JPH0552737A - 粒状性物体の粒度測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】粉塵等が多い高炉内における粒状性物体の表面
粒度を測定可能にすることを目的としている。 【構成】高炉１の側壁１ａの外側に発射軸を高炉１内の
粒状性物体３表面に向けた発信アンテナ４が取り付けら
れおり、該発信アンテナは電磁波発生器６に接続されて
いる。また、前記高炉１の側壁１ａの外側に受光軸を高
炉１内の粒状性物体３表面に向けた受信アンテナ８が配
設されている。その受信アンテナ８は、該側壁１ａの外
方に上下に円弧を描いて設けられたガイドレール９に沿
って移動可能になっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高炉内装入物の分布状
態の確認等に適用され、例えば装入された鉱石やコーク
ス等の粒状性物体の表面粒度を、非接触式に測定する粒
状性物体の粒度測定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄鋼業における製鉄部門では、粒状性の
物体を扱う関係から、これら粒状性物体の粒度を測定す
る要求は高く、特に高炉においては、炉内に装入する鉱
石やコークスの粒度によって操業状態を変化させる必要
があるため、これらの粒度を測定して管理する要求が高
い。

【０００３】このため従来においては、粒状性物体が炉
内に装入される前に、コンベヤで搬送中の鉱石やコーク
ス等からなる粒状性物体を間欠的に採取し、機械的に篩
等で分級して該粒状性物体の重量を測定したり、特開昭
６２−３０９３８号公報に記載されているように、前記
コンベヤで搬送中の粒状性物体をカメラで撮影して該画
像信号を画像処理することで、装入後の粒状性物体の粒
度及び分布を予想している。

【０００４】または、特開昭５９−８３７０８号公報に
記載されているように、炉内を落下中の前記粒状性物体
に電波を入射して、該電波の反射波と透過波による透過
信号及び反射信号を検知し、その両信号間の遅れ時間に
より該粒状性物体の落下速度や粒度を測定している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】最近の高炉の操業にお
いては、粒度の異なる鉱石やコークスを分割して炉内に
装入し、炉内半径方向に任意の粒度分布を意識的に作り
出す操業が行われている。しかしながら、前記のように
炉内に装入される前の粒状性物体の粒度を測定する方法
では、装入された粒状性物体が意図した通りの粒度分布
を形成しているか確認できない。

【０００６】なお、装入後の粒状性物体の表面に対し
て、特開昭６２−３０９３８号公報に記載されている画
像処理を適用することも考えられるが、該高炉内は粉塵
が多いため測定不能である。また、特開昭５９−８３７
０８号公報に記載されている方法では、落下してくる粒
状性物体が鉱石かコークスかの判定をするだけの粒度精
度しか有せず、前記と同様に装入された粒度の分布を確
認することができない。

【０００７】本発明は、前記のような問題点に着目して
なされたもので、粉塵等が多い高炉内における粒状性物
体等の表面粒度を測定可能に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】上記目的を達成するため
に、本発明の粒状性物体の粒度測定方法は、粒子が周期
的に配列した物体に粒子の間隔と同程度の波長を有する
電磁波を入射した際に生じる回折現象を利用して粒度を
測定する方法であって、鉱石やコークス等からなる粒状
性物体の表面粒度を測定する方法において、前記粒状性
物体の表面に、該粒状性物体の粒径に近い波長を有する
電磁波を所定の入射角度で入射して、該粒状性物体の表
面から反射した反射波のうち強度が最大となる反射角度
を求めることで粒状性物体の粒度を推定することを特徴
としている。

【０００９】また、請求項２記載の粒状性物体の粒度測
定方法は、鉱石やコークス等からなる粒状性物体の表面
粒度を測定する方法において、前記粒状物体の表面に、
該粒状性物体の粒径に近い所定範囲の波長を有する複数
の電磁波を、同一強度で順次、所定の入射角度から入射
し且つ所定の反射角度で反射波を受信し、その所定反射
角度における反射波強度が最大となる前記電磁波の波長
を求めることで表面粒度を推定することを特徴としてい
る。

【００１０】

【作用】粒子が周期的に配列した物体の表面に、該粒径
に近い波長の電磁波を入射すると、該電磁波は表面にお
いて回折を起こし、反射波強度が最大となる反射角との
間に、次の式が成立する。 sin θ1 − sin θ２ ＝ ｎ・λ／ｄ ここで、θ１は反射角を，θ２は入射角を，ｄは粒径
（粒子間距離）を，λは電磁波の波長を、ｎは整数値を
夫々示している。

【００１１】本発明の粒度測定方法は、この原理に基づ
き、測定対象の粒状性物体の表面に対して、対象となる
粒状性物体の粒径に近いと思われる波長を有する電磁波
を一定の入射角で入射し、該粒状性物体の表面で反射し
た反射波を受信位置を変更しながら受信することで、反
射波強度が最大となる反射角を求める。そして、上記の
式に代入して、粒径ｄを求める。

【００１２】これを使用して高炉内の装入物の分布状態
を検査するときには、径方向の複数の位置にて前記測定
をすることによって該分布状態が確認できる。また、請
求項２記載の粒度測定方法も前記原理に基づいている。
請求項２記載の粒度測定方法では、電磁波の入射角及び
反射角を一定にして、電磁波の波長を変更しながら該反
射波強度が最高となる電磁波の波長を求め、前記式を適
用することで粒径を求めている。

【００１３】なお、本発明の粒度測定方法は、静止され
ている粒状性物体だけに適用されものではなく、落下中
の粒状性物体の粒度測定に使用されてもよい。また、前
記式における整数値ｎは複数選択可能であるが、高炉内
に装入される粒状性物体等の粒径は所定範囲におさまる
ため該整数値ｎは確定可能であり、さらには、前記式か
ら分かるように反射波強度の最大値は周期的にピーク値
として測定可能であるので、反射波強度が最大となる反
射角若しくは波長を２つ求めて、整数値ｎを確定しても
よい。

【００１４】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
本実施例は、高炉内に装入された鉱石やコークスからな
る粒状性物体の表面粒度の測定に、本発明の測定方法を
適用した一例である。まず構成を説明すると、図１に示
すように、高炉１の側壁１ａに発信アンテナ用覗き窓２
が設けられ、その窓２の外側に発射軸を高炉１内の粒状
性物体３表面に向けた発信アンテナ４が取り付けられお
り、該発信アンテナ４には、該発射軸を旋回させる旋回
手段４ａが設けられ、該旋回手段４ａを、発信アンテナ
制御装置５が制御している。

【００１５】また、前記発信アンテナは電磁波発生器６
に接続されて、該電磁波発生器６から伝達された電磁波
を粒状性物体３に向けて放射する。また、前記高炉１の
側壁１ａには、前記発信アンテナ用覗き窓２と対向する
位置に受信アンテナ用覗き窓７が設けられ、その窓７の
外側に受光軸を高炉１内の粒状性物体３表面に向けた受
信アンテナ８が配設されている。その受信アンテナ８
は、該側壁１ａの外方に上下に円弧を描いて設けられた
ガイドレール９に沿って移動可能になっていると共に、
反射波と同軸にするために受信軸を上下に旋回する旋回
手段８ａが設けられ、前記移動及び旋回を受信アンテナ
制御装置１０によって制御されている。

【００１６】また、前記受信アンテナ８は信号強度測定
器１１に接続されて、受信した反射波を該信号強度測定
器１１に供給する。また前記発信アンテナ角度制御装置
５，電磁波発生器６，受信アンテナ制御装置１０，及び
信号強度測定器１１はマイクロコンピュータを内蔵した
演算手段を有する測定制御装置１２に夫々接続され、該
測定制御装置１２は図示しない表示手段等に接続されて
いる。

【００１７】前記高炉１においては、コンベヤによって
搬送されてきた粒状性物体が、高炉１頂部に装着されて
いる図示しない旋回ホッパや旋回シュート等によって、
炉内半径方向に所定の粒度分布を形成するように旋回さ
せて落下させられて、図１に示すように堆積している。
前記のように堆積している粒状性物体３に対して、前記
構成の粒度測定装置では、まず、発信アンテナ制御装置
５を作動して、該発信アンテナ４の発射軸を粒状性物体
３表面の所定の測定点Ｓに向ける。

【００１８】次に、電磁波発信器６を作動させて、粒状
性物体の粒径に近い波長を有する電磁波であるマイクロ
波を発生させて発信アンテナ４に供給し、該発信アンテ
ナ４から前記測定点Ｓに向けてマイクロ波を放射させ
る。該測定点Ｓに入力されたマイクロ波は該測定点Ｓに
おいて回折を生じ反射波を発生する。

【００１９】このとき、受信アンテナ８は、旋回手段８
ａによって常に受光軸を測定点Ｓに向けたまま、ガイド
レール９に沿って移動しながら、前記反射波を受信し、
その反射波を信号強度測定器１１に伝達する。該信号強
度測定器１１は、前記伝達された反射波の強度に応じた
強度信号を測定制御装置１２に供給する。すると、該測
定制御装置１２は、該強度信号が最大となった時点の受
信アンテナ８の位置を受信アンテナ制御装置１０を介し
て決定する。

【００２０】前記測定制御装置１２においては、まず、
前記測定点Ｓにおける粒状性物体３表面の接線の傾きか
ら、前記マイクロ波の入射角αと反射波強度が最大とな
った反射角βを求める。なお、前記測定点Ｓにおける接
線の傾きは、従来判明されている装入された粒状性物体
表面の曲率と中心からの距離によって決定可能であり、
その値は前もって測定制御手段１２の記憶装置に記憶さ
れている。

【００２１】次に、予め判明しているマイクロ波の波長
λと前記求めた入射角α及び反射角βをもとに、次式の
演算を実施する。なお、ｄは粒径を指す。 ｄ ＝ （sin β −sin α）／ｎ・λ ・・・（Ａ） このとき、上記（Ａ）式において整数値ｎが決定されて
いないが、高炉内に装入される粒状性物体の粒径は所定
範囲に限られるため、該ｎに順次整数値を代入していき
粒径ｄが所定範囲内にある整数値を採用する。もしく
は、測定する反射角の変化に応じて前記反射波強度の最
大値は周期的に出現するため、該反射波強度が最大とな
る反射角を２か所測定して、該整数値ｎを確定しても構
わない。

【００２２】前記のように測定制御装置１２が演算を行
うことによって粒径ｄが求められ、該粒径ｄに応じた信
号が図示しない表示手段等に供給される。前記のように
して、発信アンテナ４の発信軸及び受信アンテナ８の受
信軸を旋回させて測定点Ｓを半径方向にずらしながら複
数測定を行うことで、高炉１内に装入された粒状性物体
の実際の粒度分布が測定され、意図した粒度分布が形成
されているか確認可能となる。

【００２３】なお、前記実施例においては、受信アンテ
ナ８をガイドレール９に沿って移動させることで受信す
る反射角度を変更しているが、該ガイドレール９に沿っ
て複数の受信アンテナ８を設置して該複数の受信アンテ
ナ８から反射波を入力し、該複数の反射波のうち、強度
が一番強い反射波を入力した受信アンテナ８の設置位置
から反射角度を求めても構わない。

【００２４】また、本実施例で使用しているマイクロ波
は、高ダスト雰囲気内であっても、空間を伝搬可能であ
るため、本装置を適用している粉塵が多い高炉内であっ
ても装入されている粒状性物体の表面粒度を測定するこ
とができる。次に、第２実施例を説明する。第２実施例
の測定装置においては、受信アンテナ８を受信アンテナ
用覗き窓７の外側に旋回可能に設置し、該受信アンテナ
８の受信軸を旋回させる旋回手段８ａを受信アンテナ制
御装置１０によって制御させる。他の構成は第１実施例
と同様である。

【００２５】この粒度測定装置においては、まず、発信
アンテナ制御装置５及び受信アンテナ制御装置１０を作
動させて、発信アンテナ４の入射軸と受信アンテナ８の
受信軸とを夫々、粒状性物体３表面の所定の測定点Ｓに
向けて固定し、入射角αと反射角βを予め確定する。次
に、所定範囲の波長のマイクロ波を順次間欠的に電磁波
発生器６によって発生させて、該マイクロ波を順次、発
信アンテナ４を介して測定点Ｓに放射し、該測定点Ｓに
て反射した反射波のうち、反射角βの反射波を順次，受
信アンテナ８で受信される。その反射波は順次信号強度
測定器１１に伝達され、該反射波に応じた強度信号が測
定制御装置１２に供給される。なお、前記電磁波発生器
６によって発生されるマイクロ波は波長を変更しても一
定の強度になるように制御されている。

【００２６】測定制御装置１２は信号強度測定器１１か
ら供給されう強度信号のうち、最大強度となる信号に対
応する、電磁波発生器６によって発生されたマイクロ波
の波長を求め、もって上記（Ａ）式の演算を行い、前記
測定点Ｓにおける粒状性物体３の粒径を測定する。これ
を、測定点Ｓを半径方向にずらしながら複数の地点の粒
径を求め、高炉１内に装入された粒状性物体３の実際の
粒度分布が測定され、意図した粒度分布が形成されてい
るか確認できる。

【００２７】なお、両実施例において、装入された粒状
性物体の表面粒度を測定するが、炉内を落下中の粒状性
物体の粒径を測定するために使用してもよい。この場合
には、落下速度等の影響による補正を施す。

【００２８】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の粒状
性物体の粒度測定方法では、粉塵が多い高炉等の高ダス
ト雰囲気内においても、粒状性物体の表面粒度が非接触
式に測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる粒度測定装置の第１実施例を示
す概要構成図である。

【図２】本発明に係わる粒度測定装置の第２実施例を示
す概要構成図である。

【符号の説明】

１ 高炉 ３ 粒状性物体 ４ 発信アンテナ ６ 電磁波発生器 ８ 受信アンテナ １１ 信号強度測定器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鉱石やコークス等からなる粒状性物体の
   表面粒度を測定する方法において、前記粒状性物体の表
   面に、該粒状性物体の粒径に近い波長を有する電磁波を
   所定の入射角度で入射して、該粒状性物体の表面から反
   射した反射波のうち強度が最大となる反射角度を求める
   ことで粒状性物体の粒度を推定することを特徴とする粒
   状性物体の粒度測定方法。
2. 【請求項２】 鉱石やコークス等からなる粒状性物体の
   表面粒度を測定する方法において、前記粒状物体の表面
   に、該粒状性物体の粒径に近い所定範囲の波長を有する
   複数の電磁波を、同一強度で順次、所定の入射角度から
   入射し、且つ所定の反射角度で反射波を受信して、その
   所定反射角度における反射波強度が最大となる前記電磁
   波の波長を求めることで表面粒度を推定することを特徴
   とする粒状物体の粒度測定方法。