JPS59143905A - 耐火物内張りの内面プロフイル測定方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野と従来の問題点） この発明は、耐火物内張りの内面ブ四フィル測定方法と
装置に関するものである０ 耐火物内張りの内１ｍプロフィルは、その内張りを適用
したたとえば製鋼炉、なかでも転炉や、それが耐火物内
張りの寿命を決定づける。

近年耐火物内張りの内面損傷に対する補修技術が開発さ
れ、広く普及しつつあるが、該補修の適用に当っては、
損傷の状態について正確な把握がまず必要であり、そこ
でたとえば転炉の用銅直後、その内部に測定用ランスを
押入し、この測定用ランスの先端部に取付けた投光部と
受光部とにより、レーザ光を用いていわゆる三角１１１
１Ｊ　Ｍの原理に基き、耐火物内張りの内面形状を測定
することが試みられている（たとえば莢国将昨第５４１
．１５１６号明細書）０ この方法ではホ１ｊ定用ランスをその中心軸のまわりに
回転及び／又は中心軸心の向きに平行移動させることに
より、耐火物内張りの［η面を広い範囲にわたり、溶損
状況の検出確認をなし得るが、なお次の点に問題を残す
。

すなわぢ溶損位ｔｊｆの検出を正確に行うためＧこは、
測定用−ンスの中心軸心が毎測定時または少くとも１回
の１（ｊｊｉ定中には、常に一定であることが必要なと
ころ、最近の転炉の炉容が著大なため、炉内における挿
入に際して測定用ランスが一般（こ重力による機みを生
じまた上下、左右における振動も加わるので、測定用ラ
ンスの中心軸心の曲線形状を一定（こ保つことができず
して変化し勝ちなだめ、実際上、測定を正確に行うこと
は、甚だ固体であった。

（発明の目的） この発明は、上記のような測定用ランスの中心軸心の曲
線形につぎ、測定の開時々刻々に正確な推定を加えて、
これに基いて測定結果の補正を行うことにより、より正
確な耐火物内張りの内面プロフィルの測定を可能ならし
め、もって内１角損傷の補イＢ作業を的イ［Ｋ化するこ
とを目的とするものである。

（発明の構成） この発明は耐火物内張りをもつ炉または容器から内容物
を払い出したのちその内部に、耐火物内張りの内面に面
するレーザ光の投光部と、それによって生じる投光スポ
ットを視野Ｇこ含む受光部とを有する測定用の中空ラン
スを挿入して回転及び／又は平行移動をさせることによ
り、三角側風もしくはレーザレーダ法に基いて耐火物内
張りの内面プロフィルを測定するに当り、上記中空ラン
スの後方支持部から１７−ザビームを中空ランス中に入
射さセて中空ランスの前方の定位置に設置ｉ’、７：　
した光点位１ｕ検出器にて、レーザビームと検出面との
交点位置の検出を行い、この位置出力から、その検出時
点における中空ランスの中心軸心の曲線形を推定し、こ
れＧこより投光部および受光部の位置、方向を算出し、
中空ランスの曲り、振動に基く測定誤差を１１ト正する
ことから・ｌる耐人物内張りの内面プロフィル測定方法
であり、またこの方法の直接実施に、耐火物内張りをも
つ炉または容器の内部に対して進退可動の中空ランスと
その後方外部で中空ランスを支える支持部とから主とし
て成り、該中空ランスは耐火物内張りの内面Ｇ・二向け
てレーザ光を投射する投光部と、それによって生じる投
光スポットを視野に含む受光部とをそなえ、かつ中空ラ
ンスの後方支持部より中空ランス内前方に至るレーザビ
ーム入射径路と、該前方Ｇこて該ビームの光点を検出し
て中空ランスの中心軸心の曲縁につき推定基準を与える
光点位置検出器とを有することからなる耐火物内張りの
内面プロフィル測定装置；ｊ７を使用して、止揚目的を
有利◇こ成就することができる。

この発明における耐火物内張りの内面プロフィルの測定
には、もちろん三角側１武Ｇこ基く方式のはか、パルス
レーザによる時間測定もしくは、４’Ｍ　ｌｉ’ｔｉｔ
変調による位相差測定のごとき、レーザレーダ法の如き
が鈎合するが、以下簡単のため、三角側せ法Ｇこ従う場
合について説明を進めることとする０第１図に転炉の内
壁の測定要領を基本的に図ＩＱ’ｉ’し、図中１は転炉
、２はその内壁つまり耐火物内°張りの内面をそれぞれ
あられし、３は中空ランス、４はその後方支持部、５は
台車、そして６ａは中空ランス３の進退位ｔｈｅ検出器
、６ｂは同じく回転位置検出器、また７はレーザビーム
の発信および受信器である。

レーザビームは、その発信、受信とも図示しないか、中
空ランス８内に延伸配置した光伝送ファイバによって伝
送する。中空ランス８の中心軸心ｌの真直なときと、４
′のように撓んだときとを、添字ａ、ｂにより区別した
投光レーザビーム８を内壁２Ｑこ向けて投射し、該内壁
２面上のレーザスポットを視野９に含む受信光にて受像
するのであり、１０は投光部、１１は受光部であって、
１２暑１ノーザスポツトである。なお図中１８は転炉の
出釦１０である。

中空ランス３は、中心軸心のまわりに回転すると共に、
台車５により平行移動し従ってレーザビーム８は内壁２
の広い範囲を走査することができる。

発信・受信器７は、レーザ発信器、撮像装置信号処理袋
ｆｉ′ｔ　ｆ−Ｃどを有し、視野９内における、レーザ
スポット１２のイ象を画像伝送ファイバー等を介して撮
像し、その画像上のスポット位置を、中空ランス８の進
退位置検出器６ａの出力と、同じく回転位置検出器６ｂ
の出力から、レーザスポット１２の実際の位置を照応す
るように算出する。

この測定方法においては、一般に中空ランス３の中心軸
心は第１図で４に示したような直線ではなく、重力や振
動などにより、ｌ′の様な曲線となり、かつ時間的に変
動する。

このため中空ランス３の中心軸心をｌと仮定した場合の
、レーザ光投光部１０ａ、受光＋９１（１１ａは、実際
には、１０ｂ、１．１ｂに移動し、これに応じてレーザ
ビーム８ａｓ　レーザビーム）１２ａを含む視野９ａは
それぞれ８ｂ、１２ｂ、９ｂｌこ位置することになり、
測定点位置及び炉壁厚さ情報に関する測定誤差を生じる
。

この誤差を補正するため、この発明では第２１′Ａに示
すように、測定ランス３内に、ランス支持１７（り舎の
後方より一定方向で、通常別途にレーザビーム１４を中
空ランス内に入射させ、その前方に股Ｉｆ’、？　Ｌ／
た光点位ｔｉ’Ｚ検出器１５にて検出器上の基準点Ａか
ら光点Ｂまでの距離Δｙを検出する。

ここで中空ランス３の中心軸心の曲線ｌ′は次の様に表
わすことができる。

ｙ＝ｆ（ｘ、Δｙ）　・・・・・（１）ランスの静的た
わみ曲線をｇ（ｘ）として、ｆ　（ｘ　＋Δｙ）は、近
似的に次の式で表わすこともできる０ｙ−ｆ（ｘ、Δｙ
） ＝Δｙ　−ｇ　（ｘ）／　ｇ　（ｘｏ）　　・・・（２
）（１）式或は（２）式に従えば、Δｙが与えられるこ
とにより曲線ｌ′の関数形が定まり、したがってレーザ
光投光部１０（ｘ、＝＝ｘよ）および受光部１１（ｘ＝
ｘ２）の幾何学的条件が定まる。

この方法により第１図中のレーザビーム）　１２ｂの正
しい位置を検出することができ、炉内壁面２の正確な形
状を測定できる。

なお以上の説明においては、中空ランス８の曲りを、レ
ーザビーム８と中空ランス３の中心軸心ｌを含む面内で
のみ考慮し、これに対して一般には、上述の面に垂眠な
曲り成分も存在し、これが測定点位置及び炉壁厚さ情報
に与える誤差Ｇこついて、簡単な幾何学的考察により５
１七めることができるが実際上近似的に測定点位置Ｇこ
対する上記の曲り成分方向へのｆ（ｘ□、Δｙ）程度の
ずれのみを考慮することで足りる。

なおここで中空ランス３を水冷（１１イ造として内部測
定系を保護することがのぞましい〇 （実　　施　　例　　） 第８図にこの発明の実施例を示す。この場合においても
中空ランス８の曲り（こついては、レーザビーム８と中
空ランス３の中心軸心を含む面内の成分についてのみ考
察することとした。

プロフィル測定用のレーザ光は、レーザ光伝送ファイバ
ー１７からレーザビームコリメータ１　（５及びミラー
２０を経て、レーザ光投光部１０ｂよリレーザビーム８
ｂとして内壁２に投射され、この投射方向はｘ＝＝ｘ、
位置における中心軸曲線ｌ′の接線に垂直な方向であり
、後方支持部４における中空ランス３の中心軸直線ｌの
延長線（Ｘ軸）に垂直な直線（Ｘ軸）となす角度をθ、
とする。

すなわち θ□＝　−ａｒｃ　ｔａｎ　ｆ’　（ｘ、　、Δｙ）・
・・（３）ここにｆ′はｆのＸに関する導関数である。

レーザスポラ）１２ｂは受像レンズ系１８及び面像伝送
ファイバー１９を経て、撮像装置により撮像される。こ
こで受像レンズ系１８の中心軸２１のＸ軸となす角θ２
は、ｆ′がＸ軸と一致している場合になす角をθ２ｏ（
１８のランスの取付角）として θ２−θ２ｏ＋　ａｒｃ　　ｔａｎ　ｆ’　（Ｘ２　、
Δｙ　）　　−−−（４）他方、撮像装置の画面上にお
けるレーザスポット１２ｂの像の位’＋１から求められ
るレーザスポット１２ｂを見込む角度を０８、またレー
ザ光投光部１０ｂ及び受光部１１ｂのランス中心軸ｌ′
からの距離を両者共にａとする。

第８図の幾何学的配置ばから、レーザスポット１２ｂの
ｘ−ｙ座標系における位１α座標（ｘ、ｙ）は次の式で
与えられる。

Ｘ−（ｘ１ｃｏｔθＩ　　Ｘ　２　ｔａｎ　（θ２−θ
８）十ｆ　（ｘ　２　、Δｙ）−ｆ（ｘ、、Δｙ））／
　（ｃｏｔθ、−ｔａｎ（θ２−０８））　・・・・・
（５）Ｙ＝　（ｘ、−ｘ２＋（ａ＋ｆ　（ｘ２．Δｙ　
）　）　ａｏｔ（θ２−θＢ　）　　（ａ　＋　ｆ　（
ｘ　ｘ　＋Δｙ　）　）　ｔ、ａｎθ□〕／　（ｃｏｔ
　（θ２−０３　）　　Ｔｈａｎθ、）　　・＝・（６
）すなわち、Δｙ、θ□、θ２．θ、が各時刻で与えら
れればＸ、Ｙの値を求めることができる。

ここで定量的効果を横置するためｆ（ｘ、Δｙ）として
（２）式の形を仮定し、ランスの全長をＬとすれば材料
力学的考察から（２）式のｇ　（ｘ）は次式〇こより表
わされる。

ｇ（ｘ）＝：ｘ’−４Ｌｘ８＋６Ｌ２ｘ２　・・・・・
（７）実際の装置に適用した場合として各定数を次の様
に設定する０　　　” Ｌ＝＝’８　０　０　０１ｎｎ　　　　　　ａ＝＝　　
１　０　０ｍｍＸ　ニア９００朋　　ｘ　１”　７８０
０票展ｘ　　＝６８００朋　　θ　＝６０゜ ２　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　２０θ
、二〇°（画面中央にスポット像があるとする。） またΔｙとしてΔｙ＝　８０　ｍｍ程度を考えれば（ラ
ンスを外径２００朋、厚さ５朋の鋼管として生ずるたわ
み量）式（５）　（６）は次の値となる０（Ｘ、Ｙ）＝
（ｊ８２５．１９３８） （単位、間） 他方ランスが曲っていない場合０３二〇°ノ位置にスポ
ット像があるとすれば （Ｘ、Ｙ）＝（７８００，１８８２） （単位、ｍｍ　） となり、誤差補正風は、炉壁厚さ方向に関し、１００ｍ
ｍ以上にも達する０ ランスの振動をΔｙ＝８０ｍｍのマワリノ±２０ｍｍ程
度の領域としても（ｆ　（ｘ　’、　８０　）をＯ次補
曲線とする。Ｌｆｆｉｉｏｍｚの誤差が生じそれ故この
発明は極めて有用である０ （効果） 以上のべたようにしてこの発明によれば、耐火物内張り
の損傷を修復することによってその使用寿命の延長を図
ろうとするとき、その補修対象の損傷状況を予め十分正
確に把握できるので、補修作業の適切な実行を保証する
ことができる０

【図面の簡単な説明】

第１図は転炉の内壁プロフィル測定要領説明図、第２図
は中空ランスの中心軸心曲線の検出要領の説明図、 第８図はこの発明に従う転炉内壁プロフィルの測定状況
を示す説明図であるＯ １　・転炉　　　　　　　２・・内壁 ８・・ランス ６ａ・・台車の進退位１ｈ検出器 ６ｂ・・・ランス回転位置検出器 ？　・発信受信器　　　　８・・レーザビーム９・視野
　　　　　　　１０・　レーザ光投光部１１−・レーザ
光受光部　１２　レーザスポ゛ント■４・レーザビーム
　　１５・・光点位置検出器１６・・レーザビームコリ
メータ １７・　レーザ光伝送ファイノく− １８・・受像レンズ系 １９・・・画像伝送ファイバー ２０・・ミラー ２１・・・受像レンズ系中心軸 特許出願人　　　川崎製鉄株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　耐火物内張りをもつ炉または容器から内容物を払い
   出したのちその内部に、耐火物内張りの内面に回するレ
   ーザ光の投光部とそれによって生じる投光スポットを視
   野に含む受光部とを有する測定用の中空ランスを挿入し
   て回転及び／又は平行移動をさけることにより、・三角
   測駄もしくはレーザレーダ法に基いて耐火物内張りの内
   面プロフィルを測定するに当り、上記中歪ランスの後方
   支持部からレーザビームを中空ランス中に入射させて中
   空ランスの前方の定り′１置に設置した光点位置検出器
   にて、レーザビー・ムと検出面との交点位置の検出を行
   い、この位置出力から、その検出時点Ｇこおける中空ラ
   ンスの中心軸心の曲線形をゴ仁定し、これにより投光部
   および受光部の位置、方向を算出し、中￥ランスの曲り
   、振動に基＜　ｉｉｉ！ｌ定誤差を修正することを特徴
   とする、耐火物内張りの内面プロフィル測定方法０λ　
   耐人物内張りをもつ炉または容器の内部に対して進退５
   ｆ動の中空ランスと、その後方外部で中空ランスを支え
   る支持部とから主として成り、該中空ランスは耐火物内
   張りの内面に向けてレーザ光を投射する投光部と、それ
   によって生じる投光スポットを視野に含む受光部とをそ
   なえ、かつ中空ランスの後方支持部より中空ランス内前
   方に至るレーザビーム入射径路と、該前方にて該ビーム
   の光点を検出して中空ランスの中心軸心の曲線につき推
   定基準を与える光点位置検出器とを有することを特徴と
   する耐火物内張りの内面プロフィル測定装置。