(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウォーキング式炉の炉壁に、被加熱材と対向して搬送方向に複数台配置されたレーザ距離計と、
前記搬送方向に配置されたレーザ距離計間を炉内搬送する間における、同一の被加熱材に対するこれらのレーザ距離計からの測定距離の差を基にして演算することで、被加熱材をこれらレーザ距離計間だけ炉内搬送した際の蛇行量を求める演算器を備えたことを特徴とする炉内搬送時の蛇行量測定装置。
【請求項２】
ウォーキング式炉の炉壁に、被加熱材と対向して搬送方向に複数台配置されたレーザ距離計と、
炉内の被加熱材情報をトラッキングする機能を有する演算記憶装置を備え、
この演算記憶装置に、予めウォーキング式炉に設置してある搬送装置の寸法、レーザ距離計の設置位置及び設置間隔の各入力値に加えて、被加熱材の装入前には、被加熱材の寸法を、被加熱材毎に入力し、被加熱材の装入後は、同一の被加熱材に対するレーザ距離計からの測定距離を入力して被加熱材の炉内搬送時における蛇行量及び蛇行方向を演算させ、前記予め入力した値と、装入前の被加熱材毎の情報と、蛇行量及び蛇行方向とから、被加熱材毎に炉壁との距離や搬送装置との距離を求め、炉壁への被加熱材の接触や被加熱材の搬送装置からの落下を事前に検出するようにしたことを特徴とする炉内搬送時の搬送異常検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、継目無鋼管等を製造する際のビレット或いはブルームを、ウォーキングビーム式やウォーキングハース式の加熱炉で加熱する時の、炉内搬送中における蛇行量を測定する装置、及び、炉内搬送中における搬送異常を検出する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
加熱炉設備には、材料の搬送形態によって回転式やウォーキング式がある。このうちウォーキング式加熱炉の場合、材料の曲がり等によって、高温環境となる炉内搬送中に蛇行が生じ、その端面が炉壁と接触して搬送不能になったり、また、被加熱材が短尺材の場合には搬送中にスキッドから落下して搬送不能になったりする。このような蛇行や搬送異常等のトラブルが発生すると、加熱炉内の燃焼を一旦消火して復旧する必要があり、作業能率の悪化を招くことになる。
【０００３】
そこで、被加熱材の炉内搬送中における蛇行や搬送異常等のトラブルを回避するために、▲１▼炉内に設置したＩＴＶで被加熱材の炉内における搬送状況を監視するものや、▲２▼予め製造ロット単位でビレット又はブルーム等の被加熱材の斜行量を予測し、その予測量と反対側に事前に片寄せして炉内に装入するもの（特開平５−２１４４３１号）や、▲３▼炉内抽出端部において検出ロッドを用いて被加熱材の位置を検出するもの（実開平１−３１９９７号）などが提案されたり、実施されたりしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、▲１▼の炉内ＩＴＶによる監視では、覗き窓やＩＴＶの設置数の制約や、常時監視の必要性や、高温領域での被加熱材認識の面から、炉内を搬送される被加熱材が多くなれば、その全数を監視することは不可能である。
【０００５】
また、▲２▼の予め被加熱材の斜行量を予測し、その予測量と反対側に事前に片寄せして炉内に装入するものでは、被加熱材が冷間材である場合や在炉時間が予測した通りであれば精度良く斜行量を予測でき、搬送トラブルを回避できるものの、例えば加熱炉の前後設備でトラブルが発生した場合等には、在炉時間が長くなるので、斜行量の予測が外れて、搬送トラブルを回避できなくなってしまう。また、新規ロットの場合には、その都度、予測検討が必要になる。
【０００６】
さらに、▲３▼の炉内抽出端部において検出ロッドを用いて被加熱材位置を検出するものでは、加熱終了の炉内抽出端部でしか被加熱材の位置を検出できないので、炉内搬送中におけるトラブルについては対処することができない。
【０００７】
本発明は、上記した従来技術にあった問題点に鑑みてなされたものであり、仮に在炉時間が長くなった場合でも、炉内搬送中における被加熱材の蛇行量を高精度に検出し、炉壁との接触や搬送路からの落下を効果的に防止することができる炉内搬送時の蛇行量測定装置及び搬送異常検出装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明は、ウォーキング式炉の炉壁に、被加熱材と対向して搬送方向に複数台配置されたレーザ距離計と、前記搬送方向に配置されたレーザ距離計間を炉内搬送する間における、同一の被加熱材に対するこれらのレーザ距離計からの測定距離の差を基にして演算することで、被加熱材をこれらレーザ距離計間だけ炉内搬送した際の蛇行量を求める演算器を備えさせることとしている。そして、このようにすることで、各レーザ距離計によって被加熱材毎に端面までの距離を測定し、演算器で、同一の被加熱材に対する各レーザ距離計毎の前記測定距離に基づいて演算した被加熱材の炉内位置を比較することで、各レーザ距離計間を搬送した際の蛇行量を求めることができる。また、予め入力している搬送装置の寸法、レーザ距離計の設置位置及び設置間隔と、被加熱材毎に入力した被加熱材の寸法と、前記蛇行量とから、被加熱材毎に炉壁との距離、搬送装置との距離を求めることで、炉壁への被加熱材の接触や被加熱材の搬送装置からの落下を事前に検出することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明に係る炉内搬送時の蛇行量測定装置は、ウォーキング式炉の炉壁に、被加熱材と対向して搬送方向に複数台配置されたレーザ距離計と、前記搬送方向に配置されたレーザ距離計間を炉内搬送する間における、同一の被加熱材に対するこれらのレーザ距離計からの測定距離の差を基にして演算することで、被加熱材をこれらレーザ距離計間だけ炉内搬送した際の蛇行量を求める演算器を備えたものである。
【００１０】
本発明に係る炉内搬送時の蛇行量測定装置では、被加熱材と対向して搬送方向に複数台配置した各レーザ距離計によって被加熱材毎に端面までの距離を測定し、演算器で、同一の被加熱材に対する各レーザ距離計毎の前記測定距離に基づいて演算した被加熱材の炉内位置を比較することで、各レーザ距離計間を搬送した際の蛇行量を求めることができる。
【００１１】
また、本発明に係る炉内搬送時の搬送異常検出装置は、本発明に係る炉内搬送時の蛇行量測定装置の演算器に代えて、炉内の被加熱材情報をトラッキングする機能を有する演算記憶装置を備え、この演算記憶装置に、予めウォーキング式炉に設置してある搬送装置の寸法、レーザ距離計の設置位置及び設置間隔の各入力値に加えて、被加熱材の装入前には、被加熱材の寸法を、被加熱材毎に入力し、被加熱材の装入後は、同一の被加熱材に対するレーザ距離計からの測定距離を入力して被加熱材の炉内搬送時における蛇行量及び蛇行方向を演算させ、前記予め入力した値と、装入前の被加熱材毎の情報と、蛇行量及び蛇行方向とから、被加熱材毎に炉壁との距離や搬送装置との距離を求め、炉壁への被加熱材の接触や被加熱材の搬送装置からの落下を事前に検出するようにしたものである。
【００１２】
本発明に係る炉内搬送時の搬送異常検出装置は、予め入力した搬送装置の寸法、レーザ距離計の設置位置及び設置間隔と、被加熱材毎に入力した被加熱材の寸法と、前記したようにして求めた蛇行量とから、被加熱材毎に、炉壁との距離や搬送装置との距離を求めることで、炉壁への被加熱材の接触や被加熱材の搬送装置からの落下を事前に検出することができる。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明を図１〜図３に示す一実施例に基づいて説明する。
図１は本発明に係る炉内搬送時の蛇行量測定装置のシステム構成図、図２はレーザ距離計の設置状態の説明図、図３は本発明に係る炉内搬送時の搬送異常検出装置における搬送異常の検出例を説明する図である。
【００１４】
図１及び図２において、１は例えばウォーキングビーム式加熱炉で、ビレットやブルーム等の被加熱材２はこの加熱炉１内に装入され、移動ビーム１ｂと固定ビーム１ｃで構成される搬送装置によって加熱炉１内を抽出口まで搬送される過程で常温から約１３００℃まで加熱される。
【００１５】
３ａ〜３ｆは前記加熱炉１の両側炉壁に、被加熱材２と対向して搬送方向に、例えば予熱帯、加熱帯、均熱帯の片側に各１台ずつで計６台配置されたレーザ距離計であり、被加熱材個々の炉幅方向側壁との間隔を非接触で計測するためのものである。これらの各レーザ距離計３ａ〜３ｆは、高温の加熱炉１内でも安定した計測を行えるように、８００ｎｍ以上の波長を使用することが望ましい。
【００１６】
これらの各レーザ距離計３ａ〜３ｆは、被加熱材２までの間隔を非接触で精度良く計測するために、図２に示すように、ガラス付の覗き窓４を介して炉内を搬送される被加熱材２と対向している。この覗き窓４のガラスは、耐熱性に優れ、レーザの減衰や反射が少ない石英やパイレックスガラスを採用することが望ましい。
【００１７】
また、図２に示す実施例では、炉内燃焼ガスによるガラスの汚れ防止や冷却のために、覗き窓４のガラスの前面（加熱炉内側）をエアーパージするように、パージ用配管５を配している。
【００１８】
これらの各レーザ距離計３ａ〜３ｆの設置位置は、炉内の火炎の影響を受けない位置とし、さらに覗き窓４と各レーザ距離計３ａ〜３ｆの間には、図２に示す実施例では、外乱光を避けるためにカバー６を設置したものを示している。
【００１９】
なお、図２中の７は各レーザ距離計３ａ〜３ｆと覗き窓４間に介設された遮蔽筒、８は冷却水入口８ａ、冷却水出口８ｂ、冷却エアー入口８ｃが設けられた水冷ケースで、各レーザ距離計３ａ〜３ｆとこのレーザ距離計３ａ〜３ｆの照準器９を覆っている。また、１ａは炉壁煉瓦を示す。
【００２０】
１０は演算器であり、移動ビーム１ｂのコ字状運動により、固定ビーム１ｃ上と移動ビーム１ｂ上を載せかえられることによって、加熱炉１内を搬送される同一の被加熱材２に対する前記各レーザ距離計３ａ〜３ｆからの測定距離Ｘａ〜Ｘｆを比較して、各レーザ距離計３ａ，３ｂと３ｃ，３ｄと３ｅ，３ｆ間を炉内搬送した場合おける蛇行量を演算するものである（図３参照）。
【００２１】
上記した本発明に係る炉内搬送時の蛇行量測定装置では、被加熱材２と対向して搬送方向に例えば３台ずつで左右両側で計６台を配置した各レーザ距離計３ａ〜３ｆによって被加熱材２毎に端面までの距離Ｘａ〜Ｘｆを測定し、演算器１０では、例えば同一の被加熱材２に対する各レーザ距離計３ａ〜３ｆ毎の前記測定距離Ｘａ〜Ｘｆを比較することで、各レーザ距離計３ａ，３ｂと３ｃ，３ｄと３ｅ，３ｆ間を搬送した際の蛇行量を測定することができる。
【００２２】
また、図示省略したが、上記した本発明に係る蛇行量測定装置の演算器１０に代えて、炉内の被加熱材情報を保存トラッキングする機能を有する演算記憶装置を備えさせ、この演算記憶装置に、予め加熱炉１に設置してある搬送装置の寸法、レーザ距離計３ａ〜３ｆの設置位置及び設置間隔の各入力値に加えて、被加熱材２の装入前には、被加熱材の寸法Ｌを、被加熱材２毎に入力し、被加熱材２の装入後は、同一の被加熱材２に対するレーザ距離計３ａ〜３ｆからの測定距離Ｘａ〜Ｘｆを入力して、下記のように演算すれば炉壁への被加熱材２の接触や被加熱材２の搬送装置からの落下を事前に検出することができる（図３参照）。
【００２３】
まず、下記数式１に示したようにして予熱帯、加熱帯、均熱帯における被加熱材２の位置Ｄａ〜Ｄｆを演算記憶装置に演算させる。
【００２４】
【数１】
Ｄａ＝Ｘａ−Ｈａ、Ｄｂ＝Ｘｂ−Ｈｂ
Ｄｃ＝Ｘｃ−Ｈｃ、Ｄｄ＝Ｘｄ−Ｈｄ
Ｄｅ＝Ｘｅ−Ｈｅ、Ｄｆ＝Ｘｆ−Ｈｆ
但し、Ｄａ、Ｄｂ：予熱帯における被加熱材２の炉内位置
Ｄｃ、Ｄｄ：加熱帯における被加熱材２の炉内位置
Ｄｅ、Ｄｆ：均熱帯における被加熱材２の炉内位置
Ｈａ、Ｈｂ：予熱帯におけるレーザ距離計３ａ，３ｂから炉壁煉瓦１ａの炉内面側までの距離
Ｈｃ、Ｈｄ：加熱帯におけるレーザ距離計３ｃ，３ｄから炉壁煉瓦１ａの炉内面側までの距離
Ｈｅ、Ｈｆ：均熱帯におけるレーザ距離計３ｅ，３ｆから炉壁煉瓦１ａの炉内面側までの距離
【００２５】
予熱帯から加熱帯に搬送した時、および、加熱帯から均熱帯に搬送した時の蛇行量Ｓａｃ，Ｓｃｅは、図３に示したように、加熱炉１に被加熱材２を一列装入する場合には、図３における紙面左側では、下記数式２のように、予熱帯における被加熱材２の位置Ｄａと加熱帯における被加熱材２の位置Ｄｃの差、加熱帯における被加熱材２の位置Ｄｃと均熱帯における被加熱材２の位置Ｄｅの差から被加熱材２の伸び（熱膨張）ΔＬｃ，ΔＬｅを引いたものとする。図３における紙面右側の蛇行量Ｓｂｄ，Ｓｄｆについても同様である。
【００２６】
【数２】
Ｓａｃ＝Ｄａ−Ｄｃ−ΔＬｃ
Ｓｃｅ＝Ｄｃ−Ｄｅ−ΔＬｅ
Ｓｂｄ＝Ｄｂ−Ｄｄ−ΔＬｄ
Ｓｄｆ＝Ｄｄ−Ｄｆ−ΔＬｆ
【００２７】
なお、被加熱材２の伸びΔＬｃ（＝ΔＬｄ），ΔＬｅ（＝ΔＬｆ）は、装入前の被加熱材２の長さＬに対して加熱温度ΔＴｃ，ΔＴｅと、その加熱温度における線膨張係数αｃ，αｅによって下記数式３のように求める。
【００２８】
【数３】
ΔＬｃ＝（αｃ×ΔＴｃ×Ｌ）／２
ΔＬｅ＝（αｅ×ΔＴｅ×Ｌ）／２
【００２９】
このようにして、装入前の被加熱材２毎の情報と、装入後の蛇行量Ｓａｃ，Ｓｃｅ，Ｓｂｄ，Ｓｄｆ及び蛇行方向（蛇行量の正負）とから、被加熱材２毎に炉壁との距離すなわち被加熱材２の炉内位置Ｄａ〜Ｄｆを求め、前記炉内位置Ｄａ〜Ｄｆと予め予熱帯、加熱帯、均熱帯毎に設定している間隔Ｋａ〜Ｋｆを比較して、炉内位置Ｄａ〜Ｄｆが間隔Ｋａ〜Ｋｆより小さくなると警報を鳴らすようにする。このようにすることで、炉壁への被加熱材２の接触を防止することができる。
【００３０】
上記実施例では説明を省略したが、搬送装置と被加熱材２との距離求めておくことで、被加熱材２の搬送装置からの落下を事前に検出することもできる。また、レーザ距離計３ａ〜３ｆ自身のガラスの汚れによる誤計測、センサの故障等を監視するために、移動ビーム１ｂが上昇した時、レーザ距離計３ａ〜３ｆが直近のビーム位置を計測した精度チェックを行うようにすれば、覗き窓４の汚れ、炉内堆積スケールの付着、センサ異常を検出することも可能である。
【００３１】
また、本実施例では、炉幅方向に被加熱材を一列に装入したものについて説明したが、二列に装入したものでも適用可能であることは言うまでもない。
さらに、図１及び図２に示した請求項１の本発明の実施例では、レーザ距離計３ａ〜３ｆによる測定距離Ｘａ〜Ｘｆのみから蛇行量を求めるものを示したが、図３を用いて説明した請求項２の本発明の実施例のように、被加熱材２の伸びを考慮したものでも良いことは言うまでもない。
【００３２】
なお、図１中の１１はレーザ距離計３ａ〜３ｆの増幅器を示す。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、仮に在炉時間が長くなった場合でも、炉内搬送中における被加熱材の蛇行量を高精度に検出し、炉壁との接触や搬送路からの落下を効果的に防止することができ、安定した操業が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る炉内搬送時の蛇行量測定装置のシステム構成図である。
【図２】レーザ距離計の設置状態の説明図である。
【図３】本発明に係る炉内搬送時の搬送異常検出装置における搬送異常の検出例を説明する図である。
【符号の説明】
１            加熱炉
２            被加熱材
３ａ〜３ｆ    レーザ距離計
１０          演算器
【図１】
0003815157.tif 000002
【図２】
0003815157.tif 000003
【図３】
0003815157.tif 000004