JP2017049204A - 転炉底吹きノズル監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】底吹きノズル周囲の損耗を短時間で正確に判断することができる転炉底吹きノズル監視装置を提供する。
【構成】溶鋼を出鋼した後の転炉を所定撮像角度まで傾動させる撮像位置制御部３３と、この撮像位置制御部で所定撮像角度に傾動された転炉の炉口を通じて底部の熱画像データを撮像する熱画像センサ１２と、この熱画像センサで撮像した底部の熱画像データから底吹きノズル０毎に、底吹きノズル及び底吹きノズルの周囲の耐火物を含む抽出画像領域を設定し、設定した抽出画像領域毎に熱画像抽出データを抽出し、抽出した熱画像抽出データに基づいて底吹きノズル及び当該底吹きノズルの周囲の耐火物の損耗状況を判定する画像処理装置２２とを備えている。
【選択図】図５

Description

本発明は、転炉の底に配置された底吹きノズル及びその周囲の耐火物の損耗状況を監視する転炉底吹きノズル監視装置に関する。

溶鋼の脱燐、脱硫、脱炭等を行う転炉では、底に底吹きノズルを配置し、この底吹きノズルから溶鋼内に酸素、炭酸ガス、不活性ガス等の精錬ガスを吹込んで、溶鋼を攪拌して精錬効果を向上させている。
しかも、転炉は、溶鋼の装入、吹錬、出鋼、排滓及び炉内点検で傾動角度が異なり、吹錬時に炉口を上方とした直立状態となり、装入時には例えば反時計方向に４５°程度傾動させて溶鋼を受け入れ、出鋼時には逆に直立状態から時計方向に例えば４５°程度傾動させて溶鋼を取鍋に移し、排滓時には、再度反時計方向に６０°程度傾動させて鉱滓を排出する傾動動作を繰り返し行う。そして、定期的な炉内点検時には転炉内に溶鋼や鉱滓がない状態として例えば反時計方向に９０°傾動させて炉内の損耗状況を例えば目視により観察する。

そして、転炉に内張りされた耐火物は、吹錬を行う毎に損耗し、数千回の吹錬で寿命が来る。耐火物は高価であるため、使用回数は延ばしたいが限界を超えると鉄皮溶損などに繋がる心配がある。耐火物は、底吹きノズルの付近の損耗が顕著であり、転炉の寿命はノズル付近の耐火物の損耗で決まる。底吹きノズルが詰まると処理効率が悪くなり、処理時間が延びる要因になるので耐火物の中でも底吹き部分の寿命判定は重要である。

この底吹き部分の寿命判定を行うために、従来、例えば特許文献１に記載されているように、レーザー等の光波利用の非接触型距離計を用いて転炉耐火物のプロフィールを測定する際に、転炉から溶鋼を出鋼し、排滓した後に炉底羽口から単位時間当たり炉容積の１０％以上のガス流量でガスを吹き込んで炉内粉塵濃度を低下させてからプロフィールを測定することが知られている。
また、特許文献２に記載されているように、転炉に基準点を設定し、転炉から溶鋼を出鋼した後の耐火物が赤熱している状態で耐火物および転炉における基準点を含んで３Ｄカメラで同一対象に対して撮影角度を異にした複数の画像を撮像し、複数の撮像データから耐火物のプロフィールを算出することが知られている。

特開２００７−２９１４３５号公報 特開２００９−６８９８２号公報

しかしながら、前記特許文献１及び２に記載された従来例にあっては、レーザー等の非接触型距離計や３Ｄカメラを使用して転炉底面の耐火物のプロフィールを測定するようにしているが、耐火物のプロフィールの測定に時間が係ることから操業の合間に耐火物のプロフィールの測定を行うことができず、一旦操業を停止して耐火物のプロフィール測定を行う必要があり、操業効率を上げることができないという課題がある。
また、耐火物全体の寿命は、底吹きノズル周辺の損耗が多いが、測定した耐火物のプロフィールだけでは損耗を判断することができず、過去の耐火物プロフィールと比較することにより、始めて損耗判断を行うことができ、この損耗の判断に時間が係るという課題がある。

さらに、赤外線カメラを使用して温度分布から損耗面積を算出することもできるが、面積計算を絶対温度を基準にして行う場合には、吹錬の内容すなわち脱燐、脱硫、脱炭等の処理の違いや溶鋼種類による出鋼温度の違いにより耐火物温度の平均温度が異なるため、面積を正確に把握することができないという課題がある。
そこで、本発明は、上記従来例の課題に着目してなされたものであり、底吹きノズル周囲の損耗を短時間で正確に判断することができる転炉底吹きノズル監視装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明に係る転炉底吹きノズル監視装置の一の形態は、転炉の底部に配置した複数の底吹きノズルと当該底吹きノズルの周囲に配置された耐火物の損耗を監視する転炉底吹きノズル監視装置であって、溶鋼を出鋼した後の転炉を所定撮像角度まで傾動させる撮像位置制御部と、この撮像位置制御部で所定撮像角度に傾動された転炉の炉口を通じて底部の熱画像データを撮像する熱画像センサと、この熱画像センサで撮像した底部の熱画像データから底吹きノズル毎に、底吹きノズル及び底吹きノズルの周囲の耐火物を含む抽出画像領域を設定し、設定した抽出画像領域毎に熱画像抽出データを抽出し、抽出した熱画像抽出データに基づいて底吹きノズル及び当該底吹きノズルの周囲の耐火物の損耗状況を判定する画像処理装置とを備えている。

本発明の一態様によれば、転炉底面の撮像データから底吹きノズルの周囲の分割領域毎に、熱画像抽出データを抽出し、この熱画像抽出データに基づいて損耗状況を判断するので、底吹きノズル及びその周囲の耐火物の損耗を短時間で判断することができ、操業の合間に操業効率を低下させることなく損耗状況を判断することが可能となる。

本発明の一実施形態における転炉底吹きノズル監視装置の撮像装置を示す構成図である。 転炉の操業手順を示す概略図である。 転炉底部の底吹きノズルを示す断面図である。 転炉底吹きノズル監視装置の一実施形態を示すブロック図である。 画像処理装置の具体的構成を示すブロック図である。 画像処理装置の演算処理部で実行する画像読取処理手順の一例を示すフローチャートである。 画像処理装置の演算処理部で実行する損耗判定処理手順の一例を示すフローチャートである。 熱画像センサで測定した転炉底部の赤外線画像を示す図である。 赤外線画像から底吹きノズル周囲の分割領域毎に抽出する熱画像抽出データを示す図である。 赤外線エラー画像を示す図である。

次に、図面を参照して、本発明の一実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

また、以下に示す実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
転炉１は、図１に示すように、傾動軸２を中心に炉口３を上方に向けた一点鎖線図示の直立位置から例えば時計方向及び反時計方向にそれぞれ９０°の１８０°の範囲で傾動可能に設置されている。この転炉１の操業手順は、図２に示すように、まず、図２（ａ）で転炉１を直立状態に対して反時計方向に例えば４５°程度傾動させて溶鋼を装入し、次いで図２（ｂ）に示すように、直立状態として脱燐、脱硫、脱炭等の吹錬を行う。

吹錬が終了すると、図２（ｃ）に示すように、時計方向に４５°程度傾動させて取鍋４に溶鋼を出鋼し、出鋼が終了すると、図２（ｄ）に示すように反時計方向に１０５°程度傾動させて排滓を行い、この排滓が終了すると、図１に示すように、例えば反時計方向に１２°程度傾動させて直立状態から反時計方向に７２°程度に傾動させて底吹きノズル監視処理を行ってから図２（ａ）の溶鋼の装入状態に移行する。

転炉１の底部には、複数例えば６個の底吹きノズル５が配置されている。転炉１の底部には、図３に拡大図示するように、壷状に形成された外殻を形成する鉄皮６の内面側に張られた永久張りとなるパーマ煉瓦７が例えば３層に配置され、このパーマ煉瓦７の内面側に耐火物となる裁頭角錐状のワーク煉瓦８が配置されている。そして、パーマ煉瓦７の２段目及び３段目及びワーク煉瓦８にワーク煉瓦８の内側端に達する空間部９を形成することにより底吹きノズル５が形成され、この底吹きノズル５のパーマ煉瓦７の２段目位置に鉄皮６の外側から延長するガス吹込みパイプ１０が配置されている。そして、吹錬中に、ガス吹込みパイプ１０から底吹きノズル５に処理内容に応じて酸素、炭酸ガス、不活性ガス等の精錬ガスが吹き込まれ、吹き込まれた精錬ガスが底吹きノズル５から溶鋼内に吐出されて、溶鋼を攪拌する。

底吹きノズル監視装置１１は、図１に示すように、排滓を終了して直立位置から反時計方向に７２°傾けた監視位置に傾動した転炉１に対して、炉口３を通じて転炉１の底部を撮像する赤外線カメラで構成される熱画像センサ１２が転炉１の炉口３から所定距離例えば転炉底面から３０ｍ程度離れた位置に配置されている。
この熱画像センサ１２は、シャッター１３を有する耐熱ケース１４内に配置されており、シャッター１３を開いたときに、炉口３を通して転炉１の底部全体が視野範囲となって焦点が合うように配置されている。

また、図１では図示しないが、耐熱ケース１４に隣接して、図４に示す可視カメラ１５がシャッター１６を有する耐熱ケース１７内に配置され、この可視カメラ１５でも転炉底部全域の可視画像データを撮像するようにしている。
これら熱画像センサ１２及び可視カメラ１５には、図４に示すように、近くに配置された現場中継盤１８内に収納された熱画像センサ１２用のカメラ電源１８ａ及びケース電源１８ｂと可視カメラ１５用のカメラ電源１８ｃ及び１８ｄとが供給され、後述する画像処理装置から供給されるシャッター開指令によってリレー１９が作動して、シャッター１３及び１６が開閉制御される。

そして、シャッター１３及び１６が開いたときの熱画像センサ１２で撮像した転炉底部の熱画像データ及び可視カメラ１５で撮像した視野画像データが例えばローカルエリアネットワーク（以下、ＬＡＮと称す）２０を介して防塵の制御ボックス２１へ送信される。
制御ボックス２１には、画像処理装置２２が配置され、この画像処理装置２２に熱画像センサ１２で撮像した転炉底部の熱画像データ及び可視カメラ１５で撮像した視野画像データがハブ２３を介して入力される。

画像処理装置２２は、例えばパーソナルコンピュータで構成され、図５に示すように、中央演算処理装置（ＣＰＵ）で構成される演算処理部２２ａと、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）やリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）等で構成される記憶部２２ｂと、キーボード、マウス等で構成される入力部２２ｃと、ＬＡＮインタフェース２２ｄ、入出力インタフェース２２ｅとを備え、これら演算処理部２２ａ、記憶部２２ｂ、入力部２２ｃ、ＬＡＮインタフェース２２ｄ及び入出力インタフェース２２ｅがシステムバス２２ｆを介して接続されている。

記憶部２２ｂには、転炉１の底部全体を撮像した熱画像データから、図８に示すように、底吹きノズル５毎に抽出する底吹きノズル５とその周囲の耐火物を含む例えば矩形状の抽出画像領域を設定する領域設定情報が記憶されているとともに、熱画像センサ１２及び可視カメラの画像データを記憶し、さらに演算処理部２２で算出した各種データを記憶する。
ＬＡＮインタフェース２２ｄには、ハブ２４を介して熱画像センサ１２及び可視カメラ１５が接続されていると共に、ハブ２４を介して転炉画像データベース２６及び転炉計算機２７が接続されている。
また、入出力インタフェース２２ｅには、シャッター１３，１６、転炉１の傾動角を検出する傾動角センサ３２、転炉１を傾動させる傾動装置３３が接続されている。

また、システムバス２２ｆは、例えば監視デスクに配置されたモニタ２８が接続されているとともに、画像データをビデオ信号に変換するコンバータ２９が接続されている。
演算処理部２２ａは、シャッター１３及び１６の開閉処理を行ってシャッター１３及び１６が開いたときの熱画像データ及び視野画像データを読込む画像データ読込み処理と、読込んだ熱画像データに基づく損耗判定処理とを行って、底吹きノズル５及び耐火物（主にワーク煉瓦８）の損耗状況を判断し、判断結果がハブ２４を介して転炉計算機２７に送信されるとともに、画像処理で算出した各種データと熱画像データとを転炉画像データベース２６に送信して格納する。

さらに、コンバータ２９には、図４に示すように、熱画像データのビデオ信号及び可視画像データのビデオ信号を格納するカメラサーバー３０が接続され、このカメラサーバー３０に格納されたビデオ画像信号が所内ＬＡＮ３１を介してビデオ画像信号を必要とする部署に配信される。
演算処理部２２ａで実行する画像読込み処理は、図６に示すように、所定時間毎のタイマ割込処理として実行され、まず、ステップＳ１で排滓処理が終了した排滓終了信号が入力されたか否かを判定し、排滓終了信号が入力されていないときにはそのままタイマ割込処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。

ステップＳ１の判定結果が、排滓終了信号が入力されたときには、ステップＳ２に移行して、傾動装置に対して排滓時傾動角６０°から撮像時傾動角７２°まで傾動させる傾動開始信号を出力する。
次いで、ステップＳ３に移行して、傾動角検出信号θを読込み、次いでステップＳ４に移行して、傾動角検出信号θが例えば設定角度６２°に達したか否かを判定する。この判定結果がθ＜６２であるときにはステップＳ３に戻り、傾動角θが６２°に達したときには、ステップＳ５に移行して、計時タイマを起動してからステップＳ６に移行する。

このステップＳ６では、傾動角検出信号θを読込み、次いでステップＳ７に移行して、傾動角検出信号θが設定角６７°に達したか否かを判定する。この判定結果がθ＜６７であるときにはステップＳ６に戻り、傾動角θが６７°に達したときには、ステップＳ８に移行して、計時タイマを停止させて計時した速度計測用経過時間Ｌを読込んでからステップＳ９に移行する。
このステップＳ９では、速度計測用経過時間Ｌをもとに下記（１）式の演算を行って傾動角速度Ｖを算出する。
Ｖ＝Ｌ÷５〔角度／秒〕 ・・・（１）

次いで、ステップＳ１０に移行して、傾動角速度Ｖをもとに下記（２）式の演算を行って、傾動角７０°から撮像時傾動角７２°に達するまでの遅延時間Ｔを算出する。
Ｔ＝２÷Ｖ〔秒〕 ・・・（２）
次いで、ステップＳ１１に移行して、遅延時間Ｔとシャッター動作遅れ時間Ｓとをもとに下記（３）式の演算を行って撮像タイミングＱを算出する。
Ｑ＝Ｔ−Ｓ ・・・（３）

次いで、ステップＳ１２に移行して、傾動角検出信号θを読込み、次いでステップＳ１３に移行して傾動角検出信号θが７０°に達したか否かを判定する。この判定結果が、傾動角検出信号θが７０°未満であるときには前記ステップＳ１２に戻り、傾動角検出信号θが７０°に達したときには、ステップＳ１４に移行して、撮像タイミングＱをソフトウェアタイマにセットしてソフトウェアタイマを起動してからステップＳ１５に移行する。
このステップＳ１５では、ソフトウェアタイマがタイムアップしたか否かを判定し、タイムアップしていないときにはタイムアップするまで待機し、タイムアップしたときにはステップＳ１６に移行して、シャッター１３及び１６に対してシャッター開信号を出力する。

次いで、ステップＳ１７に移行して、シャッター遅れ時間Ｓに余裕時間ΔＴを加算した値をソフトウェアタイマにセットしてソフトウェアタイマを起動してからステップＳ１８に移行し、ソフトウェアタイマがタイムアップしたから否かを判定する。この判定結果が、ソフトウェアタイマがタイムアップしていないときにはタイムアップするまで待機し、タイムアップしたときには、ステップＳ１９に移行する。
このステップＳ１９では、熱画像センサ１２から熱画像データを読込んで記憶部２２ｂの所定記憶領域に記憶し、次いでステップＳ２０に移行して、可視カメラ１５から可視画像データを読込んで記憶部２２ｂの所定記憶領域に記憶してからステップＳ２１に移行する。
ステップＳ２１では、シャッター１３及び１６を閉じるシャッター閉指令を出力し、次いでステップＳ２２に移行して、傾動装置に対して転炉１を溶鋼装入位置に傾動させる傾動指令を出力し、次いでステップＳ２３に移行して損耗判定処理を起動してから画像読込み処理を終了して所定のメインプログラムに復帰する。

この図６の処理におけるステップＳ２の処理と傾動装置３３とで傾動制御部が構成されている。
演算処理部２２ａで実行する損耗判定処理は、先ず、ステップＳ３１で、記憶部２２ｂに記憶されている熱画像データを読込むとともに、記憶部２２ｂに予め記憶されている底吹きノズル５毎の抽出画像領域設定情報を読込む。
次いで、ステップＳ３２に移行して、抽出画像領域設定情報に基づいて熱画像データから各抽出画像領域の熱画像データを熱画像抽出データとして抽出し、抽出した各熱画像抽出データを記憶部２２ｂの抽出データ記憶領域の該当する熱画像抽出領域の識別番号位置に記憶してからステップＳ３３に移行する。

このステップＳ３３では、記憶部２２ｂの抽出データ記憶領域に記憶されている先頭の識別番号位置から熱画像抽出データを読出し、基準温度が例えば５０℃となる領域の面積を算出して、算出した面積を底吹きノズル５のノズル穴径面積として記憶部２２ｂのノズル穴径面積記憶領域の該当する熱画像抽出領域の識別番号位置に記憶するとともに、基準温度が１００℃となる領域の面積を算出して、算出した面積を底吹きノズル５の周囲の耐火物の損耗領域面積として、記憶部２２ｂの損耗領域面積記憶領域の該当する熱画像抽出領域の識別番号位置に記憶する。

ここで、基準温度が５０℃となる領域の面積を底吹きノズル５のノズル穴径面積とし特定できる理由は以下の通りである。すなわち、吹錬時から排滓終了時までの間では底吹きノズル５から炉内温度に比較して遥かに低い温度の精錬ガスを吐出している関係で、底吹きノズル５の温度は転炉底面内で一番低い状態に抑えられる。また、底吹きノズル５の周囲の耐火物は底吹きノズル５から吐出される精錬ガスに触れていることから底吹きノズル５の温度よりは高い温度となるが、底吹きノズル５が存在しない部分の耐火物温度に比較して低い温度となる。したがって、基準温度が５０℃となる領域の面積が底吹きノズル５のノズル穴径面積を表し、基準温度が１００℃となる領域の面積が損耗領域の面積となる。

上記熱画像抽出データに基づくノズル穴径面積及び損耗領域面積の算出を記憶部２２ｂの抽出データ記憶領域に記憶されている全ての熱画像抽出データについて行い、全ての熱画像抽出データについてノズル穴径面積及び損耗領域面積の算出及び記憶部２２ｂへの記憶が終了すると、ステップＳ３４に移行する。
このステップＳ３４では、記憶部２２ｂのノズル穴径面積記憶領域に記憶されている各熱画像抽出領域のノズル穴径面積を順次読出し、このノズル穴径面積と熱画像抽出領域毎に予め設定されたノズル穴径面積設定値とを比較してノズル穴径面積がノズル穴径面積設定値より小さいときにノズル詰まりと判定して該当する熱画像抽出領域の識別番号を含むノズル詰まり異常情報を形成し、これを記憶部２２ｂの異常情報記憶領域に記憶する。 そして、各熱画像抽出領域の全てについてノズル異常判定が終了すると、ステップＳ３５に移行する。

このステップＳ３５では、記憶部２２ｂの損耗領域面積記憶領域に記憶されている各熱画像抽出領域の損耗領域面積を順次読出し、この損耗領域面積と熱画像抽出領域ごとに予め設定された損耗領域面積設定値とを比較して損耗領域面積が損耗領域面積設定値より大きいときに損耗異常と判定して該当する熱画像抽出領域の識別番号を含む損耗異常情報を形成し、これを記憶部２２ｂの異常情報記憶領域に記憶する。

そして、各熱画像抽出領域の全てについて損耗異常判定が終了すると、ステップＳ３６に移行する。このステップＳ３６では、記憶部２２ｂの異常情報記憶領域に異常情報が記憶されているか否かを判定し、ノズル詰まり異常情報及び損耗異常情報の何れも記憶されていないときには直接ステップＳ３８に移行し、ノズル詰まり異常情報及び損耗異常情報の少なくとも一方が記憶されているときには、ステップＳ３７に移行して、記憶されている異常情報を転炉計算機２７へ送信するとともに、表示情報としてモニタ２８に表示してからステップＳ３８に移行する。
ステップＳ３８では、記憶部２２ｂに記憶されている今回の排滓後の熱画像データ、可視画像データ、各熱画像抽出データ、各熱画像抽出領域のノズル穴径面積及び損耗領域面積並びに異常情報を転炉画像データベース２６に送信して格納してから損耗判定処理を終了する。

次に、上記実施形態の動作を説明する。
転炉１では、先ず、図２（ａ）に示すように、直立位置から反時計方向に４５°傾動させた装入位置で溶鋼を装入し、次いで、転炉１を、図２（ｂ）に示すように、底吹きノズル５から精錬ガスを吐出させて溶鋼を拡販しながら転炉１を炉口３が上方に向く直立位置に傾動させて脱燐、脱硫、脱炭等の吹錬を開始する。そして、吹錬が終了すると、転炉１を、図２（ｃ）に示すように、直立位置から時計方向に例えば４５°傾動させて溶鋼を取鍋４に出鋼し、次いで出鋼が終了すると転炉１を反時計方向に１５０°回動させて直立位置から反時計方向に６０°とった傾動位置として排滓を行う。

その後、排滓が終了すると、排滓終了信号が画像処理装置２２の演算処理部２２ａに入力される。この演算処理部２２ａでは、図６に示す画像読込処理が、タイマ割込処理として実行されており、処理排滓終了信号が入力されるまでは、排滓終了信号が入力されたか否かを判定するステップＳ１からそのままタイマ処理を終了して、所定のメインプログラムに復帰する。
この状態で排滓終了信号が入力されると、傾動装置に対して転炉１を排滓時傾動角６０°から撮像時傾動角７２°まで傾動させる傾動開始信号を出力する（ステップＳ２）。
これによって、傾動装置が動作されて、転炉１が反時計方向に傾動を開始し、画像読込処理では、傾動角検出信号θを読込み（ステップＳ３）、この傾動角検出信号が設定角度６２°に達したか否かを判定する（ステップＳ４）。

傾動角検出信号θが、設定角度６２°に達すると、計時タイマを起動し（ステップＳ５）、次いで再度傾動角検出信号θを読込み（ステップＳ６）、傾動角検出信号θが設定角度６７°に達したか否かを判定する（ステップＳ７）。
傾動各検出信号θが、設定角度６７°に達すると、計時タイマを停止させて計時した速度計測用経過時間Ｌを読込み（ステップＳ８）、この速度計測用経過時間Ｌを元に前記（１）式の演算を行って傾動角速度Ｖを算出する（ステップＳ９）。

次いで、傾動角速度Ｖをもとに前記（２）式の演算を行って傾動角７０°から撮像字傾動角７２°に達するまでの遅延時間Ｔを算出し（ステップＳ１０）、次いで遅延時間Ｔとシャッター動作遅れ時間Ｓとをもとに前記（３）式の演算を行って撮像タイミングＱを算出する（ステップＳ１１）。
その後、再度傾動角検出信号θを読込み（ステップＳ１２）、傾動角検出信号θが設定角度７０°に達すると、撮像タイミングＱソフトウェアタイマにセットしてこのソフトウェアタイマを起動する（ステップＳ１４）。
そして、ソフトウェアタイマがタイムアップした時点でシャッター１３及び１６に対してシャッター開信号を出力する（ステップＳ１６）。
このため、シャッター１３及び１６がシャッター遅れ時間Ｓが経過した後にシャッターが開状態となる。このとき、転炉１は丁度傾動角検出信号θが７２°の撮像時傾動角に達することになる。

その後、余裕時間ΔＴが経過した時点で、熱画像センサ１２で撮像した熱画像データを読込んで記憶部２２ｂの所定記憶領域に記憶し（ステップＳ１９）、次いで可視カメラ１５で撮像した可視画像データを読込んで記憶部２２ｂの所定の記憶領域に記憶する（ステップＳ２０）。このときの熱画像データは、図８に示すようになり、全体が高温を示す赤色領域４１で、その中の底吹きノズル５に対応する部分に水色で表される温度が低い耐火物の損耗領域４２と、この損耗領域の中心部の青色で表されるノズル穴部４３が表されている。

次いで、シャッター１３及び１６に対してシャッター閉指令を出力し（ステップＳ２１）、これによってシャッター１３及び１６が閉状態となり、次いで傾動装置３３に対して転炉１を溶鋼装入位置に傾動させる傾動開始指令を出力し（ステップＳ２２）、さらに損耗判定処理を起動する（ステップＳ２３）。
このため、転炉１は溶鋼装入位置に傾動して再度溶鋼を装入し、次いで吹錬、出鋼、排滓を繰り返すことになる。

一方、損耗判定処理では、記憶部２２ｂに記憶されている熱画像データを読込むとともに、記憶部２２ｂに予め記憶されている底吹きノズル５毎の抽出画像領域設定情報を読込む（ステップＳ３１）。
次いで、抽出画像領域設定情報に基づいて熱画像データから各抽出画像領域の熱画像データを熱画像抽出データとして抽出し、抽出した各熱画像抽出データを記憶部２２ｂの抽出データ記憶領域の該当する熱画像抽出領域の識別番号位置に記憶する（ステップＳ３３）。このときの熱画像抽出データは、図９に示すように、矩形の抽出画像領域５１内にのみ赤色領域５２と、水色の損耗領域５３及び損耗領域５３の中央部の青色のノズル穴部が表されている。

その後、記憶部２２ｂの抽出データ記憶領域に記憶されている先頭の識別番号位置から熱画像抽出データを順次読出し、基準温度が例えば５０℃となる領域の面積を算出してこれを底吹きノズル５のノズル穴径面積として記憶部２２ｂに記憶するとともに基準温度が例えば１００℃となる領域の面積を算出してこれを底吹きノズル５の周囲の損耗領域面積として記憶部２２ｂに記憶する（ステップＳ３３）。

その後、記憶部２２ｂに格納されている各熱画像抽出領域のノズル穴径面積を順次読出し、読みだしたノズル穴径面積と該当する熱画像抽出領域に予め設定されたノズル穴径面積設定値とを比較し、ノズル穴径面積がノズル穴径面積設定値より小さい場合にノズル詰まりと判断して該当する熱画像抽出領域の識別番号を含むノズル詰まり異常情報を形成し、このノズル詰まり異常情報を記憶部２２ｂに記憶する（ステップＳ３４）。
底吹きノズル５の周囲の損耗領域についても、記憶部２２ｂに記憶されたている損耗領域面積を順次読出し、該当する抽出画像領域に設定された損耗領域面積設定値と比較して、損耗領域面積が損耗領域面積設定値を超えている場合に、該当する熱画像抽出領域の識別番号を含む損耗異常情報を形成し、この損耗異常情報を記憶部２２ｂに記憶する（ステップＳ３５）。

そして、損耗判定処理で、ノズル詰まり異常情報及び損耗異常情報が記憶部２２ｂに記憶されていない場合には、ノズル詰まり異常や損耗異常が発生していないものと判断してそのまま操業を継続する。
しかしながら、ノズル詰まり異常情報及び損耗異常情報の少なくとも一方が記憶部２２ｂに記憶されているときには、異常情報を表示情報としてモニタ２８に表示するとともに、転炉計算機２７に送信して補修作業計画の作成を促す。

ここで、実際の底吹きノズル５及び周囲の耐火物であるワーク煉瓦８の損耗状況は、図３に太い実線Ｌ１で示すようにワーク煉瓦８が損耗して周囲径が広くなるとともに、底吹きノズル５も溶鋼や鉱滓等の付着物６１が付着して初期の穴径より狭くなる。この図３の損耗状況が熱画像センサ１２で撮像することにより、図８に示すように損耗のない耐火物は赤色となり、損耗のある耐火物は水色となり、底吹きノズル５は青色となり、その面積から損耗状況を把握することができる。

そして、記憶部２２ｂに記憶されている今回の排滓後の熱画像データ、可視画像データ、各熱画像抽出データ、各熱画像抽出領域のノズル穴径面積及び損耗領域面積並びに異常情報を転炉画像データベース２６に送信して損耗判定処理履歴として格納する（ステップＳ３８）。
このように、上記実施形態によると、熱画像センサ１２で撮像した転炉１の底部全体の熱画像データに対して底吹きノズル５毎にその周囲の耐火物を含む抽出画像領域を設定し、この抽出画像領域の熱画像データを抽出して熱画像抽出データを形成し、この熱画像抽出データに基づいてノズル穴径面積及び損耗領域面積を算出するので、各抽出画像領域でノズル穴径面積及び損耗領域面積を正確に算出することができる。

しかも、ノズル穴面積及び損傷領域面積を算出するので、算出したノズル穴面積及び損傷領域面積を閾値となるノズル穴面積設定値及び損傷領域面積設定値と比較するだけで、ノズル詰まり異常及び損耗異常を正確に判定することができる。この場合、ノズル詰まり異常及び損耗異常の判定に従来例のようにプロフィールで判断するのではないので、異常判定に過去の熱画像データを使用する必要がなく、異常判定を短時間で正確に行うことができる。

さらに、熱画像センサ１２からの熱画像データの読取り処理を転炉１が排滓時傾動角から撮像時傾動角へ傾動させる間に、傾動角速度Ｖを算出し、算出した傾動角速度Ｖに基づいて傾動角基準角度（７０°）から撮像字傾動角（７２°）に達するまでの遅延時間Ｔを算出し、この遅延時間Ｔとシャッター動作遅れ時間Ｓとから撮像タイミングＱを算出するので、転炉１が撮像時傾動角に達した時点でシャッター１３及び１６が開状態となり、熱画像データ及び可視画像データを常に同じ転炉１が撮像時傾動角となった時点で遅延時間を生じることなく正確に撮像することができる。

なお、上記実施形態では、撮像タイミングを（１）式〜（３）式を使用して算出する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、転炉１の排滓時傾動角６０°から撮像時傾動角７２°に傾動する間の傾動角速度Ｖが一定でしるものとした場合には、転炉１が傾動する間にシャッター１３及び１６の遅延時間Ｔだけ前の傾動角位置にリミットスイッチや非接触スイッチを配置してシャッター１３及び１６に対するシャッター開始指令を出力するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、傾動角速度Ｖを算出する傾動角範囲は６２°から６７°に限定されるものではなく、転炉の傾動角速度が安定した後の任意の角度範囲を設定することができる。角度範囲も５°に限られるものではなく、１°以上の任意角度を設定することができ、これに応じて（１）式の除数を変更すればよい。
さらに、上記実施形態では、抽出画像領域が矩形状に形成されている場合について説明したが、これに限定されるものではなく、抽出画像領域を円形、楕円形、長円形、多角形等の任意の形状に設定することができる。

また、上記実施形態では、図６の画像読込み処理で、熱画像センサ１２及び可視カメラ１５で撮像した熱画像データ及び可視画像データをそのまま読み込む場合について説明したが、これに限定されるものではなく、熱画像データ及び可視画像データを読み込む際に、熱画像データの異常を判別して、熱画像データに異常がある場合には、熱画像データ及び可視画像データの読込みを中止して、損耗判定処理をスキップするようにしてもよい。すなわち、熱画像データが、図１０（ａ）に示すように、白煙によって熱画像データの各部が高温となる場合や、図１０（ｂ）に示すように、シャッター１３が閉まったまま熱画像データを撮像した場合には、熱画像データ及び可視画像データの読込み及び損耗判定処理を中止する。

１…転炉、２…傾動軸、３…炉口、５…底吹きノズル、６…鉄皮、７…パーマ煉瓦、８…ワーク煉瓦、１０…吹込みパイプ、１１…底吹きノズル監視装置、１２…熱画像センサ、１３…シャッター、１４…耐熱ケース、１５…可視カメラ、１６…シャッター、１７…耐熱ケース、２１…制御ボックス、２２…画像処理装置、２２ａ…演算処理部、２２ｂ…記憶部、２２ｃ…入力部、２２ｄ…ＬＡＮインタフェース、２２ｅ…入出力インタフェース、２２ｆ…システムバス、２６…転炉画像データベース、２７…転炉計算機、２８…モニタ、３２…傾動角センサ、３３…傾動装置

Claims (4)

1. 転炉の底部に配置した複数の底吹きノズルと当該底吹きノズルの周囲に配置された耐火物の損耗を監視する転炉底吹きノズル監視装置であって、
   溶鋼を出鋼した後の転炉を所定撮像角度まで傾動させる撮像位置制御部と、
   該撮像位置制御部で所定撮像角度に傾動された転炉の炉口を通じて底部の熱画像データを撮像する熱画像センサと、
   該熱画像センサで撮像した底部の熱画像データから前記底吹きノズル毎に、当該底吹きノズル及び底吹きノズルの周囲の耐火物を含む抽出画像領域を設定し、設定した抽出画像領域毎に熱画像抽出データを抽出し、抽出した熱画像抽出データに基づいて底吹きノズル及び当該底吹きノズルの周囲の耐火物の損耗状況を判断する画像処理装置と
   を備えたことを特徴とする転炉底吹きノズル監視装置。
2. 前記画像処理装置は、前記熱画像抽出データから温度差による前記底吹きノズルの穴径面積及び前記耐火物の損耗部分の損耗領域面積を算出し、算出した穴径面積及び損耗領域面積に基づいて異常の有無を判定することを特徴とする請求項１に記載の転炉底吹きノズル監視装置。
3. 前記画像処理装置は、前記底吹きノズル及びその周囲の耐火物に対して異なる基準温度を設定し、設定した基準温度に対する温度変化に基づいて前記穴径面積及び前記損耗領域面積を算出することを特徴とする請求項２に記載の転炉底吹きノズル監視装置。
4. 前記画像処理装置で算出した各底吹きノズル毎の穴径面積及び損耗領域面積と前記熱画像抽出データとを格納するデータベースをさらに備えていることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の転炉底吹きノズル監視装置。