(57)【要約】本発明は、溶鉱炉の羽口に酸素を含むガスを断続的に通過させて鍋屑（skull）を溶解することにより、治金容器に連通する羽口に鍋屑が付着しない状態を保つ方法に関するものであり、酸素を含むガスが羽口を通過するインターバルは、二重波長ピロメータにより溶融物の内側のスポットから放射される電磁放射を検出し、それらのピロメータ信号の比と共にそれらのピロメータの信号の強さを比べることを始めることが必要であって、それらのピロメータ信号の組み合わせた強さが予め設定した閾値以下に下降し、且つ、それらのピロメータ信号の比が実質的に一定に留まる場合に、前記ガスが羽口を通過するインターバルを開始する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
治金容器に連通する羽口に、酸素を含む酸素含有ガスを断続的に通過させて鍋屑（skull）を溶解することにより、前記羽口に鍋屑が付着しない状態を保つ方法において、前記酸素含有ガスが前記羽口を通過するインターバルの決定は、二重波長ピロメータ手段によって前記治金容器内側のスポットから放射する電磁放射を検出し、それらのピロメータ信号の比と共にそれらのピロメータ信号の強さを比較することを始めることが必要とされ、それらのピロメータ信号の組み合わせた強さが予め設定した閾値よりも下降し、且つ、それらのピロメータ信号の比が実質的に一定に留まっている条件のときに、前記酸素含有ガスが前記羽口を通過するインターバルを開始することを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１において、前記ピロメータと共に一つの光路に沿って配置されたビデオカメラを用いて前記閾値を決定する方法であって、前記ビデオカメラの画像とピロメータ信号の強さとを関連させ、前記ビデオカメラの映像に基づいて詰まる状態になったと判断されるときの、ピロメータ信号の組み合わせた強さの値を前記閾値として決定することを特徴とする方法。
【請求項３】
一つの光路に沿って配置されるビデオ検出器（１８）及び測定機器（１６，１７）を含む測定ユニット（３）の光軸を前記ビデオ検出器（１８）を用いて調整する方法において、前記測定機器（１６，１７）により治金容器（２）の内側に向けられた第１端部と測定機器（１６，１７）に向けられた第２端部を有する羽口を介して前記治金容器（２）の内側から放射される電磁照射を測定すると共に、前記ビデオ検出器（１８）のビデオ映像において、前記第１端部及び前記第２端部が同心円状にするとなるように、測定ユニット（３）の方向を変化させることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項３において、前記測定機器はピロメータであることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項３において、前記測定機器はスペクトロメータであることを特徴とする方法。
【請求項６】
治金容器に連通する羽口の長さを自動焦点ビデオカメラを用いて測定する方法において、前記羽口は前記治金容器の内側に面した第１端部と前記自動焦点ビデオカメラにより前記治金容器の外側に面した第２端部を有しており、前記自動焦点ビデオカメラのレンズシステムを調節して、前記治金容器の内側に面した羽口の第１端部に焦点を合わせ、該焦点と前記カメラに対する羽口の第２端部の既知の位置との距離に基づき前記羽口の長さを決定することを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１，２，３，４，５又は６に記載された方法を実施する装置は、
（ａ）二重波長ピロメータ、
（ｂ）前記二重波長ピロメータと共に一つの光路上に沿って配置されている自動焦点ビデオカメラ、
（ｃ）前記光路の方向を変化させる手段、及び
（ｄ）容器の内部から放射される電磁放射を測定する付加的な別の検出器を含めることができることを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項７においては、更に前記治金容器の内側にプラズマを発生するために適したレーザー装置を含み、前記プラズマから放射される電磁放射を検出することの可能な検出器としてスペクトロメータを含むことを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項７又は８に記載する装置と前記治金容器の内側とは、羽口を貫通する管手段によって連通させることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶鉱炉の羽口を通して酸素を含んだガスを断続的に通過させて鍋屑（skull）を溶解することにより、治金容器に連通する羽口に鍋屑を付着させずに、開通したままの状態に保つ方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、治金容器のような、容器内の金属浴温を測定するための一般的な方法としてパイロメータ（pyrometer：高温計）を用いる方法がある。
一般に、非接触型放射パイロメータをガスの吹き出る溶鉱炉羽口の一部であるノズルベースの一端に配置させている。
この溶鉱炉の羽口は治金容器の底部または側壁に配置されている。
パイロメータは治金容器の頂部から溶融物を導入する測定用通路（measuring channel）の一端部に配置することも可能である。
このような配置については、ドイツ公報DE-OS964991、DE-A-4025909、欧州特許EP-A-0362577、アメリカ特許US-A-3161499、欧州特許EP-A0162949、ドイツ特許DE-OS-2438142、アメリカ特許US-A-4400097及び日本特許JP-A-62207814に記載されている。
【０００３】
一般に、無反応ガスが羽口を通じて溶融物の内側に吹き込まれて、開口部を開通した状態のままにしている。
それにもかかわらず、鍋屑が羽口の出口にて凝固するため、測定用通路にて鍋屑が形成され、測定用通路が次第に詰まってくる。
羽口の出口に凝固した金属は測定用通路を通じて酸素を吹き込むことによって溶解される。この方法によって、羽口のつまりが防止できる。
しかし、酸素によって測定値に誤差が生じ、また測定用通路の劣化を促進させることになる。
それゆえ、酸素は測定用通路へ断続的に吹き付けなければならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題及びその手段】
【０００４】
本発明の解決するべき課題は、鍋屑を溶解するため、酸素を含むガスを羽口に断続的に通過させることによって、治金容器に連通する羽口に鍋屑が残らないようにすることである。
ここで、酸素を含むガスが羽口を通過するインターバル（interval：時間間隔）は、二重波長ピロメータ（dual wavelength pyrometer）によって溶融物の内側のスポットから放射される電磁放射を検出し、それらのピロメータ信号の比（ratio）と共にそれらのピロメータ信号の強さを比較し、それらのピロメータ信号の組み合わせた強さが予め設定した閾値よりも下降し、且つ、それらのピロメータ信号の比が実質的に一定に留まっている状態のときに開始（initiating）する。
好ましくは、一つの光路に沿ってピロメータとビデオカメラを配置させ、ピロメータ信号の強さとビデオカメラの映像との関係を設定し、詰まってきたかどうかをビデオの映像を基に決定し、そのときの組み合わせたピロメータ信号の強さの値を閾値として決定する。
【０００５】
本発明のもう一つの目的は、
（ａ）二重波長ピロメータ、
（ｂ）二重波長ピロメータと共に一つの光路に沿って配置されている自動焦点ビデオカメラ、
（ｃ）上記光路の方向を変化させる手段、及び
（ｄ）容器の内側から放射する電磁放射を測定する付加的な別の検出器を含む、
装置を提供することである。
【０００６】
本装置には、さらに治金容器の内部にプラズマを発生させるのに適したレーザー装置及び該プラズマから発生する電磁放射を検出することのできるスペクトロメータを検出器として有していることが好ましい。
更に、本装置は、治金容器の内側と、羽口を貫通する管手段によって連通させることが好ましい。
【発明を実施するための好適な形態】
【０００７】
図１は本発明の装置の好適な形態を示している。
装置１は溶融物、好ましくは溶融金属を含む治金容器などの容器２に連通されている。
容器２は好ましくは転炉（コンバーター）である。吹き込みランス（blowing lance）が溶融物の頂面から差し込まれ、酸素が溶融物に吹き込まれ、鉄（iron）が鋼鉄（steel）に変換する。あるいは、酸素は容器２の底部及び／または側壁に設けられた羽口を通じて転炉に吹き込ませてもいい。
装置１は羽口を介して容器２の内側に連通している。
この羽口は、容器２の内側から射出される電磁放射が通過する測定用通路Ａを形成する。
羽口は、容器２の内側に向けられている第一端部を有している。
測定用通路Ａである羽口の第２端部は、好ましくは、二重波長ピロメータ及びビデオカメラを有する第１測定ユニット３に向けられている。
好ましくは、スペクトロメータ４とレーザー発生ユニット５も測定用通路Ａに連結されている。
更に好ましくは、データ処理装置６が測定ユニット３に連結されている。
【０００８】
図２は、図１において測定用通路Ａを含む破線で囲む部分の詳細な断面及び底面を示している。
電磁放射は、底面８と側面断面７で図示されている、つまっていない測定用通路を、妨げられることなく通過する。
底面９と側面断面１０で示されるように、測定用通路の頂部につまりが生じると、電磁照射は妨げられる。
そうなると測定用通路の全領域への電磁放射は測定ユニット３では検出することができなくなる。
【０００９】
図３は、図１において破線で囲む部分に含まれる測定用通路Ａの構造の詳細を示している。
測定用通路Ａは、好ましくは、二つの同心円状チューブが用いられる。即ち、外側チューブ１１と内側チューブ１２を有し、異なるガスまたは混合ガスを容器内に吹き込むことができる。
例えば、窒素ガス及び／またはアルゴンガスとメタンガスを含むガス流１３が内側チューブ１２を通過する一方、窒素ガス及び／またはアルゴン、及び酸素を含むガス流１４が内側チューブ１２と外側チューブ１１の隙間を通過させてもよい。
内側チューブ１２は測定用通路をも形成する。これによって、酸素は測定に影響しない。
【００１０】
図４は測定ユニット３（図１参照）の好適な実施例の斜視図を示している。
測定ユニット３は、調整可能なレンズ１５、二つの調整可能な鏡に組み合わされた二つのピロメータ検出器１６、１７及びビデオ信号を集めるビデオカメラなどのビデオ検出器１８を有している。
調節可能なレンズ１５は、好ましくは自動焦点レンズであり、モーター（図示省略）によって駆動される。
酸素を含むガスが羽口を通過するインターバルを決定する工程は、二重波長ピロメータによって容器２内（溶融物内側）のスポットから放射される電磁放射を検出し、それらのピロメータ信号の比と共にそれらのピロメータ信号の強さを比較することによって開始される。
【００１１】
酸素を含むガスが羽口を通過するインターバルは、それらのピロメータ信号の組み合わされた強さが予め設定した閾値を下回り、且つ、それらのピロメータ信号の比が実質的に一定に留まる状態になるときが開始点となる。
閾値はビデオ信号の映像に基づき一度だけ視覚的に予め決定する必要がある。
映像に基づき、測定用通路が詰まってきたかどうかを判断し、そのときの組み合わせたピロメータ信号の強さの値を閾値として決定する。
閾値は、さらに、羽口を通過する酸素を含むガスの放出するインターバルの開始を自動的に求めるためにも用いられる。
【００１２】
本発明は、標準的なピロメータに代えて、二重波長ピロメータを用いることが要旨である。二波長のそれぞれの強さを測定した情報に加えて、二つの波長の比率（quotient）を計算することもできるからである。
このことによって追加情報が生まれ、その情報は測定用羽口に吹きこまれる酸素のタイミングを決定するために用いられることができる。
一つの波長の強さだけが測定されても、強さの変化が溶融物の温度の変化によるものかどうか、あるいは、羽口の端部で鍋屑が形成されることによるものかを決定することはできない。
これに対し、二波長の強さを測定し、両者を連関させることによって、例えば、二つの値の比率を利用して、かかる変化の理由に関しての情報を得ることができる。
例えば、測定された両者の強さの値が下降し、これらの強さの比率がほぼ一定の場合には、羽口に鍋屑が詰まったと推定することができる。
一方、測定された両者の強さの値が下降し、これらの強さの比率は変化している場合には、溶融物の温度が変化していることを推定することができる。
【００１３】
それゆえ、本発明は、一つのピロメータ信号の強さが予め設定した閾値以下になったことにより、酸素を測定用通路に吹きつける必要がないという利点がある。
【００１４】
上述した実施例では、ピロメータ及びスペクトロメータのような電磁放射測定用機器の光軸を調節することも可能になる。
【００１５】
即ち、一つまたはそれ以上の測定装置、好ましくは、二重波長ピロメータ及び／またはスペクトロメータを調節するため、その／それらの光軸が測定用通路の近接端部まで動かされ、遠方側端部の遠近画像が測定用通路の幾何学形状に基づいて通常の形状として描かれる。例えば、通常の筒状測定用通路の円形画像などである。好ましくは、この調節はビデオカメラを用いて調節される。
この目的のため、ビデオカメラと電磁放射測定機器は一つの光路に沿って配置されている。
【００１６】
この調節は、電磁放射測定機器とビデオカメラの方向を調整して、ビデオカメラに基づいて実行される。
その結果、ビデオ画像の第１端部と第２端部が同心円を形成するというのが本発明のもう一つの目的である。
【００１７】
例えば、二重波長ピロメータ及び／またはスペクトロメータのような測定装置が最適の位置になったときである。
それは、測定用通路の両端部の図形が同心円として描かれたとき、上述の場合には、筒状測定用通路が同心円となったときである。
測定用通路の「近接端部」、たとえば、測定装置及びカメラに面している測定用通路の端部を画像化するために、補助光源を用いることが考えられる。
【００１８】
本実施例の形態によれば、治金容器３に連通する羽口の長さを測定することも可能となることがわかった。
それは容器の内側の耐久性（the wear of the lining of the container）を示すことから、重要である。
この情報はレーザービームの焦点を結ぶためにも必要となる。
【００１９】
この目的のため、自動焦点ビデオカメラのレンズシステムが調節され、治金容器の内側に面している羽口の第１端部に焦点が合わされる。羽口の長さはこの焦点距離とカメラに対する羽口の第２端部の既知の位置に基づき決定される。
【００２０】
この情報によって、レーザービームの焦点が合わされ、強度はプラズマを発生するのに十分であり、プラズマの照射はスペクトロメータにより検出でき、分析される溶融物の表面または溶融物の内側に当てられるが、測定用通路を介して吹きつけるガスによって形成されるガス室の内側には当てられない。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の装置の好適な形態を示す概略図である。
【図２】図１において測定用通路Ａを含む破線で囲む部分の詳細を示す断面図及び底面である。
【図３】図１において破線で囲む部分に含まれる測定用通路Ａの構造の詳細図である。
【図４】図１に示す測定ユニット３の好適な実施例の斜視図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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