(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶銑台車に積まれて搬送される溶銑鍋内の溶銑レベルを測定する方法であって、線路の上方に設置された非接触式距離計で、当該距離計と搬送される溶銑鍋との距離を連続的に測定し、測定されたデータ列から溶銑位置を特定して、溶銑レベルを計算により求めることを特徴とする溶銑鍋内の溶銑レベル測定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の溶銑レベル測定方法であって、溶銑台車に積まれて搬送される溶銑鍋が２台以上連結されている状態で、前記距離計と搬送される溶銑鍋との距離を連続的に測定し、測定されたデータ列から溶銑鍋毎の溶銑位置を特定して、溶銑レベルを計算により求めることを特徴とする溶銑鍋内の溶銑レベル測定方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の溶銑鍋内の溶銑レベル測定方法であって、レベルデータ列より、溶銑鍋縁位置を判断し、溶銑位置の特定は、両側の溶銑鍋縁位置に基づいて行うことを特徴とする溶銑レベル測定方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載の溶銑レベル測定方法であって、測定されたデータが予め定められた範囲に入っており、かつ、当該範囲に入っている時間が予め定められた時間範囲内となった場合に、有効な測定データとして扱うことを特徴とする溶銑レベル測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、溶銑鍋内及びトピードカー内の溶銑レベルを測定する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高炉で製造された溶銑は、溶銑鍋又はトピードカーに注がれて、次工程に搬送される。溶銑鍋内又はトピードカー内の溶銑レベルはまちまちである。このレベルを正確かつ迅速に測定することは、溶銑予備処理プロセスにおいて非常に重要である。（なお、以下の説明及び特許請求の範囲では、特に区別する必要のない限り、溶銑鍋とトピードカーをまとめて溶銑鍋と称することにする。）
【０００３】
すなわち図５（ａ）に示すように、溶銑予備処理プロセスでは、「ランス」と呼ばれるノズル７を溶銑台車４上の溶銑鍋１内に入れられた溶銑２の表面から規定高さにセットして酸素を吹着付けるか、図５（ｂ）に示すように、溶銑２の表面から規定深さに潜らせて酸素を混合させることにより、溶銑２内の脱硫や脱珪を行う。この工程において、ランス７の高さや深さが規定値通りセットされない場合は、反応が計算通り行われないために狙い通りの結果が得られない。よって、溶銑鍋内の溶銑のレベルを測定し、それに合わせてランスの位置を制御することが必要となる。
【０００４】
従来行われてきた溶銑レベルの測定方法の例を以下に示す。以下の図においては、前出の図に示された構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付して、それらの構成要素への付言を省略することがある。また、数字の後に英文字をつけたものは、その数字で示された構成要素と同じ構成要素を示す。
【０００５】
第１の方法は、図６に示すように、温度計５を先端に装着したサブランス８と呼ばれる昇降機を溶銑鍋内に挿入して行き、温度が急上昇した高さを読みとり、これをレベルに変換する方法である。
【０００６】
第２の方法は、図７に示すように、溶銑鍋上部に固定された非接触式距離計６で、距離計から溶銑表面までの距離を測定し、これをレベルに変換する方法である。
【０００７】
第３の方法は、図８に示すように、１台の非接触式距離計６を用いて２つ以上の溶銑鍋内の溶銑レベルを連続して測定する方法であり、まず先頭の溶銑鍋を距離計６の直下に停止させて距離計６から溶銑表面までの距離を測定し、再度、２つ目の溶銑鍋を距離計６の直下に位置するまで移動させて、距離計６から２つ目の溶銑鍋１の溶銑２表面までの距離を測定し、これを溶銑鍋の数だけ繰り返すものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、温度計を用いる方法では、サブランスを上昇／下降させる機構、温度計を脱着する機構が必要となり、設備が高価となるばかりでなく、設備の保守や、消耗品である温度計購入に多大の費用がかかるという問題点がある。またサブランスが溶銑に到達し、それから待避するまで約１分／回かかるため、生産能率を阻害するという問題点がある。
非接触式距離計を用いる方式は、溶銑鍋内の状態や使用する距離計の形式により測定精度にばらつきが生じるという問題点がある。
【０００９】
また、いずれの方式も、「スラグ」と呼ばれる溶銑表面に浮遊堆積した酸化物の影響でレベル誤差が生じる。つまり図９に示すように、溶銑２表面のスラグ３は均一厚みでなく、スラグ３表面に割れ目が有る場合（ａ）は溶銑レベルが低めの指示となる。またスラグ３が堆積している場合（ｂ）は溶銑レベルが高めの指示となる。
【００１０】
図８に示すように、１台の非接触式距離計６を用いて２溶銑鍋以上を連続してレベル測定する場合は、１溶銑鍋目の溶銑レベルを測定後に、溶銑鍋を移動させて２溶銑鍋目の溶銑レベルを測定する。溶銑鍋の移動、停止を繰り返すために生産能率が大きく阻害されていた。また、溶銑鍋が距離計のセンターから大きく外れて停止した場合には、溶銑表面を測定できなくなるため、溶銑台車を正確に停止位置に止める必要があった。
【００１１】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、溶銑鍋を停止させることなく溶銑のレベルを迅速かつ正確に測定する方法を提供することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための第１の手段は、溶銑台車に積まれて搬送される溶銑鍋内の溶銑レベルを測定する方法であって、線路の上方に設置された非接触式距離計で、当該距離計と搬送される溶銑鍋との距離を連続的に測定し、測定されたデータ列から溶銑位置を特定して、溶銑レベルを計算により求めることを特徴とする溶銑鍋内の溶銑レベル測定方法（請求項１）である。
【００１３】
本手段においては、距離計と搬送される溶銑鍋との距離を連続的に測定することにより、溶銑鍋の形状やスラグを含む溶銑のレベルのパターンを測定することができる。そして、溶銑鍋を停止させなくても、これらの測定データーから溶銑鍋中の溶銑が存在する位置のデータを抽出して、その値を測定値とすることができる。また、ある程度の範囲にわたるデータの平均値をとったり、スラグの割れ目や突起に相当するような特異点を抽出して計算に使用しないこともできる。よって、本手段によれば、溶銑鍋の搬送中に溶銑レベルの測定を行うことができるので迅速な測定が可能になり、かつ、溶銑レベルを多数のデータから計算によって求めているので、正確なレベル測定が可能となる。
【００１４】
溶銑レベルは、以下のようにして求めることができる。
溶銑レベル＝Ａ−Ｂ−Ｃ  …(1)
ここで、Ａは、非接触式距離計と地表間の距離で固定値、Ｂは、非接触式距離計と溶銑表面の距離で非接触式距離計の測定値、Ｃは溶銑鍋の鍋底と地表間の距離で固定値である。
【００１５】
前記課題を解決するための第２の手段は、前記第１の手段であって、溶銑台車に積まれて搬送される溶銑鍋が２台以上連結されている状態で、前記距離計と搬送される溶銑鍋との距離を連続的に測定し、測定されたデータ列から溶銑鍋毎の溶銑位置を特定して、溶銑レベルを計算により求めることを特徴とするもの（請求項２）である。
【００１６】
本手段においては、溶銑鍋が２台以上連結されている状態でも、連続的に距離測定を行い、得られたデータ列から溶銑鍋毎の溶銑位置を特定して、前記第１の方法により溶銑レベルを求めているので、従来のように、レベル測定のたびごとに各溶銑鍋を正確な位置に停止させる必要がない。
【００１７】
前記課題を解決する第３の手段は、前記第１の手段又は第２の手段であって、レベルデータ列より、溶銑鍋縁位置を判断し、溶銑位置の特定は、両側の溶銑鍋縁位置に基づいて行うことを特徴とするもの（請求項３）である。
【００１８】
本手段においては、測定されたデータ列のパターンから、溶銑鍋の縁の位置を判断する。溶銑鍋縁位置においては、距離計との距離が近くなるので、測定データが突起状に現われる。よって、そのパターンから溶銑鍋縁位置を測定することができる。そして、両側の溶銑鍋縁位置が決定されると、その中間にある位置を溶銑位置と判断することができる。
【００１９】
本手段によれば、溶銑鍋縁位置を検出することにより、確実に測定すべき溶銑位置を特定することができる。
【００２０】
前記課題を解決するための第４の手段は、前記第１の手段から第３の手段のいずれかであって、測定されたデータが予め定められた範囲に入っており、かつ、当該範囲に入っている時間が予め定められた時間範囲内となった場合に、有効な測定データとして扱うことを特徴とするもの（請求項４）である。
【００２１】
本手段においては、異常な測定データが得られた場合に、その測定データを使用しないようにすることができるので、正確な測定を行うことができる。ここで、測定されたデータの有効範囲は、例えば、通常溶銑鍋に入れられる溶銑のレベルの上下限値を用い、予め定められた時間としては、例えば、溶銑に相当する部分がレベル系の下を通過する時間を、溶銑鍋の速度（固定値）から計算し、それに所定の係数（１以下）を掛けて求める。本手段によれば、スラグの割れ目部分やスラグの堆積部分を測定データから除外することができるので、測定精度を高くすることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の例を、図を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態の１例である溶銑鍋内の溶銑レベル測定方法を実現するための装置を示す図である。この例ではマイクロ波距離計を非接触距離測定装置として用いている。その一部を構成するマイクロ波アンテナ９からはパルス状のマイクロ波が放出され、測定対象物から反射されたマイクロ波がマイクロ波アンテナ９で検出される。制御装置１０は、マイクロ波の放出から反射波が検出されるまでの時間を計測し、それから測定対象物までの距離を算出する。
【００２３】
信号処理装置１１は、これらの測定値から、溶銑高さ又はレベルを認識し、そのレベル測定を行う。測定されたデータの例を図２に示す。ただし、図２においては、距離の短い方を上に、距離の長いほうを下にして示している。横軸は時間である。このデータは、溶銑を積んだ溶銑鍋が２両連結されてマイクロ波距離計の下を通過した場合のレベルデータ列の１例である。
【００２４】
信号処理装置１１の処理の例を以下に示す。まず、信号処理装置１１は、前記（１）式を使用して溶銑レベルを計算する。そして、ＳＴＥＰ０では、（１）式の結果を監視し、あらかじめ設定された“溶銑鍋縁高さ”以上のレベル信号が現れたときに、溶銑鍋縁と判断する。溶銑鍋縁が来たことを判断したらＳＴＥＰ１に移る。
【００２５】
ＳＴＥＰ１では、溶銑鍋縁のピーク値より、あらかじめ設定された“溶銑鍋縁偏差”分レベルが下がったら溶銑鍋縁の終わりと判断する。溶銑鍋縁の終わりを判断したらＳＴＥＰ２に移る。“溶銑鍋縁偏差”は、溶銑鍋縁の高さと、溶銑が最大量入れられたときのレベルとの差以下の値を設定しておく。
【００２６】
ＳＴＥＰ２では、測定しているレベルが、あらかじめ設定された“溶銑高さ上限”から“溶銑高さ下限”範囲内にあり、かつあらかじめ設定された“溶銑判断時間”以上入っていた場合に溶銑部分と判断する。溶銑部分のレベルデータ列は後に使用するためにメモリーに記憶される。測定しているレベルが“溶銑高さ上限”を上回り、記憶されたレベルの最小値より“溶銑鍋縁偏差”以上高くなった時にＳＴＥＰ３に移る。
【００２７】
“溶銑高さ上限”及び“溶銑高さ下限”は、溶銑表面レベルの上下限を設定する。必ず、溶銑鍋縁高さ＞溶銑高さ上限＞溶銑高さ下限となるように設定する。“溶銑判断時間”は、溶銑鍋通過速度の範囲から計算して、溶銑部分が非接触式距離計の下にあるはずの時間に１以下の係数を掛けた値を設定する。
【００２８】
ＳＴＥＰ３では、測定レベルが、あらかじめ設定された“溶銑鍋縁高さ”を下回った場合に、溶銑鍋縁の終わりと判断する。図３に、このようにして判断された溶銑鍋縁部と溶銑部分を示す。
【００２９】
次に、以下のロジックにより溶銑レベルを計算する。まずＳＴＥＰ２で記憶されたレベルデータ列（溶銑部分のデータ）から、図３に示すように、経過した時間の中心位置を求める。次に、図３に示すように、中心部分の“溶銑通過時間ｔ唐ナ設定した時間分だけのレベルデータを平均計算し、溶銑レベルが確定される。その後、ＳＴＥＰ０に戻る。
【００３０】
上記ロジックによれば、溶銑鍋が非接触式距離計の下を通過するだけで、溶銑レベルの測定ができ、測定されたレベルは、スラグ表面の割れや堆積の影響を最小限にとどめたものとなっている。
【００３１】
このような処理により、図１において、溶銑台車４Ａがマイクロ波アンテナ９の下を通過すると、マイクロ波距離計の制御装置１０から出力された距離データをもとに、信号処理装置１１は溶銑鍋１Ａを認識して溶銑鍋１Ａの溶銑レベル値を上位計算機１２に出力する。また溶銑台車４Ｂがマイクロ波アンテナ９の下を通過すると、マイクロ波距離計の制御装置１０から出力された距離データをもとに、信号処理装置１１は溶銑鍋１Ｂを認識して溶銑鍋１Ｂの溶銑レベル値を上位計算機１２に出力する。溶銑鍋を搭載していない溶銑台車や、ディーゼル機関車がマイクロ波アンテナ９の下を通過した場合は、信号処理装置１１はこれらを溶銑鍋として認識しないために、上位計算機１２になにも出力しない。
【００３２】
図４は、本発明の実施の形態を、脱珪処理を行う工場に応用した例を示す図である。この図は、溶銑鍋１Ａ、１Ｂでは既に処理位置１、処理位置２で脱珪処理が行われており、溶銑鍋１Ｃ、溶銑鍋１Ｄは、待機位置１、待機位置２にあって待機中である。溶銑鍋１Ａ、溶銑鍋１Ｂの脱珪処理が終了すると、溶銑鍋１Ａ、溶銑鍋１Ｂ、溶銑鍋１Ｃ、溶銑鍋１Ｄはそれぞれ溶銑台車４Ａ〜４Ｂに搭載され、連結された状態でディーゼル機関車に押されて２溶銑鍋分だけ搬送されるが、溶銑鍋１Ｃ、溶銑鍋１Ｄが処理位置１、処理位置２におさまる途中で、前述のような手順により溶銑レベル測定が行われる。
【００３３】
非接触式距離計としてマイクロ波距離計を使用しており、このマイクロ波アンテナ９は脱珪工場の入口の線路の上方7650mmの位置に据え付けられている。この位置は、溶銑鍋内の溶銑からの輻射熱を避けるために、処理位置２と待機位置１の中間を選んで設置されている。輻射熱の影響を無視できれば取り付け位置が多少ずれても問題ない。
【００３４】
【実施例】
本発明を脱珪工場において使用した例を説明する。溶銑鍋は収容溶銑トン数200tonのもので、外形＝約4400mm、内径＝約3800mm、高さ＝約4500mmのものである。溶銑レベルは溶銑鍋底から平均約4300mm(3250mm〜4500mm)、地上から約5300mm (4250mm〜5500mm)であり、距離計下の溶銑台車通過速度はMax５km/時、溶銑鍋数は最大６鍋である。
【００３５】
非接触式距離計として、マイクロ波距離計を使用した。この距離計の検出精度は±20mm、応答時間は応答＝100msecである。非接触式距離計の設置高さ（地上から）は 7650mmとした。
【００３６】
このように、本発明を使用した結果、溶銑鍋が処理位置に停止後、サブランスを使用してレベル測定していた従来の方法に比して、処理間隔が約２分短縮できた（27.5分→25.5分）。また、９８％以上の検出率で溶銑レベル測定が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の１例である溶銑鍋内の溶銑レベル測定方法を実現するための装置を示す図である。
【図２】測定された距離データの例を示す図である。
【図３】測定されたレベルデータのうち、測定値として採用する部分を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態を、脱珪処理を行う工場に応用した例を示す図である。
【図５】溶銑予備処理の概念を示す説明図である。
【図６】従来の、サブランスを使用して溶銑レベルの測定方法を示す説明図である。
【図７】従来の、非接触式距離計を使用して溶銑レベルの測定方法を示す説明図である。
【図８】従来の、２溶銑鍋処理の場合の溶銑レベルの測定方法を示す説明図である。
【図９】溶銑表面にスラグが有る場合に、非接触式距離計の精度が落ちる理由を示す説明図である。
【符号の説明】
１…溶銑鍋
２…溶銑
３…スラグ
４…溶銑台車
５…温度計
６…非接触式距離計
７…ランス
８…サブランス
９…マイクロ波アンテナ
１０…制御装置
１１…信号処理装置
１２…上位計算機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003643037.tif 000008
【図８】
0003643037.tif 000009
【図９】
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