JP2017179598A - 底吹き転炉の炉底羽口健全性評価方法、炉底羽口寿命延長方法及び底吹き転炉の操業方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 底吹き転炉の炉底羽口の健全性を短時間で且つ精度良く評価する。【解決手段】 精錬用酸素ガスを吹き込む内管と冷却用のプロパンガスを吹き込む外管との二重管構造の炉底羽口４を有する底吹き転炉１の炉底羽口健全性評価方法であって、底吹き転炉からの排滓終了後に、光学素子を備えたカメラ９を用いて前記複数の炉底羽口を撮影する撮影工程と、該撮影工程で撮影された複数の炉底羽口を含む炉底画像から、それぞれの炉底羽口に形成されたマッシュルーム１０を検出するマッシュルーム検出工程と、該検出工程で検出された各マッシュルームの面積を算出する面積算出工程と、該面積算出工程で算出されたマッシュルームの面積と予め定められた基準面積とを比較して、算出されたマッシュルームの面積が基準面積の範囲内であるかどうかを比較する面積比較工程と、該面積比較工程の結果に基づいて炉底羽口が健全であることを判定する羽口健全判定工程と、からなる。【選択図】 図１

Description

本発明は、底吹き転炉の炉底に設置される羽口の健全性を評価する炉底羽口健全性評価方法、及び、この炉底羽口健全性評価方法を利用して羽口の寿命を延長させる炉底羽口寿命延長方法及び底吹き転炉の操業方法に関する。

底吹き転炉では、炉底に複数並んだ羽口（炉底羽口ともいう）から酸素ガスを供給し、炉内に収容された溶銑の脱炭精錬（脱炭吹錬ともいう）を行っている。炉底羽口は二重管構造となっており、吹錬中は、内側の内管（ステンレス鋼管または銅管）から精錬用の酸素ガスを供給し、外側の外管（ステンレス鋼管または銅管）からプロパンガスを供給し、プロパンガスが分解する際の吸熱反応を利用して炉底羽口を冷却し、羽口の寿命を延長させている。このとき、プロパンガスの冷却効果により、炉底羽口の先端部にはマッシュルーム型の凝固鉄（この凝固鉄を「マッシュルーム」と呼ぶ）が形成される。このマッシュルームは、炉底羽口の先端部及び羽口周辺の耐火物が溶融鉄と接触するのを防止し、炉底羽口及び羽口周辺の耐火物を保護する作用を有している。つまり、マッシュルームによって炉底羽口は保護されている。

プロパンガスを供給する外管の詰まりなどにより、プロパンガスの供給が不十分になると、マッシュルームの形成が十分でなく、マッシュルームのサイズが小さくなる。この場合には、炉底羽口がマッシュルームで十分に保護されず、吹錬を続けた場合には周囲の耐火物とともに炉底羽口が損耗する。一方、マッシュルームが成長することにより、その大きさが大きくなりすぎると、マッシュルームは剥離することになり、大きく成長したマッシュルームが剥離する際には、羽口保護の役目をしている羽口周囲の耐火物が一緒に剥がれ落ちる。羽口周囲の耐火物が損耗することで、炉底羽口の損耗が増加する。

炉底羽口の長さが予め設定された長さよりも短くなった場合は、その羽口からの溶銑の漏れを防ぐために、羽口プラギングによって炉底羽口を閉塞して使用不可にする。閉塞された炉底羽口の本数が増えれば、精錬用酸素ガスの供給流量が不足し、十分な吹錬を行うことができなくなり、計画よりも早い段階で底吹き転炉の修理を行うことが必要となる。この場合には、耐火物コストが上昇するのみならず、十分な生産量を確保できないことになる。このように、マッシュルームの大きさを適正に保つことで、底吹き転炉の炉底の健全性が保持され、炉底羽口の寿命が延び、生産量を増加することが可能となる。

底吹き転炉の炉底羽口の健全性を評価することを目的として、特許文献１には、マッシュルームの大きさを測定する手段が開示されている。特許文献１に開示された方法は、脱炭精錬終了後、溶鋼を出鋼した後に転炉の炉底羽口周辺の炉底レンガの表面温度Ｔ_BR（℃）を赤外線カメラなどで測定し、該表面温度Ｔ_BR（℃）の測定値から平均表面温度Ｔ_AV（℃）を算出し、該平均表面温度Ｔ_AVと予め設定した閾値α（℃）とに対して、前記炉底羽口の近傍において測定される表面温度Ｔ（℃）が「Ｔ≦Ｔ_AV−α」を満足する部位をマッシュルームと判定する方法である。特許文献１は、これらの手法によって検出されたマッシュルームの面積Ｓ_MAを羽口の設備仕様の断面積Ｓ_TUやマッシュルームの面積平均値Ｓ_AVと比較して、その炉底羽口の異常を判定する方法も開示している。

また、底吹き転炉の炉底羽口の健全性を評価する他の方法として、底吹き転炉からの排滓終了後、プロパンガスを空吹きし、周囲の熱でプロパンガスを発火させ、各羽口から噴出するフレームの大きさや噴出方向を目視で観察する方法が行われている。これは、羽口に異常があった場合は、フレームの大きさが小さい、フレームの噴出方向が限定される、フレームが発生しない、といった兆候が見られることに基づいている。

特開２０１３−２２７６６５号公報

しかしながら、上記従来技術には以下の問題がある。

即ち、特許文献１の赤外線カメラなどを用いた温度計測によるマッシュルーム検出では、複数の炉底羽口を一括で撮影すると十分な空間分解能が得られず、したがって、精度良く各マッシュルームの面積を求めるためには、各羽口を個別で撮影する必要があり、撮影に時間を要するという問題がある。また、一定の時間が経過すると、羽口周囲の耐火物の温度とマッシュルームの温度とが均熱化して、周囲の耐火物とマッシュルームとで温度差が得られず、検出されたマッシュルームの面積が不正確になるという問題もある。

また、各羽口からのフレームの目視確認によって評価する方法では、目視の対象が非常に高温であり、長時間観察することができず、フレームに異常が発生しても見落としてしまうという問題がある。また、このような過酷な環境であるので、作業員の安全確保の観点からも問題がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、マッシュルームの面積に基づいて底吹き転炉の炉底羽口の健全性を評価するにあたり、短時間で且つ精度良くマッシュルームの面積を測定することが可能である、換言すれば、短時間で且つ精度良く炉底羽口の健全性を評価することのできる、底吹き転炉の炉底羽口健全性評価方法を提供することであり、また、この炉底羽口健全性評価方法を利用した底吹き転炉の炉底羽口寿命延長方法及び底吹き転炉の操業方法を提供することである。

上記課題を解決するための本発明の要旨は以下のとおりである。
［１］精錬用酸素ガスを吹き込む内管と冷却用のプロパンガスを吹き込む外管との二重管構造の炉底羽口を複数個有する底吹き転炉の炉底羽口健全性評価方法であって、
前記底吹き転炉からの排滓終了後に、光学素子を備えたカメラを用いて前記複数の炉底羽口を撮影する撮影工程と、
該撮影工程で撮影された複数の炉底羽口を含む炉底画像から、それぞれの炉底羽口に形成されたマッシュルームを検出するマッシュルーム検出工程と、
該検出工程で検出された各マッシュルームの面積を算出する面積算出工程と、
該面積算出工程で算出されたマッシュルームの面積と予め定められた基準面積とを比較して、算出されたマッシュルームの面積が基準面積の範囲内であるかどうかを比較する面積比較工程と、
該面積比較工程の結果に基づいて炉底羽口が健全であることを判定する羽口健全判定工程と、
からなることを特徴とする、底吹き転炉の炉底羽口健全性評価方法。
［２］前記炉底画像はカラー画像であり、前記マッシュルーム検出工程では、ＲＧＢ色空間上で画像解析してマッシュルームを検出することを特徴とする、上記［１］に記載の底吹き転炉の炉底羽口健全性評価方法。
［３］前記炉底画像はカラー画像であり、前記マッシュルーム検出工程では、ＣＭＹＫ色空間上で画像解析してマッシュルームを検出することを特徴とする、上記［１］に記載の底吹き転炉の炉底羽口健全性評価方法。
［４］前記マッシュルーム検出工程では、前記炉底画像に対して輝度調整及び色調補正の前処理を行い、その後、前処理を施した画像に対して動的輪郭抽出法を適用してマッシュルームの輪郭を検出することを特徴とする、上記［１］ないし上記［３］のいずれか１項に記載の底吹き転炉の炉底羽口健全性評価方法。
［５］前記マッシュルーム検出工程では、前記炉底画像をグレースケール化し、グレースケール化した画像に対して第１回目の動的輪郭抽出法を適用して炉底羽口周囲の耐火物に生じる窪み部分の輪郭を抽出し、前記窪み部分の輪郭を抽出した画像に対して第２回目の動的輪郭抽出法を適用してマッシュルームの輪郭を抽出することを特徴とする、上記［１］ないし上記［３］のいずれか１項に記載の底吹き転炉の炉底羽口健全性評価方法。
［６］前記マッシュルーム検出工程は、前記炉底画像に対して画像のコントラストを調整するステップと、コントラストの調整された後の画像をグレースケールに変換するステップと、グレースケールに変換された後の画像に対して第１回目の動的輪郭抽出法を適用して炉底羽口周囲の耐火物に生じる窪み部分の輪郭を抽出するステップと、前記窪み部分の輪郭よりも内側の画素の輝度のうちで最小輝度を抽出するステップと、前記窪み部分の輪郭の外側の全ての画素に前記最小輝度を設定するステップと、前記窪み部分の輪郭及びその内側に隣接する所定数の画素に前記最小輝度を設定するステップと、前記窪み部分の輪郭の外側の全ての画素、並びに、前記窪み部分の輪郭及びその内側に隣接する所定数の画素に前記最小輝度を設定した画像に対して第２回目の動的輪郭抽出法を適用してマッシュルームの輪郭を抽出するステップと、を有することを特徴とする、上記［５］に記載の底吹き転炉の炉底羽口健全性評価方法。
［７］前記マッシュルーム検出工程は、前記炉底画像に対して画像のコントラストを調整するステップと、コントラストの調整された後の画像をグレースケールに変換するステップと、グレースケールに変換された後の画像の白黒を反転するステップと、画像の白黒が反転された後の画像に対して第１回目の動的輪郭抽出法を適用して炉底羽口周囲の耐火物に生じる窪み部分の輪郭を抽出するステップと、前記窪み部分の輪郭よりも内側の画素の輝度のうちで最大輝度を抽出するステップと、前記窪み部分の輪郭の外側の全ての画素に前記最大輝度を設定するステップと、前記窪み部分の輪郭及びその内側に隣接する所定数の画素に前記最大輝度を設定するステップと、前記窪み部分の輪郭の外側の全ての画素、並びに、前記窪み部分の輪郭及びその内側に隣接する所定数の画素に前記最大輝度を設定した画像に対して第２回目の動的輪郭抽出法を適用してマッシュルームの輪郭を抽出するステップと、を有することを特徴とする、上記［５］に記載の底吹き転炉の炉底羽口健全性評価方法。
［８］更に、前記底吹き転炉からの排滓終了後に、前記外管からプロパンガスを空吹きして周囲の熱でプロパンガスを発火させ、各炉底羽口から噴出するフレームを前記カメラで時系列に複数枚撮影し、
撮影された複数の画像を合成して各画素を平均化し、前記フレームの面積を算出するとともにフレームの噴出方向を把握し、
算出したフレームの面積及び把握したフレームの噴出方向に基づいて炉底羽口の健全性を評価することを特徴とする、上記［１］ないし上記［７］のいずれか１項に記載の底吹き転炉の炉底羽口健全性評価方法。
［９］マッシュルームの面積が基準面積を満足しない場合、及び、炉底羽口からのフレームの面積が基準面積を満足せず且つフレームの噴出方向に偏りがあった場合は、その炉底羽口にポイントを加算し、ポイントの積算値が予め設定された基準値を上回ったときには、その炉底羽口は補修が必要であると判定することを特徴とする、上記［８］に記載の底吹き転炉の炉底羽口健全性評価方法。
［１０］精錬用酸素ガスを吹き込む内管と冷却用のプロパンガスを吹き込む外管との二重管構造の炉底羽口を複数個有する底吹き転炉の炉底羽口健全性評価方法であって、
前記底吹き転炉からの排滓終了後に、前記外管からプロパンガスを空吹きして周囲の熱でプロパンガスを発火させ、各炉底羽口から噴出するフレームを、光学素子を備えたカメラで時系列に複数枚撮影し、
撮影された複数の画像を合成して各画素を平均化し、前記フレームの面積を算出するとともにフレームの噴出方向を把握し、
算出したフレームの面積及び把握したフレームの噴出方向に基づいて炉底羽口の健全性を評価することを特徴とする、底吹き転炉の炉底羽口健全性評価方法。
［１１］上記［１］ないし上記［７］のいずれか１項に記載の底吹き転炉の炉底羽口健全性評価方法により算出されたマッシュルームの面積が基準面積を満足しない場合には、炉底羽口から供給するプロパンガスの流量を調整することを特徴とする、底吹き転炉の炉底羽口寿命延長方法。
［１２］上記［１］ないし上記［１０］のいずれか１項に記載の底吹き転炉の炉底羽口健全性評価方法を用いて炉底羽口の健全性を確認しながら溶銑の脱炭精錬を行うことを特徴とする、底吹き転炉の操業方法。

本発明によれば、複数のマッシュルームを同時に撮影し、複数のマッシュルームの撮影された画像から各マッシュルームを検出するので、短時間でマッシュルームの面積を測定することが可能となる。また、光学素子を備えたカメラによって撮影された画像に基づいて測定するので、つまり、温度測定ではないので、精度良くマッシュルームの面積を求めることが可能となる。

本発明の実施形態の一例を示す図であって、炉底羽口に形成されたマッシュルームを検出するカメラと底吹き転炉との配置の例を模式的に示す断面図である。 炉底羽口及び炉底羽口の先端部に形成されるマッシュルームを模式的に示す断面図である。 マッシュルームの平均輝度が窪みの平均輝度よりも低い条件下、または、両者が同等の条件下における最適の画像処理のフローを示す工程図である。 マッシュルームの平均輝度が窪みの平均輝度よりも十分に高い条件下における最適の画像処理のフローを示す工程図である。 撮影した画像から１つの炉底羽口の部分を切り取ったカラー画像（添付する図面ではモノクロ表示）である。 図５に示す画像をＲＧＢ色空間で解析した後にグレースケール化した画像である。 図６に示す図面に対して動的輪郭抽出法を適用し、動的輪郭抽出法を適用した画像に対して更に輪郭の外部と内部とで２値化を行った結果を示す画像である。 図５に示す画像をＣＭＹＫ色空間で解析した後にグレースケール化した画像である。 図８に示す画像に対して動的輪郭抽出法を適用し、動的輪郭抽出法を適用した画像に対して更に輪郭の外部と内部とで２値化を行った結果を示す画像である。 炉底羽口からのフレームの画像に対して青成分を強調し、その後、青成分を強調した画像をグレースケール化した画像である。 撮影したカラー画像をコントラスト調整し、その後、グレースケール化し、グレースケール化した画像の白黒を反転した画像である。 図１１に示す画像に対して第１回目の動的輪郭抽出法を適用し、これによって抽出された窪みの輪郭と、図１１に示した画像とを重ねた画像である。 第１回目の動的輪郭抽出法を適用して窪みの輪郭を抽出した画像に、窪みの輪郭外部の全て及び窪みの輪郭の内側の５画素に窪みの輪郭の内側の最大輝度を設定した画像に対して第２回目の動的輪郭抽出法を適用し、これによって抽出されたマッシュルームの輪郭と、図１１に示した画像とを重ねた画像である。 第２回目の動的輪郭抽出法によって抽出されたマッシュルームの輪郭を示す画像である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の実施形態の一例を示す図であって、底吹き転炉の炉底羽口に形成されたマッシュルームを検出するカメラと底吹き転炉との配置の例を模式的に示す断面図、図２は、炉底羽口及び炉底羽口の先端部に形成されるマッシュルームを模式的に示す断面図である。

図１に示すように、外殻を鉄皮２とし、鉄皮２の内側に耐火物３が施工された底吹き転炉１には、その底部に複数の炉底羽口４が耐火物３を貫通して設置されている。炉底羽口４は、図２に示すように、内管１１と外管１２とで構成される二重管構造であり、各炉底羽口４の内管１１が精錬用酸素ガス導入管５と連結し、各炉底羽口４の外管１２がプロパンガス導入管６と連結している。つまり、内管１１の内部が精錬用酸素ガスの流路となっており、精錬用酸素ガス導入管５を経由して供給される精錬用酸素ガスが内管１１を介して噴出し、一方、外管１２と内管１１との間隙がプロパンガスの流路となっており、プロパンガス導入管６を経由して供給されるプロパンガスが外管１２を介して噴出するように構成されている。

底吹き転炉１に溶銑（図示せず）を装入し、炉底羽口４の内管１１から精錬用酸素ガス（工業用純酸素ガス）を溶銑中に吹き込み、且つ、炉底羽口４の外管１２からプロパンガスを溶銑中に吹き込んで、溶銑の脱炭精錬を行う。この脱炭精錬中、外管１２から吹き込まれるプロパンガスの熱分解熱及び溶銑温度と同等の温度に昇熱されるときの顕熱によって、炉底羽口４の先端部は冷却され、炉底羽口４の先端部に円環状のマッシュルーム１０が形成される。

溶銑の脱炭精錬が終了したなら、出鋼口７が下側になるように底吹き転炉１を傾動させて出鋼口７から炉内の溶鋼（図示せず）を取鍋（図示せず）に出鋼し、その後、底吹き転炉１を逆方向に傾動させて炉内のスラグ（図示せず）を炉口８からスラグ収容鍋（図示せず）などに排出する。尚、脱炭精錬終了後も、溶融鉄及びスラグの浸入による内管１１及び外管１２の閉塞を防止するために、少なくとも炉内スラグが排出されるまでは、内管１１からはアルゴンガス、窒素ガスなどを吹き込み、外管１２からはプロパンガス、アルゴンガス、窒素ガスなどを吹き込む。

マッシュルーム１０をカメラ９で撮影する場合には、上記のようにして空になった底吹き転炉１を、図１に示すように、ほぼ水平に維持し、底吹き転炉１の炉底がカメラ９の正面に相対するようにして、カメラ９で炉内の複数の炉底羽口４を同時に撮影する（撮影工程）。全ての炉底羽口４を同時に撮影することが好ましいが、数回に分けて撮影してもよい。尚、図１では、カメラ９で炉内の撮影を行う際に、底吹き転炉１を水平にしているが、これは、底吹き転炉１の上方には排ガス設備が設置されていて、上方からの撮影が困難であるのに対し、水平方向には作業床が設けられており、作業床からの撮影は容易であることに基づくもので、撮影が可能であるならば、必ずしも水平にする必要はない。

底吹き転炉１の使用回数が少ないときには、つまり、耐火物３が施工された直後で、耐火物３の損耗が少ない時期には、炉底羽口４の周囲の耐火物表面と炉底羽口４の先端面とは同じ位置にあるが、底吹き転炉１の使用回数の増加に伴って、炉底羽口４の周囲の耐火物３は徐々に損耗する。また、それとともに、炉底羽口４も徐々に損耗が進む。つまり、底吹き転炉１の使用回数の増加に伴って、マッシュルーム１０の周囲つまり炉底羽口４の周囲の耐火物３には窪みが形成される。

吹錬終了直後の耐火物３の表面温度は、１２００℃以上であり、非常に明るい。一方、窪みの部分は、プロパンガスによって冷却されていること、及び、窪みの部分からの放射光が、形状特性によって窪みの中で乱反射してカメラ９に向かって直接放射されないことにより、周囲の耐火物よりも暗く見える。更に、窪みの中心部にマッシュルーム１０が形成されており、マッシュルーム１０は金属であるので、耐火物３からの輻射を受けて白く見える。しかしながら、マッシュルーム自体もプロパンガスで冷却されているので、白く明るく輝くわけではなく、明るい場合でも、窪みの暗い部分に比べてわずかに明るく見えるだけであり、通常は、窪みの平均輝度よりもマッシュルームの平均輝度の方が低い。よって、マッシュルーム１０の輪郭を容易に抽出できるようなコントラストは十分にとれない。尚、炉底羽口４の像は各画像の中心になるように切り取り、窪みの端部も画像に入るようにする。

本発明で使用するカメラ９は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳなどの光学素子を備えたカメラである。但し、底吹き転炉１に近い場所では相当の輻射熱が存在するので、カメラ９は、熱の影響を防止するために底吹き転炉１との距離を離す必要がある。一方、マッシュルーム１０の面積を測定するための空間分解能を確保する必要があり、また、複数の炉底羽口４を視野に捉える必要があることから、カメラ９は高精細であることが必要である。更には、望遠レンズと組み合わせて空間分解能を確保したり、必要に応じて、赤外線遮断フィルタなどを用いてカメラ９を輻射熱から保護したりしてもよい。

カメラ９で撮影された画像は、画像取り込みボードを通してＰＣ（パソコン）に保存される。保存された画像は、それぞれの炉底羽口４の部分を切り取って撮影された炉底羽口４の数の画像に分割され、それぞれの炉底羽口４の画像において画像処理を行う。

マッシュルーム１０の面積を求めるにはマッシュルーム１０の輪郭抽出が重要であるが、前述のとおりマッシュルーム１０の輪郭は明瞭ではなく、画像を或る閾値で２値化しても輝度分布にばらつきがあるために、マッシュルーム１０の正確な輪郭を求めることは困難であった。

この課題を解決するべく、本発明者らは鋭意検討した結果、輪郭抽出を行う際に、動的輪郭抽出法と呼ばれる方法を採用することで、同一画像の中の輪郭抽出において、閾値が一定でない画像においても、輪郭抽出が比較的容易に行えることを見出した。

ここで、動的輪郭抽出法とは、下記の（１）式に示される評価関数（Ｅ_snake）を最小にするように決定される曲線を抽出する方法である。

但し、上記式において、Ｉ（ｕ(s)）は画像の輝度、Ｇ_σ（ｕ(s)）はガウス関数、ｄ（ｕ(s)）は、注目している画素とエッジ（物体の輪郭；物体の輪郭付近では隣接する輝度値（＝ピクセル値）が大きく変化する）との距離である。

尚、（１）式〜（１０）式において、ｕは、全てベクトルであり、ｕ（s）は、２次元平面（画像）上の任意曲線、ｘ（s）は、２次元平面（画像）上のｘ座標、ｙ（s）は、２次元平面（画像）上のｙ座標、Ｐ（ｕ(s)）は、標記上、下記のＰ_Ｉ、Ｐ_Ｇ、Ｐ_Ｅをまとめたもの、Ｐ_Ｉは、画素値を評価する評価関数（輪郭検出のためには画素値が小さいほど好ましい）、Ｐ_Ｇは、画素値の勾配の絶対値を評価する評価関数（輪郭検出のためにはエッジが強い（勾配が大きい）ほど好ましい）、Ｐ_Ｅは、注目する画素からエッジまでの距離を評価する評価関数（輪郭検出のためには両者が近いほど好ましい）である。

また、α、βは変数であり、一方、γ、ζ、ηは重みづけのパラメータである。よって、α〜ζは、それぞれの評価関数の寄与について予め決定しておく。Ｅ_ext（ｕ(s)）が最小となるようにｕ（s）をパラメータとしてＰ_Ｉ、Ｐ_Ｇ、Ｐ_Ｅが変化する。

ここで、Ｅ_int（ｕ(s)）を最小にするとは、下記の初期曲線の長さが最短になるように上記変数を変化させることを意味し、Ｅ_ext（ｕ(s)）を最小にするとは、初期曲線の曲りができるだけ滑らかになるように変数を変化させることを意味する。

評価関数（Ｅ_snake）は、画像上に与えられた初期曲線において、曲線自体の性質を制御する項（Ｅ_int(ｕ(s))）と曲線近傍の画素の特徴量を踏まえた項（Ｅ_ext(ｕ(s))）とからなっている。評価関数（Ｅ_snake）の値が与えられた画像に対してできるだけ小さくなるように、繰り返し計算を行って初期曲線を変形させることで、輪郭を抽出することが可能である。

図３に、マッシュルーム１０の平均輝度が、炉底羽口４の周囲の耐火物３の窪みの平均輝度よりも低い条件下、または、両者が同等の条件下における最適な画像処理（マッシュルーム検出工程及びマッシュルームの面積算出工程）のフローを示し、以下、これに基づいて説明する。

切り取った炉底羽口４の画像は、前処理として、耐火物の部分の最大輝度がどのチャージの終了後に測定したときも一定となるように輝度調整（ステップ１；Ｓ−１）を行う。

更に、マッシュルーム１０の輪郭が明瞭になるように、前処理として、コントラストを強調する色調補正、緑強調、赤抑制（ステップ２；Ｓ−２）を行う。このとき、必要に応じてガンマ補正による補正や、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）各色の色調補正をしてもよい。また、ＲＧＢの色空間における処理の代わりにＣ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｋ（ブラック）色空間における処理を行ってもよい。ＣＭＹＫにおいて処理を行う際も、Ｃ、Ｍ、Ｙの各色調補正を行ってもよい。また、モノクロカメラを使用して撮影を行い、このモノクロ画像に対して解析を行ってもよい。モノクロ画像の場合は、ステップ２の色調補正は省略する。

こうして前処理を行ったカラー画像を、グレースケール化（ステップ３；Ｓ−３）する。グレースケール化とは、画像の各画素におけるＲＧＢ値の重み付け平均値またはＣＭＹＫ値の平均値を各画素の値としてモノクロ化した画像である。グレースケール化した画像を更にコントラスト調整（ステップ４；Ｓ−４）する。

マッシュルーム１０の面積を求めるためには、最終的に２値化する必要がある。一方、人の目ではマッシュルーム１０の輪郭は認識できるものの、その輪郭の画素値が一定であるということではないので、コンピュータで単純な２値化処理を行っても、マッシュルーム１０の正しい範囲を求めることはできない。

そこで、前述した動的輪郭抽出法（ステップ５；Ｓ−５）を用いる。抽出された輪郭は閉曲線であるので、その内部と外側とで２値化処理を行えばよい（ステップ６；Ｓ−６）。そして、閉曲線内部に含まれる画素数がマッシュルーム１０の面積を表す。マッシュルーム１０の実際の面積（絶対値）は、カメラ９の光学センサーの寸法、レンズの焦点距離及びカメラ９から炉底羽口４までの距離によって１画素に相当する長さが求められるので、画素数から計算することが可能である（ステップ７；Ｓ−７）。ここで、ステップ１〜６が、マッシュルーム検出工程であり、ステップ７がマッシュルームの面積算出工程である。尚、グレースケール化した画像の白黒を反転し、その後、ステップ４以降を行ってもよい。

上記説明は、マッシュルーム１０の平均輝度が、炉底羽口４の周囲の耐火物３の窪みの部分の平均輝度よりも低い条件下、または、両者が同等の条件下における最適なマッシュルーム１０の検出方法である。

しかしながら、マッシュルーム１０にスラグが付着したときには、マッシュルーム全体が耐火物３の窪み部よりも十分に明るく見える場合がある。但し、こうした場合でも、マッシュルーム１０の輝度は、前述したように、窪み部の外側の耐火物３の輝度よりも暗い状況である。以下、マッシュルーム全体が、炉底羽口４の周囲の耐火物３の窪み部よりも十分に明るく見える条件下でのマッシュルーム検出工程について説明する。

複数の炉底羽口４が一括で撮影できるような、光学素子を備えたカラーカメラとレンズとを選択する。複数の炉底羽口４を一括で撮影した画像は、それぞれ１つの炉底羽口４とその周囲の窪み部全体とが写りこむように、所定の大きさに予め分割する。分割後は、窪み部がおよそ画像中心にして幅方向の５０〜６０％程度を占めるような大きさになるような画素数に設定する。縦方向は、処理がしやすいように幅方向と同じ画素数とすることが好ましい。

前述したように、マッシュルーム１０に付着したスラグのマッシュルーム１０の輝度への影響が小さい場合は、「窪みの外側の耐火物の平均輝度＞窪みの平均輝度＞マッシュルームの平均輝度」であったが、マッシュルーム１０に付着のスラグのマッシュルーム１０の輝度への影響が大きい場合は、「窪みの外側の耐火物の平均輝度＞マッシュルームの平均輝度＞窪みの平均輝度」の順になる。本発明者らの調査によれば、転炉吹錬が終わった直後では、マッシュルームの輝度へのスラグの影響が大きくなるのが一般的であることがわかっている。

図４に、マッシュルームの平均輝度が窪みの平均輝度よりも高い条件下における最適な画像処理（マッシュルーム検出工程）のフローを示し、以下、図４に基づいてマッシュルーム輪郭の抽出方法について説明する。

通常、撮影したカラー画像に対してＲＧＢ色空間またはＣＭＹＫ色空間において、色調補正、緑強調、赤抑制などの前処理（図３のＳ−２）を行うが、マッシュルームの平均輝度が窪みの平均輝度よりも高い条件下では、カラー画像をＣＭＹＫ色空間に変換することで見掛けのダイナミックレンジが広がるので、特に前処理を行う必要はないことがわかった。つまり、直ちに、炉底のカラー画像のコントラスト調整を行う（ステップ１１；Ｓ−１１）。もちろん、コントラスト調整（Ｓ−１１）の前に、色調補正、緑強調、赤抑制などの前処理（図３のＳ−２）を行ってもよい。

次に、この画像をグレースケール化する（ステップ１２；Ｓ−１２）。尚、グレースケール化した画像の白黒を反転することで、画像の特徴を確認することが比較的容易になることから、グレースケール化した画像の白黒を反転する操作（ステップ１２′（図示せず））を追加してもよい。但し、白黒を反転した場合には、後述するステップ１４以降では、「最小輝度」を「最大輝度」と読み替えることが必要となる。ここで、画像の輝度のうち最小と最大の輝度からそれぞれ１％の数の画素が飽和するように、コントラストを調整してもよい。

次に、得られた白黒画像に第１回目の動的輪郭抽出法を適用して、炉底羽口４の周囲の耐火物３の窪みの輪郭を抽出する（ステップ１３；Ｓ−１３）。第１回目の動的輪郭抽出法における初期閉曲線は、画像に写る窪みよりも大きく設定することが好ましい。画像の幅の画素数の８０％程度を直径とする円または幅の８０％程度を一辺とする正方形を初期閉曲線として設定すると、正確に窪みの輪郭を抽出することが可能である。こうして耐火物３の窪みの輪郭を抽出する。

マッシュルーム１０に付着したスラグのマッシュルーム１０の輝度への影響が大きい場合には、窪みの輪郭では、マッシュルームの輪郭よりも、窪みの輪郭の内側と窪みの輪郭の外側との輝度変化が大きいので、マッシュルーム１０の輪郭を抽出するべく、単純に動的輪郭抽出法を適用すると、窪みの輪郭が抽出されてしまう。そこで、抽出した窪みの輪郭を画像上から消去することが有効である。その消去方法を説明する。

ステップ１３で抽出した窪みの輪郭よりも内側に存在する画素から最小輝度の画素を抽出する（ステップ１４；Ｓ−１４）。窪みの輪郭の外側の全ての画素に、抽出した最小輝度を設定する（ステップ１５；Ｓ−１５）。更に、窪みの輪郭及び窪みの輪郭の内側の数画素に、同様に、最小輝度を設定する（ステップ１６；Ｓ−１６）。最小輝度を設定する内側の画素数は、窪みの輪郭の内側に隣接する画素で、マッシュルーム部分の平均輝度と窪み部の最小輝度との差の半分となるような輝度の画素を選択できるような画素数を選択するとよい。

かくして、窪みの輪郭の周辺の輝度分布は一様になり、窪みの輪郭を消去することができる。ここで、通常の８ビット（bit）の白黒画像の場合、輝度値の変化は０〜２５５であるが、単純に最小値の０を設定すると、画像上にこの値の画素がなかった場合、マッシュルーム外側の輝度分布が急な変化を伴うことになって、マッシュルームを正しく選択できなくなる可能性があるので、避けるべきである。

得られた画像に対して、第２回目の動的輪郭抽出法を適用し（ステップ１７；Ｓ−１７）、第２回目の動的輪郭抽出法の初期閉曲線を設定する。第２回目の動的輪郭抽出法の初期閉曲線は画像に写るマッシュルームよりも小さく設定することが好ましい。画像の幅の画素数の２０％程度を直径とする円または幅の２０％程度を一辺とする正方形を初期閉曲線として設定すると、正確にマッシュルームの輪郭を抽出することが可能である。

第１回目の動的輪郭抽出法では、初期閉曲線の内側へ収束していくが、第２回目の動的輪郭抽出法では、初期閉曲線が外側へ拡大して、マッシュルームの輪郭へ収束していく（ステップ１８；Ｓ−１８）。

得られたマッシュルームの輪郭を境界線として画像を２値化し、輪郭内の画素数をカウントすることで、マッシュルーム１０の面積を求めることが可能である。更に、カメラの画素数、レンズの倍率、カメラと炉底までの距離に基づき、実際のマッシュルーム１０の面積を求める（マッシュルームの面積算出工程）。

また、複数設置された炉底羽口４について、個々にマッシュルーム１０の面積を求めてデータベース化しておくと、炉底羽口４の異常に至るまでのマッシュルーム１０の面積の変化が把握でき、高度な異常判定を行うことが可能である。

マッシュルーム１０が大きすぎたり、小さすぎたりすると、炉底羽口４や炉底の耐火物３に影響を及ぼす。そこで、算出されたマッシュルーム１０の面積が基準面積の範囲内であるかどうかを比較する（面積比較工程）。

マッシュルーム１０は、内管１１の上方には存在しない円環状であるが、内管１１の上方にも存在する円形であると考えた場合、炉底羽口４や炉底の耐火物３への影響を最小にするためには、マッシュルーム１０の基準面積は、外管１２の直径の１．１倍〜１．５倍の直径の円の面積に相当する面積であることが望ましい。つまり、円環状のマッシュルーム１０の外径が外管１２の直径の１．１倍〜１．５倍程度であるときに、炉底羽口４が健全であると判定し、この範囲外の場合には、炉底羽口４が異常であると判定する（羽口健全判定工程）。

したがって、マッシュルーム１０の大きさがこの大きさとなるように、外管１２に供給するプロパンガスの流量を調節することが好ましい。具体的には、マッシュルーム１０が基準面積よりも小さい場合には、外管１２からのプロパンガス流量を増加してマッシュルーム１０を成長させ、一方、マッシュルーム１０が基準面積よりも大きい場合には、外管１２からのプロパンガス流量を減少してマッシュルーム１０を溶解させて小さくすることが好ましい。

尚、マッシュルーム１０が小さいときに、外管１２からのプロパンガス流量を増やしてもマッシュルーム１０の面積つまり大きさに変化が見られない場合は、その炉底羽口４の外管１２や、その炉底羽口４につながるプロパンガス導入管６に詰まりが生じている可能性が高い。このような場合は、プラギングと呼ばれる羽口閉塞作業を行い、炉寿命が尽きて（使用できない炉底羽口４が一定の比率以上になったとき）炉底部が交換されるまで使用できなくする。

ところで、底吹き転炉１の炉底羽口４の健全性を評価する手段として、［背景技術］の欄で説明したように、排滓終了後、プロパンガスを空吹きし、周囲の熱でプロパンガスを発火させ、各炉底羽口４から噴出するフレームの大きさや噴出方向から評価する方法が知られている。この場合には、炉底羽口４の周囲の一部からフレームが噴出していない状態を羽口異常と判定する。但し、スラグが炉底羽口４を覆っている場合にも同様の現象が見られることがあるので、羽口異常とスラグ被覆とを区別する必要がある。

各炉底羽口４からのフレームを、作業者が、炉底と相対する場所で目視によって直接観察することは困難であるが、マッシュルーム１０を撮影するカメラ９を用いてフレームを撮影すれば、極めて効率的にフレームを観察することができる。即ち、本発明では、カメラ９を用いて各炉底羽口４からのフレームを撮影し、撮影画像に基づいて、底吹き転炉１の炉底羽口４の健全性を評価する。

フレームが撮影されたカラー画像にはフレームの周囲に発生した煙が映り込む。本発明者らは、カラー画像のＲ（赤）やＧ（緑）成分はこの煙の影響を受けやすく、Ｂ（青）が本来のフレーム形状を一番良く表していることを確認しており、フレームが撮影されたカラー画像では、Ｒ及びＧを抑制して、Ｂを強調させることが好ましい。

一方、各炉底羽口４からのフレームを撮影する際には、操業効率化の観点から短時間の撮影が要求される。しかしながら、フレームの形状は安定せずに、噴出するガスの流速や、炉内の気流の影響で瞬間的に乱れが生ずる。したがって、短時間の間に複数枚の画像を撮影し全画像を合成して各画素を平均化する。こうすることで、瞬間的なフレームの変動を抑制することが可能である。フレームの場合は周囲の輝度に対して十分に明るいので、単一の閾値を設けるだけで２値化が可能である。こうしてフレームの面積を求めることが可能である。

また、フレームの噴出方向は偏りなく直線的であることが理想的であり、炉底羽口４の正面から観察すれば、炉底羽口４を中心とした円に近い形状が望ましい。但し、噴出するフレーム自体には偏りがなくても、炉底羽口４の周囲の耐火物３や、残存するスラグの影響により偏りが生ずる場合がある。

したがって、異常判定手順としては、まずフレームの面積が小さい場合を異常一次候補とし、更に、フレームの面積が小さく、且つ、噴出フレームに偏りがあった場合は異常判定最終候補とする。この場合、「フレームに偏りがある」とは、「炉底羽口４の周囲の一部からフレームが噴出していない状態」を示し、フレームの長さに偏りがあっても構わない。また、フレームの基準面積は、外管１２の直径の１．５倍以上の直径の円の面積に相当する面積とすればよい。但し、前述のとおり、炉底羽口４の先端がスラグでカバーされた場合も、異常判定最終候補となる。

したがって、この場合、異常判定最終候補と判定した炉底羽口４を直ちに異常発生とは判定しない。例えば、或るチャージの脱炭精錬終了後の測定により、異常判定最終候補となった炉底羽口４にはｎポイント加算する。この炉底羽口４の次チャージの脱炭精錬終了後における測定において、測定されたフレームの面積がフレームの基準面積を上回った場合には、ｎポイント減算する。これは、炉底羽口４の先端がスラグでカバーされた場合には、次チャージの測定ではスラグが除去されてフレームが回復することなどによる。但し、ポイントの減算はもともと０ポイントであった炉底羽口４については行わない。

また、マッシュルーム１０の面積が基準面積を下回った場合には、その炉底羽口４に２ｎポイント加算する。マッシュルーム１０の面積についても、次チャージの測定において基準面積の範囲内に入れば、２ｎポイント減算する。

こうして、個々の炉底羽口４のポイントを評価し、ポイントの積算値が基準値の４ｎを上回った炉底羽口４を異常発生として判定する。この場合、ｎは任意の整数を設定してもよく、また、フレーム異常判定とマッシュルーム面積異常判定における重み付けの度合い（上記の例では１：２）を変更しても構わない。また、基準値の４ｎも実績によって設定を変更可能であることはいうまでもない。

以上説明したように、本発明によれば、複数のマッシュルーム１０を同時に撮影し、複数のマッシュルーム１０の撮影された画像から各マッシュルーム１０を検出するので、短時間でマッシュルーム１０の面積を測定することが可能となる。また、光学素子を備えたカメラ９によって撮影された画像に基づいて測定するので、つまり、温度測定ではないので、精度良くマッシュルーム１０の面積を求めることが可能となる。

即ち、本発明に係る底吹き転炉の炉底羽口健全性評価方法を用いて炉底羽口４の健全性を確認しながら溶銑の脱炭精錬を行うことで、炉底羽口４からの漏鋼などの大きなトラブルの発生を抑えて溶銑の脱炭精錬を安定して行うことが実現される。

炉底部に９つの炉底羽口を有する底吹き転炉に本発明を適用した例を説明する。本実施例では、カメラを底吹き転炉の炉底からほぼ水平方向に３０ｍ離れた位置に設置した。使用したカメラは、レンズの焦点距離が２００ｍｍで、カメラの素子サイズは１ドット（dot）の１辺が１７μｍで、横４０９６画素、縦３０７２画素のカラーカメラである。炉底羽口の健全性を評価するにあたり、マッシュルームの基準面積は、炉底羽口を構成する外管の直径の１．１〜１．５倍の直径の円の面積に相当する面積とし、炉底羽口からのフレームの基準面積は、外管の直径の１．５倍以上の直径の円の面積に相当する面積とした。

図５は撮影した画像から１つの炉底羽口の部分を切り取ったカラー画像（添付する図面ではモノクロ表示）である。このカラー画像をＲＧＢ色空間で解析し、ＲＧＢのＲを抑制してＧを強調することで、マッシュルームの輪郭がより一層際立った。この画像をグレースケール化した画像が図６である。

図６に示すグレースケール化した図面に対して動的輪郭抽出法を適用し、動的輪郭抽出法を適用した画像に対して更に輪郭の外部と内部とで２値化を行った画像を図７に示す。図７の白い部分をマッシュルームと判定した。カメラの仕様及びカメラと被写体との距離からマッシュルームの大きさを算出すると、このマッシュルームの面積は７５００ｍｍ^２であり、円形状に換算すると、直径９８ｍｍであった。実際の炉底羽口の外径（外管の外径）は７５ｍｍであるので、この炉底羽口に異常はないことがわかった。

次に、図５に示すカラー画像をＣＭＹＫ色空間で解析した。ＣＭＹＫで表現した画像をグレースケール化した画像を図８に示す。更に、図８に示す画像に対して動的輪郭抽出法を適用し、動的輪郭抽出法を適用した画像に対して更に輪郭の外部と内部とで２値化を行った画像を図９に示す。図９の白い部分をマッシュルームと判定した。図９に示す結果は、ＲＧＢ色空間で解析した図７に示す画像の形状とおおよそ一致した。

図１０は、炉底羽口からのフレームをカメラで撮影し、撮影した画像の青成分を強調し、その後、グレースケール化した画像を示す。本実施例では測定されたフレームの面積は１５０００ｍｍ^２以上であり、一方、フレーム面積の異常判定閾値は６６００ｍｍ^２であり、全ての炉底羽口で異常は認められなかった。

次に、或る炉底羽口において異常が認められた例を表１に示す。この場合、ｎ＝１とし、異常判定の基準値を４として評価した。

この炉底羽口においては、最初のチャージ終了後の炉内検査で炉底羽口からのフレームの面積が基準面積よりも小さく、且つ、噴出フレームに偏りがあることが判明し、１ポイントを加算し、また、マッシュルームの面積も基準面積に対して小さいことから２ポイントを加算した。最初のチャージでのポイント数は３であった。

２チャージ目終了後の炉内検査では、炉底羽口からのフレーム面積が基準面積を上回っていたので、１ポイント減算した。一方、マッシュルームの面積は基準面積よりも小さかったので、２ポイントを加算した。２チャージ目で追加されたポイント数は１であり、２チャージ目終了時の積算ポイントは４であった。積算ポイントが異常判定の基準値４を上回っていないので、そのまま３チャージ目の脱炭精錬を行った。

３チャージ目終了後の炉内検査で、炉底羽口からのフレームが観察されず、１ポイントを加算した。その結果、積算ポイントは５ポイントとなり、閾値である４ポイントを上回ったので、異常発生と判定し、その後、プラギングを行った。炉底羽口の異常を早期に検出し且つ補修を行ったので、漏鋼などの大きなトラブルの発生を抑えて操業を続けることが可能であった。

実施例１に示す底吹き転炉において、実施例１に示すカラーカメラを用いて、出鋼が終了した底吹き転炉の複数の炉底羽口を撮影したところ、マッシュルームの輝度が、「窪みの外側の耐火物の平均輝度＞マッシュルームの平均輝度＞窪みの平均輝度」となっていた。そこで、図４に示すステップ１１〜１８によって、マッシュルームを検出することとした。

撮影したカラー画像を、各炉底羽口の画像に分割した。各炉底羽口の画像は２５０×２５０画素とした。ＣＭＹＫ色空間に変換したのち、コントラストを調整し（Ｓ−１１）、その後、グレースケールに変換した（Ｓ−１２）。このとき、視認性を良くするために、処理上ではグレースケール化した画像の白黒を反転した（ステップ１２′）。したがって、ステップ１４で窪みの輪郭の内側から抽出する輝度は、「最小輝度」ではなく「最大輝度」となる。図１１に、撮影したカラー画像をコントラスト調整し、その後、グレースケール化し、更に、グレースケール化した画像の白黒を反転した、マッシュルームを抽出するための画像の一例を示す。

グレースケール化し且つ白黒を反転した画像に対して第１回目の動的輪郭抽出法を施すにあたり（Ｓ−１３）、第１回目の動的輪郭抽出法の初期閉曲線として、その直径が画像の幅の８０％となるように、中心が画像中心と一致し、半径が１００画素となる円を設定した。図１２に、第１回目の動的輪郭抽出法によって抽出された窪みの輪郭と、図１１に示した画像とを重ねた画像を示す。こうして窪みの輪郭を抽出することができた。

窪みの輪郭の内側に存在する画素のうち、最大の輝度値は２１０であることがわかり（Ｓ−１４）、この値を窪みの輪郭外部の画素全てに設定した（Ｓ−１５）。更に、窪みの輪郭及び窪みの輪郭の内側も同じ輝度値を設定した（Ｓ−１６）。その際に、窪みの輪郭から見て５画素内側に離れた位置までを同じ輝度値とした。

このように処理した画像に対して第２回目の動的輪郭抽出法を施すにあたり（Ｓ−１７）、第２回目の動的輪郭抽出法の初期閉曲線として、その直径が画像の幅の２０％となるように、中心が画像中心と一致し、半径が２５画素となる円を設定した。かくして、マッシュルームの輪郭を求めた（Ｓ−１８）。

図１３に、第２回目の動的輪郭抽出法によって抽出されたマッシュルームの輪郭と、図１１に示した元の画像とを重ねた画像を示す。また、図１４に、抽出されたマッシュルームの輪郭を示す。

マッシュルームの輪郭を境界線として２値化を行い、内部の面積をカウントすると、３２００画素であった。実施例１で使用したカメラと同じカメラを使用したので、マッシュルームの面積は２１０００ｍｍ^２と算出できた。この面積を円形状に換算してマッシュルームの直径を求めると、マッシュルームの直径は１６４ｍｍであった。炉底羽口の外径（外管の外径）は７５ｍｍであり、マッシュルームの直径は、外管の直径の約２．２倍であり、検出されたマッシュルームは大きすぎることが確認できた。

そこで、炉底羽口の外管からのプロパンガス流量を減少してマッシュルームを小さくする対策を行った。

１ 底吹き転炉
２ 鉄皮
３ 耐火物
４ 炉底羽口
５ 精錬用酸素ガス導入管
６ プロパンガス導入管
７ 出鋼口
８ 炉口
９ カメラ
１０ マッシュルーム
１１ 内管
１２ 外管

Claims (12)

1. 精錬用酸素ガスを吹き込む内管と冷却用のプロパンガスを吹き込む外管との二重管構造の炉底羽口を複数個有する底吹き転炉の炉底羽口健全性評価方法であって、
   前記底吹き転炉からの排滓終了後に、光学素子を備えたカメラを用いて前記複数の炉底羽口を撮影する撮影工程と、
   該撮影工程で撮影された複数の炉底羽口を含む炉底画像から、それぞれの炉底羽口に形成されたマッシュルームを検出するマッシュルーム検出工程と、
   該検出工程で検出された各マッシュルームの面積を算出する面積算出工程と、
   該面積算出工程で算出されたマッシュルームの面積と予め定められた基準面積とを比較して、算出されたマッシュルームの面積が基準面積の範囲内であるかどうかを比較する面積比較工程と、
   該面積比較工程の結果に基づいて炉底羽口が健全であることを判定する羽口健全判定工程と、
   からなることを特徴とする、底吹き転炉の炉底羽口健全性評価方法。
2. 前記炉底画像はカラー画像であり、前記マッシュルーム検出工程では、ＲＧＢ色空間上で画像解析してマッシュルームを検出することを特徴とする、請求項１に記載の底吹き転炉の炉底羽口健全性評価方法。
3. 前記炉底画像はカラー画像であり、前記マッシュルーム検出工程では、ＣＭＹＫ色空間上で画像解析してマッシュルームを検出することを特徴とする、請求項１に記載の底吹き転炉の炉底羽口健全性評価方法。
4. 前記マッシュルーム検出工程では、前記炉底画像に対して輝度調整及び色調補正の前処理を行い、その後、前処理を施した画像に対して動的輪郭抽出法を適用してマッシュルームの輪郭を検出することを特徴とする、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の底吹き転炉の炉底羽口健全性評価方法。
5. 前記マッシュルーム検出工程では、前記炉底画像をグレースケール化し、グレースケール化した画像に対して第１回目の動的輪郭抽出法を適用して炉底羽口周囲の耐火物に生じる窪み部分の輪郭を抽出し、前記窪み部分の輪郭を抽出した画像に対して第２回目の動的輪郭抽出法を適用してマッシュルームの輪郭を抽出することを特徴とする、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の底吹き転炉の炉底羽口健全性評価方法。
6. 前記マッシュルーム検出工程は、
   前記炉底画像に対して画像のコントラストを調整するステップと、
   コントラストの調整された後の画像をグレースケールに変換するステップと、
   グレースケールに変換された後の画像に対して第１回目の動的輪郭抽出法を適用して炉底羽口周囲の耐火物に生じる窪み部分の輪郭を抽出するステップと、
   前記窪み部分の輪郭よりも内側の画素の輝度のうちで最小輝度を抽出するステップと、
   前記窪み部分の輪郭の外側の全ての画素に前記最小輝度を設定するステップと、
   前記窪み部分の輪郭及びその内側に隣接する所定数の画素に前記最小輝度を設定するステップと、
   前記窪み部分の輪郭の外側の全ての画素、並びに、前記窪み部分の輪郭及びその内側に隣接する所定数の画素に前記最小輝度を設定した画像に対して第２回目の動的輪郭抽出法を適用してマッシュルームの輪郭を抽出するステップと、
   を有することを特徴とする、請求項５に記載の底吹き転炉の炉底羽口健全性評価方法。
7. 前記マッシュルーム検出工程は、
   前記炉底画像に対して画像のコントラストを調整するステップと、
   コントラストの調整された後の画像をグレースケールに変換するステップと、
   グレースケールに変換された後の画像の白黒を反転するステップと、
   画像の白黒が反転された後の画像に対して第１回目の動的輪郭抽出法を適用して炉底羽口周囲の耐火物に生じる窪み部分の輪郭を抽出するステップと、
   前記窪み部分の輪郭よりも内側の画素の輝度のうちで最大輝度を抽出するステップと、
   前記窪み部分の輪郭の外側の全ての画素に前記最大輝度を設定するステップと、
   前記窪み部分の輪郭及びその内側に隣接する所定数の画素に前記最大輝度を設定するステップと、
   前記窪み部分の輪郭の外側の全ての画素、並びに、前記窪み部分の輪郭及びその内側に隣接する所定数の画素に前記最大輝度を設定した画像に対して第２回目の動的輪郭抽出法を適用してマッシュルームの輪郭を抽出するステップと、
   を有することを特徴とする、請求項５に記載の底吹き転炉の炉底羽口健全性評価方法。
8. 更に、前記底吹き転炉からの排滓終了後に、前記外管からプロパンガスを空吹きして周囲の熱でプロパンガスを発火させ、各炉底羽口から噴出するフレームを前記カメラで時系列に複数枚撮影し、
   撮影された複数の画像を合成して各画素を平均化し、前記フレームの面積を算出するとともにフレームの噴出方向を把握し、
   算出したフレームの面積及び把握したフレームの噴出方向に基づいて炉底羽口の健全性を評価することを特徴とする、請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の底吹き転炉の炉底羽口健全性評価方法。
9. マッシュルームの面積が基準面積を満足しない場合、及び、炉底羽口からのフレームの面積が基準面積を満足せず且つフレームの噴出方向に偏りがあった場合は、その炉底羽口にポイントを加算し、ポイントの積算値が予め設定された基準値を上回ったときには、その炉底羽口は補修が必要であると判定することを特徴とする、請求項８に記載の底吹き転炉の炉底羽口健全性評価方法。
10. 精錬用酸素ガスを吹き込む内管と冷却用のプロパンガスを吹き込む外管との二重管構造の炉底羽口を複数個有する底吹き転炉の炉底羽口健全性評価方法であって、
    前記底吹き転炉からの排滓終了後に、前記外管からプロパンガスを空吹きして周囲の熱でプロパンガスを発火させ、各炉底羽口から噴出するフレームを、光学素子を備えたカメラで時系列に複数枚撮影し、
    撮影された複数の画像を合成して各画素を平均化し、前記フレームの面積を算出するとともにフレームの噴出方向を把握し、
    算出したフレームの面積及び把握したフレームの噴出方向に基づいて炉底羽口の健全性を評価することを特徴とする、底吹き転炉の炉底羽口健全性評価方法。
11. 請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の底吹き転炉の炉底羽口健全性評価方法により算出されたマッシュルームの面積が基準面積を満足しない場合には、炉底羽口から供給するプロパンガスの流量を調整することを特徴とする、底吹き転炉の炉底羽口寿命延長方法。
12. 請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の底吹き転炉の炉底羽口健全性評価方法を用いて炉底羽口の健全性を確認しながら溶銑の脱炭精錬を行うことを特徴とする、底吹き転炉の操業方法。