JP2009236898A - Radiation temperature measuring device and radiation temperature measuring method - Google Patents

Radiation temperature measuring device and radiation temperature measuring method Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a radiation temperature measuring device and a radiation temperature measuring method, capable of measuring even the temperature of a temperature measuring object being a melt unspecified in advance in accurate emissivity in a noncontact state, such as molten slag included in molten pig iron, for example, from a blast furnace. <P>SOLUTION: This radiation temperature measuring device 100 is provided for measuring the temperature of the temperature measuring object being the melt unspecified in advance in emissivity and transmitting at least a part of the heat emitted light. This radiation temperature measuring device 100 has an imaging part 110 for imaging the distribution of heat emitted luminance of the temperature measuring object, a highest luminance detecting part 123 for detecting the highest luminance in a pickup image imaged by the imaging part 110, and a temperature calculating part 124 for calculating the temperature of the temperature measuring object based on the highest luminance detected by the highest luminance detecting part 123. This radiation temperature measuring device 100 can measure even the temperature of the temperature measuring object unspecified in the accurate emissivity. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、放射率が予め特定されておらず、熱放射光の少なくとも一部を透過させる溶融物である測温対象の温度を測定する放射測温装置及び放射測温方法に関する。   The present invention relates to a radiation temperature measurement device and a radiation temperature measurement method for measuring a temperature of a temperature measurement object, which is a melt that transmits at least a part of heat radiation light, and whose emissivity is not specified in advance.

測温対象の温度を測定する測温装置としては、大きく分けて接触式と非接触式に分かれる。接触式の測温装置としては、例えば熱電対型・抵抗型・液柱型など様々な種類の測温装置が挙げられる。これらの接触式の測温装置は、熱伝導を利用する場合が多く、測温対象に直接接触する必要がある。従って、例えば高温の測温対象を測温使用とする場合、接触式の測温装置の耐熱性が要求される。   The temperature measuring device for measuring the temperature of the temperature measuring object is roughly divided into a contact type and a non-contact type. Examples of the contact-type temperature measuring device include various types of temperature measuring devices such as a thermocouple type, a resistance type, and a liquid column type. These contact-type temperature measuring devices often use heat conduction and need to be in direct contact with the temperature measurement object. Therefore, for example, when a high temperature temperature measurement object is used for temperature measurement, the heat resistance of the contact type temperature measurement device is required.

しかしながら、例えば製鉄所における高炉の出銑口から流出する溶銑(高炉から取り出される溶融した銑鉄)や溶融スラグ(溶銑と共に取り出される溶融した酸化物)など複数の物質が混合された溶融物のように測温対象が非常に高温である場合、かかる高温に対する耐熱性を確保することは難しい。よって、温度が測定できたとしても、接触式の測温装置の感温部が熱的に破損してしまい続けて使用することができない場合が多く、連続的な温度測定を行うことは難しい。しかし、溶銑や溶融スラグの温度には炉内の温度が反映されており、溶銑や溶融スラグの温度を測定することは、高炉の操業状態を判断する上で重要な指標となる。この製鉄プロセス以外の様々な工業分野において、高温の測温対象を測定でき、かつ、連続的にあるいは繰り返して使用することができる測温装置が希求されている。   However, for example, as a molten material in which a plurality of substances are mixed such as molten iron flowing out from the blast furnace outlet at the steel works (molten pig iron taken out from the blast furnace) and molten slag (molten oxide taken out together with the molten iron) When the temperature measurement object is very high temperature, it is difficult to ensure heat resistance against such high temperature. Therefore, even if the temperature can be measured, the temperature sensing part of the contact-type temperature measuring device is often thermally damaged and cannot be used continuously, and it is difficult to perform continuous temperature measurement. However, the temperature in the furnace is reflected in the temperature of the molten iron and molten slag, and measuring the temperature of the molten iron and molten slag is an important index for judging the operating state of the blast furnace. In various industrial fields other than the iron making process, a temperature measuring device that can measure a high temperature temperature measuring object and can be used continuously or repeatedly is desired.

そこで、特許文献1には、測温対象の温度を非接触で測定することができる測温装置が開示されている。この非接触式の測温装置は、測温対象である複数の物質が混合された溶融物から発せられる熱放射光の熱放射輝度を観測して測温対象の温度を測定する。熱放射を利用した温度測定では、その測温対象の放射率が重要である。そこで、この特許文献1は、測温対象を高速シャッタを有する撮像装置で撮像して得た、溶銑部分が分離した撮像画像中から、放射率が判っている溶銑の輝度を抽出し、その輝度から溶銑の温度を測定することに成功している。   Therefore, Patent Document 1 discloses a temperature measuring device that can measure the temperature of a temperature measurement object in a non-contact manner. This non-contact temperature measuring device measures the temperature of the temperature measurement object by observing the thermal radiance of the heat radiation emitted from the melt in which a plurality of substances to be temperature measurement are mixed. In temperature measurement using thermal radiation, the emissivity of the temperature measurement object is important. Therefore, this patent document 1 extracts the brightness of hot metal having a known emissivity from a picked-up image obtained by imaging a temperature measurement object with an imaging device having a high-speed shutter and separated from the hot metal part. We have succeeded in measuring the temperature of hot metal from

特開2006−119110号公報JP 2006-119110 A

しかしながら、溶融スラグには、放射率の異なる例えばシリカ・アルミナ・石灰などが未知の比率で含まれており、溶融スラグ自体も混合物の一つと扱え、この溶融スラグの放射率を特定することは難しい。よって、特許文献1に記載の放射測温装置では、放射率が判っている溶銑の温度を測定することはできるものの、溶融スラグなどのように正確な放射率が判っていないため正確な放射率が予め特定されていないような測温対象の温度を、正確に測定することは難しい。また、溶銑と溶融スラグ、又は、溶融スラグに混合されている物質が不均一に混濁しており、かつ、高炉からの出銑時のようにその表面が平坦ではなく著しく波立っているような状態では、瞬間的な波の形状が見かけの放射率に影響するので、溶銑の温度を測定することが困難になる場合もあった。   However, molten slag contains different emissivities such as silica, alumina, lime, etc. at unknown ratios, and the molten slag itself can be treated as one of the mixtures, and it is difficult to specify the emissivity of this molten slag. . Therefore, in the radiation temperature measuring device described in Patent Document 1, although the temperature of the hot metal with which the emissivity is known can be measured, the exact emissivity is not known because the exact emissivity such as molten slag is not known. It is difficult to accurately measure the temperature of the temperature measurement object that is not specified in advance. Also, the hot metal and molten slag, or the material mixed in the molten slag is non-uniformly turbid, and the surface is not flat, such as when leaving the blast furnace, and the surface is significantly undulated. Under certain conditions, the instantaneous wave shape affects the apparent emissivity, which may make it difficult to measure the hot metal temperature.

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、例えば高炉からの出銑流に含まれる溶融スラグのように、正確な放射率が予め特定されていない溶融物である測温対象の温度を、非接触で測温することにある。   Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to specify an accurate emissivity in advance, for example, molten slag contained in the slag flow from the blast furnace. It is to measure the temperature of the temperature measurement object that is not melted in a non-contact manner.

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、放射率が予め特定されておらず、熱放射光の少なくとも一部を透過させる溶融物である測温対象の温度を測定する放射測温装置であって、上記測温対象から発せられる上記熱放射光の熱放射輝度の分布を撮像する撮像部と、上記撮像部が撮像した撮像画像中の最高輝度を検出する最高輝度検出部と、上記最高輝度検出部が検出した最高輝度に基づいて、上記測温対象の温度を算出する温度算出部と、を有し、上記温度算出部は、上記熱放射光に対する上記測温対象の大気との界面の反射損失をlnとすると、上記最高輝度における上記測温対象の放射率として(1−ln)〜1のいずれかの値を使用して、上記測温対象の温度を算出することを特徴とする、放射測温装置が提供される。   In order to solve the above-described problem, according to an aspect of the present invention, radiation that measures the temperature of a temperature measurement object, which is a melt that transmits at least part of heat radiation light, is not specified in advance. An imaging unit for imaging the distribution of thermal radiance of the thermal radiation emitted from the temperature measurement object, and a maximum luminance detection unit for detecting the maximum luminance in the captured image captured by the imaging unit And a temperature calculation unit that calculates the temperature of the temperature measurement object based on the maximum luminance detected by the maximum luminance detection unit, the temperature calculation unit of the temperature measurement object with respect to the thermal radiation light When the reflection loss at the interface with the atmosphere is ln, the temperature of the temperature measurement object is calculated using any value of (1-ln) to 1 as the emissivity of the temperature measurement object at the highest luminance. A radiation temperature measuring device is provided.

この構成によれば、撮像部により、放射率が予め特定されていない溶融物の測温対象から発せられる熱放射光の熱放射輝度の分布を撮像することができる。つまり、撮像部が撮像する撮像画像には、輝度分布が含まれる。なお、この輝度分布は、例えば、撮像部が有する撮像素子に応じ、各画素毎の輝度に対応した濃度(強度ともいう。)の撮像画像における分布として表されてもよい。そして、最高輝度検出部により、この撮像画像中に含まれる最高輝度を検出することができる。そして、温度算出部により、最高輝度に基づいて、測温対象の温度を算出することができる。この際、温度算出部は、自らが発した熱放射光の少なくとも一部を透過する測温対象の温度を、その放射率を(1−ln)〜1とすることにより、算出することができる。つまり、温度算出部は、例えばPlanckの放射式やWienの式などのような高温物体の熱放射輝度と黒体との関係を用い、測温対象の放射率を(1−ln)〜1のいずれかの値とし、かつ、測温対象の熱放射輝度を撮像画像中の最高輝度として、測温対象の温度を算出することができる。   According to this configuration, the imaging unit can image the distribution of the thermal radiance of the thermal radiation emitted from the temperature measurement object of the melt whose emissivity is not specified in advance. That is, the captured image captured by the imaging unit includes a luminance distribution. Note that this luminance distribution may be represented as, for example, a distribution in a captured image having a density (also referred to as intensity) corresponding to the luminance of each pixel in accordance with the imaging element included in the imaging unit. Then, the maximum luminance detection unit can detect the maximum luminance included in the captured image. Then, the temperature calculation unit can calculate the temperature to be measured based on the maximum luminance. At this time, the temperature calculation unit can calculate the temperature of the temperature measurement target that transmits at least a part of the thermal radiation emitted by itself by setting the emissivity to (1-ln) to 1. . That is, the temperature calculation unit uses the relationship between the thermal radiance of a high-temperature object such as Planck's radiation equation or Wien's equation and a black body, and sets the emissivity of the temperature measurement object to (1−ln) −1. It is possible to calculate the temperature of the temperature measurement target with any value and with the thermal radiance of the temperature measurement target as the maximum brightness in the captured image.

また、上記温度算出部は、上記測温対象が高炉から出銑される出銑流に含まれる溶融スラグである場合、上記最高輝度における上記測温対象の放射率として0.96〜1のいずれかの値を使用して、上記溶融スラグの温度を算出してもよい。
この構成によれば、放射率が測定できない溶融スラグの温度を、その放射率を0.96〜1とすることにより、算出することができる。つまり、この際、温度算出部は、例えばPlanckの放射式やWienの式などのような高温物体の熱放射輝度と黒体との関係を用い、測温対象の放射率を0.96〜1のいずれかの値とし、かつ、溶融スラグの熱放射輝度を撮像画像中の最高輝度として、溶融スラグの温度を算出することができる。
In addition, when the temperature measurement object is a molten slag included in the tidal stream discharged from the blast furnace, the temperature calculation unit may be any one of 0.96 to 1 as the emissivity of the temperature measurement object at the highest luminance. Such temperature may be used to calculate the temperature of the molten slag.
According to this configuration, the temperature of the molten slag whose emissivity cannot be measured can be calculated by setting the emissivity to 0.96 to 1. That is, at this time, the temperature calculation unit uses the relationship between the thermal radiance of a high-temperature object and a black body, such as Planck's radiation equation and Wien's equation, for example, and sets the emissivity of the temperature measurement object to 0.96-1 And the temperature of the molten slag can be calculated with the thermal radiance of the molten slag as the highest luminance in the captured image.

また、上記温度算出部は、上記測温対象の表面が波立った状態である場合、該波の大きさに応じた値を上記放射率として使用してもよい。
ここでは、表面が波立っている測温対象、つまり、表面に凹凸がある測温対象の温度を測定する。波の谷間(凹部)に位置する部位において、測温対象の熱放射により発せられる光は、当該測温対象の表面から発せられる直接光以外にも、その直接光が測温対象で反射した反射光をも含む。従って、最高輝度検出部は、直接光及び反射光を含む光の輝度を、最高輝度として検出することができ、温度算出部は、この最高輝度に基づいて、測温対象の温度を算出することができる。この際、波の大きさにより、反射光を含むか否か又は何次の反射光まで含むかが異なるが、上記構成によれば、この波の大きさに応じた値を放射率として使用する。よって、より正確な温度測定が可能となる。なお、放射率を決定する際に使用される波の大きさは、直接光の反射が起こりうる大きさに適宜設定されることが望ましい。
In addition, when the surface of the temperature measurement object is in a wavy state, the temperature calculation unit may use a value corresponding to the magnitude of the wave as the emissivity.
Here, the temperature of the temperature measurement object whose surface is rippled, that is, the temperature measurement object whose surface is uneven is measured. In the part located in the wave valley (concave), the light emitted by the thermal radiation of the temperature measurement object is reflected by the direct light reflected by the temperature measurement object in addition to the direct light emitted from the surface of the temperature measurement object. Including light. Therefore, the maximum luminance detection unit can detect the luminance of light including direct light and reflected light as the maximum luminance, and the temperature calculation unit calculates the temperature of the temperature measurement object based on the maximum luminance. Can do. At this time, whether or not the reflected light is included or the order of the reflected light is different depending on the magnitude of the wave, but according to the above configuration, a value corresponding to the magnitude of the wave is used as the emissivity. . Therefore, more accurate temperature measurement is possible. It should be noted that the size of the wave used when determining the emissivity is desirably set as appropriate so that direct light reflection can occur.

また、上記温度算出部は、上記測温対象の表面が波立った状態である場合、上記最高輝度における上記測温対象の放射率として1を使用して、上記測温対象の温度を算出してもよい。
ここでは、表面が波立っている測温対象、つまり、表面に凹凸がある測温対象の温度を測定する。この構成によれば、温度算出部は、最高輝度における測温対象の放射率を1として、測温対象の温度を算出することができる。つまり、温度算出部は、例えばPlanckの放射式やWienの式などのような高温物体の熱放射輝度と黒体との関係を用い、測温対象の放射率を1とし、かつ、測温対象の熱放射輝度を撮像画像中の最高輝度として、測温対象の温度を算出することができる。なお、上述の通り、表面に波が生じている場合、撮像部により撮像される熱放射輝度の分布には、直接光だけでなく反射光も含まれる。従って、このように波立っている溶融物の最高輝度に対する放射率は1に近づく。また、仮に、その溶融物が熱放射輝度の少なくとも一部を透過させる場合、その溶融物の厚みが厚くなるほど、見かけの放射率(実効放射率)は1に近づく。従って、この構成によれば、放射率を1と近似することにより、放射率が未知の測温対象の温度を測定することを可能にしている。
Further, the temperature calculation unit calculates the temperature of the temperature measurement object by using 1 as the emissivity of the temperature measurement object at the highest luminance when the surface of the temperature measurement object is in a wavy state. May be.
Here, the temperature of the temperature measurement object whose surface is rippled, that is, the temperature measurement object whose surface is uneven is measured. According to this configuration, the temperature calculation unit can calculate the temperature of the temperature measurement object by setting the emissivity of the temperature measurement object to 1 at the maximum luminance. In other words, the temperature calculation unit uses the relationship between the thermal radiance of a high-temperature object and a black body, such as Planck's radiation equation and Wien's equation, and the emissivity of the temperature measurement object is 1, and the temperature measurement object The temperature of the temperature measurement target can be calculated with the thermal radiance of the temperature as the highest luminance in the captured image. As described above, when waves are generated on the surface, the distribution of thermal radiance captured by the imaging unit includes not only direct light but also reflected light. Therefore, the emissivity for the highest luminance of the melt that is waved in this way approaches 1. If the melt transmits at least part of the thermal radiance, the apparent emissivity (effective emissivity) approaches 1 as the thickness of the melt increases. Therefore, according to this configuration, by approximating the emissivity to 1, it is possible to measure the temperature of the temperature measurement object whose emissivity is unknown.

また、上記最高輝度検出部は、上記撮像部が撮像した複数の撮像画像にわたる上記最高輝度を検出してもよい。
この構成によれば、最高輝度検出部は、複数枚の撮像画像の中から最高輝度を検出する。上述の通り、最高輝度検出部は、撮像画像中の最高輝度を検出するが、測温対象が溶融物であるので、測温対象の厚みや表面状態は変化し、その変化に応じて最高輝度も変化する。そこで、上記構成では、測温対象を複数枚撮像して、その複数の撮像画像にわたる最高輝度を検出することにより、厚みや表面状態に依存しない最も高い最高輝度を検出できる確率を高めることを可能にしている。例えば、測温対象の厚みに最高輝度の放射率が依存する場合、測温対象の厚みが最大となった最高輝度が検出される確率を高めることができる。また、更に例えば、測温対象の表面状態(波の形状)に依存する反射光が撮像画像に含まれる確率をも高めることができる。よって、放射測温装置の温度測定精度を向上させることができる。
The maximum luminance detection unit may detect the maximum luminance over a plurality of captured images captured by the imaging unit.
According to this configuration, the maximum luminance detection unit detects the maximum luminance from a plurality of captured images. As described above, the maximum brightness detection unit detects the maximum brightness in the captured image. However, since the temperature measurement target is a melt, the thickness and surface state of the temperature measurement target change, and the maximum brightness according to the change. Also changes. Therefore, with the above configuration, it is possible to increase the probability of detecting the highest maximum luminance independent of the thickness and surface state by imaging a plurality of temperature measurement objects and detecting the maximum luminance over the plurality of captured images. I have to. For example, when the emissivity of the maximum luminance depends on the thickness of the temperature measurement target, the probability that the maximum luminance at which the thickness of the temperature measurement target is maximum can be detected can be increased. Furthermore, for example, the probability that reflected light depending on the surface state (wave shape) of the temperature measurement target is included in the captured image can be increased. Therefore, the temperature measurement accuracy of the radiation temperature measuring device can be improved.

また、上記撮像部は、上記測温対象の流動状態に応じた所定時間、撮像素子を露光する高速シャッターを有してもよい。
この構成によれば、高速シャッターにより、撮像素子を露光する時間を測温対象の流動状態(波立ちや測温対象の厚みの変化状態)に応じた所定時間にすることができる。従って、撮像部は、流動する測温対象が像流れしぼやけて撮像され、最高輝度が他の輝度と平均化されてしまうことを防止し、直接光及び反射光を含む光の輝度を撮像画像に含めることができる。
The imaging unit may include a high-speed shutter that exposes the imaging device for a predetermined time according to the flow state of the temperature measurement target.
According to this configuration, the high-speed shutter can set the time for exposing the image sensor to a predetermined time according to the flow state of the temperature measurement object (the undulation or the change in the thickness of the temperature measurement object). Therefore, the imaging unit prevents the flowing temperature measurement object from being imaged and blurred and taking the luminance of light including direct light and reflected light to prevent the maximum luminance from being averaged with other luminance. Can be included.

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、放射率が予め特定されておらず、熱放射光の少なくとも一部を透過させる溶融物である測温対象の温度を測定する放射測温方法であって、上記測温対象の上記熱放射輝度の分布を撮像する撮像ステップと、上記撮像ステップで撮像した撮像画像中の最高輝度を検出する最高輝度検出ステップと、上記最高輝度検出ステップで検出した最高輝度に基づいて、上記測温対象の温度を算出する温度算出ステップと、を有し、上記温度算出ステップでは、上記該熱放射光に対する上記測温対象の大気との界面の反射損失をlnとすると、上記最高輝度における上記測温対象の放射率として(1−ln)〜1のいずれかの値を使用して、上記測温対象の温度を算出することを特徴とする、放射測温方法が提供される。
この構成によれば、測温対象の温度を算出することができる。
In order to solve the above problem, according to another aspect of the present invention, the emissivity is not specified in advance, and the temperature of the temperature measurement object that is a melt that transmits at least part of the heat radiation light is set. A radiation temperature measurement method for measuring, an imaging step for imaging the thermal radiance distribution of the temperature measurement object, a maximum luminance detection step for detecting the maximum luminance in the captured image captured in the imaging step, and A temperature calculating step for calculating a temperature of the temperature measurement object based on the highest luminance detected in the maximum luminance detection step, and in the temperature calculation step, the temperature measurement object air with respect to the heat radiation light and When the reflection loss at the interface of ln is assumed to be ln, the temperature of the temperature measurement object is calculated using any value of (1-ln) to 1 as the emissivity of the temperature measurement object at the highest luminance. Features Ihaka temperature method is provided.
According to this configuration, the temperature of the temperature measurement target can be calculated.

また、上記温度算出ステップでは、上記測温対象が高炉から出銑される出銑流に含まれる溶融スラグである場合、上記最高輝度における上記測温対象の放射率として0.96〜1のいずれかの値を使用して、上記溶融スラグの温度を算出してもよい。   Further, in the temperature calculation step, when the temperature measurement object is a molten slag included in the tidal stream discharged from the blast furnace, the emissivity of the temperature measurement object at any one of 0.96 to 1 at the highest luminance is selected. Such temperature may be used to calculate the temperature of the molten slag.

また、上記温度算出ステップでは、上記測温対象の表面が波立った状態である場合、該波の大きさに応じた値を上記放射率として使用してもよい。   In the temperature calculation step, when the surface of the temperature measurement object is in a wavy state, a value corresponding to the magnitude of the wave may be used as the emissivity.

また、上記温度算出ステップでは、上記測温対象の表面が波立った状態である場合、上記最高輝度における上記測温対象の放射率として1を使用して、上記測温対象の温度を算出してもよい。   In the temperature calculation step, when the surface of the temperature measurement object is in a wavy state, the temperature measurement object temperature is calculated using 1 as the emissivity of the temperature measurement object at the highest luminance. May be.

また、上記最高輝度検出ステップでは、上記撮像部が撮像した複数の撮像画像にわたる上記最高輝度を検出してもよい。   In the highest luminance detection step, the highest luminance over a plurality of captured images taken by the imaging unit may be detected.

また、上記撮像ステップでは、高速シャッターにより、上記測温対象の流動状態に応じた所定時間、撮像素子を露光してもよい。   In the imaging step, the imaging element may be exposed for a predetermined time according to the flow state of the temperature measurement object with a high-speed shutter.

以上説明したように本発明によれば、例えば高炉からの出銑流に含まれる溶融スラグのように、正確な放射率が予め特定されていない溶融物である測温対象の温度をも、非接触で測温することができる。   As described above, according to the present invention, for example, the temperature of a temperature measurement object, which is a melt whose accurate emissivity is not specified in advance, such as molten slag contained in the outflow from a blast furnace, Temperature can be measured by contact.

本発明の一実施形態に係る放射測温装置の構成について説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the structure of the radiation temperature measuring apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 溶融スラグの見かけの放射率について説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the apparent emissivity of a molten slag. 溶融スラグの見かけの放射率について説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the apparent emissivity of a molten slag. 溶融スラグの厚みと実効放射率との関係について説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the relationship between the thickness of molten slag, and an effective emissivity. 溶融スラグの見かけの放射率について説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the apparent emissivity of a molten slag. 溶融スラグの平坦表面放射率と見かけの放射率との関係について説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the relationship between the flat surface emissivity of a molten slag, and an apparent emissivity. 溶融スラグの平坦表面放射率と見かけの放射率との関係について説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the relationship between the flat surface emissivity of a molten slag, and an apparent emissivity. 本発明の一実施形態に係る放射測温装置による温度校正について説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the temperature calibration by the radiation thermometer which concerns on one Embodiment of this invention. 同実施形態に係る放射測温装置の動作について説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating operation | movement of the radiation temperature measuring device which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る放射測温装置による測定例について説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the example of a measurement by the radiation temperature measuring device which concerns on the same embodiment. 高炉から出銑される出銑流について説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the tidal flow discharged from a blast furnace. 高炉から出銑される出銑流による熱放射輝度ヒストグラムについて説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the thermal radiance histogram by the tidal current output from a blast furnace.

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。   Exemplary embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.

本発明の一実施形態に係る放射測温装置は、様々な溶融物である測温対象を測定することができるが、特に、正確な放射率が未知であったり、正確な放射率の測定が難しい場合など、放射率が予め特定されておらず、かつ、自らが発する熱放射光の少なくとも一部を透過させる溶融物の測温対象を、測定することが可能である。放射率が予め特定されていない場合の例としては、例えば、測温対象が溶融していて、表面に波が発生するなど、その表面状態が流動する場合、放射率が測温対象の厚みに依存するがその厚みが予め特定されていない場合、測温対象が混合物でその混合比が予め特定されていない場合、測温対象の成分等が予め特定されていない場合などが挙げられる。本発明の一実施形態に係る放射測温装置は、これらのような放射率が未知な測温対象の温度を、正確に測定することが可能である。なお、もちろん、この放射測温装置は、放射率が既知の測温対象や、あるいは溶融物ではない測温対象をも測定可能であることは言うまでもない。   The radiation temperature measuring device according to the embodiment of the present invention can measure a temperature measurement object that is various melts, but in particular, the accurate emissivity is unknown or the accurate emissivity measurement is possible. In a difficult case, it is possible to measure a temperature measurement object of a melt whose emissivity is not specified in advance and which transmits at least part of the thermal radiation emitted by itself. As an example of the case where the emissivity is not specified in advance, for example, when the surface of the temperature measurement object is melted and a wave is generated on the surface, the emissivity is equal to the thickness of the temperature measurement object. Depending on the case, the thickness is not specified in advance, the temperature measurement target is a mixture and the mixing ratio is not specified in advance, the temperature measurement target component is not specified in advance, and the like. The radiation temperature measuring device according to an embodiment of the present invention can accurately measure the temperature of a temperature measurement object whose emissivity is unknown. Needless to say, this radiation temperature measuring device can also measure a temperature measurement object whose emissivity is known or a temperature measurement object that is not a melt.

以下では、説明の便宜上、このような測温対象として、製鉄所における高炉の出銑口から出銑される出銑流に含まれる「溶融スラグ」を例に挙げて説明する。この例の場合、出銑口からは、もちろん溶融スラグだけでなく溶銑も出銑される。本発明の一実施形態に係る放射測温装置は、一つの測温対象だけでなく、例えば溶銑及び溶融スラグなどの複数の溶融物が混在した状態の測温対象をも測温することができる。本発明の一実施形態に係る放射測温装置が奏することができるこれらの効果などをより明確に説明するなどのために、この放射測温装置について説明する前に、以下で例示する高炉における温度測定の概要について、図1,図11,図12を参照しつつ説明する。ただし、本発明の一実施形態に係る放射測温装置は、以下で例示する溶融スラグだけでなく様々な測温対象の温度を測定することができることは、上述の通りである。   Below, for convenience of explanation, as such a temperature measurement object, “molten slag” included in the tidal stream discharged from the outlet of the blast furnace in the ironworks will be described as an example. In the case of this example, not only molten slag but also molten iron is output from the outlet. The radiation temperature measuring device according to the embodiment of the present invention can measure not only one temperature measuring object but also a temperature measuring object in a state where a plurality of melts such as hot metal and molten slag are mixed. . Before describing the radiation temperature measuring device in order to more clearly describe these effects that the radiation temperature measuring device according to the embodiment of the present invention can exhibit, the temperature in the blast furnace exemplified below is described. An outline of the measurement will be described with reference to FIGS. However, as described above, the radiation temperature measuring device according to the embodiment of the present invention can measure not only the molten slag exemplified below but also various temperatures to be measured.

<1.高炉における温度測定>
図1は、本発明の一実施形態に係る放射測温装置の構成について説明するための説明図である。図11は、高炉から出銑される出銑流について説明するための説明図である。図12は、高炉から出銑される出銑流による熱放射輝度ヒストグラムについて説明するための説明図である。
<1. Temperature measurement in blast furnace>
FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining a configuration of a radiation temperature measuring device according to an embodiment of the present invention. FIG. 11 is an explanatory diagram for explaining a tapping flow discharged from the blast furnace. FIG. 12 is an explanatory diagram for explaining a thermal radiance histogram due to the tidal flow output from the blast furnace.

(1−1.高炉操業の概要)
製鉄所の高炉は、鉄鉱石・コークス・石灰石などから高温の還元反応を利用して溶銑及び溶融スラグを生成する。この高炉の炉底には、溶銑及び溶融スラグが滴下して湯溜まりを形成している。図1に示すように、高炉の側面における湯溜まりの位置には、出銑口10が設けられており、この出銑口10に貫通孔11を開けることにより、溶銑及び溶融スラグの混合物(以下「出銑流1」ともいう。)が流出する。出銑口10にはマッド材が充填されており、ドリル等で機械的に貫通孔11を開孔する。貫通孔11の開孔直後の出銑口径(貫通孔11の口径)は、ドリル径にほぼ等しいが、出銑の経過と共に侵食され、次第に拡大する。出銑開始時は出銑流量が炉内での溶銑及び溶融スラグの生成量よりも少なく、炉内の溶銑及び溶融スラグ量は、増加する。出銑を続けると出銑口径が拡大する。この出銑口径の拡大に伴い出銑流量が増加して、炉内の湯溜まり量が低下に転じる。通常は出銑開始から2〜4時間程度で、湯面レベルが出銑口付近まで低下するので、マッド材を出銑口10の貫通孔11に充填して、出銑口10を閉塞させる。このような出銑作業を繰り返しながら銑鉄が製造される。出銑された溶銑及び溶融スラグは、出銑樋12を搬送されて、出銑樋12後尾において比重分離される。
(1-1. Overview of blast furnace operation)
Ironworks blast furnaces produce hot metal and molten slag from iron ore, coke, limestone, etc. using a high-temperature reduction reaction. Hot metal and molten slag are dripped at the bottom of the blast furnace to form a hot water pool. As shown in FIG. 1, a pouring hole 10 is provided at the position of the hot water pool on the side surface of the blast furnace. "It is also called" Outflow 1 ") flows out. The spout 10 is filled with mud material, and the through hole 11 is mechanically opened with a drill or the like. The diameter of the tap hole immediately after opening of the through hole 11 (the diameter of the through hole 11) is substantially equal to the diameter of the drill, but erodes with the progress of the tap hole and gradually expands. At the start of brewing, the brewing flow rate is less than the amount of hot metal and molten slag produced in the furnace, and the amount of hot metal and molten slag in the furnace increases. If you continue the output, the output diameter will increase. As the tap diameter increases, the tap flow increases, and the amount of hot water in the furnace starts to decrease. Normally, since the level of the hot water drops to the vicinity of the tap opening in about 2 to 4 hours from the start of the tapping, the mud material is filled in the through hole 11 of the tapping opening 10 to block the tapping opening 10. Pig iron is manufactured while repeating such a tapping operation. The hot metal and molten slag that have been fed out are transported through the feed 12 and are separated by specific gravity at the tail of the feed 12.

出銑口10から取り出される出銑流の温度(以下「出銑温度」ともいう。)は、内部を直接観察できない炉下部の熱状態を知る重要な情報である。出銑温度が低下すれば炉内の還元反応の活性が悪化している可能性がある。出銑温度は時間経過にも着目する必要があり、急激な温度変化は炉内で何らかの非定常状態が発生している疑いがある。そこで、高炉を適正に操業するためには、出銑温度を測定して高炉の状況を迅速かつ的確に判断して操業アクションをとる必要がある。このように出銑温度は、常に注意深く監視すべき操業情報である。なお、溶銑及び溶融スラグは、炉内の湯溜まりの同一箇所から流出するので、両者に温度差はないことが予想される。   The temperature of the outlet flow taken out from the outlet 10 (hereinafter also referred to as “the output temperature”) is important information for knowing the thermal state of the lower part of the furnace where the inside cannot be observed directly. If the tapping temperature decreases, the activity of the reduction reaction in the furnace may be deteriorated. It is necessary to pay attention also to the temperature of the tapping temperature, and there is a suspicion that some unsteady state has occurred in the furnace due to the rapid temperature change. Therefore, in order to properly operate the blast furnace, it is necessary to measure the tapping temperature and quickly and accurately determine the condition of the blast furnace and take an operation action. Thus, the output temperature is operation information that should always be carefully monitored. In addition, since hot metal and molten slag flow out from the same location of the hot water pool in the furnace, it is expected that there is no temperature difference between them.

(1−2.関連技術に係る出銑温度測定方法)
次に、このような高炉で行われている関連技術に係る出銑温度の測定方法について説明する。関連技術による出銑温度の管理は、出銑樋12の下流において、溶銑の温度を熱電対で測定するのが一般的である。この温度測定方法は、「浸漬消耗型熱電対」と呼ばれる使い捨て熱電対プローブを人手で溶銑に浸漬するバッチ的測定方法である。熱電対を使用した接触式の測温装置は、精度・信頼性の高い測温が可能である。しかし、熱電対プローブは人手で浸漬されるので、出銑流1に作業者が接近する必要があり、更に出銑流1の高温により熱電対プローブは溶解するので、再利用できない場合が殆どである。そこで、関連技術による測温は、作業者が受ける負荷や貴金属熱電対プローブのコスト等の制約から、出銑中数回の間欠的な測定に限られる。また、出銑開始からしばらくの間は、出銑樋12を構成する耐火物により抜熱されるので、出銑樋12下流において測定される溶銑温度は、出銑口10から出銑された時点における温度(炉内状況を把握する上で真に知りたい温度)よりも低い恐れがある。
(1-2. Method for measuring output temperature according to related technology)
Next, a method for measuring the tapping temperature according to the related art performed in such a blast furnace will be described. In the management of the temperature of the hot metal according to the related art, the temperature of the hot metal is generally measured with a thermocouple downstream of the hot metal 12. This temperature measurement method is a batch measurement method in which a disposable thermocouple probe called “immersion-consumable thermocouple” is manually immersed in hot metal. Contact-type temperature measuring devices using thermocouples can measure temperature with high accuracy and reliability. However, since the thermocouple probe is immersed manually, it is necessary for the worker to approach the output stream 1 and the thermocouple probe dissolves due to the high temperature of the output stream 1, and in most cases cannot be reused. is there. Therefore, temperature measurement by related techniques is limited to intermittent measurement several times during output due to restrictions such as the load received by the operator and the cost of the noble metal thermocouple probe. Further, since the heat is removed by the refractory constituting the output 12 for a while after the start of the start, the hot metal temperature measured downstream of the output 12 is the time when the output is output from the output 10. There is a possibility that it is lower than the temperature (the temperature that you really want to know when you know the situation inside the furnace).

本発明の発明者らは、高温の溶融物の測温装置について鋭意研究を行った結果、出銑流から発せられる熱放射光の熱放射輝度の2次元分布を高速シャッタで撮像すると、溶銑と溶融スラグとが分離して観察できることを発見した(図11(c)等参照。)。そこで、本発明の発明者らは、この溶銑と溶融スラグとが分離して出銑されるという現象等について鋭意研究を行った結果、上記特許文献1に開示された放射測温装置を発明した。この放射測温装置は、出銑流の熱放射輝度の撮像画像中の、放射輝度に応じて撮像素子が出力した濃度(画像輝度)を解析して、濃度ヒストグラムを算出する。ここで、放射測温装置は、濃度ヒストグラム上における溶銑の像の分布ピークP1の画像輝度Lm(画素数が最大となる濃度)を検出することができる(図12参照。)。その結果、放射測温装置は、溶銑像分布ピークP1の画像輝度Lmから温度を算出することができる。本発明の発明者らが発明した関連技術に係る上記放射測温装置は、上記の接触式の測温装置などでは捉えることができない短時間の溶銑温度の変化を測定することができ、かつ、接触式の測温装置などでは作業者が近づくことができない出銑口近傍において測温できるので、非常に有用である。   The inventors of the present invention have conducted extensive research on a temperature measuring device for a high-temperature melt. As a result, when a two-dimensional distribution of the thermal radiance of thermal radiation emitted from the outflow is imaged with a high-speed shutter, It was discovered that the molten slag can be observed separately (see FIG. 11C, etc.). Therefore, the inventors of the present invention have devised the radiation temperature measuring device disclosed in Patent Document 1 as a result of intensive studies on the phenomenon that the molten iron and molten slag are separated and extracted. . This radiation temperature measuring device analyzes the density (image brightness) output by the image sensor in accordance with the radiance in the picked-up thermal radiance image, and calculates a density histogram. Here, the radiation temperature measuring device can detect the image luminance Lm (density at which the number of pixels is maximized) of the distribution peak P1 of the hot metal image on the density histogram (see FIG. 12). As a result, the radiation temperature measuring device can calculate the temperature from the image luminance Lm of the molten iron image distribution peak P1. The radiation temperature measuring device according to the related art invented by the inventors of the present invention can measure a change in the hot metal temperature in a short time that cannot be captured by the contact temperature measuring device, and the like, and A contact-type temperature measuring device or the like is very useful because it can measure the temperature in the vicinity of a spout where an operator cannot approach.

(1−3.関連技術に係る放射測温装置の改善点)
しかしながら、高炉の操業状態を管理する上では、溶銑温度を測定するだけでなく、溶銑と同様に高炉から流出する溶融スラグの温度をも測定することが望まれていた。一方、上記関連技術に係る特許文献1に記載の放射測温装置では、この溶融スラグの温度を測定できない。そこで、更に溶融スラグの温度を測定することができるような放射測温装置の開発が希求されていた。
(1-3. Improvement points of the radiation temperature measuring device according to related technology)
However, in managing the operating state of the blast furnace, it has been desired not only to measure the hot metal temperature but also to measure the temperature of the molten slag flowing out of the blast furnace in the same manner as the hot metal. On the other hand, the radiation temperature measuring device described in Patent Document 1 according to the related art cannot measure the temperature of the molten slag. Thus, there has been a demand for the development of a radiation temperature measuring device that can further measure the temperature of the molten slag.

この溶融スラグの測温が望まれる場合や、上記関連技術に係る放射測温装置により溶融スラグを測温できない場合などについて、詳しく説明すると以下の通りである。   The case where the temperature measurement of the molten slag is desired and the case where the temperature of the molten slag cannot be measured by the radiation temperature measuring device according to the related art will be described in detail as follows.

高炉からの出銑中は、溶銑と溶融スラグが同時に出銑口10から流出する時間が長いが、出銑初期(出銑を開始してからの所定期間)や出銑末期(貫通孔11をマッド材などで閉塞する前の所定期間)には、溶融スラグのみが出銑口10から流出することがある。図11には、出銑中の溶融スラグと溶銑の混合状態の変化の一例を示す。なお、図11は、紙面左方に出銑口10があり、出銑流が右方に流出している様子を示している。また、図11(a)〜(c)は、それぞれ、出銑直後・溶銑流出開始期・安定出銑期における出銑流の放射輝度の撮像画像を表し、撮像画像の出銑流中の濃度(画像輝度)が高い部位(明部)が、溶融スラグであり、また、濃度が低い部位(暗部)が溶銑である。   During the brewing from the blast furnace, it takes a long time for the molten iron and molten slag to flow out of the brewing port 10 at the same time, but the initial brewing (predetermined period after starting the brewing) During a predetermined period before being blocked with a mud material or the like, only molten slag may flow out of the spout 10. In FIG. 11, an example of the change of the mixing state of the molten slag and hot metal during a tapping is shown. In addition, FIG. 11 shows a state where the tapper 10 is on the left side of the page, and the tapper flows out to the right. FIGS. 11A to 11C show captured images of the radiance of the tidal current immediately after the tapping, the hot metal outflow start period, and the stable tapping period, respectively. A part (bright part) with high (image brightness) is molten slag, and a part (dark part) with low density is hot metal.

例えば、図11に示した例の場合には、出銑開始後約30分程度は、図11(a)に示すように溶融スラグ(明部)のみが流出する。その後数分間は、図11(b)に示すように溶銑(暗部)の流出量が徐々に増加する遷移期となる。更に時間が経過すると、図11(c)に示すように溶融スラグに対する溶銑比率が高い状態で安定する。この安定出銑期は、通常約2時間以上続き、その間溶銑が出銑される。上記関連技術に係る放射測温装置は、この熱画像上の溶銑領域(暗部の領域)に着目して溶銑温度を求める。よって、この放射測温装置は、溶銑が出銑流に含まれる溶銑流出開始期(図11(b))や安定出銑期(図11(c))において、溶銑の温度を測定して、炉内の操業状態を知ることができる。しかしながら、出銑開始後約30分程度の溶融スラグのみが流出する期間は、溶銑の温度を介して炉内の操業状態を知ることができない。   For example, in the case of the example shown in FIG. 11, only the molten slag (bright part) flows out as shown in FIG. The subsequent few minutes are a transition period in which the outflow amount of the molten iron (dark part) gradually increases as shown in FIG. When the time further elapses, the molten iron ratio with respect to the molten slag is stabilized in a high state as shown in FIG. This stable brewing period usually lasts about 2 hours or more, during which time molten iron is produced. The radiation temperature measuring device according to the related technique obtains the hot metal temperature by paying attention to the hot metal region (dark region) on the thermal image. Therefore, this radiation temperature measuring device measures the temperature of the hot metal in the hot metal outflow start period (FIG. 11 (b)) and the stable hot metal output period (FIG. 11 (c)) in which the hot metal is included in the hot metal flow, You can know the operating condition in the furnace. However, the operation state in the furnace cannot be known through the temperature of the hot metal during a period in which only the molten slag of about 30 minutes flows out after the start of pouring.

一方、より効果的かつ適正に高炉の操業状態を管理するためには、高炉内の熱状況についてはより多くの情報を得る必要がある。そして、出銑開始直後の高炉内部の温度も注目すべき情報である。出銑流が100%溶銑で構成されて溶融スラグを含まない場合はないことが経験的に知られているので、溶融スラグの温度を測定することができれば、出銑中の高炉の温度を出銑初期をも含め連続的に測定することが可能になる。従って、溶融スラグの温度を測定することができる放射測温装置の開発が希求されていた。   On the other hand, in order to manage the operating state of the blast furnace more effectively and appropriately, it is necessary to obtain more information about the heat state in the blast furnace. And the temperature inside the blast furnace immediately after the start of tapping is also noteworthy information. Since it is empirically known that the molten iron slag is composed of 100% molten iron and does not contain molten slag, if the molten slag temperature can be measured, the temperature of the blast furnace during extraction can be calculated. It becomes possible to measure continuously including the initial stage. Accordingly, there has been a demand for the development of a radiation temperature measuring device that can measure the temperature of the molten slag.

一方、上述の通り、関連技術に係る放射測温装置は、溶銑の熱放射光の放射輝度を表した撮像画像中の濃度(画像輝度)を抽出することができ、この濃度から、溶銑の温度を算出する。また、放射輝度から温度を算出するには、測温対象の放射率を定める必要があるが、溶銑の放射率は測定可能であり、一般的に知られている(約0.4程度)。しかしながら、この関連技術に係る放射測温装置により、溶融スラグを測温する場合には、この放射率などが問題となる。   On the other hand, as described above, the radiation temperature measuring device according to the related art can extract the concentration (image luminance) in the captured image representing the radiance of the thermal radiation light of the hot metal, and from this concentration, the temperature of the hot metal Is calculated. In order to calculate the temperature from the radiance, it is necessary to determine the emissivity of the temperature measurement object, but the emissivity of the hot metal can be measured and is generally known (about 0.4). However, when the temperature of the molten slag is measured by the radiation temperature measuring device according to this related technique, the emissivity becomes a problem.

高炉から出銑されるスラグの成分は、例えばCaO,SiO,AlOなどであり、使用する原料や炉内の反応状態等により変動する。そして、これらの混合比も炉内の反応状態等により変動する。その結果、この溶融スラグの放射率は、スラグ成分の変動やそれらの混合比の変動などにより、変化すると考えられる。一方、熱画像上の濃度(観測された放射輝度に相当。画像輝度とも言う。)は、測温対象の温度と放射率の関数で表されるので、このように放射率が一定ではない溶融スラグの画像濃度はばらつきが大きい。また、溶融スラグが流動しており表面状態も常に変化することも、溶融スラグの画像濃度のばらつきを大きくしていると考えられる。例えば、図11(c)の出銑流部位のヒストグラムを求めると、図12に示すように、溶融スラグのピークP2は不明瞭である。溶融スラグの濃度ピークP2に、濃度で約10レベル程度の幅があれば、この幅は約20℃以上の温度の不確かさに相当する。よって、溶融スラグの輝度に着目する方法の測温は難しい。 The component of slag discharged from the blast furnace is, for example, CaO, SiO 2 , Al 2 O, and the like, and varies depending on the raw material used, the reaction state in the furnace, and the like. These mixing ratios also vary depending on the reaction state in the furnace. As a result, the emissivity of the molten slag is considered to change due to fluctuations in the slag components and fluctuations in their mixing ratio. On the other hand, the density (corresponding to the observed radiance, also referred to as image brightness) on the thermal image is expressed as a function of the temperature to be measured and the emissivity, so that the emissivity is not constant in this way. The image density of slag varies greatly. Moreover, it is considered that the variation in the image density of the molten slag is increased because the molten slag flows and the surface state always changes. For example, when the histogram of the outflow portion of FIG. 11C is obtained, the peak P2 of the molten slag is unclear as shown in FIG. If the concentration peak P2 of the molten slag has a width of about 10 levels in concentration, this width corresponds to a temperature uncertainty of about 20 ° C. or higher. Therefore, it is difficult to measure temperature using a method that focuses on the luminance of the molten slag.

また、放射測温における放射率の不安定性による測温誤差は、黒体放射の理論式から見積もることができる。例えば、1500℃の対象を波長0.65μmで観測して放射測温を行う場合、放射率を仮に0.7と仮定し、そこから放射率が±0.1変化すると、温度には±20℃の測定誤差を生じてしまう。この誤差は、許容しうる測定誤差ではない。   Further, a temperature measurement error due to emissivity instability in radiation temperature measurement can be estimated from a theoretical formula of black body radiation. For example, when radiation temperature measurement is performed by observing an object at 1500 ° C. at a wavelength of 0.65 μm, the emissivity is assumed to be 0.7, and when the emissivity changes by ± 0.1, the temperature is ± 20. It causes a measurement error of ° C. This error is not an acceptable measurement error.

つまり、溶融スラグの放射測温を行う場合、
(1)溶融スラグの輝度に相当する濃度の代表値を特定することが難しいこと、
(2)許容しうる程度に正確な溶融スラグの放射率を定めて温度を算出することが難しいこと、
などの問題点があり、上記関連技術に係る放射測温装置は、十分な精度で温度を測定することが困難であった。
In other words, when performing radiation temperature measurement of molten slag,
(1) It is difficult to specify a representative value of concentration corresponding to the luminance of molten slag,
(2) It is difficult to calculate the temperature by setting the emissivity of the molten slag as accurate as acceptable.
The radiation temperature measuring device according to the related technology has been difficult to measure the temperature with sufficient accuracy.

以上、高炉における温度測定について説明した。
本発明の発明者らは、高炉において行われている測温や、上記関連技術に係る測温装置の問題点などについて、鋭意研究を行った結果、上記のような問題点を解明し、溶銑だけでなく溶融スラグや他の溶融物である測温対象をも測温することが可能な本発明の一実施形態に係る放射測温装置を発明した。以下、本発明の一実施形態に係る放射測温装置について説明する。
The temperature measurement in the blast furnace has been described above.
The inventors of the present invention, as a result of earnest research on the temperature measurement performed in the blast furnace and the problems of the temperature measuring device according to the related technology, as a result of elucidating the above problems, In addition, the radiation temperature measuring device according to one embodiment of the present invention capable of measuring not only a temperature measurement object that is not only molten slag but also other melts has been invented. Hereinafter, a radiation temperature measuring device according to an embodiment of the present invention will be described.

<2.一実施形態>
(2−1.概要:溶融スラグの放射率)
本発明の発明者らは、この本発明の一実施形態に係る放射測温装置を発明するにあたり、放射率が予め特定されていない溶融スラグ(測温対象の一例)において、最高画像輝度Lmax(最高濃度)を使用すれば溶融スラグの温度を測定できることを見出した。この際、本発明の発明者らは、更に、最高画像輝度Lmaxにおける溶融スラグの見かけの放射率を、特定の値に仮定できることを見出し、その値として、溶融スラグの場合には0.96〜1(特に望ましくは1)のいずれかの値を使用可能であることを見出した。ここで言う「見かけの放射率(実効放射率とも言う。)」とは、物質固有に定まる放射率ではなく、観察対象の状態や形状などによって変化する実効的な放射率を指す。
<2. One Embodiment>
(2-1. Outline: Emissivity of molten slag)
When the inventors of the present invention invented the radiation temperature measuring device according to one embodiment of the present invention, the maximum image luminance Lmax (an example of a temperature measurement object) in a molten slag whose emissivity is not specified in advance ( It was found that the temperature of the molten slag can be measured by using the highest concentration. At this time, the inventors of the present invention have further found that the apparent emissivity of the molten slag at the maximum image luminance Lmax can be assumed to be a specific value. As the value, 0.96 to We have found that any value of 1 (particularly preferably 1) can be used. The “apparent emissivity (also referred to as effective emissivity)” as used herein refers to an effective emissivity that varies depending on the state and shape of the observation target, not the emissivity determined by the substance.

そして、この溶融スラグの放射率に対する考察に基づいて、本発明の発明者らは、他の測温対象の場合には、その測温対象から発せられる熱放射光に対する測温対象の大気との界面の反射損失(以下「界面放射損失」とも言う。)をlnとすると、最高輝度における測温対象の見かけの放射率として(1−ln)〜1のいずれかの値を使用することが可能であることをも見出した。この溶融スラグでない測温対象については詳しく後述する。以下では、本発明の理解が容易になるように、本発明の一実施形態の具体的な構成について説明する前に、主に、本発明の発明者らが鋭意研究を行った結果明らかにした溶融スラグの見かけの放射率について説明する。   And based on the consideration with respect to the emissivity of this molten slag, the inventors of the present invention, in the case of another temperature measurement object, the relationship between the temperature measurement target atmosphere and the thermal radiation emitted from the temperature measurement object. When the reflection loss at the interface (hereinafter also referred to as “interface radiation loss”) is ln, any value from (1−ln) to 1 can be used as the apparent emissivity of the temperature measurement object at the maximum luminance. I also found out. The temperature measurement object that is not the molten slag will be described in detail later. In the following, in order to facilitate the understanding of the present invention, before describing the specific configuration of an embodiment of the present invention, the inventors mainly clarified the results of intensive research. The apparent emissivity of the molten slag will be described.

溶融スラグに限らず測温対象から発せられる熱放射光として、波長λ([m])が可視光から近赤外光の波長領域である場合、その測温対象から発せられる熱放射光の熱放射輝度Iと、測温対象の温度T([K])との関係は、Planckの黒体放射式の近似式として知られているWienの式で表される。すなわち、熱放射輝度Iと、測温対象の温度T([K])との関係は、以下の式1で表される。 If the wavelength λ ([m]) is a wavelength region from visible light to near-infrared light as heat radiation light emitted from a temperature measurement object, not limited to molten slag, heat of heat radiation light emitted from the temperature measurement object a radiance I h, the relationship between the object being measured temperature T ([K]), the formula of Wien, known as an approximate expression of the blackbody radiation formula Planck. That is, the relationship between the thermal radiance I h, and the temperature-measured object temperature T ([K]) is represented by Formula 1 below.

ここで、εは測温対象の放射率、c1は黒体放射の第1定数(1.1910×10−16[Wm−2])、cは黒体放射の第2定数(0.014388[mK])、λは観測波長([m])をそれぞれ表す。波長λは光検出器によって固定されるので、式1の右辺では、温度Tと放射率εが変数である。同じ温度Tであっても放射率εが低ければ熱放射輝度Iは小さい。放射測温ではこの熱放射輝度Iを観測する。撮像装置を使った放射測温では、観測量(出力信号)として画像輝度(濃度)Lが得られるが、これは熱放射輝度に対応している(通常は熱放射輝度Iと画像輝度Lが比例関係である)。従って、測定対象温度Tが同一であっても放射率εが低ければ画像輝度Lも低い。なお通常は画像輝度Lと黒体温度(物体を黒体と仮定した場合の見かけの温度)Tとの関係を予め実験的に求めておく。この関係は、例えば、図8のようになる。もし測定対象が黒体でない(すなわち放射率ε<1)場合は、真の温度Tは黒体温度Tより高くなり、両者の関係は以下の式2で記述される。式2中の真の温度Tと黒体温度Tはいずれも絶対温度で与える。 Here, ε is the emissivity of the temperature measurement object, c 1 is the first constant of black body radiation (1.1910 × 10 −16 [Wm −2 ]), and c 2 is the second constant of black body radiation (0. 014388 [mK]) and λ each represent an observation wavelength ([m]). Since the wavelength λ is fixed by the photodetector, the temperature T and the emissivity ε are variables on the right side of Equation 1. A low even emissivity ε be the same temperature T hot radiance I h is small. In the radiation temperature measurement, this thermal radiance Ih is observed. In radiation temperature measurement using an imaging device, an image luminance (concentration) L is obtained as an observation amount (output signal), which corresponds to thermal radiance (usually, thermal radiance I and image luminance L are Proportional relationship). Therefore, even if the measurement target temperature T is the same, if the emissivity ε is low, the image luminance L is also low. Note usually determined in advance experimentally the relationship between the (apparent temperature of assuming an object and blackbody) T b image luminance L and blackbody temperature. This relationship is, for example, as shown in FIG. If the measurement object is not a black body (i.e. emissivity epsilon <1) case, the true temperature T becomes higher than the black body temperature T b, the relationship between them is described by the following equation 2. Any true temperature T and blackbody temperature T b in formula 2 given in absolute temperature.

次に出銑流の熱画像について考察する。図1に示す出銑流1を撮像して、図11(c)に例示した撮像画像に含まれる濃度(画像輝度)を解析したところ、図12に示した濃度ヒストグラムに示すように、溶銑の放射輝度に対応する濃度ピークP1と、溶融スラグの放射輝度に対応する濃度ピークP2とは、ある程度の大きさの分散を有することが判る。また、溶融スラグの濃度ピークP2の分散は、溶銑の濃度ピークの分散よりも大きいことも判る。この分散の大きな溶融スラグの濃度ピークP2に着目すると、図12に示した例の場合、最高画像輝度Lmax(最高濃度)は、約175となっており、溶融スラグの濃度ピークP2の中心からのズレが大きい。   Next, the thermal image of the tidal stream is considered. 1 is imaged, and the density (image luminance) included in the captured image illustrated in FIG. 11C is analyzed. As shown in the density histogram shown in FIG. It can be seen that the concentration peak P1 corresponding to the radiance and the concentration peak P2 corresponding to the radiance of the molten slag have a certain degree of dispersion. It can also be seen that the dispersion of the molten slag concentration peak P2 is larger than the dispersion of the molten iron concentration peak. Focusing on the concentration peak P2 of the molten slag having a large dispersion, in the example shown in FIG. 12, the maximum image luminance Lmax (maximum concentration) is about 175, which is from the center of the concentration peak P2 of the molten slag. The gap is large.

また、溶融スラグと溶銑は炉内湯溜まりの同一個所から流出するので、両者に温度差はないものと近似でき、かつ、溶融スラグ全体での温度差もないもとの近似できる。それに対して、図12に示すように溶融スラグでは、最高画像輝度Lmaxにおける濃度ピークP2の中心からのズレが大きい(このズレを「濃度差ΔL」とする。)。式1で、温度Tが一定であること、及び、濃度差ΔLが大きいことなどから、出銑流1中の溶融スラグでは、局所的に見かけの放射率が高くなっている個所が存在することになる。   Moreover, since molten slag and hot metal flow out from the same location of the hot water pool in the furnace, it can be approximated that there is no temperature difference between them, and can be approximated without any temperature difference in the entire molten slag. On the other hand, as shown in FIG. 12, in the molten slag, the deviation from the center of the density peak P2 at the maximum image luminance Lmax is large (this deviation is referred to as “density difference ΔL”). In Equation 1, due to the fact that the temperature T is constant and the concentration difference ΔL is large, there is a portion where the apparent emissivity is locally high in the molten slag in the outgoing stream 1. become.

このように局所的に見かけの放射率が高くなっていることの理由について鋭意研究を行った結果、本発明の発明者らは、その成果として、溶融スラグについて以下の2点の特性を解明することに成功した。
特性1:溶融スラグが光学的に半透明であること
特性2:溶融スラグの熱画像には反射光が含まれること
この特性1,2について具体的に説明すると以下の通りである。なお、以下では、熱放射光の強さを物理量である熱放射輝度Iで表し、これに対応した観測量である画像輝度(濃度)Lは必要に応じて記述する。
As a result of intensive studies on the reason why the apparent emissivity is locally increased in this way, the inventors of the present invention have clarified the following two characteristics of molten slag as a result of the research. Succeeded.
Characteristic 1: The molten slag is optically translucent Characteristic 2: Reflected light is included in the thermal image of the molten slag The characteristics 1 and 2 will be specifically described as follows. In the following, the intensity of thermal radiation light is represented by thermal radiance I, which is a physical quantity, and image luminance (density) L, which is an observation quantity corresponding to this, is described as necessary.

(2−1−1.特性1:溶融スラグが光学的に半透明であること)
溶融スラグの見かけの放射率が局所的に高くなることについて本発明の発明者らが解明した特性1について、図2〜図4を参照しつつ説明する。ここでの説明は特性1を単独で扱い、特性2は含まないものとする。図2及び図3は、溶融スラグの見かけの放射率について説明するための説明図である。図4は、溶融スラグの厚みと見かけの放射率との関係について説明するための説明図である。
(2-1-1. Property 1: Molten slag is optically translucent)
The characteristic 1 that the inventors of the present invention have clarified that the apparent emissivity of the molten slag is locally increased will be described with reference to FIGS. In this description, it is assumed that the characteristic 1 is handled alone and the characteristic 2 is not included. 2 and 3 are explanatory diagrams for explaining the apparent emissivity of the molten slag. FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the relationship between the thickness of the molten slag and the apparent emissivity.

本発明の発明者らは、高炉出銑流中の溶融スラグの濃度ピークP2の分散が溶銑よりも大きく、その結果、局所的に見かけの放射率が高くなっていると思われる理由について調査した。本発明の発明者らは、出銑流1に含まれる溶融スラグを採取し分析した結果、溶融スラグの厚みが数ミリ程度であれば撮像装置が観察する波長において溶融スラグは光学的に半透明であることを発見した。   The inventors of the present invention investigated the reason why the dispersion of the concentration peak P2 of the molten slag in the blast furnace discharge flow is larger than that of the hot metal, and as a result, the apparent emissivity is locally increased. . As a result of collecting and analyzing the molten slag contained in the output stream 1, the inventors of the present invention have optically translucent the molten slag at the wavelength observed by the imaging device if the thickness of the molten slag is about several millimeters. I found out.

本発明の発明者らは、溶融スラグが光学的に半透明であること、つまり、熱放射光の少なくとも一部を透過させることに基づき、その溶融スラグの見かけの放射率等を以下のように考察する。   Based on the fact that the molten slag is optically translucent, that is, transmits at least part of the heat radiation light, the inventors of the present invention set the apparent emissivity of the molten slag as follows: Consider.

図2に示すように、出銑口10から出銑される出銑流1には、溶銑Meと溶融スラグSlが含まれる。溶融スラグSlは、図11(c)等に示すように安定出銑期等では、溶銑Me中に分離して混在している。図2では、この溶融スラグSlが混在した状態と、そこから発せられる放射輝度を模式的に示している。   As shown in FIG. 2, the molten iron flow 1 discharged from the discharge port 10 includes molten iron Me and molten slag Sl. As shown in FIG. 11C and the like, the molten slag Sl is separated and mixed in the molten iron Me in the stable brewing period. FIG. 2 schematically shows a state where the molten slag S1 is mixed and the radiance emitted therefrom.

放射輝度I1は、溶銑Meの表面から放射された放射光の輝度を表す。この放射輝度I1の放射率は、溶銑Meの放射率(約0.4)で一定である。すなわち、放射輝度I1は、温度のみの関数となる。一方、放射輝度I2,I3は、溶融スラグSlの表面から放射された放射光の輝度を表す。この放射輝度I2,I3の放射率は、本発明の発明者らが見出した溶融スラグSlの半透明性によれば、温度だけでなく、溶融スラグSlの厚みに依存する。従って、放射輝度I2よりも放射輝度I3の方が輝度が高い。放射輝度I3は、溶融スラグSlの厚みが十分に厚く、その放射率は、溶融スラグSl固有の値で安定すると考えられる。これに対して、放射輝度I2は、溶融スラグSlの厚みが十分ではなく、かつ、溶融スラグSlが半透明性を有するため、溶銑Meから放射される放射輝度が加算された状態になると考えられる。   The radiance I1 represents the brightness of the radiated light emitted from the surface of the hot metal Me. The emissivity of the radiance I1 is constant at the emissivity of the hot metal Me (about 0.4). That is, the radiance I1 is a function of temperature only. On the other hand, the radiances I2 and I3 represent the radiance of the radiated light emitted from the surface of the molten slag Sl. The emissivity of the radiances I2 and I3 depends not only on the temperature but also on the thickness of the molten slag Sl according to the translucency of the molten slag S1 found by the inventors of the present invention. Accordingly, the luminance of the radiance I3 is higher than that of the radiance I2. The radiance I3 is considered that the thickness of the molten slag S1 is sufficiently thick, and the emissivity is stable at a value unique to the molten slag S1. In contrast, the radiance I2 is considered to be in a state in which the radiance emitted from the molten iron Me is added because the thickness of the molten slag S1 is not sufficient and the molten slag S1 is translucent. .

図3に、この溶銑Meからの放射光の一部が溶融スラグSlを透過し、更に、溶融スラグSl自身の放射光も加わった放射輝度I2を、溶銑Me及び溶融スラグSlの表面が平面であると仮定して、詳しく模式的に示す。図3中、放射輝度Isは、溶融スラグSl自身から放射される放射光の輝度を表し、放射輝度Imは、溶銑Meから放射されて溶融スラグSlを透過した放射光の輝度を表す。一方、図3中の放射輝度Iは、撮像部110で撮像される輝度を表す。つまり、この放射輝度Iは、溶融スラグSlの表面から発せられる図2中の放射輝度I2(場合によっては、放射輝度I3)を表す。なお、本発明の一実施形態で使用される撮像部110については、詳しく後述する。   FIG. 3 shows a radiance I2 in which a part of the radiated light from the molten iron Me is transmitted through the molten slag Sl and the radiated light of the molten slag Sl itself is added, and the surfaces of the molten iron Me and the molten slag Sl are flat. Assuming that there is, it is shown schematically in detail. In FIG. 3, the radiance Is represents the brightness of the radiated light emitted from the molten slag Sl itself, and the radiance Im represents the brightness of the radiated light emitted from the molten iron Me and transmitted through the molten slag Sl. On the other hand, the radiance I in FIG. 3 represents the luminance imaged by the imaging unit 110. That is, the radiance I represents the radiance I2 (in some cases, radiance I3) in FIG. 2 emitted from the surface of the molten slag Sl. The imaging unit 110 used in one embodiment of the present invention will be described in detail later.

溶融スラグSlの厚みをdとすると、上記放射輝度Is,Imは、共にdの関数として表される。従って、撮像される放射輝度I(つまり、見かけ上の放射輝度)も、溶融スラグSlの厚みdの関数となる。なお、放射輝度I,Is,Imが温度Tの関数でもあることは、言うまでもない。   When the thickness of the molten slag Sl is d, the radiances Is and Im are both expressed as a function of d. Accordingly, the imaged radiance I (that is, the apparent radiance) is also a function of the thickness d of the molten slag Sl. Needless to say, the radiances I, Is, and Im are also functions of the temperature T.

ここで、放射輝度Is,Imの光線が、溶融スラグSlと大気(媒質)との間の界面を垂直に通過すると仮定すれば、その界面で生じる放射輝度の損失、つまり、界面反射損失lnは、幾何光学理論から下記式3で表される。   Here, if it is assumed that rays of radiance Is and Im pass vertically through the interface between the molten slag Sl and the atmosphere (medium), the loss of radiance generated at the interface, that is, the interface reflection loss ln is From the geometric optics theory, it is expressed by the following formula 3.

なお、この式3中、nは大気の屈折率(1.0)を表し、nは溶融スラグSlの屈折率を表す。出銑流1に含まれ溶銑Meから分離した溶融スラグSlを採取して、その屈折率nを測定したところ、本発明の発明者らは、屈折率nが約1.5であることを確認した。 In Equation 3, n 0 represents the refractive index (1.0) of the atmosphere, and n represents the refractive index of the molten slag Sl. When the molten slag Sl contained in the molten iron stream 1 and separated from the molten iron Me was collected and its refractive index n was measured, the inventors of the present invention confirmed that the refractive index n was about 1.5. did.

この屈折率nも、溶融スラグSlの放射率と同様に、溶融スラグSlに含まれる成分や混合比により若干変化すると予想されるが、説明の便宜上、ここでは、屈折率nを1.5と仮定する。すると、上記式1からは、溶融スラグSlの界面反射損失lnは、約4%(ln≒0.04)であることが判る。   Like the emissivity of the molten slag Sl, this refractive index n is also expected to change slightly depending on the components and mixing ratio contained in the molten slag Sl. For convenience of explanation, the refractive index n is assumed to be 1.5 here. Assume. Then, from the above equation 1, it can be seen that the interface reflection loss ln of the molten slag S1 is about 4% (ln≈0.04).

一方、上記撮像される見かけ上の放射輝度Iについて考えると、以下の式4,式5で表される。なお、式4及び式5中、dは上述の通り溶融スラグSlの厚み([mm])を表し、ε(d)は厚みdに応じた溶融スラグSlの放射率を表し、τ(d)は厚みdに応じた溶融スラグSlの透過率を表し、εは溶銑Meの放射率を表す。そして、IはWienの式の黒体放射輝度([W・m−2・μm−1・sr−1])であり、下記式6で表される。前述したのと同様、式6中、c1は黒体放射の第1定数(1.1910×10−16[Wm−2])、cは黒体放射の第2定数(0.014388[mK])、λは観測波長([m])をそれぞれ表す。 On the other hand, when the apparent radiance I to be imaged is considered, it is expressed by the following equations 4 and 5. In Equations 4 and 5, d represents the thickness ([mm]) of the molten slag Sl as described above, ε s (d) represents the emissivity of the molten slag Sl according to the thickness d, and τ s ( d) represents the transmittance of the molten slag Sl according to the thickness d, and ε m represents the emissivity of the hot metal Me. I b is the black body radiance ([W · m −2 · μm −1 · sr −1 ]) of the Wien equation, and is expressed by the following equation (6). As described above, in Equation 6, c 1 is the first constant of black body radiation (1.1910 × 10 −16 [Wm −2 ]), and c 2 is the second constant of black body radiation (0.014388 [ mK]) and λ each represent an observation wavelength ([m]).

なお、厳密に言えば、式4に示す放射輝度Iには、溶融スラグSlの内部における多重反射が含まれることになる。しかしながら、上記式3から計算された界面反射損失lnが4%であり、かつ、溶融スラグSl内の伝搬時の減衰もあるので、このような内部多重反射の成分は、無視できる程に小さい。   Strictly speaking, the radiance I shown in Equation 4 includes multiple reflections inside the molten slag Sl. However, since the interface reflection loss ln calculated from the above equation 3 is 4% and there is attenuation during propagation in the molten slag S1, the component of such internal multiple reflection is so small that it can be ignored.

更に、上記式5中の溶融スラグSlの透過率τは、ランバート・ベールの法則と、スラグ・大気間の界面反射損失lnに基づき、下記式7となる。同様に、溶融スラグSlの放射率εは下記式8で表される。なお、式7中のkは、溶融スラグSlの減衰係数([1/mm])である。 Further, the transmittance τ s of the molten slag Sl in the above formula 5 is expressed by the following formula 7 based on Lambert Beer's law and the interface reflection loss ln between the slag and the atmosphere. Similarly, the emissivity ε s of the molten slag S1 is expressed by the following formula 8. Note that k in Equation 7 is the attenuation coefficient ([1 / mm]) of the molten slag Sl.

従って、上記式5に、この式7及び式8を代入して整理すると、溶融スラグSlの見かけの放射輝度Iは、下記式9で表される。本発明の一実施形態に係る撮像部110はこの放射輝度Iを観測する。式9で、溶融スラグSlの表面から発せられた放射輝度Iの見かけの放射率ε、つまり、見かけの放射率ε(d)は、下記式10となる。   Therefore, by substituting Formula 7 and Formula 8 into Formula 5 above, the apparent radiance I of the molten slag S1 is expressed by Formula 9 below. The imaging unit 110 according to an embodiment of the present invention observes this radiance I. In Equation 9, the apparent emissivity ε of the radiance I emitted from the surface of the molten slag Sl, that is, the apparent emissivity ε (d) is expressed by Equation 10 below.

本発明の発明者らは、上記界面反射損失lnを求めた溶融スラグSlの試料を使用して、減衰係数kを実験的に求めた。つまり、溶融スラグSlの試料に対して、厚みdを測定し、本発明の一実施形態で使用する撮像部110が撮像する波長λと同じ波長λの光線(半導体レーザ)を試料に照射して、その透過光強度を観測した。その結果、溶融スラグSlの減衰係数kとして、0.37[1/mm]を得た。   The inventors of the present invention experimentally obtained the attenuation coefficient k by using a sample of the molten slag Sl from which the interface reflection loss ln was obtained. That is, the thickness d is measured on the sample of the molten slag Sl, and the sample is irradiated with a light beam (semiconductor laser) having the same wavelength λ as the wavelength λ imaged by the imaging unit 110 used in the embodiment of the present invention. The transmitted light intensity was observed. As a result, 0.37 [1 / mm] was obtained as the attenuation coefficient k of the molten slag Sl.

上記のk=0.37[1/mm]を式10に代入すると、溶融スラグSlの厚みdをパラメータとした見かけの放射率εの変化を表すグラフが得られる(図4参照。)。見かけの放射率εは、溶銑Meの放射率ε(≒0.4)から厚みdに応じて増加して、最終的には約0.96に集束する。この実効放射率εの集束値は、上記式10の厚みdを無限大とした場合の下記式11に、界面反射損失lnを代入した値からも判る。 Substituting the above k = 0.37 [1 / mm] into Equation 10 yields a graph representing the change in apparent emissivity ε using the thickness d of the molten slag Sl as a parameter (see FIG. 4). The apparent emissivity ε increases according to the thickness d from the emissivity ε m (≈0.4) of the molten iron Me, and finally converges to about 0.96. The focused value of the effective emissivity ε can be found from the value obtained by substituting the interface reflection loss ln into the following equation 11 when the thickness d in the equation 10 is infinite.

上記式10や図4からも判るように、溶融スラグSlの厚みdが10mmに達する付近から、見かけの放射率εは高位安定と見なせる。一方、出銑流1の直径は、約100mm程度であり、図11(b)及び図11(c)等のような実際の熱画像では、表面上の溶融スラグSlのサイズが10mm程度ある個所が散在するので、このような部位では溶融スラグSlの厚み(深さ)dも10mm程度あると考えられる。   As can be seen from the above equation 10 and FIG. 4, the apparent emissivity ε can be regarded as highly stable from the vicinity where the thickness d of the molten slag Sl reaches 10 mm. On the other hand, the diameter of the outgoing stream 1 is about 100 mm, and in the actual thermal image as shown in FIGS. 11B and 11C, the size of the molten slag Sl on the surface is about 10 mm. Therefore, it is considered that the thickness (depth) d of the molten slag S1 is about 10 mm at such a portion.

つまり、このような発見(特性1等)及び考察に基づいて、本発明の発明者らは、溶融スラグSlの熱放射光中の最高の熱放射輝度が撮像された結果である最高画像輝度Lmaxに対応する見かけの放射率εは、約0.96と見なすことが可能であることを見出した。なお、本発明の発明者らは、溶融スラグSlの見かけの放射率εに対する上記見地から、溶融スラグ以外の測温対象についても、その測温対象が光学的に透明又は半透明である場合には、その測温対象の見かけの放射率εも上記式11を満たすことを解明した。   In other words, based on such findings (characteristic 1 and the like) and considerations, the inventors of the present invention can obtain the highest image luminance Lmax as a result of imaging the highest thermal radiance in the thermal radiation of the molten slag Sl. It has been found that the apparent emissivity ε corresponding to can be considered to be about 0.96. In addition, from the above viewpoint with respect to the apparent emissivity ε of the molten slag Sl, the inventors of the present invention can also measure a temperature measurement object other than the molten slag when the temperature measurement object is optically transparent or translucent. Has clarified that the apparent emissivity ε of the temperature measurement object also satisfies the above-mentioned formula 11.

(2−1−2.特性2:溶融スラグの熱画像には反射光が含まれること)
次に、溶融スラグの見かけの放射率が局所的に高くなることについて本発明の発明者らが解明した特性2について、図5〜図7を参照しつつ説明する。ここでは説明を判り易くするため、上記特性1の説明において「溶融スラグの表面が平坦である場合に放射率が溶融スラグの厚みの関数となる」と説明した見かけの放射率のことを「平坦表面放射率」と呼び単にεと記す。そして、平坦表面放射率が溶融スラグの表面形状に依存して変化することを「見かけの放射率」(記号E)として扱う。図5は、溶融スラグの見かけの放射率について説明するための説明図である。図6及び図7は、溶融スラグの平坦表面放射率と見かけの放射率との関係について説明するための説明図である。
(2-1-2. Characteristic 2: Reflected light is included in thermal image of molten slag)
Next, the characteristic 2 which the inventors of the present invention have clarified that the apparent emissivity of the molten slag is locally increased will be described with reference to FIGS. Here, in order to make the explanation easy to understand, the apparent emissivity described in the above description of the characteristic 1 is “the emissivity is a function of the thickness of the molten slag when the surface of the molten slag is flat”. It is called “surface emissivity” and is simply written as ε. Then, the fact that the flat surface emissivity changes depending on the surface shape of the molten slag is treated as “apparent emissivity” (symbol E). FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the apparent emissivity of the molten slag. FIG.6 and FIG.7 is explanatory drawing for demonstrating the relationship between the flat surface emissivity of molten slag, and an apparent emissivity.

本発明の発明者らは、高炉出銑流中の溶融スラグの濃度ピークP2の分散が溶銑よりも大きく、その結果、局所的に見かけの放射率が高くなっていることについて、前述の特性1以外にも原因がないかを調査した。その結果、本発明の発明者らは、溶融スラグの熱画像には反射光が含まれることを発見した。つまり、本発明の発明者らは、溶融スラグの放射率等を以下のように考察する。   The inventors of the present invention have found that the dispersion of the concentration peak P2 of the molten slag in the blast furnace discharge flow is larger than that of the hot metal, and as a result, the apparent emissivity is locally increased as described above in the characteristic 1 We investigated whether there was any other cause. As a result, the inventors of the present invention have found that the thermal image of the molten slag contains reflected light. That is, the inventors of the present invention consider the emissivity of molten slag as follows.

高炉から出銑される出銑流1は、溶融物であり流動しており、その表面には波が発生している。特に溶融スラグは粘性が高く、出銑流1の溶融スラグの表面状態は、波・凹凸・隆起などが発生した平坦ではない形状を有する。図5には、この溶融スラグSlの表面Sの状態を示す。この溶融スラグSlの表面Sからは、その温度Tと放射率ε(平坦表面放射率)に応じた熱放射輝度(直接光I0)の熱放射光が発せられる。本発明の一実施形態に係る撮像部110が撮像する熱放射光を考えると、溶融スラグSlの表面Sからの直接光I0だけでなく、別の個所から発せられた直接光I0が溶融スラグの表面Sで反射した反射光Iri(iは反射回数を表した自然数)も、撮像部110により同時に撮像される。よって、撮像部110に撮像される見かけの放射光Iは、近似式12で表される。   The outgoing stream 1 discharged from the blast furnace is a molten material and is flowing, and waves are generated on its surface. In particular, the molten slag has a high viscosity, and the surface state of the molten slag in the output stream 1 has a non-flat shape in which waves, irregularities, bumps, and the like are generated. FIG. 5 shows the state of the surface S of the molten slag S1. The surface S of the molten slag S1 emits thermal radiation having thermal radiance (direct light I0) corresponding to the temperature T and the emissivity ε (flat surface emissivity). Considering the thermal radiation imaged by the imaging unit 110 according to an embodiment of the present invention, not only the direct light I0 from the surface S of the molten slag S1 but also the direct light I0 emitted from another location is the molten slag. The reflected light Iri reflected from the surface S (i is a natural number representing the number of reflections) is also simultaneously imaged by the imaging unit 110. Therefore, the apparent emitted light I imaged by the imaging unit 110 is expressed by the approximate expression 12.

光学におけるキルヒホッフの法則によれば放射率εは、光の吸収率aと等しく、光の反射率rは、r=1−a=1−εと表される。従って、溶融スラグ上の各反射光Lriの濃度Iriは、反射回数i及び反射率rにより式13,14で表される。   According to Kirchhoff's law in optics, the emissivity ε is equal to the light absorption rate a, and the light reflectance r is expressed as r = 1−a = 1−ε. Accordingly, the density Iri of each reflected light Lri on the molten slag is expressed by the equations 13 and 14 by the number of reflections i and the reflectance r.

この式13中、Iは黒体放射輝度を表す。式13により、式12は、下記式15及び式16のように表される。 In this equation 13, Ib represents black body radiance. From Expression 13, Expression 12 is expressed as Expression 15 and Expression 16 below.

従って、撮像部110の撮像素子に撮像される放射輝度Iの見かけの放射率Eは、溶融スラグの平坦表面放射率εにより下記式17で表される。   Therefore, the apparent emissivity E of the radiance I imaged on the image sensor of the imaging unit 110 is expressed by the following equation 17 by the flat surface emissivity ε of the molten slag.

これらの式から計算される、平坦表面放射率εと反射光を含む見かけの放射率Eとの関係を図6及び図7に示す。図6及び図7には、反射光が含まれない場合(平坦表面放射率ε)、1次反射光(i=1)が含まれる場合、2次反射光(i=1,2)まで含まれる場合、3次反射光(i=1,2,3)まで含まれる場合のそれぞれの見かけの放射率Eを示した。なお、図7は、平坦表面放射率ε及び見かけの放射率Eが0.9〜1の範囲における図6の拡大図である。   The relationship between the flat surface emissivity ε and the apparent emissivity E including the reflected light calculated from these equations is shown in FIGS. 6 and 7, when the reflected light is not included (flat surface emissivity ε), when the primary reflected light (i = 1) is included, the secondary reflected light (i = 1, 2) is included. In this case, the apparent emissivity E in the case where even the third-order reflected light (i = 1, 2, 3) is included is shown. FIG. 7 is an enlarged view of FIG. 6 in the range where the flat surface emissivity ε and the apparent emissivity E are 0.9 to 1.

図6及び図7に示すように、反射光が重なり合えば、見かけの放射率Eは、平坦表面放射率εよりも1に近づくことが判る。溶融スラグが厚く、平坦表面放射率εが1に近いほど、見かけの放射率Eも1に近づくが、平坦表面放射率εが1に近くなくても、上述のように反射光を含み、その反射数が高くなると、見かけの放射率Eは1に近づくこととなる。溶融スラグのような溶融物は流動しているため、その表面状態には波が存在し、見かけの放射光には、高次の多重反射光が含まれうる。   As shown in FIGS. 6 and 7, it can be seen that the apparent emissivity E is closer to 1 than the flat surface emissivity ε if the reflected light overlaps. As the molten slag is thicker and the flat surface emissivity ε is closer to 1, the apparent emissivity E is also closer to 1, but even if the flat surface emissivity ε is not close to 1, it contains reflected light as described above, As the number of reflections increases, the apparent emissivity E approaches one. Since a melt such as molten slag is flowing, there is a wave in the surface state, and apparent radiant light may include high-order multiple reflected light.

例えば溶融スラグが厚くて溶融スラグの平坦表面反射率εが0.96であり、更に、1次反射光が含まれる場合には、撮像部110に撮像される光の見かけの放射率Eは、0.998となる。見かけの放射率Eが0.998であれば、放射率を1と仮定したとしても測温誤差は僅か0.3℃であり、実用上全く問題にならない。さらに、例えば2次以上の反射光を含む場合には、見かけの放射率は、ほぼ1.000となり、測定誤差を更に低減することが可能となる。   For example, when the molten slag is thick and the molten slag has a flat surface reflectance ε of 0.96 and further includes primary reflected light, the apparent emissivity E of light imaged by the imaging unit 110 is 0.998. If the apparent emissivity E is 0.998, even if the emissivity is assumed to be 1, the temperature measurement error is only 0.3 ° C., which is not a problem in practical use. Further, for example, when the reflected light of the second order or higher is included, the apparent emissivity is approximately 1.000, and the measurement error can be further reduced.

つまり、このような発見(特性2等)及び考察に基づいて、本発明の発明者らは、溶融スラグSlの表面が波立っている場合、最高輝度に対応する見かけの放射率Eは、半透明性による平坦表面放射率εの最大値よりも1に近づくことを見出した。なお、本発明の発明者らは、溶融スラグSlの見かけの放射率Eに対する上記見地から、溶融スラグ以外の測温対象についても、その測温対象が溶融物で表面が波立っている場合には、その測温対象の見かけの放射率Eも、平坦表面放射率又は真の放射率より1に近づくことを解明した。   That is, based on such findings (characteristics 2 and the like) and considerations, the inventors of the present invention have found that when the surface of the molten slag S1 is waved, the apparent emissivity E corresponding to the maximum luminance is half It has been found that the flat surface emissivity ε due to transparency is closer to 1 than the maximum value. In addition, from the above viewpoint with respect to the apparent emissivity E of the molten slag Sl, the inventors of the present invention can also measure a temperature measurement object other than the molten slag when the temperature measurement object is a melt and the surface is rippled. Clarified that the apparent emissivity E of the temperature measurement object is closer to 1 than the flat surface emissivity or the true emissivity.

(2−1−2.見かけの放射率のまとめ)
以上、本発明の発明者らが、出銑流1中の溶融スラグで局所的に見かけの放射率が高くなっていること等について鋭意研究を行った結果明らかにした溶融スラグの特性1,2と、その特性1,2に基づき今回初めて明らかにした溶融スラグの見かけの放射率Eについて説明した。この見かけの放射率Eについてまとめると、以下の条件1,2が言える。
(2-1-2. Summary of apparent emissivity)
As described above, the inventors of the present invention have made extensive studies on the fact that the apparent emissivity is locally increased in the molten slag in the outgoing stream 1, and the characteristics 1 and 2 of the molten slag have been clarified. And the apparent emissivity E of the molten slag, which was clarified for the first time based on the characteristics 1 and 2, was explained. Summarizing the apparent emissivity E, the following conditions 1 and 2 can be said.

条件1:溶融スラグは光学的に半透明であり、この場合、最高輝度(最高画像輝度Lmax)における溶融スラグの見かけの放射率εは0.96と見なすことができる。
条件2:溶融スラグの表面が波立っている場合、撮像画像には1重又は多重反射光が含まれるため、最高輝度(最高画像輝度Lmax)における溶融スラグの見かけの放射率Eは、上記条件1の放射率(平坦表面放射率ε)から更に1に近づく。
Condition 1: The molten slag is optically translucent. In this case, the apparent emissivity ε of the molten slag at the maximum luminance (maximum image luminance Lmax) can be regarded as 0.96.
Condition 2: When the surface of the molten slag is rippled, the captured image contains single or multiple reflected light. Therefore, the apparent emissivity E of the molten slag at the highest luminance (maximum image luminance Lmax) It further approaches 1 from an emissivity of 1 (flat surface emissivity ε).

従って、本発明の一実施形態に係る放射測温装置は、溶融スラグを測定する場合、最高画像輝度Lmaxに対する放射率Eとして0.96〜1のいずれかの値を使用して、溶融スラグの温度Tを、より正確に求めることを可能にしている。以下、この本発明の一実施形態に係る放射測温装置について具体的に説明する。   Therefore, when measuring the molten slag, the radiation temperature measuring device according to the embodiment of the present invention uses any value of 0.96 to 1 as the emissivity E with respect to the maximum image luminance Lmax. The temperature T can be obtained more accurately. Hereinafter, the radiation temperature measuring device according to the embodiment of the present invention will be described in detail.

(2−2.放射測温装置100の構成)
図1に、本発明の一実施形態に係る放射測温装置100の構成を示す。
図1に示すように、本実施形態に係る放射測温装置100は、撮像部110と、画像処理部121と、画像データ記憶部122と、最高輝度検出部123と、温度算出部124と、校正データ記憶部125と、表示部131と、温度データ記憶部132とを有する。
(2-2. Configuration of the radiation temperature measuring device 100)
In FIG. 1, the structure of the radiation temperature measuring device 100 which concerns on one Embodiment of this invention is shown.
As shown in FIG. 1, the radiation temperature measuring device 100 according to the present embodiment includes an imaging unit 110, an image processing unit 121, an image data storage unit 122, a maximum luminance detection unit 123, a temperature calculation unit 124, A calibration data storage unit 125, a display unit 131, and a temperature data storage unit 132 are included.

撮像部110は、出銑口10から出銑され樋カバー13に隠れるまでの間の出銑流1から発せられる熱放射光の熱放射輝度の2次元分布(「熱放射輝度分布」ともいう。熱放射輝度の分布の一例)を撮像する。撮像部110は、特に流動する溶融物の一例であり出銑流に含まれる溶融スラグの熱放射輝度を撮像する。この撮像部110は、出銑流1に近接される必要はなく、遠隔撮像が可能である。また、撮像部110は、出銑流1の飛散や周囲の温度などを考慮して、撮像面前方に冷却ガスが吹き出す空冷ジャケットに収納されることが好ましい。撮像部110は、熱放射輝度分布を撮像するために、波長選択フィルタと、高速シャッターと、撮像素子とを有する(図示せず)。   The imaging unit 110 is a two-dimensional distribution (also referred to as “thermal radiance distribution”) of the thermal radiance of the thermal radiation emitted from the tap flow 1 until it is output from the tap 10 and hidden by the cover 13. An example of thermal radiance distribution) is imaged. The imaging unit 110 is an example of a flowing melt, and images the thermal radiance of the molten slag contained in the outflow. The imaging unit 110 does not need to be close to the output stream 1 and can perform remote imaging. In addition, the imaging unit 110 is preferably housed in an air cooling jacket in which cooling gas blows out in front of the imaging surface in consideration of scattering of the outgoing flow 1 and ambient temperature. The imaging unit 110 includes a wavelength selection filter, a high-speed shutter, and an imaging device (not shown) in order to image the thermal radiance distribution.

波長選択フィルタは、波長選択部の一例であり、撮像素子へと透過する光の波長を選択する。波長選択フィルタとしては、例えば中心透過波長が0.65μmのフィルタを使用することができる。この波長選択フィルタは、測温対象が放射した光の光路上において、撮像素子の上流側に配置される。つまり、波長選択フィルタが配置されることにより、撮像素子は、ほぼ一定の波長λの輝度のみを捉えることができる。よって、後述する温度算出時の波長λは、この波長選択フィルタによって決定される。しかし、ほぼ一定の波長λのみを撮像することが可能な撮像素子を使用すれば、波長選択フィルタを省略することも可能である。   The wavelength selection filter is an example of a wavelength selection unit, and selects the wavelength of light that is transmitted to the image sensor. As the wavelength selection filter, for example, a filter having a center transmission wavelength of 0.65 μm can be used. This wavelength selection filter is arranged on the upstream side of the image sensor on the optical path of the light emitted from the temperature measuring object. That is, by arranging the wavelength selection filter, the image sensor can capture only the luminance of the substantially constant wavelength λ. Therefore, the wavelength λ at the time of temperature calculation described later is determined by this wavelength selection filter. However, if an imaging device capable of imaging only a substantially constant wavelength λ is used, the wavelength selection filter can be omitted.

高速シャッターは、撮像素子が所定の時間で露光されるように、露光時間を調整する。高速シャッターは、例えば、撮像素子の露光時間を電子的に制御する電子シャッターである。溶融スラグを含む出銑流は、例えば5〜10m/secの噴出速度で出銑される。よって、高速シャッターによる露光時間は、溶融スラグの流動状態に応じた時間、つまり、この出銑流が、「像流れ」しない程度の時間に設定される。換言すれば、露光時間は、図11(a)〜(c)に示したように、出銑流が像流れしてぼやけて撮像されることを防ぎ、かつ、溶銑と溶融スラグによるマーブル模様を撮像することが可能な時間に設定される。溶融スラグは、乱流状態で流出しているので、噴出方向へと移動するだけでなく出銑流の内部で対流しており、溶融スラグの表面の状態(波立ち、凹凸状態)は、時事刻々と変化している。ここでは、例えば移動している状態や対流している状態などのように、表面が波立ち、かつ、表面状態が変化しうる溶融スラグ(溶融物である測温対象)の状態を「流動状態」ともいう。一方、撮像部110の撮像画像には、像流れせず、かつ、ぼやけていない溶融スラグの表面状態が明瞭に撮像されることが好ましい。従って、露光時間は、この溶融スラグの流動状態に応じた所定の時間に設定されることが好ましい。   The high-speed shutter adjusts the exposure time so that the image sensor is exposed for a predetermined time. The high-speed shutter is, for example, an electronic shutter that electronically controls the exposure time of the image sensor. The output stream containing the molten slag is output at an ejection speed of, for example, 5 to 10 m / sec. Therefore, the exposure time by the high-speed shutter is set to a time according to the flow state of the molten slag, that is, a time at which this outflow does not “image flow”. In other words, as shown in FIGS. 11 (a) to 11 (c), the exposure time prevents the outflow from being imaged and blurred, and a marble pattern due to hot metal and molten slag. It is set to a time when imaging can be performed. Since the molten slag flows out in a turbulent state, it not only moves in the direction of jetting but also convects inside the outflow, and the state of the surface of the molten slag (waves and irregularities) It has changed. Here, for example, the state of molten slag (temperature measurement object that is a melt) in which the surface is waved and the surface state can change, such as a moving state or a convection state, is a “flowing state”. Also called. On the other hand, it is preferable that the picked-up image of the image pickup unit 110 clearly picks up the surface state of the molten slag that does not flow and is not blurred. Therefore, the exposure time is preferably set to a predetermined time according to the flow state of the molten slag.

例えば、溶融スラグの噴出速度が5〜10m/secの場合には、露光時間は1/5000sec以下であることが好ましく、更に1/10000sec以下であることが好ましい。なお、露光時間が1/10000secの場合、出銑流は露光中に約1mm程度進むことになる。露光時間は、これらの例に限定されず上述の通り、溶融スラグの表面状態を像流れせずに撮像しうる時間に設定される。また、露光時間が短すぎる場合には、光量不足などにより画像輝度にノイズが発生し温度の算出精度が低下する可能性があるので、露光時間の下限は集光レンズや撮像素子の感度等にも依存する。   For example, when the molten slag ejection speed is 5 to 10 m / sec, the exposure time is preferably 1/5000 sec or less, more preferably 1/10000 sec or less. When the exposure time is 1/10000 sec, the output flow advances about 1 mm during exposure. The exposure time is not limited to these examples, and as described above, the exposure time is set to a time during which the surface state of the molten slag can be imaged without causing an image to flow. In addition, if the exposure time is too short, noise may occur in the image brightness due to insufficient light quantity, etc., and the temperature calculation accuracy may decrease, so the lower limit of the exposure time depends on the sensitivity of the condenser lens and image sensor, etc. Also depends.

撮像素子は、撮像面を形成し、出銑流1から放射された熱放射光を捉え、その輝度に応じた電気信号に変換する。つまり、この電気信号の大きさには、出銑流1の熱放射光の熱放射輝度が反映される。この電気信号の大きさのことを、ここでは「濃度」や「強度」というが、輝度を反映しているという意味で「輝度(画像輝度)」ともいう。デジタル化されて扱われる撮像素子の濃度の階調数は、例えば、溶融物の流動状態・粘性・放射測温装置100の測温精度などに応じて設定される。例えば階調数が8bitの256階調に設定される場合、1階調の変化は、温度で約2℃程度の変化に相当する。撮像部110が撮像する撮像画像の空間的な解像度、つまり画素数は、撮像面を形成する撮像素子の個数などに依存する。この画素数は、測温対象である溶融物の表面状態を捉えうる値に設定される。なお、撮像素子としては、例えば、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal−Oxide Semiconductor)などの様々なモノクロイメージセンサ(特にモノクロに限定はされない。)を使用することができる。この撮像素子で撮像される画像のことを、「撮像画像」や「画像」ともいい、熱放射輝度を捉えた画像であるという意味で「熱画像」ともいう。この撮像画像中の各画素は、それぞれ対応する撮像素子が捉えた放射光の輝度に応じた濃度(画像輝度)を値として格納する。つまり、濃度は、放射光の輝度に応じた値を有して、各画素の位置に応じて撮像画像中に分布している(図11参照。)。この撮像画像について、濃度の大きさに対して、各濃度階調の画素の個数の分布状態を表したヒストグラムを、ここでは「熱放射輝度ヒストグラム」や「濃度ヒストグラム」等ともいう(図12参照。)。なお、カラーイメージセンサを用いる場合は、例えばRGBの3色で画素を構成しているときには特定の1色の濃度あるいは3色の平均濃度と放射光の輝度とを対応付けるようにすればよい。その他のタイプのカラーイメージセンサを用いても良いことは明らかである。   The imaging element forms an imaging surface, captures the heat radiation emitted from the outgoing stream 1, and converts it into an electrical signal corresponding to the luminance. That is, the magnitude of this electrical signal reflects the thermal radiance of the thermal radiation of the output stream 1. The magnitude of this electric signal is referred to herein as “density” or “intensity”, but is also referred to as “luminance (image luminance)” in the sense that it reflects luminance. The number of gradations of the density of the imaging element handled in a digitized manner is set according to, for example, the melt flow state, the viscosity, and the temperature measurement accuracy of the radiation temperature measuring device 100. For example, when the number of gradations is set to 256 gradations of 8 bits, a change in one gradation corresponds to a change of about 2 ° C. in temperature. The spatial resolution of the captured image captured by the imaging unit 110, that is, the number of pixels, depends on the number of imaging elements that form the imaging surface. This number of pixels is set to a value that can capture the surface state of the melt that is the object of temperature measurement. Note that various monochrome image sensors (not limited to monochrome) such as a CCD (Charge Coupled Device) and a CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) can be used as the imaging device. An image picked up by the image pickup device is also referred to as a “captured image” or an “image”, and is also referred to as a “thermal image” in the sense that it is an image capturing thermal radiance. Each pixel in the captured image stores a density (image brightness) corresponding to the brightness of the emitted light captured by the corresponding image sensor as a value. That is, the density has a value corresponding to the luminance of the emitted light and is distributed in the captured image according to the position of each pixel (see FIG. 11). A histogram representing the distribution state of the number of pixels of each density gradation with respect to the magnitude of the density of the captured image is also referred to as a “thermal radiance histogram” or a “density histogram” (see FIG. 12). .) When a color image sensor is used, for example, when a pixel is composed of three colors of RGB, the density of one specific color or the average density of the three colors may be associated with the luminance of the emitted light. Obviously, other types of color image sensors may be used.

なお、このように構成される撮像部110は、黒体炉を利用して温度校正され、例えば露光時間などの設定値が校正を行ったときの設定に固定される。この撮像部110の校正について、図8を参照しつつ説明する。図8は、本実施形態に係る放射測温装置による温度校正について説明するための説明図である。   The imaging unit 110 configured as described above is temperature calibrated using a black body furnace, and a set value such as an exposure time is fixed to a setting when the calibration is performed. The calibration of the imaging unit 110 will be described with reference to FIG. FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining temperature calibration by the radiation temperature measuring device according to the present embodiment.

まず、例えば露光時間、レンズの絞りや焦点距離などの設定を、撮像部110の配置場所及び撮像対象(ここでは出銑流1)などに合わせて調整する。そして、撮像部110により、黒体炉(温度を高精度に制御できる放射率1の基準放射源)を測定する。この測定を黒体炉の温度を変更しながら行う。その結果、黒体炉の温度と、その黒体の放射輝度を撮像した際の画像輝度(濃度)との関係を対応付ける「校正データ」が測定される。この校正データの例を図8に示す。更に、校正データから、図8に示す黒体温度と画像輝度(濃度)との検量線を、引数を画像濃度とし出力値を黒体温度とする関数にフィッティングする。そして、関数にフィッティングされた校正データを、校正データ記憶部125に記録する。なお、図8に示した校正データは、撮像部110の構成や設定値により異なる。かかる校正を行うことにより、撮像部110を2次元放射計として使用することができる。   First, for example, settings such as exposure time, lens aperture and focal length are adjusted according to the location of the imaging unit 110 and the imaging target (here, output flow 1). Then, the blackbody furnace (a reference radiation source having an emissivity of 1 that can control the temperature with high accuracy) is measured by the imaging unit 110. This measurement is performed while changing the temperature of the black body furnace. As a result, “calibration data” that correlates the relationship between the temperature of the black body furnace and the image luminance (density) when the radiance of the black body is imaged is measured. An example of the calibration data is shown in FIG. Further, from the calibration data, the calibration curve between the black body temperature and the image luminance (density) shown in FIG. 8 is fitted to a function having the argument as the image density and the output value as the black body temperature. Then, the calibration data fitted to the function is recorded in the calibration data storage unit 125. Note that the calibration data shown in FIG. 8 differs depending on the configuration of the imaging unit 110 and the set value. By performing such calibration, the imaging unit 110 can be used as a two-dimensional radiometer.

画像処理部121は、撮像部110が撮像した熱画像を取り込み、空間フィルタなどを用いて熱画像にスムージング処理を施す。画像処理部121は、スムージング処理として、例えば、熱画像の各画素の濃度を、隣接する複数の画素(例えば3画素)で平均化する。このようにスムージング処理を施すことにより、熱画像中のノイズを低減させることができる。スムージング処理が施された熱画像は、最高輝度検出部123に出力される。また、この熱画像は、画像データ記憶部122に記録されてもよい。   The image processing unit 121 takes in the thermal image captured by the imaging unit 110 and performs a smoothing process on the thermal image using a spatial filter or the like. As the smoothing process, for example, the image processing unit 121 averages the density of each pixel of the thermal image with a plurality of adjacent pixels (for example, three pixels). By performing the smoothing process in this way, noise in the thermal image can be reduced. The thermal image that has been subjected to the smoothing process is output to the maximum luminance detection unit 123. Further, this thermal image may be recorded in the image data storage unit 122.

なお、この際、画像処理部121は、溶融スラグの表面状態を検出してもよい。より具体的には、画像処理部121は、例えば、図11に示すような熱画像から出銑流1の領域を抽出し、その領域と他の領域との境界(つまり、溶融スラグを含む出銑流1の表面)を抽出する。そして、画像処理部121は、この境界から出銑流1にどの程度の大きさの波又は凹凸が生じているかを検出してもよい。なお、ここでは、上記境界から波等の大きさを検出する場合について説明しているが、画像処理部121は、出銑流1の表面を表す熱画像から直接、波等の大きさを検出することも可能である。この検出された波等の大きさは、温度算出部124に出力されたり、画像データ記憶部122に記録され、後述の温度算出過程において使用されうる。   At this time, the image processing unit 121 may detect the surface state of the molten slag. More specifically, for example, the image processing unit 121 extracts a region of the outgoing flow 1 from a thermal image as shown in FIG. 11, and the boundary between the region and another region (that is, an output including molten slag). Extract the surface of the torrent 1). Then, the image processing unit 121 may detect how much wave or unevenness is generated in the outgoing flow 1 from this boundary. Although the case where the magnitude of a wave or the like is detected from the boundary is described here, the image processing unit 121 detects the magnitude of the wave or the like directly from a thermal image representing the surface of the outgoing stream 1. It is also possible to do. The magnitude of the detected wave or the like is output to the temperature calculation unit 124 or recorded in the image data storage unit 122, and can be used in a temperature calculation process described later.

最高輝度検出部123は、画像処理部121が画像処理した熱画像中から、放射輝度が最も高い輝度を検出する。つまり、最高輝度検出部123は、輝度に対応した各画素の濃度中、最高濃度を検出する。最高輝度検出部123が検出する最高濃度は、図12に示した濃度ヒストグラムの例で言えば、横軸の画像濃度が最も大きい値を示す。なお、ここでは、最高濃度は、最も高い輝度に対応するという意味で「最高画像輝度Lmax」ともいう。   The maximum luminance detection unit 123 detects the luminance with the highest radiance from the thermal image subjected to image processing by the image processing unit 121. That is, the maximum luminance detection unit 123 detects the highest density among the densities of the pixels corresponding to the luminance. In the example of the density histogram shown in FIG. 12, the highest density detected by the highest luminance detection unit 123 indicates a value with the highest image density on the horizontal axis. Here, the highest density is also referred to as “maximum image luminance Lmax” in the sense that it corresponds to the highest luminance.

この最高輝度検出部123は、1枚の熱画像中から最高画像輝度Lmaxを検出してもよいが、画像データ記憶部122に記録された連続する(短時間で撮像された)複数枚の熱画像中から、その複数枚の熱画像にわたって最も高い濃度を、最高画像輝度Lmaxとして検出してもよい。以下で説明するように、放射測温装置100は最高画像輝度Lmax(最高濃度)に基づいて測温対象の温度を算出するが、最高輝度検出部123が複数枚の熱画像から最高画像輝度Lmaxを検出することにより、更に溶融スラグの測温精度を向上させることができる。   The maximum luminance detection unit 123 may detect the maximum image luminance Lmax from one thermal image, but a plurality of continuous (imaged in a short time) recorded in the image data storage unit 122. From the image, the highest density over the plurality of thermal images may be detected as the maximum image luminance Lmax. As will be described below, the radiation temperature measuring device 100 calculates the temperature of the temperature measurement object based on the maximum image luminance Lmax (maximum density), but the maximum luminance detection unit 123 determines the maximum image luminance Lmax from a plurality of thermal images. By detecting this, the temperature measurement accuracy of the molten slag can be further improved.

温度算出部124は、最高輝度検出部123が検出した最高画像輝度Lmax(最高輝度の一例。最高濃度ともいう。)に基づいて、測温対象の一例の溶融スラグの温度を算出する。この際、温度算出部124は、上述の校正データ記憶部125に予め記憶された撮像部110の校正データを使用し、かつ、最高画像輝度Lmaxにおける溶融スラグの見かけの放射率Eとして0.96〜1のいずれかの値を使用して、溶融スラグの温度を算出する。つまり、温度算出部124は、上記条件1,2で説明したように、「溶融スラグの最高画像輝度Lmaxに対する見かけの放射率Eを0.96〜1のいずれかの値と仮定可能であること」を利用することにより、溶融スラグの温度Tを算出する。   The temperature calculation unit 124 calculates the temperature of the molten slag as an example of the temperature measurement object based on the highest image luminance Lmax (an example of the highest luminance, also referred to as the highest density) detected by the highest luminance detection unit 123. At this time, the temperature calculation unit 124 uses the calibration data of the imaging unit 110 stored in advance in the calibration data storage unit 125 and 0.96 as the apparent emissivity E of the molten slag at the maximum image luminance Lmax. The value of molten slag is calculated using any value of ~ 1. That is, as described in the above conditions 1 and 2, the temperature calculation unit 124 can assume that the apparent emissivity E with respect to the maximum image luminance Lmax of the molten slag is any value between 0.96 and 1. ”Is used to calculate the temperature T of the molten slag.

より具体的に説明すると、温度算出部124は、まず、最高画像輝度Lmaxから溶融スラグの黒体温度(溶融スラグを黒体と仮定した場合の見かけの温度)Tを、図8に例示した校正データに基づいて求める。そして、溶融スラグに対して設定した放射率Eに基づいて、下記式18により、真の溶融スラグ温度Tを算出する。なお、式18中では黒体温度Tと、真の溶融スラグ温度Tを絶対温度で扱う。最高画像輝度Lmaxにおける溶融スラグの放射率を1とする場合、温度算出部124は、校正データの関数に最高画像輝度Lmax(最高濃度)を代入して黒体温度Tを算出し、これを溶融スラグの温度Tとする。 More specifically, the temperature calculation unit 124 first illustrated the melted slag black body temperature (apparent temperature when the melted slag is assumed to be a black body) T b from the maximum image luminance Lmax as illustrated in FIG. Calculate based on calibration data. Then, based on the emissivity E set for the molten slag, the true molten slag temperature T is calculated by the following equation 18. In Equation 18, the black body temperature Tb and the true molten slag temperature T are handled as absolute temperatures. If the emissivity of the molten slag at the maximum image luminance Lmax and 1, temperature calculating unit 124 calculates the black body temperature T b by substituting the maximum image luminance Lmax (maximum density) in the function of the calibration data, it It is set as the temperature T of molten slag.

この溶融スラグの温度Tを算出する際、温度算出部124は、上述の通り、最高画像輝度Lmaxに対する見かけの放射率Eとして0.96〜1のいずれかの値を使用する。この際、放射率Eは、予め適切な値に設定されてもよいが、この放射率Eの選択は、例えば、以下のように行われることが望ましい。   When calculating the temperature T of the molten slag, the temperature calculation unit 124 uses any value of 0.96 to 1 as the apparent emissivity E with respect to the maximum image luminance Lmax as described above. At this time, the emissivity E may be set in advance to an appropriate value, but it is desirable that the emissivity E is selected as follows, for example.

例えば、温度算出部124は、単純に、見かけの放射率Eを1に設定することが可能である。上記条件1,2で説明した通り、見かけの放射率Eは、溶融スラグが半透明であるため0.96と見なすことができ、かつ、波が存在すれば更に1に近づく。仮に、放射率Eを1に設定したが、反射光が含まれず実際の見かけの放射率Eが0.96程度であったとしても、この場合の測定誤差は、約5℃程度であり、実用上許容しうる測温が可能である。一方、図7からも判るように、1次反射光Ir1が含まれるだけで見かけの放射率Eは、0.998と非常に1に近づくため、このように放射率Eを1に設定した場合には、より精度の高い測温が可能となる。   For example, the temperature calculation unit 124 can simply set the apparent emissivity E to 1. As described in the above conditions 1 and 2, the apparent emissivity E can be regarded as 0.96 because the molten slag is translucent, and further approaches 1 if a wave exists. Even if the emissivity E is set to 1, even if the reflected light is not included and the actual apparent emissivity E is about 0.96, the measurement error in this case is about 5 ° C., which is practical. An allowable temperature measurement is possible. On the other hand, as can be seen from FIG. 7, the apparent emissivity E is 0.998 which is very close to 1 just by including the primary reflected light Ir1, and thus the emissivity E is set to 1 in this way. Therefore, temperature measurement with higher accuracy becomes possible.

なお、出銑流1の波立ちが小さく、放射率Eが1と見なせるほど多重反射が生じる箇所がない撮像画像が、撮像部110により撮像されることも考えられる。そこで、最高輝度検出部123が、短時間に撮像され画像データ記憶部122に記録された複数枚の撮像画像にわたる最高画像輝度Lmaxを検出することにより、温度算出部124は、見かけの放射率Eが1に近づくのに十分な多重反射が生じる確率を高め、測温精度を向上させることができる。また、このことは、条件1にも当てはまる。つまり、溶融スラグの厚みが薄く、平坦表面放射率εが0.96よりも小さい撮像画像が、撮像部110により撮像されることも考えられる。この場合にも、最高輝度検出部123が、短時間に撮像され画像データ記憶部122に記録された複数枚の撮像画像にわたる最高画像輝度Lmaxを検出することにより、温度算出部124は、平坦表面放射率εが0.96に近づく確率を高めて、測温精度を向上させることができる。   Note that it is also conceivable that the image pickup unit 110 picks up a picked-up image in which the wave of the outgoing stream 1 is small and there is no portion where multiple reflection occurs so that the emissivity E can be regarded as 1. Therefore, the maximum luminance detection unit 123 detects the maximum image luminance Lmax over a plurality of captured images that are captured in a short time and recorded in the image data storage unit 122, so that the temperature calculation unit 124 can detect the apparent emissivity E. Can increase the probability of multiple reflections sufficient to approach 1 and improve temperature measurement accuracy. This also applies to Condition 1. That is, it is conceivable that the imaging unit 110 captures a captured image in which the molten slag is thin and the flat surface emissivity ε is smaller than 0.96. Also in this case, the maximum luminance detection unit 123 detects the maximum image luminance Lmax over a plurality of captured images that are captured in a short time and recorded in the image data storage unit 122, so that the temperature calculation unit 124 can detect the flat surface. The probability of emissivity ε approaching 0.96 can be increased, and the temperature measurement accuracy can be improved.

また、例えば、温度算出部124は、画像処理部121が溶融スラグの表面状態を検出している場合、溶融スラグの表面に生じている波の大きさに応じた値に、放射率Eを設定することも可能である。この場合、例えば、反射光が含まれうる波の大きさを予め測定して閾値とし、温度算出部124は、この閾値と、画像処理部121が検出した波の大きさとに基づいて、反射光の有無を判断する。そして、温度算出部124は、反射光が含まれない場合には、放射率Eを0.96に設定し、反射光が含まれる場合には、放射率Eを1に設定することも可能である。溶融スラグのように平坦表面放射率εが0.96と1に近くはない測温対象を測定する場合には、図6に示すように、見かけの放射率Eは、含まれる反射光の反射回数に応じて、段階的に変化する。従って、上記の溶融スラグに対する反射光の選択のための閾値を、含まれる反射光の反射回数毎に設定し、温度算出部124に、放射率Eを段階的に調整させることも可能である。なお、この反射率Eを、段階的に調整する場合と同様に、連続的に変化させることももちろん可能である。   For example, when the image processing unit 121 detects the surface state of the molten slag, the temperature calculation unit 124 sets the emissivity E to a value corresponding to the magnitude of the wave generated on the surface of the molten slag. It is also possible to do. In this case, for example, the magnitude of the wave that can include the reflected light is measured in advance as a threshold value, and the temperature calculation unit 124 reflects the reflected light based on the threshold value and the magnitude of the wave detected by the image processing unit 121. Determine the presence or absence. The temperature calculation unit 124 can set the emissivity E to 0.96 when the reflected light is not included, and can set the emissivity E to 1 when the reflected light is included. is there. When measuring a temperature measuring object whose flat surface emissivity ε is not close to 0.96 and 1 such as molten slag, as shown in FIG. 6, the apparent emissivity E is the reflection of the reflected light contained therein. It changes in stages according to the number of times. Therefore, it is also possible to set a threshold value for selecting reflected light with respect to the molten slag for each number of reflections of the included reflected light, and allow the temperature calculation unit 124 to adjust the emissivity E step by step. It is of course possible to change the reflectance E continuously as in the case of adjusting stepwise.

引き続き図1を参照し、放射測温装置100が有する他の構成について説明すると以下の通りである。
表示部131は、温度算出部124が算出した溶融スラグの温度Tを表示する。この溶融スラグの温度Tは、上述の通り、同じ湯溜まりから出銑された溶銑の温度ともほぼ等しく、また、高炉の湯溜まりから出銑された直後であるため湯溜まりの温度をも反映している。従って、放射測温装置100によれば、湯溜まりの温度をより正確に測定することができる。また、温度算出部124が算出した溶融スラグの温度Tは、温度データ記憶部132に記録されてもよい。放射測温装置100は、関連技術に係る接触式の測温装置の間欠測温に比べて、秒オーダーのごく短い時間間隔で測定を繰り返すことができる。よって、温度データ記憶部132に測定温度Tを記録することで、高炉の内部の温度の変化を連続的に測定することができる。
With reference to FIG. 1, another configuration of the radiation temperature measuring device 100 will be described as follows.
The display unit 131 displays the temperature T of the molten slag calculated by the temperature calculation unit 124. As described above, the temperature T of the molten slag is substantially equal to the temperature of the hot metal discharged from the same hot water pool, and also reflects the temperature of the hot water pool immediately after being discharged from the hot water pool of the blast furnace. ing. Therefore, according to the radiation temperature measuring device 100, the temperature of the hot water pool can be measured more accurately. Further, the temperature T of the molten slag calculated by the temperature calculation unit 124 may be recorded in the temperature data storage unit 132. The radiation temperature measuring device 100 can repeat the measurement at a very short time interval on the order of seconds compared to the intermittent temperature measurement of the contact-type temperature measuring device according to the related art. Therefore, by recording the measured temperature T in the temperature data storage unit 132, the temperature change inside the blast furnace can be continuously measured.

(2−3.放射測温装置100の動作)
次に、本実施形態に係る放射測温装置100の動作について、図9を参照しつつ説明する。図9は、本実施形態に係る放射測温装置の動作について説明するための説明図である。
(2-3. Operation of the radiation temperature measuring device 100)
Next, operation | movement of the radiation temperature measuring apparatus 100 which concerns on this embodiment is demonstrated, referring FIG. FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining the operation of the radiation temperature measuring device according to the present embodiment.

まず、ステップS01が処理され、撮像部110が、測温対象である溶融スラグを含む出銑流1から熱放射された放射光を撮像する。この撮像画像は、画像処理部121に出力される。そしてステップS03に進む。   First, Step S01 is processed, and the imaging unit 110 captures the radiation light thermally radiated from the outgoing stream 1 including the molten slag that is a temperature measurement target. This captured image is output to the image processing unit 121. Then, the process proceeds to step S03.

ステップS03では、画像処理部121が撮像画像に上記スムージング処理などを施す。そして、画像処理部121は、撮像画像を、最高輝度検出部123に出力すると共に画像データ記憶部122に記録する。なお、このステップS03では、画像処理部121が、溶融スラグの表面状態、つまり、波(凹部)の大きさも検出することが望ましい。そしてステップS05に進む。   In step S03, the image processing unit 121 performs the above-described smoothing process on the captured image. Then, the image processing unit 121 outputs the captured image to the maximum luminance detection unit 123 and records it in the image data storage unit 122. In step S03, it is desirable that the image processing unit 121 also detects the surface state of the molten slag, that is, the size of the wave (concave portion). Then, the process proceeds to step S05.

ステップS05では、最高輝度検出部123が、画像処理部121から出力された1枚の撮像画像、又はこの1枚の撮像画像を含む画像データ記憶部122に記録された複数枚の撮像画像(短時間に撮像された複数枚の撮像画像)から、最高輝度に相当する最高画像輝度Lmaxを検出する。なお、上述の通り最高画像輝度Lmaxは、溶融スラグの厚みに依存した平坦表面放射率εの直接光I0と、その表面状態に依存した反射光Iri(iは放射光の反射回数を表した自然数)と、を含む見かけの輝度に対応しており、比較的厚い溶融スラグかからの直接光I0や多重反射した反射光Iriを含むことが望ましい。従って、最高輝度検出部123が複数枚の撮像画像から最高画像輝度Lmaxを検出することにより、比較的厚い溶融スラグかからの直接光I0や、多数回反射した反射光Iriをより多く含む見かけの輝度が撮像画像に撮像されている確率を高めることができ、放射測温装置100の測温精度を向上させることができる。次にステップS07に進む。   In step S05, the maximum luminance detecting unit 123 outputs one captured image output from the image processing unit 121 or a plurality of captured images (short) recorded in the image data storage unit 122 including the one captured image. A maximum image luminance Lmax corresponding to the maximum luminance is detected from a plurality of captured images captured in time). As described above, the maximum image luminance Lmax is the direct light I0 having a flat surface emissivity ε depending on the thickness of the molten slag and the reflected light Iri depending on the surface state (i is a natural number representing the number of reflections of the radiated light). It is desirable to include the direct light I0 from the relatively thick molten slag and the reflected light Iri that has undergone multiple reflection. Therefore, when the maximum luminance detection unit 123 detects the maximum image luminance Lmax from a plurality of captured images, it seems that the direct light I0 from the relatively thick molten slag and the reflected light Iri reflected many times are more included. The probability that the luminance is captured in the captured image can be increased, and the temperature measurement accuracy of the radiation temperature measuring device 100 can be improved. Next, the process proceeds to step S07.

ステップS07では、温度算出部124により、見かけの放射率Eが設定される。なお、この際、温度算出部124は、単純に、予め設定された値(例えば1)を放射率Eに設定することも可能であるが、更に、ステップS03で検出された波の大きさに応じた値を放射率Eに設定することも可能である。次にステップS09に進む。   In step S <b> 07, the apparent emissivity E is set by the temperature calculation unit 124. At this time, the temperature calculation unit 124 can simply set a pre-set value (for example, 1) as the emissivity E, but further sets the magnitude of the wave detected in step S03. It is also possible to set a corresponding value to the emissivity E. Next, the process proceeds to step S09.

ステップS09では、温度算出部124が、最高輝度検出部123が検出した最高画像輝度Lmaxと、図8に例示した校正データの関数とに基づいて黒体温度Tを算出する。そして、黒体温度Tと放射率Eとを式18に代入して溶融スラグの温度Tを算出する。そしてステップS11に進む。 In step S09, the temperature calculating unit 124 calculates the blackbody temperature T b on the basis and a maximum image luminance Lmax of the maximum luminance detector 123 detects, on the function of the calibration data illustrated in FIG. Then, the temperature T of the molten slag is calculated by substituting the black body temperature Tb and the emissivity E into Equation 18. Then, the process proceeds to step S11.

ステップS11では、温度算出部124が算出した溶融スラグの温度Tが、表示部131に表示され、かつ、温度データ記憶部132に記録される。この際、表示部131は、温度の時間変化を履歴としてグラス表示させてもよいことは言うまでもない。そしてステップS13に進む。   In step S <b> 11, the temperature T of the molten slag calculated by the temperature calculation unit 124 is displayed on the display unit 131 and recorded in the temperature data storage unit 132. At this time, it goes without saying that the display unit 131 may display the temperature change over time as a history. Then, the process proceeds to step S13.

ステップS13では、放射測温装置100が、測温が停止されたか否かを確認する。例えば、放射測温装置100の上位の制御装置による指令値・ユーザの入力値・高炉の出銑状態などに応じて、測温が自動的に停止されてもよい。そして、測温が停止された場合には、放射測温装置100は、動作を終了し、測温が停止されていない場合には、放射測温装置100は、上記ステップS01以降の処理を繰り返し行う。従って、放射測温装置100は、溶融スラグの温度Tを連続的に撮像することができる。なお、放射測温装置100は、ステップS01〜ステップS10の処理を、例えば1秒間に1回以上繰り返し行うことも可能である。   In step S13, the radiation temperature measuring device 100 confirms whether or not temperature measurement is stopped. For example, the temperature measurement may be automatically stopped in accordance with a command value, a user input value, a blast furnace output state, etc., by a higher-order control device of the radiation temperature measuring device 100. And when temperature measurement is stopped, the radiation temperature measuring device 100 complete | finishes operation | movement, and when temperature measurement is not stopped, the radiation temperature measuring device 100 repeats the process after said step S01. Do. Therefore, the radiation temperature measuring device 100 can continuously image the temperature T of the molten slag. In addition, the radiation thermometer 100 can also repeat the process of step S01-step S10, for example once or more per second.

(2−4.放射測温装置100による測定例)
次に、本実施形態に係る放射測温装置100の測定例について、図10を参照しつつ説明する。図10は、本実施形態に係る放射測温装置による測定例について説明するための説明図である。ここでは、操業中の高炉に対して、本実施形態に係る放射測温装置100により、出銑口10から出銑される溶融スラグの温度Tを測定した。また、放射測温装置100の性能を比較するために、出銑樋12の下流において、関連技術に係る接触式の測温装置である熱電対を出銑流1に浸漬することにより、出銑流1の測温を行った。出銑流1の温度と溶融スラグの温度Tとはほぼ等しくなることが予想される。
(2-4. Measurement example using radiation temperature measuring device 100)
Next, a measurement example of the radiation temperature measuring device 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining a measurement example by the radiation temperature measuring device according to the present embodiment. Here, with respect to the blast furnace in operation, the temperature T of the molten slag discharged from the tap outlet 10 was measured by the radiation temperature measuring device 100 according to the present embodiment. Further, in order to compare the performance of the radiation temperature measuring device 100, a thermocouple which is a contact type temperature measuring device according to related technology is immersed in the output flow 1 downstream of the output 12. Flow 1 temperature measurements were taken. It is expected that the temperature of the outgoing stream 1 and the temperature T of the molten slag are substantially equal.

なお、熱電対としては、通常使用されるR熱電対(操業で使用されている浸漬消耗型熱電対)を使用した。また、撮像部110としては、モノクロCCDカメラを使用して、高速シャッターの露光時間を1/10000秒として高速露光で撮像した。また、撮像素子の階調数は、8bitの256階調とした。そして、波長選択フィルタにより、λ=0.65の光を透過させて撮像素子に撮像させた。この撮像部110を、予め黒体炉で温度校正し、校正データを校正データ記憶部125に記録させた(図8参照。)。また、溶融スラグの温度Tを求める際に使用する最高画像輝度Lmaxに対する見かけの放射率Eとしては、1を使用した。   In addition, as a thermocouple, the R thermocouple normally used (Immersion consumption type thermocouple currently used by operation) was used. In addition, as the image pickup unit 110, a monochrome CCD camera was used, and high-speed exposure was performed with a high-speed shutter exposure time of 1/10000 second. In addition, the number of gradations of the image pickup device was 256 gradations of 8 bits. Then, the light of λ = 0.65 was transmitted by the wavelength selection filter and imaged by the image sensor. The imaging unit 110 was temperature calibrated in advance in a black body furnace, and calibration data was recorded in the calibration data storage unit 125 (see FIG. 8). Further, 1 was used as the apparent emissivity E with respect to the maximum image luminance Lmax used when obtaining the temperature T of the molten slag.

そして、高炉の出銑開始から約3時間の間、放射測温装置100は、所定の時間間隔で連続的な測温を行い、一方、熱電対により、おおむね30分間隔で間欠的に測温を行った。また、図1に示すように、撮像部110により、高炉の出銑口10から出銑する溶銑・溶融スラグの噴流を横方向から撮像した。その結果、図11に示したような熱画像が撮像された。   The radiation temperature measuring device 100 continuously measures the temperature at predetermined time intervals for about 3 hours from the start of the blast furnace discharge, while intermittently measuring the temperature at intervals of about 30 minutes with a thermocouple. Went. Moreover, as shown in FIG. 1, the imaging part 110 imaged the jet of the hot metal / molten slag discharged from the blast furnace outlet 10 from the lateral direction. As a result, a thermal image as shown in FIG. 11 was taken.

放射測温装置100の測温結果の履歴を図10に示した。表示部131が履歴をグラフ表示させる場合、図10に示すグラフが表示されてもよい。図10には、放射測温装置100による測温結果と共に、熱電対による測定結果を比較のために表示した。図10に示すように、放射測温装置100の測温結果と、熱電対の測温結果とが精度よく一致することが確認された。つまり、本実施形態に係る放射測温装置100が溶融スラグの温度Tを精度よく測定可能であることが判る。また、熱電対による測定に比べて、放射測温装置100は、連続的な測温が可能である。   The history of the temperature measurement result of the radiation temperature measuring device 100 is shown in FIG. When the display unit 131 displays the history as a graph, the graph shown in FIG. 10 may be displayed. In FIG. 10, together with the temperature measurement result by the radiation temperature measuring device 100, the measurement result by the thermocouple is displayed for comparison. As shown in FIG. 10, it was confirmed that the temperature measurement result of the radiation temperature measuring device 100 and the temperature measurement result of the thermocouple coincide with each other with high accuracy. That is, it can be seen that the radiation temperature measuring device 100 according to the present embodiment can accurately measure the temperature T of the molten slag. Moreover, compared with the measurement by a thermocouple, the radiation temperature measuring device 100 can perform continuous temperature measurement.

(2−5.放射測温装置100による効果の例)
以上、本発明の一実施形態に係る放射測温装置100について説明した。この放射測温装置100によれば、最高画像輝度Lmaxから温度Tを算出することにより、表面が波立つ溶融物の一例である溶融スラグの温度Tを正確に測定することができる。この際、放射測温装置100は、溶融スラグの正確な放射率εが判っている必要はない。関連技術に係る上記特許文献1の放射測温装置は、溶銑の流出が無ければ出銑流1の測温を行うことは難しかったが、本実施形態に係る放射測温装置100、溶融スラグの温度Tを測定することにより、溶銑があまり含まれない出銑流1(例えば出銑開始後の約数十分間)の温度をも測定することができる。また、放射測温装置100は、連続的な測温が可能であるので、高炉内部の温度の時間変化を測定することが可能である。従って、高炉内部の熱状況について、これまでより多くの情報を得ることができ、高炉操業をより安定させることができる。この際、放射測温装置100は、溶融物の一例である溶融スラグの平坦表面放射率εは0.96に近似する。そして、放射測温装置100は、溶融スラグの表面が大きく波立っている場合、見かけの放射率Eを1と近似する。その結果、測定誤差を減少させることができる。従って、放射測温装置100は、著しく波立つような溶融物の温度を測定できるだけでなく、関連技術では測温を困難にしていた著しい波立ちを逆に利用して、測温精度を向上させることができる。更にこの際、放射測温装置100は、出銑開始初期のように溶融スラグが大半を占める場合だけでなく、溶銑と不均一に混合されて混濁した状態であっても、溶融スラグの最高輝度を検出して測温することが可能である。
(2-5. Example of effect by radiation temperature measuring device 100)
The radiation temperature measuring device 100 according to the embodiment of the present invention has been described above. According to this radiation temperature measuring device 100, by calculating the temperature T from the maximum image luminance Lmax, it is possible to accurately measure the temperature T of the molten slag, which is an example of a melt with a wavy surface. At this time, the radiation temperature measuring device 100 does not need to know the exact emissivity ε of the molten slag. Although the radiation temperature measuring device of the above-mentioned Patent Document 1 related to the related art is difficult to measure the temperature of the outflow 1 if there is no outflow of hot metal, the radiation temperature measuring device 100 according to the present embodiment, the molten slag By measuring the temperature T, it is also possible to measure the temperature of the tapping stream 1 (for example, about several tens of minutes after the start of tapping) that does not contain much hot metal. Moreover, since the radiation temperature measuring device 100 can measure temperature continuously, it can measure the time change of the temperature inside a blast furnace. Therefore, more information can be obtained about the thermal condition inside the blast furnace, and the operation of the blast furnace can be further stabilized. At this time, in the radiation temperature measuring device 100, the flat surface emissivity ε of molten slag, which is an example of a melt, approximates 0.96. The radiation temperature measuring device 100 approximates the apparent emissivity E to 1 when the surface of the molten slag is greatly rippled. As a result, measurement error can be reduced. Therefore, the radiation temperature measuring device 100 can not only measure the temperature of the melt that is significantly waved, but can also improve the temperature measurement accuracy by using the significant wave that was difficult to measure with related technology. Can do. Further, at this time, the radiation temperature measuring device 100 is used not only in the case where the molten slag occupies most as in the beginning of the start of brewing, but also in the state where the molten slag is mixed non-uniformly with the molten iron and becomes turbid. It is possible to detect temperature and measure temperature.

更に、本実施形態に係る放射測温装置100は、出銑口10の近傍に配置される必要はなく、ある程度離れた場所から溶融スラグの温度Tを遠隔測定することができるので、例えば出銑流1の熱放射・スプラッシュ飛散などに対する環境対策が簡便である。また、放射測温装置100は、出銑口10から出銑された直後の溶融スラグの温度を測定できるので、出銑樋12の下流で測定を行う関連技術に係る熱電対よりも、炉内温度に近い溶融スラグの温度を測定することができる。   Furthermore, the radiation temperature measuring device 100 according to the present embodiment does not need to be arranged in the vicinity of the tap hole 10 and can remotely measure the temperature T of the molten slag from a certain distance away. Environmental measures against thermal radiation of the stream 1 and splash scattering are simple. In addition, since the radiation temperature measuring device 100 can measure the temperature of the molten slag immediately after being fed from the tap 10, it can be used in the furnace rather than the thermocouple according to the related technology for measuring downstream of the tap 12. The temperature of the molten slag close to the temperature can be measured.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described in detail, referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to this example. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, it is understood that these also belong to the technical scope of the present invention.

例えば、上記実施形態では、測温対象である流動する溶融物の一例として、溶融スラグを例に説明したが、本発明はかかる例に限定されるものではない。溶融スラグ以外の測温対象を測温する場合について、説明すれば、以下の通りである。   For example, in the above-described embodiment, the molten slag has been described as an example of the flowing melt that is a temperature measurement target, but the present invention is not limited to such an example. The case where the temperature measurement object other than the molten slag is measured will be described as follows.

上記実施形態では、溶融スラグから発せられる熱放射光の最高輝度に相当する最高画像輝度Lmaxに対する見かけの放射率Eを、条件1,2に基づき0.96〜1に近似した。これに対して、本発明の発明者らは、溶融スラグの特性1,2に対する考察に基づいて、溶融スラグ以外の測温対象についても、最高画像輝度Lmaxを用いれば、同様に測温が可能であることを見出した。この場合、上記条件1,2は、それぞれ下記条件3,4と言い換えることが可能である。   In the above embodiment, the apparent emissivity E with respect to the maximum image luminance Lmax corresponding to the maximum luminance of the thermal radiation emitted from the molten slag was approximated to 0.96-1 based on the conditions 1 and 2. On the other hand, the inventors of the present invention can measure the temperature similarly for the temperature measurement object other than the molten slag by using the maximum image luminance Lmax based on the consideration on the characteristics 1 and 2 of the molten slag. I found out. In this case, the above conditions 1 and 2 can be rephrased as the following conditions 3 and 4, respectively.

条件3:測温対象が熱放射輝度の少なくとも一部を透過する場合、つまり、測温対象が光学的に半透明か透明である場合、その測温対象の大気との界面の反射損失lnとすると、式11より、その最高画像輝度Lmaxにおける見かけの放射率(平坦表面放射率)εは(1−ln)と見なすことができる。
条件4:測温対象の表面が波立った状態である場合、つまり、測温対象の表面に凹部が存在する場合、撮像画像には1重又は多重反射光が含まれるため、その最高画像輝度Lmaxにおける見かけの放射率Eは、上記条件3の平坦表面放射率ε(条件1を満たさない場合には真の放射率)よりも更に1に近づく。
Condition 3: When the temperature measurement target transmits at least part of the thermal radiance, that is, when the temperature measurement target is optically translucent or transparent, the reflection loss ln at the interface with the temperature measurement target air Then, from Equation 11, the apparent emissivity (flat surface emissivity) ε at the maximum image luminance Lmax can be regarded as (1-ln).
Condition 4: When the surface of the temperature measurement object is in a wavy state, that is, when there is a concave portion on the surface of the temperature measurement object, the captured image contains single or multiple reflected light, so that the maximum image brightness The apparent emissivity E at Lmax is closer to 1 than the flat surface emissivity ε of condition 3 (the true emissivity if condition 1 is not satisfied).

なお、上記実施形態の溶融スラグの場合も同様であるが、測温対象は、上記条件3,4(条件1,2)の両方を満たす必要は必ずしもなく、どちらか一方を満たせば、最高画像輝度Lmaxに対する見かけの放射率Eを所定の値に近似することが可能となる。例えば、測温対象が光学的に半透明であるが、その表面が平坦な場合、つまり、条件3を満たすが、条件4を満たさない場合には、放射測温装置100は、条件3から、その測温対象の最高画像輝度Lmaxに対する見かけの放射率Eを(1−ln)に近似することが可能である。逆に、例えば、測温対象が光学的に透明でもなければ半透明でもないが、その表面が波立った状態である場合、つまり、条件3を満たさないが、条件4を満たす場合には、放射測温装置100は、その測温対象の真の放射率が予め特定されていないとしても、条件4から、最高画像輝度Lmaxに対する見かけの放射率Eを1に近似することが可能である。   The same applies to the molten slag of the above embodiment, but the temperature measurement object does not necessarily satisfy both of the above conditions 3 and 4 (conditions 1 and 2). If either one is satisfied, the highest image is obtained. It becomes possible to approximate the apparent emissivity E with respect to the luminance Lmax to a predetermined value. For example, when the temperature measurement object is optically translucent but the surface is flat, that is, when the condition 3 is satisfied but the condition 4 is not satisfied, the radiation temperature measuring device 100 is It is possible to approximate the apparent emissivity E with respect to the maximum image luminance Lmax of the temperature measurement object to (1-ln). Conversely, for example, if the temperature measurement object is neither optically transparent nor translucent, but the surface is in a wavy state, that is, if condition 3 is not satisfied, but condition 4 is satisfied, The radiation thermometer 100 can approximate the apparent emissivity E with respect to the maximum image luminance Lmax to 1 from condition 4 even if the true emissivity of the temperature measurement object is not specified in advance.

この条件3を満たさず条件4を満たす場合について、例を挙げて説明する。仮に、真の放射率εが0.7付近で変動する測温対象について、放射測温装置100が、その最高輝度に相当する最高画像輝度Lmaxに対する見かけの放射率Eを1に近似して温度を測定したと仮定する。この場合、放射率εが±0.1変化すれば、その測定誤差は±20℃程度となり、実用上許容しうる誤差とは言い難い。一方、上記のように波立ちが起こっていて、最高画像輝度Lmaxを使用し、かつ、見かけの放射率Eとして1を使用する場合、その最高画像輝度Lmaxには、1重又は多重反射光が含まれる。図6からも判るように、その見かけの放射率Eは、2次反射光までが含まれる場合、0.97となる。この場合、見かけの放射率Eを1としておけば、測定誤差は5℃程度となり、実用上許容しうる精度が確保できる。従って、測温対象の真の放射率εが1に近ければ近いほど、最高画像輝度Lmaxに対する見かけの放射率Eも1に近づくが、たとえ、真の放射率εが1と近似できるほど1に近くないとしても、1次反射光、2次反射光、そして更に多重の反射光が重なり合えば、最高画像輝度Lmaxに対する見かけの放射率Eを1に近似して、精度良く測温することが可能である。   A case where the condition 4 is not satisfied and the condition 4 is satisfied will be described with an example. Temporarily, for a temperature measurement object whose true emissivity ε fluctuates in the vicinity of 0.7, the radiation temperature measuring device 100 approximates the apparent emissivity E with respect to the maximum image luminance Lmax corresponding to the maximum luminance to 1 and the temperature. Is measured. In this case, if the emissivity ε changes by ± 0.1, the measurement error is about ± 20 ° C., which is not practically acceptable. On the other hand, when the ripple has occurred as described above, the maximum image luminance Lmax is used, and 1 is used as the apparent emissivity E, the maximum image luminance Lmax includes single or multiple reflected light. It is. As can be seen from FIG. 6, the apparent emissivity E is 0.97 when the secondary reflected light is included. In this case, if the apparent emissivity E is set to 1, the measurement error is about 5 ° C., and a practically acceptable accuracy can be secured. Therefore, the closer the true emissivity ε of the temperature measurement object is to 1, the closer the apparent emissivity E for the maximum image luminance Lmax is to 1, but even if the true emissivity ε can be approximated to 1, it becomes 1 Even if it is not close, if the primary reflected light, the secondary reflected light, and the multiple reflected light overlap, the apparent emissivity E with respect to the maximum image luminance Lmax can be approximated to 1 to measure the temperature accurately. Is possible.

なお、上記条件3を満たす場合には、上記実施形態で説明した溶融スラグと同様に、放射測温装置100は、条件3,4から、測温対象の最高画像輝度Lmaxに対する見かけの放射率Eを(1−ln)〜1のいずれかの値に近似することにより、条件4を満たすか否かには関係なく、測温精度を高めることが可能である。   In the case where the above condition 3 is satisfied, the radiation temperature measuring device 100, from the conditions 3 and 4, the apparent emissivity E with respect to the maximum image luminance Lmax of the temperature measurement object, as in the molten slag described in the above embodiment. Is approximated to any value from (1-ln) to 1, regardless of whether the condition 4 is satisfied or not, it is possible to improve the temperature measurement accuracy.

また、放射測温装置100は、液体表面に凹凸が生じる乱流として流動する様々な溶融を測定することもできる。つまり、放射測温装置100は、光学的に半透明であったり透明であるか、表面が波打っている溶融物であれば、様々な溶融物を測定することができる。この際、溶融物は、溶融スラグのようにある程度の粘性を有し、表面状態に凹凸や隆起が生じているほど、多くの多重反射が発生しうるため、測温精度を高めることができる。また、溶融物自体の正確な放射率εは、上述の通り未知であってもよいが、ある程度1に近い値である場合には、更に正確な測温が可能となる。更に、溶融物は、上記出銑流1のように複数の溶融物が混合したものであっても、測温可能である。この場合、混合された溶融物同士は、マーブル状に分離して撮像されることが望ましく、放射測温装置100は、混合された溶融物中の放射率が高い方の溶融物の温度を測定することにより、混合された溶融物の温度を測定することが可能である。   In addition, the radiation temperature measuring device 100 can also measure various meltings that flow as turbulent flow in which irregularities occur on the liquid surface. That is, the radiation temperature measuring device 100 can measure various melts as long as the melt is optically translucent or transparent, or the melt has a wavy surface. At this time, the molten material has a certain degree of viscosity like a molten slag, and the more unevenness and the bulge are in the surface state, the more multiple reflections can be generated, so that the temperature measurement accuracy can be improved. Further, the accurate emissivity ε of the melt itself may be unknown as described above, but if the value is close to 1 to some extent, more accurate temperature measurement is possible. Further, even if the melt is a mixture of a plurality of melts as in the above-described outgoing stream 1, the temperature can be measured. In this case, it is desirable that the mixed melts are imaged separately in a marble shape, and the radiation temperature measuring device 100 measures the temperature of the melt having the higher emissivity in the mixed melt. By doing so, it is possible to measure the temperature of the mixed melt.

また、例えば、上記各実施形態で説明した一連の処理は、専用のハードウエアにより実行させてもよいが、ソフトウエアにより実行させてもよい。一連の処理をソフトウエアにより行う場合、汎用又は専用のコンピュータにプログラムを実行させることにより、上記の一連の処理を実現することができる。コンピュータは、CPU(Central Processing Unit)と、HDD(Hard Disk Drive)・ROM(Read Only Memory)・RAM(Random Access Memory)等の記録装置と、LAN(Local Area Network)・インターネット等のネットワークに接続された通信装置と、マウス・キーボード等の入力装置と、フレキシブルディスク、各種のCD(Compact Disc)・MO(Magneto Optical)ディスク・DVD(Digital Versatile Disc)等の光ディスク、磁気ディスク、半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体等を読み書きするドライブと、モニタなどの表示装置・スピーカやヘッドホンなどの音声出力装置などの出力装置等と、を有してもよい。そして、このコンピュータは、記録装置・リムーバブル記録媒体に記録されたプログラム、又はネットワークを介して取得したプログラムを実行することにより、上記一連の処理を実行してもよい。   Further, for example, the series of processes described in the above embodiments may be executed by dedicated hardware, but may be executed by software. When the series of processes is performed by software, the above series of processes can be realized by causing a general-purpose or dedicated computer to execute the program. The computer includes a CPU (Central Processing Unit), a recording device such as a HDD (Hard Disk Drive), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a LAN (Local Area Network), etc. Communication devices, input devices such as mouse / keyboard, flexible disks, optical disks such as various CDs (Compact Discs), MO (Magneto Optical) disks, DVDs (Digital Versatile Discs), magnetic disks, semiconductor memories, etc. Drives that read and write removable recording media, etc., and display devices such as monitors, audio output such as speakers and headphones An output device such as a force device. The computer may execute the above-described series of processes by executing a program recorded on a recording device / removable recording medium or a program acquired via a network.

1 出銑流
10 出銑口
11 貫通孔
12 出銑樋
13 樋カバー
100 放射測温装置
110 撮像部
121 画像処理部
122 画像データ記憶部
123 最高輝度検出部
124 温度算出部
125 校正データ記憶部
131 表示部
132 温度データ記憶部
Sl 溶融スラグ
Me 溶銑
S 表面
Lmax 最高画像輝度
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Outflow 10 Outlet 11 Through-hole 12 Outlet 13 樋 Cover 100 Radiation temperature measuring device 110 Imaging part 121 Image processing part 122 Image data storage part 123 Maximum brightness detection part 124 Temperature calculation part 125 Calibration data storage part 131 Display unit 132 Temperature data storage unit Sl Melting slag Me Hot metal S Surface Lmax Maximum image brightness

Claims (12)

放射率が予め特定されておらず、熱放射光の少なくとも一部を透過させる溶融物である測温対象の温度を測定する放射測温装置であって、
前記測温対象から発せられる前記熱放射光の熱放射輝度の分布を撮像する撮像部と、
前記撮像部が撮像した撮像画像中の最高輝度を検出する最高輝度検出部と、
前記最高輝度検出部が検出した最高輝度に基づいて、前記測温対象の温度を算出する温度算出部と、
を有し、
前記温度算出部は、前記熱放射光に対する前記測温対象の大気との界面の反射損失をlnとすると、前記最高輝度における前記測温対象の放射率として(1−ln)〜1のいずれかの値を使用して、前記測温対象の温度を算出することを特徴とする、放射測温装置。
An emissivity is not specified in advance, a radiation temperature measuring device that measures the temperature of a temperature measurement object that is a melt that transmits at least part of the heat radiation light,
An imaging unit for imaging a distribution of thermal radiance of the thermal radiation emitted from the temperature measurement object;
A maximum brightness detection unit for detecting the maximum brightness in a captured image captured by the imaging unit;
A temperature calculation unit that calculates the temperature of the temperature measurement object based on the highest luminance detected by the highest luminance detection unit;
Have
The temperature calculation unit is any one of (1-ln) to 1 as the emissivity of the temperature measurement object at the highest luminance, where ln is a reflection loss of the interface with the atmosphere of the temperature measurement object with respect to the thermal radiation light. The temperature of the temperature measuring object is calculated using the value of the radiation temperature measuring device.
前記温度算出部は、前記測温対象が高炉から出銑される出銑流に含まれる溶融スラグである場合、前記最高輝度における前記測温対象の放射率として0.96〜1のいずれかの値を使用して、前記溶融スラグの温度を算出することを特徴とする、請求項1に記載の放射測温装置。   When the temperature measurement object is a molten slag included in the tidal stream output from the blast furnace, the temperature calculation unit is any one of 0.96 to 1 as the emissivity of the temperature measurement object at the highest luminance The temperature measuring device according to claim 1, wherein the temperature of the molten slag is calculated using a value. 前記温度算出部は、前記測温対象の表面が波立った状態である場合、該波の大きさに応じた値を前記放射率として使用することを特徴とする、請求項1又は2に記載の放射測温装置。   The said temperature calculation part uses the value according to the magnitude | size of this wave as said emissivity, when the surface of the said temperature measurement object is a state with a wave. Radiation thermometer. 前記温度算出部は、前記測温対象の表面が波立った状態である場合、前記最高輝度における前記測温対象の放射率として1を使用して、前記測温対象の温度を算出することを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の放射測温装置。   The temperature calculation unit calculates the temperature of the temperature measurement object using 1 as the emissivity of the temperature measurement object at the highest luminance when the surface of the temperature measurement object is in a rippled state. The radiation temperature measuring device according to any one of claims 1 to 3, wherein the radiation temperature measuring device is characterized. 前記最高輝度検出部は、前記撮像部が撮像した複数の撮像画像にわたる前記最高輝度を検出することを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の放射測温装置。   5. The radiation temperature measuring device according to claim 1, wherein the maximum luminance detection unit detects the maximum luminance over a plurality of captured images captured by the imaging unit. 前記撮像部は、前記測温対象の流動状態に応じた所定時間、撮像素子を露光する高速シャッターを有することを特徴とする、請求項1〜5のいずれかに記載の放射測温装置。   The radiation temperature measuring device according to claim 1, wherein the imaging unit includes a high-speed shutter that exposes the imaging device for a predetermined time according to a flow state of the temperature measurement target. 放射率が予め特定されておらず、熱放射光の少なくとも一部を透過させる溶融物である測温対象の温度を測定する放射測温方法であって、
前記測温対象から発せられる前記熱放射光の熱放射輝度の分布を撮像する撮像ステップと、
前記撮像ステップで撮像した撮像画像中の最高輝度を検出する最高輝度検出ステップと、
前記最高輝度検出ステップで検出した最高輝度に基づいて、前記測温対象の温度を算出する温度算出ステップと、
を有し、
前記温度算出ステップでは、前記熱放射光に対する前記測温対象の大気との界面の反射損失をlnとすると、前記最高輝度における前記測温対象の放射率として(1−ln)〜1のいずれかの値を使用して、前記測温対象の温度を算出することを特徴とする、放射測温方法。
A radiation temperature measurement method for measuring a temperature of a temperature measurement object that is a melt that transmits at least part of heat radiation light, the emissivity is not specified in advance,
An imaging step of imaging a distribution of thermal radiance of the thermal radiation emitted from the temperature measurement object;
A maximum luminance detection step for detecting the maximum luminance in the captured image captured in the imaging step;
A temperature calculating step for calculating a temperature of the temperature measuring object based on the highest luminance detected in the highest luminance detecting step;
Have
In the temperature calculation step, if the reflection loss at the interface with the temperature measurement target atmosphere with respect to the thermal radiation light is ln, the emissivity of the temperature measurement target at the highest luminance is any one of (1-ln) to 1. A radiation temperature measurement method, wherein the temperature of the temperature measurement object is calculated using a value of.
前記温度算出ステップでは、前記測温対象が高炉から出銑される出銑流に含まれる溶融スラグである場合、前記最高輝度における前記測温対象の放射率として0.96〜1のいずれかの値を使用して、前記溶融スラグの温度を算出することを特徴とする、請求項7に記載の放射測温方法。   In the temperature calculation step, when the temperature measurement object is a molten slag included in the outgoing stream discharged from a blast furnace, the emissivity of the temperature measurement object at any one of 0.96 to 1 at the highest luminance The temperature measuring method according to claim 7, wherein the temperature of the molten slag is calculated using a value. 前記温度算出ステップでは、前記測温対象の表面が波立った状態である場合、該波の大きさに応じた値を前記放射率として使用することを特徴とする、請求項7又は8に記載の放射測温方法。   The temperature calculation step uses a value corresponding to the magnitude of the wave as the emissivity when the surface of the temperature measurement object is in a wavy state. Radiation temperature measurement method. 前記温度算出ステップでは、前記測温対象の表面が波立った状態である場合、前記最高輝度における前記測温対象の放射率として1を使用して、前記測温対象の温度を算出することを特徴とする、請求項7〜9のいずれかに記載の放射測温方法。   In the temperature calculation step, when the surface of the temperature measurement object is in a wavy state, the temperature measurement object temperature is calculated using 1 as the emissivity of the temperature measurement object at the highest luminance. The radiation temperature measuring method according to any one of claims 7 to 9, characterized by the above. 前記最高輝度検出ステップでは、前記撮像部が撮像した複数の撮像画像にわたる前記最高輝度を検出することを特徴とする、請求項7〜10のいずれかに記載の放射測温方法。   The radiation temperature measurement method according to any one of claims 7 to 10, wherein, in the maximum luminance detection step, the maximum luminance over a plurality of captured images captured by the imaging unit is detected. 前記撮像ステップでは、高速シャッターにより、前記測温対象の流動状態に応じた所定時間、撮像素子を露光することを特徴とする、請求項7〜11のいずれかに記載の放射測温方法。   The radiation temperature measuring method according to claim 7, wherein in the imaging step, the imaging element is exposed for a predetermined time according to a flow state of the temperature measurement object by a high-speed shutter.
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