JP2021133377A - 溶解炉湯面検出方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】排煙や金属ヒュームがある場合でも、安定してノロと溶湯を識別することができる溶解炉湯面検出方法及び装置を提供すること。【解決手段】赤外線センサーである複数のピクセルを２次元アレイ状に配置し、撮像対象物からの赤外線を各ピクセルで検出する赤外線カメラ２と、赤外線カメラ２の各ピクセルで検出された温度データの、所定期間の温度データを所定のサンプリング周期でサンプリングし、サンプリングした温度データの上位３点の平均と、下位３点の平均とを算出し、その差が所定の閾値以下であるピクセルの部分はノロであると判定する制御部５と、を備える。【選択図】図１
Description
本発明は、溶解炉湯面検出方法及び装置に関する。
溶解炉内の溶湯（溶融金属）に生ずるノロ（金属酸化物等の不純物、スラグ）を除去するノロ取り装置が知られており、ノロ取り装置は、溶解炉内の溶湯とノロを識別し、ノロを除去する。
特許文献１には、第１撮像手段により、溶融金属を収容する容器内の湯面を鉛直方向上方から撮像して得られる撮像画像の画像上の輝度に基づいて画素毎のスラグの厚みを算出し、算出した画素毎の厚みを積算してスラグの体積を算出することが記載されている。
しかしながら、このように輝度に基づいて溶湯とノロを識別する場合、輝度を測定するときに、排煙や金属ヒュームにより阻害されることがあり、湯面の輝度を安定して測定することができなかった。
そこで、本発明は、排煙や金属ヒュームがある場合でも、安定してノロと溶湯を識別することができる溶解炉湯面検出方法及び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本発明は、溶解炉の湯面に浮上するノロを検出する溶解炉湯面検出方法であって、前記溶解炉の湯面の変化を検出する検出ステップと、前記湯面の変化が小さい部分をノロと判定する判定ステップと、を備えるものである。
このように、本発明によれば、排煙や金属ヒュームがある場合でも、安定してノロと溶湯を識別することができる。
本発明の一実施の形態に係る溶解炉湯面検出方法は、溶解炉の湯面に浮上するノロを検出する溶解炉湯面検出方法であって、溶解炉の湯面の変化を検出する検出ステップと、湯面の変化が小さい部分をノロと判定する判定ステップと、を備えるよう構成されている。
これにより、本発明の一実施の形態に係る溶解炉湯面検出方法は、排煙や金属ヒュームがある場合でも、安定してノロと溶湯を識別することができる。
以下、図面を参照して、本発明の実施例に係るノロ取り装置について詳細に説明する。
図１において、本発明の一実施例に係る溶解炉湯面検出装置を搭載したノロ取り装置１は、検出部としての赤外線カメラ２と、表示部３と、産業用ロボット４と、制御部５と、を含んで構成される。
図１において、本発明の一実施例に係る溶解炉湯面検出装置を搭載したノロ取り装置１は、検出部としての赤外線カメラ２と、表示部３と、産業用ロボット４と、制御部５と、を含んで構成される。
赤外線カメラ２は、撮像対象物が放射している赤外線を検出して、画像化する。赤外線カメラ２は、赤外線センサーである複数のピクセルを２次元アレイ状に配置し、撮像対象物からの赤外線を各ピクセルで検出する。
赤外線カメラ２は、高温の溶湯が収容された溶解炉１００の湯面を鉛直方向上方から撮像できるように、梁１０１に設置されている。
表示部３は、液晶表示装置などによって構成され、制御部５が生成した、赤外線カメラ２の撮像した画像や、検出結果などを表示する。
産業用ロボット４は、制御部５の制御により、溶解炉１００に収容された高温の溶湯からノロを除去する。
制御部５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、フラッシュメモリと、ハードディスク装置と、入力ポートと、出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されている。
制御部５のＲＯＭには、各種制御定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットを制御部５として機能させるためのプログラムが記憶されている。すなわち、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより、当該コンピュータユニットは、制御部５として機能する。
本実施例において、制御部５は、赤外線カメラ２の検出した温度の情報に基づいて、溶解炉１００の湯面のノロと溶湯を識別する。
溶解完了直後の溶湯面は波打っているため、熱放射角度が変動し、定点で赤外線を受ける赤外線カメラ２では温度が変化するデータが得られる（熱放射率は角度により異なる）。ノロは、溶湯面上を波打つことなく浮遊しているので、一定の熱放射率となる。
すなわち、制御部５は、温度の変化を見ることで、湯面の変化（鉛直方向の動き）を検出することができ、湯面の変化が激しい部分は溶湯と判定し、湯面の変化が少ない部分はノロと判定する。
なお、本実施例においては湯面の温度の変化により湯面の変化を検出したが、定点から湯面までの距離を検出する距離センサにより湯面の変化を検出してもよい。
図２は、湯面での溶湯の温度変化とノロの温度変化を示すものである。図２において、矢印で示した１０秒間での温度変化を参照すると、溶湯の温度変化は大きく、ノロの温度変化は小さい。
制御部５は、赤外線カメラ２の各ピクセルで検出された温度データを、例えば５秒間分記憶しておく。
制御部５は、記憶している各ピクセルの温度データを所定のサンプリング周期、例えば２Hzでサンプリングする。サンプリングデータは５秒間で１０点のデータとなる。
制御部５は、例えば、１０点のデータの上位３点（温度の最も高い点から３点）の温度の平均値と、下位３点（温度の最も低い点から３点）の温度の平均値と、の差分を算出する。
制御部５は、算出した差分が所定の閾値より大きいピクセルの部分は溶湯であると判定し、算出した差分が所定の閾値以下のピクセルの部分はノロであると判定する。
制御部５は、１０点のデータの最大値と最小値との差分を閾値と比較して溶湯とノロを識別してもよい。
制御部５は、例えば、溶湯であると判定したピクセルと、ノロであると判定したピクセルとの色を変えて画像を表示部３に表示させる。
図３は、光学式カメラによる画像と、本実施例の方法により作成した画像を示している。
図３（ａ）に示すように、光学式カメラによる画像では、排煙や金属ヒュームによりノロと溶湯の識別がつかない場合でも、本実施例の方法によれば、図３（ｂ）に示すように、ノロと溶湯を識別することができる。なお、図３（ｂ）においては、濃い色の部分が溶湯で、白い部分がノロとなっている。
制御部５は、ノロと溶湯の識別結果により、産業用ロボット４を制御して、溶解炉１００のノロを除去させる。
本実施例では、溶湯とノロの識別を行なったが、時間経過による温度変化や温度帯を解析することにより、炉壁と溶湯の境界や、ノロとノロを除去するために散布する除滓剤、ノロや除滓剤の厚さを識別することができる。
このように、本実施例では、溶解炉１００の湯面の変化を検出し、湯面の変化が小さい部分をノロと判定する。
これにより、溶解炉１００の湯面の変化によりノロが識別される。このため、排煙や金属ヒュームがある場合でも、安定してノロと溶湯を識別することができる。
また、湯面の温度により湯面の変化を検出する。
これにより、湯面の温度により湯面の変化が検出され、ノロが識別される。このため、排煙や金属ヒュームがある場合でも、安定してノロと溶湯を識別することができる。
これにより、湯面の温度により湯面の変化が検出され、ノロが識別される。このため、排煙や金属ヒュームがある場合でも、安定してノロと溶湯を識別することができる。
また、赤外線カメラ２により湯面の温度を検出する。
これにより、赤外線カメラ２により湯面の温度を検出され、ノロが識別される。このため湯面の温度の変化を細かく検出することができ、排煙や金属ヒュームがある場合でも、安定して精度よくノロと溶湯を識別することができる。
これにより、赤外線カメラ２により湯面の温度を検出され、ノロが識別される。このため湯面の温度の変化を細かく検出することができ、排煙や金属ヒュームがある場合でも、安定して精度よくノロと溶湯を識別することができる。
本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。
１ ノロ取り装置
２ 赤外線カメラ（検出部）
３ 表示部
５ 制御部
２ 赤外線カメラ（検出部）
３ 表示部
５ 制御部
Claims (5)
- 溶解炉の湯面に浮上するノロを検出する溶解炉湯面検出方法であって、
前記溶解炉の湯面の変化を検出する検出ステップと、
前記湯面の変化が小さい部分をノロと判定する判定ステップと、を備える溶解炉湯面検出方法。 - 前記検出ステップは、前記湯面の温度により前記湯面の変化を検出する請求項１に記載の溶解炉湯面検出方法。
- 前記検出ステップは、赤外線カメラにより前記湯面の温度を検出する請求項２に記載の溶解炉湯面検出方法。
- 前記検出ステップは、所定位置から前記湯面までの距離により前記湯面の変化を検出する請求項１に記載の溶解炉湯面検出方法。
- 溶解炉の湯面に浮上するノロを検出する溶解炉湯面検出装置であって、
前記溶解炉の湯面の変化を検出する検出部と、
前記湯面の変化が小さい部分をノロと判定する制御部と、を備える溶解炉湯面検出装置。
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