JPH1088221A - 冶金炉内観察用プローブ及び冶金炉内観察方法 - Google Patents

冶金炉内観察用プローブ及び冶金炉内観察方法

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JPH1088221A
JPH1088221A JP25745896A JP25745896A JPH1088221A JP H1088221 A JPH1088221 A JP H1088221A JP 25745896 A JP25745896 A JP 25745896A JP 25745896 A JP25745896 A JP 25745896A JP H1088221 A JPH1088221 A JP H1088221A
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probe
observation
furnace
camera
metallurgical furnace
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JP25745896A
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Inventor
Shinichi Okimoto
伸一 沖本
Takahiro Yoshikawa
隆宏 吉川
Koji Onda
考二 恩田
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Osaka Oxygen Industries Ltd
JFE Engineering Corp
Original Assignee
Osaka Oxygen Industries Ltd
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
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  • Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
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  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 転炉、電気炉等の高温の冶金炉内の精錬状況
をカメラで直接観察できる炉内観察用のプローブを目的
とする。 【解決手段】 下記の部材を備えた冶金炉内観察用プロ
ーブである。(a)長尺円筒状の断熱性保護管と、
(b)前記断熱性保護管の内側に脱着可能に固定された
炉内観察用のカメラと、(c)前記炉内観察用のカメラ
からの信号を外部に伝達するリード線が接続されたコネ
クタと、(d)前記観察用プローブ内を後端から先端ま
でをパージするガスを流通させるガス通路。上記プロー
ブの断熱性保護管は、紙管とその内側に配設された耐火
物管とからなることが望ましい。炉内観察用のカメラ
は、CCDカメラが望ましい。このカメラの12本の信
号出力リード線のうち、アース2本、陽極電源2本をそ
れぞれ同通とし、VBS,HD,−/C,VDのそれぞ
れの出力端子リード線、計6本のリード線を外部への信
号端子とすることができる。また、上記プローブを既設
のサブランスに装着し、冶金炉内に挿入することにより
炉内を観察又は記録することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、転炉、電気炉等の
冶金炉内の精錬状況等をカメラで直接観察するためのプ
ローブ及びこれを使用した冶金炉観察方法に関する。
【0002】
【従来技術】転炉、電気炉等の冶金炉内のガス、スラ
グ、溶融金属等の反応に伴うこれらの攪拌、流動状況を
直接観察し、精錬状況を把握することは精錬能率を向上
させ、あるいは改善するために重要である。また、炉体
れんがの損耗状況等の確認もできる。従来、冶金炉内を
直接観察する方法として、例えば特開平6−23501
5号公報には、炉壁に孔をあけ、その孔に観察カメラを
設置し、観察する方法が開示されている。
【0003】図5に上記従来の冶金炉内の観察装置を示
した。図5において転炉51で精錬中は酸素ランス50
から酸素ガスが下方に噴射され、溶鋼54、スラグ5
3、ガス52が相互に反応して精錬反応が進行する。か
かる炉内の攪拌状況は炉壁に設けた孔91に観察用のカ
メラ90を配設し、その信号をリ−ド線2によりカメラ
アダプタ101に接続し、これに接続されたモニタ10
2により炉内を観察していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の炉内観察方
法を例えば転炉51に適用しようとした場合、炉壁にわ
ざわざ孔90をあけ、観察カメラ91の設置、ケーブル
2の設置等を行わなければならないが、この工事はかな
り大掛かりなもので、費用も甚大である。
【0005】又、炉内の溶鋼54及びスラグ53が存在
する部分の炉壁に孔をあけ、カメラを設置することは、
カメラの耐熱性に問題があるばかりでなく、湯もれの原
因ともなる。そこで、ガスが存在する空間部分にしかカ
メラは設置できない。このため、酸素ランス50による
吹錬中等、視界の悪い場合、ガス相は観察出来ても、ス
ラグ相、溶融金属相の観察は困難であった。
【0006】さらにカメラの位置が固定されるため、観
察範囲が限定されてしまう。さらに、その場合、カメラ
を炉内の高温雰囲気から保護するための冷却流体を流す
等の耐熱構造が必要となり、コスト上大きな負担とな
る。
【0007】そこで本発明の目的は、望ましくは温度測
定、酸素測定等を行う消耗型プローブを炉内に装入する
サブランス本体、昇降装置等からなる既設のサブランス
装置(以下SL装置と略す)をそのまま使用して、高
温、例えば1500℃前後の炉内のガス相、スラグ相、
溶融金属相のそれぞれを直接観察出来る炉内観察プロー
ブ及び冶金炉内観察方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に発明者らは下記の発明をするに至った。本発明は、下
記の部材を備えたことを特徴とする冶金炉内の観察用プ
ローブである。 (a)長尺円筒状の断熱性保護管と、(b)前記長尺円
筒状の断熱性保護管の内側に脱着可能に固定された炉内
観察用のカメラと、(c)前記炉内観察用のカメラの入
出力信号を外部とやりとりするリ−ド線が接続されたコ
ネクタと、(d)前記観察用プローブ内を後端から先端
までをパ−ジするガスを流通させるガス通路。上記観察
用プローブは長尺円筒状の断熱性保護管で保護されてい
るので、高温冶金炉内に挿入してもカメラが保護されて
いるので、長期間使用できる。また、カメラは脱着可能
にプロ−ブ内に配設されているので、外側の断熱性保護
管が消耗しても、新しい断熱性保護管内に装着すれば繰
り返し使用することができる。
【0009】上記長尺円筒状の保護管は、紙管とその内
側に配設された耐火物管とからなることを特徴とする冶
金炉内の観察用プローブとすることが望ましい。紙管は
スラグ、溶融金属等が付着せず、断熱性が高く、また安
価だからである。また、前記炉内観察用のカメラの観察
方向の前面に透明石英板を設けることが望ましい。カメ
ラに高温のスラグ等が付着するのを防止するためであ
る。
【0010】上記プロ−ブにおいて、前記炉内観察用の
カメラは、軽量で、小型化されたCCDカメラとするこ
とが望ましい。この炉内観察用のカメラは、電源ア−ス
2本、陽極電源2本、VBS出力とア−スの2本、HD
及びア−スの2本、−/C及びア−スの2本、VD及び
ア−スの計12の信号出力リ−ド線を備えているCCD
カメラとすることが望ましい。この様なカメラは、既設
の6芯の配線用メスコネクタを備えたSL本体に接続が
可能だからである。
【0011】既設の6芯の配線を備えたSL本体に接続
を可能とするためには、前記12本の信号出力リ−ド線
のうち、前記電源ア−ス2本、前記陽極電源(通常12
volt)2本をそれぞれ同通とし電源ア−ス2本、陽
極電源1本とし、VBS/Y出力端子(ビデオ、バ−ス
ト、輝度端子)、HD出力端子(水平信号端子)、VD
出力信号(垂直同期信号端子)、−/C出力信号(同期
信号端子)のそれぞれの出力端子リ−ド線が1本づつ、
計6本のリ−ド線を外部への信号とりだし端子とすれば
よい。
【0012】本発明に係るプロ−ブによる冶金炉内の観
察方法は、下記の工程を備えている。 (a)長尺円筒状の断熱性保護管と、前記長尺円筒状の
断熱性保護管の内側に脱着可能に固定された炉内観察用
のカメラと、前記炉内観察用のカメラの入出力信号を外
部とやりとりするリ−ド線が接続されたコネクタと、前
記観察用プローブ内を後端から先端までをパ−ジするガ
スを流通させるガス通路とを備えた冶金炉内の観察用プ
ローブを用意し、(b)前記プロ−ブをプロ−ブとのコ
ネクターを備えたサブランスに装着し、(c)前記プロ
−ブを冶金炉内に挿入して、前記炉内観察用のカメラか
らの信号を観察又は記録し、(d)前記記録後前記プロ
−ブを炉内から引き上げる。従来の転炉等の冶金炉は、
炉内からの試料採取、温度測定等のためにSL装置を備
えているので、このSL本体に上記プロ−ブを装着する
ことが可能であり、また、そのことにより容易に炉内観
察が可能になる。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明の実施例を添付図に基づい
て説明する。図1は本発明の一実施例の炉内観察プロー
ブである。このプロ−ブの先端部分にはカメラ1が収容
されている。カメラを冶金炉内の高温、例えば1700
℃程度の温度から保護するのは、紙管17と、その内側
の断熱性の高い外耐火物管16とからなる長尺円筒状の
断熱性保護管である。
【0014】紙管は主にスラグがプロ−ブに付着するの
を防止する。断熱性の高い外耐火物管16及び内耐火物
管18は炉内の高温からカメラ1を保護する作用があ
る。カメラとしては軽量で測定精度の高いCCDカメラ
が望ましい。かかるカメラの例としてはソニ−社製の
「XC−999」(商品名)がある。
【0015】カメラ1はこの長尺円筒状の断熱性の外耐
火物管16の内側に脱着可能に固定されている。具体的
には、カメラ1はジョイント金具8に止めネジ14によ
り固定され、ジョイント9に支えられている。ジョイン
ト金具8とジョイント9は、ネジ15により相互に固定
されている。内耐火物管18には止めネジ14が入る孔
19が設けられ、ジョイント金具8にはこの孔19と連
通するネジが切られており、止めネジ14により、内耐
火物管18とジョイント金具8とカメラ1が一体とな
る。又、内耐火物管18の後端部にはコネクター5が接
着剤等により固定される。
【0016】次に、炉内の明るさを調節する作用がある
フィルター6を取り付けたフィルターリング10はジョ
イント金具8にネジ止めされる。なお、SL装置へのプ
ローブ取付け方向を設定することにより、カメラの取付
け角度を調整し、鉛直下方ばかりでなく任意の角度での
観察が可能となる。カメラ先端にプリズム等の反射機構
を設けておけば、水平方向の観察も可能である。フィル
ター6は炉内が非常に明るいので明るさの調整を行うも
のである。
【0017】こうして出来たカメラユニット部分(カメ
ラ1、内耐火物管18、ジョイント金具8等)を紙管1
7と外耐火物管16からなる断熱性保護管内に挿入し、
これら外耐火物管16と内耐火物管18を針等により止
めることで、カメラユニットを外部保護管に固定する。
ここで、紙管はダンボール厚紙を多重に積層したものが
よい。耐火物管は例えばコ−ジライト製の管が望まし
い。
【0018】次に、先端部のフィルターリング10の一
端にリング11を当接して、更に透明石英板7、続いて
耐熱保護管12を挿入し、その端部を耐火モルタル13
で固定する。こうして炉内観察プローブ100を組み立
てる。
【0019】他方、プロ−ブの後端部分には、炉内観察
用のカメラからの信号を外部に伝達するリ−ド線2が接
続されたコネクタ5を備えている。炉内を観察するカメ
ラ1は通常12芯であるカメラケーブル2が接続され
る。このカメラケーブル2は後述するように、既存の炭
素、又は酸素プローブに使用しているものと同じ6本の
熱電対補償導線3に接続している。そして、これらの熱
電対補償導線は既存プローブと同様、6回路を備えたコ
ネクタ5に接続端子4を介して接続されている。尚、こ
のコネクタ5は既設のSL本体55内の配線と接続され
れる。
【0020】即ち、上記コネクタ5は、SL本体55と
の接続部であるホルダ−44の先端にあるメスコネクタ
42に差し込まれる。メスコネクタ42には6個の接点
40が設けられており、6回路を備えたコネクタ5と電
気的に接続される。図1に示すプロ−ブの寸法は、例え
ば全長H2 が2m,H 1が1.5m,外直径が85mm
である。しかし、寸法はその用途により変更できること
は言うまでもない。
【0021】又、本プローブは、パージガスにより、炉
内の輻射熱等によるカメラ1への熱負荷を低減し、カメ
ラを保護し、又、スラグ或いは溶融金属の透明石英板7
への付着を防止することが望ましい。そこでプロ−ブ内
をパ−ジするガスのガス流路を図1及び図2により説明
する。なお、図2の(a),(b),(c),(e)
は、それぞれ図1に示すプローブのA−A’,B−
B’,C−C’,E−E’断面図である。また、図2
(d)は透明石英板(7)を切断する断面図である。パ
ージガスはSL本体55内を通り、更にSL本体55の
先端に取付けられたホルダー内を通り、コネクタ5部分
に流れてくる。そして、コネクタからプロ−ブの先端ま
で異なる流路を流れる。
【0022】まずコネクター5には切り欠き30aが設
けられ(図2a)、ここにパージガスが流れ、カメラ1
とコネクタ5との間に存在する空間30b(図1)を流
れ、ジョイント9とカメラ1の間の空間30cを流れ
(図2b)、更にジョイント金具8とカメラ1の間の空
間30d(図1)を流れる。次いで、ガスはフィルタ−
リング10とカメラ1の間の空間30eを流れ、フィル
タ−リング10とフィルター6(図1)の間に設けられ
た切り欠き30fを流れ(図2c)、更に空間30g
(図1)を流れ、リング11に設けられた孔30hを流
れ(図2d)、3重の耐熱保護管12(12a,12
b,12c)に設けられ切り欠き30iを流れ(図2
e)、プロ−ブ最先端の空間30jを流れ、プロ−ブ先
端に流れ出す。
【0023】図3は本発明に係る観察用プローブを使用
する態様を示す。転炉51での操業では、転炉内には溶
鋼54とスラグ53とガス52があり、上部より酸素ラ
ンス50にて酸素吹錬を行う。そして、吹錬前、吹錬
中、あるいは吹錬終了時に炉内観察プローブ100をS
L本体55の先端にあるホルダに装着して炉内観察を行
う。観察の合間には、炉内観察プローブ100を他のプ
ローブと交換し、その他の測定を行うことができる。例
えば、溶湯温度(T)測定、溶湯中炭素濃度(C)測
定、溶湯中酸素濃度(O)測定、溶湯の成分分析用試料
採取(S)プロ−ブ、スラグレベル(L)測定等これら
の機能を単一あるいは複数組合せた何種類かの既存プロ
ーブを任意に選択し、着脱装置(図示せず)を用いて、
SL本体55の先端にあるホルダーに装着する。
【0024】次に、SL本体55を炉内に下降させ、上
記測定又は観察を行い、再度上昇させる。既存プローブ
による測定時は、中継切換盤103により、6芯のSL
補償導線を回路56bと接続し、種々の計器57で、
T、C、O、Lを測定する。炉内観察プローブによる測
定時はSL補償導線を回路56bと接続し、カメラモニ
ター102に画像を映し出し、必要によりビデオテープ
等に記録される。SLが上昇した後は、再び、着脱装置
にてプローブをホルダーから抜取り、回収する。
【0025】これらの操作は全て、操作室からの自動遠
隔操作で行われ、吹錬前から吹錬終了までの任意のタイ
ミングで任意のプローブの測定が出来る。カメラ1のケ
ーブル2は通常12芯である。しかしながら、既存のプ
ローブ及びSL装置は通常6芯の熱電対用補償導線であ
る。前述したように、既存プローブと同じ取り扱いをす
るためには、6芯のSL内の補償導線56を使用しなけ
ればならない。又、既存プローブに使用している6端子
コネクター5を使用することが望ましい。なお、新たに
12芯のコネクタを備えたSL装置を設置することは妨
げない。
【0026】本発明者らは試験等により、12芯カメラ
ケーブル2と6芯SL補償導線56の接続方法を見出し
た。図4にその接続方法を示す。12芯カメラケーブル
2の+12VとGND(アース)は各2芯あるが、これ
らはそれぞれ同通とし、残り4芯をVBS/Y出力信号
(ビデオ、バ−スト、輝度信号)、HD入力信号(水平
信号)、VD入力信号(垂直同期信号)、−/C出力信
号(同期信号)とし、以上6本を6芯S/L補償導線に
接続する。
【0027】他のVBS/Y出力アース、HD入力アー
ス、−/C出力アース、VD入力アースは接続しない。
この接続方法で十分な画像を得られることを12芯カメ
ラケーブル2だけを使用した通常のものとの比較を実験
的に行い、確認した。なお、この様な接続においては、
カメラ1からカメラアダプター101までのケーブル長
さが50m以上では画質が劣化し、70〜100mでは
画面がほとんど構成されないほど信号が弱るので、その
場合に信号の増幅器をケーブルの途中にはさむことは、
本発明の実施を妨げない。
【0028】本プローブを使用する場合は、本プローブ
をホルダーに装着し、ホルダーからパージガスをプロ−
ブ内に流す。そして、SLを下降させることにより、炉
内観察をカメラモニター102により行う。この場合、
SLの下降位置を任意に設定することにより、ガス相、
スラグ相面、スラグ相、溶融金属相等任意に観察出来
る。例えば徐々に下降させると、ガス相から溶融金属相
まで順次観察することも出来る。
【0029】パージガスにより、炉内ガス、ダスト、ス
ラグ、溶融金属等のプローブ内への侵入が防止出来る。
このパージガスの使用はガス層中のダストの付着も防止
できるので、通常の冶金炉のような高温含塵ガスの充満
している場合に、本プロ−ブを使用する場合には重要で
ある。又、本プローブを使用する前に、湯面レベルを測
定しておけば、高さ位置が正確にわかり、湯面の直上で
の観察も出来る。使用した結果、ガス相では1分程度、
スラグ、溶融金属では10秒程度の観察が出来た。
【0030】次に炉内観察が終わった後、SLを上昇さ
せ、プローブをホルダーがら抜取り、シューターによ
り、操作室付近に回収する。回収されたプローブからカ
メラ1を取り出すが、紙管17は焼損により簡単に剥が
れ、外耐火物管16と内耐火物管18を固定している止
めネジ14を取れば、ユニット部は簡単に取り出せる。
更に、ネジ15をゆるめることにより、カメラ1が簡単
に取り出せる。
【0031】このように、測定中には、パージガスによ
りカメラへの熱負荷を防止出来、回収後は、迅速にカメ
ラ1を取り出せることにより、高温となった外耐火物管
からの熱負荷を防止出来る。これによって、カメラを再
度プローブに組み込むことが出来、何度でも使用するこ
とが出来る。又、先端部に透明石英板7を設けていれ
ば、パージしているにもかかわらず、万一、ダスト、ス
ラグあるいは溶融金属が侵入してきても、耐熱性のある
透明石英板7で侵入を防止出来、カメラを保護すること
が出来る。また、上記プロ−ブは電気炉、転炉等の精錬
炉ばかりでなく、各種の加熱炉を含む冶金炉にも使用で
きる。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の炉内観察
プローブ及びこのプロ−ブを使用する炉内観察方法によ
れば、既存のSL装置等の設備が使用できるため、設備
投資、工事の必要がない。又、CCDカメラは再利用可
能である。従って、安価に炉内観察が出来る。更には、
ガス相、スラグ相、溶融金属相の任意の位置で観察出来
るため、精錬状況が明確に確認出来るばかりでなく、炉
体の損耗状況等の確認も出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る炉内観察プローブ
【図2】炉内観察プローブのパ−ジガスの流路を示す図
である。図2(a),(b),(c),(e)は、それ
ぞれ図1に示すA−A’,B−B’,C−C’,E−
E’断面図であり、図2(d)は透明石英板(7)を切
断する断面図である。
【図3】本発明の実施例に係る炉内観察方法の概略図
【図4】炉内観察プローブのリ−ド線の接続を示す図で
ある。
【図5】従来の炉内観察方法の概略を示す図である。
【符号の説明】
100 炉内観察プローブ 1 カメラ 2 12芯カメラケーブル 3 熱電対補償導線 4 接続端子 5 コネクター 6 フィルター 7 透明石英板 12 耐熱保護管 13 耐火モルタル 14 止めネジ 15 ネジ 17 紙管 16 外耐火物管 18 内耐火物管 19 ネジ孔 30 パージガスの流路 50 酸素ランス 51 転炉 52 ガス 53 スラグ 54 溶鋼 55 SL本体 56 補償導線 57 既存プローブ測定計器 101 カメラアダプター 102 カメラモニター 103 中継切換盤
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉川 隆宏 千葉県市川市鬼高3−28−23 大阪酸素工 業株式会社市川工場内 (72)発明者 恩田 考二 千葉県市川市鬼高3−28−23 大阪酸素工 業株式会社市川工場内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記の部材を備えたことを特徴とする冶
    金炉内に挿入可能な冶金炉内観察用プローブ。 (a)長尺円筒状の断熱性保護管と、(b)前記断熱性
    保護管の内側に脱着可能に固定された炉内観察用のカメ
    ラと、(c)前記炉内観察用のカメラの入出力信号を外
    部とやりとりするリ−ド線が接続されたコネクタと、
    (d)前記観察用プローブ内を後端から先端までをパ−
    ジするガスを流通させるガス通路。
  2. 【請求項2】 前記断熱性保護管が、紙管とその内側に
    配設された耐火物管とからなることを特徴とする請求項
    1記載の冶金炉内観察用プローブ。
  3. 【請求項3】 前記前炉内観察用のカメラが、CCDカ
    メラであることを特徴とする請求項1記載の冶金炉内観
    察用プローブ。
  4. 【請求項4】 前記CCDカメラが、電源ア−ス2本、
    陽極電源2本、VBS出力とア−スの2本、HD及びア
    −スの2本、−/C及びア−スの2本、VD及びア−ス
    の2本、計12の信号出力リ−ド線を備えているCCD
    カメラであることを特徴とする請求項3記載の冶金炉内
    の観察用プローブ。
  5. 【請求項5】 前記12本の信号出力リ−ド線のうち、
    前記電源ア−ス2本、前記陽極電源2本をそれぞれ同通
    とし電源アース1本、陽極電源1本とし、VBS,H
    D,−/C,VDのそれぞれの出力端子リ−ド線が1本
    づつ、計6本のリ−ド線を外部への信号とりだし端子と
    したことを特徴とする請求項4記載の冶金炉内の観察用
    プローブ。
  6. 【請求項6】 前記冶金炉内観察用のカメラの観察方向
    の前面に透明石英板を設けたことを特徴とする請求項1
    記載の冶金炉内観察プローブ。
  7. 【請求項7】 下記の工程を備えたことを特徴とする冶
    金炉内の観察方法。 (a)長尺円筒状の断熱性保護管と、前記長尺円筒状の
    断熱性保護管の内側に脱着可能に固定された炉内観察用
    のカメラと、前記炉内観察用のカメラの入出力信号を外
    部とやりとりするリ−ド線が接続されたコネクタと、前
    記観察用プローブ内を後端から先端までをパ−ジするガ
    スを流通させるガス通路とを備えた冶金炉内の観察用プ
    ローブを用意し、(b)前記プロ−ブを既設のサブラン
    スに装着し、(c)前記プロ−ブを冶金炉内に挿入し
    て、前記炉内観察用のカメラからの信号を観察又は記録
    し、(d)前記記録後前記プロ−ブを炉内から引き上げ
    る。
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Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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