JP4842551B2 - High-temperature body distance measuring device, shape measuring device, refractory structure soundness evaluation device, and refractory structure soundness evaluation method - Google Patents

High-temperature body distance measuring device, shape measuring device, refractory structure soundness evaluation device, and refractory structure soundness evaluation method Download PDF

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Description

本発明は、高炉に熱風を供給するための熱風管の内壁面に施工された耐火煉瓦の他、高炉、熱風炉、転炉等の測定対象内部に存在する高温体までの距離や形状を測定する装置及び方法に関する。   The present invention measures the distance and shape to the high-temperature body existing inside the measurement object such as blast furnace, hot-blast furnace, converter, etc. in addition to refractory bricks constructed on the inner wall surface of the hot-air tube for supplying hot air to the blast furnace The present invention relates to an apparatus and a method.

高炉の炉寿命は、年々延長され２０年を越えるまでになっている。そのため、高炉に熱風を供給する熱風炉、熱風管、熱風環状管等の設備についても長期間安定して使用できることが必要になっている。   The life of the blast furnace has been extended year by year to over 20 years. For this reason, it is necessary that equipment such as a hot blast furnace, a hot blast pipe, and a hot blast annular pipe for supplying hot blast to the blast furnace can be used stably for a long period of time.

ここで、熱風管は、鋼管内面全周に耐火定型煉瓦を施工した構造であり、熱風炉で作成した熱風を高炉まで導くための１００ｍ以上の長い管である。このような熱風管内の耐火定型煉瓦が脱落すると熱風管が破損し、高炉を停止する事態となる危険性がある。そのため、熱風管の健全性を評価することが重要になっている。   Here, the hot air pipe has a structure in which refractory fixed brick is applied to the entire inner surface of the steel pipe, and is a long pipe of 100 m or more for guiding the hot air created in the hot air furnace to the blast furnace. If such a fireproof regular brick in the hot air pipe falls off, the hot air pipe may be damaged, and there is a risk of stopping the blast furnace. Therefore, it is important to evaluate the soundness of hot-air tubes.

図９は、高炉に熱風を供給するための設備の概略構成を示す。図９（ａ）は設備の概略構成を示す平面図であり、（ｂ）は熱風管の概略構成を示す縦断面図である。図９（ａ）に示すように、高炉１００の側壁部には、熱風を炉内に吹き込むための羽口１０１が放射状に取り付けられている。熱風を作成し送風するための熱風炉１０２は、内部に珪石煉瓦を格子状に組んだ蓄熱室を有する円筒状の炉であり、燃料ガスを燃焼させて得た熱を蓄熱室に蓄えた後、燃焼を停止して空気を送ることにより高温の空気を得る一種の熱交換器である。熱風炉１０２は、高炉１００へ熱風を絶え間無く供給するために、２本以上を交互に操業している。   FIG. 9 shows a schematic configuration of equipment for supplying hot air to the blast furnace. Fig.9 (a) is a top view which shows schematic structure of an installation, (b) is a longitudinal cross-sectional view which shows schematic structure of a hot air tube. As shown in FIG. 9A, tuyere 101 for blowing hot air into the furnace is radially attached to the side wall of the blast furnace 100. The hot air furnace 102 for creating and blowing hot air is a cylindrical furnace having a heat storage chamber in which silica bricks are assembled in a lattice shape, and after storing heat obtained by burning fuel gas in the heat storage chamber It is a kind of heat exchanger that obtains hot air by stopping combustion and sending air. In order to continuously supply hot air to the blast furnace 100, two or more hot air furnaces 102 are operated alternately.

図９に示すように、熱風管１０３は、鋼管１０３ａの内面全周に断熱煉瓦１０３ｂを介して耐火定型煉瓦１０３ｃを施工した構造であり、熱風炉１０２で作成した熱風を高炉１００まで導くための長い配管である。熱風管１０３の外径は３０００ｍｍ程度であり、内面には厚み５００ｍｍ程度の煉瓦が隙間無く施工されている。耐火煉瓦１０３ｃ内を１２００℃程度の熱風が流れるため、耐火煉瓦１０３ｃはその熱負荷を絶えず受けていると共に、熱風炉１０２の操業状態によって温度変動負荷も受ける。このため、図９（ｂ）に示すように、熱風管１０３の天井部に配設された煉瓦（以下、適宜「天井煉瓦」という）１０３ｃは、高温での温度変動と天井煉瓦１０３ｃ自重との相互作用によってクリープ変形が発生し、天井煉瓦１０３ｃ脱落の危険性が増している。従って、熱風管１０３内部の天井煉瓦１０３ｃの脱落を未然に検知し、適切に対処することが、高炉の寿命延長と安定操業のための重要な課題の一つになっている。   As shown in FIG. 9, the hot air pipe 103 is a structure in which a refractory brick 103c is constructed on the entire inner circumference of the steel pipe 103a via a heat insulating brick 103b, and the hot air created in the hot air furnace 102 is guided to the blast furnace 100. Long piping. The hot air tube 103 has an outer diameter of about 3000 mm, and bricks having a thickness of about 500 mm are constructed on the inner surface without any gaps. Since hot air of about 1200 ° C. flows through the refractory brick 103 c, the refractory brick 103 c constantly receives its thermal load and also receives a temperature fluctuation load depending on the operating state of the hot blast furnace 102. For this reason, as shown in FIG. 9B, the brick (hereinafter referred to as “ceiling brick” as appropriate) 103c disposed on the ceiling portion of the hot air tube 103 has a temperature fluctuation at a high temperature and the weight of the ceiling brick 103c. Creep deformation occurs due to the interaction, and the risk of falling off the ceiling brick 103c is increasing. Therefore, it is one of the important issues for prolonging the life of the blast furnace and for stable operation to detect the drop of the ceiling brick 103c inside the hot air tube 103 in advance and cope with it appropriately.

熱風管１０３内面に配設された煉瓦１０３ｃの脱落を未然に検知するには、煉瓦１０３ｃ表面の位置を測定することが必要である。ここで、煉瓦１０３ｃ表面の位置を測定するには、以下の（１）〜（３）の条件を満足する距離測定装置が必要であると考えられる。   In order to detect the falling of the brick 103c disposed on the inner surface of the hot air tube 103, it is necessary to measure the position of the surface of the brick 103c. Here, in order to measure the position of the surface of the brick 103c, it is considered that a distance measuring device that satisfies the following conditions (1) to (3) is necessary.

（１）高炉１００と熱風管１０３とは離間しており、前述のように熱風管１０３の長さは１００ｍ程度と非常に長い。従って、煉瓦１０３ｃの脱落が生じる場所を予め特定できないので、任意の場所を測定する必要がある。また、測定作業スペースが十分に取れない場合が多い。さらに、熱風管１０３は、管状であり側面に開口部を有しない。そのため、熱風管１０３内の天井煉瓦１０３ｃ表面の位置を測定するには、熱風管１０３の下部側面に孔を開け、当該孔から距離測定装置を内部に挿入することになる。ここで、距離測定のために孔を開けると煉瓦１０３ｃの温度を低下させる要因となる。特に、測定を容易にするべく孔を大きくすると煉瓦１０３ｃの温度が急激に低下することになる。また、場合によっては、保持すべき下限温度以下に低下する可能性もある。そのため、煉瓦１０３ｃの剥離などの劣化が生じたり、煉瓦１０３ｃの熱収縮によって煉瓦間の目地が拡がり煉瓦１０３ｃの垂れ下がりを促進することになってしまうおそれがある。従って、熱風管１０３内面に配設された耐火煉瓦１０３ｃの表面位置を測定するための孔は、極力小さな孔（従来の知見からすれば、煉瓦一個のサイズと同等であるφ２００ｍｍ程度の孔が限度）とすることが望ましい。以上の観点より、距離測定装置としては、小型・軽量で可搬性に優れたものが必要である。   (1) The blast furnace 100 and the hot air tube 103 are separated from each other. As described above, the length of the hot air tube 103 is as long as about 100 m. Therefore, since the place where the brick 103c is dropped cannot be specified in advance, it is necessary to measure an arbitrary place. In many cases, the measurement work space is not sufficient. Further, the hot air tube 103 is tubular and does not have an opening on the side surface. Therefore, in order to measure the position of the surface of the ceiling brick 103c in the hot air tube 103, a hole is made in the lower side surface of the hot air tube 103, and a distance measuring device is inserted into the hole from the hole. Here, if a hole is made for distance measurement, the temperature of the brick 103c is lowered. In particular, when the hole is enlarged to facilitate the measurement, the temperature of the brick 103c is drastically lowered. Moreover, depending on the case, it may fall below the minimum temperature which should be hold | maintained. Therefore, there is a possibility that deterioration such as peeling of the brick 103c occurs, or joints between the bricks expand due to thermal contraction of the brick 103c, and the hanging of the brick 103c is promoted. Therefore, the hole for measuring the surface position of the refractory brick 103c disposed on the inner surface of the hot air tube 103 is as small as possible (according to conventional knowledge, a hole of about φ200 mm which is equivalent to the size of one brick is the limit. ) Is desirable. From the above viewpoint, the distance measuring device is required to be small, light and excellent in portability.

（２）煉瓦１０３ｃ表面位置の測定は、熱風を停止した状態で行えばよいものの、熱風管１０３内部の温度は、熱風停止後２４時間経過しても１０００℃前後の高温である。そのため、距離測定装置としては、このような高温雰囲気下で高温体に対する距離測定のできることが必要である。   (2) Although the measurement of the surface position of the brick 103c may be performed in a state where the hot air is stopped, the temperature inside the hot air tube 103 is as high as about 1000 ° C. even if 24 hours have passed after the hot air is stopped. Therefore, the distance measuring device needs to be able to measure the distance to the high temperature body under such a high temperature atmosphere.

（３）上記（１）及び（２）の条件を勘案すると、用いることのできる距離測定装置としてレーザ距離計を考えることができる。レーザ距離計は、測定対象に向けてレーザ光を投光し、当該測定対象で反射したレーザ光を受光して、投光したレーザ光と受光したレーザ光との時間差又は位相差を測定して距離を求めることを測定原理とするものや、三角測量法を測定原理とするものが知られている。いずれの測定原理のレーザ距離計であっても、測定対象で反射するレーザ光の光量が低いと距離を計測することができない。そこで、本発明の発明者らは、熱風管１０３内部で欠落した煉瓦１０３ｃを回収し、当該回収した煉瓦１０３ｃ表面にレーザ光を照射してその反射光量を測定した。なお、反射光量を測定するに際し、煉瓦１０３ｃ表面の法線方向からスポット径φ３ｍｍのレーザ光（レーザ光の波長はレーザ距離計で一般的に用いられている０．６μｍ帯とした）を照射し、その反射光を煉瓦１０３ｃ表面から３ｍ離間した位置に配設した受光径φ３０ｍｍの光検出器で受光した。レーザ光を照射する対象を煉瓦１０３ｃから白色拡散面に替えたときの反射光量に対する煉瓦１０３ｃの反射光量の比を反射率と定義すると、煉瓦１０３ｃ表面の反射率は、４％程度と非常に低い値となった。従って、距離測定装置としては、このような低い反射率の表面であっても精度良く距離を測定できることが必要である。   (3) Considering the above conditions (1) and (2), a laser distance meter can be considered as a distance measuring device that can be used. The laser distance meter projects laser light toward the measurement target, receives the laser light reflected by the measurement target, and measures the time difference or phase difference between the projected laser light and the received laser light. There are known a method in which the measurement principle is to obtain a distance and a method in which a triangulation method is used as the measurement principle. In any laser distance meter based on any measurement principle, the distance cannot be measured if the amount of laser light reflected from the measurement object is low. Therefore, the inventors of the present invention recovered the brick 103c missing inside the hot air tube 103, and irradiated the laser beam on the surface of the recovered brick 103c to measure the amount of reflected light. When measuring the amount of reflected light, irradiate a laser beam with a spot diameter of φ3 mm from the normal direction of the surface of the brick 103c (the wavelength of the laser beam is a 0.6 μm band generally used in laser distance meters). The reflected light was received by a photodetector having a light receiving diameter of 30 mm arranged at a position 3 m away from the surface of the brick 103c. When the ratio of the reflected light amount of the brick 103c to the reflected light amount when the object to be irradiated with the laser beam is changed from the brick 103c to the white diffusing surface is defined as the reflectance, the reflectance of the brick 103c surface is as low as about 4%. Value. Therefore, the distance measuring device needs to be able to measure the distance with high accuracy even on such a low reflectance surface.

ここで、熱風管１０３の内壁面に施工された耐火煉瓦１０３ｃと同様に、測定対象の内部に存在する高温体までの距離を測定する乃至高温体の形状を測定する従来の技術としては、以下のようなものが提案されている。   Here, as with the refractory brick 103c constructed on the inner wall surface of the hot air tube 103, as a conventional technique for measuring the distance to the high temperature body existing in the measurement target or measuring the shape of the high temperature body, Something like this has been proposed.

第１の提案は、測定対象が高炉であり、その内壁面に施工された高温体としての耐火物表面の形状を測定する方法である（例えば、特許文献１参照）。より具体的に説明すれば、特許文献１に記載の方法は、高炉炉内壁面の耐火物損耗量を測定するに際し、炉頂部からパイプ状ランスを旋回及び昇降自在に鉛直に降下させ、このパイプ状ランスの上端部に設けたレーザ距離計から、パイプ状ランスの下端部に設けた反射器でレーザ光の光路を直角に曲げて炉内壁面に照射し、炉内壁面から反射されるレーザ光をレーザ距離計で受光して、ランス投射位置から炉内壁面までの距離を測定し、この距離測定値とパイプ状ランスおよび高炉炉体の幾何学的な位置関係とから炉内壁面の耐火物損耗量を測定する方法である。   The first proposal is a method of measuring the shape of the refractory surface as a high-temperature body constructed on the inner wall surface of the blast furnace as the measurement object (see, for example, Patent Document 1). More specifically, in the method described in Patent Document 1, when measuring the amount of refractory wear on the inner wall of the blast furnace, a pipe-shaped lance is vertically lowered from the top of the furnace so that it can be swung and raised and lowered. Laser beam reflected from the inner wall of the furnace by irradiating the inner wall of the furnace with a laser distance meter provided at the upper end of the pipe-shaped lance with a reflector provided at the lower end of the pipe-shaped lance. The distance from the lance projection position to the inner wall of the furnace is measured, and the refractory on the inner wall of the furnace is determined from the measured distance and the geometrical position of the pipe-shaped lance and the blast furnace body. This is a method for measuring the amount of wear.

しかしながら、斯かる特許文献１に記載の方法を熱風管に適用することを考えた場合、ランスを熱風管の下部開口から挿入しても、レーザ距離計と対向する部分の形状が測定できないため、最も重要な天井煉瓦の形状を測定できないことになってしまう。また、熱風管の外径を３０００ｍｍとし、内部の煉瓦の厚みを５００ｍｍとすると、特許文献１に記載の反射器の昇降距離は２５００ｍｍに装置駆動設備の寸法を加算した値が必要となるため、熱風管の下方に広い作業スペースを確保する必要が生じる他、装置重量も重くなるため可搬性が極めて悪くなってしまう。また、特許文献１に記載の通りに高炉炉内壁面の耐火物の形状を測定する場合についても、長尺なランスの熱変形等によって測定誤差が生じるため好ましい方法とはいえない。   However, when considering applying the method described in Patent Document 1 to the hot air tube, even if the lance is inserted from the lower opening of the hot air tube, the shape of the portion facing the laser distance meter cannot be measured. The most important ceiling brick shape will not be measured. Moreover, if the outer diameter of the hot air tube is 3000 mm and the thickness of the internal brick is 500 mm, the reflector lifting distance described in Patent Document 1 requires a value obtained by adding the dimensions of the apparatus driving equipment to 2500 mm. In addition to the need to ensure a large working space below the hot air tube, the weight of the apparatus also increases, so the portability becomes extremely poor. In addition, as described in Patent Document 1, measurement of the shape of the refractory on the inner wall surface of the blast furnace is not a preferable method because a measurement error occurs due to thermal deformation of a long lance.

また、第２の提案は、測定対象が溶銑樋であり、その内壁面に張られた高温体としての耐火物表面の形状を測定する装置である（例えば、特許文献２参照）。より具体的に説明すれば、特許文献２に記載の装置は、出銑樋内壁面の耐火物の形状を測定するに際し、出銑樋上方の作業床から光学ミラーを鉛直に降下させるためのミラーガイドを設け、ミラーガイドの上端部に設けたレーザ距離計から、ミラーガイドの下端部に設けた光学ミラーでレーザ光の光路を曲げて或いはその一部を拡散板に設けた開口を通じて透過させて耐火物に照射し、当該耐火物から反射されるレーザ光をレーザ距離計で受光して、レーザ距離計から耐火物までの距離を測定し、この距離測定値とレーザ距離計及び光学ミラー等の幾何学的な位置関係とから溶銑樋内壁面の耐火物損耗量を測定する装置である。   The second proposal is an apparatus for measuring the shape of the surface of a refractory as a high-temperature body stretched on the inner wall surface of the hot metal as the object to be measured (see, for example, Patent Document 2). More specifically, the apparatus described in Patent Document 2 is a mirror for vertically lowering the optical mirror from the work floor above the tapping when measuring the shape of the refractory on the tapping inner wall surface. A guide is provided, and the optical path of the laser beam is bent by an optical mirror provided at the lower end of the mirror guide from the laser distance meter provided at the upper end of the mirror guide, or a part thereof is transmitted through the opening provided in the diffusion plate. Irradiate the refractory, receive the laser beam reflected from the refractory with a laser distance meter, measure the distance from the laser distance meter to the refractory, this distance measurement value and the laser distance meter, optical mirror, etc. It is a device that measures the amount of refractory wear on the inner wall surface of hot metal from the geometrical positional relationship.

斯かる特許文献２に記載の装置を熱風管に適用することを考えた場合、レーザ距離計と対向する部分の形状が測定できるという利点を有するものの、特許文献１に記載の方法と同様の問題が生じることになる。すなわち、ミラーガイドを具備するために極めて長尺な装置となってしまい、熱風管の下方に広い作業スペースを確保する必要が生じる他、装置重量も重くなるため可搬性が極めて悪くなってしまう。また、熱風管内面のような閉ざされた高温雰囲気中に適用した場合は特に顕著であるが、特許文献２に記載の通りに溶銑樋内壁面の耐火物の形状を測定する場合であっても、ミラーガイドが常時高温環境下に配置されるため、ミラーガイドが熱変形して測定誤差が生じたり、場合によってはミラーの昇降ができなくなるおそれもある。   Considering that the apparatus described in Patent Document 2 is applied to a hot-air tube, the same problem as the method described in Patent Document 1 can be obtained although the shape of the portion facing the laser distance meter can be measured. Will occur. That is, since the mirror guide is provided, the apparatus becomes extremely long, and it is necessary to secure a wide working space below the hot air tube, and the weight of the apparatus becomes heavy, so that the portability becomes extremely poor. In addition, it is particularly remarkable when applied in a closed high-temperature atmosphere such as the inner surface of a hot air pipe, but even when measuring the shape of the refractory on the inner wall surface of the hot metal as described in Patent Document 2. Since the mirror guide is always placed in a high temperature environment, the mirror guide may be thermally deformed to cause a measurement error, and in some cases, the mirror cannot be lifted or lowered.

さらに、第３の提案は、測定対象が転炉等であり、その内壁面に張られた高温体としての耐火物表面の形状を測定する装置である（例えば、特許文献３参照）。より具体的に説明すれば、特許文献３に記載の装置は、転炉等の内壁面の耐火物形状を測定するに際し、レーザ距離計やレンズ等の光学系を水冷された容器内に収納し、当該容器をランスと同様な構造の支持装置の下端に固定して転炉内に挿入し、支持装置を回転させることにより、耐火物表面の形状を測定する装置である。   Furthermore, the third proposal is an apparatus for measuring the shape of the surface of a refractory as a high-temperature body stretched on the inner wall surface of a converter or the like as a measurement target (see, for example, Patent Document 3). More specifically, the apparatus described in Patent Document 3 accommodates an optical system such as a laser distance meter and a lens in a water-cooled container when measuring the shape of the refractory on the inner wall surface of a converter or the like. The container is fixed to the lower end of a support device having the same structure as the lance, inserted into a converter, and the support device is rotated to measure the shape of the refractory surface.

斯かる特許文献３に記載の装置は、レーザ距離計やレンズ等の光学系を高温の転炉内に挿入する構成であるため、水冷容器内を計測器が正常動作する低温に保持する必要がある。このため、水冷容器の冷却能力を高めるべく必然的に大型の容器（特許文献３の実施例では一辺が約３００ｍｍの立方体）が必要となる。従って、斯かる特許文献３に記載の装置を熱風管に適用することを考えた場合、前述のように測定用の孔としてはφ２００ｍｍ程度が限度であることからして、水冷容器が大きすぎることになり適用することは困難である。また、長尺な支持装置を具備することに伴い、熱風管の下方に広い作業スペースを確保する必要が生じる他、装置重量も重くなるため可搬性が極めて悪くなってしまう。さらに、水冷容器の側面にはレーザ光透過用の耐熱光学窓を配置して高温雰囲気から内部を遮断する必要もある。測定対象の反射率が高い場合には、光学窓で反射されるレーザ光の影響は少ないものの、前述のように熱風管内壁面に施工された耐火煉瓦のように反射率が４％と低い場合には、光学窓でのレーザ光の反射が距離測定への誤差要因となり、正確な距離測定ができなくなるおそれがある。また、特許文献３に記載の通りに転炉内壁面の耐火物の形状を測定する場合についても、長尺なランスの熱変形等によって測定誤差が生じることが考えられる。   Since the apparatus described in Patent Document 3 is configured to insert an optical system such as a laser distance meter and a lens into a high-temperature converter, it is necessary to maintain the water-cooled container at a low temperature at which the measuring instrument operates normally. is there. For this reason, in order to increase the cooling capacity of the water-cooled container, a large container (a cube having a side of about 300 mm in the embodiment of Patent Document 3) is inevitably required. Therefore, when considering applying the apparatus described in Patent Document 3 to a hot-air tube, the water-cooled container is too large because the measurement hole is limited to about φ200 mm as described above. It is difficult to apply. In addition to having a long support device, it is necessary to secure a wide working space below the hot air tube, and the weight of the device becomes heavy, so the portability becomes extremely poor. Furthermore, it is necessary to provide a heat-resistant optical window for transmitting laser light on the side surface of the water-cooled container to shield the interior from a high temperature atmosphere. When the reflectance of the object to be measured is high, the influence of the laser beam reflected by the optical window is small, but when the reflectance is as low as 4% as in the case of refractory bricks constructed on the inner wall of the hot air pipe as described above In this case, the reflection of the laser beam at the optical window may cause an error in the distance measurement, which may prevent accurate distance measurement. Further, when measuring the shape of the refractory on the inner wall surface of the converter as described in Patent Document 3, it is conceivable that a measurement error occurs due to thermal deformation of a long lance.

以上に説明したように、測定対象の内部に存在する高温体までの距離を測定する乃至高温体の形状を測定する従来の技術には、熱風管の内壁面に施工された耐火煉瓦表面までの距離を測定するに際し必要とされる条件（段落０００７〜０００９に記載の条件（１）〜（３））を全て満足するものが存在しないのが現状である。また、熱風管の耐火煉瓦に限らず、高炉、熱風炉、転炉等の測定対象内部に存在する高温体までの距離や形状を精度良く測定できる小型・軽量で可搬性に優れた装置は提案されていないのが現状である。
特開平９−１７６７１２号公報 特開２００３−２０７３２１号公報 特開昭６０−１３８４０７号公報 As described above, the conventional technology for measuring the distance to the high temperature body existing inside the object to be measured or measuring the shape of the high temperature body includes the steps up to the surface of the refractory brick constructed on the inner wall surface of the hot air pipe. Under the present circumstances, there is no material that satisfies all the conditions required for measuring the distance (conditions (1) to (3) described in paragraphs 0007 to 0009). In addition to refractory bricks for hot air tubes, a small, lightweight and highly portable device that can accurately measure the distance and shape to high-temperature bodies existing inside the measurement object such as blast furnaces, hot air furnaces, converters, etc. is proposed. The current situation is not.
JP-A-9-176712 JP 2003-207321 A JP 60-138407 A

本発明は、斯かる従来技術の問題を解決するべくなされたものであり、高炉に熱風を供給するための熱風管の内壁面に施工された耐火煉瓦の他、高炉、熱風炉、転炉等の測定対象内部に存在する高温体までの距離や形状を精度良く測定できる小型・軽量で可搬性に優れた装置及び当該装置を用いた測定方法を提供することを課題とする。   The present invention has been made to solve such problems of the prior art, and in addition to refractory bricks constructed on the inner wall surface of a hot air tube for supplying hot air to the blast furnace, a blast furnace, a hot air furnace, a converter, etc. It is an object of the present invention to provide a small, lightweight and highly portable device capable of accurately measuring the distance and shape to a high temperature body existing in the measurement object, and a measurement method using the device.

前記課題を解決するべく、本発明の発明者らは鋭意検討した結果、レーザ距離計に耐熱性固定ミラー及び耐熱性可動ミラー機構を組み合わせることにより、小型・軽量で可搬性に優れると共に測定精度の良い装置が得られることを見出した。本発明は、斯かる本発明の発明者らの知見に基づき完成されたものである。   In order to solve the above-mentioned problems, the inventors of the present invention have intensively studied.As a result, by combining a laser distance meter with a heat-resistant fixed mirror and a heat-resistant movable mirror mechanism, the present invention is small, lightweight, excellent in portability, and has high measurement accuracy. We found that a good device was obtained. The present invention has been completed based on the knowledge of the inventors of the present invention.

すなわち、本発明は、測定対象内部に存在する高温体に向けて当該測定対象に設けられた開口部を介してレーザ光を投光し、当該高温体で反射したレーザ光を受光することにより、当該高温体までの距離を計測するレーザ距離計と、前記レーザ距離計から出射したレーザ光を偏向するための耐熱性固定ミラーであって、耐熱温度３５０℃以上の母材の上に酸化チタン膜と酸化シリコン膜を交互に積層して形成されることにより耐熱性を有する固定ミラーと、前記固定ミラーで反射したレーザ光を前記高温体に向けて偏向走査するための耐熱性可動ミラー機構であって、耐熱温度３５０℃以上の母材の上に酸化チタン膜と酸化シリコン膜を交互に積層して形成されることにより耐熱性を有する反射ミラーを具備する可動ミラー機構とを備え、前記固定ミラー及び前記可動ミラー機構は、前記レーザ距離計からのレーザ光の出射方向に沿って前記レーザ距離計から離間して配置されると共に、過熱を防止するための冷却手段を具備する筐体内に配設され、前記筐体の前記可動ミラー機構で偏向走査されたレーザ光が通過する位置に開口部が設けられ、当該開口部には光学窓を含めて何も配置されないことを特徴とする高温体の距離測定装置を提供するものである。 That is, the present invention projects a laser beam through an opening provided in the measurement object toward the high temperature body existing inside the measurement object, and receives the laser light reflected by the high temperature body, A laser distance meter for measuring the distance to the high temperature body, and a heat resistant fixed mirror for deflecting the laser light emitted from the laser distance meter, the titanium oxide film on a base material having a heat resistant temperature of 350 ° C. or more And a heat-resistant movable mirror mechanism for deflecting and scanning the laser beam reflected by the fixed mirror toward the high temperature body. And a movable mirror mechanism including a reflective mirror having heat resistance by being formed by alternately laminating titanium oxide films and silicon oxide films on a base material having a heat resistant temperature of 350 ° C. or higher. The fixed mirror and the movable mirror mechanism are disposed apart from the laser distance meter along the direction of emission of the laser light from the laser distance meter, and are provided in a housing having a cooling means for preventing overheating. An opening is provided at a position where the laser beam deflected and scanned by the movable mirror mechanism of the housing passes, and nothing including the optical window is disposed in the opening. A body distance measuring device is provided.

なお、本発明におけるレーザ距離計としては、測定対象に向けてレーザ光を投光し、当該測定対象で反射したレーザ光を受光して、投光したレーザ光と受光したレーザ光との時間差又は位相差を測定して距離を求めることを測定原理とするものを好適に用いることができる。また、本発明における可動ミラー機構とは、反射ミラーと、当該反射ミラーの法線方向や光の反射方向が変化するように当該反射ミラーの角度を変更する駆動機構とを備えた構成を意味し、例えば、反射ミラーと、当該反射ミラーを取り付けた回転軸と、回転運動を前記回転軸に伝達するための歯車機構とからなるものを例示することができる。反射ミラー、回転軸及び歯車機構のそれぞれを耐熱性を有する材料から形成することにより、耐熱性を有する可動ミラー機構を実現することが可能である。   As the laser distance meter in the present invention, a laser beam is projected toward a measurement target, a laser beam reflected by the measurement target is received, and a time difference between the projected laser beam and the received laser beam or What uses a measurement principle to measure the phase difference and obtain the distance can be suitably used. Further, the movable mirror mechanism in the present invention means a configuration including a reflecting mirror and a driving mechanism that changes the angle of the reflecting mirror so that the normal direction of the reflecting mirror and the light reflecting direction change. For example, it is possible to exemplify a configuration including a reflection mirror, a rotation shaft to which the reflection mirror is attached, and a gear mechanism for transmitting a rotation motion to the rotation shaft. By forming each of the reflection mirror, the rotating shaft, and the gear mechanism from a material having heat resistance, it is possible to realize a movable mirror mechanism having heat resistance.

本発明においては、前記固定ミラー及び前記可動ミラー機構の耐熱性に万全を期すため、前記固定ミラー及び前記可動ミラー機構を、過熱を防止するための冷却手段を具備する筐体内に配設している。 In the present invention, the for completeness heat resistance of the fixed mirror and the movable mirror mechanism, wherein the fixed mirror and the movable mirror mechanism, and disposed in the housing having a cooling means for preventing overheating Yes.

また、前記固定ミラー及び前記可動ミラー機構を冷却手段を具備する筐体内に配設するに際し、レーザ光の光路が通る筐体の側壁に耐熱用の光学窓を配置したとすれば、当該光学窓によってレーザ距離計に受光されるレーザ光の光量低下を招いたり、或いは、当該光学窓で反射したレーザー光が出射されるレーザ光と干渉することも考えられるため、測定精度の点で好ましくない。従って、本発明においては、前記筐体の前記可動ミラー機構で反射したレーザ光が通過する位置に開口部を設け、当該開口部には光学窓を含めて何も配置しない構成としている。 Further, when the fixed mirror and the movable mirror mechanism are disposed in a housing having a cooling means, if a heat-resistant optical window is disposed on the side wall of the housing through which the optical path of the laser beam passes, the optical window This may cause a decrease in the amount of laser light received by the laser distance meter, or the laser light reflected by the optical window may interfere with the emitted laser light, which is not preferable in terms of measurement accuracy. Therefore, in this invention, it is set as the structure which provides an opening part in the position where the laser beam reflected by the said movable mirror mechanism of the said housing | casing passes, and arrange | positions nothing including the optical window in the said opening part.

また、本発明は、前記距離測定装置と、前記距離測定装置で測定された前記レーザ距離計と前記高温体との距離、及び、前記レーザ距離計と前記固定ミラーと前記可動ミラー機構との幾何学的位置関係に基づいて、前記高温体の表面形状を演算する演算装置とを備えることを特徴とする高温体の形状測定装置としても提供される。   The present invention also provides the distance measuring device, the distance between the laser distance meter measured by the distance measuring device and the hot body, and the geometry of the laser distance meter, the fixed mirror, and the movable mirror mechanism. And a computing device for computing the surface shape of the hot body based on the physical positional relationship.

ここで、前記測定対象が熱風管や横型円筒形状炉等の横設された管状の耐火構造物であり、前記高温体が前記耐火構造物内部に環状に配設された耐火煉瓦である場合、耐火煉瓦の天井部は、使用期間が長くなるにつれ、初期形状から徐々に乖離し、垂れ下がり状の変形を引き起こす。より具体的に説明すれば、まず、耐火構造物内部に流れる熱風によって耐火煉瓦が熱膨張するため、耐火構造物の稼働初期段階より、互いに隣接する耐火煉瓦の接合面全体に継続的な応力を生じることになる。従って、耐火煉瓦には、耐火構造物の使用期間（上記応力の作用する時間）と周囲温度（熱風温度）とに比例した変形量を有するクリープ変形が生じることになる。そして、上記クリープ変形の変形量は、熱風の影響を受け易い耐火煉瓦の内周側の方が外周側に比べて大きいため、耐火構造物の使用期間が長くなるにつれ、天井部においては、互いに隣接する耐火煉瓦の接合面の内周側が離反し外周側のみが接触した状態となるように推移していく。これにより、天井部にある耐火煉瓦の自重に起因して生じる応力が上記外周側の接合面に集中することになり、当該外周側の接合面が圧迫される結果、最終的には、外周側及び内周側の接合面の双方が離反する方向に変形し、垂れ下がり状の変形を生じることになる。そして、垂れ下がり状の変形が進行して安定性を失うと、耐火煉瓦の天井部が脱落するに至ることになる。   Here, when the measurement target is a tubular refractory structure such as a hot air tube or a horizontal cylindrical furnace, and the high temperature body is a refractory brick disposed in an annular shape inside the refractory structure, The ceiling part of the refractory brick gradually deviates from the initial shape as the period of use becomes longer, causing a drooping deformation. More specifically, since the refractory bricks are thermally expanded by the hot air flowing inside the refractory structure, continuous stress is applied to the entire joint surface of the refractory bricks adjacent to each other from the initial operation stage of the refractory structure. Will occur. Accordingly, the refractory brick undergoes creep deformation having a deformation amount proportional to the period of use of the refractory structure (time during which the stress is applied) and the ambient temperature (hot air temperature). And since the deformation amount of the creep deformation is larger on the inner peripheral side of the refractory brick that is easily affected by hot air than on the outer peripheral side, as the period of use of the refractory structure becomes longer, It changes so that the inner peripheral side of the joint surface of adjacent refractory bricks is separated and only the outer peripheral side is in contact. As a result, the stress caused by the weight of the refractory bricks on the ceiling is concentrated on the joint surface on the outer peripheral side. As a result, the joint surface on the outer peripheral side is compressed. And both the inner peripheral joint surfaces are deformed in a direction away from each other, and a drooping deformation is generated. And if a sag-like deformation advances and loses stability, the ceiling part of the refractory bricks will fall off.

耐火煉瓦の天井部が垂れ下がり状の変形を引き起こした場合、耐火煉瓦の縦断面（耐火構造物の軸方向に垂直な断面）について、耐火煉瓦の天井部と側壁部との境目付近において内面形状の曲率が変化する箇所（変曲点）が生じる。そして、上記変曲点より上部に位置する耐火煉瓦の天井部は、側壁部間に架橋されたアーチ状の構造物と近似することができる。一般的に、アーチ状構造物の安定性は、その高さ（ライズ）とアーチ両端部の離間距離である幅（スパン）との比によって決定され、この比が例えば８％以上２５％以下の範囲内であれば安定した状態であるといえる。従って、このような耐火構造物内部に配設された耐火煉瓦の安定性（健全性）は、耐火煉瓦の天井部の頂点位置の変位（垂れ下がり量）を把握するのみならず、上記変曲点の位置を把握して、当該変曲点を基準とした天井部（天井部の頂点）の高さ（ライズ）と変曲点間の距離（スパン）との比を算出し、当該比の大きさに基づいて評価することが有効であると考えられる。   When the ceiling part of the refractory brick is caused to hang down, the longitudinal section of the refractory brick (the section perpendicular to the axial direction of the refractory structure) has an inner shape near the boundary between the ceiling part of the refractory brick and the side wall part. A part (inflection point) where the curvature changes occurs. And the ceiling part of the refractory brick located above the said inflection point can be approximated with the arch-shaped structure bridge | crosslinked between the side wall parts. In general, the stability of an arched structure is determined by a ratio between its height (rise) and a width (span) that is a separation distance between both ends of the arch, and this ratio is, for example, 8% or more and 25% or less. If it is within the range, it can be said that the state is stable. Therefore, the stability (soundness) of refractory bricks arranged inside such a refractory structure not only grasps the displacement (hanging amount) of the apex position of the refractory brick ceiling, but also the inflection point Is calculated, and the ratio of the height (rise) of the ceiling (top of the ceiling) and the distance (span) between the inflection points relative to the inflection point is calculated. It is considered effective to evaluate based on the above.

本発明は、以上に説明した本発明の発明者らの知見に基づき完成された耐火構造物の健全性評価装置としても提供される。すなわち、本発明は、前記形状測定装置と、前記形状測定装置による測定結果に応じて、前記測定対象内部に存在する高温体の健全性を判定する判定装置とを備え、前記測定対象は横設された管状の耐火構造物であり、前記高温体は前記耐火構造物内部に環状に配設された耐火煉瓦とされ、前記演算装置は、前記耐火煉瓦の縦断面について天井部を含む内面形状を演算し、前記演算した内面形状の変曲点を算出し、前記算出した変曲点の位置を基準とした前記天井部の高さと前記変曲点間の距離とを演算して、両者の比を算出し、前記判定装置は、前記演算装置によって算出された比が予め定めた範囲外となった場合に、前記耐火煉瓦が不良であると判定することを特徴とする耐火構造物の健全性評価装置としても提供される。   The present invention is also provided as a soundness evaluation apparatus for a refractory structure completed based on the findings of the inventors of the present invention described above. That is, the present invention includes the shape measuring device and a determination device that determines the soundness of a high-temperature body existing in the measurement target according to a measurement result by the shape measuring device, and the measurement target is installed horizontally. The high-temperature body is a firebrick arranged in an annular shape inside the fireproof structure, and the arithmetic unit has an inner surface shape including a ceiling portion with respect to a longitudinal section of the firebrick. Calculate the inflection point of the calculated inner surface shape, calculate the height of the ceiling portion based on the calculated position of the inflection point and the distance between the inflection points, And the determination device determines that the refractory brick is defective when the ratio calculated by the arithmetic device is out of a predetermined range. Also provided as an evaluation device.

また、本発明は、レーザ距離計を測定対象の外部に配置する一方、耐熱性固定ミラー及び耐熱性可動ミラー機構を前記測定対象の内部に配置し、前記レーザ距離計から出射したレーザ光を前記固定ミラーによって前記可動ミラー機構に向けて偏向し、前記可動ミラー機構によって前記測定対象内部に存在する高温体に向けてレーザ光を偏向走査し、前記高温体で反射したレーザ光を前記可動ミラー機構及び前記固定ミラーを順次介して前記レーザ距離計で受光することにより、前記高温体までの距離を測定し、前記測定された前記レーザ距離計と前記高温体との距離、及び、前記レーザ距離計と前記固定ミラーと前記可動ミラー機構との幾何学的位置関係に基づいて、前記高温体の表面形状を演算する高温体の形状測定方法を用いて、横設された管状の耐火構造物内部に環状に配設された耐火煉瓦の縦断面について天井部を含む内面形状を演算し、前記演算した内面形状の変曲点を算出し、前記算出した変曲点の位置を基準とした前記天井部の高さと前記変曲点間の距離とを演算して、両者の比を算出し、前記算出した比が予め定めた範囲外となった場合に、前記耐火煉瓦が不良であると判定することを特徴とする耐火構造物の健全性評価方法としても提供される。 In the present invention, the laser distance meter is arranged outside the measurement object, while the heat-resistant fixed mirror and the heat-resistant movable mirror mechanism are arranged inside the measurement object, and the laser beam emitted from the laser distance meter is The movable mirror mechanism deflects the movable mirror mechanism toward the movable mirror mechanism, and the movable mirror mechanism deflects and scans the laser beam toward the high temperature body existing inside the measurement target, and the laser beam reflected by the high temperature body is reflected on the movable mirror mechanism. And the distance to the hot body is measured by sequentially receiving light with the laser distance meter through the fixed mirror, and the measured distance between the laser distance meter and the hot body, and the laser distance meter. wherein the fixed mirror on the basis of the geometric positional relationship between the movable mirror mechanism, using the shape measuring method of the high-temperature body for calculating the surface shape of the hot body, of the lateral set and The inner surface shape including the ceiling portion is calculated for the longitudinal section of the refractory brick disposed annularly inside the tubular refractory structure, the inflection point of the calculated inner surface shape is calculated, and the calculated inflection point The height of the ceiling part based on the position and the distance between the inflection points are calculated to calculate the ratio between the two, and when the calculated ratio is outside the predetermined range, the fire brick It is also provided as a method for evaluating the soundness of a refractory structure, characterized in that it is determined to be defective.

本発明によれば、レーザ光を偏向するための固定ミラー及びレーザ光を偏向走査するための可動ミラー機構が、それぞれ耐熱性を有するものから構成されていると共に、レーザ距離計からのレーザ光の出射方向に沿ってレーザ距離計から離間して配置されている。従って、本発明に係る装置によって高温体までの距離を測定するに際し、測定対象内部には耐熱性を有する固定ミラー及び可動ミラー機構を挿入する一方、高温雰囲気に弱いレーザ距離計は測定対象外部に配置することが可能であるため、例えば、熱風管内部のような高温雰囲気下であっても、大掛かりな冷却手段を必要とすることなく精度良く距離を測定することが可能である。また、レーザ距離計を測定対象内部に挿入する必要がなく、これに伴い従来のようにレーザ光の光路に耐熱用の光学窓を配置する必要もないため、例えば、熱風管内壁面に施工された耐火煉瓦のように反射率の低い高温体であっても、レーザ距離計により精度良く距離を測定することが可能である。さらに、可動ミラー機構によって高温体の任意の位置にレーザ光を偏向することができるため、固体ミラーや可動ミラー機構を測定対象内部に深く挿入する必要が無く、これに伴い従来のように長尺のランスやミラーガイドを必要としないので、装置を小型・軽量化することができ、可搬性に優れた装置が提供される。以上のように、本発明によれば、測定対象内部に存在する高温体までの距離を精度良く測定できる小型・軽量で可搬性に優れた装置が提供されるものである。   According to the present invention, the fixed mirror for deflecting the laser beam and the movable mirror mechanism for deflecting and scanning the laser beam are each configured to have heat resistance, and the laser beam from the laser rangefinder It is spaced apart from the laser rangefinder along the emission direction. Therefore, when measuring the distance to the high temperature body with the apparatus according to the present invention, a fixed mirror and a movable mirror mechanism having heat resistance are inserted inside the measurement object, while a laser distance meter that is weak in a high temperature atmosphere is outside the measurement object. For example, even in a high temperature atmosphere such as the inside of a hot air tube, the distance can be accurately measured without requiring a large cooling means. In addition, there is no need to insert a laser distance meter into the measurement object, and accordingly, there is no need to place a heat-resistant optical window in the optical path of the laser light as in the prior art. Even a high-temperature object with low reflectance such as a refractory brick can accurately measure the distance with a laser distance meter. Furthermore, since the laser beam can be deflected to an arbitrary position on the high-temperature body by the movable mirror mechanism, there is no need to insert the solid mirror or the movable mirror mechanism deeply into the measurement object, and accordingly, the long length is conventionally required. Since no lance or mirror guide is required, the apparatus can be reduced in size and weight, and an apparatus having excellent portability is provided. As described above, according to the present invention, there is provided a small, lightweight, and highly portable device capable of accurately measuring the distance to a high temperature body existing inside the measurement target.

以下、添付図面を適宜参照しつつ、本発明の一実施形態について説明する。なお、本実施形態では、高炉に熱風を供給するための熱風管を測定対象とし、当該測定対象の内部に存在する高温体が、熱風管の内壁面に環状に施工された耐火煉瓦である場合を例に挙げて説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings as appropriate. In this embodiment, when a hot air tube for supplying hot air to the blast furnace is a measurement object, and the high-temperature body existing inside the measurement object is a refractory brick constructed in an annular shape on the inner wall surface of the hot air tube Will be described as an example.

図１は、本発明の一実施形態に係る形状測定装置を熱風管の下部に設けた測定用の孔に取り付けた状態を示す概略構成図（縦断面図）である。図２は、図１に示す形状測定装置を構成する計測セルを含んだ要部の概略構成を示す図であり、それぞれ（ａ）が正面図を、（ｂ）が側面図を示す。図１又は図２に示すように、本実施形態に係る形状測定装置Ｍは、計測セル１と、計測セル１の一部を収納する冷却手段を具備した筐体としての水冷管２とを備えている。また、形状測定装置Ｍは、演算装置３と、位置制御装置４とを備えている。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram (longitudinal sectional view) showing a state in which a shape measuring apparatus according to an embodiment of the present invention is attached to a measurement hole provided in a lower part of a hot air tube. 2A and 2B are diagrams showing a schematic configuration of a main part including a measurement cell constituting the shape measuring apparatus shown in FIG. 1, wherein FIG. 2A is a front view and FIG. 2B is a side view. As shown in FIG. 1 or FIG. 2, the shape measuring apparatus M according to the present embodiment includes a measurement cell 1 and a water-cooled tube 2 as a housing having a cooling unit that houses a part of the measurement cell 1. ing. In addition, the shape measuring device M includes a calculation device 3 and a position control device 4.

計測セル１は、レーザ距離計１１と、耐熱性固定ミラー１２と、耐熱性可動ミラー機構１３とを備えている。また、計測セル１は、中空の円筒状筐体１４と、モータ１５と、回転計１６とを備えている。   The measurement cell 1 includes a laser distance meter 11, a heat resistant fixed mirror 12, and a heat resistant movable mirror mechanism 13. The measurement cell 1 includes a hollow cylindrical housing 14, a motor 15, and a tachometer 16.

本実施形態に係るレーザ距離計１１は、測定対象に向けてレーザ光を投光し、当該測定対象で反射したレーザ光を受光して、投光したレーザ光と受光したレーザ光との位相差を測定して距離を求めることを測定原理としている。レーザ距離計１１は、中空の円筒状筐体１４の底面に取り付けられており、筐体１４の頂面及び底面には、レーザ距離計１１から出射するレーザ光の光路が通る所定の領域に開口部が設けられている。   The laser rangefinder 11 according to the present embodiment projects a laser beam toward a measurement target, receives the laser beam reflected by the measurement target, and a phase difference between the projected laser beam and the received laser beam. The measurement principle is to determine the distance by measuring. The laser distance meter 11 is attached to the bottom surface of a hollow cylindrical housing 14, and the top surface and the bottom surface of the housing 14 are opened to a predetermined region through which an optical path of laser light emitted from the laser distance meter 11 passes. Is provided.

固定ミラー１２は、適宜の支持体（図示せず）を介して筐体１４の頂面に取り付けられており、レーザ距離計１１から出射したレーザ光を可動ミラー機構１３を構成する反射ミラー１３１に向けて偏向するように配置されている。   The fixed mirror 12 is attached to the top surface of the housing 14 via an appropriate support (not shown), and the laser beam emitted from the laser distance meter 11 is applied to the reflection mirror 131 that constitutes the movable mirror mechanism 13. It arrange | positions so that it may deflect toward.

固定ミラー１２は、レーザ距離計１１から出射したレーザ光を可動ミラー機構１３を構成する反射ミラー１３１に向けて偏向すると共に、測定対象内部で反射したレーザ光をレーザ距離計１１に向けて偏向する機能を奏する。ここで、固定ミラー１２及び後述する反射ミラー１３１として、一般的に用いられているアルミミラー（アルミニウムをガラス基板にコーティングしたミラー）を適用したとすれば、当該アルミミラーの反射率は９０％程度であり、固定ミラー１２と反射ミラー１３１とで２回反射するので、測定対象内部で反射したレーザ光の反射光量の約８０％をレーザ距離計１１が受光することになる。すなわち、固定ミラー１２及び反射ミラー１３１での反射によって２０％の光量損失が発生することになる。また、高温に曝されると、アルミニウム表面が酸化するために反射率が低下し、レーザ光量が低下して測定不能に陥ることも考えられる。   The fixed mirror 12 deflects the laser light emitted from the laser distance meter 11 toward the reflection mirror 131 constituting the movable mirror mechanism 13 and also deflects the laser light reflected inside the measurement target toward the laser distance meter 11. Play a function. Here, if a commonly used aluminum mirror (a mirror in which aluminum is coated on a glass substrate) is applied as the fixed mirror 12 and the reflecting mirror 131 described later, the reflectance of the aluminum mirror is about 90%. Since the fixed mirror 12 and the reflecting mirror 131 reflect the light twice, the laser rangefinder 11 receives about 80% of the reflected light amount of the laser light reflected inside the measurement object. That is, a light amount loss of 20% occurs due to reflection by the fixed mirror 12 and the reflection mirror 131. Further, when exposed to a high temperature, the aluminum surface is oxidized, so that the reflectivity decreases, and the amount of laser light decreases, which may make measurement impossible.

そこで、本実施形態に係る固定ミラー１２及び反射ミラー１３１としては、耐熱性を有する母材（例えば、光学ガラスＢＫ７）上に多層の誘電体膜をコーティングし、その干渉現象によって高い反射率を得ることができる干渉ミラーを用いた。コーティングする誘電体膜としては、酸化による反射率変化が少ない酸化チタンと酸化シリコンを用い、これら酸化チタン膜と酸化シリコン膜を交互に積層して、特定の波長帯域の光のみを反射させるようにした。なお、前記母材は、耐熱温度３５０℃以上であり、酸化チタンや酸化シリコンと熱膨張率が同程度のものを用いるのが好ましい。また、干渉ミラーの反射波長帯域は、温度によって変化するので、レーザ距離計１１から出射されるレーザ光の波長帯域より±２０ｎｍ程度広い帯域で高い反射率となるように設計したものを用いるのが好ましい。   Therefore, as the fixed mirror 12 and the reflection mirror 131 according to the present embodiment, a multilayer dielectric film is coated on a heat-resistant base material (for example, the optical glass BK7), and high reflectance is obtained by the interference phenomenon. An interference mirror that can be used was used. As the dielectric film to be coated, titanium oxide and silicon oxide, which have little change in reflectance due to oxidation, are used, and these titanium oxide films and silicon oxide films are alternately laminated so that only light in a specific wavelength band is reflected. did. Note that it is preferable that the base material has a heat resistant temperature of 350 ° C. or higher and a thermal expansion coefficient similar to that of titanium oxide or silicon oxide. In addition, since the reflection wavelength band of the interference mirror varies depending on the temperature, it is necessary to use one designed so as to have a high reflectance in a band about ± 20 nm wider than the wavelength band of the laser light emitted from the laser distance meter 11. preferable.

図３は、アルミミラーと、酸化チタン膜と酸化シリコン膜を多層に積層した干渉ミラーとについて、温度による反射率の変化を調査した結果を示す。図３に示すように、干渉ミラーは、反射率が９８％と非常に高いと共に、８００℃の高温でも反射率の劣化が生じないため、本実施形態に係る固定ミラー１２及び反射ミラー１３１として用いるのに好適であることが分かる。   FIG. 3 shows the result of investigating the change in reflectance with temperature for an aluminum mirror and an interference mirror in which a titanium oxide film and a silicon oxide film are laminated in multiple layers. As shown in FIG. 3, the interference mirror has a very high reflectance of 98%, and the reflectance does not deteriorate even at a high temperature of 800 ° C., so that it is used as the fixed mirror 12 and the reflecting mirror 131 according to the present embodiment. It turns out that it is suitable for.

可動ミラー機構１３は、反射ミラー１３１と、反射ミラー１３１を取り付けた回転軸１３２と、回転軸１３２を支持する一対の軸受１３３、１３４と、回転軸１３２を軸周りに回転させるための一対の傘歯車１３５、１３６とを備えている。回転軸１３２は、反射ミラー１３１で反射されるレーザ光の光路が通る部分に開口部が設けられた中空の円筒体であり、反射ミラー１３１は、前記円筒体の内部に当該円筒体の軸方向に対して略４５°傾けた状態で取り付けられている。軸受１３３、１３４は、それぞれ支持体１３７、１３８を介して筐体１４の頂面に取り付けられている。傘歯車１３５は、軸受１３３と軸受１３４との間において回転軸１３２に固定されている。一方、傘歯車１３６は、傘歯車１３５と噛み合った状態でモータ１５の回転軸１５１に取り付けられている。モータ１５の回転運動は、傘歯車１３６及び傘歯車１３５を介して、回転軸１３２に伝達し、これにより、回転軸１３２に取り付けられた反射ミラー１３１が回転軸１３２の軸周りに回転することになる。なお、反射ミラー１３１は、その回転中心が、レーザ距離計１１から出射したレーザ光のスポットが投光される位置と略一致するように位置決めされている。また、一般的に傘歯車には所謂バックラッシュが存在するため、これを低減するべく、本実施形態に係る可動ミラー機構１３には、傘歯車１３５に対して傘歯車１３６と噛み合う方向に張力を付与するバネ１３９を設けて、傘歯車１３５、１３６の同じ歯面位置が接触するように構成している。特に、モータ１５の負荷を軽減するためには、バネ１３９として、傘歯車１３５の回転位置によって張力が変化しない定トルクバネを用いることが好ましい。   The movable mirror mechanism 13 includes a reflecting mirror 131, a rotating shaft 132 to which the reflecting mirror 131 is attached, a pair of bearings 133 and 134 that support the rotating shaft 132, and a pair of umbrellas for rotating the rotating shaft 132 around the axis. Gears 135 and 136 are provided. The rotating shaft 132 is a hollow cylindrical body provided with an opening in a portion through which an optical path of the laser light reflected by the reflecting mirror 131 passes, and the reflecting mirror 131 is disposed in the axial direction of the cylindrical body inside the cylindrical body. It is attached in a state where it is inclined by approximately 45 ° with respect to the angle. The bearings 133 and 134 are attached to the top surface of the housing 14 via supports 137 and 138, respectively. The bevel gear 135 is fixed to the rotating shaft 132 between the bearing 133 and the bearing 134. On the other hand, the bevel gear 136 is attached to the rotating shaft 151 of the motor 15 in a state of being engaged with the bevel gear 135. The rotational movement of the motor 15 is transmitted to the rotating shaft 132 via the bevel gear 136 and the bevel gear 135, and thereby the reflecting mirror 131 attached to the rotating shaft 132 rotates around the axis of the rotating shaft 132. Become. The reflection mirror 131 is positioned so that the rotation center thereof substantially coincides with the position where the spot of the laser beam emitted from the laser rangefinder 11 is projected. In general, so-called backlash is present in the bevel gear, and in order to reduce this, the movable mirror mechanism 13 according to the present embodiment has a tension in the direction in which the bevel gear 135 is engaged with the bevel gear 136. A spring 139 to be applied is provided so that the same tooth surface positions of the bevel gears 135 and 136 are in contact with each other. In particular, in order to reduce the load on the motor 15, it is preferable to use a constant torque spring whose tension does not change depending on the rotational position of the bevel gear 135 as the spring 139.

可動ミラー機構１３を構成する反射ミラー１３１、回転軸１３２、軸受１３３、１３４、傘歯車１３５、１３６は、それぞれ耐熱温度３５０℃以上で、熱膨張率が同等の材料から形成するのが好ましい。なお、反射ミラー１３１を形成する材料の具体的構成については、前述した通りであるので、ここでは説明を省略する。   The reflecting mirror 131, the rotating shaft 132, the bearings 133 and 134, and the bevel gears 135 and 136 constituting the movable mirror mechanism 13 are preferably formed from materials having a heat resistant temperature of 350 ° C. or more and an equivalent thermal expansion coefficient. Note that the specific configuration of the material forming the reflection mirror 131 is as described above, and thus the description thereof is omitted here.

軸受１３３、１３４としては、耐熱温度が３５０℃以上であるセラミックで構成された転がり軸受や、軸受母材中に微細な黒鉛を均一に分散させた所謂ドライベアリングで耐熱温度が３５０℃以上のものを好適に用いることができる。なお、軸受１３３、１３４としてドライベアリングを用い、１０００℃の雰囲気下で回転軸１３２の回転試験を行ったところ、冷間で必要な回転トルクと大差ないトルクで回転できることが分かった。また、前述のように、軸受１３３、１３４と同程度の熱膨張率を有する材料から回転軸１３２を形成することが好ましいものの、熱膨張による寸法変化を考慮しつつ、回転軸１３２の外面と軸受１３３、１３４の内面とを嵌合させるように設計すれば、必ずしも両者の熱膨張率を同等にする必要はない。反射ミラー１３１の回転機構は、本実施形態のように傘歯車に限るものではなく、例えば、ラックピニオンなどでも良い。また、反射ミラー１３１は±９０°以上回転できることが望ましい。   The bearings 133 and 134 are rolling bearings made of ceramics having a heat-resistant temperature of 350 ° C. or higher, or so-called dry bearings in which fine graphite is uniformly dispersed in a bearing base material and having a heat-resistant temperature of 350 ° C. or higher. Can be suitably used. In addition, when a dry bearing was used as the bearings 133 and 134 and a rotation test of the rotating shaft 132 was performed in an atmosphere of 1000 ° C., it was found that the rotating shaft 132 can rotate with a torque that is not significantly different from the required rotating torque. Further, as described above, although it is preferable to form the rotating shaft 132 from a material having a thermal expansion coefficient comparable to that of the bearings 133 and 134, the outer surface of the rotating shaft 132 and the bearing are taken into consideration while taking into account dimensional changes due to thermal expansion. If it is designed to fit the inner surfaces of 133 and 134, it is not always necessary to make the thermal expansion coefficients of both the same. The rotation mechanism of the reflection mirror 131 is not limited to the bevel gear as in the present embodiment, and may be a rack and pinion, for example. Further, it is desirable that the reflection mirror 131 can be rotated by ± 90 ° or more.

以上に説明した構成を有する計測セル１において、レーザ距離計１１から出射したレーザ光は、固定ミラー１２によって直角に反射し、反射ミラー１３１に投光される。反射ミラー１３１に投光されたレーザ光は、当該反射ミラー１３１で反射し、測定対象内部に向けて偏向される。この際、前述のように、反射ミラー１３１が回転軸１３２の軸周りに回転するため、反射ミラー１３１の位置に応じて（回転軸１３２の回転角に応じて）、反射したレーザ光は測定対象内部の高温体表面で走査されることになる。高温体表面で反射したレーザ光は、反射ミラー１３１及び固定ミラー１２を介して、レーザ距離計１１で受光される。レーザ距離計１１は、高温体表面に投光したレーザ光と高温体表面で反射したレーザ光との位相差を検出し、これにより各走査位置におけるレーザ距離計１１から高温体までの距離を算出する。   In the measurement cell 1 having the above-described configuration, the laser light emitted from the laser distance meter 11 is reflected at a right angle by the fixed mirror 12 and projected onto the reflection mirror 131. The laser light projected on the reflection mirror 131 is reflected by the reflection mirror 131 and deflected toward the inside of the measurement target. At this time, as described above, since the reflection mirror 131 rotates around the axis of the rotation shaft 132, the reflected laser light is measured according to the position of the reflection mirror 131 (according to the rotation angle of the rotation shaft 132). It will be scanned on the internal hot body surface. The laser light reflected on the surface of the high temperature body is received by the laser distance meter 11 via the reflection mirror 131 and the fixed mirror 12. The laser distance meter 11 detects the phase difference between the laser light projected on the surface of the high temperature body and the laser light reflected on the surface of the high temperature body, and thereby calculates the distance from the laser distance meter 11 to the high temperature body at each scanning position. To do.

なお、モータ１５は、位置制御装置４から計測セル１のモータ１５に対して制御信号が送信されることにより回転駆動され、前記制御信号に応じた回転量だけモータ１５の回転軸１５１が回転する。回転軸１５１の回転運動は、傘歯車１３６、１３５を介して、反射ミラー１３１が取り付けられた回転軸１３２に伝達され、これにより回転軸１３２が所定角度だけ回転することになる。なお、傘歯車１３５には、回転原点（図示せず）が設けられている。位置制御装置４は、まず最初に傘歯車１３５を前記回転原点に復帰させるための制御信号を送信し、前記回転原点に復帰したことを検出した後に正規の回転駆動を開始するように構成されているため、良好な回転位置再現性を得ることができる。回転計１６は、モータ１５の回転量を検出し、これを演算装置３に出力する。   The motor 15 is rotationally driven by transmitting a control signal from the position control device 4 to the motor 15 of the measurement cell 1, and the rotation shaft 151 of the motor 15 rotates by an amount corresponding to the control signal. . The rotational movement of the rotating shaft 151 is transmitted to the rotating shaft 132 to which the reflecting mirror 131 is attached via the bevel gears 136 and 135, whereby the rotating shaft 132 rotates by a predetermined angle. The bevel gear 135 is provided with a rotation origin (not shown). The position control device 4 is configured to first transmit a control signal for returning the bevel gear 135 to the rotation origin, and to start normal rotation driving after detecting that the bevel gear 135 has returned to the rotation origin. Therefore, good reproducibility of the rotational position can be obtained. The tachometer 16 detects the amount of rotation of the motor 15 and outputs it to the arithmetic unit 3.

本実施形態に係る演算装置３は、レーザ距離計１１と高温体との距離、及び、レーザ距離計１１と固定ミラー１２と可動ミラー機構１３（具体的には、反射ミラー１３１）との幾何学的位置関係に基づいて高温体の表面形状を演算するプログラムが内蔵されたパーソナルコンピュータで構成されている。以下、演算装置３における演算処理について、より具体的に説明する。   The arithmetic device 3 according to this embodiment includes the distance between the laser distance meter 11 and the high temperature body, and the geometry of the laser distance meter 11, the fixed mirror 12, and the movable mirror mechanism 13 (specifically, the reflection mirror 131). It is composed of a personal computer with a built-in program for calculating the surface shape of the high-temperature body based on the target positional relationship. Hereinafter, the arithmetic processing in the arithmetic device 3 will be described more specifically.

演算装置３には、位置制御装置４の制御信号と、レーザ距離計１１の出力と、回転計１６の出力とが入力される。また、演算装置３には、レーザ距離計１１と固定ミラー１２との距離（レーザ距離計１１のレーザ光出射面と、固定ミラー１２上のレーザスポット投光位置との距離）Ｌ２、固定ミラー１２と反射ミラー１３１との距離（固定ミラー１２上のレーザスポット投光位置と反射ミラー１３１上のレーザスポット投光位置との距離）Ｌ３、及び、回転計１６の出力（モータ回転軸１５１の回転量）と回転軸１３２の回転角度φとの関係が予め入力され記憶されている。演算装置３は、入力されたレーザ距離計１１の出力、すなわち、レーザ距離計１１と高温体との距離Ｌ１と、前記記憶された距離Ｌ２及びＬ３とに基づき、下記の式（１）によって、反射ミラー１３１と高温体との距離Ｌを算出する。
Ｌ＝Ｌ１−（Ｌ２＋Ｌ３） ・・・（１） The arithmetic device 3 receives a control signal from the position control device 4, an output from the laser distance meter 11, and an output from the tachometer 16. Further, the arithmetic device 3 includes a distance between the laser distance meter 11 and the fixed mirror 12 (a distance between the laser light emitting surface of the laser distance meter 11 and the laser spot projecting position on the fixed mirror 12) L2, and the fixed mirror 12. And the reflection mirror 131 (the distance between the laser spot projection position on the fixed mirror 12 and the laser spot projection position on the reflection mirror 131) L3, and the output of the tachometer 16 (the amount of rotation of the motor rotation shaft 151) ) And the rotation angle φ of the rotary shaft 132 are previously input and stored. Based on the input output of the laser distance meter 11, that is, the distance L1 between the laser distance meter 11 and the high-temperature body, and the stored distances L2 and L3, the arithmetic device 3 is expressed by the following equation (1): A distance L between the reflection mirror 131 and the high temperature body is calculated.
L = L1- (L2 + L3) (1)

また、演算装置３は、位置制御装置４の制御信号に基づいて、正規の回転駆動が開始されたタイミングを検知し、当該タイミングをトリガとして、入力された回転計１６の出力（モータ回転軸１５１の回転量）を逐次カウントする一方、予め記憶された回転計１６の出力と回転軸１３２の回転角度φとの関係に基づき、前記カウントした回転計１６の出力を回転軸１３２の回転角度φに変換する。そして、所定の回転角度φと、当該回転角度φとした時に算出された距離Ｌとに基づき、下記の式（２）及び（３）によって、反射ミラー１３１の位置（回転軸１３２に垂直な面内の反射ミラー１３１上のレーザスポット投光位置）を原点とした高温体表面のＸＹ座標を算出する。
Ｘ＝Ｌ・ｓｉｎφ ・・・（２）
Ｙ＝Ｌ・ｃｏｓφ ・・・（３）
なお、上記式（２）及び（３）において、回転角度φは反射ミラー１３１によってレーザ光が鉛直上方に反射するときを原点（すなわち、φ＝０）としている。また、Ｘは、回転軸１３２に垂直な面内における水平方向の座標であり、Ｙは鉛直方向の座標である。 Further, the arithmetic device 3 detects the timing at which normal rotation driving is started based on the control signal of the position control device 4, and uses the timing as a trigger to output the output of the tachometer 16 (the motor rotation shaft 151). ) Is sequentially counted, and based on the relationship between the pre-stored output of the tachometer 16 and the rotation angle φ of the rotary shaft 132, the counted output of the tachometer 16 is converted into the rotation angle φ of the rotary shaft 132. Convert. Then, based on the predetermined rotation angle φ and the distance L calculated when the rotation angle φ is set, the position of the reflection mirror 131 (the surface perpendicular to the rotation axis 132 is obtained by the following equations (2) and (3). The XY coordinates of the surface of the high temperature body with the origin at the laser spot projection position on the reflection mirror 131 in the inside are calculated.
X = L · sinφ (2)
Y = L · cosφ (3)
In the above equations (2) and (3), the rotation angle φ is the origin when the laser beam is reflected vertically upward by the reflection mirror 131 (ie, φ = 0). X is a horizontal coordinate in a plane perpendicular to the rotation axis 132, and Y is a vertical coordinate.

なお、詳細な説明は省略するが、計測セル１を鉛直方向に設置できない（レーザ距離計１１からのレーザ光出射方向を鉛直方向に設定することができない）環境下にある場合も考慮すれば、計測セル内に傾斜計を設置し、演算装置３において、上記算出した距離Ｌを前記傾斜計によって測定した傾斜角度に基づいて補正可能とすることが好ましい。   In addition, although detailed description is omitted, in consideration of a case where the measurement cell 1 cannot be installed in the vertical direction (the laser beam emission direction from the laser rangefinder 11 cannot be set in the vertical direction), It is preferable that an inclinometer is installed in the measurement cell so that the calculation device 3 can correct the calculated distance L based on the inclination angle measured by the inclinometer.

次に、形状測定装置Ｍを構成する水冷管２は、高温雰囲気から計測セル１を保護して過熱を防止するべく、計測セル１の一部（少なくとも固定ミラー１２及び可動ミラー機構１３を含む部分）を覆った状態で計測セル１に固定されている。本実施形態に係る水冷管２は、寸法を小型化するべく、一般的な三重管ではなく二重管を利用した冷却手段を具備するように構成している。   Next, in order to protect the measurement cell 1 from a high temperature atmosphere and prevent overheating, the water-cooled tube 2 constituting the shape measuring apparatus M is a part of the measurement cell 1 (at least a part including the fixed mirror 12 and the movable mirror mechanism 13). ) Is fixed to the measurement cell 1. The water-cooled pipe 2 according to the present embodiment is configured to include a cooling means using a double pipe instead of a general triple pipe in order to reduce the size.

図１０は、本実施形態に係る水冷管２の概略構成を示す。図１０（ａ）は水冷管２の上面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡＡ線に沿った断面図である。なお、図１０（ａ）では、後述する水出口２ｄ及び水入口２ｅを便宜上図示省略している。図１０に示すように、水冷管２は、外管２ａと内管２ｂとを備えた二重管構造であり、外管２ａと内管２ｂとの隙間に挿入パイプ２ｃが挿入された構成となっている。本実施形態に係る挿入パイプ２ｃは、外管２ａの周方向に沿って計６本配設されており（本数が多いほど、水冷管２上部の空気抜きを行い易く、冷却能が向上する）、各挿入パイプ２ｃの先端部が外管２ａの略先端まで挿入されている。各挿入パイプ２ｃの後端部は水出口２ｄと接続されている。また、外管２ａの後端部は水入口２ｅと接続されている。以上に説明した構成において、水入口２ｅから水を供給することにより、外管２ａと内管２ｂとの隙間に水が充満し、さらには当該充満した水が挿入パイプ２ｃ、水出口２ｄを介して外部に排出することになる。これにより、高温雰囲気から計測セル１を保護して過熱を防止することが可能である。   FIG. 10 shows a schematic configuration of the water-cooled tube 2 according to the present embodiment. FIG. 10A is a top view of the water-cooled tube 2, and FIG. 10B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. In FIG. 10A, a water outlet 2d and a water inlet 2e, which will be described later, are not shown for convenience. As shown in FIG. 10, the water-cooled tube 2 has a double tube structure including an outer tube 2a and an inner tube 2b, and has a configuration in which an insertion pipe 2c is inserted into a gap between the outer tube 2a and the inner tube 2b. It has become. A total of six insertion pipes 2c according to the present embodiment are arranged along the circumferential direction of the outer tube 2a (the more the number, the easier the air can be vented from the upper part of the water-cooled tube 2 and the cooling performance is improved). The distal end portion of each insertion pipe 2c is inserted to the substantial distal end of the outer tube 2a. The rear end portion of each insertion pipe 2c is connected to the water outlet 2d. The rear end portion of the outer pipe 2a is connected to the water inlet 2e. In the configuration described above, by supplying water from the water inlet 2e, the gap between the outer pipe 2a and the inner pipe 2b is filled with water, and further, the filled water passes through the insertion pipe 2c and the water outlet 2d. Will be discharged to the outside. Thereby, it is possible to protect the measurement cell 1 from a high temperature atmosphere and prevent overheating.

また、水冷管２の先端には、可動ミラー機構１３（反射ミラー１３１）で反射したレーザ光が通過する位置（レーザ光の走査範囲）にスリット状の開口部２１が設けられている。開口部２１は、耐熱用の光学窓で密閉しない構造としている。これは、レーザ光の光路中に耐熱用光学窓を配置したとすれば、高温体で反射したレーザ光の一部が当該光学窓によって反射され（一般的な光学窓は反射率が３％程度に達する）、レーザ距離計１１に受光されるレーザ光の光量低下を招く結果、測定精度が低下するおそれがあるからである。また、レーザ距離計１１から出射したレーザ光が光学窓で反射し、これが出射されるレーザ光と干渉することによって測定精度が低下するおそれもあるからである。さらには、レーザ距離計１１が高温体までの距離ではなく、光学窓までの距離を測定してしまうおそれもあるからである。なお、測定対象の反射率が高く、レーザ光の一部が耐熱用光学窓で反射されたとしても十分に受光量を確保できるような場合には、熱輻射の影響を低減するべく耐熱用光学窓を配置することが好ましい。   Further, a slit-shaped opening 21 is provided at the tip of the water-cooled tube 2 at a position (laser beam scanning range) where the laser beam reflected by the movable mirror mechanism 13 (reflection mirror 131) passes. The opening 21 has a structure that is not sealed with a heat-resistant optical window. This is because, if a heat-resistant optical window is arranged in the optical path of the laser beam, a part of the laser beam reflected by the high-temperature body is reflected by the optical window (a general optical window has a reflectance of about 3%). This is because the measurement accuracy may be reduced as a result of a decrease in the amount of laser light received by the laser distance meter 11. Further, the laser beam emitted from the laser distance meter 11 is reflected by the optical window, and this may interfere with the emitted laser beam, which may reduce the measurement accuracy. Furthermore, the laser rangefinder 11 may measure the distance to the optical window, not the distance to the high temperature body. If the measurement target has a high reflectivity and a sufficient amount of light can be secured even if part of the laser light is reflected by the heat-resistant optical window, the heat-resistant optics should be used to reduce the effects of thermal radiation. It is preferable to arrange a window.

ここで、水冷管２に計測セル１の一部を収納した状態（図１に示すような状態）で炉内に設置し、１０００℃の雰囲気温度条件にしたときの各部材（反射ミラー１３１、傘歯車１３５、１３６、軸受１３３、１３４）の温度変化を測定した。図４に測定結果を示す。高温雰囲気からの熱幅射が、開口部２１から入射することになるが、図４に示すように、水冷管２内部温度の上昇は最大で３５０℃程度であった。従って、前述のように、水冷管２内に配置する各部材の耐熱温度を３５０℃以上とすれば、１０００℃の雰囲気下であっても、簡易な冷却手段を用いて且つ耐熱用光学窓を必要とすることなく、安定した形状測定が可能であることが分かる。   Here, each member (reflection mirror 131, reflection mirror 131, when installed in the furnace in a state (as shown in FIG. 1) in which a part of the measurement cell 1 is housed in the water-cooled tube 2 and the atmospheric temperature condition of 1000 ° C. is used. Temperature changes of the bevel gears 135 and 136 and the bearings 133 and 134) were measured. FIG. 4 shows the measurement results. Although the heat spread from the high temperature atmosphere enters from the opening 21, as shown in FIG. 4, the increase in the internal temperature of the water-cooled tube 2 was about 350 ° C. at the maximum. Therefore, as described above, if the heat-resistant temperature of each member arranged in the water-cooled tube 2 is set to 350 ° C. or higher, the heat-resistant optical window can be formed using simple cooling means even in an atmosphere of 1000 ° C. It can be seen that stable shape measurement is possible without the need.

以上に説明した形状測定装置Ｍによって熱風管Ｃの耐火煉瓦Ｂの表面形状を測定するに際しては、図１に示すように、熱風管Ｃの下部に水冷管２を挿入可能な測定用の孔Ｃ１を設け、測定用孔Ｃ１の中心と同軸となるように、水冷管２を固定するための筒状の固定用治具５を熱風管Ｃの外壁に溶接等によって取り付ける。そして、測定用孔Ｃ１から水冷管２を挿入し、反射ミラー１３１が熱風管Ｃ内面の煉瓦表面Ｃ２に対して所定の長さだけ上方に突出する位置に位置決めした後、ベアリング６を介して水冷管２と固定用治具５を固定する。なお、水冷管５は、固定用治具５に対して鉛直方向並びに水平方向の変位は阻止されるが、ベアリング６の作用によって旋回することは可能である。水冷管５を旋回すれば、これに固定された計測セル１も同時に旋回（従って、反射ミラー１３１も旋回）することになる。従って、本実施形態では、反射ミラー１３１が回転軸１３２の軸周りに回転することのみならず、固定用治具５の軸周りに旋回することも可能であり、耐火煉瓦Ｂ表面の３次元形状を測定することが可能である。なお、本実施形態では、水冷管２ひいては計測セル１の反射ミラー１３１が旋回可能な構成について説明したが、回転軸１３２が水平方向（図１の紙面左右方向）に変位可能な構成とすることによっても、高温体の３次元形状を測定することができる。   When the surface shape of the refractory brick B of the hot air pipe C is measured by the shape measuring apparatus M described above, as shown in FIG. 1, a measurement hole C1 into which the water-cooled pipe 2 can be inserted below the hot air pipe C. And a cylindrical fixing jig 5 for fixing the water-cooled tube 2 is attached to the outer wall of the hot air tube C by welding or the like so as to be coaxial with the center of the measurement hole C1. Then, the water-cooled tube 2 is inserted from the measurement hole C1 and positioned at a position where the reflection mirror 131 protrudes upward by a predetermined length with respect to the brick surface C2 on the inner surface of the hot-air tube C. The tube 2 and the fixing jig 5 are fixed. The water-cooled tube 5 is prevented from being displaced in the vertical direction and the horizontal direction with respect to the fixing jig 5, but can be swung by the action of the bearing 6. If the water-cooled tube 5 is turned, the measurement cell 1 fixed to the water-cooled tube 5 is also turned simultaneously (therefore, the reflection mirror 131 is also turned). Therefore, in this embodiment, the reflection mirror 131 can be rotated not only around the axis of the rotation shaft 132 but also around the axis of the fixing jig 5, and the three-dimensional shape of the surface of the refractory brick B Can be measured. In the present embodiment, the configuration in which the water-cooled tube 2 and thus the reflection mirror 131 of the measurement cell 1 can be swung has been described, but the rotation shaft 132 can be displaced in the horizontal direction (left and right direction in FIG. 1). Also, the three-dimensional shape of the high temperature body can be measured.

以下、前述した反射ミラー１３１の突出長を決定する指針について説明する。まず、レーザ距離計１１から出射したレーザ光を煉瓦Ｂ表面の法線に対して傾けて投光した場合の計測値に対する影響を調査したところ、図５に示すように、煉瓦B表面の法線から６０°傾斜するまでは殆ど影響の無いことが分かった。ここで、測定対象である熱風管Ｃ内の煉瓦Bは円筒形状であるため、熱風管Ｃの軸中心を基点とする（すなわち、反射ミラー１３１を熱風管Ｃの軸中心まで挿入する）と共に、レーザ光の走査方向が熱風管Ｃの周方向に沿うように水冷管２の旋回位置を調整して（すなわち、図１に示す状態から９０°旋回させて）レーザ光を煉瓦Ｂ表面に投光すれば、全ての煉瓦Ｂ表面に対して法線方向から投光可能であるため、測定精度を高めることができる。   Hereinafter, a guideline for determining the protrusion length of the reflection mirror 131 will be described. First, when the influence of the laser beam emitted from the laser distance meter 11 on the measurement value when tilted and projected with respect to the normal line of the brick B surface was examined, as shown in FIG. It was found that there was almost no effect until it was tilted by 60 °. Here, since the brick B in the hot air tube C to be measured has a cylindrical shape, the axial center of the hot air tube C is the base point (that is, the reflection mirror 131 is inserted to the axial center of the hot air tube C), and The turning position of the water-cooled tube 2 is adjusted so that the scanning direction of the laser beam follows the circumferential direction of the hot air tube C (that is, 90 ° from the state shown in FIG. 1), and the laser beam is projected onto the brick B surface. Then, since all the bricks B surface can be projected from the normal direction, the measurement accuracy can be increased.

しかしながら、熱風管Ｃの軸中心に到達するまで深く反射ミラー１３１を挿入するためには、自ずと装置が長尺にならざるを得ず、可搬性が劣化する要因となる。熱風管Ｃ内部の煉瓦Ｂの脱落は、天井部に配設された部分のみで生じる現象であるため、天井部の頂点を０°として熱風管Ｃの周方向に±９０°の範囲の煉瓦形状を測定できれば、煉瓦Ｂの状態監視としては十分であると考えられる。そこで、煉瓦Ｂの内面径を１８００ｍｍとして、上記突出長を種々変更した場合における、レーザ光が投光される煉瓦Ｂの位置（図６に示す角度θ１）と、当該煉瓦Ｂ表面へのレーザ光の投光角度θ（図５の傾斜角度θに相当）との関係を数値計算によって算出したところ、図６に示すように、天井部の頂点を基準として熱風管の周方向に±１２０°の範囲内であれば、反射ミラー１３１の突出長（熱風管Ｃの下部内面に配設された煉瓦Ｂ表面から回転軸１３２の軸中心までの距離）が１０ｍｍの場合であっても煉瓦Ｂ表面へのレーザ光の投光角度が６０°以内となることが分かった。従って、１０ｍｍ程度の突出長であっても精度の良い測定が可能であると言える。   However, in order to insert the reflection mirror 131 deeply until it reaches the axial center of the hot-air tube C, the device must naturally be long, which causes a deterioration in portability. The falling off of the brick B inside the hot air pipe C is a phenomenon that occurs only at the portion disposed on the ceiling, so that the brick shape is in the range of ± 90 ° in the circumferential direction of the hot air pipe C with the top of the ceiling being 0 °. It can be considered sufficient for monitoring the state of the brick B. Therefore, the position of the brick B to which the laser beam is projected (angle θ1 shown in FIG. 6) and the laser beam on the surface of the brick B when the inner diameter of the brick B is 1800 mm and the protrusion length is variously changed. As shown in FIG. 6, the relationship with the projection angle θ (corresponding to the inclination angle θ in FIG. 5) is calculated by numerical calculation. As shown in FIG. If within the range, the projection length of the reflection mirror 131 (distance from the surface of the brick B disposed on the lower inner surface of the hot air tube C to the axis center of the rotating shaft 132) is 10 mm. It was found that the laser beam projection angle was within 60 °. Therefore, it can be said that accurate measurement is possible even with a protrusion length of about 10 mm.

なお、熱風管Ｃの健全性（煉瓦Ｂの健全性）をより一層適切に評価する上では、本実施形態に係る形状測定装置Ｍの演算内容を追加すると共に、形状測定装置Ｍによる測定結果に応じて煉瓦Ｂの健全性を判定する判定装置を設けることが好ましい。より具体的に説明すれば、形状測定装置Ｍの演算装置３が、耐火煉瓦Ｂの縦断面について天井部を含む内面形状を演算し、前記演算した内面形状の変曲点を算出し、前記算出した変曲点の位置を基準とした前記天井部の高さと前記変曲点間の距離とを演算して、両者の比を算出するように構成する。一方、前記判定装置が、演算装置３によって算出された比が予め定めた範囲外となった場合に、耐火煉瓦Ｂが不良であると判定するように構成すればよい。なお、前記判定装置は、形状測定装置Ｍと独立別個に設けることも可能であるが、形状測定装置Ｍの演算装置３に内蔵するプログラムによって、演算装置３によって算出された比が予め定めた範囲外であるか否かを判定する構成（すなわち、演算装置３が前記判定装置を兼ねる構成）を採用することも可能である。   In addition, in order to more appropriately evaluate the soundness of the hot air pipe C (the soundness of the brick B), the calculation content of the shape measuring device M according to the present embodiment is added and the measurement result by the shape measuring device M is added. Accordingly, it is preferable to provide a determination device that determines the soundness of the brick B. More specifically, the arithmetic device 3 of the shape measuring device M calculates the inner surface shape including the ceiling portion for the longitudinal section of the refractory brick B, calculates the inflection point of the calculated inner surface shape, and calculates the calculation. The height of the ceiling portion based on the position of the inflection point and the distance between the inflection points are calculated, and the ratio between the two is calculated. On the other hand, the determination device may be configured to determine that the refractory brick B is defective when the ratio calculated by the arithmetic device 3 is outside the predetermined range. The determination device can be provided separately from the shape measuring device M, but the ratio calculated by the computing device 3 is determined in advance by a program built in the computing device 3 of the shape measuring device M. It is also possible to adopt a configuration for determining whether or not it is outside (that is, a configuration in which the arithmetic device 3 also serves as the determination device).

以下、演算装置３において煉瓦Ｂの内面形状の変曲点を算出する具体的手順の一例について説明する。図１１は、本発明の一実施形態に係る演算装置における演算処理内容（変曲点算出手順）の一例を説明するための説明図である。図１１に示すように、先ず最初に、演算装置３は、煉瓦Ｂの縦断面について演算した内面形状データ（前述した式（２）及び（３）で表されるデータ）の内、下部に位置する煉瓦Ｂの内面形状データを用いて最小自乗法等により円近似し、算出した近似円ＣＩ１の中心を原点ＯとするＸＹ座標に変換する。ここで、下部に位置する煉瓦Ｂには垂れ下がり状の変形が生じないため、下部に位置する煉瓦Ｂの内面形状データを用いて算出した近似円ＣＩ１は、初期の煉瓦内面形状に相当することになる。従って、環状に配設された煉瓦Ｂの内径を仮に１８００ｍｍとすれば、近似円ＣＩ１は、Ｘ２＋Ｙ２＝９００２で表されることになる。 Hereinafter, an example of a specific procedure for calculating the inflection point of the inner surface shape of the brick B in the arithmetic device 3 will be described. FIG. 11 is an explanatory diagram for explaining an example of arithmetic processing contents (inflection point calculation procedure) in the arithmetic device according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 11, first, the arithmetic device 3 is positioned at the lower part of the inner surface shape data (data represented by the above-described equations (2) and (3)) calculated for the longitudinal section of the brick B. A circle is approximated by the least square method using the inner surface shape data of the brick B to be converted, and converted into XY coordinates with the center of the calculated approximate circle CI1 as the origin O. Here, since the brick B located in the lower part does not hang down, the approximate circle CI1 calculated using the inner surface shape data of the brick B located in the lower part corresponds to the initial brick inner surface shape. Become. Therefore, if the inner diameter of the brick B arranged in an annular shape is 1800 mm, the approximate circle CI1 is represented by X 2 + Y 2 = 900 2 .

次に、煉瓦Ｂの縦断面について演算した内面形状データの内、煉瓦Ｂの天井部近辺（例えば、天井部の頂点においてレーザ光の照射角度（回転軸１３２の回転角度）φ＝０°であるとして、−３０°＜φ＜３０°の範囲）の内面形状データを用いて最小自乗法等により円近似し、算出した近似円ＣＩ２を前記原点Ｏを原点とするＸＹ座標に変換する。ここで、煉瓦Ｂの天井部に垂れ下がり状の変形が生じていない場合には、近似円ＣＩ２は近似円ＣＩ１とほぼ一致することになる。しかしながら、煉瓦Ｂの天井部に垂れ下がり状の変形が生じた場合には、近似円ＣＩ２は、近似円ＣＩ１よりも径が大きくなると共に、その中心が原点Ｏよりも下方に位置することになる。換言すれば、近似円ＣＩ２は、Ｘ２＋（Ｙ＋α）２＝Ｒ２（α＞０、Ｒ＞９００）で表されることになる。従って、近似円ＣＩ１と近似円ＣＩ２とは、Ｙ座標が一致する２箇所の交点Ｐ１、Ｐ２を有することになり、これら交点Ｐ１、Ｐ２が煉瓦内面形状の変曲点に相当する。 Next, in the inner surface shape data calculated for the longitudinal section of the brick B, the vicinity of the ceiling of the brick B (for example, the irradiation angle of the laser beam (the rotation angle of the rotating shaft 132) φ = 0 ° at the apex of the ceiling). The approximate circle CI2 is converted into XY coordinates with the origin O as the origin using the least square method or the like using the inner surface shape data of −30 ° <φ <30 °). Here, in the case where no drooping deformation is generated in the ceiling portion of the brick B, the approximate circle CI2 substantially coincides with the approximate circle CI1. However, when a drooping deformation occurs in the ceiling portion of the brick B, the approximate circle CI2 has a larger diameter than the approximate circle CI1 and its center is located below the origin O. In other words, the approximate circle CI2 is represented by X 2 + (Y + α) 2 = R 2 (α> 0, R> 900). Accordingly, the approximate circle CI1 and the approximate circle CI2 have two intersections P1 and P2 with the same Y coordinate, and these intersections P1 and P2 correspond to inflection points of the brick inner surface shape.

演算装置３は、算出した近似円ＣＩ１及びＣＩ２の式に基づいて交点Ｐ１、Ｐ２の座標を算出し、Ｐ１、Ｐ２のＹ座標を基準とした天井部の高さＢＨと交点Ｐ１、Ｐ２間の距離ＢＬとを演算して、両者の比であるＢＨ／ＢＬを算出する。前記判定装置は、演算装置３によって算出された比ＢＨ／ＢＬが予め定めた範囲外（例えば、８％以上２５％以下の範囲外）となった場合に、耐火煉瓦Ｂが不良であると判定する。以上の好ましい構成により、熱風管Ｃの健全性（煉瓦Ｂの健全性）をより一層適切に評価することが可能である。   The arithmetic device 3 calculates the coordinates of the intersections P1 and P2 based on the calculated approximate circles CI1 and CI2, and calculates the height BH of the ceiling portion with reference to the Y coordinates of P1 and P2 and the intersections P1 and P2. The distance BL is calculated to calculate BH / BL which is the ratio of the two. The determination device determines that the refractory brick B is defective when the ratio BH / BL calculated by the arithmetic device 3 is outside a predetermined range (for example, outside the range of 8% to 25%). To do. With the above preferable configuration, the soundness of the hot air pipe C (the soundness of the brick B) can be more appropriately evaluated.

以下、実施例を示すことにより、本発明の特徴とするところをより一層明らかにする。
図１に示す形状測定装置Ｍによって（図１に示す状態から計測セル１を固定治具５に対して９０°旋回させた後）、外径２７００ｍｍの熱風管Ｃ内部に配設された厚み４５０ｍｍの煉瓦Ｂの表面形状を測定した。なお、反射ミラー１３１の突出長は、前述した指針に基づいて５０ｍｍに設定した。また、水冷管２の長さは９８０ｍｍ、外径は１７０ｍｍであり、その外側に厚み１０ｍｍの断熱材を被覆した。 Hereinafter, the features of the present invention will be further clarified by showing examples.
With the shape measuring device M shown in FIG. 1 (after turning the measuring cell 1 90 degrees with respect to the fixing jig 5 from the state shown in FIG. 1), the thickness 450 mm disposed inside the hot air tube C having an outer diameter of 2700 mm. The surface shape of the brick B was measured. The protruding length of the reflecting mirror 131 was set to 50 mm based on the above-mentioned pointer. The water-cooled tube 2 has a length of 980 mm and an outer diameter of 170 mm, and a heat insulating material having a thickness of 10 mm is coated on the outside.

図７は、測定結果の一例を示す図である。図７の横軸は熱風管Ｃの軸中心を原点とする水平方向の位置を、縦軸は熱風管Ｃの軸中心を原点とする鉛直方向の位置を示す。図７に示すように、耐火煉瓦の天井部は、初期形状（図７に破線で示す）から徐々に乖離し、天井部の頂点で約２００ｍｍの垂れ下がりの生じていることを測定できることが分かった。なお、図７に破線で示した初期形状は、計測セル１の取付位置や熱風管Ｃ・煉瓦Ｂの寸法等によって幾何学的に計算される推定値である。   FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a measurement result. In FIG. 7, the horizontal axis indicates the horizontal position with the axis center of the hot air tube C as the origin, and the vertical axis indicates the vertical position with the axis center of the hot air tube C as the origin. As shown in FIG. 7, it was found that the ceiling portion of the refractory brick gradually deviated from the initial shape (shown by a broken line in FIG. 7), and it was possible to measure that about 200 mm sagging occurred at the top of the ceiling portion. . In addition, the initial shape shown with the broken line in FIG. 7 is an estimated value calculated geometrically depending on the mounting position of the measurement cell 1 and the dimensions of the hot air pipe C / brick B.

また、図８は、測定結果の他の例を示す図である。図８に示す例は、形状測定装置Ｍの据え付け誤差等に起因して、測定値（図８の「●」で示す点）と、推定される初期形状とが対応しない場合を示すものである。このような場合には、煉瓦下部（Ａ部）の測定値を用いて最小自乗法等により円近似（楕円近似でも良い）し、算出した近似円の中心と半径とによって初期形状を算出すればよい。この際、初期の煉瓦内面直径は既知の値として設定し、近似円中心のみを算出することも可能である。このように、形状測定装置Ｍの据え付け誤差等が存在しても、近似円を算出することにより煉瓦の初期形状を推定すれば、測定値との乖離から煉瓦天井部の垂れ下がり量を把握することができる。   FIG. 8 is a diagram illustrating another example of the measurement result. The example shown in FIG. 8 shows a case where a measured value (a point indicated by “●” in FIG. 8) does not correspond to an estimated initial shape due to an installation error or the like of the shape measuring apparatus M. . In such a case, a circle approximation (or an ellipse approximation may be used) by the least square method or the like using the measurement value of the lower part of the brick (A part), and the initial shape is calculated based on the calculated approximate circle center and radius. Good. At this time, the initial brick inner diameter can be set as a known value, and only the approximate circle center can be calculated. Thus, even if there is an installation error or the like of the shape measuring device M, if the initial shape of the brick is estimated by calculating an approximate circle, the amount of sag of the brick ceiling can be grasped from the deviation from the measured value. Can do.

煉瓦の垂れ下がり量の限界値を予め設定しておき、定期的に煉瓦垂れ下がり量を測定して、前記限界値を超える状態になったときに煉瓦を積み替える作業を行えば、煉瓦脱落の操業に対する影響を未然に防止することが可能である。また、前述のようにＢＨ／ＢＬを定期的に算出して、その値が予め定めた範囲外となった場合に、煉瓦を積み替える作業を行えば、煉瓦脱落の操業に対する影響をより一層確実に防止することが可能である。   If you set a limit value for the amount of drooping bricks in advance, measure the amount of brick drooping periodically, and replace the bricks when the limit value is exceeded, the operation for brick dropping It is possible to prevent the influence in advance. In addition, if the BH / BL is calculated periodically as described above and the value is outside the predetermined range, the work of replacing bricks will be carried out more reliably. It is possible to prevent.

図１は、本発明の一実施形態に係る形状測定装置を熱風管の下部に設けた測定用の孔に取り付けた状態を示す概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a state in which a shape measuring device according to an embodiment of the present invention is attached to a measurement hole provided in a lower portion of a hot air tube. 図２は、図１に示す形状測定装置を構成する計測セルを含んだ要部の概略構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a main part including a measurement cell constituting the shape measuring apparatus shown in FIG. 図３は、アルミミラーと干渉ミラーとについて温度による反射率の変化を調査した結果を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a result of investigating a change in reflectance with temperature for an aluminum mirror and an interference mirror. 図４は、図１に示す計測セルを構成する各部材の温度変化を測定した結果を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a result of measuring a temperature change of each member constituting the measurement cell shown in FIG. 図５は、煉瓦の傾斜角度が距離計測値に及ぼす影響を調査した結果を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a result of investigating the influence of the brick inclination angle on the distance measurement value. 図６は、レーザ光が投光される煉瓦の位置と、当該煉瓦表面へのレーザ光の投光角度との関係を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the position of the brick to which the laser beam is projected and the projection angle of the laser beam on the brick surface. 図７は、本発明の一実施例に係る測定結果を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing measurement results according to an example of the present invention. 図８は、本発明の他の実施例に係る測定結果を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing measurement results according to another example of the present invention. 図９は、高炉に熱風を供給するための設備の概略構成を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a schematic configuration of equipment for supplying hot air to the blast furnace. 図１０は、本発明の一実施形態に係る水冷管の概略構成を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a schematic configuration of a water-cooled tube according to an embodiment of the present invention. 図１１は、本発明の一実施形態に係る演算装置における演算処理内容（変曲点算出手順）の一例を説明するための説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram for explaining an example of arithmetic processing contents (inflection point calculation procedure) in the arithmetic device according to the embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

１・・・計測セル
２・・・水冷管
３・・・演算装置
１１・・・レーザ距離計
１２・・・耐熱性固定ミラー
１３・・・耐熱性可動ミラー機構
Ｍ・・・形状測定装置
Ｃ・・・熱風管
Ｂ・・・耐火煉瓦 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Measurement cell 2 ... Water cooling tube 3 ... Arithmetic unit 11 ... Laser distance meter 12 ... Heat-resistant fixed mirror 13 ... Heat-resistant movable mirror mechanism M ... Shape measuring apparatus C ... Hot air pipe B ... Fire brick

Claims (4)

測定対象内部に存在する高温体に向けて当該測定対象に設けられた開口部を介してレーザ光を投光し、当該高温体で反射したレーザ光を受光することにより、当該高温体までの距離を計測するレーザ距離計と、
前記レーザ距離計から出射したレーザ光を偏向するための耐熱性固定ミラーであって、耐熱温度３５０℃以上の母材の上に酸化チタン膜と酸化シリコン膜を交互に積層して形成されることにより耐熱性を有する固定ミラーと、
前記固定ミラーで反射したレーザ光を前記高温体に向けて偏向走査するための耐熱性可動ミラー機構であって、耐熱温度３５０℃以上の母材の上に酸化チタン膜と酸化シリコン膜を交互に積層して形成されることにより耐熱性を有する反射ミラーを具備する可動ミラー機構とを備え、
前記固定ミラー及び前記可動ミラー機構は、前記レーザ距離計からのレーザ光の出射方向に沿って前記レーザ距離計から離間して配置されると共に、過熱を防止するための冷却手段を具備する筐体内に配設され、
前記筐体の前記可動ミラー機構で偏向走査されたレーザ光が通過する位置に開口部が設けられ、当該開口部には光学窓を含めて何も配置されないことを特徴とする高温体の距離測定装置。 Distance to the high temperature body by projecting a laser beam through the opening provided in the measurement target toward the high temperature body existing inside the measurement target and receiving the laser light reflected by the high temperature body A laser rangefinder to measure
A heat resistant fixed mirror for deflecting laser light emitted from the laser distance meter, and is formed by alternately laminating titanium oxide films and silicon oxide films on a base material having a heat resistant temperature of 350 ° C. or higher. A fixed mirror having heat resistance,
A heat-resistant movable mirror mechanism for deflecting and scanning laser light reflected by the fixed mirror toward the high-temperature body, wherein a titanium oxide film and a silicon oxide film are alternately formed on a base material having a heat-resistant temperature of 350 ° C. or higher. A movable mirror mechanism including a reflective mirror having heat resistance by being formed by being laminated;
The fixed mirror and the movable mirror mechanism are disposed apart from the laser distance meter along the emission direction of the laser light from the laser distance meter, and include a cooling means for preventing overheating. Arranged in
A distance measurement of a high-temperature body, wherein an opening is provided at a position where the laser beam deflected and scanned by the movable mirror mechanism of the housing passes, and nothing is disposed in the opening including an optical window. apparatus. 請求項１に記載の距離測定装置と、
前記距離測定装置で測定された前記レーザ距離計と前記高温体との距離、及び、前記レーザ距離計と前記固定ミラーと前記可動ミラー機構との幾何学的位置関係に基づいて、前記高温体の表面形状を演算する演算装置とを備えることを特徴とする高温体の形状測定装置。 A distance measuring device according to claim 1;
Based on the distance between the laser distance meter and the hot body measured by the distance measuring device, and the geometric positional relationship between the laser distance meter, the fixed mirror, and the movable mirror mechanism, An apparatus for measuring a shape of a high-temperature body, comprising: an arithmetic unit that calculates a surface shape. 請求項２に記載の形状測定装置と、
前記形状測定装置による測定結果に応じて、前記測定対象内部に存在する高温体の健全性を判定する判定装置とを備え、
前記測定対象は横設された管状の耐火構造物であり、前記高温体は前記耐火構造物内部に環状に配設された耐火煉瓦とされ、
前記演算装置は、前記耐火煉瓦の縦断面について天井部を含む内面形状を演算し、前記演算した内面形状の変曲点を算出し、前記算出した変曲点の位置を基準とした前記天井部の高さと前記変曲点間の距離とを演算して、両者の比を算出し、
前記判定装置は、前記演算装置によって算出された比が予め定めた範囲外となった場合に、前記耐火煉瓦が不良であると判定することを特徴とする耐火構造物の健全性評価装置。 The shape measuring device according to claim 2;
According to the measurement result by the shape measuring device, comprising a determination device for determining the soundness of the high-temperature body existing inside the measurement object
The measurement object is a horizontally disposed tubular refractory structure, and the high-temperature body is a refractory brick disposed in an annular shape inside the refractory structure,
The arithmetic device calculates an inner surface shape including a ceiling portion with respect to a longitudinal section of the refractory brick, calculates an inflection point of the calculated inner surface shape, and uses the calculated inflection point as a reference for the ceiling portion And the ratio between the inflection points is calculated to calculate the ratio between the two,
The apparatus for evaluating the soundness of a refractory structure, wherein the determination apparatus determines that the refractory brick is defective when a ratio calculated by the arithmetic unit is out of a predetermined range. レーザ距離計を測定対象の外部に配置する一方、耐熱性固定ミラー及び耐熱性可動ミラー機構を前記測定対象の内部に配置し、前記レーザ距離計から出射したレーザ光を前記固定ミラーによって前記可動ミラー機構に向けて偏向し、前記可動ミラー機構によって前記測定対象内部に存在する高温体に向けてレーザ光を偏向走査し、前記高温体で反射したレーザ光を前記可動ミラー機構及び前記固定ミラーを順次介して前記レーザ距離計で受光することにより、前記高温体までの距離を測定し、前記測定された前記レーザ距離計と前記高温体との距離、及び、前記レーザ距離計と前記固定ミラーと前記可動ミラー機構との幾何学的位置関係に基づいて、前記高温体の表面形状を演算する高温体の形状測定方法を用いて、
横設された管状の耐火構造物内部に環状に配設された耐火煉瓦の縦断面について天井部を含む内面形状を演算し、
前記演算した内面形状の変曲点を算出し、
前記算出した変曲点の位置を基準とした前記天井部の高さと前記変曲点間の距離とを演算して、両者の比を算出し、
前記算出した比が予め定めた範囲外となった場合に、前記耐火煉瓦が不良であると判定することを特徴とする耐火構造物の健全性評価方法。 A laser distance meter is disposed outside the object to be measured, while a heat-resistant fixed mirror and a heat-resistant movable mirror mechanism are disposed inside the object to be measured, and laser light emitted from the laser distance meter is moved by the fixed mirror to the movable mirror. The laser beam is deflected toward the mechanism, and the laser beam is deflected and scanned by the movable mirror mechanism toward the high-temperature body existing inside the measurement object, and the laser beam reflected by the high-temperature body is sequentially applied to the movable mirror mechanism and the fixed mirror. By measuring the distance to the high-temperature body by receiving light with the laser distance meter, the measured distance between the laser distance meter and the high-temperature body, and the laser distance meter, the fixed mirror and the Based on the geometric positional relationship with the movable mirror mechanism, using a hot body shape measuring method for calculating the surface shape of the hot body,
The inner surface shape including the ceiling portion is calculated for the longitudinal section of the refractory bricks arranged annularly inside the tubular tubular refractory structure,
Calculate the inflection point of the calculated inner surface shape,
Calculate the height of the ceiling and the distance between the inflection points based on the calculated inflection point position, and calculate the ratio between the two,
A method for evaluating the soundness of a refractory structure, wherein the refractory brick is determined to be defective when the calculated ratio falls outside a predetermined range.
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