JPH03131725A - 溶銑レベル計測装置 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は高炉の羽口内を光伝送媒体を用いて観察し、レ
ースウェイの溶銑レベルを計測する溶銑レベル計測装置
に関する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕ファイ
バースコープを内蔵したゾンデを羽口から挿入し、レー
スウェイ　（羽口からの衝風に、よってコークスが吹き
飛ばされて形成される領域）内の形状、大きさ等を撮影
することにより、溶銑のレベルを測定する装置が種々開
発されている。

従来のファイバースコープは１本の光ファイバを１つの
画素として用いるため数万本の光ファイバを束にして用
いることが普通であった。従って、ファイバースコープ
の直径はｌＯ〜２０龍となる。これを更にゾンデに内蔵
するとゾンデ直径は３０〜４０寵になり、羽口内径とゾ
ンデ直径とがほぼ等しくなる。

このため、従来のゾンデを羽口から挿入して測定を行な
った場合、ゾンデにより羽口がふさがれて羽口からの送
風、微粉炭の吹き込みが妨げられ、高（０／Ｃ）比の高
炉操業条件で安定した操業を行うことができず、複数の
羽口から同時にファイバースコープを挿入して計測を行
うことができなかった。また従来のファイバースコープ
を内蔵するためには大型のゾンデが必要であり、設備投
資に多額の費用を要するという問題があった。

また、画像伝送素子である集束型ロッドレンズを用いる
ことにより、単一の光ファイバで画像を伝送する方法が
知られているが、この方法を適用できる光ファイバは直
線的で短いものに限られており、羽口から挿入してレー
スウェイ内を撮影するのには適さない。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、ホロ
グラム記録素子を用いることにより、羽口への挿入部分
を細くすることができ、高炉の操業に影響を与えること
がなく、また設備に要するコストを従来に比して低減さ
せることができ溶銑レベル計測装置を提供することをそ
の目的とする。

〔課題を解決するための手段〕 本発明に係る溶銑レベル計測装置は、高炉の羽口へ光伝
送媒体の一端部を挿入してレースウェイの溶銑レベルを
計測する装置において、２本の光伝送媒体と、第１の光
伝送媒体の他端部に臨ませてあるホログラム記録素子と
、第２の光伝送媒体の他端部及びホログラム記録素子へ
投射される可干渉光の発生源と、前記光伝送媒体の一端
部を羽口から抽出する手段と、抽出した状態にある第１
の光伝送媒体の他端に臨ませた、ホログラム記録素子か
らの再生像の撮影手段と、該手段による撮影結果を画像
処理することによりレースウェイの溶銑レベルを検出す
る手段とを具備することを特徴とする。

〔作用〕

前記第２の光伝送媒体の他端部へ可干渉光を投射し、そ
の一端部（羽口内）から出射させる。それによって照射
されたレースウェイの像は第１の光伝送媒体の一端部（
羽口内）からその他端部へ伝送され、ホログラム記録素
子に記録される。次に光伝送媒体の前記一端部を炉外へ
抽出する。そして可干渉光をホログラム記録素子に照射
するとこれに臨ませた光伝送媒体の一端部（この状態で
は羽口外にある）に再生像が得られる。これが撮影され
、画像処理で溶銑レベルが求められる。

〔実施例〕

以下、本発明をその実施例を示す図面に基づき具体的に
説明する。第１図は本発明に係る溶銑レヘル計測装置の
構成を示す模式図であり、図中１は高炉内状況を模式的
に示したものである。

高炉１の炉床内円周方向には羽口１１が４等配されて設
けられている（他の３つは図示せず）。羽口１１内には
これと略同型を有するブローパイプ４の一端部が挿入さ
れており、該ブローパイプ４を通じて羽口１１から炉内
へ所定量の０．　、ＰＣＩ、　０１を含有した熱風が吹
込まれるようになっている。これにより高炉１内の羽口
１１近傍のコークスが吹きとばされレースウェイ１００
が形成される。

ブローパイプ４の他端部には遮断弁５を介してチャンバ
６が連結されている。２本の光ファイバＡ＋、Ａｚから
なる光フアイバ対２がゾンデ２０に内蔵されており、該
ゾンデ２０はその軸方向に移動自在にチャンバ６内に挿
通されている。ゾンデ２０及び光フアイバ対２の一端部
は、夫々レースウェイ１００内に挿入され、またここか
ら抽出される。

抽出時にはチャンバ６の一端部りの位置に配されたＣＣ
Ｄカメラ６２により再生像の撮影が行われる。

ゾンデ２０はチャンバ６内の前後に対をなして設けであ
るロール６１．６１及びチャンバ６の他端側に取付けら
れた伸縮管７により支持されているので、光フアイバ対
２がその移動に伴い振動することが防止され、測定精度
が良好となる。光ファイバＡ２の高炉側先端部には図示
しないマイクロレンズを取付けてあり、ここから出射す
るレーザ光（可干渉光）の投射域を広げている。

ゾンデ２０の伸縮管７から突出している部分には駆動シ
ーケンサ１２の指令を受けてこれを軸方向に移動せしめ
る駆動部８が取付けられている。更に光ファイバＡ、、
Ａ２の他端部はゾンデ２０から延出され、光ファイバＡ
２の他端部はシャッタ八に臨ませて、光ファイバＡ１の
他端部はＢＳＯ結晶を用いてなるホログラム記録素子９
５に臨ませて配される。光学系９の構成は次の通りであ
る。即ちレーザ発生器９１から発せられたレーザ光は分
光器９２により２分割され、一方が前記シャッタＡを介
して光ファイバＡ２に入射するようにしである。分光器
９２によって分割された他方のレーザ光は、反射鏡９４
、シャッタＢ及び反射鏡９４を介して前記ホログラム記
録素子９５へ入射するようになっている。

チャンバ６内の一端部りの位置にはゾンデ２０の同軸上
とそこから退避する位置とに移動可能な反射鏡３が配設
されている。ゾンデ２０を羽口１１から抽出し、先端を
チャンハロ内に入れたときに反射鏡３を光ファイバＡ＋
、Ａｚの一端部へ臨ませるべく前記同軸上に移動させ、
光ファイバＡ１を伝送されてきた光による再生像をＣＣ
Ｄカメラ６２により撮影させる。ＣＣＤカメラ６２によ
って撮影された再生像はモニタ１３に表示され、また２
値化処理等により溶銑とその上部空間との識別を行う画
像処理が行われる。この画像処理により溶銑レベルが計
測されることになる。この画像処理は以下に説明する各
部の動作制御を行う測定制御部１０によって行われる。

計測結果は高炉操作制御部１４へ送信される。高炉操作
制御部１４は送信された結果に基づいて炉頂から装入す
る装入物の分布・比率を決定し、装入物の分布・比率制
御部１５へ入力する。装入物の分布・比率制御部１５は
これを受けて装入機構駆動部１７の動作を制御する。ま
た同様にして高炉操作制御部１４は羽口１１の０！　、
　ＰＣＩ　、　０１吹込み量を決定し、吹込み制御部１
６へ入力する。吹込み制御部１６はこれを受けてブロー
パイプ４へ吹込む０、　、　ＰＣＩ　、　０１量を制御
する。

第２図は本発明の溶銑レベル計測装置によりレースウェ
イ内の測定を行う場合の手順を示すフローチャートであ
る。

まず遮断弁５を開き（Ｓｌ）、駆動部８を駆動させてゾ
ンデ２０をその先端部がレースウェイ１００内の測定深
さに達するまで前進させる（Ｓ２）。そしてシャッタＡ
、Ｂを開き、またレーザ発生器９１を駆動する。レーザ
光は分光器９２により２つに分けられ光ファイバＡ！の
他端部に入射され、またホログラム記録素子９５に照射
される。光フアイバＡ２内を伝送された光はレースウェ
イ１００内を照射し、その像が光ファイバＡ１を介して
ホログラム記録素子９５に投影される。そうするとホロ
グラフィの原理によりレースウェイ内の画像がホログラ
ム像としてホログラム記録素子９５内に記録される（Ｓ
３）。

記録後は直ちにシャッタＡ、Ｂを閉じる。記録終了後、
ゾンデ２０はレースウェイ１００内からチャンバ６内の
ＣＣＤカメラ６２撮影位置まで後退させ（Ｓ４）、遮断
弁５を閉じ（Ｓ５）、チャンバ６内のガスを置換してチ
ャンバ６内のガスを清浄にする（Ｓ６）。

反射鏡３をゾンデ２０の先端に臨む位置に移動させシャ
ッタＡを閉、シャッタＢを開にしてレーザ発生器９１か
らレーザ光を一定時間照射する。これによりホログラム
記録素子９５に記録されたホログラム像は位相共役光と
して再生され、光ファイバＡ１を通じてチャンバ６内の
反射鏡３へ伝送され、ここでＣＣＤカメラ６２の撮影位
置に反射され、ＣＣＤカメラ６２により撮影される（Ｓ
７）。

撮影された像は測定制御部１０へ送られ画像処理される
。これによりレースウェイ１００内の溶銑レベルが検出
され、またモニタ１３に表示され、溶銑の上面が特定さ
れる（Ｓ８）。

上述の如き処理手順により高炉の円周方向に４等配され
た夫々の羽口にゾンデを挿入してレースウェイ内の溶銑
レベル計測を行うと高炉の周方向のレベル分布を検知す
ることができる。また夫々のレースウェイの溶銑レベル
を連続測定することにより、溶銑レベルの変化率を検知
することができる。

そしてこの測定結果に基づいて上述した如く炉頂からの
装入物の分布・比率（層厚）を制御し、炉況を安定させ
る。また同様にして各羽口毎の０２゜ＰＣＩ　、　Ｏｆ
の吹込み量を制御し、各レースウェイの溶銑レベル及び
その変化率を所定値にし、安定した高炉の操業が行える
。

なお上述の実施例ではレーザ光の伝送゛に各１本の光フ
ァイバＡ＋　、Ａｔを用いたが１本の光ファイバに限る
ものではな（、伝送の往路、復路の夫々を複数の光ファ
イバで構成することとしてもよい。

〔発明の効果〕

以上のように本発明の計測装置は光伝送媒体として細い
ものを用い得るので、安価に構成でき、高炉操業に悪影
響を及ぼすことがない。

また、画像は一旦記録した上で撮影するのて゛、撮影位
置を高温域から外れた所に設けることができ、撮影手段
及びその熱保護に過大な設備を要することがない等本発
明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る溶銑レベル計測装置の構成を示す
模式図、第２図は本発明の溶銑レベル計測装置により計
測を行った場合の処理手順を示すフローチャートである
。 １・・・高炉　２・・・光フアイバ対　１０・・・測定
制御部１１・・・羽口　１３・・・モニタ　６２・・・
ＣＣＤカメラ９１・・・レーザ発生器　９５・・・ホロ
グラム記録素子１００・・・レースウェイ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、高炉の羽口へ光伝送媒体の一端部を挿入してレース
   ウェイの溶銑レベルを計測する装置において、 ２本の光伝送媒体と、第１の光伝送媒体の他端部に臨ま
   せてあるホログラム記録素子と、第２の光伝送媒体の他
   端部及びホログラム記録素子へ投射される可干渉光の発
   生源と、 前記光伝送媒体の一端部を羽口から抽出する手段と、 抽出した状態にある第１の光伝送媒体の他端に臨ませた
   、ホログラム記録素子からの再生像の撮影手段と、 該手段による撮影結果を画像処理することによりレース
   ウェイの溶銑レベルを検出する手段と を具備することを特徴とする溶銑レベル計測装置。