(57)【要約】【課題】マイクロ波レベル計のみでスラグの厚さを正確に測定する方法及び装置を提供する。【解決手段】溶鉱炉内において溶鉄上に浮遊するスラグの厚さ測定する方法であって、上端または管内にマイクロ波送受信用のアンテナが設置されたガイドパイプを、スラグに向けて降下させながら該ガイドパイプの下端の開口を通じてマイクロ波の送受信を行い、降下位置毎に反射位置と受信強度とをモニタするとともに、最も大きな２つの受信強度のピークが現れた降下位置における前記ピークの反射位置の差をスラグの厚さにする。【選択図】図１
2011043343.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶鉱炉内において溶鉄上に浮遊するスラグの厚さをマイクロ波により測定する方法であって、
上端または管内にマイクロ波送受信用のアンテナが設置されたガイドパイプを、スラグに向けて降下させながら該ガイドパイプの下端の開口を通じてマイクロ波の送受信を行い、降下位置毎に反射位置と受信強度とをモニタするとともに、
最も大きな２つの受信強度のピークが現れた降下位置における前記ピークの反射位置の差をスラグの厚さとすることを特徴とするマイクロ波によるスラグ厚の測定方法。
【請求項２】
精錬条件ごとに鉄棒をスラグに突き入れて測定したスラグの厚さと、マイクロ波により測定したスラグの厚さとの比率を補正係数として蓄積したデータベースから、測定時の精錬条件に合った補正係数を抽出して測定値に乗じて補正することを特徴とする請求項１記載のマイクロ波によるスラグ厚の測定方法。
【請求項３】
溶鉱炉内において溶鉄上に浮遊するスラグの厚さをマイクロ波により測定するための装置であって、
上端または管内にマイクロ波送受信用のアンテナが装着され、下端が耐熱処理されたガイドパイプと、
前記ガイドパイプの昇降手段と、
前記アンテナに連結するマイクロ波発振検波手段と、
前記マイクロ波発振検波手段の制御及び検波信号を処理するための制御手段とを備えるとともに、
炉頂近傍から前記ガイドパイプをスラグに向けて降下させながら、該ガイドパイプの下端の開口を通じてマイクロ波の送受信を行い、降下位置毎に反射位置と受信強度とをモニタするとともに、
最も大きな２つの受信強度のピークが現れた降下位置における前記ピークの反射位置の差をスラグの厚さとすることを特徴とするマイクロ波によるスラグ厚の測定装置。
【請求項４】
前記制御手段において、精錬条件ごとに鉄棒をスラグに突き入れて測定したスラグの厚さと、マイクロ波により測定したスラグの厚さとの比率を補正係数として蓄積したデータベースから、測定時の精錬条件に合った補正係数を抽出して測定値に乗じて補正することを特徴とする請求項３記載のマイクロ波によるスラグ厚の測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶鉱炉内において溶鉄上に浮遊するスラグの厚さをマイクロ波より測定する方法及びそのための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
精錬工程において、溶鉄に酸素ガスを吹き込んでＳｉやＰ、Ｓを酸化物としてスラグ中に移行させて除去することが行われている。その際、溶鉄上に浮遊するスラグが安定して生成しているかを判断したり、酸素ガスを吹き込むためのランスの位置を制御したりするために、スラグの厚さを知ることが重要である。
【０００３】
また、鉄スクラップを扱う電気炉では、電極の位置制御のためにもスラグの厚さを知ることが重要である。
【０００４】
トピードカー内で上記のような脱珪処理等を行い、その後にスラグを除去することも行われている。しかし、固形状のスラグは目視により判断できるものの、溶融しているスラグについては判断が難しく、スラグの除去作業で溶融スラグがトピードカーに残存していると次の処理の際にスラグ量が過多になる。そして、この残存スラグによりスラグ量が増してフォーミング（発泡現象）が起こるようになり、フォーミング防止用のフラックスが多く必要になる。また、溶融スラグを除去しようとすると、溶鉄まで掻き出してしまうことがあり、溶鉄の歩留まり低下を招くことになる。
【０００５】
スラグの厚さを測定するには、マイクロ波レベル計と渦電流レベル計とを用い、炉頂に設置したマイクロ波レベル計からマイクロ波をスラグ上面に向けて送信し、その反射波を検波してアンテナからスラグまでの距離を求めるとともに、渦電流レベル計により溶鉄の上面を検出し、スラグ上面と溶鉄上面との差からスラグの厚さを求めている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２７３５１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の測定方法ではマイクロ波レベル計と渦電流レベル計の２つのレベル計が必要である。また、マイクロ波レベル計は炉頂近傍に設置されており、スラグ上面から離れているため、スラグ上面のみで反射されたマイクロ波の他にも、スラグ上面で反射された後、更に炉壁により反射されたマイクロ波や、炉壁で反射されたマイクロ波も同時に受信されるためノイズが多く、スラグ上面で反射されたマイクロ波を正確に検出できないことがある。
【０００８】
そこで本発明は、マイクロ波レベル計のみでスラグの厚さを正確に測定する方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明は、下記のマイクロ波によるスラグ厚の測定方法及び測定装置を提供する。
（１）溶鉱炉内において溶鉄上に浮遊するスラグの厚さをマイクロ波により測定する方法であって、
上端または管内にマイクロ波送受信用のアンテナが設置されたガイドパイプを、スラグに向けて降下させながら該ガイドパイプの下端の開口を通じてマイクロ波の送受信を行い、降下位置毎に反射位置と受信強度とをモニタするとともに、
最も大きな２つの受信強度のピークが現れた降下位置における前記ピークの反射位置の差をスラグの厚さとすることを特徴とするマイクロ波によるスラグ厚の測定方法。
（２）溶鉱炉内において溶鉄上に浮遊するスラグの厚さをマイクロ波により測定するための装置であって、
上端または管内にマイクロ波送受信用のアンテナが装着され、下端が耐熱処理されたガイドパイプと、
前記ガイドパイプの昇降手段と、
前記アンテナに連結するマイクロ波発振検波手段と、
前記マイクロ波発振検波手段の制御及び検波信号を処理するための制御手段とを備えるとともに、
炉頂近傍から前記ガイドパイプをスラグに向けて降下させながら、該ガイドパイプの下端の開口を通じてマイクロ波の送受信を行い、降下位置毎に反射位置と受信強度とをモニタするとともに、
最も大きな２つの受信強度のピークが現れた降下位置における前記ピークの反射位置の差をスラグの厚さとすることを特徴とするマイクロ波によるスラグ厚の測定装置。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、マイクロ波レベル計のみでスラグの厚さを正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の測定装置を電気炉に装着した状態を示す概略図であり、待機状態を示している。
【図２】本発明の測定装置を示す一部破断側面図である。
【図３】待機状態における測定結果を示す図である。
【図４】最適降下位置における測定装置を示す図である。
【図５】最適降下位置における測定結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に関して図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
図１は本発明の測定装置を示す概略図であるが、電気炉に応用した例を示している。図示されるように、電気炉１００の炉内の溶鉄１０１には、ランス１０２から酸素ガスが吹き込まれており、炉頂から延びる電極１０３が没入されている。また、溶鉄１０１の上にはスラグ１０４が浮遊しており、ランス１０２や電極１０３の位置制御のためにスラグ１０４の厚さを知る必要があり、本発明の測定装置１が炉頂近傍に設置される。尚、炉内で発生したガスは、排気口１０５を通じて排気される。
【００１４】
測定装置１の構成を図２に示すが、ガイドパイプ２の上端にはアンテナ３が装着されており、アンテナ３にはマイクロ波発振検波手段４が接続されている。アンテナ３とマイクロ波発振検波手段４とを長い導波管で接続することにより、マイクロ波発振検波手段４も熱的に保護することができる。また、ガイドパイプ２の下端には、耐熱性を付与するためにセラミックスを溶射してなる耐熱被膜５が所定の膜厚及び幅で成膜されている。尚、図示は省略するが、アンテナ３はガイドパイプ２の上端以外にも管内の適所に装着することができ、更にはアンテナ３に同様の耐熱被膜５を成膜するなどして耐熱処理した場合にはガイドパイプ２の下端近傍に装着することもできる。また、ガイドパイプ２を２重管構造とし、内部に空気や冷却水を循環させるようにして耐熱性を付与してもよい。
【００１５】
また、マイクロ波発振検波手段４は、マイクロ波発振検波手段４の発振を制御したり、検波信号を処理したりする制御手段（図示せず）へと電気的に接続している。これにより、制御手段を熱的に保護することができる。
【００１６】
図示されるように、測定装置１は、炉頂近傍の開口１０６にガイドパイプ２を挿通させるように装着されている。尚、開口１０６とガイドバイプ２との隙間は、適当なシール部材により密封されている。そして、測定に際し、測定装置１は先ずガイドパイプ２の下端がスラグ１０４から所定距離離れた位置にて待機する。この待機状態では、ガイドパイプ２の下端を含めて装置全体を熱的に保護するために、スラグ１０４からできるだけ離しておく。
【００１７】
次いで、マイクロ波発振検波手段４を駆動してガイドパイプ２の下端の開口を通じてマイクロ波を送受信しながら、装置全体を降下させる。マイクロ波は、マイクロ波発振検波手段４で発振されてアンテナ３から発射され、ガイドパイプ４の管内を伝播して開口から送信される（送信波Ｍ１）。そして、スラグ１０４の上面で反射された反射波Ｍ２は、ガイドパイプ２の開口に入射し、ガイドパイプ４の管内を伝播してアンテナ３で受信されてマイクロ波発振検波手段４にて検波される。
【００１８】
この降下の間に、反射波Ｍ２の受信強度は経時的に変化する。待機状態及びガイドパイプ２の下端がスラグ１０４から大きく離れているときには、炉壁による反射等種々の方向からの反射波Ｍ２が検波されるため、図３に示すように種々の距離において同程度の受信強度となり、スラグ１０４までの距離の判定すら難しくなる。しかし、降下を続けると図４に示すように、ある降下位置（最適降下位置）で、図５に示すような２つの大きなピークＡ、Ｂが明確に現れるようになる。ピークＡは距離が近いことからスラグ１０４の上面までの距離であり、ピークＢが溶鉄１０１の上面までの距離である。従って、ピークＡの距離とピークＢの距離との差がスラグ１０４の厚さとなる。
【００１９】
上記において、ピークＡ、Ｂが現れた降下位置にて一旦停止し、その位置にて微小距離だけ上下させ、受信強度が最大で、かつ、ピークが安定して明確に現れる位置を求めた後、再度マイクロ波の送受信を行うことが好ましい。このような測定位置の微調整により、より正確に測定できるようになる。
【００２０】
尚、受信強度が最大となるピークＡ、Ｂの判定は、降下中に測定した反射強度をメモリに記憶しておき、その中から最大値を見つければよい。
【００２１】
そして、測定後は、装置全体を待機位置まで上昇させる。
【００２２】
上記の降下及び上昇には昇降手段（図示せず）を用いるが、例えばガイドパイプ２の外周面に螺旋状の溝を設け、回転により昇降するようにすればよい。
【００２３】
また、距離の算出は、例えばＦＭ−ＣＷ方式により行うことができ、送信波Ｍ１と反射波Ｍ２とをミキシングし、差の周波数を持った受信信号波形を取り出し、この波形をフーリエ変換（ＦＦＴ）し、差の周波数を距離信号として取り出す。
【００２４】
ところで、スラグ１０４の誘電率は空気の誘電率よりも大きいため、その分、測定したピークＡの距離とピークＢの距離との差から求めたスラグ１０４の厚さが、実際のスラグ１０４の厚さよりも大きくなる。このような誤差は、スラグ１０４が厚くなるほど顕著になる。
【００２５】
そこで、最初に鉄棒をスラグ１０４に突き入れてスラグ１０４の実際の厚さ（真値）を求めておき、次いで上記の測定により同じスラグ１０４の厚さ（測定値）を測定し、真値と測定値との比率を補正係数とする。スラグ１０４は、精錬条件により組成が異なり、誘電率も異なるため、精錬条件が異なるたびにこのような補正係数を求めて、データベース化しておく。そして、新たに測定して得られた測定値に、そのときの精錬条件に合わせてデータベースから補正係数を抽出し、測定値に乗じて補正する。
【符号の説明】
【００２６】
１  測定装置
２  ガイドパイプ
３  アンテナ
４  マイクロ波発振検波手段
１００  電気炉
１０１  溶鉄
１０２  ランス
１０３  電極
１０４  スラグ
１０５  排気管
【図１】
2011043343.tif 000003
【図２】
2011043343.tif 000004
【図３】
2011043343.tif 000005
【図４】
2011043343.tif 000006
【図５】
2011043343.tif 000007