JPH10185654A - 炉内溶融物の液面レベル検出方法 - Google Patents
炉内溶融物の液面レベル検出方法Info
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- JPH10185654A JPH10185654A JP8341059A JP34105996A JPH10185654A JP H10185654 A JPH10185654 A JP H10185654A JP 8341059 A JP8341059 A JP 8341059A JP 34105996 A JP34105996 A JP 34105996A JP H10185654 A JPH10185654 A JP H10185654A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 弾性波送信子および受信子の炉壁への当接力
その他に起因した送受信系のゲイン変動の影響を受ける
ことなく、炉内溶融物の液面レベルを長期間に亘って安
定して検出できる液面レベル検出方法を提供する。 【解決手段】 周囲を耐火物で覆われた炉外壁に弾性波
送信子11および弾性波受信子12を設置して、弾性波送信
子11から炉内に向けて弾性波を放射し、その弾性波の放
射によって弾性波受信子12から得られる受信信号に基づ
いて炉内溶融物101 の液面レベルを検出するにあたり、
弾性波受信子12により炉外壁表面を伝播する表面波およ
び炉内壁における反射エコーを受信して、その表面波の
波高に基づいて反射エコーの波高を補正し、この補正さ
れた反射エコーの波高に基づいて液面レベルを検出す
る。
その他に起因した送受信系のゲイン変動の影響を受ける
ことなく、炉内溶融物の液面レベルを長期間に亘って安
定して検出できる液面レベル検出方法を提供する。 【解決手段】 周囲を耐火物で覆われた炉外壁に弾性波
送信子11および弾性波受信子12を設置して、弾性波送信
子11から炉内に向けて弾性波を放射し、その弾性波の放
射によって弾性波受信子12から得られる受信信号に基づ
いて炉内溶融物101 の液面レベルを検出するにあたり、
弾性波受信子12により炉外壁表面を伝播する表面波およ
び炉内壁における反射エコーを受信して、その表面波の
波高に基づいて反射エコーの波高を補正し、この補正さ
れた反射エコーの波高に基づいて液面レベルを検出す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、高炉やその他の
炉内における溶融物の液面レベルを検出する方法に関す
るものである。以下、説明の便宜上、高炉内の溶銑の液
面レベルの検出方法を例にとって説明する。
炉内における溶融物の液面レベルを検出する方法に関す
るものである。以下、説明の便宜上、高炉内の溶銑の液
面レベルの検出方法を例にとって説明する。
【０００２】
【従来の技術】高炉の操業にあたって、炉底湯溜まり部
における溶銑の液面レベル（以下、単に「溶銑レベル」
という）を検知することは、操業効率を向上させる上で
極めて重要である。特に、溶銑レベルが許容レベルを越
えて上昇した場合には、羽口送風圧の上昇など炉況の不
安定化につながり、ときには出銑・出滓不良や溶滓の逆
流といったトラブルを招き、多大な損失となる。このよ
うなことから、溶銑レベルを検知することは、炉操業の
監視という点からも、不可欠な作業である。
における溶銑の液面レベル（以下、単に「溶銑レベル」
という）を検知することは、操業効率を向上させる上で
極めて重要である。特に、溶銑レベルが許容レベルを越
えて上昇した場合には、羽口送風圧の上昇など炉況の不
安定化につながり、ときには出銑・出滓不良や溶滓の逆
流といったトラブルを招き、多大な損失となる。このよ
うなことから、溶銑レベルを検知することは、炉操業の
監視という点からも、不可欠な作業である。
【０００３】このような高炉内の溶銑レベルを検知する
方法として、例えば、特開昭５２−１２７３５４号公報
には、炉壁に垂直探傷法超音波探触子を高さ方向に複数
個配置し、各探触子の受信する反射超音波のレベルを比
較することにより、炉内の溶銑レベルを検知するように
したものが開示されている。
方法として、例えば、特開昭５２−１２７３５４号公報
には、炉壁に垂直探傷法超音波探触子を高さ方向に複数
個配置し、各探触子の受信する反射超音波のレベルを比
較することにより、炉内の溶銑レベルを検知するように
したものが開示されている。
【０００４】また、本出願人も、炉の外壁から弾性波を
放射して炉内壁面からの反射波を受波し、その受波した
反射波の波高と、炉の高さ方向における反射波の受波位
置と、反射波の波高と炉内溶融物液面位置とに関して予
め設定した対応関係と、に基づいて炉内溶融物の溶銑レ
ベルを算出するようにしたものを既に開発している（特
願平７−３０４５６５号）。
放射して炉内壁面からの反射波を受波し、その受波した
反射波の波高と、炉の高さ方向における反射波の受波位
置と、反射波の波高と炉内溶融物液面位置とに関して予
め設定した対応関係と、に基づいて炉内溶融物の溶銑レ
ベルを算出するようにしたものを既に開発している（特
願平７−３０４５６５号）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者らの種々の検討によれば、上述したように超音波等の
弾性波を用いて炉内の溶銑レベルを測定する方法にあっ
ては、以下のような改良すべき点があることが判明し
た。すなわち、上述した溶銑レベル測定方法において、
溶銑のあり、なしの判定、あるいは溶銑レベル算出の基
となるのは、受信波形中の炉内壁面での反射エコーの波
高であり、その検出法としては、予め設定した時間区間
の中での最大値、あるいは絶対値の最大値を検出するよ
うにしている。
者らの種々の検討によれば、上述したように超音波等の
弾性波を用いて炉内の溶銑レベルを測定する方法にあっ
ては、以下のような改良すべき点があることが判明し
た。すなわち、上述した溶銑レベル測定方法において、
溶銑のあり、なしの判定、あるいは溶銑レベル算出の基
となるのは、受信波形中の炉内壁面での反射エコーの波
高であり、その検出法としては、予め設定した時間区間
の中での最大値、あるいは絶対値の最大値を検出するよ
うにしている。
【０００６】ここで、一般に超音波探触子等の弾性波の
送信および受信には、圧電素子が使用されるが、圧電素
子の圧電効率（電気−音響変換係数）は、応力や温度の
影響を受けることが知られている。このため、高炉等に
超音波探触子を長期間設置しておくと、炉壁耐火物の熱
膨張等による外力が探触子に作用する場合があり、また
炉壁外面の温度変化等により探触子自身の温度が変化し
て、検出すべき反射エコーの波高に誤差が生じることに
なる。
送信および受信には、圧電素子が使用されるが、圧電素
子の圧電効率（電気−音響変換係数）は、応力や温度の
影響を受けることが知られている。このため、高炉等に
超音波探触子を長期間設置しておくと、炉壁耐火物の熱
膨張等による外力が探触子に作用する場合があり、また
炉壁外面の温度変化等により探触子自身の温度が変化し
て、検出すべき反射エコーの波高に誤差が生じることに
なる。
【０００７】このような問題を解決する方法としては、
例えば、超音波探触子の設置面での温度や応力を同時に
モニタし、それらのモニタ量と予め作成しておいた探触
子の感度校正関係とから算出したゲイン補正値により、
反射エコーの波高を補正することが考えられる。しか
し、この場合には、探触子のゲイン変動に影響を与える
因子毎の測定手段を付加する必要があると共に、それら
の測定値に対応する探触子の感度校正関係を予め求めて
おく必要があるため、装置構成が複雑になるばかりか、
補正の後処理も複雑になるという問題が生じることにな
る。
例えば、超音波探触子の設置面での温度や応力を同時に
モニタし、それらのモニタ量と予め作成しておいた探触
子の感度校正関係とから算出したゲイン補正値により、
反射エコーの波高を補正することが考えられる。しか
し、この場合には、探触子のゲイン変動に影響を与える
因子毎の測定手段を付加する必要があると共に、それら
の測定値に対応する探触子の感度校正関係を予め求めて
おく必要があるため、装置構成が複雑になるばかりか、
補正の後処理も複雑になるという問題が生じることにな
る。
【０００８】また、他の解決方法としては、超音波探傷
の分野で知られているように、媒質に予め基準穴を開
け、その基準穴のエコー高さにより、検出すべきエコー
波高を補正することが考えられる。この方法によれば、
超音波送受信関係の総合的なゲインを簡単に補正できる
という利点があるが、他方では、媒質に予め基準穴を開
けるため、炉壁の強度を損ねるおそれがあり、また長時
間の稼働によって炉壁厚みが減少した場合には、基準穴
からのエコーと内壁面からのエコーとの区別が困難にな
ったり、あるいは炉壁の位置まで溶損した後は適用不可
能になる、等の問題が生じることになる。
の分野で知られているように、媒質に予め基準穴を開
け、その基準穴のエコー高さにより、検出すべきエコー
波高を補正することが考えられる。この方法によれば、
超音波送受信関係の総合的なゲインを簡単に補正できる
という利点があるが、他方では、媒質に予め基準穴を開
けるため、炉壁の強度を損ねるおそれがあり、また長時
間の稼働によって炉壁厚みが減少した場合には、基準穴
からのエコーと内壁面からのエコーとの区別が困難にな
ったり、あるいは炉壁の位置まで溶損した後は適用不可
能になる、等の問題が生じることになる。
【０００９】この発明は、このような問題点に着目して
なされたもので、弾性波送信子および受信子の炉壁への
当接力その他に起因した送受信系のゲイン変動の影響を
受けることなく、炉内溶融物の液面レベルを長期間に亘
って安定して検出できる液面レベル検出方法を提供する
ことにある。
なされたもので、弾性波送信子および受信子の炉壁への
当接力その他に起因した送受信系のゲイン変動の影響を
受けることなく、炉内溶融物の液面レベルを長期間に亘
って安定して検出できる液面レベル検出方法を提供する
ことにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明は、周囲を耐火物で覆われた炉外壁に弾性
波送信子および弾性波受信子を設置して、前記弾性波送
信子から炉内に向けて弾性波を放射し、その弾性波の放
射によって前記弾性波受信子から得られる受信信号に基
づいて炉内溶融物の液面レベルを検出するにあたり、前
記弾性波受信子により炉外壁表面を伝播する表面波およ
び炉内壁における反射エコーを受信して、その表面波の
波高に基づいて反射エコーの波高を補正し、この補正さ
れた反射エコーの波高に基づいて前記液面レベルを検出
することを特徴とするものである。
め、この発明は、周囲を耐火物で覆われた炉外壁に弾性
波送信子および弾性波受信子を設置して、前記弾性波送
信子から炉内に向けて弾性波を放射し、その弾性波の放
射によって前記弾性波受信子から得られる受信信号に基
づいて炉内溶融物の液面レベルを検出するにあたり、前
記弾性波受信子により炉外壁表面を伝播する表面波およ
び炉内壁における反射エコーを受信して、その表面波の
波高に基づいて反射エコーの波高を補正し、この補正さ
れた反射エコーの波高に基づいて前記液面レベルを検出
することを特徴とするものである。
【００１１】この発明の好ましい一実施形態では、前記
反射エコーの波高を、前記表面波の波高で除して補正す
る。
反射エコーの波高を、前記表面波の波高で除して補正す
る。
【００１２】この発明の好ましい他の実施形態では、前
記表面波の波高が所定値となるように前記受信信号を増
幅して、前記反射エコーの波高を補正する。
記表面波の波高が所定値となるように前記受信信号を増
幅して、前記反射エコーの波高を補正する。
【００１３】この発明の好ましいさらに他の実施形態で
は、上記のように前記表面波の波高が所定値となるよう
に前記受信信号を増幅して、前記反射エコーの波高を補
正する場合において、前記表面波の波高が最大増幅電圧
を超えているときは、該表面波の波高が所定時間、前記
最大増幅電圧となるように前記受信信号を増幅して、前
記反射エコーの波高を補正する。
は、上記のように前記表面波の波高が所定値となるよう
に前記受信信号を増幅して、前記反射エコーの波高を補
正する場合において、前記表面波の波高が最大増幅電圧
を超えているときは、該表面波の波高が所定時間、前記
最大増幅電圧となるように前記受信信号を増幅して、前
記反射エコーの波高を補正する。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１は、この発明の原理を説明す
るための図である。図１に示すように、固体媒質よりな
る炉１の外壁に弾性波送信子２および弾性波受信子３を
取り付け、送信子２にパルス電圧を送信して炉内部に弾
性波（縦波送信波）、例えば超音波を放射すると、受信
子３には、媒質内を垂直に進行して反射面で反射された
反射エコー（縦波反射波）の他に、壁面に沿って進行し
てきた表面波も入射し、その出力電圧波形は図２に示す
ようになる。
るための図である。図１に示すように、固体媒質よりな
る炉１の外壁に弾性波送信子２および弾性波受信子３を
取り付け、送信子２にパルス電圧を送信して炉内部に弾
性波（縦波送信波）、例えば超音波を放射すると、受信
子３には、媒質内を垂直に進行して反射面で反射された
反射エコー（縦波反射波）の他に、壁面に沿って進行し
てきた表面波も入射し、その出力電圧波形は図２に示す
ようになる。
【００１５】図２に示す出力電圧波形において、反射エ
コーの波高Ｖｅおよび表面波の波高Ｖｓは、図１におい
て、送信子２への送信（印加）パルス電圧をＶｐ、該送
信子２の電気−音響変換係数をＧ1 、反射伝播経路のゲ
インをＤ1 、炉壁内面での反射率をｒ、受信子３の電気
−音響変換係数をＧ2 、該受信子３の出力信号を処理す
る超音波計測機器（図示せず）のゲインをＡ、表面波伝
播経路のゲインをＤ2とすると、 Ｖｅ＝ＶｐＧ1 Ｄ1 ｒＧ2 Ａ Ｖｓ＝ＶｐＧ1 Ｄ2 Ｇ2 Ａ で表される。
コーの波高Ｖｅおよび表面波の波高Ｖｓは、図１におい
て、送信子２への送信（印加）パルス電圧をＶｐ、該送
信子２の電気−音響変換係数をＧ1 、反射伝播経路のゲ
インをＤ1 、炉壁内面での反射率をｒ、受信子３の電気
−音響変換係数をＧ2 、該受信子３の出力信号を処理す
る超音波計測機器（図示せず）のゲインをＡ、表面波伝
播経路のゲインをＤ2とすると、 Ｖｅ＝ＶｐＧ1 Ｄ1 ｒＧ2 Ａ Ｖｓ＝ＶｐＧ1 Ｄ2 Ｇ2 Ａ で表される。
【００１６】ここで、送信子２および受信子３は、炉１
に固定的に配置されるので、反射伝播経路のゲインＤ1
および表面波伝播経路のゲインＤ2 は、定数とみなすこ
とができる。したがって、例えば、反射エコーの波高Ｖ
ｅを表面波の波高Ｖｓで除して、それらの比をとると、 Ｖｅ／Ｖｓ＝ｒ（Ｄ1 ／Ｄ2 ） となって、炉壁内面での反射率ｒにのみ比例した量とな
る。すなわち、同一の受信波形中のＶｅとＶｓとの比を
とることにより、送信パルス電圧Ｖｐ、送信子２の電気
−音響変換係数Ｇ1 、受信子３の電気−音響変換係数Ｇ
2 が変動しても、それらの影響を受けることなく、炉壁
内面での反射率ｒにのみ関係した計測結果を得ることが
できる。
に固定的に配置されるので、反射伝播経路のゲインＤ1
および表面波伝播経路のゲインＤ2 は、定数とみなすこ
とができる。したがって、例えば、反射エコーの波高Ｖ
ｅを表面波の波高Ｖｓで除して、それらの比をとると、 Ｖｅ／Ｖｓ＝ｒ（Ｄ1 ／Ｄ2 ） となって、炉壁内面での反射率ｒにのみ比例した量とな
る。すなわち、同一の受信波形中のＶｅとＶｓとの比を
とることにより、送信パルス電圧Ｖｐ、送信子２の電気
−音響変換係数Ｇ1 、受信子３の電気−音響変換係数Ｇ
2 が変動しても、それらの影響を受けることなく、炉壁
内面での反射率ｒにのみ関係した計測結果を得ることが
できる。
【００１７】また、上記の除算をする代わりに、表面波
の波高Ｖｓが所定値Ｖｓo となるように、超音波計測機
器のゲインＡを調整すると、 Ａ＝Ｖｓo ／（ＶｐＧ1 Ｄ2 Ｇ2 ） となるので、ゲイン変更後の反射エコーの波高Ｖｅ′
は、
の波高Ｖｓが所定値Ｖｓo となるように、超音波計測機
器のゲインＡを調整すると、 Ａ＝Ｖｓo ／（ＶｐＧ1 Ｄ2 Ｇ2 ） となるので、ゲイン変更後の反射エコーの波高Ｖｅ′
は、
【数１】 となる。したがって、上記の除算の場合と同様に、Ｖ
ｐ、Ｇ1 およびＧ2 の変動の影響を受けることなく、ｒ
にのみ関係した計測結果を得ることができる。
ｐ、Ｇ1 およびＧ2 の変動の影響を受けることなく、ｒ
にのみ関係した計測結果を得ることができる。
【００１８】なお、このように表面波の波高Ｖｓが所定
値Ｖｓo となるように、超音波計測機器のゲインＡを調
整する場合において、Ｖｓが既に超音波計測機器での最
大増幅電圧、すなわちＶｓo を超えているときは、Ｖｓ
が所定時間、Ｖｓo となるように増幅して、Ｖｅを補正
する。このようにすれば、同様に、Ｖｐ、Ｇ1 およびＧ
2 の変動の影響を受けることなく、ｒにのみ関係した計
測結果を得ることができる。
値Ｖｓo となるように、超音波計測機器のゲインＡを調
整する場合において、Ｖｓが既に超音波計測機器での最
大増幅電圧、すなわちＶｓo を超えているときは、Ｖｓ
が所定時間、Ｖｓo となるように増幅して、Ｖｅを補正
する。このようにすれば、同様に、Ｖｐ、Ｇ1 およびＧ
2 の変動の影響を受けることなく、ｒにのみ関係した計
測結果を得ることができる。
【００１９】上記のようにして、弾性波受信子３で受信
した受信波形から、補正された反射エコーの波高Ｖｅ／
Ｖｓ、あるいはＶｅ′を求めたら、それに基づいて炉内
溶融物の液面レベルの算出する。例えば、上述した本出
願人の提案に係る液面レベル測定方法においては、観測
される反射エコーの波高Ｖと、炉内溶融物の液面レベル
Ｌとの関係は、送受信子の設置高さをｈとすると、
した受信波形から、補正された反射エコーの波高Ｖｅ／
Ｖｓ、あるいはＶｅ′を求めたら、それに基づいて炉内
溶融物の液面レベルの算出する。例えば、上述した本出
願人の提案に係る液面レベル測定方法においては、観測
される反射エコーの波高Ｖと、炉内溶融物の液面レベル
Ｌとの関係は、送受信子の設置高さをｈとすると、
【数２】 で表され、Ｆ（ｘ）の逆関数Ｇ（ｘ）を用いて変形した
式
式
【数３】 に基づいて、検出した反射エコーの波高Ｖから液面高さ
Ｌを算出することができるので、この波高Ｖの代わり
に、補正された反射エコーの波高Ｖｅ／Ｖｓ、あるいは
Ｖｅ′を用いた式
Ｌを算出することができるので、この波高Ｖの代わり
に、補正された反射エコーの波高Ｖｅ／Ｖｓ、あるいは
Ｖｅ′を用いた式
【数４】 に基づいて液面レベルを算出することができる。なお、
この発明は、上記の算出方法以外にも、反射エコーの波
高に基づいて液面レベルを検出する方法に広く適用する
ことができる。
この発明は、上記の算出方法以外にも、反射エコーの波
高に基づいて液面レベルを検出する方法に広く適用する
ことができる。
【００２０】
【実施例】図３は、この発明に係る炉内溶融物の液面レ
ベル検出方法を実施する装置の一例の構成を示す図であ
る。図３において、１００は耐火物よりなる炉、１０１
は炉内溶融物、１１は弾性波送信子、１２は弾性波受信
子、１３は弾性波計測器、１４は反射エコー検出回路、
１５は表面波検出回路、１６は除算回路、１７は演算回
路、１８は表示装置を示す。
ベル検出方法を実施する装置の一例の構成を示す図であ
る。図３において、１００は耐火物よりなる炉、１０１
は炉内溶融物、１１は弾性波送信子、１２は弾性波受信
子、１３は弾性波計測器、１４は反射エコー検出回路、
１５は表面波検出回路、１６は除算回路、１７は演算回
路、１８は表示装置を示す。
【００２１】弾性波送信子１１および受信子１２は、圧
電材料の電気−音響変換効果を利用したもので、好適に
は、数十ｋＨｚ〜２００ｋＨｚ程度の弾性波を送受信す
る一般に安価に市販されているものを用いる。これら弾
性波送信子１１および受信子１２は、好適には、適当な
弾性波結合材を介して炉壁のレンガ面に密着して取り付
ける。
電材料の電気−音響変換効果を利用したもので、好適に
は、数十ｋＨｚ〜２００ｋＨｚ程度の弾性波を送受信す
る一般に安価に市販されているものを用いる。これら弾
性波送信子１１および受信子１２は、好適には、適当な
弾性波結合材を介して炉壁のレンガ面に密着して取り付
ける。
【００２２】弾性波計測器１３は、液面レベル監視頻度
に応じた時間間隔で弾性波送信子１１に高電圧信号を印
加して弾性波を励起させると共に、弾性波受信子１１に
おいて電気信号に変換された受信弾性波の信号を適当な
範囲の電圧信号、例えば数百ｍＶないし数Ｖに増幅し
て、後段の反射エコー検出回路１４および表面波検出回
路１５に供給するよう構成する。
に応じた時間間隔で弾性波送信子１１に高電圧信号を印
加して弾性波を励起させると共に、弾性波受信子１１に
おいて電気信号に変換された受信弾性波の信号を適当な
範囲の電圧信号、例えば数百ｍＶないし数Ｖに増幅し
て、後段の反射エコー検出回路１４および表面波検出回
路１５に供給するよう構成する。
【００２３】反射エコー検出回路１４および表面波検出
回路１５は、弾性波計測器１３の出力波形中から、炉壁
内面での反射エコーの波高および炉外壁面を伝播する表
面波の波高をそれぞれ検出するもので、一般の弾性波計
測で用いられているゲート回路、絶対値回路、ピーク検
出回路等の機能を組み合わせて、それぞれゲート回路に
より炉壁内面での反射波および炉外壁面を伝播する表面
波を抽出して、その絶対値のピークを検出するよう構成
する。
回路１５は、弾性波計測器１３の出力波形中から、炉壁
内面での反射エコーの波高および炉外壁面を伝播する表
面波の波高をそれぞれ検出するもので、一般の弾性波計
測で用いられているゲート回路、絶対値回路、ピーク検
出回路等の機能を組み合わせて、それぞれゲート回路に
より炉壁内面での反射波および炉外壁面を伝播する表面
波を抽出して、その絶対値のピークを検出するよう構成
する。
【００２４】除算回路１６は、反射エコー検出回路１４
で検出した反射エコーの波高Ｖｅおよび表面波検出回路
１５で検出した表面波の波高Ｖｓに基づいて、Ｖｅ／Ｖ
ｓを演算して反射エコーの波高Ｖｅを補正するよう構成
する。また、演算回路１７は、除算回路１６で演算した
補正された反射エコーの波高Ｖｅ／Ｖｓに基づいて、例
えば、上記の（１）式により炉内溶融物１０１の液面レ
ベルＬを演算するよう構成し、その演算結果を後段の表
示装置１８に表示するよう構成する。
で検出した反射エコーの波高Ｖｅおよび表面波検出回路
１５で検出した表面波の波高Ｖｓに基づいて、Ｖｅ／Ｖ
ｓを演算して反射エコーの波高Ｖｅを補正するよう構成
する。また、演算回路１７は、除算回路１６で演算した
補正された反射エコーの波高Ｖｅ／Ｖｓに基づいて、例
えば、上記の（１）式により炉内溶融物１０１の液面レ
ベルＬを演算するよう構成し、その演算結果を後段の表
示装置１８に表示するよう構成する。
【００２５】なお、反射エコー検出回路１４、表面波検
出回路１５、除算回路１６および演算回路１７は、アナ
ログ素子で実現することもできるし、弾性波計測器１３
以降のデータを全てデジタル化することにより、マイク
ロプロセッサ等の演算回路を用いた演算処理で代用する
よう構成することもできる。
出回路１５、除算回路１６および演算回路１７は、アナ
ログ素子で実現することもできるし、弾性波計測器１３
以降のデータを全てデジタル化することにより、マイク
ロプロセッサ等の演算回路を用いた演算処理で代用する
よう構成することもできる。
【００２６】以下、この実施例の動作について説明す
る。この実施例において、炉内溶融物１０１の液面レベ
ルがほぼ一定の状態で、弾性波送信子１１から弾性波を
送波し、それによって弾性波受信子１２から得られる受
信波形に基づいて、反射エコー検出回路１４および表面
波検出回路１５でそれぞれ反射エコーの波高Ｖｅおよび
表面波の波高Ｖｓを検出したところ、図４に示す検出結
果が得られた。ここで、測定を行った期間の前半部分で
は、炉１００の弾性波送信子１１および受信子１２の取
り付け部の冷却異常によるそれらの温度上昇が、また後
半部分では、付近で電気工事を行ったことによる電源電
圧のランダムな変動が、それぞれの波高ＶｅおよびＶｓ
の検出誤差となって現れていることを示している。
る。この実施例において、炉内溶融物１０１の液面レベ
ルがほぼ一定の状態で、弾性波送信子１１から弾性波を
送波し、それによって弾性波受信子１２から得られる受
信波形に基づいて、反射エコー検出回路１４および表面
波検出回路１５でそれぞれ反射エコーの波高Ｖｅおよび
表面波の波高Ｖｓを検出したところ、図４に示す検出結
果が得られた。ここで、測定を行った期間の前半部分で
は、炉１００の弾性波送信子１１および受信子１２の取
り付け部の冷却異常によるそれらの温度上昇が、また後
半部分では、付近で電気工事を行ったことによる電源電
圧のランダムな変動が、それぞれの波高ＶｅおよびＶｓ
の検出誤差となって現れていることを示している。
【００２７】しかしながら、上記の反射エコー検出回路
１４および表面波検出回路１５でそれぞれ検出された反
射エコーの波高Ｖｅおよび表面波の波高Ｖｓを、除算回
路１６に供給してＶｅをＶｓで除算して、反射エコーの
波高を補正したところ、図５に示すように、炉内溶融物
１０１の液面レベルの実績とほぼ同様に推移する補正さ
れた反射エコーの波高（Ｖｅ／Ｖｓ）が得られ、これに
基づいて演算回路１７で液面レベルを演算したところ、
弾性波送信子１１および受信子１２の温度上昇および電
源電圧のランダムな変動に影響されることなく、炉内溶
融物１０１の液面レベルを正確かつ安定して検出するこ
とができた。
１４および表面波検出回路１５でそれぞれ検出された反
射エコーの波高Ｖｅおよび表面波の波高Ｖｓを、除算回
路１６に供給してＶｅをＶｓで除算して、反射エコーの
波高を補正したところ、図５に示すように、炉内溶融物
１０１の液面レベルの実績とほぼ同様に推移する補正さ
れた反射エコーの波高（Ｖｅ／Ｖｓ）が得られ、これに
基づいて演算回路１７で液面レベルを演算したところ、
弾性波送信子１１および受信子１２の温度上昇および電
源電圧のランダムな変動に影響されることなく、炉内溶
融物１０１の液面レベルを正確かつ安定して検出するこ
とができた。
【００２８】なお、この発明は、上述した実施例にのみ
限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能
である。例えば、図３において、除算回路１６に代えて
ゲイン調整回路を設け、ここで表面波検出回路１５で検
出された表面波の波高が所定値となるように、反射エコ
ー検出回路１４で検出した反射エコーの波高を増幅補正
し、その増幅補正した反射エコーの波高に基づいて演算
回路１７で液面レベルを検出するよう構成することもで
きる。また、この場合において、表面波検出回路１５で
検出された表面波の波高が、ゲイン調整回路での最大増
幅電圧を超えているときは、該表面波の波高が所定時
間、最大増幅電圧となるように反射エコー検出回路１４
で検出した反射エコーの波高を増幅補正し、その増幅補
正した反射エコーの波高に基づいて演算回路１７で液面
レベルを検出するよう構成することもできる。
限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能
である。例えば、図３において、除算回路１６に代えて
ゲイン調整回路を設け、ここで表面波検出回路１５で検
出された表面波の波高が所定値となるように、反射エコ
ー検出回路１４で検出した反射エコーの波高を増幅補正
し、その増幅補正した反射エコーの波高に基づいて演算
回路１７で液面レベルを検出するよう構成することもで
きる。また、この場合において、表面波検出回路１５で
検出された表面波の波高が、ゲイン調整回路での最大増
幅電圧を超えているときは、該表面波の波高が所定時
間、最大増幅電圧となるように反射エコー検出回路１４
で検出した反射エコーの波高を増幅補正し、その増幅補
正した反射エコーの波高に基づいて演算回路１７で液面
レベルを検出するよう構成することもできる。
【００２９】
【発明の効果】この発明によれば、炉内溶融物の液面レ
ベルの計測のもととなる反射エコーの波高を、同一受信
波中の表面波成分の波高に基づいて補正するようにした
ので、送信パルスの電圧変動や、温度・応力等による弾
性波送受信系のゲイン変動等による誤差の影響を受ける
ことなく、長期間に亘って安定して液面レベルを計測す
ることができる。したがって、高炉等の溶解炉の安定し
た操業を行うことができると共に、表面波の波高が異常
に過大な場合や過少な場合には、計測装置の異常と見な
して警報を発するという自己診断にも用いることがで
き、計測装置の運用上の信頼性も高めることもできる。
ベルの計測のもととなる反射エコーの波高を、同一受信
波中の表面波成分の波高に基づいて補正するようにした
ので、送信パルスの電圧変動や、温度・応力等による弾
性波送受信系のゲイン変動等による誤差の影響を受ける
ことなく、長期間に亘って安定して液面レベルを計測す
ることができる。したがって、高炉等の溶解炉の安定し
た操業を行うことができると共に、表面波の波高が異常
に過大な場合や過少な場合には、計測装置の異常と見な
して警報を発するという自己診断にも用いることがで
き、計測装置の運用上の信頼性も高めることもできる。
【図１】この発明の原理を説明するための図である。
【図２】図１に示す弾性波受信子から得られる受信波形
の一例を示す図である。
の一例を示す図である。
【図３】この発明に係る炉内溶融物の液面レベル検出方
法を実施する装置の一例の構成を示す図である。
法を実施する装置の一例の構成を示す図である。
【図４】図３に示す反射エコー検出回路および表面波検
出回路での反射エコーの波高および表面波の波高の一例
の検出結果を示す図である。
出回路での反射エコーの波高および表面波の波高の一例
の検出結果を示す図である。
【図５】同じく、図３に示す除算回路から得られる補正
された反射エコーの波高の一例を示す図である。
された反射エコーの波高の一例を示す図である。
１ 炉 ２ 弾性波送信子 ３ 弾性波受信子 １００ 炉 １０１ 炉内溶融物 １１ 弾性波送信子 １２ 弾性波受信子 １３ 弾性波計測器 １４ 反射エコー検出回路 １５ 表面波検出回路 １６ 除算回路 １７ 演算回路 １８ 表示装置
Claims (4)
- 【請求項１】 周囲を耐火物で覆われた炉外壁に弾性波
送信子および弾性波受信子を設置して、前記弾性波送信
子から炉内に向けて弾性波を放射し、その弾性波の放射
によって前記弾性波受信子から得られる受信信号に基づ
いて炉内溶融物の液面レベルを検出するにあたり、 前記弾性波受信子により炉外壁表面を伝播する表面波お
よび炉内壁における反射エコーを受信して、その表面波
の波高に基づいて反射エコーの波高を補正し、この補正
された反射エコーの波高に基づいて前記液面レベルを検
出することを特徴とする炉内溶融物の液面レベル検出方
法。 - 【請求項２】 請求項１記載の液面レベル検出方法にお
いて、 前記反射エコーの波高を、前記表面波の波高で除して補
正することを特徴とする炉内溶融物の液面レベル検出方
法。 - 【請求項３】 請求項１記載の液面レベル検出方法にお
いて、 前記表面波の波高が所定値となるように前記受信信号を
増幅して、前記反射エコーの波高を補正することを特徴
とする炉内溶融物の液面レベル検出方法。 - 【請求項４】 請求項３記載の液面レベル検出方法にお
いて、 前記表面波の波高が最大増幅電圧を超えているときは、
該表面波の波高が所定時間、前記最大増幅電圧となるよ
うに前記受信信号を増幅して、前記反射エコーの波高を
補正することを特徴とする炉内溶融物の液面レベル検出
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8341059A JPH10185654A (ja) | 1996-12-20 | 1996-12-20 | 炉内溶融物の液面レベル検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8341059A JPH10185654A (ja) | 1996-12-20 | 1996-12-20 | 炉内溶融物の液面レベル検出方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10185654A true JPH10185654A (ja) | 1998-07-14 |
Family
ID=18342867
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8341059A Pending JPH10185654A (ja) | 1996-12-20 | 1996-12-20 | 炉内溶融物の液面レベル検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10185654A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101125965B1 (ko) | 2010-09-03 | 2012-03-21 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 고로의 용선 레벨 측정 장치 및 그 방법 |
| WO2016131547A1 (en) * | 2015-02-20 | 2016-08-25 | Ergolines Lab S.R.L. | Measuring method, system and sensor for a continuous casting machine |
| JP2017160498A (ja) * | 2016-03-10 | 2017-09-14 | 株式会社神戸製鋼所 | 竪型炉における溶融物レベルの推定方法、及びその推定装置 |
| CN112458225A (zh) * | 2020-11-26 | 2021-03-09 | 中冶南方工程技术有限公司 | 一种高炉炉缸液位的在线监测系统 |
| IT202000020620A1 (it) | 2020-08-28 | 2022-02-28 | Ergolines Lab S R L | Sensore, sistema e metodo di misurazione e macchina di colata |
| WO2022201717A1 (ja) | 2021-03-23 | 2022-09-29 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 溶銑滓高さ検出方法および溶銑滓高さ検出装置 |
| WO2024150464A1 (ja) | 2023-01-12 | 2024-07-18 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 溶融物高さの検出方法、溶融物高さの検出装置および溶融物の製造方法 |
| EP4617384A1 (en) | 2023-01-12 | 2025-09-17 | JFE Steel Corporation | Molten material height detection method, molten material height detection device, and molten material producing method |
-
1996
- 1996-12-20 JP JP8341059A patent/JPH10185654A/ja active Pending
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US12269088B2 (en) | 2020-08-28 | 2025-04-08 | Ergolines Lab S.R.L. | Measuring sensor, system and method and casting machine |
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