特許 7448990 高炉内装入物の表面プロフィール検出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-05

(45)【発行日】2024-03-13

(54)【発明の名称】高炉内装入物の表面プロフィール検出装置

(51)【国際特許分類】

   C21B 7/24 20060101AFI20240306BHJP

   F27B 1/28 20060101ALI20240306BHJP

   F27D 21/00 20060101ALI20240306BHJP

【ＦＩ】

C21B7/24 302

F27B1/28

F27D21/00 A

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2022195958

(22)【出願日】2022-12-07

【審査請求日】2023-09-06

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】593207271

【氏名又は名称】株式会社ＷＡＤＥＣＯ

(74)【代理人】

【識別番号】110002000

【氏名又は名称】弁理士法人栄光事務所

(72)【発明者】

【氏名】萱野 早衛

【審査官】藤長 千香子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２２－１７９１２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２０／２４１００８（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２１Ｂ ７／２４

Ｆ２７Ｂ １／２８

Ｆ２７Ｄ ２１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

鉄鉱石やコークス、石灰等の装入物が供給される高炉において、前記高炉に開口した開口部を通じて、炉内に堆積している前記装入物の表面に向けて検出波を送信し、前記装入物の表面で反射された前記検出波を受信して前記装入物の表面プロフィールを検出する検出装置であって、
該検出装置の前記検出波を送受信するための開口を閉鎖するとともに、前記開口の中心を軸線として前記高炉の前記開口部と平行を維持して回転する検出波透過板と、
前記高炉の前記開口部を開閉可能であり、前記検出波透過板を覆う遮断板と、
前記遮断板に取り付けられ、前記検出波透過板と前記遮断板との間に配置され、かつ、前記検出波透過板の高炉側の面に対して下方からパージ用媒体を噴出する第１ノズルと、を備えるとともに、
炉内に浮遊し、前記高炉の前記開口部から侵入して前記検出波透過板の前記高炉側の面に付着している粉塵を、前記第１ノズルから前記パージ用媒体を噴出して除去することを特徴とする、
高炉内装入物の表面プロフィール検出装置。

【請求項2】

前記パージ用媒体を、前記遮断板を開閉可能にするための回転軸の内部に通じる穴を介して前記第１ノズルに供給することを特徴とする、
請求項１に記載の高炉内装入物の表面プロフィール検出装置。

【請求項3】

前記第１ノズルは、前記検出波透過板の半径方向に沿って線状に配置されていることを特徴とする、
請求項１又は２に記載の高炉内装入物の表面プロフィール検出装置。

【請求項4】

前記検出波透過板の前記高炉側の面に対して、前記高炉の前記開口部の水平方向からパージ用媒体を噴出する第２ノズルを更に備えるともに、
前記第１ノズルからのパージ用媒体の噴出と、第２ノズルからのパージ用媒体の噴出とを組み合わせて行うことを特徴とする、
請求項１又は２に記載の高炉内装入物の表面プロフィール検出装置。

【請求項5】

前記検出波透過板の前記高炉側の面に対して、前記高炉の前記開口部の水平方向からパージ用媒体を噴出する第２ノズルを更に備えるともに、
前記第１ノズルからのパージ用媒体の噴出と、第２ノズルからのパージ用媒体の噴出とを組み合わせて行うことを特徴とする、
請求項３に記載の高炉内装入物の表面プロフィール検出装置。

【請求項6】

前記粉塵が前記検出波透過板に付着して前記遮断板からの反射波の受信強度が、所定の閾値よりも低下した時に、前記第１ノズルから前記パージ用媒体を前記検出波透過板に向けて噴出することを特徴とする、
請求項１又は２に記載の高炉内装入物の表面プロフィール検出装置。

【請求項7】

前記粉塵が前記検出波透過板に付着して前記遮断板からの反射波の受信強度が、所定の閾値よりも低下した時に、前記第１ノズルから前記パージ用媒体を前記検出波透過板に向けて噴出することを特徴とする、
請求項３に記載の高炉内装入物の表面プロフィール検出装置。

【請求項8】

前記粉塵が前記検出波透過板に付着して前記遮断板からの反射波の受信強度が、所定の閾値よりも低下した時に、前記第１ノズルから前記パージ用媒体を前記検出波透過板に向けて噴出することを特徴とする、
請求項４に記載の高炉内装入物の表面プロフィール検出装置。

【請求項9】

前記粉塵が前記検出波透過板に付着して前記遮断板からの反射波の受信強度が、所定の閾値よりも低下した時に、前記第１ノズルから前記パージ用媒体を前記検出波透過板に向けて噴出することを特徴とする、
請求項５に記載の高炉内装入物の表面プロフィール検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、高炉内の鉄鉱石やコークス、石灰等（以下、まとめて「装入物」ともいう。）の表面プロフィールを検出する検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

高炉では、装入物の堆積状態を適正にして、炉内のガスの流れを安定させることにより、燃料費低減や炉体の長寿命化が可能となる。適正な堆積状態を得るためには、これら装入物の表面プロフィールを短時間で正確に測定し、予め求めておいた理論的な堆積状態、即ち「理論堆積プロフィール」となるように装入物を補給する必要がある。

【0003】

このような高炉の装入物の表面プロフィールを検出するために、高炉に開口した開口部に設置され、開口部を通じて、炉内に堆積している装入物の表面に向けて検出波を送信し、装入物の表面で反射された検出波を受信して装入物の表面プロフィールを検出する検出装置が広く用いられている。

【0004】

本出願人も先に、例えば特許文献１に記載の検出装置を提案しており、該検出装置によれば、検出波の反射面高炉側への傾斜角度を可変にした角度可変反射板と、角度固定反射板とを用いるとともに、角度可変反射板及び角度固定反射板を、高炉の開口部と水平に回動する回転板に取り付け、回転板を回動させることにより、高炉内に堆積している装入物の表面プロフィールを線状または面状に、迅速に検出することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特許第６８５７９３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、上記の検出装置では、装入物の破砕物や様々な反応生成物など（以下、まとめて「粉塵」という。）が高炉内に浮遊しており、これら粉塵が開口部を通じて装置内に侵入し、例えば、耐熱性の有する材料などの材料構成部材に付着して検出波の送受信に悪影響を及ぼすおそれある。

【0007】

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、高炉内に浮遊している粉塵の検出装置内への侵入を防止するとともに、検出波の送受信をより正確に安定して行うことを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために本発明は、下記（１）の高炉内装入物の表面プロフィール検出装置を提供する。

【0009】

（１） 鉄鉱石やコークス、石灰等の装入物が供給される高炉において、前記高炉に開口した開口部を通じて、炉内に堆積している前記装入物の表面に向けて検出波を送信し、前記装入物の表面で反射された前記検出波を受信して前記装入物の表面プロフィールを検出する検出装置であって、
該検出装置の前記検出波を送受信するための開口を閉鎖するとともに、前記開口の中心を軸線として前記高炉の前記開口部と略平行を維持して回転する検出波透過板と、
前記検出波透過板を覆う遮断板と、
前記検出波透過板と前記遮断板との間に配置され、かつ、前記検出波透過板の高炉側の面に対して下方からパージ用媒体を噴出する第１ノズルと、を備えるとともに、
炉内に浮遊し、前記高炉の前記開口部から侵入して前記検出波透過板の前記高炉側の面に付着している粉塵を、前記第１ノズルから前記パージ用媒体を噴出して除去することを特徴とする、
高炉内装入物の表面プロフィール検出装置。

【0010】

また、本発明の高炉内装入物の表面プロフィール検出装置は、下記（２）～（１２）のいずれかであることが好ましい。

【0011】

（２） 前記遮断板が、前記高炉の前記開口部を開閉可能であり、かつ、
該遮断板に前記第１ノズルが取り付けられていることを特徴とする、
上記（１）に記載の高炉内装入物の表面プロフィール検出装置。
（３） 前記パージ用媒体を、前記遮断板を開閉可能にするための回転軸の内部に通じる穴を介して前記第１ノズルに供給することを特徴とする、
上記（２）に記載の高炉内装入物の表面プロフィール検出装置。
（４） 前記第１ノズルが、前記高炉の前記開口部から突出するように、前記遮断板の蓋部材ではなく、前記高炉に設けた固定部に取り付け入られていることを特徴とする、
上記（１）に記載の高炉内装入物の表面プロフィール検出装置。
（５） 前記第１ノズルが、前記パージ用媒体を外部に噴出するための噴出口と、前記パージ用媒体を前記噴出口に導入するための本体部を有し、
前記噴出口が、前記本体部の長手方向に沿って配置された横長の開口形状を有することを特徴とする、
上記（４）に記載の高炉内装入物の表面プロフィール検出装置。
（６） 前記本体部の軸線方向が、前記検出波透過板の径方向に配置されることを特徴とする、
上記（５）に記載の高炉内装入物の表面プロフィール検出装置。
（７） 前記第１ノズル及び前記本体部に入射する前記検出波において、入射方向と同方向に反射される前記検出波が、入射方向とは異なる方向に反射される前記検出波よりも少ないことを特徴とする、
上記（５）または（６）に記載の高炉内装入物の表面プロフィール検出装置。
（８） 前記検出波透過板の前記高炉側の面に対して、前記高炉の前記開口部の水平方向からパージ用媒体を噴出する第２ノズルを更に備えるともに、
前記第１ノズルからのパージ用媒体の噴出と、第２ノズルからのパージ用媒体の噴出とを組み合わせて行うことを特徴とする、
上記（１）～（６）のいずれか１項に記載の高炉内装入物の表面プロフィール検出装置。
（９） 前記検出波透過板の前記高炉側の面に対して、前記高炉の前記開口部の水平方向からパージ用媒体を噴出する第２ノズルを更に備えるともに、
前記第１ノズルからのパージ用媒体の噴出と、第２ノズルからのパージ用媒体の噴出とを組み合わせて行うことを特徴とする、
上記（７）に記載の高炉内装入物の表面プロフィール検出装置。
（１０） 前記粉塵が前記検出波透過板に付着して前記遮断板からの反射波の受信強度が、所定の閾値よりも低下した時に、前記第１ノズルから前記パージ用媒体を前記検出波透過板に向けて噴出することを特徴とする、
上記（１）～（７）のいずれか１項に記載の高炉内装入物の表面プロフィール検出装置。
（１１） 前記粉塵が前記検出波透過板に付着して前記遮断板からの反射波の受信強度が、所定の閾値よりも低下した時に、前記第１ノズルから前記パージ用媒体を前記検出波透過板に向けて噴出することを特徴とする、
上記（８）に記載の高炉内装入物の表面プロフィール検出装置。
（１２） 前記粉塵が前記検出波透過板に付着して前記遮断板からの反射波の受信強度が、所定の閾値よりも低下した時に、前記第１ノズルから前記パージ用媒体を前記検出波透過板に向けて噴出することを特徴とする、
上記（９）に記載の高炉内装入物の表面プロフィール検出装置。

【0012】

なお、以降の説明においては、「高炉内装入物の表面プロフィール検出装置」を単に「検出装置」と呼ぶこともある。

【発明の効果】

【0013】

本発明の検出装置によれば、検出波を送信する開口を、検出波を透過する検出波透過板で閉鎖して、装入物の表面プロフィールの測定時における高炉内に浮遊している粉塵の装置内への侵入を防止することができる。さらには、遮断板で閉鎖したときに、遮断板に付随する第１ノズルからパージ用媒体を検出波透過板に向けて噴出して、装入物の表面プロフィールの非測定時に検出波透過板に付着した粉塵を吹き飛ばして除去することができる。また、第１ノズルが高炉の開口部に突出して取り付けられている場合も、第１ノズルからパージ用媒体を検出波透過板に向けて噴出して、非測定時または測定時に検出波透過板に付着した粉塵を吹き飛ばして除去することができる。

【0014】

このように、本発明の検出装置によれば、高炉内に浮遊している装入物の装置内への侵入を防止するとともに、高炉の操業を停止することもなく、検出波の送受信を正確に、安定して行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】図１は、検出装置の一例の全体構成を示す断面図である。

【図2】図２は、図１に示す検出装置の要部断面図である。

【図3A】図３Ａは、図２に示す検出装置に本発明を適用した第１実施形態について、検出装置における高炉の開口部の周辺を示す要部断面図である。

【図3B】図３Ｂは、図３Ａに示す遮断板の蓋部材の周辺を、検出波透過板側から見た図である。

【図3C】図３Ｃは、パージ用媒体Ｇの流路を示す図である。

【図4】図４は、第２実施形態について、遮断板の蓋部材の周辺を、検出波透過板側から見た図である。

【図5A】図５Ａは、第３実施形態に係る検出装置を図３Ａに準じて示す要部断面図である。

【図5B】図５Ｂは、図５Ａに示す遮断板の蓋部材の周辺を、検出波透過板側から見た図である。

【図6A】図６Ａは、第３実施形態における第１ノズルの構造を示す図であり、（ａ）は検出波透過板側から見た上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ矢視図、（ｃ）は（ａ）のＢ－Ｂ矢視図である。

【図6B】図６Ｂは、図６Ａに示す第１ノズルを用いた時の検出波Ｍの反射状態を示す模試図であって、図６Ａ（ａ）のＣ－Ｃ断面図である。

【図6C】図６Ｃは、図６Ａに示す第１ノズルを用いた時の検出波Ｍの反射状態を示す模試図であって、図６Ａ（ａ）のＤ－Ｄ断面図である。

【図7】図７は、第４実施形態に係る検出装置を図３Ａに準じて示す要部断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明に関して図面を参照して詳細に説明する。

【0017】

図１に示すように、高炉１内には、シュート１０により装入物２０である鉄鉱石やコークス、石灰等が供給される。シュート１０は、高炉１の軸線Ｃを中心に図中の符号Ｒ１で示す方向に旋回し、軸線Ｃに対する傾斜角度Ｒ２を変えることで、装入物２０の落下位置を制御している。そして、シュート１０から落下した装入物２０が、高炉１の炉内に堆積する。

【0018】

＜第１実施形態＞
まず、検出装置１００の基本構成について説明する。高炉１の炉頂近傍には開口部２が形成されており、開口部２に検出装置１００が設置される。また、検出装置１００は、図２に示すように、回転軸１１０を中心にして、符号Ｙで示すように高炉１の開口部２に対して平行に回転する回転板１２０を備える。回転板１２０は、その中央部が開口した円環状の円板であり、回転板１２０の中央部の開口を符号１２１で示す。

【0019】

回転軸１１０は、円筒状で、その内部にアンテナ１３５を収容しており、回転板１２０の開口１２１と同心状に取り付けられる。アンテナ１３５は、導波管１３３を介して検出波Ｍの送受信手段１３０に接続している。また、導波管１３３は、回転軸１１０の軸線と一致している。なお、アンテナ１３５には、検出波Ｍの指向性を高めるために、アンテナ面に、フッ素樹脂等からなる誘電体レンズ１３６を付設してもよい。

【0020】

回転軸１１０の外周面にはギア１１２が設けられており、ギア１１２には、モータ１１３のギア１５５が噛合している。したがって、モータ１１３を駆動させることにより、回転軸１１０が図中の符号Ｙで示すように回動し、それに伴って回転板１２０が、回転軸１１０と同方向に、高炉１の開口部２に対して平行に回転する。また、モータ１１３の回転はエンコーダ１５０で検出される。

【0021】

回転板１２０の下方の、高炉１の開口部２との間の空間には、炉内に検出波Ｍを送信し、受信するための角度固定反射板１３８と、角度可変反射板１４０とが配設されている。

【0022】

角度固定反射板１３８は、その反射面の傾斜角度が４５°に固定されている反射板であり、第１の角度固定反射板１３８Ａ、第２の角度固定反射板１３８Ｂ、第３の角度固定反射板１３８Ｃで構成されている。第１の角度固定反射板１３８Ａは、回転板１２０の開口１２１を通じてアンテナ１３５のアンテナ面（図の例では、誘電体レンズ１３６）と対向している。第２の角度固定反射板１３８Ｂは、第１の角度固定反射板１３８Ａと対向配置しており、第２の角度固定反射板１３８Ｂとは第３の角度固定反射板１３８Ｃが対向配置している。そのため、図中の一点鎖線で示すように、アンテナ１３５から送信された検出波Ｍは、第１の角度固定反射板１３８Ａで反射されて第２の角度固定反射板１３８Ｂに送られ、第２の角度固定反射板１３８Ｂで反射された後、第３の角度固定反射板１３８Ｃに送られる。そして、第３の角度固定反射板１３８Ｃで反射されて、角度可変反射板１４０に送られる。

【0023】

これら第１の角度固定反射板１３８Ａ、第２の角度固定反射板１３８Ｂ及び第３の角度固定反射板１３８Ｃは、回転板１２０から高炉１の開口部２に向かって垂下する固定部材（図示せず）、もしくは側壁１７０（図２参照）に取り付けられる。

【0024】

なお、検出波Ｍとしては、炉内が高温で、粉塵や水蒸気等が存在していることから、マイクロ波やミリ波を用いることが好ましい。特に、ミリ波はマイクロ波よりも波長が短く、指向性が高いことからより好ましい。

【0025】

角度可変反射板１４０は、反射面１４０ａの傾斜角度が図中の符号Ｘで示す方向に可変する反射板である。この角度可変反射板１４０では、反射面１４０ａとは反対側の面（裏面）の中心に、リンク機構１１７の第１リンク１１７ａが連結しており、第１リンク１１７ａには第２リンク１１７ｂが連結している。また、第２リンク１１７ｂには、回転軸１１０の開口１２１を通じて回転軸１１０の内部を貫通する連結棒１１４が連結しており、連結棒１１４の第２リンク１１７ｂとは反対側の端部にラックギア１１８が形成されている。

【0026】

連結棒１１４は、アンテナ１３５と送受信手段１３０とを接続する導波管１３３を内管とする外管部１１４ａを有し、外管部１１４ａの外周面にラックギア１１８が形成されている。このラックギア１１８には、モータ１２５のギア１１９が噛合しており、モータ１２５を駆動することによりギア１１９が回転し、ラックギア１１８で直線運動に変換される。ここで、モータ１２５には、エンコーダ１２６が接続しており、モータ１２５の回転量、更にはギア１１９の回転量が検出される。

【0027】

また、連結棒１１４は、回転軸１１０の内部で、アンテナ１３５を避けるように回転板１２０に向かって延びる中間部１１４ｂを有している。外管部１１４ａの回転軸１１０側の端部は外方に屈曲しており、この屈曲部分に中間部１１４ｂが連続している。

【0028】

更には、中間部１１４ｂは、回転板１２０の開口１２１を通じて高炉１の開口部２に延びる下端部１１４ｃを有している。この下端部１１４ｃが、リンク機構１１７の第２リンク１１７ｂに連結している。

【0029】

連結棒１１４はこのように構成され、モータの回転がギア１１９を通じてラックギア１１８により直線運動に変換され、図中に符号Ｈで示すように、連結棒１１４が角度可変反射板１４０の側、あるいは反対側へと直線状に移動する。

【0030】

角度可変反射板１４０の直径両端には、支軸１４１、１４１が突設しており、支軸１４１、１４１が回転板１２０に取り付けられた支持腕保持棒１４５に取り付けられている。

【0031】

そして、連結棒１１４が角度可変反射板１４０の側へと移動（図中の下降方向）すると、リンク機構１１７を介して角度可変反射板１４０の反射面１４０ａが高炉１の径方向を向くように傾斜し、連結棒１１４が角度可変反射板１４０とは反対側へと移動（図中の上昇方向）すると、リンク機構１１７を介して角度可変反射板１４０の反射面１４０ａが高炉１の軸線Ｃを向くように傾斜する。即ち、連結棒１１４の下降及び上昇により、角度可変反射板１４０の反射面１４０ａの傾斜を、図中の符号Ｘ方向に変えることができる。

【0032】

それに伴って、角度固定反射板１３８の第３の角度固定反射板１３８Ｃから角度可変反射板１４０に送られた検出波Ｍは、開口１７５を通じて符号Ｚで示すように図中左右方向に振られ、回転板１２０の径方向に沿った線状となって炉内に送られる。そして、検出波Ｍは、炉内に堆積している装入物２０の表面で反射され、送信時と同経路を辿って送受信手段１３０で受信される。送受信は、例えばＦＭ－ＣＷ方式で行うことができる。

【0033】

この線状の検出波Ｍの送受信を、回転軸１１０を中心にして回転板１２０を回転させながら行うことにより、高炉１の炉内全域にわたる円形の走査領域における距離情報が得られる。

【0034】

以上、図１及び図２に示した検出装置１００の基本構成について説明したが、更に詳細については、例えば、特許文献１を参照することができる。

【0035】

続いて、本発明の技術的特徴部分について説明する。図３Ａは、図２に示す検出装置１００に、本発明を適用した場合を示す断面図であり、検出装置１００における高炉１の開口部２の周辺を示す要部断面図である。また、図３Ｂは、図３Ａに示す遮断板２１０の蓋部材２１５の周辺を、検出波透過板２００側から見た図である。

【0036】

図２に示すように、検出装置１００の角度固定反射板１３８及び角度可変反射板１４０を収容している筒状の側壁１７０の高炉１側の底面に、検出波Ｍを送受信するための開口１７５が形成されている、また、側壁１７０の開口１７５は、回転板１２０に平行である。
そして、本発明では図３Ａに示すように、側壁１７０の開口１７５を、検出波Ｍを透過し、耐熱性を有する材料、例えば石英ガラス板からなる検出波透過板２００で閉鎖する。

【0037】

また、図２に示すように、回転板１２０と側壁１７０とは一体化されていることから、側壁１７０は回転板１２０とともにＹ方向に回転する。そのため、側壁１７０の開口１７５に取り付けられている検出波透過板２００もまた、側壁１７０の開口１７５の中心を軸線として回転軸１１０と同方向、即ちＹ方向に回転する。即ち、図３Ａのとおり、検出波透過板２００は、開口１７５の中心を軸線として高炉１の開口部２と平行を維持してＹ方向に回転する。

【0038】

高炉１の開口部２には、検出装置１００の全体を包囲するケーシング１８０の高炉１側の底部が挿通されている。なお、ケーシング１８０は円筒状部材であり、底部が開口している。この開口を、符号１８５で示す。

【0039】

ケーシング１８０の開口１８５の高炉１側下方には、遮断板２１０が配置されている。図の例では、遮断板２１０をいわゆる「スイング式」としている。スイング式の遮断板２１０は、ケーシング１８０の開口１８５の全面を覆う形状の蓋部材２１５と、蓋部材２１５の一端に連続する支持部材２１７とで形成され、全体として断面Ｌ字状を呈している。

【0040】

また、支持部材２１７の他端は回転軸２２０に接続しており、遮断板２１０は回転軸２２０を支点にして、図中、矢印Ｓで示すように回動する。遮断板２１０の回動は、シリンダ３００を操作して行う。
なお、本実施形態において、スイング式の遮断板２１０の断面Ｌ字状の形状は、必ずしも厳密な断面Ｌ字状である必要はなく、下記で示す遮断板２１０の機構を妨げないものであれば、例えば、蓋部材２１５と支持部材２１７とが厳密な垂直ではないもの、すなわち、略断面Ｌ字状の形状のものも包含される。

【0041】

また、遮断板２１０はスイング式のため、高炉１の開口部２は支持部材２１７の可動域として開口径が大きくなっている。そのため、開口部２を閉鎖するためのカバー１９０がケーシング１８０の外側に取り付けられている。

【0042】

遮断板２１０の蓋部材２１５には、第１ノズル２３０が付随している。第１ノズル２３０は、配管２４０を通じてパージ用媒体Ｇの供給源（図示せず）に接続している。配管２４０は、遮断板２１０とともに、図中、矢印Ｓで示すように回動する。また、第１ノズル２３０は、検出波透過板２００の半径方向に沿って線状に複数個（図の例では５個）配列されており、蓋部材２１５に形成された第１ノズル用開口２１８に収容されている。なお、第１ノズル２３０は、検出波透過板２００の半径部分全体をカバーできるものであれば、ノズルが１つでも良い。

【0043】

また、第１ノズル２３０は、図３Ａや図３Ｂにも示すように、符号２３０Ａと２３０Ｂの「２分割構成」とすることもできる。２分割構成にすることにより、パージ用媒体Ｇの供給量を増やすことができる。また、必要により、２分割構成のみならず、３分割構成以上の複数個の構成であってもよい。なお、第１ノズル２３０が、検出波透過板２００の半径部分全体をカバーできる長尺の長穴であれば、必ずしも分割していなくてもよい。

【0044】

そして、各第１ノズル２３０（２３０Ａ，２３０Ｂ）から、パージ用媒体Ｇが、検出波透過板２００の高炉１側の面２０１に向けて、検出波透過板２００に対して図３Ａ中の下方から噴出（噴射）する。そして、噴出されたパージ用媒体Ｇは、遮断板２１０の蓋部材２１５とケーシング１８０の端部との隙間Ｄを通じて排出される。なお、隙間Ｄは任意に設定できるが、この隙間Ｄを大きくすることにより、パージ用媒体Ｇの噴出量を多くすることができる。なお、パージ用媒体Ｇが、検出波透過板２００の高炉１側の面２０１に向けて噴出する方向は、必ずしも検出波透過板２００の高炉１側の面２０１に対して直角である必要はなく、検出波透過板２００の面２０１に対して、少々直角からずれていてもよい。

【0045】

なお、パージ用媒体Ｇとしては、例えば窒素ガス（Ｎ_２）等の不活性ガスや空気、水、水蒸気等を用いることができるが、不活性ガスが好ましい。

【0046】

図３Ｃは、パージ用媒体Ｇの流路を示す図であり、遮断板２１０の蓋部材２１５で開口１８５を覆った状態を、遮断板２１０の支持部材２１７の側から見た図である。遮断板２１０の蓋部材２１５の回動に使用される回転軸２２０にはパージ用媒体Ｇを流す穴２２１が開いており、回転軸２２０が回転しても回転軸２２０の外周から高炉内部のガスが外部に流出させないようにするためのグランドパッキンハウジング５０２に挿通されている。グランドパッキンハウジング５０２の外周はカバー１９０に溶接され高炉ガスが外部に流出しないようにしている。図中に太線で示されるように、パージ用媒体Ｇの供給源（図示せず）からのパージ用媒体Ｇが回転軸２２０の両端から回転ジョイント５０１を介して穴２２１に流入し、配管２４０を通じて第１ノズル２３０Ａ（２３０Ｂ）から噴出される。

【0047】

本実施形態に係る高炉内装入物の表面プロフィール検出装置の装置構成は、上記したとおりであり、装入物２０の表面プロフィールの測定時には、遮断板２１０を、図３Ａの点線で示すように、蓋部材２１５を開口部２の側に上げて開口部２を露出させて行う。
高炉内装入物の表面プロフィールの測定時には、高炉１からの粉塵が検出波透過板２００の面２０１に付着する。そして、付着した粉塵を除去するために、シリンダ３００により遮断板２１０を回動し、蓋部材２１５でケーシング１８０の開口１８５を覆うとともに、第１ノズル２３０からパージ用媒体Ｇを検出波透過板２００の面２０１に向けて噴出する。第１ノズル２３０は、検出波透過板２００の半径に沿って、すなわち径方向に沿って線状に配列しているが、検出波透過板２００はＹ方向に回転しているため、第１ノズル２３０からのパージ用媒体Ｇは検出波透過板２００の面２０１の全面に噴出される。したがって、この除去作業により、検出波透過板２００の面２０１の全面にわたり、付着している粉塵を除去できる。なお、除去された粉塵は、隙間Ｄを通じて炉内へと排出される。
また、遮断板２１０の蓋部材２１５を開口部２の側に上げて開口部２を露出させたときにも、パージ用媒体Ｇを測定時にも第１ノズル２３０から噴出させることにより、検出装置１００の冷却用とすることもできる。

【0048】

＜第２実施形態＞
上記の第１実施形態では、遮断板２１０がスイング式であったが、図４に示すように、遮断板２１０の蓋部材２１５が高炉１の開口部２と平行に回動し、検出波透過板２００の面２０１を覆う、いわゆる「回転式」にすることができる。蓋部材２１５は、回転軸２２５を支点として図中のＴ方向に回動し、測定時には二点鎖線で示す位置にあり、蓋部材２１５で検出波透過板２００（図示せず）を覆う時は、実線で示す位置に回動して移動する。なお、第１実施形態と同様に、蓋部材２１５には第１ノズル２３０が付随しているが、図４では蓋部材２１５のみを示している。

【0049】

回転軸２２５には、第１実施形態と同様の穴（図示せず）からパージ用媒体Ｇが供給され、回転軸２２５の内部及び配管２４０を通じて第１ノズル２３０（図示せず）へと送られる。

【0050】

＜第３実施形態＞
上記の第１実施形態では、第１ノズル２３０を遮断板２１０に取り付け、遮断板２１０とともに回動して検出波透過板２００を覆う構成としていた。しかし、第３実施形態では、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、遮断板２１０の蓋部材２１５に取り付けるのではなく、第１ノズル２３０を高炉１の開口部２に突出するように、高炉１に設けた固定部（図示せず）に取り付けることもできる。第１ノズル２３０は、第１実施形態と同様に、検出波透過板２００の半径に沿って対応するように、線状に配列されて開口部２から突出している。また、遮断板２１０の蓋部材２１５は、シリンダ３００に連結している回転軸６００を回動させることにより図中のＳ方向にスイング式に回動し、ケーシング１８０の開口部１８５の開閉を行う。また、回転軸６００は、遮断板２１０の蓋部材２１５を回動させるための部材であり、第１実施形態における回転軸２２０のように、内部にパージ用媒体Ｇを流通させる構成にはなっていない。

【0051】

また、図示は省略するが、上記の第２実施形態のように、遮断板２１０の蓋部材２１５をスライド式に回動させてケーシング１８０の開口部１８５を開閉することもできる。

【0052】

第１ノズル２３０は、パージ用媒体Ｇの供給源（図示せず）に接続している配管２５０に接続しており、パージ用媒体Ｇは第１ノズル２３０から検出波透過板２００の高炉１側の面２０１に向けて、下方から噴出する。

【0053】

この第３実施形態においても、測定時に検出波透過板２００の面２０１に付着した粉塵を除去するために、第１実施形態と同様に、遮断板２１０の蓋部材２１５でケーシング１８０の開口１８５を覆うとともに、第１ノズル２３０から検出波透過板２００の面２０１に向けてパージ用媒体Ｇを噴出する。

【0054】

なお、第３実施形態では、第１ノズル２３０は、遮断板２１０の蓋部材２１５ではなく、高炉１に設けた固定部に取り付けられて開口部２から突出しており、常時検出波Ｍを遮断しているため、装入物２０の表面プロフィールの測定にあたり、検出波Ｍの送受信に少なからず影響するおそれがある。送受信への影響を抑えるために、第１ノズル２３０を、例えば図６Ａに示す構造とすることが好ましい。

【0055】

図６Ａの（ａ）は、第１ノズル２３０を検出波透過板２００から見た上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ矢視図、（ｃ）は（ａ）のＢ－Ｂ矢視図である。図示されるように、各第１ノズル２３０は、円形パイプ（円管）からなる本体部２３０ａから突出し、パージ用媒体Ｇの噴出口（噴射口）２３０ｂに向かって徐々に広がる突出部２３０ｃから構成されている。また、本体部２３０ａが、図５Ａに示す配管２５０に接続しており、配管２５０が高炉１の固定部に取り付けられている。
なお、噴出口２３０ｂは、パージ用媒体Ｇを外部に噴出するためのものであり、また、本体部２３０ａ及び突出部２３０ｃは、パージ用媒体Ｇを噴出口２３０ｂに導入するためのものである。

【0056】

図６Ｂは、図６Ａ（ａ）のＣ－Ｃ断面図、図６Ｃは図６Ａ（ａ）のＤ－Ｄ断面図である。検出波透過板２００を透過し、第１ノズル２３０に入射する検出波Ｍにおいて、図６Ｂに実線で示すように、検出波Ｍの一部は、ノズル先端の噴出口２３０ｂにより入射方向と同方向に反射される。この入射方向と同方向の反射波が、検出波透過板２００を透過する検出波Ｍと干渉し、送受信手段１３０から送信される検出波Ｍの送信強度を減衰させる。そのため、噴出口２３０ｂで反射される検出波Ｍをより少なくするためには噴出口２３０ｂの開口面積をより小さくすればよく、例えば噴出口２３０ｂを本体部２３０ａに沿って線状に配置するとともに、噴出口２３０ｂの開口形状を、図６Ａ（ａ）に示すように、本体部２３０ａの長手方向を長径とする横長にする。噴出口２３０ｂの短径が短いほど、噴出口２３０ｂで反射される検出波Ｍを少なくすることができる。
また、図６Ｃに実線で示すように、噴出口２３０ｂと噴出口２３０ｂとの間では、検出波Ｍは本体部２３０ａの外周面で反射され、その一部が入射方向と同方向に反射される。
このように、検出波Ｍの一部が、本体部２３０ａの長手方向に沿って、線状に反射される。

【0057】

一方、その他の検出波Ｍは、図６Ｂ及び図６Ｃに破線で示すように、本体部２３０ａの外周面により種々の方向に反射される。

【0058】

上記のように、入射方向と同方向に反射される検出波を、入射方向とは異なる方向に反射される検出波よりも少なくすることにより、高炉１の開口部２に突出している第１ノズル２３０による反射波の影響を、実質的に排除することができる。

【0059】

＜第４実施形態＞
図７に示すように、検出波透過板２００の高炉１側の面２０１に向けて横方向、すなわち、検出波透過板２００の面方向に水平な方向からパージ用媒体Ｇを噴出する第２ノズル２６０を更に付加することもできる。第４実施形態は第１実施形態と組み合わせることで、測定時において、第２ノズル２６０は、ケーシング１８０の開口１８５を通じてパージ用媒体Ｇを噴出し、検出波透過板２００の面２０１への高炉１からの粉塵の付着を抑制することができ、非測定時において、遮断板２１０を閉じ、第１ノズル２３０から検出波透過板２００の面２０１に向けパージ用媒体Ｇを噴出し、面２０１に付着した粉塵を除去することができるため、確実に面２０１の粉塵付着を防止することができる。

【0060】

上記第１～第４実施形態において、検出波透過板２００の面２０１に付着した粉塵を除去する時期としては、定期的に測定を停止する（即ち、非測定時）他、以下のように判断することができる。

【0061】

例えば、受信強度をモニターし、粉塵が検出波透過板２００に付着して遮断板２１０からの反射波の受信強度が所定の閾値よりも低下した時に、第１ノズル２３０からパージ用媒体Ｇを噴出することができる。

【符号の説明】

【0062】

１ 高炉
２ 開口部
１００ 検出装置（高炉内装入物の表面プロフィール検出装置）
１１０ 回転軸
１１３ モータ
１１４ 連結棒
１１７ リンク機構
１２０ 回転板
１３０ 送受信手段
１３５ アンテナ
１３８ 角度固定反射板
１３８Ａ 第１の角度固定反射板
１３８Ｂ 第２の角度固定反射板
１３８Ｃ 第３の角度固定反射板
１４０ 角度可変反射板
１７０ 側壁
１７５ 開口
１８０ ケーシング
１８５ 開口
２００ 検出波透過板
２０１ （検出波透過板における）高炉側の面
２１０ 遮断板
２１５ 蓋部材
２２０ 回転軸
２２５ 回転軸
２３０ 第１ノズル
２４０ 配管
２５０ 配管
２６０ 第２ノズル
３００ シリンダ
Ｇ パージ用媒体
Ｍ 検出波

【要約】

【課題】高炉内に浮遊している粉塵の検出装置内への侵入を防止するとともに、検出波の送受信をより正確に安定して行う。
【解決手段】高炉内装入物の表面プロフィール検出装置１００は、検出波Ｍを送受信するための開口１７５を閉鎖するとともに、開口１７５の中心を軸線として高炉１の開口部２と略平行を維持して平行に回転する検出波透過板２００と、検出波透過板２００を覆う遮断板２１０と、検出波透過板２００と遮断板２１０との間に配置され、かつ、検出波透過板２００の高炉１側の面２０１に対して下方からパージ用媒体Ｇを噴出する第１ノズル２３０とを備え、炉内に浮遊し、高炉１の開口部２から侵入して検出波透過板２００の高炉側の面２０１に付着している粉塵を、第１ノズル２３０からパージ用媒体Ｇを噴出して除去する。
【選択図】図３Ａ

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図7】