要の炭素含有量と温度にし、なければ
ならなず、そのために、酸素をランスから吹込むトップ
プローを行う。その時に、ランスの下端部を溶融した鋼
の液面から予め決められた距離だけ離すようにする。ラ
ンスがこの所定の高さよりも下がり過ぎれば、そのラン
スの寿命が短くなり、それとは逆に、ランスの位置が高
すぎる場合には鋼の品質と収率が低下する。

さらに、多くのＢＯＦの炉体は、耐火被覆部に設けた羽
目から炉底に不活性ガスを送り込み、この不活性ガスを
用いて底部を攪拌する構造である。

このような炉底攪拌法を採用した場合には、従来の方法
を用いて炉の内部の鋼溶上バスの深さを測定すれば、測
定結果の信頼性が低下する。例えば、鋼溶上バスの高さ
を測定するための従来の方法として、金属棒を溶融バス
に挿入し、バスの鋼か溶融した後に、金属棒の溶は残っ
た部分の長さをｆｌｌｌｌ定するという方法がある。こ
の従来の方法では、炉底部が攪拌される場合に、炉底部
の攪拌するガスが乱流を発生させ、この乱流のためにＡ
−１定結果の信頼度が低下する。

周知のように、鋼溶上バスの深さ、すなわち、溶融状態
の鋼の液面の高さを決める要因としては、炉に仕込む材
料の量だけでなく、耐火被覆部の状態分布も考慮しなけ
ればならない。本発明は、ガスで攪拌されない鋼溶上バ
スにおける溶融鋼の液面の高さを迅速かつ高精度で測定
する方法をも含むものである。この方法は、後により詳
細に説明する好ましい形態において、次のように行われ
る。

すなわち、炉の耐火被覆層の内面上に多数の点を選定し
、その各点の座標を設定し、この各点の座標を用いて、
炉の内部容積を、鋼溶上バスの関数として計算し、その
後に、その非攪拌型の鋼溶上バスの液面の高さを、鋼の
仕込み量の関数として求めることができる。

［従来の技術］ 従来の炉体の内部の耐火被覆部の摩滅特性を求めるため
の方法は、米国特許出願節５６０，９１５号（発明の名
称は「耐火炉のライニングの摩滅を１１定する装置」、
出願口は１９８３年１２月１３１１、出願人は本願出願
人）に開示されている。

この装置はレーザを用いて三角ｆｌｌｆｆＬと同じ原理
でａｐｌ定を行うものであり、このＡＰｊ定方決方法い
ては、高温の耐火被覆部の壁体にレーザ光束を照射し１
、その壁体で反射して散乱された散乱レーザ光をレンズ
で集め、自動走査型カメラの内部のリニア・アレー型光
電ダイオード上に結像させる。このレーザ・スポットが
結像するダイオードのアドレスは耐火被覆部の壁体まで
の距離に比例する。この耐火被覆部の壁体までの距離が
変化した時に、そのレーザ光束がアレー上に結像した像
の位置を測定する。帯域幅が狭いバンドパス干渉フィル
タはレーザの波長を検出するためにのみ使用する。これ
に対して、高温の耐火壁体から放射される背景雑音であ
る枚射線を検知しないようにする。その後に、耐火壁体
までの距離をコンピュータを用いて修正し、炉体の耐火
被覆部の層、すなわち、ライニング層の実際の残存厚さ
を算出する。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の検査装置には、次のような問題点があった。すな
わち、上記のタイプの走査装置は、高温の炉体の内部の
水冷型のランスの端部まで下げられる。検査を行う時に
は、この炉体を垂直な姿勢にする。その後に、検知器が
炉体内部の損傷部分を機械的に走査する。ランスは炉体
の垂直な壁体部分の状態分布図を完全に描き得るように
３６０度回転し、かつ、上下に移動する。このタイプの
装置は、操作位置の操作用コンソールによって操作され
る。

しかしながら、環境汚損防止対策の一環として、多くの
場合、炉体上部に捕集フードが取り付けられている。こ
れは、炉の頂部の開口部から出る蒸気及びガスを捕集す
るための有害蒸気除去装置である。従って、垂直に挿入
するタイプのレーザ方式の検査装置は、実用上、上記構
造の炉体には不適当である。

フードを有するタイプの炉体を検査するために設計され
た従来の装置は、米国特許第４，５０８゜４４８号（発
明の名称は「高温の炉の内面の点までの距離を測定する
装置」）に記載されている。

この装置は、レーザ光束を放射してから戻るまでの時間
をハルｊ定し、このレーザ光束の往復の時間を用いて壁
体の位置を測定する装置である。この装置は全体として
は手動であり、炉及び炉体の基■点を測定する必要があ
り、そのために、この装置を設定するためにかなりの時
間を必要とする。さらに、この装置の設定後に、ヘッド
を手動で移動させ、測定用レーザ光束を耐火被覆部上の
各点に向けて放射して、ヘッドの焦点を耐火被覆部上の
各点に合わせなければならない。この装置では、測定毎
に値を読み取るためにかなり長い時間が必要である。こ
のタイプの装置を使用して炉の内部を完全に検査するた
めには、代表的な場合でも４５分ないし１時間を要する
。さらに、このタイプの検査装置は環境を制御する能力
が充分でないために、まだ水ｉｔ姿勢の温度が高い炉体
の頂部の開口部に充分接近することができない。この装
置を炉体の背後から離れた位置に設定すれば、この欠点
を概ね除去することが可能ではあるが、炉体内部に対す
る視野が著しく限定される。さらに、このタイプの装置
は、測定可能の点が炉体内部の１つの垂直な部分に限ら
れている。すなわち、−連の点を測定しても、測定範囲
が１つの「スライスされた部分」に限定される。従って
、炉体内部の形状について多くの情報を収集することが
できない。

本発明は、収容体、例えば、炉体を垂直でない姿勢にし
て、その耐火被覆部を測定し得るように改良されたレー
ザ方式の検査装置、及び、その検査方法を提供すること
を目的としている。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の測定装置において
は、レーザΔ−ｊ定装置を可動の台車に取り付ける。ト
ラニオンを用いて、収容体例えば炉体を水平な姿勢にな
るまで回転させる。その後に、台車を格納位置から引き
出し、炉体の前まで移動させ、その炉体に隣接するよう
に位置決めし、その後に、この台車を位置決め用パッド
の上に上記台車を載せる。このパッドは床に取り付けで
ある。

その後に、台車の側部及び後部に取り付けである空気作
動のシリンダを手動で起動して、上記台車を基■点まで
上昇させる。この基準点と炉体との関係位置は予め測定
しておく。このようにすれば、測定の時に、常に良好な
再現性で、炉体に対して台車を位置決めすることが可能
になる。このタイプの装置を用いれば、炉を設置しであ
る建屋に対して、基準点の測定、すなわち、「シューテ
イング」を行う必要がなくなる。

この位置決めを行えば、レーザ測定装置は、予め定めら
れた走査シーフェンスで、炉体の内部に対する走査を自
動的に開始する。所要の検査範囲を効率良く走査するた
めに必要な走査手順は予めプログラム化しておくること
ができる。例えば、成る特定の範囲が極度に摩滅してい
ることが判っている場合には、炉体の内部の全域を走査
するまでもなく、極度に摩滅している部分を測定の対象
として選定しても差し支えない。このような範囲として
は、原料仕込みパッド、タップ・パッド、炉底部全域、
及び、炉底部の羽口等がある。これらの範囲をｎ１定す
る時には、精密解像度モード、中間解像度モード、又は
、粗精密解像度モードを適当に選択して走査を行うこと
ができる。特に、炉底部を走査することによって、炉底
部攪拌型の炉の基本的な情報を得ることができる。

走査が終了すれば、耐火被覆部すなわちライニング層の
実際の残存厚さを地図のように二次元の等厚線で表わし
た、ライニング層の残存厚さの分布図が出力される。

ライニング層の実際の残存厚さの具体的な数値は上記分
布図にインチ単位で記載される。この測定に必要な時間
は、要求される測定密度にもよるが、台車を格納場所か
ら引き出す時から、炉の前に設定し、ｉ’ｌＰＩ定を行
い、再び格納場所に格納するまで、５分ないし１０分で
ある。

この台車の環境条件は、適当なシール、送風、断熱、温
度監視、及び、内部冷却によって制御する。この台車の
環境制御を行う理由は、台車と、この台車に取り付けで
ある機械的装置及び電子的装置とを、水平な姿勢にされ
てはいるが未だ温度が高い炉体の直ぐ前で受ける高温に
耐え得るようにするためである。

［実施例］ 本発明の実施例について、図を参照して説明する。第１
図に、代表的な塩基性酸素炉、すなわち、ＢＯＦの炉体
の全体を示す。符号１を用いて、この炉体全体を表わす
。炉体１は、通常、溶融を行う時には垂直な姿勢である
が、第１図の炉体１は、後に詳細に説明するように、上
記通常の垂直な溶融位置からほぼ水平な位置まで回転さ
れた状態である。従来周知のように、炉体１は炉底部２
と炉の胴部３とで構成されている。炉底部２は炉の胴部
３の下部に取り付けられており、概ね丸みを帯びた形状
である。炉の胴部３は円筒形であり１．炉体１の本体部
分を構成している。炉の胴部３の上部は内側に狭まった
形状であり、円錐形部分４を形成している。炉の胴部３
の内面のタップホール７に対向している部分を、以下、
仕込みパッド７という。円錐形部分４の最上端部には円
形の開口部５が設けてあり、この開口部５から炉体の中
に原料が仕込まれる。開口部５の周縁部には補強された
舌状部６が設けられている。タップホール７は円錐形部
分４の側壁を貫通して、炉体１の内部に接続されている
。炉の胴部３の内面はタップホール７の直下にある。以
下、この炉の胴部３の内面をタップパッドという。

炉体１の壁体は３層の炉壁構成部分で構成されている。

この炉壁構成部分をシェルという。この３層のシェルは
同心円状に配設されている。最も外側のシェル９は全体
が鋼材で作られており、炉体の機械的剛性を保持する作
用をしている。中間のシェルは安全を保持するためのラ
イニング１０であり、この安全用ライニング１０は最も
外側のシェル９のすぐ内側に、かつ、このシェル９に隣
接するように配設されている。代表的な安全用ライニン
グは焼結されたマグネシア耐火煉瓦で作られている。最
も内側のシェルは作用ライニング層１１であり、この作
用ライニング層１１は、代表的な場合には、次のように
形成されている。すなわち、円錐形部分４の作用ライニ
ング層１１はピッチを含浸させたマグネシア煉瓦で作ら
れており、炉底部２の作用ライニング層１１は焼鈍され
てピッチで結合されたマグネシア煉瓦で作られている。

この安全用ライニング１０の層と作用ライニング層１１
の層とを合わせた厚さは約１メートル（約３フイート）
である。この安全用ライニング１０の層と作用ライニン
グ１１の層は、炉体の鋼で作られている壁体、つまり、
最外層シェル９を、製錬工程の際に摂氏１６５０度（華
氏３０００度）の溶融鋼材によって損傷されないように
、保護している。

典型的な稼動状態においては、耐火煉瓦で形成された作
用ライニング層１１は、仕込まれる屑鉄によって絶えず
衝撃を加えられると共に、溶融した鋼とスラグとの組合
せによる腐蝕性作用を受けるので、やがて摩滅し、又は
、腐蝕される。一般的には、ライニングは均等に摩滅せ
ず、酷使される部分が早く摩滅する。非常に重要である
が浸蝕の程度が激しい耐火被覆部分の代表的な例は、例
えば、トラニオンの内部である。また、炉底部は、タッ
ピングの後にスラグが蓄積されるので、トラニオンの内
部とは異なる。トラニオン１２はガン吹きされた耐火材
料のみによって保護されている。

従って、これらの単なる目視検査で直接点検できない重
要な部分について、その摩滅特性に関する情報を得るこ
とは重要である。

例えば、耐火材料による噴射被覆を行わない場合には、
初期の厚さが約１メートル（約３６インチ）である作用
ライニングは、８００回の加熱の後に、恐らく、トラニ
オンの安全ライニングに達するまで浸蝕される。摩滅を
受ける部分に耐火材料を集中的に噴射被覆することによ
って、炉体のライニング層の修理間隔を延長することが
できる。

炉体内部の選択された範囲の摩滅を注意深く監視し、加
熱の間に、作用ライニング層に耐火材料をガン吹きによ
る補修を行えば、作用耐火被覆部全体の修理時点を遅ら
せることができる。通常、ライニング層の浸蝕を最少に
するためには、概ね３回の加熱毎に、炉内のトラニオン
部分に耐火材料を吹き付ける。

通常の稼動状態では、炉体１は製錬を行うための垂直な
姿勢にされている、従って、炉体の頂部開口部５は、第
１図に破線で示すように、炉体の最上部にある。通常、
炉体の頂部開口部は捕集フードすなイっち蒸気捕捉装置
（図示せず）で覆われている。この蒸気捕捉装置は炉体
の頂部開口部から排出されるイイ害な蒸気又はガスを捕
捉する。このようにするのは、この蒸気又はガスが大気
中に直接排出されれば大気を汚損するので、これを防止
するためである。また、炉体の頂部の開口部は閉じられ
ていることが多いので、既に説明したように、頂部開口
部から炉の中に挿入しなければならないタイプの耐火被
覆部検査装置は実用的ではない。

また、第３図に最も良く示すように、炉体１にはトラニ
オン１２も設けられており、このトラニオン１２は炉の
胴部３の各側部に取り付けられて、外方向に延びている
。トラニオン１２は支持装置（図示せず）によって支持
されて、炉体全体を、第１図に破線で示す垂直な溶融姿
勢から、第１図に実線で示す水平な検査姿勢まで、回転
させることができる。第１図に示すように、炉体の下に
ビット状部分１３を設けることが多い。このピット状部
分１３は、炉体回転用間隙を形成するためのものである
。

多くの場合、特定された化学的性質を有する鋼を製造す
るために必要な鋼の炭素含有量及び温度をるためには、
酸素をトップ・ブローする。このトップ・ブローのため
の酸素は、第３図に符号１４を用いて略図的に示すよう
に、ランスから噴出される。二〇ランスの下端部は、第
３図に符号１５を用いて略図的に示すように、鋼溶融バ
スの上面から上方向に予め定められた距離だけ離れるよ
うに位置決めされている。一般的には、ランスの下端部
の位置を知ることは、ランスを鋼溶融バスの上面に接触
させないために極めて重要であり、このランスと鋼溶融
バスの上面との接触を防止することによって、ランスの
破損を防止し、鋼溶融バスに吹き込む酸素の量を正確に
することができる。既に説明したように、実際の鋼溶融
バスの液面の高さは、炉体底部攪拌用の不活性ガスが発
生させる乱流のために激しく変動する。従って、実際の
鋼溶融バスの液面の高さは、加熱の都度、位置により時
間によって変動する。

本発明は検査装置を提供することを意図している。この
検査装置は可搬型であることが好ましく、また、水平な
姿勢の炉体の頂部開口部の前に位置決めし、この位置決
めを、既に説明したように、炉体内部の耐火被覆部の全
体又は選択された範囲を自動的に走査し、既に説明した
ように修理するためにライニング層の残存厚さを図形で
総合的に表わし得るように行うことができるものとする
ことが好ましい。この炉は溶融炉でも、或いは取鍋であ
っても、差し支えない。

第１図に、この本発明に基づく検査装置の好ましい形態
の全体を符号１００を用いて示す。この検査装置１００
は、高いプラットフォーム１７の平坦な床１６に位置決
めされる。このプラットフォーム１７は検査のために水
平にされたＢＯＦの炉体１の端部の開口部５の前に設け
られている。

後に詳細に説明するように、検査装置１００は、通常の
溶融を行う時の姿勢から、第１図に示した水平な姿勢に
なるように回転されている炉体の水平方向の中心線及び
垂直方向の中心線上に位置決めするのが好ましい。この
炉体は、その内容物が既に排出されてはいるがスラグが
残されている。

この炉体の内部は未だ非常に高温であり、その温度は代
表的な場合、摂氏１３００度 （華氏２３７０度）である。さらに、エネルギー変換の
観点から見れば、炉の稼動停止時間か生産能力を低下さ
せるので、炉体が未だ冷えずに高温であるうちに検査を
実施できるようにすることは極めて好ましいことである
。如何なる場合においても、上記温度では、如何なる人
でも、遮熱保護用具を使用しなければ、炉体の開口部の
直ぐ前に立つことは殆ど不可能である。

第５図、第６図、及び、第９図に最も良く示したように
、検査装置１００は車輪付きの可搬型台車１０゛１をを
し、この台車１０１に実際に使用するレーザ測定装置と
環境条件制御装置とが取り付けられている。図に示した
好ましい形態においては、台車１０１は複数の構造部材
で作られている。

この構造部材の１例を符号１０３を用いて示す。

この構造部材は溶接その他の方法を用いて取り付けるこ
とができる。台車には車輪１０４が取り付けてあり、こ
の車輪１０４を用いて、プラットフォームの床１６の適
当な予め定められた位置に、台車全体を移動させること
ができる。台車１０１の後部には手押し用のハンドルが
取り付けてあり、このハンドルを用いて、台車を所要の
位置に移動させることができる。

台車１０１の最前部にはジンバル型のプラットフォーム
１０５が取り付けられている。このプラットフォーム１
０５にケース１０６が取り付けられ、このケース１０６
に本発明に基づくレーザ測定装置３００が取り付けられ
ている。より詳細には、第９図に示すように、例えば、
レーザ測定装置３００がレーザ光束放射装置１０７とレ
ーザ光束受光装置１０９とで構成されている。符号１０
９はレーザ光束受光装置全体を示している。

レーザ放射装置１０７は平行にされたレーザ光束１０８
を放射する。レーザ光束受光装置１０９は電子装置に接
続されている。この電子装置はテータ処理を行うための
ものであり、これについては後に詳細に説明する。

レーザ光束放射装置１０７は台車１０１の縦軸線を横断
する方向に取り付けられて、レーザ光束１０８を三角Δ
ｌ’１ｆｆｉ用ミラー１１０の方向に進行させる。レー
ザ光束１０８はミラー１１０て反射し、台車の前部の方
向に進み、ケース１０６の前面の丸い開口部１１１を通
過する。この開口部］１１から出たレーザ光束１０８は
さらに炉体の開口部５まで矢印１１２で示すように進む
。例として示せば、レーザ光束放射装置１０７は、波長
が４８８０オングストロームのコヒーレントなアルゴン
イオンのレーザ光束を放射することができる。

レーザ光束の波長が短いほど、高温の炉体の壁体をａｐ
＋定することができ、背景雑音の放射線との干渉を減少
させることもできるものであり、これは、アルゴンイオ
ンのレーザ光束を使用する場合に顕著である。

しかしながら、レーザ光束放射装置１０７として、他の
従来のタイプのレーザ光束放射装置、例えば、ヘリウム
−ネオン・レーザ光束放射装置、或いは、ヘリウム−カ
ドミウム・レーザ光束放射装置等を使用することも可能
である。さらに、波長の異なるレーザ光束放射装置を使
用して、他のタイプの炉を、その壁体温度の相違の程度
に応じて、検査することもできる。例えば、既に説明し
た米国特許出願節５６０，９１５号に記載されているよ
うに、壁体温度が摂氏約１１００度（華氏約２０１０度
）の炉体の内部を照射する時に、ヘリウム−ネオンのレ
ーザ光束を使用し、その波長を６３２８オングストロー
ムとし、その出力を９ミリワツトとして、良好な結果を
得ている。

また、レーザ光束受光装置１０９も、第９図に示すよう
に、台車１０１の縦軸線を横断するように取り付けられ
ている。このレーザ光束受光装置１０９は自動走査方式
のリニア・アレー型レーザ光束受光装置を有する。この
レーザ光束受光装置として、レチコン・モデルＬＣ１１
０ＨＥＵ−０１１エレメント・自動走査方式のリニア・
アレー型レーザ光束検知器を使用することができる。こ
のレーザ光束検知器については後に詳細に説明する。

第９図に矢印１１３を用いて示すように、炉体の内部壁
体で反射し、又は散乱されたレーザ光束は、ケース１０
６の前部の開口部１１４を通過し、レーザ光束受光装置
１０９の傾斜したミラー１１５で反射する。

第２図に、既に説明した本発明の好ましい形態のレーザ
光束放射装置及びレーザ光束受光装置による三角測量の
方法を略図的に示す。この方法は炉体の内部壁体の正常
でない部分を検知するための方法であり、レーザ光束を
使用する。この略図では、図面を複雑にしないために反
射用ミラーの記載を省略しである。この方法に使用され
る部材は既に説明した部材と同様である。

レーザ光束放射装置１０７は入射用レーザ光束１１２を
炉体１１の内面１１ａに照射する。検査の対象とする炉
体の耐火被覆部の表面１９を走査する時には、入射用レ
ーザ光束を炉体の内面上の点２０に照射する。この入射
用レーザ光束は点２０で反射し、耐火被覆部が正常であ
る場合の反射経路に沿って進む。しかしながら、炉体内
部の耐火被覆部の符号２２で示す部分が摩滅又は損傷し
ている場合には、入射用レーザ光束１１２は摩滅又は損
傷している部分の点２３で反射して、上記点２０で反射
したレーザ光束とは異なる反射経路２４に沿って進む。

レーザ・ビーム放射装置の前に電子作動型のシャッタ（
図示せず）を設けて、レーザ光束が直接的にレーザΔｐ
１定装置の操作員の目に入ってその人の目を損なうこと
を防止することができる。

散乱されたレーザ光束は光学フィルタ１１６を通る。こ
のフィルタ１１６はレーザ光束放射装置１０７が出力す
る波長のレーザ光束に対してのみ応答するように設ス１
されている。レーザ光束放射装置１０７が出力するレー
ザ光束の波長は４８８０オングストロームであるから、
光学フィルタ１１６のバンドパス帯域すなわち応答帯域
は比較的狭く、約４８８０±５オングストロームである
。さらに、光学フィルタの温度を制御する装置（図示せ
ず）を設けて、温度変化によって光学フィルタの応答帯
域にドリフト又は変化が発生しないようにすることがで
きる。

散乱されたレーザ光束は、さらに、結像用レンズ１１７
の作用によって、レーザ光束受光装置１０９の自動走査
方式のリニア・アレー型素子１１８上に像を結ぶ。リニ
ア・アレー型素子１１８は複数の光学部材を有する。こ
の光学部材の内の１つを符号１１８ａを用いて示す。こ
の光学部材は直線的な軸線に沿って配設されており、そ
れぞれ、この光学部材への散乱レーザ光束の到達に応答
して電気信号を出力する。

一般的には、リニア争アレー型素子１１８は、正常なレ
ーザ光束、すなわち摩滅せず損傷も受けていない表面で
反射したレーザ光束が１つ以上のリニア・アレー型素子
１１８に入り得るように位置決めされる。炉体内部の表
面に損傷又は摩滅がある場合には、レーザ光束は異なる
経路に沿って散乱し、この散乱したレーザ光束は自動走
査方式の他のリニア・アレー型素子に到達する。従って
、炉体内部の表面に隆起した部分がある場合には、その
隆起した表面で反射して散乱されたレーザ光束は、上記
散乱したレーザ光束が到達するリニア・アレー型素子と
は反対側の位置にある自動走査方式の他のリニア・アレ
ー型素子に到達する。従って、どのリニア・アレー型素
子が反射したレーザ光束を受光したかによって散乱され
たレーザ光束の移動量を求めることができ、この散乱さ
れたレーザ光束の移動量は炉体内部のライニングされて
いる壁体までの距離を相対的に示している。適当なコン
ピュータを使用すれば、この散乱されたレーザ光束の移
動量と、走査された実際の炉体内部の耐火被覆部のライ
ニング層の厚さとの関係を算出することができる。この
算出方法は、例えば、米国特許出願第５６０，９１５号
に記載されている。この米国特許出願に開示されている
内容は引用する範囲内で本発明を部分的に構成する。

本発明の好ましい形態においては、レーザ測定装置の光
学部材に各種の地形図的な関係を使用することができる
。例えば、その１つの形態においては、米国特許出願第
５６０，９１５号に詳細に記載されているように、自動
走査方式のリニア・アレーの光学部祠をレーザ光束放射
装置の縦軸線と同一面上に設け、リニア・アレーのレー
ザ光束受光装置を結像用レンズの光学軸線にほぼ直角に
位置決めすることができる。この米国特許出願第５６０
．９１５号の記載内容は引用する範囲内で本発明を部分
的に構成する。

上記構造の代りに、いわゆるシーンブフルグ条件の長所
を取り入れるように光学部材を配設することも可能であ
る。この関係の細部については米国特許第７５１，７３
７号に概ね記載されているが、この関係は自動走査方式
のリニア・アレー型素子上に結像する可能性がある炉体
の耐火被覆部の全ての点、炉壁の内面の選定される可能
性のある点が存在する範囲を含む而、リニア・アレー検
知器の素子を含む面、及び、共通の線に沿って交差しな
ければならない面にとって必要である。

−膜面には、本発明に基づくレーザ測定装置を炉体の頂
部開口部から成る程度引き離さなければならない所では
、シーンプフルグ条件を採用したレーザ測定装置とする
ことが好ましい。しかしながら、他のタイプの地形図的
関係も、本発明の範囲内で使用することができる。

既に説明したレーザ測定装置３００の全ての光学部材は
プラットフォーム１０５に固定装着され、このプラット
フォーム１０５は二股の装置１１９に取り付けである。

この二股の装置１１９はプラットフォーム１０５の下に
あり、台車のフリーム１０２に固定装着され、この二股
の装置１１９にステッパ・モータ１２０，１２１が取り
付けである。このステッパφモータ１２０，１２１は二
股の装置１１９に対して直角であり、それぞれ、２つの
直角な面における取付は用プラットフォーム１０５の移
動を制御する。従って、ステッパ・モータ１２０，１２
１に対して適当な数のパルス状の制御用電気信号パルス
を送って、プラットフォーム１０５を、その移動可能範
囲内で任意の位置まで回転させ、レーザ光束放射装置１
０７から出力される入射用レーザ光束を炉体内部の所望
の位置に移動させることができる。第６図に示すように
、ステッパ・モータ１２０はプラットフォーム１０５を
軸線１２０ａの周囲で角度θになるように回転させ、こ
れに対して、ステッパ・モータ１２１はプラットフォー
ム１０５を軸線１２１ａの周囲で角度βになるように回
転させる。後に細部について説明するように、ステッパ
・モータ１２０．１２１を適当に制御すれば、炉体内部
の耐火被覆部の所望の選択した範囲を、レーザ光束で走
査することができる。

台車１０１の後部に器材用のキャビネットが設けられて
おり、このキャビネットは適当に配列された棚を含み、
この棚は本発明のレーザ測定装置に関連がある上記以外
の器材を取り付けるために使用される。例えば、第５図
及び第９図に示すように、本発明のレーザ測定装置には
上記の他に電源装置１２２、及びカメラ制御装置１２３
も含まれている。この電源装置１２２はレーザ光束放射
装置１０７に対して必要な電力を供給するためのもので
あり、カメラ制御装置１２３はリニア・アレー・レーザ
光束受光装置１０９から出力される情報の制御、及びデ
ータ処理を行うために必要なものである。後により詳細
に説明するように、本発明に基づくレーザ測定装置は、
さらに、レーザ測定装置の走査を制御すると共に、生の
データを地形図のような形の使用可能の耐火被覆部の厚
さの分布図を作るための出力フォーマットにするデータ
処理を行うコンピュータを含み、コンピュータ１２４と
、モニタ用表示装置と、キーボード１２５と、プリンタ
１２６とを含んでいる。モニタ用表示装置、キーボード
１２５、及びプリンタ１２６は、台車１０１の後部に取
り付けられた告脱可能のパネル１２７によってアクセス
することができる。

本発明においては位置決め装置を設けである。

この位置決め装置は耐火被覆部ΔＩｌｌ定の基準点を正
確に設定するためのものである。この基桑点を正確に設
定するのは、検査装置１００を炉体に対して高い精度と
良好な再現性とを有する位置決めを行い得るようにする
ためである。この位置決め装置は、炉体の開口部に隣接
したプラットフォームの床１６に固定される装置と、台
車を位置決めする装置とで構成されており、この台車を
位置決めする装置は台車に取り付けられ、上記プラット
フォームの床１６の固定装置と協働して台車を炉体に対
して予め定められた位置に位置決めする。例として図に
示す形態においては、上記位置決め装置はパッド１２８
を有する。このパッド１２８は、炉体が検査位置まで回
転されて水平な姿勢になった時に、炉体の開口部５の前
のプラットフォームの床１６に固定される。第１パツド
１２９は硬化処理を施された鋼その他の耐磨耗性材料で
作られており、プラットフォームの床１６に取り付けら
れる。この第１バツド１２９に、円錐台形の丸い凹部１
３０を設けることが好ましい。レーザ光束放射装置及び
レーザ光束受光装置と炉体との距離が所要の値になるよ
うに、第１バツド１２９が炉体の開口部５から離される
。さらに、第１バツド１２９は炉体を横断するように位
置決めされる。

これは、炉体の中心線をレーザ測定装置３００の取付は
軸線１３１に一致させ得るようにするためである。

第２パツド１３２も位置決めを行うためのものであり、
プラットフォームの床１６に位置決めされる。この位置
決め用の第２パツド１３２は、台車１０１の両側にあっ
て、炉体から等距離の位置に位置決めされる。この位置
決め用の第２パツド１３２を断面形状がＶ形の細長い谷
状凹部１３３を形成し得る形状とすることは好ましいこ
とである。この位置決め用の第２パツド１３２は、硬化
処理を施された鋼その他の耐磨耗性材料で作ることが好
ましい。−膜面には、パッド１２９゜１３２は、プラッ
トフォームの床１６と同じ高さ、又は、それよりも若干
低くなるように取りｆ＝Ｊけることは好ましいことであ
る。これは、プラットフォームの床１６上で装置を移動
させる時に、この装置に干渉させないためである。この
パッドは、プラットフォームの床に一体になるように取
り付けても良く、或いは、それ以外の使用し昌い形状又
は配置にしても差し支えない。

位置決め装置の全体を符号１３４を用いて表わす。この
位置決め装置１３４も台車１０１の各側部に設けられて
おり、さらに、この台車の後部の中央にも設けられてい
る。これらの位置決め装置の構造及び作用は、図を参照
して説明しないが、いずれもほぼ同一である。

位置決め装置１３４は台車に取り付けられ、それぞれ、
空気作動型シリンダ１３５を有し７、このシリンダ１３
５は取付は用ブラケット１３６によって台車のフレーム
構造部分に装置されている。

また、このシリンダ１３５は制御可能の加圧空気又は加
圧ガス供給装置に接続されている。

ピストン１３７は直線的に起動することか可能である。

このピストン１３７は流体作動型の各シリンダの下に設
けられ、１対のブラケット１３８によって案内される。

このブラケット１３８は案内ブラケットであり、水平に
離間して延びている。

この案内ブラケット１３８は開口部１３９を有し、この
開口部１３９の中心は案内ブラケット１３８の中心と一
致し、この開口部１３９は案内ブラケット１３８を貫い
ている。また、上部ブラケット１３８はピストン１３７
の伸長を限定する停止装置としても作用する。通常、ピ
ストン１３７は、第５図、及び、第６図に示すように、
後退位置に保持されているので、その下端部はプラット
フォームの床１６から離れている。この距離は台車を容
易に移動させ得る長さである。また、図に示しであるよ
うに、案内ブラケット１３８、及び、これと協働する開
口部１３９の位置決めは、水平な姿勢にされた炉体の前
の適当な位置に台車が位置決めされた時に、側部のピス
トン１３７の垂直な中心線を位置決め用バッド］２８の
中心の上に正確に重ね得るように行う。

作動をさせる時には、台車１０１を水平な姿勢の炉体の
前の適当な位置に位置決めし、半球形の位置決め用部材
１４０を、これと協働する位置決め用バッド１２８の中
心のすぐ上に重ねる。その後に、丸い位置決め用バッド
１２９に重ねた空気作動型シリンダ１３５を起動し、こ
のシリンダ１３５の起動によって、このシリンダ１３５
を下方に駆動する。この駆動は、位置決め用部材１４０
がパッド１２９の凹部１３０に確実に係合するまで継続
する。このシリンダ１３５を下方に駆動することによっ
て、検査装置の側部を炉体の中心線に対して縦方向及び
横方向に、効率良く正確に位置決めすることができる。

これと同時に、ピストン１３７を充分に下方に駆動し、
このピストン１３７で、検査装置の台車のピストン１３
７が取り付けである側部を、プラットフォームの床１６
から上昇させる。この作動によって、台車の一方の側部
を炉体の中心線に対して正確に位置決めすることができ
る。

これと同時に、反対側の側部に取り付けられている空気
作動型シリンダ１３５を起動し、この空気作動型シリン
ダ１３５を用いて、この空気作動型シリンダ１３５と協
働するピストン１３７を下方に駆動し、このピピストン
１３７の駆動によって、位置決め用部材１４０が細長い
形の位置決め用パッド１３２に強固に係合する。好まし
い形態においては、位置決め用パッド１３２は細長い形
である。これは、位置決め用部材を谷状の凹部１３３の
内部に係合させ得るようにするためである。但し、この
位置決め用パッドを丸い形状のパッド１２つと同様の構
造にしても差し支えない。

これと同時に、この台車の側部と協働するピストン１３
７を充分に下方に駆動する。このピストン１３７の下方
への駆動は、台車の両方の側部の車輪をプラットフォー
ムの床から同じ高さになるように行う。この作動によっ
て、レーザ測定装置を炉体の中心線に対して垂直に正確
に位置決めすることができる。

さらに、台車１０１の後部付近に取り付けである空気作
動型シリンダを起動すれば、この空気作動型シリンダが
この空気作動型シリンダと協働するピストンを下方に駆
動し、このピストンか検査装置の後端部をこの検査装置
の前端部と同じ高さになるまで押し上げる。位置決め用
部材１４０か台車を正確に位置決めするので、後部のピ
ストンにさらに位置決め用部材を設ける必要はないが、
必要に応じて、このような位置決め用部材を追加しても
差し支えない。

このような手順によって、位置決め装置を用いて、検査
装置を炉体に対して三次元的に正確に位置決めし、さら
に、この位置決め装置によって、台車を終始同一の位置
に正確に保持し、炉体又は炉の建屋の外に基亭点を設定
して、そのｉＨ−置をＡ１１ｌ定することなく、すなわ
ち、「シューテイング」を行うことなく、台車を炉体に
対して高い精度で、かつ、再現性のある基亭点を設定す
ることができる。

以上説明した例では、空気作動型シリンダ１３５を個別
的に作動させたが、このような作動を、１つの適当な空
気作動型切替え装置の開閉によって、はぼ同時に行うこ
とができる。この好ましい形態においては、炉体の走査
を開始する前に、全てのピストン１３７を検査装置の位
置決めのための機械的な限界まで完全に伸長させる。こ
のような構造の代りに比例制御装置を設け、この比例制
御装置を用いてピストン１３７の伸縮する長さを調節す
ることによって、プラットフォームの床の凹凸、すなわ
ち、不均一度に対応させることもできる。

さらに状況によっては、上記の方法ではレーザ測定装置
の中心線に炉体の中心線を合わせることが不６工能又は
好ましくない場合がある。その場合には、適当な数の制
御パルスを使用し、ステッパ・モータ１２１によって、
プラットフォーム１０５をレーザ測定装置３００と共に
回転させ、このレーザ測定装置３００から放射するレー
ザ光束を用いて、炉体の開口部５から炉体の内部を照射
することができ、又は、炉体を可能の範囲内で傾斜させ
ても良く、或いは、上記レーザ測定装置３００を回転さ
せると共に炉体を傾斜させても良い。このようにしてレ
ーザＡｐ１定装置の中心線に炉体の中心線を合わせた後
に、データ処理用の電子装置を用いてレーザ測定装置の
光学部材の座標変換を行うことができる。この光学部材
の座標変換は、この光学部材が炉体に対してｆ行又は同
情でなく、傾斜しているために生じる偏位を補正するだ
めのものである。レーザ測定装置３００の再設定を行う
場合でも、或いはこの再設定を行わない場合でも、炉体
を傾斜させることによって上記と同じ結果を得ることが
できる。

次に、第１０図に、本発明に基づく検査装置のための電
子制御装置、及びこれ４ヒ協動する電気機械的装置をブ
ロック図で示す。この電子制御装置及び電気機械的装置
を構成する部材は既に説明した部材と同様である。

リニア・アレー・カメラ１０９のリニア・アレー素子上
に結像させる散乱レーザ光束によって得られる映像情報
は、カメラ制御装置１２３によって処理される。この処
理は米国特許用Ｖｔ（ｉ第５６０゜９１５号に記載され
ている方法と同様の方法を月Ｉいて行うことができる。

この米国特許出願の記載内容は、引用する範囲で本発明
を部分的に構成する。この処理方法の実施要領はプログ
ラム化してＲＯＭ　（読取り専用メモリ）に記憶させる
。この処理方法のプログラムについては、後に詳細に説
明する。

実施手順に関する情報は、キーボードを用いてコンピュ
ータ１２４に入力して、モニタ装置に表示する。この人
力及び表示については、既に、キーボード及びモニタ装
置・から成る装置１２５に関連させて説明した。炉体の
ライニング層の厚さの分６ｉ図はコンピュータ１２４か
ら出力され、プリンタ１２６を用いてハードコピーの形
にしてオペレータに提供する。

水平なステッパ・モータ１２０と垂直なステッパ・モー
タ１２１は、ステッパ・モータ制御装置１４３を用いて
制御し１このステッパ・モータ制御装置１４３はコンピ
ュータ１２４からライン１４４を経由して送られる出力
信号を用いて制御する。ステッパ・モータ制御装置１４
３としては、例えばスーペリオラ・エレクトリック社製
のステッパ・モータ制御装置を使用することができる。

レーザ測定装置の水平方向の実際の位置は、符号化装置
すなわちエンコーダ１４５と水平方向のステッパ・モー
タ１２０とを協働させて検知する。

エンコーダ１４５が出力する位置信号はステッパ・モー
タ制御装置１４３を経由してコンピュータ１２４に送り
、このコンピュータ１２４にデータとして入力する。こ
れと同様に、レーザ測定装置の垂直方向の実際の位置は
、エンコーダ１４６と垂直方向のステッパ・モータ１２
１とを協働させることにより検知する。エンコーダ１４
２が出力する位置信号はステッパ・モータ制御装置１４
３を経由してコンピュータ１２４に送られ、このコンピ
ュータ１２４にデータとして入力する。

また、後に詳細に説明するように、操作員が炉体の耐火
被覆部の特定の部分を被測定範囲として選定した後に、
コンピュータ１２４が所要の制御信号を出力する。この
制御信号は、水平方向のステッパ・モータ１２０、及び
垂直方向のステッパ・モータ１２１に、レーザ測定装置
を所要の位置に移動させる作動をさせるための作動信号
である。

このレーザ測定装置の移動目標の位置は、上記選定され
た走査範囲内の座標で表わされた各点の位置である。エ
ンコーダ１４５，１４６が出力したフィードバック位置
信号はコンピュータ１２４に入力され、コンピュータ１
２４はこのフィードバック位置信号を用いてレーザ測定
装置を正しい位置に移動させる。しかしながら、必要に
応じて、位置制御装置を、エンコーダ１４５，１４６か
らのフィードバック位置信号によることなく、「オーブ
ン・ループ」作動を行うようにすることもできる。また
、必要に応じて、ジョイスティック１４７を用いて、レ
ーザ測定装置を手動制御することも可能である。このジ
ョイスティック１４７は、コンピュータ１２４からライ
ン１４４を経由して送られる制御信号に制約されること
な（、ステッパ・モータ制御装置１４３に対して適当な
制御信号を与えるものである。

ＲＯＭ１４２にストアされているプログラム化された手
順に基づて実施される処理の流れを、第１１Ａ図に略図
で示す。まず、第１１Ａ図のプログラムのブロック２０
０において、オペレータが炉体内部の耐火被覆部の内の
検査の対象とする範囲を特定する。オペレータが炉体の
頂部開口部からレーザ光束を炉体の中に入れ、そのレー
ザ光束を用いて炉体内部の耐火被覆部の全ての範囲を走
査することもできる。このようにする代りに、オペレー
タが、炉体内部の耐火被覆部の全範囲でなく、例えば、
左右のトラニオンの周囲の近傍の部分、仕込みパッドが
設けられている部分、炉底部の全範囲、及び、炉底部の
羽口等、ライニング層の摩滅が特に著しい部分等を走査
の対象として選定することもできる。いずれの場合にお
いても、このレーザ４１１１定装置には、上記予め定め
られた範囲を形成する各点の座標を表わすデータを、予
め記憶させておく。この特定された範囲を形成する各点
を表わすための記憶される座標はその炉に固有のもので
ある。その理由は、炉体の寸法と形状が、炉毎に異なる
からである。

プログラムのブロック２０１では、オペレータが解像度
を選定する。この解像度は上記選定された範囲を形成す
る点の間隔を選定する。好ましい形態においては、高解
像度、中解像度、又は粗解像度を選択して使用する。解
像度を選択すれば、レーザ光束を用いて上記選択された
範囲を走査する時の各ｎ＋定点の間隔が決まる。

プログラムのブロック２０３においては、レーザ測定装
置３００を収容しているケース１０６を「ホームポジシ
ョン」すなわち初期位置に移動させる。この「ホームポ
ジション」は、測定を開始するための基準位置を明確に
するためのものである。第１０図に示すように、レーザ
測定装置３００はθ軸線ホーム検知器１４８及びβ軸線
ホーム検知器１４９に接続されている。θ軸線ホーム検
知器１４８は、レーザ４カｊ定装置３００がθ軸線１２
０ａを中心とする回転を行って、このレーザ４−１定装
置３００の「ホームポジション」に到達しているか否か
を検知するためのものである。また、β軸線ホーム検知
器１４９は、レーザ４ｐ１定装置３００がβ軸線１２１
ａを中心とする回転を行って、このレーザ測定装置３０
０の「ホームポジション」に到達しているか否かを検知
するためのものである。プログラムのブロック２０４，
２０５においては、レーザ７Ｉｌｌｌ定装置３００を移
動させる。このレーザ測定装置３００の移動を行うもの
はθ軸線のステッパ・モータ１２０とβ軸線のステッパ
・モータ１２１であり、このθ軸線のステッパ・モータ
１２０とβ軸線のステッパ・モータ１２１を移動させる
ものはステッパ・モータ制御装置１４３及びコンピュー
タ１２４である。この一連の移動は、レーザ測定装置３
００の取付は基準軸線１３１と炉体の中心線とが平行に
なるまで継続される。このレーザ測定装置３００の取付
は基準軸線１３１が炉体の中心線と平行になった時にレ
ーザ測定装置３００の移動か停止し、第１１Ａ図に示す
ように処理が進められる。

プログラムのブロック２０６では、走査の対象とする範
囲内の最初の点が選定され、この点の位置がプログラム
のブロック２０７の点に関連する１対のステアリング角
度、すなわち偏位角θ、βに変換される。この偏位角θ
、βは「ホームポジション」から軸線１２０ａ、１２１
ａを中心として偏位する角度に対応する。

プログラムのブロック２０８では、各偏位角がそれぞれ
マイクロステップの数に変換される。このマイクロステ
ップの数は、ステッパーモータ１２０．１２１をそれぞ
れ対応する偏位角θ、βまで、移動させるために必要な
数である。その後に、レーザ４ｐ１定装置３００が移動
を開始する。このレーザ測定装置３００の移動は、プロ
グラムのブロック２０９における走査の最初の点を決め
る偏位角まで行われる。

レーザ測定装置３００は、ステッパ・モータに計算され
たマイクロステップの数が伝達されている間、移動し続
ける。このステッパ・モータに対するマイクロステップ
の数の伝達が終了した時に、レーザ測定装置３００の移
動が終了し、エンコーダ１４５，１４６の出力をコンピ
ュータ１２４が読み取る。これは所要の数のマイクロス
テップの実施の終了を確認するためである。リニア・ア
レー１１８上における散乱レーザ光束の移動量は、米国
特許出願第５６０，９１５号に記載されているように記
録され記憶され、後に、耐火被覆部の実際の残存厚さを
表わす相対的な値に変換される。

この米国特許出願第５６０，９１５号に記載されている
内容は引用する範囲内で本発明を部分的に構成する。レ
ーザ測定装置の精度を向上させるためには、リニア・ア
レー１１８による走査を数回（例えば、４回）繰り返し
て、その７１Ｐ１定値を平均するのが効果的である。こ
のように数回の走査結果を平均するのは、高温の炉体の
内部に於ける瞬間的な対流電流のために散乱レーザ光束
が乱され、この散乱レーザ光束の乱れのために発生する
誤差を減少させるためである。

耐火被覆部の被Ａ１１ｌ定点に於けるライニング層の実
際の残存厚さに対応する情報はプログラムのブロック２
１３の段階で記憶すなわちストアされて蓄積される。そ
の後に、この処理が走査される測定範囲の最後の位置に
ある点に至るまで実施されか否かが確認される。この処
理が走査の対象である測定範囲の最後の点まで進行して
いない場合には、上記処理が繰り返される。すなわち、
上記選定された測定範囲の中から次の点が選定され、レ
ーザ測定装置３００を所定の角度まで移動させ、上記測
定が繰り返され、映像信号のデータが読み取られる。

上記処理は、上記選定された被ａｌ１１定範囲を構成し
ている全ての被測定点について、選定された解像度によ
る測定が終了するまで、実施される。この処理が終了し
た時に、この処理の流れがプログラムのブロック２１４
で分岐してプログラムのブロック２１５に進められ、こ
のブロック２１５でレーザ測定装置３００が「ホームポ
ジション」に戻される。

その後に、プリンタ１２６と従来のソフトウェア・プロ
グラムが、上記処理においてストアされて蓄積されたデ
ータを、第４図に示すような炉体の耐火被覆部の厚さの
分布図の形で出力する。このようにして出力された図は
、上記被測定範囲における耐火被覆部の層ずなイっちラ
イニング層の、実際の残存厚さに対応している。このよ
うな分布図では、ライニング層の厚さが、炉体内部の位
置の関数として表示される。例えば、第４図に示した例
を用いて説明すれば、ライニング層の実際の残存厚さは
、この分布図の中心部おいて最も薄（、この分布図の中
心部から周辺部に行くに従って厚くなり、図の周辺部で
ライニング層の厚さが最大になる。この場合、ライニン
グ層の残存厚さの最大値は約１．３メートル（約５１イ
ンチ）である。

オペレータは、この情報を用いて、被測定範囲の耐火被
覆部の補修を強化する必要があるか、この部分を完全に
再構築なければならないかを判断することができる。

第１１Ａ図に示す処理によって、炉体の内部の検査すべ
き範囲を把握することができる。さらに、このレーザａ
ｌｌｌ定装置を、幾つかの検査範囲を逐次的に順次検査
し得るように改良することも容易である。

コンピュータ１２４による処理の流れに、溶融バスの中
で溶融状態である鋼の深さを原料の仕込み量の関数とし
て求めるだめのサブルーチンを加えることも可能である
。この情報はランスを破断又は損傷を防止するために有
用である。それは、このサブルーチンによって得ること
ができる情報に基づいて、酸素吹き込み用のランス１４
の下端部を、炉体の内部で溶融している鋼すなわち溶融
バスの液面から、適当な高さに位置決めすることかでき
るからである。このランスの位置決めの要項については
既に説明した。

このサブルーチンを使用する場合には、第１１Ｂ図に流
れ図として示すように、プログラムのブロック２１７に
おいて、炉体の底部及び胴部の内面の耐火被覆部にある
被測定点が既に説明したと同じように測定され、そのｆ
ｌｌｌｌ定値が極座標の形で記憶される。上記各被測定
点は、既に説明したように、選定された解像度に応じて
、隣接する被測定点から、所要の距Ｍ離さなければなら
ない。プログラムのブロック２１８における実際の被測
定点の極座標の値はパラメータＺ、φ、ＲＨＯによって
表わされる。第１２図に示すように、パラメータ２は炉
体１の中心軸線に沿う距離である。このパラメータ２の
座標の原点は炉の金属製のシェル９の底部の内側の表面
上にあり、その座標で表わされる値は、炉体の中心軸線
に沿って、炉体の開口部５の方向に増加する。また、パ
ラメータφは耐火被覆部の表面の上記２座標上に表わさ
れる２点間の距離である。この距離は角度で表わされる
。さらに、パラメータＲＨＯは、炉体の耐火被覆部の表
面上における中心軸線１８から披７１！ＩＩ定点までの
距離を表わす半径である。この半径の中心は中心軸線１
８である。以上説明した３種類のパラメータ２．φ、Ｒ
ＨＯによって、耐火被覆部の内面上の各被ａｐ＋定点が
表わされる。

プログラムのブロック２１８における計算によって求め
られる１　ａｌｌ定点の座標は、プログラムのブロック
２１９におけるパラメータＲＨＯの値の推定のために使
用される。このパラメータＲＨＯの値はパラメータ２．
φを予め決めるために使用される。これらの値を計算す
るために、従来から周知の推定方法を使用することがで
きる。この計、　　算で求められるデータによって仮想
格子上に表わされる点の数は、通常、実際に測定される
被Ａｐｌ定点の数よりも多い。これはプログラムのブロ
ック２２０における炉体容積算出のための数値積分を簡
単にするためである。

プログラムのブロック２２０では、炉体の内部の容積を
計算して、その結果をライニング層すなわち耐火被覆層
の厚さの分布図にする。このブロック２２０における計
算の方法を第１２図に略図で示す。この第１２図では、
代表的な炉体の内部容積を三次元の斜視図の形で表わし
である。この炉体内部の容積を表わしている部分は、そ
の頂部から底部まで、パラメータ２の軸線に沿って仮想
分割されて薄い截片にされる。第１２図では、この仮想
截片の番号を数字１０００を用いて示しである。

炉体の内部容積を計算するためには、炉の内部の各仮想
截片の容積の増分と、その炉の内部の任意の深さ２に於
ける１個の仮想截片の全体の容積とを計算し、全ての各
截片の容積の増分と上記深さ２に於ける截片の全容積と
を合算する。例えば、まず、截片番号が１０００である
截片の表面積を計算する。この表面積を計算するために
は、φ−０度からφ−３６０度までの全てのＲＨＯ（Ｒ
ＨＯｊとして表わす）の値を計算し、この全てのＲＨＯ
の値を積分する。その次に、このようにして求めた上記
深さ２に於ける仮想截片の表面積に、その截片（この例
では截片番号が１０００である截片）の厚さを乗算して
、この深さ２に於ける截片の容積を算出する。その次に
、このようにして求めた上記深さ２に於ける仮想截片の
容積に、ｚ−０から２の値までの全ての仮想截片の容積
の増分を加算する。このような数値積分による内部容積
の計算方法は既に周知であるから、細部説明を省略する
。

オペレータは、炉体の内部容積を２の関数として計算し
た後に、炉体に仕込まれる原料の重量を入力する。その
後に、仕込まれる原料が溶融状態になった時の深さに対
応する炉の深さ２を、コンピュータを用いて計算する。

この深さ２の値は、炉の深さ、又は平炉の溶融鋼の液面
の高さに対応している。この値の計算はプログラムのブ
ロック２２２で行われる。

この情報は、プログラムのブロック２２３において、デ
イスプレー上に表示するという方法を用いて出力するこ
とができる。この表示によって、オペレータは、酸素吹
込み用のランスの位置決めを行う時に、この表示を見る
ことによって、この酸素吹込み用のランスの溶融鋼の液
面に対する位置決めの精度を向上させることができる。

台車１０１には、温度を制御ないし緩和する機能が何種
類も設けられている。この機能は、本発明に基づく検査
装置の電子的構成部材及び電気的構成部材を、安全な作
動温度範囲内に維持するためのものである。例えば、光
学装置には、米国特許出願第５６０，９１５号に記載さ
れているような温度制御装置が設けられている。本発明
で使用するレーザは米国特許出願第５６０．９１５号に
記載されているレーザよりも出力が大きいので、レーザ
光束放射装置の内部における発熱が大きく、それに伴な
って、付加される熱的負荷も大きい。

従って、このケース１０６の内部に付加される熱的負荷
は管理しなければならない。このケース１０６の内部を
冷却するためには、低温の窒素ガスと渦巻型の冷却装置
とを使用し、レーザ光束放射装置の頂部に送風機９０を
取り付けて低温の窒素ガスをケースの内部に流す。温度
が上昇した窒素ガスは、ケースの上部の排気口（図示せ
ず）から直接排出する。

上記従来の環境制御装置の他に、レーザ光束放射装置を
冷却するために使用する窒素ガスその他の低温のガスを
供給する装置を利用し、この低温ガス供給装置から上記
低温のガスを台車の内部に送り込んで、この台車の内部
の温度を下げることもできる。また、台車１０１の一部
分、特にこの台車１０１の、炉の開口部と対面する部分
に、適当なパッド状の断熱部材、例えば、第６図に符号
１５０を用いて示すような断熱部材を設けることもでき
る。このようなパッド状断熱部材以外の断熱部材につい
ては説明を省略する。さらに、パッド状の断熱部材の開
口部に、レーザ光束を出すための開口部と、レーザ光束
を受け入れる開口部１１４とを設けても差し支えない。

このような断熱部材は、通常、可動部分、例えば位置決
め用ピストン１３７と干渉しないようにしておくことが
好ましい。また、内部冷却装置をサーモスタットを用い
て制御するようにしても差し支えない。このように台車
１０１とレーザ測定装置３００との内部の温度を充分に
注意して安全限界内に維持することによって、この台車
１０１及びレーザ７１ＰＪ定装置３００の過熱を防止し
、台車１０１を高温の炉体の口の直近位置まで近付ける
ことができる。

このように台車１０１を高温の炉体に近付ければ測定の
ための視野を著しく拡大することができるので、台車の
位置決めを１回行うだけで、炉体の胴部と炉底部との全
ての範囲をａＦＩ定することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は水平な姿勢された塩基性酸素吹込み炉の炉体の
端部の開口部に隣接するように位置決めされた本発明に
基づくレーザ測定装置の部分破断横断面図、第２図は炉
体の部分的に摩滅した部分に隣接するように位置決めさ
れた本発明に基づくレーザ測定装置の説明用略図、第３
図は垂直な姿勢にされた代表的な塩基性酸素吹込み炉の
炉体の部分破断立面図、第４図は本発明に基づくレーザ
測定装置を用いた測定によって得られた、炉底部のライ
ニング層の厚さの代表的な分布図、第５図は第１図に示
した本発明に基づくレーザＡｌｌ定装置の細部を示す部
分破断立面図、第６図は本発明に基づくレーザ７］１定
装置の部分破断上面図、第７図は本発明に基づくレーザ
７１ｐｊ定装置の第６図の線７−７に沿う部分平面図、
第８図は本発明に基づくレーザ測定装置の第６図の線８
−８に沿う部分平面図、第９図は水平な姿勢の塩基性酸
素吹込み炉の炉体の端部の開口部に隣接するように位置
決めされた本発明に基づくレーザ測定装置の部分破断上
面図、第１０図は本発明に基づくレーザ胛１定装置のデ
ータ処理装置のブロック図、第１１Ａ図及び第１１Ｂ図
は本発明に基づくレーザＡ１１ｌ定装置のデータ処理装
置のフローチャート、第１２図は鋼溶融バスの液面の高
さの計算方法を示すための代表的な炉体の容積を示す略
図である。 １・・・塩基性酸素吹込み炉の炉体、２・・・炉底部、
３・・・炉の胴部、７・・・仕込みパッド、５・・・炉
の開口部、９・・・最外層のシェル、１０・・・安全用
耐火被覆部、１１・・・作用耐火被覆部、１２・・・ト
ラニオン、１３・・・ビット状部分、１４・・・ランス
、１５・・・ランスの下ｉ部、１６・・・プラットフォ
ームの床、１７・・・プラットフォーム、２０・・・炉
体の内面上の点、２２・・・耐火被覆部の摩滅部分又は
損傷部分、２３・・・摩滅部分又は損傷部分におけるレ
ーザ光束の任意の反射点、２４・・・レーザ光束の反射
経路、１００・・・検査装置、１０１・・・台車、１０
５・・・ジンバル型プラットフォーム、１０６・・・ケ
ース、１０７・・・レーザ光束放射装置、１０８・・・
レーザ光束、１０９・・・レーザ光束受光装置又はリニ
ア・アレー・カメラ、１１０・・・三角ＡｎＩ　Ｑ用ミ
ラー、１１１・・・開口部、１１４・・・レーザ光束の
受入れ開口部、１１５・・・ミラー、１１２・・・反射
レーザ光束、１１６・・・光学フィルタ、１１７・・・
結像用レンズ、１１８・・・リニア・アレー型素子、１
１８ａ・・・光学的な部材の内の１つ、１２０，１２１
・・・ステッパ・モータ、１２０ａ、１２０ｂ−・・軸
線、１２２−・・電源装置、１２３・・・カメラ制御装
置、１２４・・・コンピュータ、１２５・・・キーボー
ド、１２６・・・プリンタ、１２７・・・パネル、１２
８・・・パッド、１２８．１２９・・・位置決め用パッ
ド、１３０・・・凹部、１３１・・・レーザ７］ｐ１定
装置の取付は軸線、１３２・・・第２パツド、１３４・
・・位置決め装置、１３５・・・空気作動型シリンダ、
１３７・・・位置決め用ピストン、１３８・・・案内ブ
ラケット、１３９・・・開口部、１４０・・・位置決め
用部材、１４３・・・ステッパ・モータ制御装置、１４
５，１４６・・・エンコーダ、１４８・・・θ軸線ホー
ム検知器１４８．１４９・・・β軸線ホーム検知器、１
５０・・・断熱部祠、２００ないし２２３・・・プログ
ラムのブロック、３００・・・レーザａｌｌ＋定装置、
θ・・・水平方向の角度、β・・・垂直方向の角度、２
．φ、ＲＨＯ・・・披ｄｌｌｌ定点の極座標のパラメー
タ。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 ＦＩＧ、　４ ＩＧ　　８ ＦＩＧ　　ＩＩＢ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、底部と側部と開いた頂部とを有し、耐火被覆が施さ
   れ、前記耐火被覆部の内部壁体が摩滅を受け、通常、大
   気温度より概ね高い温度に曝される収容体に対して使用
   される検査装置において、前記検査装置が実際に残存し
   ている耐火被覆部の厚さを測定し得る形状であり、 収容体の開口部を通して収容体内部の壁体にレーザ光束
   を放射するレーザ光束放射装置と、収容体内部の壁体で
   散乱されたレーザ光束を検知するレーザ光束受光装置と
   、 収容体の内部壁体の全範囲より狭い範囲にある複数の点
   に、レーザ光束を順次自動的に指向する装置と、 検知されたレーザ光束と、前記収容体内部の壁体の予め
   定められた範囲内の各点における耐火被覆部の実際の残
   存厚さとを相関させる装置と、前記検査装置を前記収容
   体の外であって前記収容体に隣接する位置に取り付ける
   位置決め装置とを含んで成る検査装置。 ２、前記収容体に炉体が設けられ、前記レーザ光束放射
   装置に検査装置が設けられ、前記検査装置が収容体の耐
   火被覆部の左トラニオン部分、右トラニオン部分、仕込
   みパッド部分、底部、及び、底部の羽口部分を、１つ以
   上、任意選択的に検査する請求項１記載の検査装置。 ３、前記レーザ光束放射装置が 予め定められた範囲内に点をそれぞれ確定する装置と、 前記点の極座標を形成する装置と、 概ね前記各極座標によって表わされる位置にレーザ光束
   を移動させる装置とを有し、 検知されたレーザ光束と前記収容体内部の壁体の予め定
   められた範囲内の各点における耐火被覆部の実際の残存
   厚さとを相関させる装置が、前記各点における耐火被覆
   部の実際の厚さを算出する装置を含んでいる請求項１記
   載の検査装置。 ４、前記レーザ光束放射装置にプロセッサが設けられ、
   記憶された複数の制御手順によって、前記プロセッサの
   作動が制御される請求項３に記載の検査装置。 ５、前記レーザ光束放射装置にプロセッサが設けられ、
   記憶された複数の制御手順によって、前記プロセッサの
   作動が制御される請求項１に記載の検査装置。 ６、隣接する点を離間させる距離を選択的に決める装置
   を含んで成る請求項１に記載の検査装置。 ７、溶融のための概ね垂直な姿勢から検査のための垂直
   以外の姿勢までの範囲での移動が可能であり、開いた頂
   部を有し、隣接する概ね平坦なプラットフォームの床を
   有し、内部壁体が耐火物で被覆され、前記耐火被覆部の
   内部壁体が摩滅を受け、大気温度より概ね高い温度に曝
   されるタイプの製鋼炉施設に対して使用される検査装置
   において、前記検査装置が耐火被覆部の実際の残存厚さ
   を測定する装置を含み、 収容体の開口部を通して、収容体の内部壁体に対してレ
   ーザ光束を放射するレーザ光束放射装置と、 収容体の内部の壁体で散乱されたレーザ光束を検知する
   レーザ光束受光装置と、 検知されたレーザ光束と前記収容体の内部壁体の予め定
   められた範囲の中の各点における耐火被覆部の実際の残
   存厚さとを相関させる装置と、前記検査装置が取り付け
   られ、前記検査装置を前記収容体の開口部に隣接するプ
   ラットフォームの床に位置決めする可搬型の台車と、 前記台車を前記収容体に対して繰返し高い精度で位置決
   めすることが可能な位置決め装置とが設けられ、 前記位置決め装置に第１の装置及び第２の装置が設けら
   れ、 第１の装置がプラットフォームの床に一体的に取り付け
   られ、 第２の装置が前記台車に一体的に取り付けられ、前記第
   １の装置との協働によって、前記収容体に対して予め定
   められた位置に前記台車を固定する構造である検査装置
   。 ８、前記第１の装置に１つ以上の位置決め用パッドが設
   けられ、位置決め用パッドがプラットフォームの床に取
   り外しをしないように一体的に固定され、前記第２の装
   置に位置決め装置が設けられ、位置決め装置が移動して
   前記パッドに係合することができ、位置決め装置の移動
   の範囲がプラットフォームの床から位置決め装置の後退
   位置までの範囲であり、位置決め装置の後退位置がプラ
   ットフォームの床から離れる方向にある請求項７に記載
   の検査装置。 ９、前記位置決め用装置にピストンが設けられ、ピスト
   ンの最下端部が前記パッドと流体起動型シリンダに係合
   し、流体起動型シリンダが前記ピストンを移動させ、前
   記ピストンを移動させる範囲が位置決め装置の後退位置
   から前記ピストンの最下端部が前記パッドと流体起動型
   シリンダに係合する位置までの範囲である請求項８記載
   の検査装置。 １０、前記ピストンの最下端部が半球形に類似した形状
   であり、前記パッドに凹部が設けられ、凹部がパッドと
   協働して前記ピストンの最下端部を受け入れることがで
   きる請求項９記載の検査装置。 １１、前記パッドが細長い形状であって、炉体の中心線
   を横断するように取り付けられる請求項１０に記載の検
   査装置。 １２、前記第１の装置が１対の位置決め用パッドを有し
   、位置決め用パッドがプラットフォームの床に取り外し
   を行わないように一体的に取り付けられ、前記第２の装
   置に１対の位置決め装置が設けられ、位置決め装置が台
   車の側部に取り外しを行わないように一体的に取り付け
   られ、前記位置決め装置が前記台車を移動させることが
   でき、前記台車の移動が、概ね前記各位置決め用装置を
   前記１つのパッドに係合させる位置で、前記各位置決め
   用装置を前記１つのパッドに係合させるように行われる
   請求項７に記載の検査装置。 １３、前記位置決め装置にピストンが設けられ、ピスト
   ンの最下端部が前記パッドと流体起動型シリンダに係合
   し、流体起動型シリンダが前記ピストンを移動させ、前
   記ピストンの移動範囲が後退位置から係合位置までの範
   囲である請求項１２に記載の検査装置。 １４、前記ピストンの最下端部が半球形に類似した形状
   であり、前記パッドに凹部が設けられ、凹部がパッドと
   協働して前記ピストンの最下端部を受け入れる請求項１
   ３記載の検査装置。 １５、前記パッドの１つが丸い形状であり、前記他のパ
   ッドが細長い形状であり、炉体の中心線を横断するよう
   に取り付けられる請求項１４記載の検査装置。 １６、前記パッドが収容体の開口部からほぼ等しい距離
   の位置に位置決めされる請求項１２記載の検査装置。 １７、台車を垂直に位置決めする装置を含む請求項７記
   載の検査装置。 １８、台車をプラットフォームの床に対して上下させる
   ために前記位置決め用装置に一体的に取り付けられる装
   置を含む請求項９記載の検査装置。 １９、前記位置決め用装置に一体的に取り付けられて、
   台車をプラットフォームの床に対して上下させることが
   できる装置を含む請求項１３記載の検査装置。 ２０、第３のピストンとシリンダとが設けられ、シリン
   ダが台車の後部に取り付けられ、第３のピストンとシリ
   ンダとがプラットフォームの床に対して台車を上下させ
   る請求項１９記載の検査装置。 ２１、前記全てのシリンダが同時に起動されて、台車を
   プラットフォームの床に対して上下させる請求項２０記
   載の検査装置。 ２２、前記第１の装置が１対の位置決め用パッドを有し
   、位置決め用パッドがプラットフォームの床に永久的に
   取り外しを行わないように一体的に取り付けられ、前記
   第２の装置に流体起動型シリンダとピストンとが設けら
   れ、流体起動型シリンダが台車の側部に一体的に取り付
   けられ、前記各シリンダがピストンを作動させ、前記ピ
   ストンの作動範囲がプラットフォームの床から離れてい
   る後退位置から、前記各ピストンの最下端部が前記パッ
   ドの各１つに係合する位置までの範囲であり、前記パッ
   ドに凹部が設けられ、前記パッドの凹部がパッドと協働
   して前記ピストンの最下端部を受け入れ、前記１つのパ
   ッドが細長い形状であり、炉体の中心線を横断するよう
   に取り付けられ、前記パッドが収容体の開口部からほぼ
   等しい距離の位置に取り付けられる請求項７記載の検査
   装置。 ２３、第３のピストンとシリンダとが設けられ、シリン
   ダが台車の後部に取り付けられ、前記各ピストンが台車
   に係合してこれを上下させ、前記台車の上下移動によっ
   て検査装置を炉体に合わせることができる請求項２２記
   載の検査装置。 ２４、底部と、側部と、開いた頂部を有し、内部壁体が
   耐火物によって被覆され、前記耐火被覆部の内部壁体が
   摩滅を受ける構造である製鋼炉の、炉体の耐火被覆部の
   実際の残存厚さを測定する検査方法において、前記検査
   方法が、 炉体の開口部を通して、炉体の内部壁体にレーザ光束を
   放射するレーザ光束放射装置と炉体内部の壁体で散乱さ
   れたレーザ光束を検知するレーザ光束受光装置とを有す
   る検査装置を、炉体の外で位置決めする段階と、 炉体の内部壁体の予め定められた範囲を決めるために複
   数の点を選定する段階と、 前記選定された各点を相関させる段階と、 前記選定された各点の相関性を用いて、前記予め定めら
   れた範囲の中の前記選定された各点に概ねかつ自動的に
   、前記レーザ光束を放射する段階と、 前記選定された各点で散乱されたレーザ光束を検知する
   段階と 検知されたレーザ光束と前記炉体の内部壁体の予め定め
   られた範囲内の各点における耐火被覆部の残存厚さとを
   相関させる段階とを有して成る検査方法。 ２５、前記検知されたレーザ光束と前記耐火被覆部の残
   存厚さとを相関させる段階が前記各点を極座標を用いて
   表わす段階を有し、前記レーザ光束を放射する段階が前
   記極座標で表わされた各点に向けて前記レーザ光束を放
   射する段階を有する請求項２４記載の検査方法。 ２６、前記レーザ光束を検知する段階と、前記検知され
   たレーザ光束と前記耐火被覆部の残存厚さとを相関させ
   る段階とが、前記各点で散乱されたレーザ光束の測定を
   複数回行い、前記複数回の測定の読みを平均し、その平
   均値を用いて前記検知されるレーザ光束を作り出す段階
   を含む請求項２５に記載の検査方法。 ２７、耐火物により被覆されて溶融状態の鋼を収容する
   炉体における溶融状態の鋼の深さを測定する方法が、 溶融状態の鋼を収容する部分における溶融状態の鋼の深
   さが溶融状態の鋼の容積によって変化する炉体の空虚時
   における内面上に複数の点の位置を決める段階と、 炉体内部の溶融状態の鋼を収容する部分の容積を前記複
   数の点を用いて計算する段階と、仕込まれる鋼の溶融時
   の容積を鋼の仕込み量の関数として求める段階と、 前記計算により求められる炉体内部の溶融状態の鋼を収
   容する部分の容積と、鋼の仕込み量の関数として求めら
   れる鋼の溶融時の容積とを用いて、炉体の内部の溶融鋼
   の深さを、鋼の仕込み量の関数として計算する段階とを
   有する検査方法。 ２８、前記プロセッサが、 炉体の溶融状態の鋼を収容する部分の内面の複数の点の
   位置を記憶する段階と、 前記点を用いて前記炉体の溶融状態の鋼を収容する部分
   の容積を計算する段階と、 仕込まれる鋼が溶融時に占める容積を鋼の仕込み量の関
   数として求める段階と、 前記炉体の溶融状態の鋼を収容する部分の容積の計算値
   と、鋼の仕込み量の関数として求められる鋼の溶融時の
   容積の値とを用いて、炉体の内部における溶融状態の鋼
   の深さを、鋼の仕込み量の関数として計算する段階とを
   実行する請求項４に記載の検査装置。