JP4669420B2 - Blast furnace tapping temperature measuring system, blast furnace tapping temperature measuring method, and computer program - Google Patents
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本発明は、高炉出銑温度測定システム、高炉出銑温度測定方法、及びコンピュータプログラムに関し、特に、高炉に形成された出銑口から流出した溶銑の温度を測定するために用いて好適なものである。 The present invention relates to a blast furnace tapping temperature measuring system, a blast furnace tapping temperature measuring method, and a computer program, and particularly suitable for use in measuring the temperature of hot metal flowing out from a tapping hole formed in a blast furnace. is there.
高炉の内部では、高温還元反応により溶銑と溶融スラグとが生成され、生成された溶銑と溶融スラグは、炉底に滴下して湯溜まりを形成する。高炉の炉底横の側壁部分には、出銑口が形成されており、この出銑口にはマッド材が充填されている。ドリル等を用いてマッド材が除去されて出銑口が開孔されると、溶銑と溶融スラグとの混合物が流出する。流出した溶銑と溶融スラグとの混合物は、出銑桶に到達し、出銑桶に沿って流れる。その後、溶銑と溶融スラグは、出銑桶の途中に形成されたスキンマで分離される。
以上のようにして出銑口から流出する溶銑の温度は、高炉内の高温熱場の状態により決まるので、高炉内の健全性を判断する上で重要な指標の一つとなる。
Inside the blast furnace, hot metal and molten slag are generated by a high-temperature reduction reaction, and the generated hot metal and molten slag are dropped on the bottom of the furnace to form a puddle. A tap outlet is formed in a side wall portion of the blast furnace next to the bottom of the blast furnace, and the tap outlet is filled with a mud material. When the mud material is removed using a drill or the like and the spout is opened, a mixture of hot metal and molten slag flows out. The mixture of the molten iron that has flowed out and the molten slag reaches the output and flows along the output. Thereafter, the hot metal and the molten slag are separated by a skinma formed in the middle of brewing.
As described above, the temperature of the hot metal flowing out from the outlet is determined by the state of the high-temperature heat field in the blast furnace, and is therefore an important index for judging the soundness in the blast furnace.
そこで、溶銑の温度を測定する第1の従来技術として、スキンマにより溶融スラグと分離された溶銑に、所謂「使い捨てタイプ」の消耗型熱電対を浸漬させて溶銑の温度を測定する技術がある。かかる技術では、使い捨てにする熱電対のコストや、人手による測定の労力等の制約から、溶銑の測定は間欠的なものになってしまう。 Therefore, as a first conventional technique for measuring the temperature of the hot metal, there is a technique for measuring the temperature of the hot metal by immersing a so-called “disposable type” consumable thermocouple in the hot metal separated from the molten slag by the skinner. In such a technique, the measurement of the hot metal becomes intermittent due to limitations such as the cost of the disposable thermocouple and the labor of manual measurement.
そこで、溶銑の温度を連続的に測定する第2の従来技術として、非接触型の放射温度計を出銑桶の上部に設置し、この放射温度計を用いて出銑桶を流れる溶銑の温度を測定する技術がある(特許文献1、2を参照)。
Therefore, as a second conventional technique for continuously measuring the temperature of the hot metal, a non-contact type radiation thermometer is installed at the top of the hot metal, and the temperature of the hot metal flowing through the hot metal using this radiation thermometer. There is a technique for measuring (see
ところで、出銑が開始されてから暫くの間(例えば数十分間)は、出銑桶(桶耐火物)による溶銑の抜熱が大きいために、溶銑の温度は、出銑口における溶銑の温度よりも低くなる(出銑口から出銑桶までの間で溶銑の温度が降下してしまう)。前述したように、第1及び第2の従来技術では、出銑桶における溶銑の温度を測定しているので、出銑口における温度よりも低い温度を測定してしまうことになる。また、出銑口から出銑桶までの間での溶銑の温度の降下分は一定ではないので、この温度の降下分を予測することは困難である。以上のように、第1及び第2の従来技術では、出銑口における溶銑の温度を精度良く測定することが困難であった。 By the way, for a while (for example, several tens of minutes) after the start of the hot metal, the hot metal heat removal by the hot metal (refractory material) is large. The temperature becomes lower than the temperature (the temperature of the hot metal drops from the tap to the tap). As described above, in the first and second conventional techniques, since the temperature of the hot metal in the brewing is measured, a temperature lower than the temperature in the brewing port is measured. Moreover, since the temperature drop of the hot metal between the tap and the tap is not constant, it is difficult to predict the temperature drop. As described above, with the first and second prior arts, it has been difficult to accurately measure the temperature of the hot metal at the spout opening.
そこで、出銑口における溶銑の温度を測定する第3の技術として、消耗型金属管被覆光ファイバ温度計を、所定の送り出し速度で出銑口付近に送り込み、出銑口から流出した溶銑内部での熱放射を光ファイバ温度計で直接受光して、出銑口における溶銑の温度を測定する技術がある(特許文献3を参照)。 Therefore, as a third technique for measuring the temperature of the hot metal at the spout, a consumable metal tube-coated optical fiber thermometer is sent to the vicinity of the spout at a predetermined feed rate, and inside the hot metal flowing out of the spout. There is a technique for directly measuring the heat radiation of an iron fiber with an optical fiber thermometer and measuring the temperature of the hot metal at the spout (see Patent Document 3).
しかしながら、前述した第3の従来技術では、光ファイバ温度計を昇降させる昇降装置や、光ファイバ温度計を溶銑に送り込むためのメジャーロール等の装置が必要になり、装置が大掛かりになる。また、出銑口からガスが噴出すること等によって、出銑口における溶銑及び溶融スラグが飛散する虞があるために、出銑口付近に置かれる装置に高い耐久性が要求される。 However, in the third prior art described above, a lifting device that lifts and lowers the optical fiber thermometer and a device such as a measure roll for feeding the optical fiber thermometer to the hot metal are required, and the device becomes large. In addition, there is a possibility that the hot metal and molten slag at the spout may be scattered due to gas jetting from the spout, etc., so that high durability is required for the device placed near the spout.
以上のように、前述した従来の従来技術では、出銑口における溶銑の温度を精度良く測定することが容易ではないという問題点があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、出銑口における溶銑の温度を連続的に精度良く且つ容易に測定することができるようにすることを目的とする。
As described above, the conventional technique described above has a problem that it is not easy to accurately measure the temperature of the hot metal at the spout.
The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to make it possible to continuously and accurately measure the temperature of the hot metal at the tap outlet.
本発明の高炉出銑温度測定システムは、高炉に形成された出銑口から流出した溶融物を含む領域の熱放射輝度分布を、該熱放射輝度に対応する画素毎の濃度値を持つ各画素から構成される画像として撮像する撮像手段と、前記撮像手段により撮像された画像のうち、前記溶融物に含まれる溶銑を表す画像の濃度を求める溶銑濃度導出手段と、前記出銑口から流出した溶融物の周囲にある物体が、前記溶融物の放射光により照らされて反射光を発することにより前記溶融物から発せられる雑音光に関わる画像の濃度を求める外乱濃度導出手段と、前記溶銑濃度導出手段により求められた溶銑を表す画像の濃度と、前記外乱濃度導出手段により求められた雑音光に関わる画像の濃度とを用いて、前記溶融物に含まれる溶銑の温度を算出する溶銑温度算出手段とを有し、前記溶銑濃度導出手段は、前記撮像された画像の画素毎の濃度と画素数との関係を示す濃度ヒストグラムを算出し、算出した濃度ヒストグラムのうち、溶銑相当部分における濃度ヒストグラムがピークを示す点での濃度値を、前記溶融物に含まれる溶銑を表す画像の濃度として求めることを特徴とする。 The blast furnace tapping temperature measuring system according to the present invention is a pixel having a density value for each pixel corresponding to the thermal radiance distribution of a region including a melt flowing out from a spout formed in the blast furnace. Imaging means for imaging as an image composed of: hot metal concentration deriving means for determining the density of an image representing the hot metal contained in the melt out of the images taken by the imaging means; and flowing out from the spout Disturbance concentration deriving means for obtaining a density of an image related to noise light emitted from the melt by illuminating the object around the melt with the radiated light of the melt and emitting reflected light, and deriving the hot metal concentration The hot metal temperature for calculating the temperature of the hot metal contained in the melt using the density of the image representing the hot metal obtained by the means and the density of the image relating to the noise light obtained by the disturbance concentration deriving means. And calculation means possess, the hot metal concentration deriving means calculates the density histogram showing the relationship between the concentration and the number of pixels for each pixel of the captured image, of the calculated density histograms, concentration in molten iron corresponding parts the concentration value at the point showing the peak histogram, and wherein Rukoto determined as the concentration of an image representing the molten iron contained in the melt.
本発明の高炉出銑温度測定方法は、高炉に形成された出銑口から流出した溶融物を含む領域の熱放射輝度分布を、該熱放射輝度に対応する画素毎の濃度値を持つ各画素から構成される画像として、撮像手段により撮像する撮像ステップと、前記撮像ステップにより撮像された画像のうち、前記溶融物に含まれる溶銑を表す画像の濃度を求める溶銑濃度導出ステップと、前記出銑口から流出した溶融物の周囲にある物体が、前記溶融物の放射光により照らされて反射光を発することにより前記溶融物から発せられる雑音光に関わる画像の濃度を求める外乱濃度導出ステップと、前記溶銑濃度導出ステップにより求められた溶銑を表す画像の濃度と、前記外乱濃度導出ステップにより求められた雑音光に関わる画像の濃度とを用いて、前記溶融物に含まれる溶銑の温度を算出する溶銑温度算出ステップとを有し、前記溶銑濃度導出ステップは、前記撮像された画像の画素毎の濃度と画素数との関係を示す濃度ヒストグラムを算出し、算出した濃度ヒストグラムのうち、溶銑相当部分における濃度ヒストグラムがピークを示す点での濃度値を、前記溶融物に含まれる溶銑を表す画像の濃度として求めることを特徴とする。 The method for measuring the temperature of a blast furnace discharge of the present invention is such that each pixel having a density value for each pixel corresponding to the thermal radiance distribution of a thermal radiance distribution of a region including a melt flowing out from a tap outlet formed in the blast furnace. an image composed of an image pickup step for picking by the imaging means, of the image captured by the imaging step, the hot metal concentration derivation step of obtaining a density of the image representing the molten iron contained in the melt, the tapping Disturbance concentration derivation step for obtaining the density of the image related to the noise light emitted from the melt by emitting the reflected light when the object around the melt flowing out from the mouth is illuminated by the radiation light of the melt, Using the density of the image representing the hot metal obtained in the hot metal concentration deriving step and the density of the image relating to the noise light obtained in the disturbance density deriving step, the melt Possess a hot metal temperature calculation step of calculating the temperature of the molten iron contained, the hot metal concentration derivation steps, calculates the density histogram showing the relationship between the concentration and the number of pixels for each pixel of the captured image, was calculated of density histogram, a density value at the point showing the peak concentration histogram in the hot metal corresponding portions, and wherein the Rukoto determined as the concentration of an image representing the molten iron contained in the melt.
本発明のコンピュータプログラムは、高炉に形成された出銑口から流出した溶融物を含む領域の熱放射輝度分布が、該熱放射輝度に対応する画素毎の濃度値を持つ各画素から構成される画像として、撮像手段により撮像されると、その撮像された画像のうち、前記溶融物に含まれる溶銑を表す画像の濃度を求める溶銑濃度導出ステップと、前記出銑口から流出した溶融物の周囲にある物体が、前記溶融物の放射光により照らされて反射光を発することにより前記溶融物から発せられる雑音光に関わる画像の濃度を求める外乱濃度導出ステップと、前記溶銑濃度導出ステップにより求められた溶銑を表す画像の濃度と、前記外乱濃度導出ステップにより求められた雑音光に関わる画像の濃度とを用いて、前記溶融物に含まれる溶銑の温度を算出する溶銑温度算出ステップとをコンピュータに実行させ、前記溶銑濃度導出ステップは、前記撮像された画像の画素毎の濃度と画素数との関係を示す濃度ヒストグラムを算出し、算出した濃度ヒストグラムのうち、溶銑相当部分における濃度ヒストグラムがピークを示す点での濃度値を、前記溶融物に含まれる溶銑を表す画像の濃度として求めることを特徴とする。 The computer program according to the present invention is configured by each pixel having a thermal radiance distribution of a region including a melt flowing out from a spout formed in a blast furnace and having a density value for each pixel corresponding to the thermal radiance. As an image, when picked up by the image pickup means, a hot metal concentration deriving step for obtaining a concentration of an image representing the hot metal contained in the melt among the picked up images, and the periphery of the melt flowing out from the spout Is obtained by a disturbance concentration deriving step for obtaining a density of an image related to noise light emitted from the melt by emitting reflected light that is illuminated by the melted light of the melt and the molten iron concentration deriving step. The temperature of the hot metal contained in the melt is calculated using the density of the image representing the molten iron and the density of the image related to the noise light obtained in the disturbance density deriving step. That the molten iron to execute the temperature calculating step to the computer, the hot metal concentration derivation steps, calculates the density histogram showing the relationship between the concentration and the number of pixels for each pixel of the captured image, of the calculated density histogram, the concentration value at the point showing the concentration histogram peaks at hot metal corresponding portions, and wherein the Rukoto determined as the concentration of an image representing the molten iron contained in the melt.
本発明によれば、出銑口から流出した溶融物を含む領域の熱放射輝度分布が、該熱放射輝度に対応する画素毎の濃度値を持つ各画素から構成される画像として撮像されると、撮像された画像のうち、溶融物に含まれる溶銑を表す画像の濃度として溶銑相当部分における濃度ヒストグラムがピークを示す点での濃度値を求めると共に、溶融物から発せられる雑音光に関わる画像の濃度を求める。そして、求めた溶銑を表す画像の濃度と、雑音光に関わる画像の濃度とを用いて、前記溶融物に含まれる溶銑の温度を算出する。 According to the present invention, when the thermal radiance distribution of the region including the melt that has flowed out from the spout is captured as an image composed of each pixel having a density value for each pixel corresponding to the thermal radiance. Among the captured images , the density value at the point where the density histogram in the hot metal equivalent portion shows a peak is obtained as the density of the image representing the hot metal contained in the melt, and the image related to the noise light emitted from the melt is obtained. Determine the concentration. And the temperature of the hot metal contained in the said melt is calculated using the density | concentration of the image showing the calculated hot metal, and the density of the image in connection with noise light.
出銑口から流出した溶融物を含む領域の画像に対して、溶融物の濃度情報に基づいて溶銑と溶融スラグを識別することが可能である。よって、溶銑と溶融スラグが未知の比率で混在した状態であっても、溶銑像の濃度を求め、溶銑の温度を正確に求めることができる。 It is possible to identify the hot metal and the molten slag for the image of the region including the melt that has flowed out from the spout, based on the melt concentration information. Therefore, even if the hot metal and the molten slag are mixed at an unknown ratio, the density of the hot metal image can be obtained and the temperature of the hot metal can be obtained accurately.
また、雑音光に関わる画像の濃度を求め、溶銑を表す画像の濃度と、雑音光に関わる画像の濃度とを用いて、溶融物に含まれる溶銑の温度を算出するようにしたので、溶融物を表す画像に、雑音光による影響がどの位存在しているのかを、出銑状態に関わらず定量的に把握することができる。よって、溶銑の温度をより一層容易に且つ正確に求めることができる。 Also, the density of the image related to the noise light was obtained, and the temperature of the hot metal contained in the melt was calculated using the density of the image representing the hot metal and the density of the image related to the noise light. It is possible to quantitatively grasp how much the influence of the noise light is present in the image representing, regardless of the output state. Therefore, the temperature of the hot metal can be determined more easily and accurately.
さらに、出銑口から流出した溶融物を含む領域の撮像画像を利用して溶銑の温度を求めるようにしたので、出銑口付近に装置を設置せずに、溶銑の温度を求めることができる。これにより、溶銑及び溶融スラグの熱放射や飛散等を、装置が受けてしまうことを防止することができ、装置の環境対策を比較的容易に行うことができる。
そして、以上のようにして求めた溶銑の温度を連続的に得ることができるので、求めた温度の変化や推移から、高炉の内部の熱状況を従来よりも迅速に且つ正確に把握することができ、高炉の操業をより安定させることができる。
Furthermore, since the temperature of the hot metal is obtained using the captured image of the region including the melt that has flowed out of the hot metal outlet, the temperature of the hot metal can be obtained without installing an apparatus near the hot metal outlet. . Thereby, it is possible to prevent the apparatus from receiving heat radiation, scattering, and the like of the hot metal and molten slag, and the environmental measures of the apparatus can be performed relatively easily.
And since the temperature of the hot metal determined as described above can be obtained continuously, it is possible to grasp the thermal condition inside the blast furnace more quickly and accurately than before, from the change and transition of the determined temperature. This can stabilize the operation of the blast furnace.
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態を説明する。
図1は、溶銑温度測定システムの構成の一例を示す図である。尚、図1では、高炉1全体のうち、出銑口1a付近の一部分のみを示している。
図1に示すように、高炉1の炉底横の側壁部分に形成された出銑口1aから、溶銑と溶融スラグとの混合物(溶融物)2が流出している。流出した溶銑と溶融スラグとの混合物2は、出銑桶3に到達し、出銑桶3に沿って流れる。また、出銑口1aと間隔を有して、桶カバー4が出銑桶3を囲むようにして形成されている。尚、以下の説明では、溶銑と溶融スラグとの混合物2を出銑流2と称する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of a hot metal temperature measurement system. FIG. 1 shows only a part of the
As shown in FIG. 1, a mixture (melt) 2 of molten iron and molten slag flows out from a
図1に示すように、出銑口1aから流出した直後の出銑流2は、桶カバー4によって遮蔽されていない。本実施形態では、この出銑口1aから流出した直後の出銑流2の熱放射輝度分布を、横方向からモノクロのCCDカメラ5を用いて撮像するようにしている。
As shown in FIG. 1, the tap stream 2 immediately after flowing out from the
本願発明者らは、露光時間(シャッタースピード)を極めて短くして、出銑口1aから流出した出銑流2の画像(熱放射輝度分布)を撮像すると、放射輝度の低い部分と、放射輝度の高い部分とが分離されるという知見を得た。このような知見は、従来から使用されていた放射温度計による測定や、肉眼による観察では得ることができなかったものである。
The inventors of the present application take an exposure time (shutter speed) very short and take an image (thermal radiance distribution) of the output stream 2 flowing out from the
具体的に、本実施形態では、CCDカメラ5の露光時間を1/10000秒として、出銑口1aから流出した出銑流2の画像(熱放射輝度分布)を、2次元の濃度分布を示す静止画像として撮像するようにした。
Specifically, in this embodiment, the exposure time of the
ところで、CCDカメラ5では、0.4μm〜0.8μm程度の波長帯域の光についてのみ受光感度があり、しかもこの波長帯域内での受光感度は一定ではなく、特有の分光感度特性を有している。そこで、一定の狭い波長を有する光のみを透過する波長選択フィルタをCCDカメラ5に取り付けるようにするのが好ましい。このように波長選択フィルタを用いれば、溶銑の温度を算出するための放射率補正を容易に行うことができるからである。具体的に本実施形態では、中心透過波長が0.65μmの光学バンドパスフィルタを波長選択フィルタとして、CCDカメラ5に取り付けた。
By the way, the
また、本実施形態では、CCDカメラ5の温度校正を、黒体炉を用いて予め行っておくようにしている。ここで、温度校正とは、黒体放射輝度と、その黒体放射輝度の物体をCCDカメラ5で撮像して得られた画像の濃度との関係を、複数の温度(例えば3点以上)において求めておくことを言う。温度校正の結果は、画像処理装置6に保存される。ここで、本実施形態では、黒体放射輝度と、その黒体放射輝度の物体をCCDカメラ5で撮像して得られた画像の濃度との関係を示す検量線の他に、その検量線から求められる式であって、画像の濃度を温度に変換する濃度・温度変換式を、温度校正の結果として画像処理装置6に保存するようにしている。
In the present embodiment, temperature calibration of the
このようにして温度校正を行ったCCDカメラ5を用いて、出銑口1aから流出した出銑流2の画像を撮像する。本実施形態では、640×480画素のCCD(Charge Coupled Devices)を有するCCDカメラ5で、約0.4mmの分解能で出銑流を観察した。撮像時の露光時間は、前述したように1/10000秒である。撮像された出銑流2の画像のデータは、画像処理装置6に入力される。画像処理装置6は、入力した出銑流2の画像のデータから、濃度ヒストグラムを算出する。
Using the
図2は、CCDカメラ5を用いて撮像された出銑流2の画像(図2(a))と、その画像における濃度ヒストグラム(図2(b))との一例を示した図である。尚、出銑流2の直径は、大凡100mmである。
図2(a)に示すような出銑流2の画像21について、画素毎の濃度を濃度階調に分解したものを横軸にし、その濃度階調毎の画素数を縦軸にしたものが、図2(b)に示す濃度ヒストグラム22となる。図2(b)に示す濃度ヒストグラム22において、濃度レベルの低い部分に出現している濃度分布23は、出銑流2の画像21における背景の画像21aに起因するものである。濃度レベルの高い部分には2つの濃度分布24、25が出現しており、これら2つの濃度分布24、25のうち、濃度レベルの低い方の濃度分布24は、溶銑の画像21bに起因するものであり、濃度レベルの高い方の濃度分布25は、溶融スラグ21cの画像に起因するものである。
FIG. 2 is a diagram showing an example of an image of the outgoing stream 2 (FIG. 2A) captured using the
The
尚、溶銑及び溶融スラグの濃度レベルが1点に集中せずに分布を有する理由としては、例えば以下のことが挙げられる。第1に、炉内湯溜りの温度に分布やむらがあることが考えられる。第2に、流出する際にたまたま出銑流2の表面に存在する時間が長い流れ成分は、出銑口内壁や大気との接触により、瞬間的かつ局所的に温度低下することにより濃度レベルが下がることが考えられる。第3に、乱流となっている出銑流2の表面における波立ちの谷間で生じる放射光の多重反射によって見かけの放射率が高くなることにより、濃度レベルが大きくなることが考えられる。 The reason why the concentration levels of the hot metal and molten slag do not concentrate on one point but have a distribution is as follows. First, it is conceivable that the temperature of the hot water pool in the furnace has distribution and unevenness. Secondly, the flow component that happens to be present on the surface of the tidal stream 2 when it flows out has a concentration level due to instantaneous and local temperature drop due to contact with the inner wall of the tapping outlet and the atmosphere. It is possible to go down. Third, it is conceivable that the concentration level increases due to an increase in the apparent emissivity due to the multiple reflection of the radiated light generated in the valleys of the ripples on the surface of the turbulent outflow 2.
出銑流2に含まれる溶銑及び溶融スラグの比率や、出銑流2の流出量は、時々刻々変動する。そこで、出銑状態が異なる複数の出銑流の画像を撮像して濃度ヒストグラムの様子を見たところ、例えば図3に示すように、溶銑と溶銑スラグとの比率に対応して、両者の分布の形状も変化することが確認された。具体的に、図3(a)に示す濃度ヒストグラム31では、溶銑に起因する濃度分布32のピークが、溶融スラグに起因する濃度分布33のピークよりも大きくなっているのに対し、図3(b)に示す濃度ヒストグラム34では、溶融スラグに起因する濃度分布36のピークが、溶銑に起因する濃度分布35のピークよりも大きくなっている。
The ratio of the hot metal and molten slag contained in the outgoing stream 2 and the outflow amount of the outgoing stream 2 vary from moment to moment. Therefore, when the appearance of the density histogram was observed by capturing a plurality of images of the tapping flow with different tapping conditions, for example, as shown in FIG. 3, the distribution of both corresponds to the ratio of the hot metal to the molten iron slag. It was confirmed that the shape of this also changed. Specifically, in the
以上のような濃度ヒストグラムにおいて、本願発明者らは以下のような知見を得た。
第1に、濃度ヒストグラムにおける溶銑に起因するピークでの濃度値PMは、出銑流2の画像の分布形状には無関係であることが明らかになった。
In the density histogram as described above, the present inventors have obtained the following knowledge.
First, it has been clarified that the density value P M at the peak due to hot metal in the density histogram is irrelevant to the distribution shape of the output stream 2 image.
第2に、濃度ヒストグラムにおける溶銑に起因するピークでの濃度値PMと、溶銑の温度との関係を、浸漬消耗型熱電対プローブを試験的に出銑流2に挿入して溶銑の温度を測定することによって調べたところ、溶銑の温度が高くなると、溶銑に起因するピークでの濃度値PMが大きくなる(画像21が明るくなる)ことが明らかになった。
第3に、CCDカメラ5が観測する可視光波長帯域での溶銑の溶射率で放射率補正を行うことにより、溶銑に起因するピークでの濃度値PMを用いて、溶銑の温度を計算することができることが明らかになった。
Secondly, the relationship between the concentration value P M at the peak caused by hot metal in the concentration histogram and the temperature of the hot metal, the immersion consumable thermocouple probe was experimentally inserted into the hot metal flow 2, and the temperature of the hot metal was determined. Examination by measuring the temperature of the molten iron increases, the density value P M increases (
Third, by performing emissivity correction with the spray rate of the hot metal in the visible light wavelength band observed by the
第4に、前述した溶銑に起因するピークでの濃度値PMは、出銑流2を取り囲む周囲物体から発せられる反射光による影響を受けているので、この影響を補正することにより、溶銑の温度をより正確に計算することができることが明らかになった。以下、この第4の知見について、詳細に説明する。 Fourth, the concentration value P M at the peak due to the hot metal described above is affected by the reflected light emitted from the surrounding objects surrounding the hot metal flow 2, and thus by correcting this influence, It became clear that the temperature could be calculated more accurately. Hereinafter, the fourth knowledge will be described in detail.
図4に、出銑流2を取り囲む周囲物体から発せられる反射光の様子の一例を示す。
出銑流2は1500℃以上の高温であるのに対し、出銑流2を取り囲む周囲物体7は常温である。よって、出銑口1a付近で熱放射光52を自ら発しているのは、出銑流2のみである。
FIG. 4 shows an example of the state of the reflected light emitted from the surrounding object surrounding the outgoing stream 2.
While the outgoing stream 2 is at a high temperature of 1500 ° C. or higher, the surrounding object 7 surrounding the outgoing stream 2 is at room temperature. Therefore, only the outgoing stream 2 emits the thermal radiation light 52 in the vicinity of the
図4に示すように、出銑流2を取り囲む周囲物体7は、出銑流2から発せられる熱放射光52によって照らされて明るくなり、反射光(外乱光)51を発する。この反射光51の少なくとも一部は、出銑流2に到達する。そして、出銑流2に到達した反射光の少なくとも一部の光53が溶銑の表面で反射し、この反射した光53が雑音光としてCCDカメラ5に向かう。そして、この雑音光53は、出銑流2が発する熱放射光52に重畳され、背光雑音(迷光雑音)としてCCDカメラ5に取り込まれる。そうすると、濃度ヒストグラムにおいて、溶銑に起因するピークでの濃度値PMが、溶銑における実際の濃度値PTよりも大きくなる。
As shown in FIG. 4, the surrounding object 7 surrounding the outgoing stream 2 is illuminated and brightened by the thermal radiation light 52 emitted from the outgoing stream 2, and emits reflected light (disturbance light) 51. At least a part of the reflected light 51 reaches the outgoing stream 2. Then, at least part of the reflected light 53 that has reached the outgoing stream 2 is reflected by the surface of the hot metal, and the reflected light 53 travels toward the
図4(a)に示す出銑流2aと、図4(b)に示す出銑流2bは、温度が同じであって太さ(流径)が異なるものとする。図4(b)に示すように出銑流2bが太くなると、出銑流2bから発せられる熱放射光52d〜52hは、図4(a)に示す熱放射光52a〜52cより大きくなり、周囲物体7がより明るく照らされる。よって、図4(a)に示す反射光51a〜51cよりも、図4(b)に示す反射光51d〜51hが大きくなり、CCDカメラ5に取り込まれる雑音光53bも、図4(a)に示す雑音光53aより大きくなる(すなわち、背光雑音が大きくなる)。従って、出銑流2bが太くなるほど、背光雑音が増大し、濃度ヒストグラムにおける溶銑に起因するピークでの濃度値PMが、溶銑における実際の濃度値PTよりも大きくなり、測定誤差も大きくなる。
The
また、反射光51の大きさは、出銑流2の太さの他に、出銑流2の温度や、溶銑と溶融スラグとの比率等にも依存する。よって、出銑流2の温度や、溶銑及び溶融スラグの比率等も、出銑流2の太さと同様に測定誤差に影響を与える。 Further, the size of the reflected light 51 depends on the temperature of the outgoing stream 2 and the ratio between the molten iron and the molten slag in addition to the thickness of the outgoing stream 2. Therefore, the temperature of the molten iron stream 2, the ratio of the molten iron and the molten slag, and the like affect the measurement error as well as the thickness of the molten iron stream 2.
以上のように、背光雑音による測定誤差は一定ではなく、出銑過程により変動する。
出銑流2の画像21に含まれる溶銑の画像21bの濃度値から放射測温の原理で溶銑の温度を正確に求めることは困難である。前述したように、出銑流2の太さ、出銑流2の温度、及び溶銑と溶融スラグとの比率等の種々の要因によって背光雑音の大きさが異なるので、出銑流2の画像21に含まれる溶銑の画像21bの濃度値に、背光雑音がどの程度含まれているのかを正確に把握して測温値を補正することが困難だからである。
As described above, the measurement error due to back light noise is not constant and varies depending on the output process.
It is difficult to accurately obtain the hot metal temperature from the concentration value of the
そこで、本実施形態では、以下のようにして溶銑における実際の濃度値PTを求め、求めた濃度値PTを用いて溶銑の温度を求めるようにしている。
まず、画像処理装置6は、前述したようにしてCCDカメラ5で撮像された出銑流2の画像のデータを入力し、入力した出銑流2の画像のデータから、濃度ヒストグラムを算出する。そして、画像処理装置6は、算出した濃度ヒストグラムにおける溶銑に起因するピークでの濃度値PMを求める。
濃度ヒストグラムにおける背景に起因する濃度分布は、常にほぼ同一形状である。背景は、常温近傍で温度変化がないからである。そこで、本実施形態では、以下のようにして溶銑に起因するピークでの濃度値PMを求めるようにしている。
Therefore, in this embodiment, the actual concentration value P T in the hot metal is obtained as follows, and the temperature of the hot metal is obtained using the obtained concentration value P T.
First, the
The density distribution caused by the background in the density histogram always has almost the same shape. This is because there is no temperature change near room temperature. Therefore, in the present embodiment, the concentration value P M at the peak caused by hot metal is obtained as follows.
まず、図2に示すように、背景の画像21aに起因する濃度分布23における高濃度側(高輝度側)の裾野部分の所定の濃度レベルに、予め始点Kを指定しておく。そして、始点Kから高濃度側(高輝度側)の方向にピーク検出処理を実行する。このピーク検出処理では、例えば、隣り合う濃度レベルで画素数(度数)の多寡を比較する処理を逐次進めることにより最初に得られた画素数の変曲点を、溶銑に起因するピークとし、そのピークでの濃度値を、濃度ヒストグラムにおける溶銑に起因するピークでの濃度値PMとする処理が行われる。
First, as shown in FIG. 2, a starting point K is specified in advance for a predetermined density level at the base portion on the high density side (high luminance side) in the
このようにして、濃度ヒストグラムにおける溶銑に起因するピークでの濃度値PMを求めた後に、画像処理装置6は、出銑流2の画像に含まれる背光雑音による濃度値PNを求める(推定する)。
図5は、CCDカメラ5を用いて撮像された出銑流2の画像に対して設定された外乱光測光エリアの例を示した図である。この外乱光測光エリア内の画像の濃度値を用いることにより、背光雑音による濃度値PNが求められる。
図5(a)は、流径が比較的細い出銑流2(出銑初期)の画像61aに対して設定された外乱光測光エリア62を示し、図5(b)は、流径が比較的太い出銑流2(出銑後期)の画像61bに対して設定された外乱光測光エリア62を示している。
In this way, after obtaining the density value P M at the peak due to hot metal in the density histogram, the
FIG. 5 is a diagram showing an example of the ambient light photometry area set for the image of the outgoing flow 2 imaged using the
FIG. 5A shows the disturbance
本実施形態では、図5(a)、(b)に示すように、外乱光測光エリア62は、溶銑の画像63a、63b及び溶融スラグの画像64a、64bに重ならないように、画像61a、61b内の所定の位置に設定される。具体的に本実施形態では、外乱光測光エリア62を、画像61a、61bの上端部付近に設定するようにしている。また、本実施形態では、図5(a)、(b)に示すように、出銑流2の状態に関わらず、同じ外乱光測光エリア62を画像61a、61bに対して設定するようにしている。
In the present embodiment, as shown in FIGS. 5A and 5B, the disturbance
画像処理装置6は、以上のようにして設定した外乱光測光エリア62内の平均濃度PAを計算する。そして、計算した外乱光測光エリア62内の平均濃度PAと、溶銑の反射率Rとを用いて、以下の(1)式により、背光雑音による濃度値PNを求める。
PN=R×PA ・・・(1)
ここで、溶銑の反射率Rは、物理的に検証されている値を使用する。具体例を挙げると、溶銑の反射率Rは約0.6である。
The
P N = R × P A (1)
Here, for the hot metal reflectivity R, a physically verified value is used. As a specific example, the reflectance R of the hot metal is about 0.6.
次に、画像処理装置6は、濃度ヒストグラムにおける溶銑に起因するピークでの濃度値PMと、背光雑音による濃度値PNとを用いて、以下の(2)式により、溶銑における実際の濃度値PTを求める。
PT=PM−PN ・・・(2)
Next, the
P T = P M −P N (2)
次に、画像処理装置6は、CCDカメラ5に対して黒体炉を用いて行われた温度校正の結果(例えば前述した濃度・温度変換式)を用いて、溶銑における実際の濃度値PTから、溶銑における見かけの温度TMを算出する。
前述したように、CCDカメラ5の温度校正では、黒体放射輝度と、その黒体放射輝度の物体をCCDカメラ5で撮像して得られた画像の濃度との関係を求めている。ところが、実際の溶銑は黒体ではなく1未満の放射率を有しており、黒体と異なる放射率を有している。よって、前述したように算出した溶銑における見かけの温度TMは、この放射率の相違に起因する誤差が生じている。そこで、この放射率の相違による影響を考慮して、溶銑における見かけの温度TMから溶銑における実際の温度TTを求める演算を行うのが好ましい。
Next, the
As described above, in the temperature calibration of the
具体的に、溶銑における実際の温度TTと、溶銑における見かけの温度TMとの関係は、理論的に以下の(3)式で表される。
ln(ε)=C2/λ・(1/TT−1/TM) ・・・(3)
ここで、εは溶銑の放射率であり、λは観測波長(波長選択フィルタの透過波長)である。C2はプランクの第2定数(=1.44×104[μm・K])である。このような放射率に対する温度補正演算は放射測温で一般的に行われる。
画像処理装置6は、(3)式を用いて、溶銑における実際の温度TTを求め、求めた温度TTを表示する等してユーザに報知する。以上のような処理をリアルタイムで繰り返して実行することにより、出銑中の溶銑の温度を連続的に測定してユーザに報知することができる。
以上のように、本実施形態では、CCDカメラ5と画像処理装置6とを用いて、溶銑温度測定システムが構成されることになる。
Specifically, the relationship between the actual temperature T T in the hot metal and the apparent temperature T M in the hot metal is theoretically expressed by the following equation (3).
ln (ε) = C 2 / λ · (1 / T T −1 / T M ) (3)
Here, ε is the emissivity of the hot metal, and λ is the observation wavelength (transmission wavelength of the wavelength selection filter). C 2 is Planck's second constant (= 1.44 × 10 4 [μm · K]). Such temperature correction calculation for emissivity is generally performed by radiation temperature measurement.
The
As described above, in this embodiment, the hot metal temperature measurement system is configured by using the
次に、図6のフローチャートを参照しながら、溶銑温度測定システムに設けられた画像処理装置6の動作の一例を説明する。
まず、ステップS1において、出銑口1aから流出した出銑流2の画像を、CCDカメラ5から入力するまで待機する。
出銑口1aから流出した出銑流2の画像を入力すると、ステップS2に進み、入力した出銑流2の画像のデータから、濃度ヒストグラムを算出する。そして、算出した濃度ヒストグラムにおける溶銑に起因するピークでの濃度値PMを、前述したピーク検出処理を行って求める。
Next, an example of the operation of the
First, in step S <b> 1, the CPU waits until an image of the output stream 2 flowing out from the
When the image of the output flow 2 flowing out from the
次に、ステップS3において、ステップS1で入力した画像に対して、外乱光測光エリア62を設定し、設定した外乱光測光エリア62の平均濃度PAを計算する。尚、本実施形態では、外乱光測光エリア62の形状、大きさ、及び位置は、予め定められているものとする。
次に、ステップS4において、ステップS3で計算した外乱光測光エリア62内の平均濃度PAに、溶銑の反射率Rを乗じて、背光雑音による濃度値PNを求める((1)式を参照)。
Next, in step S3, the image input in step S1, set the ambient
Next, the reference in step S4, the average concentration P A in the ambient
次に、ステップS5において、ステップS2で求めた、濃度ヒストグラムにおける溶銑に起因するピークでの濃度値PMから、ステップS4で求めた、背光雑音による濃度値PNを減じて、溶銑における実際の濃度値PTを求める((2)式を参照)。
次に、ステップS6において、CCDカメラ5に対して行われた温度校正のデータ結果(例えば黒体炉の黒体放射輝度をCCDカメラ5で撮像して測定対象温度と画像濃度との関係を実測して決定した濃度・温度変換式のデータ)を用いて、溶銑における実際の濃度値PTから、溶銑における見かけの温度TMを算出する。さらに、前述した(3)式を用いて放射率補正演算を実行して、溶銑における実際の温度TTを求める。放射率の値は予め指定しておく。求めた溶銑温度TTの時系列データを表示する。
Next, in step S5, determined in step S2, from the density value P M at the peak attributable to the hot metal in the density histogram, calculated in step S4, by subtracting the density value P N by back light noise, the actual in molten iron A density value P T is obtained (see equation (2)).
Next, in step S6, the result of temperature calibration performed on the CCD camera 5 (eg, the black body radiance of a black body furnace is imaged by the
次に、ステップS7において、測定終了指示がユーザによりなされたか否かを判定する。この判定の結果、測定終了指示がユーザによりなされていない場合には、測定終了指示がなされるまで、ステップS1〜S7を繰り返し行う。 Next, in step S7, it is determined whether or not a measurement end instruction has been given by the user. As a result of the determination, if the measurement end instruction is not given by the user, steps S1 to S7 are repeated until the measurement end instruction is given.
図7は、本実施形態の手法で求めた溶銑の温度と、浸漬消耗型熱電対プローブを用いて測定した溶銑の温度と、濃度ヒストグラムにおける溶銑に起因するピークでの濃度値PMから求めた溶銑の温度とを示した図である。
ここで、濃度ヒストグラムにおける溶銑に起因するピークでの濃度値PMから求めた溶銑の温度とは、(1)式及び(2)式の計算を行わずに、濃度ヒストグラムにおける溶銑に起因するピークでの濃度値PMから、溶銑における見かけの温度を算出し、算出した温度を(3)式に代入して求めた溶銑の温度を言う。
7, the temperature of the molten iron obtained by the method of this embodiment, the temperature of the molten iron were measured using an immersion consumable thermocouple probe, it was determined from the density value P M at the peak attributable to the hot metal in the density histogram It is the figure which showed the temperature of hot metal.
Here, the temperature of the hot metal obtained from the concentration value P M at the peak caused by the hot metal in the concentration histogram is the peak caused by the hot metal in the concentration histogram without calculating the equations (1) and (2). The apparent temperature in the hot metal is calculated from the concentration value P M at, and the temperature of the hot metal determined by substituting the calculated temperature into the equation (3).
図7において、実線は、本実施形態の手法で求めた溶銑の温度を示し、黒丸(●)は、浸漬消耗型熱電対プローブを用いて測定した溶銑の温度を示し、破線は、濃度ヒストグラムにおける溶銑に起因するピークでの濃度値PMから求めた溶銑の温度を示す。
ここで、浸漬消耗型熱電対プローブを用いた測定は、出銑口1a付近の出銑流2に浸漬消耗型熱電対プローブを浸漬させて溶銑の温度を直接的に測定しているので、測定される温度の信頼性は極めて高い。
In FIG. 7, the solid line indicates the temperature of the hot metal determined by the method of the present embodiment, the black circle (●) indicates the temperature of the hot metal measured using the immersion consumable thermocouple probe, and the broken line indicates the concentration histogram. It shows the temperature of the molten iron obtained from the density value P M at peak caused by hot metal.
Here, the measurement using the immersion consumable thermocouple probe is performed because the immersion consumable thermocouple probe is directly measured by immersing the immersion consumable thermocouple probe in the tap flow 2 near the
図7に示すように、本実施形態のように背光雑音の画像への影響の補正を行って溶銑の温度を求めた場合の方が、その補正を行わずに溶銑の温度を求めた場合よりも、浸漬消耗型熱電対プローブによる測定温度(真の温度)に近い温度を求めることができ、当然ながら、浸漬消耗型熱電対プローブのように間欠的な測定ではなく、連続的な測定を行うことができる。 As shown in FIG. 7, when the influence of the back light noise on the image is corrected and the temperature of the hot metal is obtained as in the present embodiment, the temperature of the hot metal is obtained without performing the correction. However, it is possible to obtain a temperature close to the measurement temperature (true temperature) by the immersion consumable thermocouple probe, and of course, continuous measurement is performed instead of intermittent measurement like the immersion consumable thermocouple probe. be able to.
尚、本実施形態では、以上のような処理を行う画像処理装置6として、画像入出力ボードを備えたパソコンを使用している。画像処理装置6のハードウェア構成は、例えば、図8に示すようなものになる。
In the present embodiment, a personal computer equipped with an image input / output board is used as the
図8において、画像処理装置6は、CPU101と、ROM102と、RAM103と、キーボード(KB)104のキーボードコントローラ(KBC)105と、CRTディスプレイ(CRT)106のCRTコントローラ(CRTC)107と、ハードディスク(HD)108及びフレキシブルディスク(FD)109のディスクコントローラ(DKC)110と、画像入出力ボード(PIB)111のコントローラ(IC)112とが、システムバス113を介して互いに通信可能に接続された構成としている。
In FIG. 8, an
CPU101は、ROM102或いはHD108に記憶されたソフトウェア、或いはFD109より供給されるソフトウェアを実行することで、システムバス103に接続された各構成部を総括的に制御する。
すなわち、CPU101は、所定の処理シーケンスに従った処理プログラムを、ROM102、或いはHD108、或いはFD109から読み出して実行することで、前述した処理動作を実現するための制御を行う。
The
That is, the
RAM103は、CPU101の主メモリ或いはワークエリア等として機能する。
KBC105は、KB104や図示していないポインティングデバイス等からの指示入力を制御する。
The
The
CRTC107は、CRT106の表示を制御する。
DKC110は、ブートプログラム、種々のアプリケーション、編集ファイル、ユーザファイル、ネットワーク管理プログラム、及び本実施の形態における所定の処理プログラム等を記憶するHD108及びFD109とのアクセスを制御する。
IC112は、PIB111に接続されたCCDカメラ5等の装置との間で行われる画像データの入出力を制御する。
The
The
The
以上のように本実施形態では、CCDカメラ5で撮像された出銑流2の画像のデータから濃度ヒストグラムを算出し、算出した濃度ヒストグラムにおける溶銑に起因するピークでの濃度値PMを求める。そして、出銑流2の画像61のうち、溶銑の画像63及び溶融スラグ64の画像に重ならない位置に設定した外乱光測光エリア62内の平均濃度PAを求め、求めた平均濃度PAに溶銑の反射率Rを乗じて、背光雑音による濃度値PNを求める。さらに、濃度ヒストグラムにおける溶銑に起因するピークでの濃度値PMから、背光雑音による濃度値PNを減算して溶銑における実際の濃度値PTを求め、求めた溶銑における実際の濃度値PTを用いて、溶銑における温度を求める。
As described above, in the present embodiment, as described, to calculate the density histogram from the data of the tapping stream 2 images captured by the
このように、CCDカメラ5で撮像された出銑流2の画像のデータから濃度ヒストグラムを算出して、溶銑に起因する濃度分布と、溶融スラグに起因する濃度分布とを明確に分けるようにしたので、溶銑と溶融スラグが未知の比率で混在した状態であっても、溶銑の温度を容易に且つ正確に求めることができる。
As described above, the density histogram is calculated from the data of the output stream 2 imaged by the
また、出銑流2の画像61内の位置であって、溶銑の画像63及び溶融スラグ64の画像に重ならない位置に設定した外乱光測光エリア62内の平均濃度PAに、溶銑の反射率Rを乗じて、背光雑音による濃度値PNを求めるようにしたので、溶銑の画像63及び溶融スラグの画像64に、背光雑音による影響がどの位存在しているのかを、出銑状態に関わらず定量的に把握することができる。よって、溶銑の温度をより一層容易に且つ正確に求めることができる。
Further, the reflectance of the molten iron is set to the average density P A in the ambient
さらに、出銑口1a付近に装置を設置せずに、出銑口1aから離れた位置に配設されたCCDカメラ5で撮像された出銑流2の画像を用いて溶銑の温度を求めるようにしたので、溶銑及び溶融スラグの熱放射や飛散等を、装置が受けてしまうことを防止することができ、装置の環境対策を比較的容易に行うことができる。
そして、以上のようにして求めた溶銑の温度を連続的に得ることができるので、求めた温度の変化や推移から、高炉1の内部の熱状況を従来よりも迅速に且つ正確に把握することができ、高炉1の操業をより安定させることができる。
Further, the temperature of the hot metal is obtained by using the image of the tap stream 2 picked up by the
And since the temperature of the hot metal calculated | required as mentioned above can be obtained continuously, from the change and transition of the calculated | required temperature, grasping | ascertaining the thermal condition inside the
尚、本実施形態では、CCDカメラ5の分解能を約0.4mmとし、露光時間を1/10000秒としたが、CCDカメラ5の分解能及び露光時間は、これらに限定されない。ただし、CCDカメラ5の分解能は1mm以下が好ましく、露光時間は1/5000秒以下であることが好ましい。このように、CCDカメラ5の分解能を1mm以下にするのは、溶融スラグの細部に存在する、2mm程度のサイズの線状又は点状の部分を捉えるためである。また、露光時間は1/5000秒以下にするのは、高速で且つ乱流状態で移動する出銑流2を、像流れすることなく静止させて観察することができるようにするためである。
In the present embodiment, the resolution of the
具体的に、CCDカメラ5の分解能を1mm以下にすると共に、露光時間を1/5000秒以下にすると、例えば、図9(a)に示すように、濃度ヒストグラム91に、溶銑を表す部分のピーク92と、溶融スラグを表す部分のピーク93とが明確に存在する。これに対し、CCDカメラ5の分解能を1mm以下にすると共に、露光時間を1/5000秒以下にしないと、図9(b)に示すように、濃度ヒストグラム91に、溶銑を表す部分のピーク92と、溶融スラグを表す部分のピーク93とが個別に存在しなくなり、溶銑の温度を求めることができなくなる虞がある。よって、CCDカメラ5の分解能は1mm以下が好ましく、露光時間は1/5000秒以下であることが好ましい。
Specifically, when the resolution of the
また、本実施形態では、CCDカメラ5を用いて出銑流2の画像を撮像するようにしたが、必ずしもCCDカメラ5を用いる必要はない。例えば、CCD以外のセンサ(例えばCMOSセンサ)を撮像素子として用いたカメラ、銀塩フィルムを用いたスチールカメラ等の撮像装置をCCDカメラ5の代わりに用いることができる。
In this embodiment, the
さらに、本実施形態では、出銑流2の画像(熱放射輝度分布)を、2次元の濃度分布を示す静止画像として撮像するようにしたが、例えば1次元のリニアアレイカメラを用いて、1次元の濃度分布を示す画像を撮像し、撮像した1次元の濃度分布を示す画像から濃度ヒストグラムを算出して、前述したようにして溶銑の温度を求めるようにしてもよい。
また、1次元のリニアアレイカメラで時間的に連続して露光時間が短い高速シャッターで撮像を繰り返し、カメラの素子配列方向と時間方向とを直行させて2次元の濃度分布を示す画像を形成し、形成した2次元の濃度分布を示す画像から濃度ヒストグラムを算出して、前述したようにして溶銑の温度を求めるようにしてもよい。
Furthermore, in the present embodiment, the image of the outgoing stream 2 (thermal radiance distribution) is captured as a still image indicating a two-dimensional concentration distribution. For example, using a one-dimensional linear array camera, An image showing a dimensional density distribution may be taken, a density histogram may be calculated from the taken image showing a one-dimensional density distribution, and the temperature of the hot metal may be obtained as described above.
In addition, a one-dimensional linear array camera repeats imaging with a high-speed shutter having a short exposure time in time, and forms an image showing a two-dimensional density distribution by orthogonally crossing the camera element arrangement direction and the time direction. Alternatively, a density histogram may be calculated from the formed image showing the two-dimensional density distribution, and the temperature of the hot metal may be obtained as described above.
さらに、出銑流2の狭い1点のみを観察するビームスポット撮像装置をCCDカメラ5の代わりに用いてもよい。このビームスポット撮像装置を用いて、時間的に連続して露光時間が短い高速シャッターで撮像を繰り返し、時間方向に1次元の濃度分布を示す画像を形成し、形成した1次元の濃度分布を示す画像から濃度ヒストグラムを算出して、前述したようにして溶銑の温度を求めるようにしてもよい。
Further, a beam spot imaging device that observes only one narrow point of the output stream 2 may be used instead of the
また、前述したように、波長選択フィルタを用いれば、温度校正を容易に行うことができ好ましいが、必ずしも波長選択フィルタを用いる必要はない。このように波長選択フィルタを用いない場合には、CCDカメラ5等の撮像装置の検出波長帯域における撮像装置の分光感度特性、溶銑の分光放射率、ならびに黒体放射の分光特性から、溶銑の実効放射率を求めるようにする。具体的には、撮像装置の受光感度範囲内において、撮像装置の分光特性と熱放射(黒体放射)の分光特性で波長毎に重み付けした上で波長平均した溶銑の放射率を用いるようにするのが好ましい。また、出銑流2そのものを用いて温度校正を行うようにしてもよい。
Further, as described above, it is preferable to use the wavelength selective filter because temperature calibration can be easily performed, but it is not always necessary to use the wavelength selective filter. When the wavelength selection filter is not used in this manner, the hot metal is effective from the spectral sensitivity characteristics of the imaging device, the spectral emissivity of the hot metal, and the spectral characteristics of black body radiation in the detection wavelength band of the imaging device such as the
また、本実施形態では、算出した濃度ヒストグラムをそのまま用いてピーク検出処理を行うようにしたが、予め濃度ヒストグラムの平滑化処理を行い、平滑化処理を行った濃度ヒストグラムを用いてピーク検出処理を行うようにしてもよい。このようにすれば、濃度ヒストグラムの波形に細かい雑音が乗っている場合でも、濃度ヒストグラムにおける溶銑に起因するピークでの濃度値PMを正確に求めることが可能になる。 In this embodiment, the peak detection process is performed using the calculated density histogram as it is. However, the density histogram is smoothed in advance, and the peak detection process is performed using the smoothed density histogram. You may make it perform. In this way, it is possible to accurately obtain the density value P M at the peak caused by hot metal in the density histogram even when fine noise is added to the waveform of the density histogram.
また、出銑流2における溶銑の温度は、概ね1450〜1600℃の範囲で変動する。よって、濃度ヒストグラムにおける溶銑に起因するピークでの濃度値PMの存在範囲もある程度予測することができる。そこで、予め予測した存在範囲内でピーク検出処理を行うようにしてもよい。このようにすれば、濃度ヒストグラムにおける溶銑に起因するピークでの濃度値PMを迅速に求めることが可能になる。 Moreover, the temperature of the hot metal in the outgoing stream 2 varies in the range of about 1450 to 1600 ° C. Therefore, it is possible to predict to some extent the existence range of the density values P M at the peak attributable to the hot metal in the density histogram. Therefore, the peak detection process may be performed within the presence range predicted in advance. In this way, the density value P M at the peak due to the hot metal in the density histogram can be quickly obtained.
さらに、外乱光測光エリア62の位置は、溶銑63a、63bの画像及び溶融スラグの画像64a、64bに重ならない位置であって、画像61a、61b内の位置であれば、図5に示した位置に限定されない。
また、外乱光測光エリア62の大きさ及び形状は、外乱光測光エリア62の平均濃度を適切に求めることができれば、どのようなものであってもよいが、外乱光測光エリア62の平均濃度から、背光雑音による濃度値PNを求めるので、外乱光測光エリア62の大きさは、可及的に大きい方が好ましい。
Furthermore, the position of the ambient
The size and shape of the ambient
さらに、本実施形態では、出銑流2の状態に関わらず、同じ外乱光測光エリア62を画像61a、61bに対して設定するようにしたが、出銑状態に応じて異なる外乱光測光エリアを設定するようにしてもよい。
また、画像処理装置6が有する機能を複数の装置に分担させて行わせるようにしてもよい。
Furthermore, in the present embodiment, the same ambient
Further, the functions of the
(本発明の他の実施形態)
前述した実施形態の機能を実現するべく各種のデバイスを動作させるように、該各種デバイスと接続された装置あるいはシステム内のコンピュータに対し、前記実施形態の機能を実現するためのソフトウェアのプログラムコードを供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ(CPUあるいはMPU)に格納されたプログラムに従って前記各種デバイスを動作させることによって実施したものも、本発明の範疇に含まれる。
(Other embodiments of the present invention)
In order to operate various devices to realize the functions of the above-described embodiments, program codes of software for realizing the functions of the above-described embodiments are provided to an apparatus or a computer in the system connected to the various devices. What is implemented by operating the various devices according to a program supplied and stored in a computer (CPU or MPU) of the system or apparatus is also included in the scope of the present invention.
また、この場合、前記ソフトウェアのプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード自体、及びそのプログラムコードをコンピュータに供給するための手段、例えば、かかるプログラムコードを格納した記録媒体は本発明を構成する。かかるプログラムコードを記憶する記録媒体としては、例えばフレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ROM等を用いることができる。 In this case, the program code of the software itself realizes the functions of the above-described embodiments, and the program code itself and means for supplying the program code to the computer, for example, the program code are stored. The recorded medium constitutes the present invention. As a recording medium for storing the program code, for example, a flexible disk, a hard disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a magnetic tape, a nonvolatile memory card, a ROM, or the like can be used.
また、コンピュータが供給されたプログラムコードを実行することにより、前述の実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードがコンピュータにおいて稼働しているOS(オペレーティングシステム)あるいは他のアプリケーションソフト等と共同して前述の実施形態の機能が実現される場合にもかかるプログラムコードは本発明の実施形態に含まれることは言うまでもない。 Further, by executing the program code supplied by the computer, not only the functions of the above-described embodiments are realized, but also the OS (operating system) or other application software in which the program code is running on the computer, etc. It goes without saying that the program code is also included in the embodiment of the present invention even when the functions of the above-described embodiment are realized in cooperation with the embodiment.
さらに、供給されたプログラムコードがコンピュータの機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに格納された後、そのプログラムコードの指示に基づいてその機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるCPU等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合にも本発明に含まれることは言うまでもない。 Further, after the supplied program code is stored in the memory provided in the function expansion board of the computer or the function expansion unit connected to the computer, the CPU provided in the function expansion board or function expansion unit based on the instruction of the program code Needless to say, the present invention includes a case where the functions of the above-described embodiment are realized by performing part or all of the actual processing.
なお、前述した実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。 The above-described embodiments are merely examples of implementation in carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed as being limited thereto. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or the main features thereof.
1 高炉
1a 出銑口
2 出銑流
3 出銑桶
4 桶カバー
5 CCDカメラ
6 画像処理装置
21 出銑流の画像
22、31、34 濃度ヒストグラム
23 背景に起因する濃度分布
24、32、35 溶銑に起因する濃度分布
25、33、36 溶融スラグに起因する濃度分布
51、53 反射光(外乱光)
52 熱放射光
61 出銑流の画像
62 外乱光測光エリア
63 溶銑の画像
64 溶融スラグの画像
DESCRIPTION OF
52 Thermal Synchrotron Radiation 61
Claims (7)
前記撮像手段により撮像された画像のうち、前記溶融物に含まれる溶銑を表す画像の濃度を求める溶銑濃度導出手段と、
前記出銑口から流出した溶融物の周囲にある物体が、前記溶融物の放射光により照らされて反射光を発することにより前記溶融物から発せられる雑音光に関わる画像の濃度を求める外乱濃度導出手段と、
前記溶銑濃度導出手段により求められた溶銑を表す画像の濃度と、前記外乱濃度導出手段により求められた雑音光に関わる画像の濃度とを用いて、前記溶融物に含まれる溶銑の温度を算出する溶銑温度算出手段とを有し、
前記溶銑濃度導出手段は、前記撮像された画像の画素毎の濃度と画素数との関係を示す濃度ヒストグラムを算出し、算出した濃度ヒストグラムのうち、溶銑相当部分における濃度ヒストグラムがピークを示す点での濃度値を、前記溶融物に含まれる溶銑を表す画像の濃度として求めることを特徴とする高炉出銑温度測定システム。 An imaging means for imaging a thermal radiance distribution of a region including a melt flowing out from a spout formed in a blast furnace as an image composed of pixels having a density value for each pixel corresponding to the thermal radiance ; ,
Among the images taken by the imaging means, hot metal concentration deriving means for obtaining the density of the image representing the hot metal contained in the melt,
Disturbance concentration derivation for obtaining the density of the image related to the noise light emitted from the melt by emitting reflected light from an object around the melt flowing out from the spout opening. Means,
The temperature of the hot metal contained in the melt is calculated using the density of the image representing the hot metal determined by the hot metal concentration deriving means and the density of the image related to the noise light determined by the disturbance concentration deriving means. have a and hot metal temperature calculation means,
The hot metal concentration deriving means calculates a density histogram indicating the relationship between the density of each pixel of the captured image and the number of pixels, and in the calculated density histogram, the density histogram in the portion corresponding to the hot metal shows a peak. of the density value, the blast furnace tapping temperature measuring system according to claim Rukoto determined as the concentration of an image representing the molten iron contained in the melt.
前記撮像手段における撮像時の露光時間が1/5000秒以下であることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の高炉出銑温度測定システム。 The resolution of the imaging means is 1 mm or less;
The blast furnace tapping temperature measuring system according to any one of claims 1 to 3 , wherein an exposure time at the time of imaging in the imaging means is 1/5000 second or less.
前記撮像ステップにより撮像された画像のうち、前記溶融物に含まれる溶銑を表す画像の濃度を求める溶銑濃度導出ステップと、
前記出銑口から流出した溶融物の周囲にある物体が、前記溶融物の放射光により照らされて反射光を発することにより前記溶融物から発せられる雑音光に関わる画像の濃度を求める外乱濃度導出ステップと、
前記溶銑濃度導出ステップにより求められた溶銑を表す画像の濃度と、前記外乱濃度導出ステップにより求められた雑音光に関わる画像の濃度とを用いて、前記溶融物に含まれる溶銑の温度を算出する溶銑温度算出ステップとを有し、
前記溶銑濃度導出ステップは、前記撮像された画像の画素毎の濃度と画素数との関係を示す濃度ヒストグラムを算出し、算出した濃度ヒストグラムのうち、溶銑相当部分における濃度ヒストグラムがピークを示す点での濃度値を、前記溶融物に含まれる溶銑を表す画像の濃度として求めることを特徴とする高炉出銑温度測定方法。 The thermal radiance distribution of the region including the melt that has flowed out from the tap hole formed in the blast furnace is captured by the imaging means as an image composed of pixels having density values for each pixel corresponding to the thermal radiance. Imaging step to
Of the images imaged in the imaging step, the hot metal concentration derivation step for obtaining the density of the image representing the hot metal contained in the melt,
Disturbance concentration derivation for obtaining the density of the image related to the noise light emitted from the melt by emitting reflected light from an object around the melt flowing out from the spout opening. Steps,
The temperature of the hot metal contained in the melt is calculated using the density of the image representing the hot metal determined in the hot metal concentration deriving step and the density of the image relating to the noise light determined in the disturbance concentration deriving step. have a and hot metal temperature calculation step,
The hot metal concentration deriving step calculates a density histogram showing the relationship between the density of each pixel of the captured image and the number of pixels, and the density histogram in the hot metal equivalent portion of the calculated density histogram shows a peak. of the density value, blast furnace tapping temperature measurement wherein the Rukoto determined as the concentration of an image representing the molten iron contained in the melt.
前記出銑口から流出した溶融物の周囲にある物体が、前記溶融物の放射光により照らされて反射光を発することにより前記溶融物から発せられる雑音光に関わる画像の濃度を求める外乱濃度導出ステップと、
前記溶銑濃度導出ステップにより求められた溶銑を表す画像の濃度と、前記外乱濃度導出ステップにより求められた雑音光に関わる画像の濃度とを用いて、前記溶融物に含まれる溶銑の温度を算出する溶銑温度算出ステップとをコンピュータに実行させ、
前記溶銑濃度導出ステップは、前記撮像された画像の画素毎の濃度と画素数との関係を示す濃度ヒストグラムを算出し、算出した濃度ヒストグラムのうち、溶銑相当部分における濃度ヒストグラムがピークを示す点での濃度値を、前記溶融物に含まれる溶銑を表す画像の濃度として求めることを特徴とするコンピュータプログラム。 The thermal radiance distribution of the region including the melt that has flowed out from the tap hole formed in the blast furnace is captured by the imaging means as an image composed of pixels having a density value for each pixel corresponding to the thermal radiance. Then, the hot metal concentration derivation step for obtaining the density of the image representing the hot metal contained in the melt among the captured images,
Disturbance concentration derivation for obtaining the density of the image related to the noise light emitted from the melt by emitting reflected light from an object around the melt flowing out from the spout opening. Steps,
The temperature of the hot metal contained in the melt is calculated using the density of the image representing the hot metal determined in the hot metal concentration deriving step and the density of the image relating to the noise light determined in the disturbance concentration deriving step. Let the computer execute the hot metal temperature calculation step ,
The hot metal concentration deriving step calculates a density histogram showing the relationship between the density of each pixel of the captured image and the number of pixels, and the density histogram in the hot metal equivalent portion of the calculated density histogram shows a peak. the density values, the computer program characterized Rukoto determined as the concentration of an image representing the molten iron contained in the melt.
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