JP5042878B2 - Container wall state management method, apparatus, and computer program - Google Patents

Container wall state management method, apparatus, and computer program Download PDF

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本発明は、容器壁状態の管理方法、装置、及びコンピュータプログラムに関し、特に、内壁表面と外壁表面とで温度差を有すると共に、時間経過に伴って温度が変化する熱履歴情報、及び前記熱履歴情報が得られた際の厚み情報が既知である容器における各領域の将来温度を推定して容器壁状態を推定し、管理するために用いて好適な技術に関する。   The present invention relates to a container wall state management method, apparatus, and computer program, and in particular, thermal history information that has a temperature difference between an inner wall surface and an outer wall surface and changes in temperature over time, and the thermal history. The present invention relates to a technique suitable for use in estimating and managing a container wall state by estimating a future temperature of each region in a container whose thickness information at the time when the information is obtained is known.

転炉、脱ガス炉、石炭ガス化反応炉等の高温のガス反応又は液体反応を伴う反応容器及び混銑車、溶銑鍋、溶鋼鍋等の溶鉄を運搬する容器の操業を管理する場合、これら高温物質を扱う容器壁の状況(例えば、損耗状態)を観測し、その状況を管理する必要がある。   When managing the operation of reaction vessels with high-temperature gas reactions or liquid reactions such as converters, degassing furnaces, coal gasification reactors, and containers that transport molten iron, such as kneading cars, hot metal ladle, molten steel ladle, etc. It is necessary to monitor the situation (for example, the state of wear) of the container wall that handles the substance and manage the situation.

従来、容器壁の損耗状態は、高温物質が容器内に存在しないときに、人間が内壁表面の状態を目視で観察することで管理されてきた。   Conventionally, the wear state of the container wall has been managed by a human visually observing the state of the inner wall surface when no high-temperature substance is present in the container.

しかしながら、高温物質が容器内に存在しないときでも耐火物表面は500℃以上の高温に熱せられており、前記のような目視による観察では、損耗状態を定量的な数値として捉えることは極めて困難であり、定性的な管理とならざるを得ない。   However, even when a high temperature substance is not present in the container, the surface of the refractory is heated to a high temperature of 500 ° C. or higher, and it is extremely difficult to grasp the wear state as a quantitative value by visual observation as described above. Yes, it must be qualitative management.

また、高温物質が容器内に存在しないという条件下における管理が余儀無くされるため、稼動中の内部高温物質の流出という事態を管理することができない。
また、材料の一部で計測した温度の或る期間の時間推移データを基にして、材料全体の温度情報を知り、材料温度の時間推移の将来挙動を予測することは、例えば、溶鋼鍋のように製鋼工場内をクレーンで移動するようなプロセスに対し、赤外線サーモグラフィで鉄皮温度を計測する場合、一部期間の計測データから鉄皮温度がどの程度まで上昇するかを推定し、溶鋼漏れに繋がるような耐火物の異常溶損を迅速に検出する際に極めて重要となる。
Moreover, since the management under the condition that the high temperature substance does not exist in the container is unavoidable, the situation of the outflow of the internal high temperature substance during operation cannot be managed.
Moreover, based on the time transition data of a certain period of temperature measured for a part of the material, knowing the temperature information of the whole material and predicting the future behavior of the material temperature over time is, for example, When measuring the iron skin temperature with infrared thermography for a process that moves in a steel factory using a crane, the extent to which the iron skin temperature rises is estimated from the measurement data for a certain period of time, and molten steel leaks. It is extremely important when rapidly detecting abnormal melting of a refractory that leads to

これに対して、稼動中の容器の外壁表面温度を、放射温度計又は赤外線サーモグラフィを使用して計測し、外壁表面温度の計測値から容器壁の損耗状態を管理する方法が提案されている。赤外線サーモグラフィの設置位置に溶鉄の入った容器が通過した際に、容器壁の温度の高低で耐火物の異常溶損を判定する方法が提案されている(例えば、特許文献1を参照)。   On the other hand, a method has been proposed in which the outer wall surface temperature of an operating container is measured using a radiation thermometer or infrared thermography, and the wear state of the container wall is managed from the measured value of the outer wall surface temperature. There has been proposed a method of determining abnormal melting of a refractory by the temperature of a container wall when a container containing molten iron passes through an infrared thermography installation position (see, for example, Patent Document 1).

しかしながら、特許文献1に開示されている判定方法は、容器壁を構成する耐火物の熱容量が大きいため、耐火物の温度が定常状態になることは極めてまれで、また、溶鉄が装入された後に容器が赤外線サーモグラフィの位置を通過する時間は一定でないため、容器壁の耐火物が同じ溶損状態であっても、容器壁温度は著しく変化するため、特許文献1に記載されているような容器壁の温度の高低だけで耐火物の異常溶損を判定する方法では、溶損量を精度良く定量的に評価するのは極めて困難であるという問題点があった。   However, in the determination method disclosed in Patent Document 1, since the heat capacity of the refractory constituting the container wall is large, it is extremely rare that the temperature of the refractory becomes a steady state, and molten iron is charged. Since the time for the container to pass through the position of the infrared thermography later is not constant, the container wall temperature changes remarkably even if the refractory on the container wall is in the same molten state, as described in Patent Document 1 In the method of determining the abnormal refractory damage of the refractory only by the temperature of the container wall, there is a problem that it is extremely difficult to quantitatively evaluate the amount of refractory with high accuracy.

一方、容器壁内の熱伝導現象を非定常熱伝導逆問題と考えて、容器壁に設置した熱電対等の1点又は2点の温度計測手段によって測定された温度データに基づいて、非定常熱伝導逆問題により容器壁の内部の温度を計算し、容器壁の温度が溶鉄の凝固温度に一致する位置を検索することにより容器壁厚みを推定する方法が提案されている(例えば、特許文献2を参照)。   On the other hand, considering the heat conduction phenomenon in the container wall as an unsteady heat conduction inverse problem, the unsteady heat is measured based on the temperature data measured by one or two temperature measuring means such as a thermocouple installed on the container wall. There has been proposed a method for estimating the container wall thickness by calculating the temperature inside the container wall using the inverse conduction problem and searching for a position where the temperature of the container wall matches the solidification temperature of the molten iron (for example, Patent Document 2). See).

しかしながら、特許文献2に開示されている方法は、耐火物初期温度分布を仮定しなければならないことから、高温物質の容器への装入直後は、温度計算結果が安定せず、容器壁厚みの推定精度の低下を引き起こしていた。また、1次元を仮定しているため、温度計測点近傍の1箇所での耐火物の損耗状況しか知ることはできず、2次元形状や3次元形状の溶損状態の推定結果は不可能であった。更にまた、特許文献2においては、逆問題解析による温度計算結果の信頼区間は、温度計測データの存在する期間であり、温度計測データが一部の期間しかない被測定物の将来温度を推定することは困難であるという問題点があった。   However, since the method disclosed in Patent Document 2 must assume the initial temperature distribution of the refractory, the temperature calculation result is not stable immediately after charging the high temperature material into the container, and the container wall thickness The estimation accuracy was reduced. In addition, since one-dimensional is assumed, it is possible to know only the refractory wear state at one location near the temperature measurement point, and it is impossible to estimate the two-dimensional or three-dimensional molten state. there were. Furthermore, in Patent Document 2, the confidence interval of the temperature calculation result by the inverse problem analysis is a period in which the temperature measurement data exists, and the future temperature of the object to be measured is estimated only for a part of the period of the temperature measurement data. There was a problem that it was difficult.

特開平3−169474号公報JP-A-3-169474 特開2001−234217号公報JP 2001-234217 A

容器壁の損耗状態は、容器壁の厚みによって判断することができる。例えば、損耗が均一な形状で1次元形状に近似できる場合、容器壁が熱的に定常状態にあれば、容器壁内部の温度分布は直線状になり、容器壁の厚みLは、容器壁外壁で測定した熱流束Q、容器壁の厚み方向の熱伝導率kx、容器内壁温度Tin及び容器外壁温度Toutを使って次式より推定できる。
L=kx・(Tin−Tout)/Q
The worn state of the container wall can be determined by the thickness of the container wall. For example, when the wear can be approximated to a one-dimensional shape with a uniform shape, if the container wall is in a thermally steady state, the temperature distribution inside the container wall is linear, and the thickness L of the container wall is the outer wall of the container wall. Using the heat flux Q, the thermal conductivity k x in the thickness direction of the container wall, the container inner wall temperature T in and the container outer wall temperature T out can be estimated from the following equation.
L = k x · (T in −T out ) / Q

しかしながら、実際の容器壁の温度は、稼動・非稼動の時間サイクルによって異なった値を示すため、容器壁外壁で測定した熱流束Qの値も非定常的に変化する。これに加え、容器壁内部の温度分布は曲線形状で非定常的に変化するため、上式で容器壁の厚みを推定すると、大きな誤差を引き起こすことになる。   However, since the actual temperature of the container wall varies depending on the operating / non-operating time cycle, the value of the heat flux Q measured on the outer wall of the container wall also changes unsteadily. In addition to this, since the temperature distribution inside the container wall changes unsteadily in a curved shape, estimating the thickness of the container wall with the above equation causes a large error.

以前述べたように、壁内部の測温データがなくても、非定常的に変化する壁内部の温度又は熱流束を求める必要がある。また、3次元的な溶損形状を扱う場合は、前記方法は適用できない。   As described above, even if there is no temperature measurement data inside the wall, it is necessary to obtain the temperature or heat flux inside the wall that changes unsteadily. Further, the above method cannot be applied when a three-dimensional melted shape is handled.

本発明は前記のような点に鑑みてなされたものであり、容器の外壁表面の所定領域を測温したデータに基づいて、その所定領域に対応する容器壁内壁の容器壁状態(例えば損耗状態)を、広範囲に精度良く推定し、容器壁状態を高精度に管理できるようにすると共に、温度計測データが一部期間しかなくても、容器壁状態を高精度に管理できるようにすることを目的とする。
特に、溶鋼鍋のように高温物質を内部に有する工程があり、内表面と外表面に温度差を有して、材料温度が非定常に変化し、損耗等により厚みが変化する容器壁内壁の容器壁状態を、温度の比較的短い計測期間から将来温度の挙動を推定し、温度計測データが存在する期間に限定されることなく、容器壁状態を高精度に管理できるようにすることを目的とする。
The present invention has been made in view of the above points, and based on data obtained by measuring a predetermined area on the outer wall surface of the container, the container wall state of the inner wall of the container wall corresponding to the predetermined area (for example, the wear state) ) Can be accurately estimated over a wide range, and the container wall condition can be managed with high accuracy, and the container wall condition can be managed with high accuracy even if the temperature measurement data is only for a partial period. Objective.
In particular, there is a process that has a high temperature material inside like a molten steel pan, there is a temperature difference between the inner surface and the outer surface, the material temperature changes unsteadily, the thickness of the container wall inner wall changes due to wear etc. The purpose is to estimate the behavior of the future wall temperature from a relatively short temperature measurement period, and to manage the container wall condition with high accuracy without being limited to the period during which temperature measurement data exists. And

本発明の容器壁状態の管理方法は、内壁表面と外壁表面とで温度差を有すると共に、時間経過に伴って温度が変化する熱履歴情報、及び前記熱履歴情報が得られた際の厚み情報が既知である容器における各領域の将来温度を推定して容器壁状態を管理する容器壁状態の管理方法であって、
前記容器の外壁表面に設定した解析エリアをN個に分割した各領域時間tにおける温度 i (t)をサーモグラフィによって経時的に計測する手順と、
前記各領域の温度 i (t)と前記解析エリアの平均温度 a (t)との差であるサーマルコントラストd(t)を算出するサーマルコントラスト算出手順と、
着目する領域i=cでのサーマルコントラストのピーク時間を、所定の時間t1〜tmにおける測から全体の温度変化を推定して求めるピーク時間取得手順と、
前記ピーク時間取得手順で求められる前記着目する領域i=cでのサーマルコントラストのピーク時間に基づいて、前記解析エリアにおけるサーマルコントラストのピーク時間分布を求めるピーク時間分布取得手順とを有し、
記ピーク時間取得手順が、
前記計測する領域における容器の厚みを増減させて、複数の厚みに対する熱履歴を熱履歴計算手段により計算する熱履歴計算ステップと、
前記熱履歴から、前記既知である被測定物の厚み、及びその厚みに前後する値に設定した厚みに対して、それぞれ、時間tにおける前記各領域の温度Ti(t)と前記解析エリアの平均温度T0(t)との差であるサーマルコントラストφi(t)を、「φi(t)=Ti(t)―T0(t) 1≦i≦N」から計算するサーマルコントラスト計算ステップと、
着目する領域i=cについて、前記サーマルコントラスト計算ステップにおいて計算した複数のサーマルコントラストφi(t)を基底関数にして予測式「γ(t)」を、以下に示すように構成する予測式構成ステップと、

Figure 0005042878
(但し、Nは基底関数φi(t)の個数、iはそのインデックス、wiはN個の基底関数を使って予測式γ(t)を記述する際の基底関数φi(t)の重み係数、tは任意の時間を示す。)
着目する領域i=cについて、サーマルコントラスト実測値d(t)=u c (t)−u a (t)を求め、前記予測式構成ステップにおいて構成した予測式「γ(t)」における「係数wi」を、以下の式を用いて決定する係数決定ステップと、
Figure 0005042878
(但し、φi(t 1 ),φi(t 1 ),φi(t 1 )(i=1,2,・・・、N)はt=t 1 ,t 2 ,・・・t m における基底関数、(t 1 ),d(t 2 ),・・・,d(t m 着目する領域i=cについてt=t 1 ,t 2 ,・・・t m におけるサーマルコントラスト実測値、mはサーマルコントラストの実測値の個数を示す。)
前記係数決定ステップにおいて決定した「係数w1〜wN」を、前述した(2式)に代入して、T0(t)+γ(t)により計測している被測定物の将来予測曲線を決定する予測曲線決定ステップと
を備えることを特徴とする。
また、本発明の容器壁状態の管理方法は、前記係数決定ステップにおいて、N≦mであることを特徴とする。
また、本発明の容器壁状態の管理方法は、前記係数決定ステップにおいて、N=mであることを特徴とする。 The container wall state management method of the present invention has a temperature difference between the inner wall surface and the outer wall surface, the thermal history information whose temperature changes with time, and the thickness information when the thermal history information is obtained. Is a container wall state management method for estimating the future temperature of each region in a container where the container is known and managing the container wall state,
A procedure for measuring the temperature u i (t) at time t of each region i obtained by dividing the analysis area set on the outer wall surface of the container into N pieces over time by thermography;
A thermal contrast calculation procedure for calculating a thermal contrast d (t) that is a difference between the temperature u i (t) of each region i and the average temperature u a (t) of the analysis area;
The peak time of the thermal contrast in the focused area i = c, and the peak time acquisition procedure for obtaining estimates the total measuring whether we overall temperature changes in a predetermined time t1 to tm,
A peak time distribution obtaining procedure for obtaining a thermal contrast peak time distribution in the analysis area based on a thermal contrast peak time in the region of interest i = c obtained in the peak time obtaining procedure;
Before Kipi over click time acquisition procedure,
A thermal history calculation step of increasing or decreasing the thickness of the container in the area i to be measured, and calculating a thermal history for a plurality of thicknesses by a thermal history calculation means;
From the thermal history, the temperature Ti (t) of each region i at time t and the analysis area for the thickness of the object to be measured that is known and the thickness set to a value around that thickness, respectively. A thermal contrast calculation step of calculating a thermal contrast φi (t) that is a difference from the average temperature T0 (t) from “φi (t) = Ti (t) −T0 (t) 1 ≦ i ≦ N”;
Prediction formula construction step for constructing a prediction formula “γ (t)” as shown below using a plurality of thermal contrasts φi (t) calculated in the thermal contrast calculation step as basis functions for the region of interest i = c When,
Figure 0005042878
(Where N is the number of basis functions φi (t) , i is an index thereof, wi is a weighting coefficient of basis functions φi (t) when describing the prediction formula γ (t) using N basis functions, t represents an arbitrary time.)
For the region of interest i = c, the thermal contrast measured value d (t) = u c (t) −u a (t) is obtained, and the “coefficient” in the prediction formula “γ (t)” constructed in the prediction formula construction step is calculated. a coefficient determination step for determining wi "using the following equation:
Figure 0005042878
(However, φi (t 1), φi (t 1), φi (t 1) (i = 1,2, ···, N) is t = t 1, t 2, basis functions in · · · t m , d (t 1), d (t 2), ···, d (t m) is t = t 1 for the focused area i = c, t 2, thermal contrast Found in · · · t m, m Indicates the number of measured values of thermal contrast.)
Prediction for determining the future prediction curve of the measurement object measured by T0 (t) + γ (t) by substituting the “coefficients w1 to wN” determined in the coefficient determination step into the above-described (Equation 2). A curve determination step ;
It is characterized by providing.
The container wall state management method of the present invention is characterized in that N ≦ m in the coefficient determination step.
The container wall state management method of the present invention is characterized in that N = m in the coefficient determination step.

本発明の容器壁状態の管理装置は、内壁表面と外壁表面とで温度差を有すると共に、時間経過に伴って温度が変化する熱履歴情報、及び前記熱履歴情報が得られた際の厚み情報が既知である容器における各領域の将来温度を推定して容器壁状態を管理する容器壁状態の管理装置であって、
サーモグラフィによって経時的に計測される、前記容器の外壁表面に設定した解析エリアをN個に分割した各領域時間tにおける温度 i (t)と、前記解析エリアの平均温度との差であるサーマルコントラストを算出するサーマルコントラスト算出手段と、
着目する領域でのサーマルコントラストのピーク時間を、所定の時間t1〜tmにおける計測ら全体の温度変化を推定して求めるピーク時間取得手段と、
前記ピーク時間取得手段で求められる前記着目する領域i=cでのサーマルコントラストのピーク時間に基づいて、前記解析エリアにおけるサーマルコントラストのピーク時間分布を求めるピーク時間分布取得手段とを有し、
記ピーク時間取得手段が、
前記計測する領域における容器の厚みを増減させて、複数の厚みに対する熱履歴を熱履歴計算手段により計算する熱履歴計算ステップと、
前記熱履歴から、前記既知である被測定物の厚み、及びその厚みに前後する値に設定した厚みに対して、それぞれ、時間tにおける前記各領域の温度Ti(t)と前記解析エリアの平均温度T0(t)との差であるサーマルコントラストφi(t)を、「φi(t)=Ti(t)―T0(t) 1≦i≦N」から計算するサーマルコントラスト計算ステップと、
着目する領域i=cについて、前記サーマルコントラスト計算ステップにおいて計算した複数のサーマルコントラストφi(t)を基底関数にして予測式「γ(t)」を、以下に示すように構成する予測式構成ステップと、

Figure 0005042878
(但し、Nは基底関数φi(t)の個数、iはそのインデックス、wiはN個の基底関数を使って予測式γ(t)を記述する際の基底関数φi(t)の重み係数、tは任意の時間を示す。)
着目する領域i=cについて、サーマルコントラスト実測値d(t)=u c (t)−u a (t)を求め、前記予測式構成ステップにおいて構成した予測式「γ(t)」における「係数wi」を、以下の式を用いて決定する係数決定ステップと、
Figure 0005042878
(但し、φi(t 1 ),φi(t 1 ),φi(t 1 )(i=1,2,・・・、N)はt=t 1 ,t 2 ,・・・t m における基底関数、(t 1 ),d(t 2 ),・・・,d(t m 着目する領域i=cについてt=t 1 ,t 2 ,・・・t m におけるサーマルコントラスト実測値、mはサーマルコントラストの実測値の個数を示す。)
前記係数決定ステップにおいて決定した「係数w1〜wN」を、前述した(2式)に代入して、T0(t)+γ(t)により計測している被測定物の将来予測曲線を決定する予測曲線決定ステップと
を行うことを特徴とする。
また、本発明の容器壁状態の管理装置は、前記係数決定ステップにおいて、N≦mであることを特徴とする。
また、本発明の容器壁状態の管理装置は、前記係数決定ステップにおいて、N=mであることを特徴とする。 The container wall state management device of the present invention has a temperature difference between the inner wall surface and the outer wall surface, the thermal history information whose temperature changes with time, and the thickness information when the thermal history information is obtained. Is a container wall state management device that estimates the future temperature of each region in a container of which is known and manages the container wall state,
The difference between the temperature u i (t) at the time t of each region i obtained by dividing the analysis area set on the outer wall surface of the container into N pieces, which is measured over time by thermography, and the average temperature of the analysis area Thermal contrast calculation means for calculating a certain thermal contrast;
The peak time of the thermal contrast in the focused region, the peak time obtaining means for obtaining estimates a temperature change of the entire measurement or al in a predetermined time t1 to tm,
Based on the thermal contrast peak time in the interest region i = c determined by the peak time acquiring unit, and a peak time distribution obtaining means for obtaining a peak time distribution of the thermal contrast in the analysis area,
Before Kipi over click time acquisition means,
A thermal history calculation step of increasing or decreasing the thickness of the container in the area i to be measured, and calculating a thermal history for a plurality of thicknesses by a thermal history calculation means;
From the thermal history, the temperature Ti (t) of each region i at time t and the analysis area for the thickness of the object to be measured that is known and the thickness set to a value around that thickness, respectively. A thermal contrast calculation step of calculating a thermal contrast φi (t) that is a difference from the average temperature T0 (t) from “φi (t) = Ti (t) −T0 (t) 1 ≦ i ≦ N”;
Prediction formula construction step for constructing a prediction formula “γ (t)” as shown below using a plurality of thermal contrasts φi (t) calculated in the thermal contrast calculation step as basis functions for the region of interest i = c When,
Figure 0005042878
(Where N is the number of basis functions φi (t) , i is an index thereof, wi is a weighting coefficient of basis functions φi (t) when describing the prediction formula γ (t) using N basis functions, t represents an arbitrary time.)
For the region of interest i = c, the thermal contrast measured value d (t) = u c (t) −u a (t) is obtained, and the “coefficient” in the prediction formula “γ (t)” constructed in the prediction formula construction step is calculated. a coefficient determination step for determining wi "using the following equation:
Figure 0005042878
(However, φi (t 1), φi (t 1), φi (t 1) (i = 1,2, ···, N) is t = t 1, t 2, basis functions in · · · t m , d (t 1), d (t 2), ···, d (t m) is t = t 1 for the focused area i = c, t 2, thermal contrast Found in · · · t m, m Indicates the number of measured values of thermal contrast.)
Prediction for determining the future prediction curve of the measurement object measured by T0 (t) + γ (t) by substituting the “coefficients w1 to wN” determined in the coefficient determination step into the above-described (Equation 2). A curve determination step ;
It is characterized by performing.
The container wall state management device of the present invention is characterized in that N ≦ m in the coefficient determination step.
The container wall state management device of the present invention is characterized in that N = m in the coefficient determination step.

本発明のコンピュータプログラムは、内壁表面と外壁表面とで温度差を有すると共に、時間経過に伴って温度が変化する熱履歴情報、及び前記熱履歴情報が得られた際の厚み情報が既知である容器における各領域の将来温度を推定して容器壁状態を管理するためのコンピュータプログラムであって、
サーモグラフィによって経時的に計測される、前記容器の外壁表面に設定した解析エリアをN個に分割した各領域時間tにおける温度 i (t)と、前記解析エリアの平均温度との差であるサーマルコントラストを算出するサーマルコントラスト算出処理と、
着目する領域でのサーマルコントラストのピーク時間を、所定の時間t1〜tmにおける測から全体の温度変化を推定して求めるピーク時間取得処理と、
前記ピーク時間取得処理で求められる前記着目する領域i=cでのサーマルコントラストのピーク時間に基づいて、前記解析エリアにおけるサーマルコントラストのピーク時間分布を求めるピーク時間分布取得処理とをコンピュータに実行させ、
記ピーク時間取得処理が、
前記計測する領域における容器の厚みを増減させて、複数の厚みに対する熱履歴を熱履歴計算手段により計算する熱履歴計算ステップと、
前記熱履歴から、前記既知である被測定物の厚み、及びその厚みに前後する値に設定した厚みに対して、それぞれ、時間tにおける前記各領域の温度Ti(t)と前記解析エリアの平均温度T0(t)との差であるサーマルコントラストφi(t)を、「φi(t)=Ti(t)―T0(t) 1≦i≦N」から計算するサーマルコントラスト計算ステップと、
着目する領域i=cについて、前記サーマルコントラスト計算ステップにおいて計算した複数のサーマルコントラストφi(t)を基底関数にして予測式「γ(t)」を、以下に示すように構成する予測式構成ステップと、

Figure 0005042878
(但し、Nは基底関数φi(t)の個数、iはそのインデックス、wiはN個の基底関数を使って予測式γ(t)を記述する際の基底関数φi(t)の重み係数、tは任意の時間を示す。)
着目する領域i=cについて、サーマルコントラスト実測値d(t)=u c (t)−u a (t)を求め、前記予測式構成ステップにおいて構成した予測式「γ(t)」における「係数wi」を、以下の式を用いて決定する係数決定ステップと、
Figure 0005042878
(但し、φi(t 1 ),φi(t 1 ),φi(t 1 )(i=1,2,・・・、N)はt=t 1 ,t 2 ,・・・t m における基底関数、(t 1 ),d(t 2 ),・・・,d(t m 着目する領域i=cについてt=t 1 ,t 2 ,・・・t m におけるサーマルコントラスト実測値、mはサーマルコントラストの実測値の個数を示す。)
前記係数決定ステップにおいて決定した「係数w1〜wN」を、前述した(2式)に代入して、T0(t)+γ(t)により計測している被測定物の将来予測曲線を決定する予測曲線決定ステップとを有することを特徴とする。
また、本発明のコンピュータプログラムは、前記係数決定ステップにおいて、N≦mであることを特徴とする。
また、本発明のコンピュータプログラムは、前記係数決定ステップにおいて、N=mであることを特徴とする。
なお、本発明でいう「内壁表面と外壁表面とで温度差を有する容器」とは、転炉、脱ガス炉、石炭ガス化反応炉等の高温のガス反応又は液体反応を伴う反応容器及び混銑車、溶銑鍋、溶鋼鍋等の溶鉄を運搬する容器等をいう。 The computer program of the present invention has a temperature difference between the inner wall surface and the outer wall surface, heat history information whose temperature changes with time, and thickness information when the heat history information is obtained. A computer program for estimating the future temperature of each region in the container and managing the state of the container wall,
The difference between the temperature u i (t) at the time t of each region i obtained by dividing the analysis area set on the outer wall surface of the container into N pieces, which is measured over time by thermography, and the average temperature of the analysis area Thermal contrast calculation processing for calculating a certain thermal contrast;
The peak time of the thermal contrast in the focused region, the peak time obtaining processing to obtain estimates the total measuring whether we overall temperature changes in a predetermined time t1 to tm,
Based on the thermal contrast peak time in the region i = c to the focus determined by the peak time acquisition process is performed and a peak time distribution obtaining process of obtaining the peak time distribution of the thermal contrast in the computer in the analysis area,
Before Kipi over click time acquisition process,
A thermal history calculation step of increasing or decreasing the thickness of the container in the area i to be measured, and calculating a thermal history for a plurality of thicknesses by a thermal history calculation means;
From the thermal history, the temperature Ti (t) of each region i at time t and the analysis area for the thickness of the object to be measured that is known and the thickness set to a value around that thickness, respectively. A thermal contrast calculation step of calculating a thermal contrast φi (t) that is a difference from the average temperature T0 (t) from “φi (t) = Ti (t) −T0 (t) 1 ≦ i ≦ N”;
Prediction formula construction step for constructing a prediction formula “γ (t)” as shown below using a plurality of thermal contrasts φi (t) calculated in the thermal contrast calculation step as basis functions for the region of interest i = c When,
Figure 0005042878
(Where N is the number of basis functions φi (t) , i is an index thereof, wi is a weighting coefficient of basis functions φi (t) when describing the prediction formula γ (t) using N basis functions, t represents an arbitrary time.)
For the region of interest i = c, the thermal contrast measured value d (t) = u c (t) −u a (t) is obtained, and the “coefficient” in the prediction formula “γ (t)” constructed in the prediction formula construction step is calculated. a coefficient determination step for determining wi "using the following equation:
Figure 0005042878
(However, φi (t 1), φi (t 1), φi (t 1) (i = 1,2, ···, N) is t = t 1, t 2, basis functions in · · · t m , d (t 1), d (t 2), ···, d (t m) is t = t 1 for the focused area i = c, t 2, thermal contrast Found in · · · t m, m Indicates the number of measured values of thermal contrast.)
Prediction for determining the future prediction curve of the measurement object measured by T0 (t) + γ (t) by substituting the “coefficients w1 to wN” determined in the coefficient determination step into the above-described (Equation 2). A curve determining step.
The computer program of the present invention is characterized in that N ≦ m in the coefficient determining step.
The computer program of the present invention is characterized in that N = m in the coefficient determining step.
The “vessel having a temperature difference between the inner wall surface and the outer wall surface” as used in the present invention means a reaction vessel and kneading involving a high-temperature gas reaction or liquid reaction, such as a converter, a degassing furnace, and a coal gasification reactor. A container that carries molten iron, such as a car, hot metal ladle, and molten steel pan.

本発明によれば、内壁表面と外壁表面とで温度差を有すると共に、時間経過に伴って温度が変化する熱履歴情報、及び前記熱履歴情報が得られた際の厚み情報が既知である容器における各領域の将来温度を推定して容器状態を管理する際に、容器壁内壁の容器壁状態(例えば損耗状態)を、広範囲に精度良く推定し、容器壁状態を高精度に管理できるようにすることができると共に、温度計測データが一部期間しかなくても、容器壁状態を高精度に管理することができる。
特に、溶鋼鍋のように高温物質を内部に有する工程があり、内表面と外表面に温度差を有して、材料温度が非定常に変化し、損耗等により厚みが変化する容器壁内壁の容器壁状態を、温度の比較的短い計測期間から将来温度の挙動を推定し、温度計測データが存在する期間に限定されることなく、容器壁状態を高精度に管理することができる。
According to the present invention, there is a temperature difference between the inner wall surface and the outer wall surface, the heat history information in which the temperature changes with time, and the thickness information when the heat history information is obtained is known. When estimating the future temperature of each area in the container and managing the container state, the container wall state of the inner wall of the container wall (for example, the worn state) can be accurately estimated over a wide range, and the container wall state can be managed with high accuracy. In addition, the container wall state can be managed with high accuracy even if the temperature measurement data has only a partial period.
In particular, there is a process that has a high temperature material inside like a molten steel pan, there is a temperature difference between the inner surface and the outer surface, the material temperature changes unsteadily, the thickness of the container wall inner wall changes due to wear etc. The behavior of the future temperature of the container wall state is estimated from a relatively short temperature measurement period, and the container wall state can be managed with high accuracy without being limited to the period in which the temperature measurement data exists.

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
(第1の実施形態)
本実施形態では、内壁表面と外壁表面とで温度差を有する容器として、溶鋼鍋300を例にして説明する。図1(a)に示すように、溶鋼鍋300の外壁(鉄皮)301表面の温度分布を赤外線サーモグラフィ200によって計測する。赤外線サーモグラフィ200で計測される温度分布データは、容器壁状態の管理装置100に入力される。
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
(First embodiment)
In this embodiment, a molten steel pan 300 will be described as an example of a container having a temperature difference between the inner wall surface and the outer wall surface. As shown in FIG. 1A, the temperature distribution on the surface of the outer wall (iron skin) 301 of the molten steel pan 300 is measured by the infrared thermography 200. The temperature distribution data measured by the infrared thermography 200 is input to the container wall state management device 100.

図1(b)に示すように、溶鋼鍋300の内壁(ウエア煉瓦等の耐火物)302に溶損があると(溶損深さd)、受鋼後の溶鋼鍋300の外壁301表面において、溶損箇所に対応する部位の温度ucは、その周囲の温度uaよりも高温であるとともに早く定常状態に到達する(図2を参照)。 As shown in FIG. 1 (b), when the inner wall (refractory material such as wear brick) 302 of the molten steel pan 300 is melted (melting depth d), on the surface of the outer wall 301 of the molten steel pan 300 after receiving steel. , the temperature u c of the portion corresponding to the melting point, to reach a fast steady state with even a temperature higher than u a surrounding (see Figure 2).

以下、図3のフローチャートに基づいて、図4〜14も参照しつつ、本実施形態に係る容器壁状態の管理方法について説明する。図3は、本実施形態に係る容器壁状態の管理方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。容器壁状態の管理装置100が図3のステップS101〜S105の処理を行うことによって、容器壁状態、具体的には容器壁の残存厚みを推定し、管理する。   Hereinafter, based on the flowchart of FIG. 3, the container wall state management method according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure of the container wall state management method according to the present embodiment. The container wall state management device 100 estimates and manages the container wall state, specifically, the remaining thickness of the container wall, by performing the processes of steps S101 to S105 in FIG.

まず、ステップS101において、溶鋼鍋300の外壁301表面に設定した解析エリアを適宜な複数の領域に分割し(図4を参照)、各領域i(i=1、2、・・・、N)の温度ui(t)を赤外線サーモグラフィ200によって経時的に計測する。解析エリアは、赤外線サーモグラフィ200で計測したエリア全域、又は計測したエリア全域から適宜選定したエリアを設定することができる。図5には、赤外線サーモグラフィ200によって計測された各領域iの温度ui(t)の一例を示す。なお、領域iは、検出素子の画素単位とすることができるが、近傍に存在する画素を複数纏めて平均温度を算出して領域iの温度とすることもできる。例えば、3840画素分(=縦32画素×横120画素)を1領域とする等に設定できる。 First, in step S101, the analysis area set on the outer wall 301 surface of the molten steel pan 300 is divided into a plurality of appropriate regions (see FIG. 4), and each region i (i = 1, 2,..., N). The temperature u i (t) is measured with the infrared thermography 200 over time. As the analysis area, the entire area measured by the infrared thermography 200 or an area appropriately selected from the entire measured area can be set. FIG. 5 shows an example of the temperature u i (t) of each region i measured by the infrared thermography 200. The region i can be set as a pixel unit of the detection element, but a plurality of pixels existing in the vicinity can be collectively calculated as the temperature of the region i. For example, 3840 pixels (= 32 vertical pixels × 120 horizontal pixels) can be set as one area.

本実施形態では、溶鋼鍋300の外壁301表面のうち、スラグライン部を解析エリアとして設定している。溶鋼鍋300では、下層(メタルライン部)に比べて上層(スラグライン部)ほど熱負荷が大きく、修理や交換の回数も多くなるので、特にスラグライン部の残存厚みを管理することが求められるからである。また、例えばスラグライン上部及び下部で材質が異なるような場合や、耐火物の交換頻度が上部と下部とで異なる場合は、図4に示すように、スラグライン上部及び下部をそれぞれ別の解析エリアとして設定してもよい。   In the present embodiment, the slag line portion of the surface of the outer wall 301 of the molten steel pan 300 is set as the analysis area. In the molten steel pan 300, the heat load is larger in the upper layer (slag line portion) than in the lower layer (metal line portion), and the number of repairs and replacements is increased, so that it is particularly required to manage the remaining thickness of the slag line portion. Because. Also, for example, when the material is different between the upper and lower parts of the slag line, or when the refractory replacement frequency is different between the upper and lower parts, as shown in FIG. May be set as

次に、ステップS102において、解析エリアの平均温度(解析エリアに含まれる全領域iの平均温度)ua(t)を算出するとともに、各領域iの温度ui(t)と解析エリアの平均温度ua(t)との差(ui(t)−ua(t))を算出する。図5に示すように、スラグの付着等の理由により異常値51が存在する場合、その異常値51は除外するようにしてもよい。 Next, in step S102, an average temperature of the analysis area (average temperature of all the regions i included in the analysis area) u a (t) is calculated, and the temperature u i (t) of each region i and the average of the analysis areas are calculated. The difference (u i (t) −u a (t)) from the temperature u a (t) is calculated. As shown in FIG. 5, when the abnormal value 51 exists for reasons such as slag adhesion, the abnormal value 51 may be excluded.

本明細書では、各領域iの温度ui(t)と解析エリアの平均温度ua(t)との差(ui(t)−ua(t))を「サーマルコントラスト」と称する。図6には、ある領域iでのサーマルコントラストを示す。サーマルコントラストは、一部或いは複数の時間帯で(ui(t)−ua(t))を実測して曲線近似により予測カーブを求めることができる。この予測カーブは各領域i=1〜Nにおいて求める。詳細は後述する。 In this specification, the difference (u i (t) -u a (t)) and the average temperature u a analysis area temperature u i (t) of each region i (t) is referred to as "thermal contrast". FIG. 6 shows the thermal contrast in a certain region i. The thermal contrast can be obtained by actually measuring (u i (t) −u a (t)) in a part or a plurality of time zones and obtaining a prediction curve by curve approximation. This prediction curve is obtained in each region i = 1 to N. Details will be described later.

次に、ステップS103において、各領域iでのサーマルコントラストのピーク時間(サーマルコントラストが最大となる時間)を求める。図7に示すように、各領域iでのサーマルコントラストのピーク時間は、溶損深さdが深くなるに従って(換言すれば、残存厚みが薄くなるに従って)、受鋼後の早い時間へと移行する。すなわち、溶損深さdが深くなるに従って(換言すれば、残存厚みが薄くなるに従って)、サーマルコントラストは受鋼後の早い段階で最大(ピーク)となる。   Next, in step S103, the thermal contrast peak time in each region i (the time when the thermal contrast is maximized) is obtained. As shown in FIG. 7, the peak time of thermal contrast in each region i shifts to an earlier time after receiving steel as the melting depth d increases (in other words, the remaining thickness decreases). To do. That is, as the melting depth d becomes deeper (in other words, as the remaining thickness becomes thinner), the thermal contrast becomes maximum (peak) at an early stage after receiving steel.

また、サーマルコントラストのピーク時間を観測することによって、空鍋時間(受鋼前の初期温度分布)の影響を回避することができる。図8(a)に示すように、溶損サイズが同一であっても、空鍋時間が異なると、溶鋼鍋の外壁表面の温度は変化する。すなわち、外壁表面の温度だけを観察する場合は、空鍋時間の影響を受けてしまう。また、温度のピーク時間も空鍋時間の影響を受けてしまう。それに対して、サーマルコントラストのピーク時間を観測する場合、図8(b)に示すように、空鍋時間が異なっても、サーマルコントラスト自体の値は変化するが、サーマルコントラストのピーク時間はほとんど変動しない(空鍋時間の影響をほとんど受けない)。   Further, by observing the peak time of the thermal contrast, it is possible to avoid the influence of the empty pan time (initial temperature distribution before receiving steel). As shown in FIG. 8 (a), even if the melting size is the same, the temperature of the outer wall surface of the molten steel pan changes if the empty pan time is different. That is, when only the temperature of the outer wall surface is observed, it is affected by the empty pan time. Also, the temperature peak time is affected by the pan time. On the other hand, when observing the peak time of the thermal contrast, as shown in FIG. 8B, the value of the thermal contrast itself is changed even if the pan time is different, but the peak time of the thermal contrast is almost fluctuated. No (not affected by empty pot time).

さらに、サーマルコントラストのピーク時間を観測することによって、溶損の3次元形状の影響を回避することができる。図9(a)に示すように、溶損幅(溶損深さdは同一)が異なると、溶鋼鍋の外壁表面の温度は変化する。すなわち、外壁表面の温度だけを観察する場合は、溶損の3次元形状の影響を受けてしまう。それに対して、サーマルコントラストのピーク時間を観測する場合、図9(b)に示すように、溶損幅(溶損深さは同一)が異なっても、サーマルコントラスト自体の値は変化するが、サーマルコントラストのピーク時間はほとんど変動しない(溶損の3次元形状の影響をほとんど受けない)。   Furthermore, by observing the peak time of the thermal contrast, the influence of the three-dimensional shape of the melting damage can be avoided. As shown in FIG. 9 (a), when the erosion width (the erosion depth d is the same) is different, the temperature of the outer wall surface of the molten steel pan changes. That is, when only the temperature of the outer wall surface is observed, it is affected by the three-dimensional shape of the melting. On the other hand, when observing the peak time of the thermal contrast, as shown in FIG. 9B, the value of the thermal contrast itself changes even if the erosion width (the erosion depth is the same) is different. The peak time of thermal contrast hardly fluctuates (it is hardly affected by the three-dimensional shape of melting).

図3に説明を戻し、次に、ステップS104において、各領域iでのサーマルコントラストのピーク時間に基づいて、解析エリアにおけるサーマルコントラストのピーク時間分布を調べる。図10(a)は、溶鋼鍋300の使用2回目(ほぼ新品)におけるサーマルコントラストのピーク時間分布を示す。それに対して、図10(b)は、同溶鋼鍋300の使用17回目(修理間近)におけるサーマルコントラストのピーク時間分布を示す。同図に示すように、使用回数を重ねるにつれて、ピーク時間分布の分散幅が増大しており、溶鋼鍋300の内壁302の溶損が進行している状況が窺える。   Returning to FIG. 3, in step S104, the peak time distribution of the thermal contrast in the analysis area is examined based on the peak time of the thermal contrast in each region i. FIG. 10A shows the peak time distribution of the thermal contrast in the second use (almost new) of the molten steel pan 300. On the other hand, FIG.10 (b) shows the peak time distribution of the thermal contrast in the 17th use (immediately repair) of the molten steel pan 300. FIG. As shown in the figure, as the number of times of use is increased, the dispersion width of the peak time distribution is increased, and it can be seen that the inner wall 302 of the molten steel pan 300 is being melted.

本実施形態では、図11に示すように、サーマルコントラストのピーク時間分布において、平均ピーク時間Save、分散時間SΣ、最小ピーク時間Sminの3つの統計量を管理
する。
In the present embodiment, as shown in FIG. 11, three statistics of average peak time S ave , dispersion time S Σ , and minimum peak time S min are managed in the peak time distribution of thermal contrast.

次に、ステップS105において、解析エリアにおけるサーマルコントラストのピーク時間分布に基づいて、例えば逆問題解析を用いて、容器壁の残存厚みを推定する。例えば図12に示すように、平均ピーク時間からの増減に対する平均残存厚からの増減を表わす検量線を、修理時や空鍋時等の厚み計測による結果から予め定めておき、空鍋時の厚み計測又は逆問題解析による厚み計算により求めた平均残存厚みを加算することにより、サーマルコントラストのピーク時間分布に基づいて容器壁の残存厚みを換算する。なお、逆問題解析計算により平均残存厚みを設定する手法は特に限定されるものではないが、その一例について後述する。   Next, in step S105, based on the thermal contrast peak time distribution in the analysis area, the residual thickness of the container wall is estimated using, for example, inverse problem analysis. For example, as shown in FIG. 12, a calibration curve representing an increase / decrease from the average remaining thickness with respect to an increase / decrease from the average peak time is determined in advance from the result of thickness measurement at the time of repair or empty pan, etc. The residual thickness of the container wall is converted based on the peak time distribution of the thermal contrast by adding the average residual thickness obtained by the thickness calculation by measurement or inverse problem analysis. The method for setting the average remaining thickness by the inverse problem analysis calculation is not particularly limited, but an example thereof will be described later.

図7に示したように、サーマルコントラストのピーク時間は、溶損深さdが深くなるに従って(換言すれば、残存厚みが薄くなるに従って)、受鋼後の早い時間へと移行するので、容器壁の残存厚み分布もサーマルコントラストのピーク時間分布と対応したものとなる。すなわち、平均ピーク時間Saveが平均残存厚に対応し、最小ピーク時間Sminが容器壁の残存厚みが最小残存厚に対応し、サーマルコントラストのピーク時間分布曲線における最小時間Sminとなる領域iを特定することにより、容器壁の残存厚みが最小残存厚となっている領域iを特定することができる。 As shown in FIG. 7, the peak time of the thermal contrast shifts to an earlier time after receiving the steel as the melting depth d becomes deeper (in other words, as the remaining thickness becomes thinner). The residual thickness distribution of the wall also corresponds to the peak time distribution of the thermal contrast. That is, the average peak time S ave corresponds to an average residual thickness, minimum peak time S min is the residual thickness of the container wall corresponding to the minimum residual thickness, area i to be the minimum time S min at the peak time distribution curve of the thermal contrast By specifying this, it is possible to specify the region i in which the remaining thickness of the container wall is the minimum remaining thickness.

図13は、図12の検量線を用いて求めた容器壁の残存厚み分布である。図13(a)は、溶鋼鍋300の使用2回目における容器壁の残存厚み分布を示す(図10(a)に対応)。それに対して、図13(b)は、同溶鋼鍋300の使用17回目における容器壁の残存厚み分布を示す(図10(b)に対応)。使用回数を重ねるにつれて、平均残存厚が減少するとともに、残存厚み分布の分散幅が増大して最小残存厚の値が小さくなっており、内壁302の溶損が進行している様子を捉えている。   FIG. 13 is a residual thickness distribution of the container wall obtained using the calibration curve of FIG. Fig.13 (a) shows the residual thickness distribution of the container wall in the 2nd use of the molten steel pan 300 (corresponding | compatible to Fig.10 (a)). On the other hand, FIG.13 (b) shows the residual thickness distribution of the container wall in the 17th use of the molten steel pan 300 (corresponding | compatible to FIG.10 (b)). As the number of times of use increases, the average remaining thickness decreases, the dispersion width of the remaining thickness distribution increases, and the value of the minimum remaining thickness decreases. .

容器壁状態の管理装置100では、図3のステップS101〜S105の処理を、例えば溶鋼鍋300を使用するごとに、すなわち受鋼ごとに実行する。
そして、各回で求められるサーマルコントラストのピーク時間分布における平均ピーク時間Save、分散時間SΣ、最小ピーク時間Sminや、それらを換算して求められた容器壁の残存厚みをデータベ
ース化して履歴を管理する。特に溶鋼鍋300の日常点検では、容器壁の残存厚みが最小残存厚となっている領域iを重点的に管理すればよい。
In the container wall state management apparatus 100, the processing of steps S101 to S105 in FIG. 3 is executed every time the molten steel pan 300 is used, that is, every time the steel is received, for example.
Then, the average peak time S ave , dispersion time S Σ , minimum peak time S min in the peak time distribution of thermal contrast obtained each time, and the remaining thickness of the container wall obtained by converting them are made into a database and a history is recorded. to manage. In particular, in the daily inspection of the molten steel pan 300, the region i where the remaining thickness of the container wall is the minimum remaining thickness may be managed with priority.

図14に示すように、溶鋼鍋300の使用回数を重ねて内壁302の溶損が進むと、容器壁の残存厚み分布Sの最小残存厚の値が小さくなっていく。例えば、容器壁状態の管理装置100において最小残存厚の閾値Yを予め設定しておき、最小残存厚の値が閾値に達したならば、溶鋼鍋300の寿命であると判定するようにしておけばよい。この場合、容器壁状態の管理装置100が溶鋼鍋300の寿命であることをユーザに通知し、溶鋼鍋300の修理や必要部位の交換等を促すようにしてもよい。   As shown in FIG. 14, when the melting loss of the inner wall 302 progresses with repeated use of the molten steel pan 300, the value of the minimum remaining thickness of the remaining thickness distribution S of the container wall decreases. For example, the threshold value Y of the minimum remaining thickness is set in advance in the container wall state management device 100, and when the value of the minimum remaining thickness reaches the threshold value, it is determined that the life of the molten steel pan 300 is reached. That's fine. In this case, the container wall state management device 100 may notify the user that the life of the molten steel pan 300 is reached and prompt the user to repair the molten steel pan 300 or replace a necessary part.

なお、溶鋼鍋300の修理(交換)時に容器壁の残存厚みを計測し、その計測値に基づいて、図12に示した検量線を修正することにより、残存厚みの推定精度を向上させるようにしてもよい。   The residual thickness of the container wall is measured at the time of repair (replacement) of the molten steel pan 300, and the calibration curve shown in FIG. 12 is corrected based on the measured value, thereby improving the estimation accuracy of the residual thickness. May be.

以前述べたように、サーマルコントラストのピーク時間は容器壁の残存厚みに応じて移行するので、容器壁の残存厚みを推定することが可能になる。しかも、サーマルコントラストのピーク時間を観測することによって、空鍋時間(受鋼前の初期温度分布)や溶損の3次元形状の影響を回避することができる。したがって、溶鋼鍋300の外壁表面における2次元測温データに基づいて容器壁の状態、具体的には容器壁の残存厚み、容器壁の3次元損耗状態の最大損耗量を精度良く推定し、管理することができる。   As described above, since the thermal contrast peak time shifts in accordance with the remaining thickness of the container wall, the remaining thickness of the container wall can be estimated. In addition, by observing the peak time of the thermal contrast, it is possible to avoid the influence of the empty pan time (initial temperature distribution before receiving steel) and the three-dimensional shape of the melting loss. Therefore, based on the two-dimensional temperature measurement data on the outer wall surface of the molten steel pan 300, the state of the container wall, specifically, the remaining thickness of the container wall and the maximum wear amount of the three-dimensional wear state of the container wall are accurately estimated and managed. can do.

また、前記実施形態では、サーマルコントラストのピーク時間分布に基づいて、容器壁状態として容器壁の残存厚みを推定しているが、それ以外にも所謂「地金差し」の有無を検出することも可能である。地金差しとは、溶鋼鍋300の内壁に亀裂が生じ、そこに溶鋼が浸入することをいう。図15(a)、(b)に示すように、地金差しが生じると、他の部位との熱伝導性の相違により、サーマルコントラストのピーク時間分布において平均ピーク時間Save以外に地金差しによるピークが生じる。
したがって、平均ピーク時間Save以外にピークが現れている場合は、地金差しが生じているものと推定することができる。
In the above embodiment, the remaining thickness of the container wall is estimated as the container wall state based on the peak time distribution of the thermal contrast. However, it is also possible to detect the presence or absence of a so-called “barrel”. Is possible. A metal bar means that a crack occurs in the inner wall of the molten steel pan 300 and the molten steel enters there. As shown in FIGS. 15 (a) and 15 (b), when a bullion is generated, the bulge is inserted in addition to the average peak time Save in the peak time distribution of the thermal contrast due to the difference in thermal conductivity with other parts. The peak due to.
Therefore, when a peak appears in addition to the average peak time Save , it can be estimated that a bullion has occurred.

図16には、容器壁状態の管理装置100として機能するコンピュータシステムのハードウェア構成例を示す。容器壁状態の管理装置100は、CPU20と、入力装置21と、表示装置22と、記録装置23とを含み、各部はバス24を介して接続される。記録装置23はROM、RAM、HD等により構成されており、前述した容器壁状態の管理装置100としての動作を制御するコンピュータプログラムが格納される。CPU20がコンピュータプログラムを実行することによって容器壁状態の管理装置100の機能、又は処理を実現する。また、記録装置23にデータベースが格納される。   FIG. 16 shows a hardware configuration example of a computer system that functions as the container wall state management device 100. The container wall state management device 100 includes a CPU 20, an input device 21, a display device 22, and a recording device 23, and each unit is connected via a bus 24. The recording device 23 includes a ROM, a RAM, an HD, and the like, and stores a computer program that controls the operation of the container wall state management device 100 described above. The function or process of the container wall state management apparatus 100 is realized by the CPU 20 executing the computer program. A database is stored in the recording device 23.

(第2の実施形態)
次に、サーマルコントラストを、一部或いは複数の時間帯で(ui(t)−ua(t))を実測して曲線近似により予測カーブを求める本発明の好適な実施形態について説明する。
本実施形態においては、図4に示した複数の領域に分割した解析エリアにおいて、特定の領域(例えば、i=20)毎に、温度の将来挙動を推定して容器壁状態の管理をするようにようにしている。以下、推定手順の一例について、図23のフローチャートを参照しながら説明する。
(Second Embodiment)
Next, a preferred embodiment of the present invention will be described in which the thermal contrast is measured (u i (t) −u a (t)) in part or in a plurality of time zones and a prediction curve is obtained by curve approximation.
In the present embodiment, in the analysis area divided into a plurality of regions shown in FIG. 4, for each specific region (for example, i = 20), the future behavior of temperature is estimated to manage the container wall state. I am doing so. Hereinafter, an example of the estimation procedure will be described with reference to the flowchart of FIG.

先ず、最初のステップS81において、被測定物について、各厚み毎に熱履歴を計算する。
前述したように、本実施形態においては被測定物として溶鋼鍋300を対象とし、溶鋼鍋300の壁状態の管理を行うようにしている。溶鋼鍋300においては、内部に溶鋼が入れられている状態(以下、受鋼鍋とする)と、空の状態(以下、空鍋とする)とが交互に繰り返される。図18(a)には、受鋼鍋→空鍋→受鋼鍋→空鍋・・・のサイクルを4回繰り返した際の熱履歴を、ウエア煉瓦の残厚毎に示している。図18(a)に示したように、製鉄工程においては、以前にどのような操業が行われたかが既知であるので、溶鋼鍋耐火物の厚み毎に鉄皮温度の熱履歴を計算する(推定する)ことができる。この場合、4回前からの溶鋼鍋300の時間履歴(受鋼鍋、空鍋)を使用して溶鋼鍋300の表面温度の1次元伝熱計算を行う例を示している。
First, in the first step S81, the thermal history is calculated for each thickness of the object to be measured.
As described above, in the present embodiment, the molten steel pan 300 is used as the object to be measured, and the wall state of the molten steel pan 300 is managed. In the molten steel pan 300, a state in which the molten steel is put inside (hereinafter referred to as a steel receiving pan) and an empty state (hereinafter referred to as an empty pan) are alternately repeated. In FIG. 18 (a), the heat history when the cycle of receiving steel pan → empty pan → receiving steel pan → empty pan... Is repeated four times is shown for each remaining thickness of the wear brick. As shown in FIG. 18 (a), in the iron making process, it is known what operation was performed before, so the thermal history of the iron skin temperature is calculated for each thickness of the molten steel pan refractory (estimation). can do. In this case, the example which performs the one-dimensional heat transfer calculation of the surface temperature of the molten steel pan 300 using the time history (received steel pan, empty pan) of the molten steel pan 300 from before 4 times is shown.

具体的には、溶鋼鍋300について、図22に示すように、例えば前回の操業において解析エリアにおける温度変化uaの情報が既知である。そこで、この温度変化uaの情報が得られた際の溶鋼鍋300(この場合は、ウエア煉瓦)の厚みを変化させて、図18(a)において符号30で示したように、複数の厚みについて熱履歴を計算する。この例の場合は、ウエア煉瓦の残存厚が「30mm」、「50mm」、「70mm」、「90mm」、「110mm」、「130mm」、「150mm」についてそれぞれ計算している。具体的には、溶鋼鍋300の構成材料を、1次元近似した非定常熱伝導方程式で表し、差分法等の数値計算法を使って計算する。すなわち、4回前(新品時)からの溶鋼鍋のウエア煉瓦残存厚みの推移の履歴と操業時間履歴(受鋼鍋、空鍋)を使用して溶鋼鍋300の表面温度の1次元非定常伝熱計算を行うことで求めることができる。 Specifically, the ladle 300, as shown in FIG. 22, for example, information of temperature change u a in the analysis area in the previous operation are known. Therefore, by changing the thickness of the molten steel pan 300 (in this case, wear brick) when the information on the temperature change u a is obtained, as shown by reference numeral 30 in FIG. Calculate the heat history for. In this example, the remaining thicknesses of the wear bricks are calculated for “30 mm”, “50 mm”, “70 mm”, “90 mm”, “110 mm”, “130 mm”, and “150 mm”, respectively. Specifically, the constituent material of the molten steel pan 300 is expressed by a one-dimensional approximate unsteady heat conduction equation and calculated using a numerical calculation method such as a difference method. That is, the one-dimensional unsteady transmission of the surface temperature of the molten steel pan 300 using the history of the change in the remaining thickness of the ware brick of the molten steel pan and the operation time history (receiving steel pan, empty pan) from the previous four times (when new). It can be obtained by performing thermal calculation.

次に、ステップS82に進み、前回の操業から既知である溶鋼鍋300の厚みに対してサーマルコントラストφiを計算する。
これは、ステップS81で計算した前回の耐火物の厚みにおける鉄皮温度T0を基準にして、ステップS81で計算した各耐火物厚みにおける鉄皮温度Tiとの差を、「サーマルコントラストφi」と定義して行う。
φi=Ti―T0 1≦i≦N ・・・(1式)
Next, it progresses to step S82 and calculates thermal contrast (phi) i with respect to the thickness of the molten steel pan 300 known from the last operation.
This is defined as “thermal contrast φi”, which is defined as the difference from the iron skin temperature Ti at each refractory thickness calculated at step S81 on the basis of the iron skin temperature T0 at the previous refractory thickness calculated at step S81. And do it.
φi = Ti−T0 1 ≦ i ≦ N (1 formula)

前述した(1式)による計算を、ステップS81で計算した複数の耐火物厚み毎に行う。例えば、図18(b)に示すように、ウエア煉瓦残厚110mmを基準としたときの溶損量が「−80mm」、「−60mm」、「−40mm」、「−20mm」、「+20mm」、「+40mm」について行う。これにより、耐火物厚み毎に「サーマルコントラストφ1」〜「サーマルコントラストφ6」が得られる。ここでは、溶損量0mmを除いて計算しているが、勿論、溶損量0mmを含めて計算しても構わない。   The above-described calculation according to (Expression 1) is performed for each of the plurality of refractory thicknesses calculated in step S81. For example, as shown in FIG. 18 (b), the amount of erosion when the remaining thickness of the wear brick is 110 mm is “−80 mm”, “−60 mm”, “−40 mm”, “−20 mm”, “+20 mm”. , “+40 mm”. Thereby, “thermal contrast φ1” to “thermal contrast φ6” are obtained for each refractory thickness. Here, the calculation is performed excluding the melting loss of 0 mm, but of course, the calculation may be performed including the melting loss of 0 mm.

次に、ステップS83に進み、「領域i=20」におけるサーマルコントラスト変化の予測式「γ(t)」を構成する。本実施形態においては、サーマルコントラストφiを基底関数にして、予測式「γ(t)」を、以下に示す(2式)で構成した例を示している。   Next, the process proceeds to step S83, and a thermal contrast change prediction formula “γ (t)” in “region i = 20” is configured. In the present embodiment, an example is shown in which the prediction formula “γ (t)” is configured by the following (formula 2) using the thermal contrast φi as a basis function.

Figure 0005042878
Figure 0005042878

(2式)において、「係数wi」が不明である。この不明な「係数wi」を、ステップS84において決定する。先ず、溶鋼鍋300の解析エリアにおいて、着目している領域の温度uc(例えば、i=20)を赤外線サーモグラフィ200によって所定の時間計測して、「サーマルコントラスト実測値d(t)=uc(t)−ua(t)」を得る。温度を計測する時間は、例えば、10分程度とする。 In (Formula 2), the “coefficient wi” is unknown. This unknown “coefficient wi” is determined in step S84. First, in the analysis area of the molten steel pan 300, the temperature u c (for example, i = 20) of the region of interest is measured for a predetermined time by the infrared thermography 200, and “the measured thermal contrast value d (t) = u c is obtained. (T) -u a (t) ”is obtained. The time for measuring the temperature is, for example, about 10 minutes.

次に、ステップS85において、将来の温度予測曲線を決定する。これは、ステップS84で取得した「サーマルコントラスト実測値d(t1)〜d(tm)」を、下記の(3式)に代入して得られる方程式を解くことにより、「係数w1〜wN」を求める。そして、この計算した「係数w1〜wN」を前述した(2式)に代入することにより、サーマルコントラストの実測値の将来予測曲線が決定できる。このときの着目した「領域i=20」における将来温度予測式は「T0(t)+γ(t)」となる。また、ウエア煉瓦の残存厚みは、「サーマルコントラストφ1」〜「サーマルコントラストφN」で使用したウエア煉瓦の各残存厚みに、wi/Σwiを乗じて加重平均を施すことで、決定できる。尚、mはNと等しくするか、Nより大きく設定すると求めやすくなるため好ましい。特に、mがNに等しい場合の「係数w1〜wN」は一義的に求めることができるため、より好ましい。mがNより大きい場合の「係数w1〜wN」は最小2乗法等を用いて近似解として計算により求めることが出来る。 Next, in step S85, a future temperature prediction curve is determined. This is achieved by solving the equation obtained by substituting the “measured thermal contrast values d (t1) to d (tm)” acquired in step S84 into the following (Equation 3) to obtain “coefficients w 1 to w N. " Then, by substituting the calculated “coefficients w 1 to w N ” into the above-described (Equation 2), a future prediction curve of the actual measured value of thermal contrast can be determined. The future temperature prediction formula in the “region i = 20” focused at this time is “T0 (t) + γ (t)”. The remaining thickness of the wear brick can be determined by multiplying each remaining thickness of the wear brick used in “thermal contrast φ 1 ” to “thermal contrast φ N ” by wi / Σwi and performing a weighted average. It is preferable to set m equal to N or larger than N because it is easy to obtain. In particular, “coefficients w1 to wN” in the case where m is equal to N are more preferable because they can be uniquely determined. “Coefficients w 1 to w N ” when m is larger than N can be obtained by calculation as an approximate solution using the least square method or the like.

Figure 0005042878
Figure 0005042878

前述のようにして決定した、既知の厚みに前後する複数のサーマルコントラスト基底関数φ1〜φ6と、受鋼からの経過時間(分)との関係を図19に示す。これら複数のサーマルコントラスト基底関数φ1〜φ6の重ね合わせで、サーマルコントラスト変化の予測式「γ(t)」を、図19中に構成する。図19において、縦軸は温度(℃)、横軸は時間(分)を表している。   FIG. 19 shows the relationship between a plurality of thermal contrast basis functions φ1 to φ6, which are determined as described above, around the known thickness and the elapsed time (minutes) from the steel receiving. A prediction formula “γ (t)” of the thermal contrast change is constructed in FIG. 19 by superimposing these thermal contrast basis functions φ1 to φ6. In FIG. 19, the vertical axis represents temperature (° C.) and the horizontal axis represents time (minutes).

図20は、図19におけるサーマルコントラスト変化の予測式「γ(t)」を拡大して示したものである。なお、図20においては、ノイズ除去を行う例を示しているが、ノイズ除去は必ずしも行わなくてもよい。ノイズ除去は、例えば移動平均法などの、通常用いられている方法で構わない。   FIG. 20 is an enlarged view of the thermal contrast change prediction formula “γ (t)” in FIG. Although FIG. 20 shows an example in which noise removal is performed, noise removal is not necessarily performed. Noise removal may be performed by a commonly used method such as a moving average method.

図21に、本実施形態のサーマルコントラスト変化の予測式「γ(t)」を用いて予測した将来温度の予測誤差と、従来の予測方法、例えば、一般的な3次スプライン補間法による将来温度予測結果を示す。従来の予測方法で予測した将来温度予測曲線61は、20分経過した以降、極端に誤差が増加する。これに対して、本実施形態予測方法で予測した将来温度予測曲線62は、1時間後でも誤差1℃以下であり、良好な精度を維持できていることが分かる。
ここで、3次スプライン補間公式とは、関数yi=y(xi)i=1,2・・・,Nのデータが与えられているとしたときに、xjからxj+1までの区間に注目し、その区間で下記の式で補間を行うものである。
FIG. 21 shows a prediction error of the future temperature predicted by using the thermal contrast change prediction formula “γ (t)” of the present embodiment and a future temperature by a conventional prediction method, for example, a general cubic spline interpolation method. A prediction result is shown. In the future temperature prediction curve 61 predicted by the conventional prediction method, the error increases extremely after 20 minutes have passed. In contrast, the future temperature prediction curve 62 predicted by the prediction method of the present embodiment has an error of 1 ° C. or less even after 1 hour, and it can be seen that good accuracy can be maintained.
Here, the cubic spline interpolation formula means that when data of a function y i = y (x i ) i = 1, 2,..., N is given, from x j to x j + 1. In this section, interpolation is performed using the following formula.

Figure 0005042878
Figure 0005042878

前述したように、本実施形態の容器壁状態の管理方法によれば、溶鋼鍋300の所定の領域で計測した温度の或る期間の時間推移データを基にして、前記溶鋼鍋300の厚みを決定する。そして、前記決定した溶鋼鍋300の厚み情報、及び前記溶鋼鍋300の熱履歴情報に基いて、溶鋼鍋300の温度の時間推移の将来挙動を予測するようにした。   As described above, according to the container wall state management method of the present embodiment, the thickness of the ladle 300 is calculated based on the time transition data of a certain period of temperature measured in a predetermined region of the ladle 300. decide. And based on the thickness information of the determined molten steel pan 300 and the thermal history information of the molten steel pan 300, the future behavior of the time transition of the temperature of the molten steel pan 300 is predicted.

これにより、一次元伝熱計算を行うだけで溶鋼鍋300の将来温度が時間推移に応じてどのように変化するのかを確実に予測することができる。また、サーマルコントラスト予測曲線のピーク時間に基づいて、前記溶鋼鍋300における各領域の厚みを確実に推定することができる。   Thereby, it is possible to reliably predict how the future temperature of the molten steel pan 300 changes according to the time transition only by performing the one-dimensional heat transfer calculation. Moreover, the thickness of each area | region in the said molten steel pan 300 can be reliably estimated based on the peak time of a thermal contrast prediction curve.

特に、本実施形態においては、既知の厚み、及び前記既知の厚みの前後の厚みについて表面温度の熱履歴を計算し、前記既知の厚みの温度T0を基準にして、前記計算した既知の厚みの前後の厚みの各温度Tiの差を前記(1式)を用いて計算し、複数のサーマルコントラストφ1〜φ6を定義した。そして、これらのサーマルコントラストφ1〜φ6を基底関数にして、予測式γ(t)を構成し、溶鋼鍋300の将来温度を予測するようにした。したがって、溶鋼鍋300の状態を極めて高精度に予測することができる。   In particular, in the present embodiment, the thermal history of the surface temperature is calculated for the known thickness and the thickness before and after the known thickness, and the calculated known thickness is calculated based on the temperature T0 of the known thickness. A difference in temperature Ti between the front and rear thicknesses was calculated using the above (1), and a plurality of thermal contrasts φ1 to φ6 were defined. Then, using these thermal contrasts φ1 to φ6 as basis functions, a prediction formula γ (t) is constructed, and the future temperature of the molten steel pan 300 is predicted. Therefore, the state of the molten steel pan 300 can be predicted with extremely high accuracy.

(第3の実施形態)
次に、図24を参照しながら本発明の第3の実施形態を説明する。
先ず、最初のステップS91において、溶鋼鍋300について、解析エリアの平均温度変化uaが得られた際の溶鋼鍋300の厚みを変化させて、複数の厚みについて熱履歴を計算する。この計算は、前述した第2の実施形態において、図23のステップS81で行った計算と同様であり、溶鋼鍋300の時間履歴と温度変化履歴に基いて、前回の計測で分かっている溶鋼鍋300の厚みの前後における複数の厚み毎に熱履歴をそれぞれ計算する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
First, in the first step S91, with respect to the molten steel pan 300, the thermal history is calculated for a plurality of thicknesses by changing the thickness of the molten steel pan 300 when the average temperature change u a of the analysis area is obtained. This calculation is the same as the calculation performed in step S81 of FIG. 23 in the second embodiment described above, and based on the time history and temperature change history of the molten steel pan 300, the molten steel pan known from the previous measurement. The thermal history is calculated for each of a plurality of thicknesses before and after the thickness of 300.

次に、ステップS92に進み、溶鋼鍋300の特定領域、すなわち「領域i=20」の温度を計測する。この計測の結果、「領域i=20」における或る時間の「計測値uc(t)」が得られる。 Next, it progresses to step S92 and the temperature of the specific area | region of the molten steel ladle 300, ie, "area | region i = 20, is measured. As a result of this measurement, a “measured value u c (t)” for a certain time in “region i = 20” is obtained.

次に、ステップS93に進み、ステップS92で計測した或る時間の「計測値uc(t)」に対応する熱履歴及び温度変化の特性曲線を特定する。そして、この特定した特性曲線から、「領域i=20」における溶鋼鍋300の厚みを特定する。 Next, the process proceeds to step S93, and a thermal history and temperature change characteristic curve corresponding to the “measured value u c (t)” measured in step S92 for a certain time is specified. Then, from the specified characteristic curve, the thickness of the molten steel pan 300 in “region i = 20” is specified.

次に、ステップS94に進み、ステップS93において特定した「領域i=20」における溶鋼鍋300の厚みから将来温度を推定する。この将来温度の推定は、例えば、「領域i=20」で計測した温度の或る期間の時間推移データを基にして、曲線近似により予測曲線を求めることができる。   Next, it progresses to step S94 and future temperature is estimated from the thickness of the ladle 300 in the "area | region i = 20" specified in step S93. For the estimation of the future temperature, for example, a prediction curve can be obtained by curve approximation based on time transition data of a certain period of temperature measured in “region i = 20”.

前述したように、本実施形態においても,一次元伝熱計算を行うだけで溶鋼鍋300における各領域の将来温度が時間推移に応じてどのように変化するのかを確実に予測することができる。また、予測曲線を構成するときの重み係数から、前記溶鋼鍋300の各領域について、厚みを確実に推定することができる。したがって、前述のように推定した厚み情報に基いて、溶鋼鍋300の容器壁状態を良好に管理することができる。   As described above, also in the present embodiment, it is possible to reliably predict how the future temperature of each region in the molten steel pan 300 changes according to the time transition only by performing the one-dimensional heat transfer calculation. Moreover, thickness can be reliably estimated about each area | region of the said steel ladle 300 from the weighting coefficient when comprising a prediction curve. Therefore, the container wall state of the molten steel pan 300 can be managed well based on the thickness information estimated as described above.

なお、本発明の容器壁状態の管理装置は、複数の機器から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置に適用してもよい。   The container wall state management device of the present invention may be applied to a system composed of a plurality of devices or an apparatus composed of a single device.

また、本発明の目的は、前述した機能を実現するコンピュータプログラムをシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(CPU若しくはMPU)が実行することによっても達成され、この場合、コンピュータプログラム自体が本発明を構成することになる。   The object of the present invention can also be achieved by supplying a computer program for realizing the above-described functions to a system or apparatus and executing the computer (CPU or MPU) of the system or apparatus. In this case, the computer program itself Constitutes the present invention.

以上、本発明を種々の実施形態と共に説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。例えば、前記実施形態では赤外線サーモグラフィ200の台数について言及していないが、図17に示すように、溶鋼鍋300の周囲に3台以上の赤外線サーモグラフィ200を均等に配置し、溶鋼鍋300の全周における溶鋼壁状態を管理するようにしてもよい。   As mentioned above, although this invention was demonstrated with various embodiment, this invention is not limited only to these embodiment, A change etc. are possible within the scope of the present invention. For example, in the above embodiment, the number of infrared thermography 200 is not mentioned, but as shown in FIG. 17, three or more infrared thermography 200 are evenly arranged around the molten steel pan 300 and the entire circumference of the molten steel pan 300 is obtained. You may make it manage the molten steel wall state in.

以下に、逆問題解析計算により平均残存厚みを決定する手法の一例を説明する。まず、容器壁の厚み推定手法の基本的な考え方について説明する。図25は、容器壁の一部を表わす図であり、x=0が容器の内壁面の位置である。同図において、容器壁の残存厚みl、容器内に存在する高温物質の温度f(t)=UM、容器壁の温度u(x,t)(外壁面の温度計測点にて計測された温度h(t))、温度h(t)を基に算出した熱流束(又は外壁面の温度計測点にて計測された熱流束)g(t)である。 Hereinafter, an example of a method for determining the average remaining thickness by inverse problem analysis calculation will be described. First, the basic concept of the container wall thickness estimation method will be described. FIG. 25 is a diagram showing a part of the container wall, where x = 0 is the position of the inner wall surface of the container. In the figure, the remaining thickness l of the container wall, the temperature f (t) = U M of the high-temperature substance existing in the container, the temperature u (x, t) of the container wall (measured at the temperature measurement point of the outer wall surface). Temperature h (t)) and heat flux calculated based on temperature h (t) (or heat flux measured at a temperature measurement point on the outer wall surface) g (t).

(定式化)
(4式)、(5式)は、非定常熱伝導方程式を表わす。なお、utは∂u/∂tを表し、uxxは∂2u/∂x2を表わす。(4式)において、αは熱拡散係数、u(x,0)=u0(x)は容器壁の温度の初期値である。この場合、容器壁の温度の初期値u(x,0)=u0(x)は未知である。また、高温物質の温度UM、外気温度ua、熱拡散係数α、放射伝熱のステファンボルツマン係数σ、容器壁の熱伝導率λは正の定数である。
(Formulation)
(Formula 4) and (Formula 5) represent unsteady heat conduction equations. Note that u t represents ∂u / 、 t , and u xx represents ∂ 2 u / ∂x 2 . In (Expression 4), α is a thermal diffusion coefficient, and u (x, 0) = u 0 (x) is an initial value of the temperature of the container wall. In this case, the initial value u (x, 0) = u 0 (x) of the temperature of the container wall is unknown. Further, the temperature U M of the high-temperature substance, the outside air temperature u a , the thermal diffusion coefficient α, the Stefan Boltzmann coefficient σ of radiant heat transfer, and the thermal conductivity λ of the container wall are positive constants.

Figure 0005042878
Figure 0005042878

ここで、(6式)を導入してフーリエ展開することにより、(4式)の容器壁の温度u(x,t)は(7式)のように求められる。   Here, by introducing (Expression 6) and performing Fourier expansion, the temperature u (x, t) of the container wall of (Expression 4) can be obtained as (Expression 7).

Figure 0005042878
Figure 0005042878

Figure 0005042878
Figure 0005042878

x=lとすると、(8式)が得られる。   If x = 1, (Equation 8) is obtained.

Figure 0005042878
Figure 0005042878

ところが、コンピュータによる演算処理を実行する場合、(8式)の右辺において、特に第2項、第3項の計算は打ち切り誤差を引き起こしやすいという問題がある。そこで、容器壁の温度u(x,t)の代替として変数v(x,t)を定義し、(9式)を導入する。(9式)において、変数の初期値v(x,0)=xg(0)+f(0)は、内壁面の熱流束の初期値g(0)、及び、内壁面の温度の初期値(即ち、高温物質の温度)f(0)をいずれも既知とすることができる。したがって、変数v(x,t)については、例えば後退差分法により直接計算することができる。   However, when performing arithmetic processing by a computer, there is a problem that the calculation of the second term and the third term in particular on the right side of (Equation 8) tends to cause a truncation error. Therefore, a variable v (x, t) is defined as an alternative to the container wall temperature u (x, t), and (Equation 9) is introduced. In (Equation 9), the initial value v (x, 0) = xg (0) + f (0) of the variable is the initial value g (0) of the heat flux of the inner wall surface and the initial value of the temperature of the inner wall surface ( That is, the temperature of the high-temperature substance) f (0) can be known. Therefore, the variable v (x, t) can be directly calculated by the backward difference method, for example.

Figure 0005042878
Figure 0005042878

さらに、容器壁の温度u(x,t)と変数v(x,t)との差をw(x,t)と定義すると、(7式)のようになる。   Furthermore, when the difference between the temperature u (x, t) of the container wall and the variable v (x, t) is defined as w (x, t), (Expression 7) is obtained.

Figure 0005042878
Figure 0005042878

ここで、上述したのと同様にフーリエ展開することにより、(10式)の変数w(x,t)は(11式)のように求められる。(11式)においては、(7式)と比較して明らかなように、第2項、第3項のない簡単な式とすることができる。   Here, by performing Fourier expansion in the same manner as described above, the variable w (x, t) in (Equation 10) is obtained as in (Equation 11). In (Expression 11), as is clear as compared with (Expression 7), it can be a simple expression without the second and third terms.

Figure 0005042878
Figure 0005042878

また、w(l,t)=u(l,t)−v(l,t)である。そして、u(l,t)は既知のh(t)であり、また、v(l,t)は(9式)から後退差分法により直接計算することができる。したがって、w(l,t)が既知であるとして、(11式)からBn(l)の近似値を得ることができる。 Further, w (l, t) = u (l, t) −v (l, t). U (l, t) is a known h (t), and v (l, t) can be directly calculated from the equation (9) by the backward difference method. Accordingly, assuming that w (l, t) is known, an approximate value of B n (l) can be obtained from (Equation 11).

(残存厚みlを求めるための逆問題)
逆問題においては、容器壁の残存厚みlは未知であり、したがって変数v(l,t)は未知であるが、u(l,t)は計測値h(t)として与えられる。(11式)から(12式)が得られる。
(Inverse problem for obtaining the remaining thickness l)
In the inverse problem, the remaining thickness l of the container wall is unknown, so the variable v (l, t) is unknown, but u (l, t) is given as the measured value h (t). (Expression 12) is obtained from (Expression 11).

Figure 0005042878
Figure 0005042878

以下述べるように、最適化計算により、容器壁の残存厚みlの近似値を得ることができる。即ち、観察時間を(Tst,Tend)と設定し、Tst<T1<T2<Tendとする。そして、T1=t1<t2<・・・<tM=T2と均一格子にする。残存厚みの仮定値l〜>0は既知条件とする。なお、本明細書において、l〜の表記は、lの上に〜が付されているものとする。 As described below, an approximate value of the remaining thickness l of the container wall can be obtained by optimization calculation. That is, the observation time is set as (T st , T end ), and T st <T 1 <T 2 <T end . Then, T 1 = t 1 <t 2 <... <T M = T 2 and a uniform lattice. The assumed value l to> 0 of the remaining thickness is a known condition. In addition, in this specification, the notation of l assumes that ~ is attached on l.

ここで、外壁面の温度計測点にて計測された温度h(t)は既知で、変数v(l,ti)は仮定値lを与えることにより(9式)から後退差分法により求められる。(13式)のように、MAはM×(N+1)行列、VBは(N+1)×1ベクトル、VbはM×1ベクトルであって、MA×VB=Vbを解くことにより、B0(l)、B1(l)、・・・、BN(l)が求められる。 Here, the temperature h which is measured at a temperature measurement point of the outer wall surface (t) is known, the variable v (l ~, t i) by the backward difference method by providing a ~ assumed value l (9 type) Desired. As in (Equation 13), MA is an M × (N + 1) matrix, VB is an (N + 1) × 1 vector, Vb is an M × 1 vector, and B 0 (l ~), B 1 (l ~ ), ···, B N (l ~) is required.

Figure 0005042878
Figure 0005042878

そして、実測によるw(l,t)と計算によるw(l,t)との差分を表わす(14式)を定義する。t∈(T2,Tend)としてBi(l)を(11式)に代入すると、p(l,t)が得られるので、p(l,t)が0に近づくように残存厚みの仮定値lを選択することにより、その仮定値lを容器壁の残存厚みlの近似値として求めることができる。 Then, define a w by actual measurement (l, t) and the calculation by w (l ~, t) represents the difference between (14 type). Substituting B i (l to ) into (Equation 11) as t∈ (T 2 , T end ) yields p (l to , t), so that p (l to , t) approaches 0. by selecting the assumed value l ~ of the remaining thickness, can be determined - the assumed value l as an approximation of the remaining thickness l of the container wall.

Figure 0005042878
Figure 0005042878

図26は、上述した逆問題解析による容器壁の厚み推定処理を説明するためのフローチャートである。容器の外壁面の温度計測点にて計測された温度h(ti)が入力されると(ステップS111)、その温度h(ti)を基に熱流束g(ti)を算出する(ステップS112)。なお、外壁面の温度計測点にて計測された熱流束g(ti)が入力されるようにしてもよく、その場合、熱流束の算出は不要である。 FIG. 26 is a flowchart for explaining the container wall thickness estimation processing based on the inverse problem analysis described above. When the temperature h (t i ) measured at the temperature measurement point on the outer wall surface of the container is input (step S111), the heat flux g (t i ) is calculated based on the temperature h (t i ) ( Step S112). It should be noted that the heat flux g (t i ) measured at the temperature measurement point on the outer wall surface may be input, and in that case, calculation of the heat flux is not necessary.

続いて、まず残存厚みの仮定値l〜を設定する(ステップS113)。次に、仮定値l〜を与えることにより、(6式)から変数v(l,ti)を求める(ステップS114)。そして、(15式)のMA×VB=Vbを解くことにより、B0(l)、B1(l)、・・・、BN(l)を求め(ステップS115)、(16式)のp(l,t)を算出する(ステップS116)。設定値ε以下となるp(l,t)が得られるまでステップS113〜S116を繰り返し(ステップS117)、設定値ε以下となったときの仮定値lを容器壁の残存厚みlとして決定する(ステップS118)。 Subsequently, an assumed value l˜ of the remaining thickness is first set (step S113). Then, by providing the assumed value l to, determine the (Expression 6) from the variable v (l ~, t i) (step S114). Then, B 0 (l to ), B 1 (l to ),..., B N (l to ) are obtained by solving MA × VB = Vb in (Equation 15) (step S115), (16 P (l ˜ , t) in the formula is calculated (step S116). Steps S113 to S116 are repeated until p (l to , t) that is less than or equal to the set value ε is obtained (step S117), and an assumed value l to when the value is less than or equal to the set value ε is determined as the remaining thickness l of the container wall. (Step S118).

(a)が溶鋼鍋の外壁表面の温度分布を赤外線サーモグラフィによって計測している状態を示す図であり、(b)が溶損付近の状態を示す図である。(A) is a figure which shows the state which is measuring the temperature distribution of the outer wall surface of a molten steel pan with an infrared thermography, (b) is a figure which shows the state in the vicinity of a erosion loss. 時間と溶鋼鍋の外壁表面の温度との関係を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the relationship between time and the temperature of the outer wall surface of a molten steel pan. 本実施形態に係る容器壁状態の管理方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process sequence of the management method of the container wall state which concerns on this embodiment. 溶鋼鍋の外壁表面の解析エリアを適宜な複数の領域に分割したイメージを示す図である。It is a figure which shows the image which divided | segmented the analysis area of the outer wall surface of a molten steel pan into a suitable some area | region. 赤外線サーモグラフィによって計測された各領域の温度の一例を示す特性図である。It is a characteristic view which shows an example of the temperature of each area | region measured by the infrared thermography. 受鋼からの経過時間とサーマルコントラストとの関係を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the relationship between the elapsed time from steel receiving, and thermal contrast. 受鋼からの経過時間とサーマルコントラストとの関係を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the relationship between the elapsed time from steel receiving, and thermal contrast. (a)が受鋼からの経過時間と鉄皮温度との関係を示す特性図であり、(b)が受鋼からの経過時間とサーマルコントラストとの関係を示す特性図である。(A) is a characteristic view which shows the relationship between the elapsed time from steel receiving, and a skin temperature, (b) is a characteristic diagram which shows the relationship between the elapsed time from receiving steel and thermal contrast. (a)が受鋼からの経過時間と鉄皮温度との関係を示す特性図であり、(b)が受鋼からの経過時間とサーマルコントラストとの関係を示す特性図である。(A) is a characteristic view which shows the relationship between the elapsed time from steel receiving, and a skin temperature, (b) is a characteristic diagram which shows the relationship between the elapsed time from receiving steel and thermal contrast. (a)が使用2回目におけるサーマルコントラストのピーク時間分布を示す特性図であり、(b)が使用17回目におけるサーマルコントラストのピーク時間分布を示す特性図である。(A) is a characteristic diagram which shows the peak time distribution of the thermal contrast in the 2nd use, (b) is a characteristic diagram which shows the peak time distribution of the thermal contrast in the 17th use. サーマルコントラストのピーク時間分布を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the peak time distribution of thermal contrast. 平均ピーク時間からの増減と平均残存厚からの増減を表わす検量線を示す特性図である。FIG. 4 is a characteristic diagram showing a calibration curve representing an increase / decrease from an average peak time and an increase / decrease from an average remaining thickness. (a)が使用2回目における残存厚み分布を示す特性図であり、(b)が使用17回目における残存厚み分布を示す特性図である。(A) is a characteristic view which shows the remaining thickness distribution in the 2nd use, (b) is a characteristic diagram which shows the remaining thickness distribution in the 17th use. 溶損が進んで容器壁の残存厚み分布の最小残存厚の値が小さくなっていく状態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the state from which melting loss progresses and the value of the minimum residual thickness of the residual thickness distribution of a container wall becomes small. (a)が地金差しのあった場合のサーマルコントラストのピーク時間分布を示す特性図であり、(b)が地金差しのない場合のサーマルコントラストのピーク時間分布を示す特性図である。(A) is a characteristic diagram which shows the peak time distribution of thermal contrast when there is a bullion insert, and (b) is a characteristic diagram showing the peak time distribution of thermal contrast when there is no bullion insert. 容器壁状態の管理装置として機能するコンピュータシステムのハードウェア構成例を示す図である。It is a figure which shows the hardware structural example of the computer system which functions as a container wall state management apparatus. 赤外線サーモグラフィの配置例を示す図である。It is a figure which shows the example of arrangement | positioning of infrared thermography. (a)は、4回前からの溶鋼鍋の時間履歴(受鋼鍋、空鍋)を使用して溶鋼鍋の表面温度の1次元伝熱計算を行う例を示す特性図であり、(b)は前回計測した溶鋼鍋の厚みを変化させて複数のサーマルコントラストを計算した例を示す特性図である。(A) is a characteristic diagram showing an example of performing one-dimensional heat transfer calculation of the surface temperature of the molten steel pan using the time history of the molten steel pan from the previous four times (receiving steel pan, empty pan), (b ) Is a characteristic diagram showing an example of calculating a plurality of thermal contrasts by changing the thickness of the molten steel pan measured last time. 既知の厚みに前後する複数のサーマルコントラスト基底関数と受鋼からの経過時間との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the several thermal-contrast basis function before and behind known thickness, and the elapsed time from receiving steel. 図19におけるサーマルコントラスト変化の予測式γ(t)を拡大して示した特性図である。It is the characteristic view which expanded and showed the prediction formula (gamma) (t) of the thermal contrast change in FIG. 本実施形態のサーマルコントラスト変化の予測式γ(t)を用いて予測した将来温度の予測誤差と、従来の予測方法による将来温度予測結果を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the prediction error of the future temperature estimated using the prediction formula (gamma) (t) of the thermal contrast change of this embodiment, and the future temperature prediction result by the conventional prediction method. 本実施形態で着目している領域の温度と、解析エリアの平均温度の変化とを示す特性図である。It is a characteristic view which shows the temperature of the area | region which is paying attention in this embodiment, and the change of the average temperature of an analysis area. 溶鋼鍋の将来温度推定方法の第2の実施形態を示し、サーマルコントラストの予測曲線を用いて溶鋼鍋の将来温度の挙動を推定する手順の一例を説明するフローチャートである。It is a flowchart which shows 2nd Embodiment of the future temperature estimation method of a molten steel pan, and demonstrates an example of the procedure which estimates the behavior of the future temperature of a molten steel pan using the prediction curve of thermal contrast. 被測定物の将来温度推定方法の第3の実施形態を示し、被測定物の一部で計測した温度の或る期間の時間推移データを基にして、曲線近似により被測定物の将来温度の挙動を推定する手順の一例を説明するフローチャートである。3rd Embodiment of the future temperature estimation method of a to-be-measured object is shown, Based on the time transition data of a certain period of the temperature measured in a part of to-be-measured object, curve future approximation of the to-be-measured object's future temperature It is a flowchart explaining an example of the procedure which estimates a behavior. 逆問題解析計算により平均残存厚みを設定する手法の一例を説明するための、容器壁の一部を表わす図である。It is a figure showing a part of container wall for demonstrating an example of the method of setting average residual thickness by inverse problem analysis calculation. 逆問題解析による容器壁の厚み推定処理を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the thickness estimation process of a container wall by an inverse problem analysis.

符号の説明Explanation of symbols

100 容器壁状態の管理装置
200 赤外線サーモグラフィ
300 溶鋼鍋
301 外壁
302 内壁
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Container wall state management apparatus 200 Infrared thermography 300 Molten steel pan 301 Outer wall 302 Inner wall

Claims (9)

内壁表面と外壁表面とで温度差を有すると共に、時間経過に伴って温度が変化する熱履歴情報、及び前記熱履歴情報が得られた際の厚み情報が既知である容器における各領域の将来温度を推定して容器壁状態を管理する容器壁状態の管理方法であって、
前記容器の外壁表面に設定した解析エリアをN個に分割した各領域時間tにおける温度 i (t)をサーモグラフィによって経時的に計測する手順と、
前記各領域の温度 i (t)と前記解析エリアの平均温度 a (t)との差であるサーマルコントラストd(t)を算出するサーマルコントラスト算出手順と、
着目する領域i=cでのサーマルコントラストのピーク時間を、所定の時間t1〜tmにおける測から全体の温度変化を推定して求めるピーク時間取得手順と、
前記ピーク時間取得手順で求められる前記着目する領域i=cでのサーマルコントラストのピーク時間に基づいて、前記解析エリアにおけるサーマルコントラストのピーク時間分布を求めるピーク時間分布取得手順とを有し、
記ピーク時間取得手順が、
前記計測する領域における容器の厚みを増減させて、複数の厚みに対する熱履歴を熱履歴計算手段により計算する熱履歴計算ステップと、
前記熱履歴から、前記既知である被測定物の厚み、及びその厚みに前後する値に設定した厚みに対して、それぞれ、時間tにおける前記各領域の温度Ti(t)と前記解析エリアの平均温度T0(t)との差であるサーマルコントラストφi(t)を、「φi(t)=Ti(t)―T0(t) 1≦i≦N」から計算するサーマルコントラスト計算ステップと、
着目する領域i=cについて、前記サーマルコントラスト計算ステップにおいて計算した複数のサーマルコントラストφi(t)を基底関数にして予測式「γ(t)」を、以下に示すように構成する予測式構成ステップと、
Figure 0005042878
(但し、Nは基底関数φi(t)の個数、iはそのインデックス、wiはN個の基底関数を使って予測式γ(t)を記述する際の基底関数φi(t)の重み係数、tは任意の時間を示す。)
着目する領域i=cについて、サーマルコントラスト実測値d(t)=u c (t)−u a (t)を求め、前記予測式構成ステップにおいて構成した予測式「γ(t)」における「係数wi」を、以下の式を用いて決定する係数決定ステップと、
Figure 0005042878
(但し、φi(t 1 ),φi(t 1 ),φi(t 1 )(i=1,2,・・・、N)はt=t 1 ,t 2 ,・・・t m における基底関数、(t 1 ),d(t 2 ),・・・,d(t m 着目する領域i=cについてt=t 1 ,t 2 ,・・・t m におけるサーマルコントラスト実測値、mはサーマルコントラストの実測値の個数を示す。)
前記係数決定ステップにおいて決定した「係数w1〜wN」を、前述した(2式)に代入して、T0(t)+γ(t)により計測している被測定物の将来予測曲線を決定する予測曲線決定ステップと
を備えることを特徴とする容器壁状態の管理方法。
The future temperature of each region in the container having a temperature difference between the inner wall surface and the outer wall surface, the heat history information whose temperature changes with time, and the thickness information when the heat history information is obtained is known Is a container wall state management method for managing the container wall state by estimating
A procedure for measuring the temperature u i (t) at time t of each region i obtained by dividing the analysis area set on the outer wall surface of the container into N pieces over time by thermography;
A thermal contrast calculation procedure for calculating a thermal contrast d (t) that is a difference between the temperature u i (t) of each region i and the average temperature u a (t) of the analysis area;
The peak time of the thermal contrast in the focused area i = c, and the peak time acquisition procedure for obtaining estimates the total measuring whether we overall temperature changes in a predetermined time t1 to tm,
A peak time distribution obtaining procedure for obtaining a thermal contrast peak time distribution in the analysis area based on a thermal contrast peak time in the region of interest i = c obtained in the peak time obtaining procedure;
Before Kipi over click time acquisition procedure,
A thermal history calculation step of increasing or decreasing the thickness of the container in the area i to be measured, and calculating a thermal history for a plurality of thicknesses by a thermal history calculation means;
From the thermal history, the temperature Ti (t) of each region i at time t and the analysis area for the thickness of the object to be measured that is known and the thickness set to a value around that thickness, respectively. A thermal contrast calculation step of calculating a thermal contrast φi (t) that is a difference from the average temperature T0 (t) from “φi (t) = Ti (t) −T0 (t) 1 ≦ i ≦ N”;
Prediction formula construction step for constructing a prediction formula “γ (t)” as shown below using a plurality of thermal contrasts φi (t) calculated in the thermal contrast calculation step as basis functions for the region of interest i = c When,
Figure 0005042878
(Where N is the number of basis functions φi (t) , i is an index thereof, wi is a weighting coefficient of basis functions φi (t) when describing the prediction formula γ (t) using N basis functions, t represents an arbitrary time.)
For the region of interest i = c, the thermal contrast measured value d (t) = u c (t) −u a (t) is obtained, and the “coefficient” in the prediction formula “γ (t)” constructed in the prediction formula construction step is calculated. a coefficient determination step for determining wi "using the following equation:
Figure 0005042878
(However, φi (t 1), φi (t 1), φi (t 1) (i = 1,2, ···, N) is t = t 1, t 2, basis functions in · · · t m , d (t 1), d (t 2), ···, d (t m) is t = t 1 for the focused area i = c, t 2, thermal contrast Found in · · · t m, m Indicates the number of measured values of thermal contrast.)
Prediction for determining the future prediction curve of the measurement object measured by T0 (t) + γ (t) by substituting the “coefficients w1 to wN” determined in the coefficient determination step into the above-described (Equation 2). A curve determination step ;
A container wall state management method comprising:
前記係数決定ステップにおいて、N≦mであることを特徴とする請求項1に記載の容器壁状態の管理方法。  The container wall state management method according to claim 1, wherein N ≦ m in the coefficient determination step. 前記係数決定ステップにおいて、N=mであることを特徴とする請求項2に記載の容器壁状態の管理方法。  3. The container wall state management method according to claim 2, wherein N = m in the coefficient determination step. 内壁表面と外壁表面とで温度差を有すると共に、時間経過に伴って温度が変化する熱履歴情報、及び前記熱履歴情報が得られた際の厚み情報が既知である容器における各領域の将来温度を推定して容器壁状態を管理する容器壁状態の管理装置であって、
サーモグラフィによって経時的に計測される、前記容器の外壁表面に設定した解析エリアをN個に分割した各領域時間tにおける温度 i (t)と、前記解析エリアの平均温度との差であるサーマルコントラストを算出するサーマルコントラスト算出手段と、
着目する領域i=cでのサーマルコントラストのピーク時間を、所定の時間t1〜tmにおける計測ら全体の温度変化を推定して求めるピーク時間取得手段と、
前記ピーク時間取得手段で求められる前記着目する領域i=cでのサーマルコントラストのピーク時間に基づいて、前記解析エリアにおけるサーマルコントラストのピーク時間分布を求めるピーク時間分布取得手段とを有し、
記ピーク時間取得手段が、
前記計測する領域における容器の厚みを増減させて、複数の厚みに対する熱履歴を熱履歴計算手段により計算する熱履歴計算ステップと、
前記熱履歴から、前記既知である被測定物の厚み、及びその厚みに前後する値に設定した厚みに対して、それぞれ、時間tにおける前記各領域の温度Ti(t)と前記解析エリアの平均温度T0(t)との差であるサーマルコントラストφi(t)を、「φi(t)=Ti(t)―T0(t) 1≦i≦N」から計算するサーマルコントラスト計算ステップと、
着目する領域i=cについて、前記サーマルコントラスト計算ステップにおいて計算した複数のサーマルコントラストφi(t)を基底関数にして予測式「γ(t)」を、以下に示すように構成する予測式構成ステップと、
Figure 0005042878
(但し、Nは基底関数φi(t)の個数、iはそのインデックス、wiはN個の基底関数を使って予測式γ(t)を記述する際の基底関数φi(t)の重み係数、tは任意の時間を示す。)
着目する領域i=cについて、サーマルコントラスト実測値d(t)=u c (t)−u a (t)を求め、前記予測式構成ステップにおいて構成した予測式「γ(t)」における「係数wi」を、以下の式を用いて決定する係数決定ステップと、
Figure 0005042878
(但し、φi(t 1 ),φi(t 1 ),φi(t 1 )(i=1,2,・・・、N)はt=t 1 ,t 2 ,・・・t m における基底関数、(t 1 ),d(t 2 ),・・・,d(t m 着目する領域i=cについてt=t 1 ,t 2 ,・・・t m におけるサーマルコントラスト実測値、mはサーマルコントラストの実測値の個数を示す。)
前記係数決定ステップにおいて決定した「係数w1〜wN」を、前述した(2式)に代入して、T0(t)+γ(t)により計測している被測定物の将来予測曲線を決定する予測曲線決定ステップと
を行うことを特徴とする容器壁状態の管理装置。
The future temperature of each region in the container having a temperature difference between the inner wall surface and the outer wall surface, the heat history information whose temperature changes with time, and the thickness information when the heat history information is obtained is known A container wall state management device for managing the container wall state by estimating
The difference between the temperature u i (t) at the time t of each region i obtained by dividing the analysis area set on the outer wall surface of the container into N pieces, which is measured over time by thermography, and the average temperature of the analysis area Thermal contrast calculation means for calculating a certain thermal contrast;
The peak time of the thermal contrast in the focused area i = c, and peak time obtaining means for obtaining estimates a temperature change of the entire measurement or al in a predetermined time t1 to tm,
Based on the thermal contrast peak time in the interest region i = c determined by the peak time acquiring unit, and a peak time distribution obtaining means for obtaining a peak time distribution of the thermal contrast in the analysis area,
Before Kipi over click time acquisition means,
A thermal history calculation step of increasing or decreasing the thickness of the container in the area i to be measured, and calculating a thermal history for a plurality of thicknesses by a thermal history calculation means;
From the thermal history, the temperature Ti (t) of each region i at time t and the analysis area for the thickness of the object to be measured that is known and the thickness set to a value around that thickness, respectively. A thermal contrast calculation step of calculating a thermal contrast φi (t) that is a difference from the average temperature T0 (t) from “φi (t) = Ti (t) −T0 (t) 1 ≦ i ≦ N”;
Prediction formula construction step for constructing a prediction formula “γ (t)” as shown below using a plurality of thermal contrasts φi (t) calculated in the thermal contrast calculation step as basis functions for the region of interest i = c When,
Figure 0005042878
(Where N is the number of basis functions φi (t) , i is an index thereof, wi is a weighting coefficient of basis functions φi (t) when describing the prediction formula γ (t) using N basis functions, t represents an arbitrary time.)
For the region of interest i = c, the thermal contrast measured value d (t) = u c (t) −u a (t) is obtained, and the “coefficient” in the prediction formula “γ (t)” constructed in the prediction formula construction step is calculated. a coefficient determination step for determining wi "using the following equation:
Figure 0005042878
(However, φi (t 1), φi (t 1), φi (t 1) (i = 1,2, ···, N) is t = t 1, t 2, basis functions in · · · t m , d (t 1), d (t 2), ···, d (t m) is t = t 1 for the focused area i = c, t 2, thermal contrast Found in · · · t m, m Indicates the number of measured values of thermal contrast.)
Prediction for determining the future prediction curve of the measurement object measured by T0 (t) + γ (t) by substituting the “coefficients w1 to wN” determined in the coefficient determination step into the above-described (Equation 2). A curve determination step ;
The container wall state management apparatus characterized by performing.
前記係数決定ステップにおいて、N≦mであることを特徴とする請求項4に記載の容器壁状態の管理装置。  5. The container wall state management device according to claim 4, wherein N ≦ m in the coefficient determination step. 前記係数決定ステップにおいて、N=mであることを特徴とする請求項5に記載の容器壁状態の管理装置。  6. The container wall state management apparatus according to claim 5, wherein N = m in the coefficient determination step. 内壁表面と外壁表面とで温度差を有すると共に、時間経過に伴って温度が変化する熱履歴情報、及び前記熱履歴情報が得られた際の厚み情報が既知である容器における各領域の将来温度を推定して容器壁状態を管理するためのコンピュータプログラムであって、
サーモグラフィによって経時的に計測される、前記容器の外壁表面に設定した解析エリアをN個に分割した各領域時間tにおける温度 i (t)と、前記解析エリアの平均温度との差であるサーマルコントラストを算出するサーマルコントラスト算出処理と、
着目する領域i=cでのサーマルコントラストのピーク時間を、所定の時間t1〜tmにおける測から全体の温度変化を推定して求めるピーク時間取得処理と、
前記ピーク時間取得処理で求められる前記着目する領域i=cでのサーマルコントラストのピーク時間に基づいて、前記解析エリアにおけるサーマルコントラストのピーク時間分布を求めるピーク時間分布取得処理とをコンピュータに実行させ、
記ピーク時間取得処理が、
前記計測する領域における容器の厚みを増減させて、複数の厚みに対する熱履歴を熱履歴計算手段により計算する熱履歴計算ステップと、
前記熱履歴から、前記既知である被測定物の厚み、及びその厚みに前後する値に設定した厚みに対して、それぞれ、時間tにおける前記各領域の温度Ti(t)と前記解析エリアの平均温度T0(t)との差であるサーマルコントラストφi(t)を、「φi(t)=Ti(t)―T0(t) 1≦i≦N」から計算するサーマルコントラスト計算ステップと、
着目する領域i=cについて、前記サーマルコントラスト計算ステップにおいて計算した複数のサーマルコントラストφi(t)を基底関数にして予測式「γ(t)」を、以下に示すように構成する予測式構成ステップと、
Figure 0005042878
(但し、Nは基底関数φi(t)の個数、iはそのインデックス、wiはN個の基底関数を使って予測式γ(t)を記述する際の基底関数φi(t)の重み係数、tは任意の時間を示す。)
着目する領域i=cについて、サーマルコントラスト実測値d(t)=u c (t)−u a (t)を求め、前記予測式構成ステップにおいて構成した予測式「γ(t)」における「係数wi」を、以下の式を用いて決定する係数決定ステップと、
Figure 0005042878
(但し、φi(t 1 ),φi(t 1 ),φi(t 1 )(i=1,2,・・・、N)はt=t 1 ,t 2 ,・・・t m における基底関数、(t 1 ),d(t 2 ),・・・,d(t m 着目する領域i=cについてt=t 1 ,t 2 ,・・・t m におけるサーマルコントラスト実測値、mはサーマルコントラストの実測値の個数を示す。)
前記係数決定ステップにおいて決定した「係数w1〜wN」を、前述した(2式)に代入して、T0(t)+γ(t)により計測している被測定物の将来予測曲線を決定する予測曲線決定ステップとを有することを特徴とするコンピュータプログラム。
The future temperature of each region in the container having a temperature difference between the inner wall surface and the outer wall surface, the heat history information whose temperature changes with time, and the thickness information when the heat history information is obtained is known A computer program for managing the state of the container wall by estimating
The difference between the temperature u i (t) at the time t of each region i obtained by dividing the analysis area set on the outer wall surface of the container into N pieces, which is measured over time by thermography, and the average temperature of the analysis area Thermal contrast calculation processing for calculating a certain thermal contrast;
The peak time of the thermal contrast in the focused area i = c, and the peak time acquisition process of obtaining estimates the total measuring whether we overall temperature changes in a predetermined time t1 to tm,
Based on the thermal contrast peak time in the region i = c to the focus determined by the peak time acquisition process is performed and a peak time distribution obtaining process of obtaining the peak time distribution of the thermal contrast in the computer in the analysis area,
Before Kipi over click time acquisition process,
A thermal history calculation step of increasing or decreasing the thickness of the container in the area i to be measured, and calculating a thermal history for a plurality of thicknesses by a thermal history calculation means;
From the thermal history, the temperature Ti (t) of each region i at time t and the analysis area for the thickness of the object to be measured that is known and the thickness set to a value around that thickness, respectively. A thermal contrast calculation step of calculating a thermal contrast φi (t) that is a difference from the average temperature T0 (t) from “φi (t) = Ti (t) −T0 (t) 1 ≦ i ≦ N”;
Prediction formula construction step for constructing a prediction formula “γ (t)” as shown below using a plurality of thermal contrasts φi (t) calculated in the thermal contrast calculation step as basis functions for the region of interest i = c When,
Figure 0005042878
(Where N is the number of basis functions φi (t) , i is an index thereof, wi is a weighting coefficient of basis functions φi (t) when describing the prediction formula γ (t) using N basis functions, t represents an arbitrary time.)
For the region of interest i = c, the thermal contrast measured value d (t) = u c (t) −u a (t) is obtained, and the “coefficient” in the prediction formula “γ (t)” constructed in the prediction formula construction step is calculated. a coefficient determination step for determining wi "using the following equation:
Figure 0005042878
(However, φi (t 1), φi (t 1), φi (t 1) (i = 1,2, ···, N) is t = t 1, t 2, basis functions in · · · t m , d (t 1), d (t 2), ···, d (t m) is t = t 1 for the focused area i = c, t 2, thermal contrast Found in · · · t m, m Indicates the number of measured values of thermal contrast.)
Prediction for determining the future prediction curve of the measurement object measured by T0 (t) + γ (t) by substituting the “coefficients w1 to wN” determined in the coefficient determination step into the above-described (Equation 2). A computer program comprising a curve determination step.
前記係数決定ステップにおいて、N≦mであることを特徴とする請求項7に記載のコンピュータプログラム。  The computer program according to claim 7, wherein N ≦ m in the coefficient determination step. 前記係数決定ステップにおいて、N=mであることを特徴とする請求項8に記載のコンピュータプログラム。  9. The computer program according to claim 8, wherein N = m in the coefficient determination step.
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