JP2817595B2

JP2817595B2 - 除滓装置の制御方法

Info

Publication number: JP2817595B2
Application number: JP30263293A
Authority: JP
Inventors: 幹之浅野; 勝美生澤; 陽一吉永; 洋一丹村; 規泰加藤; 恭二渡辺
Original assignee: JFE Engineering Corp
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1993-12-02
Filing date: 1993-12-02
Publication date: 1998-10-30
Anticipated expiration: 2013-10-30
Also published as: JPH07159053A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高炉又は、転炉等から溶
融金属容器に取り出された溶融金属の表面に浮遊するス
ラグを排出除去する除滓装置の制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１０は従来の自動除滓装置を説明する
説明図である。図において、１は高炉、あるいは転炉等
から取り出された溶融金属が貯溜された溶融金属容器、
３は溶融金属容器１を載せる台車、５はスラグを排出除
去等の際に溶融金属容器１を傾動するための傾動クレー
ン、７は湯面のスラグを除去する除滓装置本体、９は除
滓装置本体７を制御する制御装置、１１は制御装置９を
操作する操作盤である。また、除滓装置本体７は前後、
上下、回転の自由度を有する掻出しアーム７ａ、この掻
出しアーム７ａ先端に取り付けられ、湯面のスラグを掻
き出すための掻出し板７ｂ及び、掻出しアーム７ａを駆
動させる油圧ユニット７ｃを備えており、制御装置９か
らの信号により掻き出しアーム７ａの動作が制御され
る。

【０００３】次に、上記のように構成された従来の自動
除滓装置の動作を説明する。溶融金属容器１が載置され
た台車３は溶融金属容器１が除滓装置の正面に位置した
ときに停止され、傾動クレーン５によって溶融金属容器
１を傾動させて湯面又はスラグ（以下「湯面」とい
う。）高さが溶融金属容器１のスラグ流出口と等しくな
るようにする。これを傾転作業と呼ぶ。傾転作業完了
後、監視者は、湯面高さ及び掻出し板７ｂの消耗を考慮
して掻出しアーム７ａの高さ設定を行い、その後スラグ
の性状（粘性、分布状態）やスラグの量により、予め制
御装置９に記憶してある最適掻き出しパターンの選択を
する。そして、操作盤１１を操作して選択された掻き出
しパターンによりスラグの掻き出しを行う。ある程度ス
ラグを掻き出し湯面高さが低下し円滑な掻き出し作業が
できなくなると、再び傾転作業、掻出しアーム７ａの高
さ設定及び最適掻き出しパターンの選択を行い、選択さ
れた掻き出しパターンにより掻き出しを行う。以上の動
作を繰り返し、スラグが完全に排出されると除滓作業は
完了する。なお、傾転作業は経験上一鍋あたり２回〜３
回程度である。

【０００４】上記のような除滓方法は熟練した監視者の
判断を要するため、熟練監視者の育成に時間を要すると
ともに、年々熟練監視者の確保が困難になるという問題
がある。また、掻き出し動作を予め決められたパターン
で行うため、スラグが存在しない湯面を掻き出すことも
あり、溶融金属が流出して歩留まりの低下を招くと共
に、作業時間が長くなるという問題点もあった。この問
題点を解決するものとして、例えば特開平４−２６２８
５６号公報には３台のテレビカメラによって溶融金属容
器の姿勢と湯面の状態を認識し、監視者の判断を要さず
に除滓作業を行う方法が提案されている。上記公報の方
法は、湯面の全表面で溶融金属表面の占める割合が８０
％になるまでは予め設定された掻き出しパターンの中か
ら最適パターンを選択し、その選択されたパターンによ
って掻き出し作業を行い、溶融金属表面の占める割合が
８０％に達したときはカメラによる画像処理によってス
ラグの重心位置を計算し、計算された重心位置に基づい
てスラグの位置認識を行い、認識された位置に基づいて
最適の掻き出しパターンを選択し、その選択されたパタ
ーンによって掻き出し作業を行うというものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来の
除滓作業方法では、溶融金属表面の占める割合が８０％
に達したときにカメラによる画像処理によってスラグの
位置認識を行っているが、スラグの重心位置が必ずしも
スラグの存在する位置を示すものではなく、スラグの形
状によってはスラグの存在しない部分を掻き出してしま
うことがあった。

【０００６】また、スラグが少量になっても、スラグの
重心位置に基づいて掻出しパターンを選択するため、ス
ラグの大きさや形状に左右されないように容器の再奥部
から容器手前までスラグ重心を通るような軌跡で掻き出
す必要があり、スラグの存在しない溶融金属面を掻き出
す割合が多くなるために溶融金属の流出を招いてしま
う。さらに、掻出しのストロークが長くなるので掻き出
し時間も長くかかる。

【０００７】また、スラグの形状が複雑な場合には、画
像処理によるスラグ重心の計算が複雑になったり形状認
識をしなかったりするため、認識アルゴリズムが複雑化
し、演算時間がかかる。さらに、スラグが散在する場合
には、スラグの分布状態によっては重心位置によるスラ
グ認識ではスラグ塊を不必要に細かく認識し、重心点数
を不必要に多点化してしまい、複数のスラグ重心のうち
どのスラグを優先的に掻き出すかの判別のための計算が
複雑になり、制御システムが大型化し、また演算時間が
長くかかるという問題点があった。

【０００８】本発明はかかる問題点を解決するためにな
されたものであり、スラグの掻き出しに際して溶融金属
の流出を極力少なくして歩留まりを向上すると共に、作
業効率がよく、制御システムも簡素化できる除滓装置の
制御方法を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る除滓装置の
制御方法は、溶融金属容器近傍に設置されたカメラによ
って、溶融金属容器内の湯面を撮像して画像データ処理
を行い、この画像データに基づいてスラグを除去する除
滓装置を制御する除滓装置の制御方法において、前記カ
メラによって撮像された画像データに基づいて湯面のス
ラグ占有面積を算出し、算出されたスラグ占有面積が予
め設定された第１の設定値になるまで、予め設定された
掻き出しパターンによってスラグを掻き出す工程と、ス
ラグ占有面積が前記第１の設定値になったとき、湯面画
像を予め設定された個数のエリアに分割して各エリア内
のスラグ占有面積を算出し、該算出されたスラグ占有面
積に基づいてスラグの有無を判定し、湯面全体のスラグ
分布状態を認識して、該認識されたスラグ分布に対応し
て予め設定された掻き出しパターンによってスラグを掻
き出す工程と、スラグ占有面積が予め設定された第２の
設定値になったとき、湯面画像を予め設定された個数の
エリアに分割して各エリア内のスラグ占有面積を算出
し、該算出されたスラグ占有面積に基づいてスラグ占有
面積の最も大きなエリアを選択し、該エリアに対応して
予め設定された掻き出しパターンによってスラグを掻き
出す工程とを備えたものである。

【００１０】

【作用】上記のように構成された除滓装置の制御方法に
おいては、スラグの量が多い第１の設定値になるまでは
予め設定された掻き出しパターンによって湯面の全体を
掻き出すことによって、スラグの荒掻き出しができる。
そして、スラグの量が減少して第１の設定値になると、
湯面画像を予め設定された個数のエリアに分割して各エ
リア内のスラグの有無に基づいて予め設定された掻き出
しパターンによってスラグを掻き出すことによって、ス
ラグの存在する場所を的確に掻き出すことができる。ま
た、このときのデータ処理方法が湯面画像をエリアに分
割し、エリア内のスラグの占有面積を求めるだけなの
で、演算が容易でありデータ処理時間が大幅に短縮でき
る。さらに、一定面積を有したエリア内におけるスラグ
の有無でスラグの分布状態判定するので、大きさや形状
が不定形のスラグ塊の場合もスラグの分布状態を簡便に
判定できる。

【００１１】そして、スラグの量がさらに減少して第２
の設定値になると、湯面画像を予め設定された個数のエ
リアに分割して各エリア内スラグ占有面積の最も大きな
エリアを選択し、該エリアを予め設定された掻き出しパ
ターンによって掻き出すので、スラグの量が減少した際
に無駄な動作をすることなくスラグの存在する場所のみ
掻き出すことができる。このため、溶融金属面を掻き出
すことがなく溶融金属の流出量を少なくして歩留まりを
向上すことができる。また、このときのデータ処理方法
がスラグの最も多いエリアを選択するだけなので、従来
例で示した重心位置認識方法のように不特定多数の点か
ら掻き出しパターンを割り出すのに比べアルゴリズムが
格段に単純化され、演算速度の高速化と制御システムの
簡素化が実現できる。

【００１２】

【実施例】図１は本発明の一実施例のフローチャート、
図２は本発明を実施するための装置を説明する説明図で
あり、従来例を示した図１０と同一部分には同一符号が
付してある。図３はカメラ１５が撮像した画像の分割例
を説明する説明図、図４〜図７はスラグ掻出しパターン
を説明する説明図、図８はスラグ分布状態を説明する説
明図、図９は図８のスラグ分布状態である場合のスラグ
掻出しパターンを説明する説明図である。図２におい
て、１５は溶融金属容器１内の湯面の状態を撮像するカ
メラ、１７はカメラ１５が撮像した映像の画像処理を行
う画像処理部である。なお、本実施例の装置に使用する
溶融金属容器１は内径は４．５ｍ，容量２６０ｔの溶銑
鍋であり、掻出し板７ｂの幅寸法は０．５ｍである。

【００１３】以下、図１に基づくと共に、図２〜図９を
参照しながら本発明の動作を説明する。なお、上記大き
さの溶融金属容器の掻き出しを行う場合には、スラグの
粘性が比較的大きいこともあり、湯面を撮像する画面エ
リアの分割は図３に示すように３×３の９分割で必要十
分である。そして、９分割することは、予め制御装置９
に設定しておく。まず、上記の従来例で説明した自動除
滓装置と同様に台車に載置されて輸送された溶融金属容
器１を除滓装置本体７の正面位置で停止する（Ｓ１）。
台車の所定位置での停止が確認されると、スラグと溶融
金属面からなる湯面が溶融金属容器１の排出口高さにな
るように傾転作業を行うと共に、掻出し板７ｂの消耗状
態及び湯面高さを考慮して制御装置９に掻き出し原点の
情報を入力する（Ｓ２）。上記の掻き出し原点の情報入
力が完了すると、制御装置９は湯面上に図３に示すよう
なＡ〜Ｉのエリアを設定し、図４〜図６に示すようなそ
れぞれのエリアに存在するスラグを掻き出すための軌跡
ａ〜ｉを設定する（Ｓ３）。以上の設定が完了すると運
転が開始される。

【００１４】まず、カメラ１５によって湯面を撮像し、
撮像した画像情報を画像処理部１７で２値化してスラグ
と湯面を識別し、スラグの占有面積を算出する（Ｓ
４）。スラグの占有面積が算出されると、このスラグ占
有面積が湯面の全表面積に対して占める割合（以下、
「スラグ占有率」という。）が９０％以上であるかどう
かを判断する（Ｓ５）。Ｓ５の判断で９０％以上である
と判断された場合は図７に示す掻き出しパターン（湯面
全体を軌跡ｊ〜ｎに沿って順次掻き出す掻き出しパター
ン）を選択し（Ｓ６）、このパターンに基づいて掻き出
し作業を行う（Ｓ７）。パターンの実行が終了すると、
再び湯面の画像処理を行い（Ｓ２）、スラグ占有率が９
０％未満になるまで上記と同様の掻き出しパターンの実
行を繰り返す（Ｓ５〜Ｓ７）。

【００１５】Ｓ５の判断において、スラグ占有率が９０
％未満であると判断された場合には、さらにスラグ占有
率が３５％以上かどうかを判断する（Ｓ８）。Ｓ８の判
断において、スラグ占有率が３５％以上であると判断さ
れると、図３に示すように湯面画像を予め設定された９
個のエリアに分割し、分割された９個の各エリア毎にエ
リア内のスラグ占有率を求める。そして、各エリアのス
ラグ占有率が求められると、３０％をしきい値としてス
ラグの有無を判定する（Ｓ９）。各エリアのスラグの有
無判定に基づいて、図４〜図６に示すそれぞれのエリア
に存在するスラグを掻き出すための軌跡ａ〜ｉを選択す
る（Ｓ１０）。そして、選択したいくつかの軌跡に沿っ
て掻出し板７ｂを移動して順次スラグ掻き出し作業を連
続して行う（Ｓ１１）。例えば、Ｓ９のスラグ有無判定
によって図８に示すようにスラグが右手前に集中して分
布する状態であると認識された時は、図９に示すように
軌跡ｆ，ｅ，ｇを選択して、選択された軌跡に沿ってス
ラグ掻き出し作業を順次連続して複数サイクル実行す
る。この時、１回目のサイクルでｆ，ｅ，ｇの順で作業
を行ったときは、２回目のサイクルでは１回目と逆の順
序であるｇ，ｅ，ｆの順で掻き出し作業を行う。なお、
スラグ有無判定によって図８に示すように判定された場
合でも、経験的にｆ，ｅの軌跡を掻き出すことによって
図中左下のスラグも掻き出せると認められるようなとき
には、軌跡の選択についてはｆ，ｅのみを選択してもよ
い。

【００１６】上記の掻き出し作業を複数サイクル連続し
て実行した後、再び湯面の面像処理を行い（Ｓ１２）、
スラグ占有率が３５％以上かどうかを判断する（Ｓ
８）。スラグ占有率が３５％以上の場合は、スラグ占有
率が３５％未満になるまで、上述したＳ９〜Ｓ１２の動
作を繰り返す。Ｓ８の判断においてスラグ占有面積が３
５％未満になったと判断された場合には、さらにスラグ
占有率が５％以上かどうかを判断する（Ｓ１３）。Ｓ１
３の判断において、スラグ占有率が５％以上であると判
断されたときは、上述したのと同様に画像を９個に分割
して、９個のエリアの中でスラグ占有面積が最も大きい
エリアを選択し（Ｓ１４）、予め設定してある掻き出し
軌跡の中から、そのエリアを掻き出す軌跡を選択し（Ｓ
１５）、選択された軌跡によって掻き出し作業を実行す
る（Ｓ１６）。例えば、Ｃのエリアがスラグ占有面積が
一番大きいとして選択されたときは軌跡ｃによって掻き
出しを行う。この場合は、１回の掻き出し作業毎に画像
処理を行い（Ｓ１７）、スラグ占有率が５％以上かどう
かを判断する（Ｓ１３）。Ｓ１３の判断において、スラ
グ占有率が５％未満であると判断されたときは、作業を
完了する。以上が本実施例の動作の基本的な流れである
が、動作の途中で湯面低下に伴い適宜溶融金属容器１を
傾転させた場合には、その都度Ｓ１に戻って動作を行う
ことになる。

【００１７】上記のような本実施例によれば、溶融金属
の流出を従来の半分以下に抑えることができ歩留まりが
向上した。また、作業時間も溶融金属容器１個当たり２
０分〜２５分要していたのが、１５分程度に短縮でき
た。

【００１８】なお、上記実施例では湯面を撮像する画面
エリアを９分割する例を示したが、本発明はこれに限ら
れるものではなく、湯面の表面積等に応じて画面エリア
分割個数を増減してもよい。

【００１９】また、上記実施例ではスラグ占有率が９０
％未満であると判断された場合に画面エリアを予め設定
された９個に分割して、スラグ占有率が３５％未満にな
るまで上記９個に分割された各エリアのスラグの有無を
判断して掻き出し作業を実行する例を示したが、本発明
はこれに限られるものではなく、予め複数の画面エリア
の分割パターンを設定しておき、掻き出し作業の進行に
伴ってスラグ占有率が減少した場合に画面分割個数を途
中で変更するようにしてもよい。このようにすれば、湯
面の表面積等に応じて作業精度と作業効率を高めること
ができる。

【００２０】

【発明の効果】以上のように、本発明によればスラグの
量が多い段階では湯面の全体を掻き出し、スラグの量が
ある程度減少したら、湯面画像を複数のエリアに分割し
て各エリア毎にスラグの有無を判断してスラグ分布状態
を認識し、認識したスラグ分布状態に対応した掻き出し
パターンで掻き出しを行い、さらにスラグの量が減少し
たら、一定のエリアのみの掻き出しを行うようにしたの
で、スラグの量に応じて的確な掻き出しが可能となり、
作業時間の短縮化が図れるとともに、溶融金属の流出を
少なくして歩留まりの向上が実現できる。

【００２１】また、湯面画像を複数のエリアに分割し、
エリア内のスラグの占有面積を求め、この占有面積によ
ってスラグの有無を判定してスラグ分布状態を認識する
ようにしているので、データ処理が簡単でありデータ処
理時間が大幅に短縮でき作業時間の短縮ができるととも
に、大きさや形状が不定形のスラグ塊の場合もスラグ分
布状態を簡便に判定でき、制御システムの簡素化が実現
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のフローチャートである。

【図２】本発明を実施するための装置を説明する説明図
である。

【図３】カメラ１５が撮像した画像の分割例を説明する
説明図である。

【図４】スラグ掻出しパターンを説明する説明図であ
る。

【図５】スラグ掻出しパターンを説明する説明図であ
る。

【図６】スラグ掻出しパターンを説明する説明図であ
る。

【図７】スラグ掻出しパターンを説明する説明図であ
る。

【図８】スラグ分布状態を説明する説明図である。

【図９】図８のスラグ分布状態である場合のスラグ掻出
しパターンを説明する説明図である。

【図１０】従来の自動除滓装置を説明する説明図であ
る。

【符号の説明】

１溶融金属容器３台車５傾動クレーン７除滓装置本体７ａ掻出しアーム７ｂ掻出し板９制御装置１５カメラ１７画像処理部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者丹村洋一東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者加藤規泰東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者渡辺恭二東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (56)参考文献特開昭64−46577（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−231197（ＪＰ，Ａ) 特開平２−52986（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F27D 3/15 B22D 43/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】溶融金属容器近傍に設置されたカメラに
よって、溶融金属容器内の湯面を撮像して画像データ処
理を行い、この画像データに基づいてスラグを除去する
除滓装置を制御する除滓装置の制御方法において、前記カメラによって撮像された画像データに基づいて湯
面のスラグ占有面積を算出し、算出されたスラグ占有面
積が予め設定された第１の設定値になるまで、予め設定
された掻き出しパターンによってスラグを掻き出す工程
と、スラグ占有面積が前記第１の設定値になったとき、湯面
画像を予め設定された個数のエリアに分割して各エリア
内のスラグ占有面積を算出し、該算出されたスラグ占有
面積に基づいてスラグの有無を判定し、湯面全体のスラ
グ分布状態を認識して、該認識されたスラグ分布に対応
して予め設定された掻き出しパターンによってスラグを
掻き出す工程と、スラグ占有面積が予め設定された第２の設定値になった
とき、湯面画像を予め設定された個数のエリアに分割し
て各エリア内のスラグ占有面積を算出し、該算出された
スラグ占有面積に基づいてスラグ占有面積の最も大きな
エリアを選択し、該エリアに対応して予め設定された掻
き出しパターンによってスラグを掻き出す工程とを備え
たことを特徴とする除滓装置の制御方法。