(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉内に内管および外管からなるランスが配設され、該ランスの外管の上端側に接続された管路から、該外管内にランスエアーを供給しつつ、前記内管から原料を供給する製錬炉のランス管理方法において、前記管路内の前記ランスエアーの流速を一定にした上で、該管路内の圧力を圧力測定器により測定し、その測定結果に基づいて前記ランスの長さを求めると共に、前記ランスの上端にランス内部を通してランスの下端開口を撮影するカメラを設け、そのカメラの撮影した画像からランスの長さを求め、前記圧力の測定によって求めたランスの長さと、カメラの撮影した画像から求めたランスの長さとの両者の値およびこれらの経時変化を比較することにより、圧力の測定によって求めたランスの長さが適正な値であるかをチェックすると共に、ランスの先端の閉塞および変形を検知することを特徴とする製錬炉のランス管理方法。
【請求項２】
前記圧力の測定によって求めたランスの長さと、カメラの撮影した画像から求めたランスの長さとが一致している場合、圧力の測定によって求めたランスの長さが適正な測定値であると見なし、その結果に基づいて炉内溶湯表面からのランスの高さを最適値に制御することを特徴とする請求項１に記載の製錬炉のランス管理方法。
【請求項３】
炉内に内管および外管からなるランスが配設され、該ランスの外管の上端側に接続された管路から、該外管内にランスエアーを供給しつつ、前記内管から原料を供給する製錬炉のランス管理装置において、前記ランスエアーの圧力を測定する圧力測定器と、前記ランスの上端に設けられ、ランス内部を通してランスの下端開口を撮影するカメラと、前記圧力測定器の出力に基づいてランスの長さを求めると共に、前記カメラの撮影した画像からランスの長さを求め、両者の値およびこれらの経時変化を比較することにより、圧力の測定によって求めたランスの長さが適正な値であるかをチェックすると共に、ランスの先端の閉塞および変形の有無を判別する判別手段と、を備えることを特徴とする製錬炉のランス管理装置。
【請求項４】
前記判別手段の判別結果に基づいて前記ランスの上下位置を調整するランス位置移動機構と判別結果を外部に知らせる手段とを備えていることを特徴とする請求項３記載の製錬炉のランス管理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、製錬炉に鉱石や酸素を供給するためのランス管理方法及びランス管理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
銅製錬工程における溶錬炉や製銅炉などの製錬炉にあっては、炉内の溶湯に対して、鉱石等の原料を、吹錬を促進するための酸素とともに吹き込むランスが設けられている。
【０００３】
このような製錬炉においては、上記のような鉱石や酸素と炉内の溶湯との混合を安定化させるため、ランスの下端から溶湯の湯面までの距離を常に一定に保つことが重要とされている。
【０００４】
しかしながら、炉内の高温下にあっては、ランスがその下端から溶融して減っていく現象（溶損）が生じるため、ランス下端から溶湯湯面までの距離を一定に保つためには、頻繁に炉内を点検してランスの高さを調節・管理するといった作業が不可欠であった。
【０００５】
そこで、炉内におけるランスの長さを何らかの手段によって知得することにより、ランス下端から溶湯湯面までの距離を把握し、この結果に基づいてランスの位置を調整するといったランスの管理方法が従来より採用されてきた。
【０００６】
その方法の一つとして、特開平１０−１７０１６６号公報に記載の技術が知られている。この方法では、ランスに流すエアーの流速を一定にした上で、ランス内の圧力を測定し、ランス長さが大きい方が圧力測定点における背圧が大きくなるという関係から、測定圧力によりランスの長さを換算するようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記技術では圧力の測定のみでランスの長さを求めていたが、それだけでは間違った検出を行うことがあった。即ち、ランスの先端が付着物によって閉塞された場合、ランスが消耗して長さが短くなっているにも拘わらず、圧力損失の増大に応じて背圧（測定圧力）が大きくなることで、ランス長さが長いと判定してしまうことがあった。また、長さ自体の測定には問題がなくても、ランスの曲がりまで把握することはできなかった。即ち、ランスの先端に曲がりが生じた場合には、圧力の変化がほとんどなく、何らの異常もないと判断してしまうからである。このようなランスの先端の閉塞や曲がりは、ランスの高さ同様に反応効率を低下させて操業を不安定にする要因の一つであるから、従来のランス管理方法による操業の安定化効果は必ずしも十分ではなかった。
【０００８】
本発明は、上記事情を考慮し、ランス長さの誤検出をなくし、ランスの先端の閉塞や曲がりも把握することのできる信頼性の高いランス管理方法及び管理装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、炉内に内管および外管からなるランスが配設され、該ランスの外管の上端側に接続された管路から、該外管内にランスエアーを供給しつつ、前記内管から原料を供給する製錬炉のランス管理方法において、前記管路内の前記ランスエアーの流速を一定にした上で、該管路内の圧力を圧力測定器により測定し、その測定結果に基づいて前記ランスの長さを求めると共に、前記ランスの上端にランス内部を通してランスの下端開口を撮影するカメラを設け、そのカメラの撮影した画像からランスの長さを求め、前記圧力の測定によって求めたランスの長さと、カメラの撮影した画像から求めたランスの長さとの両者の値およびこれらの経時変化を比較することにより、圧力の測定によって求めたランスの長さが適正な値であるかをチェックすると共に、ランスの先端の閉塞および変形を検知することを特徴とする。
【００１０】
この発明では、ランスエアーの流速を一定に保った上で管路内の圧力を測定することにより、ランスの長さを求める（この点は前述した従来技術と同じ）。即ち、ランスの長さの変化による圧力損失の変化が、測定点における圧力の変化として現れることから、圧力の変化に着目しておけば、ランスの溶損量が検知可能であり、これによりランスの長さを求めることができる。
【００１１】
一方、ランスの上端に配したカメラでランスの下端開口を撮影した画像によりランスの長さを求める。即ち、ランスの長さが長い場合には、カメラから開口までの距離が大きいことにより開口面積が小さく撮影され、先端が溶損してランスが短くなるに従いカメラから開口までの距離が小さくなるので、開口面積が大きく撮影される。従って、撮影した画像におけるランス下端の開口面積の大きさを例えば画像処理的手法により解析することで、ランスの長さを求めることができる。
【００１２】
そして、圧力の測定によって求めたランスの長さと、カメラで撮影した画像に基づいて求めたランスの長さとを比較することにより、圧力の測定によって求めたランスの長さが適正な値であるかをチェックする。適正な値でない場合は、何らかの異常があると把握することができる。
【００１３】
即ち、ランスの溶損の進み具合はおおよそ推定できるので、ランスの長さの変化に応じた圧力の変化の度合いや開口面積の変化の度合いもおおよその見当が付く。それに対して、ランスの先端が付着物で閉塞された場合は、実際に測定した圧力の変化が、予想される範囲よりも急激に大きくなったり、実際に撮影した開口面積の変化が、予想される範囲よりも急激に小さくなったりする。そして、それぞれに圧力の測定結果から求めたランスの長さと、カメラの画像から求めたランスの長さとが大きくばらつくようになるため互いに一致しなくなる。そこで、このような現象がとらえられた場合は、ランスの先端が閉塞したと判断することができる。また、圧力の測定結果から求めたランスの長さがあまり変化しないにも拘わらず、カメラの画像から求めたランスの長さが大きく変化した場合は、ランスの先端が変形したと見なすことができる。
【００１４】
請求項２の発明は、前記圧力の測定によって求めたランスの長さと、カメラの撮影した画像から求めたランスの長さとが一致している場合、圧力の測定によって求めたランスの長さが適正な測定値であると見なし、その結果に基づいて炉内溶湯表面からのランスの高さを最適値に制御することを特徴とする。
【００１５】
この発明では、ランスの長さの測定が適正に行われたとき、それに応じてランスの高さを最適値に調整するので、安定した操業が可能になる。
【００１６】
請求項３の発明は、炉内に内管および外管からなるランスが配設され、該ランスの外管の上端側に接続された管路から、該外管内にランスエアーを供給しつつ、前記内管から原料を供給する製錬炉のランス管理装置において、前記ランスエアーの圧力を測定する圧力測定器と、前記ランスの上端に設けられ、ランス内部を通してランスの下端開口を撮影するカメラと、前記圧力測定器の出力に基づいてランスの長さを求めると共に、前記カメラの撮影した画像からランスの長さを求め、両者の値およびこれらの経時変化を比較することにより、圧力の測定によって求めたランスの長さが適正な値であるかをチェックすると共に、ランスの先端の閉塞および変形の有無を判別する判別手段と、を備えることを特徴とする。
【００１７】
この発明では、ランスの上部に圧力測定器とカメラを配置することで、簡単に請求項１の発明の方法を実施することができる。
【００１８】
請求項４の発明は、前記判別手段の判別結果に基づいて前記ランスの上下位置を調整するランス位置移動機構と判別結果を外部に知らせる手段とを備えていることを特徴とする。
【００１９】
この発明では、ランスの長さの測定が適正に行われたとき、それに応じてランスの高さを最適値に調整することができるので、安定した操業が可能になる。また、異常な状態を検出した場合は、モニタ等に警報を出したりすることで、作業者に知らせることができ、早期の対策をとることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１において、符号１はランスを示す。ランス１は、内管２と外管３からなるものであり、内管２は炉内に鉱石およびエアーを、外管３は炉内に酸素およびエアーを供給するものである。ランス１の下方には、溶湯Ｙが滞留しており、ランス１は、その下端から溶湯５の湯面までの距離がＨとなるように炉内に配置される。ランス１の上方における炉天井および炉頂床のさらに上側（炉の外側）には、ランスヘッダー４が設けられており、ランスヘッダー４には、炉の外部からエアー（ランスエアー）Ａをランス１に対して供給するための管路５が接続されている。
【００２１】
管路５内には、該管路５を通じてランス１に供給されるエアーＡの圧力を測定する圧力測定器６が設けられており、圧力測定器６の信号は演算器１１に入力されている。また、ランス１の外管３の上端には、外管３の内部を通して外管３の下端開口を撮影するＣＣＤカメラ（カメラ）７が設けられ、このＣＣＤカメラ７の信号も演算器（判別手段）１１に入力されている。
【００２２】
演算器１１は、制御器１２及びモニタ１３と電気的につながっている。制御器１２は、ガイドレール８に沿ってランス１を上下動するランス位置移動機構９に制御信号を送るものである。
【００２３】
演算器１１は、圧力測定器６の出力信号に基づいてランス１の外管３の長さを求めると共に、ＣＣＤカメラ７の撮影した画像からランス１の外管３の長さを求める。圧力の測定値からランス１の長さを求める方法は従来と同じであるから、ここでは特に述べない。ＣＣＤカメラ７の撮影した画像からランス１の長さを求める方法としては、開口面積の変化を画像処理的手法を用いてランスの長さに換算する方法を用いる。例えば、ランス１が長いときには（ｂ）のように開口面積が小さいが、ランス１が短くなるに従い（ａ）のように開口面積が大きくなる。このような開口面積の変化を利用してランス１の長さを割り出す。
【００２４】
そして、演算器１１は、圧力の測定により求めたランス１の長さと、ＣＣＤカメラ７の画像より求めたランス１の長さとを比較することにより、測定したランス１の長さが適正値であるかどうかをチェックし、適正値でない場合はランス１に異常が発生しているとの判断を下す。例えば、両者の値が一致していれば、ランス１が閉塞していないと見なし、測定したランス長さを制御器１２に送信する。
【００２５】
そうすると、制御器１２は、ランス長さとランスヘッダ４の位置からランス高さＨを算出し、ランス位置調整機構９に信号を送って、ランスヘッダ４を上下に走行させ、ランス１の下端の高さが最適になるように制御する。
【００２６】
一方、圧力測定器６とＣＣＤカメラ７の出力信号から求めたランス長さが一致しない場合は、ランス１が閉塞していると見なし、モニタ１３に警告を表示させる。なお、モニタ１３はランス１の先端の様子を観察できるように、ＣＣＤカメラ７で撮影した映像を常時映し出している。従って、画像を見ることで閉塞の有無を知ることも当然できる。また、演算器１１は、圧力測定器６とＣＣＤカメラ７の出力信号の経時変化を記録する。そして、圧力測定器６の出力信号があまり変化しないにも拘わらず、ＣＣＤカメラ７の出力信号が急激にランス先端の開口面積が減少したことを示した場合は、ランス１の先端が二点鎖線のように変形したと見なして、モニタ１３に警告を出す。この場合の画像は例えば（ｃ）のようになり、モニタ１３の画面上で確認することもできる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、ランス先端の閉塞の有無や曲がりの有無を判別した上でランス長さを計測し、ランス高さを制御するものであるから、操業を安定化させることができ、稼働率を向上させることができる。また、先端の閉塞及び曲がりを迅速且つ確実に検知することが可能であるから、操業の安定化効果が大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のランス管理装置の構成図である。
【符号の説明】
１  ランス
２  内管
３  外管
５  管路
６  圧力測定器
７  ＣＣＤカメラ（カメラ）
９  ランス位置調整機構
１１  演算器（判別手段）
【図１】
0004032582.tif 000002