JP6358412B1 - 真空脱ガス槽の診断支援装置、診断支援方法、診断方法、及び補修方法 - Google Patents

Abstract

この診断支援装置は、下方に延びた浸漬管を有する真空脱ガス槽の診断支援装置であって、平面視において前記浸漬管の内周面よりも外側に配置された状態で、前記浸漬管の前記内周面を斜め下方から見た画像を撮影し、前記画像をデータとして取得するカメラと、前記カメラに接続され、前記データの画像処理を行う画像処理装置と、を備える。

Description

本発明は、真空脱ガス槽の診断支援装置、診断支援方法、診断方法、及び補修方法に関する。
本願は、２０１７年２月２７日に、日本に出願された特願２０１７−０３５４３８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

清浄鋼を製造するための一連の精錬工程において、多くの場合、溶鋼に対しＲＨ法又はＤＨ法による真空脱ガス処理（ＲＨ処理又はＤＨ処理）が施される。真空脱ガス処理には真空脱ガス槽（ＲＨ脱ガス槽又はＤＨ脱ガス槽）が用いられる。

図１に、真空脱ガス槽の一例として、ＲＨ脱ガス槽１００の断面図を示す。ＲＨ脱ガス槽１００は、上方から下方に向けて順に、上部槽１０１、中間槽１０２、下部槽１０３、及び二本の浸漬管１０４を含む。二本の浸漬管１０４はそれぞれ下部槽１０３の底から下方に延びる。浸漬管１０４及び下部槽１０３の内壁は耐火物（以下、「内張耐火物α」ともいう。）で構成される。ＲＨ処理の際、取鍋（不図示）内の溶鋼に二本の浸漬管１０４が浸漬され、ＲＨ脱ガス槽１００内が排気される。そして、一方の浸漬管１０４に不活性ガス（例：アルゴンガス）が吹き込まれる。これにより、図中の矢印に示すように、溶鋼がその一方の浸漬管１０４の内部を上昇し、下部槽１０３の内部を経て、他方の浸漬管１０４の内部を下降する。

ＲＨ処理中、高温の溶鋼が浸漬管１０４及び下部槽１０３の内部を流動する。そのため、“浸漬管１０４及びその近傍の下部槽１０３”の内張耐火物αに亀裂が発生し進展しやすい。亀裂の進展が著しいと、内張耐火物αが脱落する。また、浸漬管１０４及び下部槽１０３を覆う鉄皮が赤熱して損傷する虞がある。内張耐火物αの脱落は、溶鋼への耐火物（酸化物）の混入を招く。鉄皮の赤熱及び鉄皮の開孔は、ＲＨ脱ガス槽１００内への外気の導入をもたらすことから、酸化物の生成や真空度の低下を招く。要するに、内張耐火物αの亀裂は、溶鋼の品質低下と真空脱ガス槽の寿命低下を招き、清浄鋼の製造を阻害する要因になる。なお、本明細書において耐火物トラブルとは内張耐火物αの脱落、鉄皮の赤熱及び鉄皮の開孔である。

このような内張耐火物αの亀裂による問題点は、浸漬管１０４を一本のみ有するＤＨ脱ガス槽を用いるＤＨ処理においても同様に存在する。

そこで通常、先行チャージの真空脱ガス処理が終了してから後行チャージの真空脱ガス処理が開始するまでに、内張耐火物αの表面性状を診断し、補修するべきと判断された亀裂に対して吹付補修又は圧入補修が実施される。ここで、真空脱ガス槽に転炉から溶鋼が一定の時間間隔で運ばれる。例えば、先行チャージの真空脱ガス処理が終了してから後行チャージの真空脱ガス処理が開始するまでの時間は短時間（例えば、１５分〜２５分）である。このような短時間内で、真空脱ガス槽の内張耐火物αの表面性状を診断し、補修するべきと判断された亀裂に対し補修を実施することが、真空脱ガス槽の連続操業に必要となる。このような短時間内で、内張耐火物αの表面性状を診断し、補修するべきと判断された亀裂に対して好適な補修が実施されれば、真空脱ガス槽の連続操業を停止することなく、耐火物トラブルの回避、溶鋼の品質維持（高清浄鋼化）、及び、真空脱ガス槽の寿命延長を実現することができ、真空脱ガス処理の効率性を高めることが可能となる。

これらの補修方法のうちの吹付補修はオンラインで、すなわち内張耐火物αの温度低下を待つことなく短時間で実施することができる。一方、圧入補修は吹付補修と比較して大掛かりな補修工法であり、数時間の時間を要し、オフラインで、すなわち内張耐火物αの温度低下後に実施する必要がある。従って、短時間内で補修を行うためには、圧入補修よりも短時間で行える吹付補修を行うことが望ましい。

内張耐火物αの表面性状の診断を短時間で行うためには、真空脱ガス処理直後の高温状態の浸漬管１０４を冷却することなく迅速且つ詳細に行うことが望ましい。また、診断のために内張耐火物αを冷却する場合、内張耐火物αの冷却によるダメージも生じる虞がある。従って、内張耐火物αを冷却することなく補修の要否を判断し、補修方法を選択することが望ましい。

特許文献１は、ＲＨ脱ガス炉の天蓋中央部を開口し、この開口部から炉内に溶射バーナ・ランスを挿入すると共に浸漬管より炉内観察カメラを挿入し、この炉内観察カメラによって内張耐火物の損傷箇所を確認し、前記溶射バーナ・ランスを操作して該内張耐火物の損傷箇所を溶射補修するＲＨ脱ガス炉の溶射補修方法を開示している。

しかしながら、特許文献１に開示された技術を用いてＲＨ処理直後の高温状態の浸漬管に炉内観察カメラを挿入する場合、ＲＨ脱ガス槽内に残留している溶融物（例：スラグ、地金）が浸漬管から滴下してカメラが破損する虞がある。この場合、適確な診断を行うことができない。そのため、特許文献１に開示された技術では、ＲＨ処理後に浸漬管から溶融物が滴下しなくなるまでの待機時間が必要となり、真空脱ガス処理の効率性が低下してしまう。また、浸漬管を目視観察する場合、安全性の観点から、遠くから観察しなければならない。この場合、適確な診断を行うことは困難である。

適確な診断を行えないと、補修の要否判断を見誤るばかりか、補修方法の選択も見誤る。その結果、耐火物トラブルが発生し、溶鋼の品質の低下（例えば、耐火物に由来する介在物の溶鋼への混入）と真空脱ガス槽の寿命の低下を招く虞がある。また、真空脱ガス槽の連続操業を停止することにより、逆に過剰な補修コストが発生する場合もある。

日本国特開平６−１５８１４５号公報

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、真空脱ガス処理の効率性を高めることが可能な真空脱ガス槽の診断支援装置、診断支援方法、診断方法、及び補修方法を提供することを目的とする。

本発明の概要は下記の通りである。

（１）本発明の第一の態様は、下方に延びた浸漬管を有する真空脱ガス槽の診断支援装置であって、平面視において前記浸漬管の内周面よりも外側に配置された状態で、前記浸漬管の前記内周面を斜め下方から見た画像を撮影し、前記画像をデータとして取得するカメラと、前記カメラに接続され、前記データの画像処理を行う画像処理装置と、を備える。
（２）上記（１）に記載された診断支援装置は、前記カメラを固定するテーブルと、平面視において前記カメラが前記浸漬管の前記内周面に重複しない位置に配置される撮影位置と、平面視において前記カメラが前記真空脱ガス槽に重複しない位置に配置される退避位置との間で前記テーブルを移動させるテーブル移動機構と、を更に備えてもよい。
（３）上記（２）に記載された診断支援装置では、前記テーブル移動機構が、鉛直方向に延びる支柱と、前記支柱から水平方向に延びるとともに、前記支柱の軸を中心として旋回可能に前記テーブルを支持するアームと、を備えてもよい。
（４）上記（２）又は（３）に記載された診断支援装置は、前記テーブルに固定され、前記カメラを収容する収容ケースを更に備えてもよく、前記収容ケースの上面の少なくとも一部が耐熱ガラスであってもよい。
（５）上記（４）に記載された診断支援装置では、前記収容ケースが、前記耐熱ガラスの少なくとも一部を覆う蓋と、前記テーブルが前記撮影位置にあるときに前記蓋が開き、前記テーブルが移動しているときに前記蓋が閉じた状態となるように前記蓋を開閉させる蓋開閉機構と、を備えてもよい。
（６）上記（４）又は（５）に記載された診断支援装置は、前記収容ケース内にガスを供給するガス供給機構を更に備えてもよい。
（７）上記（４）〜（６）のいずれか一項に記載された診断支援装置は、前記収容ケース内の温度を測定する温度計を更に備えてもよい。
（８）上記（１）〜（７）のいずれか一項に記載された診断支援装置は、前記カメラの露光時間を５ｍｓ〜３００ｍｓの範囲内で変化させながら複数の前記画像を撮影するカメラ制御部を更に備えてもよい。
（９）上記（１）〜（８）のいずれか一項に記載された診断支援装置では、前記カメラが、平面視において前記浸漬管の外周面よりも外側に配置された状態で前記浸漬管の前記内周面を撮影してもよい。
（１０）上記（１）〜（９）のいずれか一項に記載された診断支援装置では、前記カメラが、平面視において前記浸漬管の中心軸まわりに複数配置されてもよい。
（１１）上記（１０）に記載された診断支援装置では、前記カメラが、前記浸漬管の前記内周面を全周に亘り撮影してもよい。
（１２）上記（１）〜（９）のいずれか一項に記載された診断支援装置では、前記カメラが、前記浸漬管の前記内周面のうち、平面視において前記真空脱ガス槽の中心軸に最も近い領域を撮影してもよい。
（１３）上記（１）〜（１２）のいずれか一項に記載された診断支援装置では、前記真空脱ガス槽が、前記浸漬管を二本有するＲＨ脱ガス槽であってもよい。
（１４）本発明の第二の態様は、上記（１）〜（１３）のいずれか一項に記載された診断支援装置を用いた真空脱ガス槽の診断支援方法であって、前記カメラにより前記浸漬管の前記内周面を斜め下方から見た画像を撮影し、データを取得する撮影工程と、前記画像処理装置により、前記撮影工程で取得した前記データの画像処理を行う画像処理工程と、を有する。
（１５）本発明の第三の態様は、上記（１）〜（１３）のいずれか一項に記載された診断支援装置を用いた真空脱ガス槽の診断方法であって、前記カメラにより前記浸漬管の前記内周面を斜め下方から見た画像を撮影し、データを取得する撮影工程と、前記画像処理装置により、前記撮影工程で取得した前記データの画像処理を行う画像処理工程と、画像処理された前記データに基づき、前記浸漬管の前記内周面の亀裂の有無と長さを特定する亀裂特定工程と、前記亀裂特定工程で特定した前記亀裂の有無と長さに応じて、補修の要否と補修工法を決定する補修工法決定工程と、を有する。
（１６）本発明の第四の態様は、上記（１５）に記載された診断方法を用いた補修方法であって、上記（１５）に記載された前記補修工法決定工程で決定した補修工法で前記浸漬管の前記内周面を補修する補修方法である。

上記（１）〜（１３）に係る真空脱ガス槽の診断支援装置によれば、カメラが平面視において浸漬管の内周面よりも外側に配置された状態で、浸漬管の内周面を斜め下方から見た画像を撮影するため、真空脱ガス処理の直後に浸漬管から溶融物が滴下している過酷な撮影環境であっても撮影中のカメラには溶融物が衝突しない。このため、真空脱ガス処理の直後に浸漬管の内周面の性状を迅速且つ適確に診断できる。また、真空脱ガス処理が終了後、直ちに測定できることから測定に要する時間を短時間とすることが可能である。従って、真空脱ガス槽の連続操業を停止することなく、耐火物トラブルの回避、溶鋼の品質維持、及び、真空脱ガス槽の寿命延長を実現することができ、真空脱ガス処理の効率性を高めることが可能となる。

上記（１４）に係る真空脱ガス槽の診断支援方法及び上記（１５）に係る真空脱ガス槽の診断方法によれば、上記（１）〜（１３）に係る真空脱ガス槽の診断支援装置を用いることで、真空脱ガス処理の直後に浸漬管の内周面の性状を迅速且つ適確に診断又は診断支援することができる。また、真空脱ガス処理が終了後、直ちに測定できることから測定に要する時間を短時間とすることが可能である。従って、真空脱ガス槽の連続操業を停止することなく、耐火物トラブルの回避、溶鋼の品質維持、及び、真空脱ガス槽の寿命延長を実現することができ、真空脱ガス処理の効率性を高めることが可能となる。

上記（１６）に係る真空脱ガス槽の補修方法によれば、上記（１５）に記載された補修工法決定工程で決定した最適な補修方法で浸漬管の内周面を補修するため、必要以上に補修時間を消費することを回避できる。従って、真空脱ガス処理の効率性を高めることが可能である。

真空脱ガス槽の一例であるＲＨ脱ガス槽１００の断面図である。 ＲＨ処理の開始時における「溶鋼−耐火物の温度差（℃）」と、「亀裂進展速度（ｍｍ／ＣＨ）」と、の関係を示す図である。 「補修前の亀裂長さ（ｍｍ）」と「亀裂進展速度（ｍｍ／ＣＨ）」との関係を示す図である。 撮影時の診断支援装置１０の概略正面図である。 撮影時の診断支援装置１０の概略平面図であり、ＲＨ脱ガス槽１００を二点鎖線で示す。 退避時の診断支援装置１０の概略平面図であり、ＲＨ脱ガス槽１００を二点鎖線で示す。 画像処理装置により画像処理された内周壁の撮影画像である。 診断支援装置１０がカメラ１１の収容ケース３０を備える場合の構造を示す概略模式図である。 先行チャージの終了後から後行チャージの開始までの間のフローチャートである。

本発明者らは、真空脱ガス処理の効率性を高めることが可能な診断支援装置、診断支援方法、診断方法、及び補修方法について鋭意検討を行った。

本発明者らは、内張耐火物αにおける亀裂の進展状況について調べるために、一つのＲＨ脱ガス槽を用い、連続するチャージのＲＨ処理が終わる度に、カメラによる撮影を行った。その撮影の度に、浸漬管の内周面（内張耐火物αの表面）に発生している亀裂を特定して、その亀裂の長さを調べた。また、幾つかのチャージでは吹付け補修を行い、残りのチャージでは補修を行わなかった。

図２は、ＲＨ処理の開始時における「溶鋼−耐火物の温度差（℃）」と、「亀裂進展速度（ｍｍ／ＣＨ）」と、の関係を示す図である。
「溶鋼−耐火物の温度差（℃）」とは、後行チャージのＲＨ脱ガス処理を開始する時における「溶鋼の温度」と「耐火物の温度」との温度差を意味する。
「亀裂進展速度」とは、先行チャージの終了時の亀裂長さと後行チャージの終了時の亀裂長さの差を意味する。尚、亀裂長さとは、亀裂の両端部を結ぶ直線距離を意味する。

図２から、「溶鋼−耐火物の温度差（℃）」が５０℃を超えると、亀裂の進展が始まることがわかる。すなわち、亀裂の進展は、ＲＨ処理の開始時における溶鋼の温度と浸漬管の内周面の温度との差に依存する。先行チャージの終了から後行チャージの開始までの時間が長いほど、浸漬管の温度の低下に起因して「溶鋼−耐火物の温度差（℃）」は大きくなる。従って、先行チャージの終了後に速やかに診断を行うことができれば、「溶鋼−耐火物の温度差（℃）」の拡大を防止することができる。これにより、真空脱ガス槽の連続操業を停止することなく、耐火物トラブルの回避、溶鋼の品質維持、及び、真空脱ガス槽の寿命延長を実現することができ、真空脱ガス処理の効率性を高めることが可能となる。

先行チャージの終了直後は、特に浸漬管の内周面の下端から溶融物が滴下する過酷な状況にあるが、本発明者らは、カメラを浸漬管の斜め下方に配置して撮影を行うことで、浸漬管の内周面の性状を適確且つ速やかに診断できることを見出した。また、本発明者らは、このように撮影を行うことで、真空脱ガス槽の連続操業を停止することなく、耐火物トラブルの回避、溶鋼の品質維持、及び、真空脱ガス槽の寿命延長を実現することができ、ＲＨ脱ガス処理の効率性を高めることが可能となることを発見した。

更に、本発明者らは、「溶鋼−耐火物の温度差（℃）」を８０℃〜１２０℃の範囲内とした条件で数値解析を行い、「補修前の亀裂長さ（ｍｍ）」と「亀裂進展速度（ｍｍ／ＣＨ）」との関係を、吹付補修を実施した場合と吹付補修を実施しなかった場合とについて調べた。その結果を図３に示す。

図３に示すように、「補修前の亀裂長さ（ｍｍ）」が２０ｍｍ以下の場合、吹付補修による効果が現れ、亀裂の進展が抑制される。一方、「補修前の亀裂長さ（ｍｍ）」が２０ｍｍを超える場合、吹付補修による効果が現れず、亀裂の進展が著しくなる。このことから、亀裂の長さが２０ｍｍ以下の場合には吹付補修による対応で十分であるが、亀裂の長さが２０ｍｍを超える場合には吹付補修による対応では不十分であり、圧入補修による対応が必要となる。
従って、先行チャージの終了から後行チャージの開始までの間に、速やかに内周面の診断を行うとともに、所定長さ（例えば２０ｍｍ）を超える長さの亀裂が見つからない限りは熱間での吹付補修を行うことで、亀裂の進展によるＲＨ脱ガス槽の損傷を防ぎつつ、真空脱ガス槽の連続操業を停止することなく、耐火物トラブルの回避、溶鋼の品質維持、及び、真空脱ガス槽の寿命延長を実現でき、ＲＨ脱ガス処理の効率性を高めることが可能となる。
以下、上述の知見になされた本発明を実施形態に基づき図面を参照しながら説明する。

（第一実施形態）
図４は、本発明の第一実施形態に係る真空脱ガス槽診断支援装置１０（以下、単に「診断支援装置１０」と呼ぶ）と、診断対象であるＲＨ脱ガス槽１００とを示す概略正面図である。また、図５は、撮影時における診断支援装置１０とＲＨ脱ガス槽１００との位置関係を示す概略平面図である。

図４に示すように、診断支援装置１０は図１を参照して説明したＲＨ脱ガス槽１００の二本の浸漬管１０４の内周面１０４ａに設けられた内張耐火物αを診断対象とする。診断支援装置１０は、それぞれの浸漬管１０４の斜め下方に配置された複数のカメラ１１により浸漬管１０４の内周面１０４ａを撮影するとともに当該画像をデータとして取得し、複数のカメラ１１に接続された画像処理装置１７によりデータの画像処理を行うことで診断を支援する。

カメラ１１は、撮影時の状態において、二本の浸漬管１０４それぞれに対応して、三台ずつ設けられる。つまり、全体として、六台のカメラ１１が設けられる。ＲＨ脱ガス処理の直後には、浸漬管１０４のうち、特に内周面１０４ａから溶融物が滴下する。従って、カメラ１１は、図５に示すように、平面視において浸漬管１０４の内周面１０４ａよりも外側に設けられた状態で、ＲＨ脱ガス槽１００の斜め下方から浸漬管１０４の内周面１０４ａを撮影する。これにより、撮影時においてカメラ１１に溶融物が落下して衝突することを防ぐことが可能となるため、ＲＨ脱ガス処理後に速やかに撮影を行うことができ、ＲＨ脱ガス処理の効率性を高めることができる。

本実施形態の診断支援装置１０では、浸漬管１０４の斜め下方に複数のカメラ１１が配置される。つまり、浸漬管１０４の直下から外れた位置にカメラ１１が配置される。そのため、撮影中に浸漬管１０４から高温の溶融物が落下しても、その溶融物がカメラ１１に衝突することはない。従って、カメラ１１の破損を防止できる。

浸漬管１０４のうち、内周面１０４ａと外周面１０４ｂとの間の底面１０４ｃからも、溶融物が滴下することもある。従って、より確実に撮影時におけるカメラ１１への溶融物の衝突を防ぐためには、カメラ１１は、平面視において浸漬管１０４の外周面１０４ｂよりも外側に設けられた状態で撮影を行うことが好ましい。一方、平面視における外周面１０４ｂの半径をｒとしたとき、浸漬管１０４の中心軸から水平方向に２×ｒを超えて離間した位置にカメラ１１が設けられる場合、浸漬管１０４の内周面１０４ａの上端側の撮影範囲が狭くなる。従って、撮影時においてカメラ１１は、平面視で、浸漬管１０４の中心軸から２×ｒを超えて離間しない位置に設けられていることが好ましい。

この診断支援装置１０では、一本の浸漬管１０４に対し、三台のカメラ１１が浸漬管１０４の斜め下方で浸漬管１０４の中心軸まわりに等角度間隔で配置されている。従って、三台のカメラ１１によって、浸漬管１０４の内周面１０４ａ（具体的には内張耐火物αの表面）を全周域に亘って撮影することができる。

内周面１０４ａの全周域に亘って診断を行うためには、一本の浸漬管１０４に対し三台以上のカメラ１１を用いて異なる方向から撮影することが好ましい。ただし、診断時間の短縮を図るために、一本の浸漬管１０４に対し一台又は二台のカメラ１１を設置し、内周面１０４ａの全周域の一部領域のみを診断してもよい。

浸漬管１０４の内周面１０４ａのうち、平面視においてＲＨ脱ガス槽１００の中心軸に近い領域には、亀裂が入りやすい傾向がある。従って、カメラ１１の一台以上は、この箇所を撮影できる位置に設置することが好ましい。

図４に示されるように、各カメラ１１は斜め上向きになるように配置され、その光軸は浸漬管１０４の中心軸から傾いていることが好ましい。この場合、各カメラ１１によって、一本の浸漬管１０４の内周面１０４ａの下端から上端までを一度に撮影することができる。従って、三台のカメラ１１によって、一本の浸漬管１０４の内周面１０４ａを全体に亘って撮影することができる。

画像処理装置１７は配線等（図示省略）によって各カメラ１１に接続される。画像処理装置１７にはモニタ１９が接続される。画像処理装置１７及びモニタ１９は、ＲＨ脱ガス槽１００から離れた場所（例：操作室）に設置される。画像処理装置１７は、カメラ１１から浸漬管１０４の内周面１０４ａの撮影画像のデータに対して、画像処理を行う。そして、画像処理装置１７はその画像をモニタ１９に表示する。これにより、亀裂を判別し、亀裂及びその長さを特定することができる。

浸漬管１０４の内周面１０４ａが撮影されるとき、浸漬管１０４はＲＨ処理直後の高温状態であり、浸漬管１０４の内張耐火物αは放熱により自己発光している。これにより、照明がなくても撮影を行える。その際、亀裂の部分は自己発光が特に強く、その一方で亀裂のない健全な部分は自己発光が弱い。また、亀裂の部分に影が現れることもある。亀裂の部分とその周囲の耐火物表面との間に凹凸が生じるためである。従って、撮影した画像において、亀裂の部分は、健全な部分よりも明るく又は暗く表示される。

画像処理装置１７は、カメラ１１から撮影画像のデータに対して、画像の明暗が鮮明になるように画像処理を行う。そして、画像処理装置１７は画像をモニタ１９に表示する。従って、画像の明暗から亀裂を判別し特定することができる。もちろん、亀裂の長さも特定することができる。その際、画像処理装置１７によって画像解析が行われ、亀裂の長さが算出されることも可能である。
図７は、画像処理装置１７により画像処理された内周壁１０４ａの撮影画像である。この図７に示す例では、内周壁１０４ａの周方向に線状に延びる影が目視により確認でき、これを亀裂として特定することができる。特に、高温のＲＨガス槽の補修について十分な経験がある作業者であれば、カメラ１１の撮影画像を目視により確認することで、亀裂の有無を容易に判別し特定することができる。同様に、撮影時のカメラ１１は固定されており、且つＲＨ脱ガス槽の寸法も同じであるため、冷間状態のＲＨ脱ガス槽にスケールなどを張り付けて撮影した画像と比較することなどの方法により、撮像画像から、亀裂の長さを容易に測定する事が出来る。
なお、必然的に内張耐火物αの輪郭も判別できることから、内張耐火物αの溶損状況も特定することができる。
従って、浸漬管１０４の内張耐火物αの表面性状（亀裂の有無、亀裂の長さ）を適確に診断でき、補修の要否判断、及び補修方法の選択（具体的には、オンラインでの吹付補修、又はオフラインでの圧入補修）を適切に行うことができる。

カメラ１１としては周知のもの（例：ＣＣＤカメラ、ＣＭＯＳカメラ）を適用すればよい。また、画像処理装置１７としても周知のもの（例：パーソナルコンピュータ）を適用すればよい。モニタ１９としても周知のものを適用すればよい。ただし、一般に、内張耐火物αの骨材の平均粒径は３〜５ｍｍ程度である。亀裂の補修に用いられる補修材の平均粒径は１ｍｍ程度である。これらのことから、最低１ｍｍ程度の長さの亀裂を特定できることが望ましい。従って、最低１ｍｍ程度の長さの亀裂を特定できるように、カメラ１１、画像処理装置１７及びモニタ１９の性能（画素数、解像度）を選定することが望ましい。

カメラ１１の被写体は、ＲＨ処理直後の高温状態（自己発光状態）の内張耐火物αである。そのため、カメラ１１は、被写体である内張耐火物α（浸漬管１０４の内周面１０４ａ）が熱による自己発光状態のときに撮影が可能な性能を有することが好ましい。自己発光状態の被写体の温度は、例えば５００℃〜１７００℃である。

ＲＨ脱ガス処理直後の浸漬管１０４の内周面１０４ａは、放熱により自己発光していることから、カメラ１１の露光時間の設定と被写体の輝度の関係によっては一度の撮影だけでは内周面１０４ａの亀裂の有無を適確に判断できない場合がある。従って、診断支援装置１０は、カメラ１１の露光時間を撮影ごとに変化させて複数回の撮影を行うようにカメラ１１を制御するカメラ制御部を備えることが好ましい。例えば、露光時間を５ｍｓ〜３００ｍｓの範囲内で互いに変化させながら複数の画像をそれぞれのカメラ１１で撮影して、その中から適切に撮影できたものを選択して使うことで、適確な診断を行うことが可能である。ＲＨ処理直後の高温状態の内張耐火物αが被写体である場合、例えば、前記露光時間を５ｍｓ〜１００ｍｓの範囲内で変化させながら１０〜２０回の撮影を行うことが好ましい。吹付後など低温状態の内張耐火物αが被写体である場合、例えば、前記露光時間を１０ｍｓ〜２００ｍｓの範囲で変化させながら、１５〜３０回の撮影を行うことが好ましい。

本実施形態に係る診断支援装置１０では、図４に示すように、六台のカメラ１１が一台のテーブル１３の上に固定され、このテーブル１３がテーブル移動機構１５により移動可能とされている。従って、六台のカメラ１１を同時に移動することによりＲＨ脱処理直後の浸漬管１０４の内周面１０４ａを迅速に撮影することができる。テーブル１３の上でカメラ１１が固定される位置は、後述する撮影位置に配置された際に、２本の浸漬管１０４の各々の中心軸からほぼ等距離で且つ内周面１０４ａに重複せず、内周面１０４ａから少し離間した位置に設定される。

テーブル移動機構１５は、図５に示す撮影位置と、図６に示す退避位置との間でテーブル１３を移動させる。
撮影位置では、テーブル１３がＲＨ脱ガス槽１００の真下となる位置に配置され、これにより、平面視においてカメラ１１が浸漬管１０４の内周面１０４ａに重複しない位置に配置される。
退避位置では、テーブル１３がＲＨ脱ガス槽１００の真下から離れた位置に配置され、これにより、平面視においてカメラ１１がＲＨ脱ガス槽１００に重複しない位置に配置される。

図４〜図６に示すように、テーブル移動機構１５は、地面Ｇから鉛直方向に延びる支柱１５ａと、支柱１５ａから水平方向に延びるとともに、支柱１５ａの軸を中心として旋回可能にテーブル１３を支持するアーム１５ｂとにより構成される。
この構成によれば、アーム１５ｂの旋回のみにより、テーブル１３を撮影位置と退避位置との間で簡単に移動させることができる。これにより、診断に要する時間が例えば３分以内（７０秒以内も可能）に抑えられる。例えば、カメラ１１による撮影時間は１０秒未満〜１分程度であり、テーブル１３の移動時間が１〜２分である。ここでいう診断に要する時間とは、退避位置から撮影位置までのテーブル１３の移動時間、カメラ１１による撮影時間、及び画像の処理時間の合計を意味する。

以下、テーブル１３を移動させるタイミングの一例を説明する。
先行チャージのＲＨ処理中、テーブル１３は退避位置に置かれる。ＲＨ処理後、ＲＨ脱ガス槽１００が上昇し、取鍋（図示省略）が次工程に搬送される。その後、アーム１５ｂが旋回し、テーブル１３が撮影位置に移動する。そして、撮影位置において、カメラ１１による撮影を行う。

診断が終わると、アーム１５ｂが旋回し、テーブル１３が退避位置に移動する。そして、テーブル１３が退避位置に移動した状態で適切な方法による補修が必要に応じて行われ、後行チャージのＲＨ処理の準備が開始される。

このように、本実施形態の診断支援装置１０によれば、浸漬管１０４の内張耐火物αの表面性状（亀裂の有無、亀裂の長さ）を適確に診断できる。これにより、補修の要否判断、及び補修方法の選択を適切に行うことができる。その結果、適切な方法によって亀裂の補修を行うことができ、ＲＨ脱ガス処理の効率性を高めることが可能になる。

本実施形態に係る診断支援装置１０は、テーブル１３を移動させている途中に浸漬管１０４から滴下する溶融物がカメラ１１に衝突することや、撮影中にテーブル１３に衝突して跳ね返る溶融物がカメラ１１に衝突することを防ぐために、カメラ１１を収容する収容ケース３０がテーブル１３に固定されてもよい。以下、この構成について図８に基づき詳細に説明する。

図８は、診断支援装置１０が収容ケース３０を備える場合における、カメラ１１の周辺の構造を水平方向から見たときの模式図である。図８に示すように、収容ケース３０は、カメラ１１の周囲を囲うようにテーブル１３の上面に立設される周壁３０ａと、カメラ１１の上方を覆うように周壁３０ａの上縁に設けられる天板３０ｂとを有する。

各カメラ１１は個別に収容ケース３０に収容される。各収容ケース３０の上面の一部は透明な耐熱ガラス３１であり、各カメラ１１は耐熱ガラス３１を通じて浸漬管１０４の内周面１０４ａを撮影できる。耐熱ガラス３１は収容ケース３０の上面の全域に設けられていても構わない。耐熱ガラス３１としては公知のものを適用すればよい。

診断支援装置１０が収容ケース３０及び耐熱ガラス３１を備える場合であっても、撮影位置では、平面視においてカメラ１１が浸漬管１０４の内周面１０４ａに重複しない位置に配置される。耐熱ガラス３１により、内周面１０４ａから滴下する溶融物がカメラ１１に衝突することは防げるが、耐熱ガラス３１に溶融物が衝突すると耐熱ガラス３１の透明性等を損ない、場合によっては、耐熱ガラス３１に穴が開きカメラ１１の損傷を招き、適切な撮影が阻害される虞があるためである。

なお、収容ケース３０の一つの側面には扉（図示省略）が設けられている。扉を開けてカメラ１１の姿勢を微調整するためである。

カメラ１１は、透明な耐熱ガラス３１を通して撮影位置において内周面１０４ａを撮影するため、耐熱ガラス３１の破損を防ぐことが望ましい。従って、図８に示すように、耐熱ガラス３１を覆うことが可能な蓋３３と、この蓋３３を開閉する蓋開閉機構３５とを有することが好ましい。これにより、テーブル１３を移動させている途中に浸漬管１０４から滴下する溶融物が耐熱ガラス３１の上面に衝突することを防ぐことができる。
蓋３３は、耐熱ガラス３１の全面を覆うように設置されることが好ましいが、収容ケース３０内のカメラ１１の上方近傍のみを覆うように設置されてもよい。

図８に示す例では、蓋開閉機構３５は、第一突起３５ａ、第二突起３５ｂ、エアシリンダ３５ｃ、及びヒンジ３５ｄにより構成されている。
第一突起３５ａは、鉛直方向上向きに突出するように収容ケース３０の上面に設けられる。
第二突起３５ｂは、鉛直方向上向きに突出するように蓋３３の上面に設けられる。
エアシリンダ３５ｃは、一端が第一突起３５ａの先端に回動可能に連結され、他端が第二突起３５ｂの先端に回動可能に連結される。
ヒンジ３５ｄは、第一突起３５ａと第二突起３５ｂとの中間位置において、蓋３３の縁部と収容ケース３０の上面とを回動可能に連結する。
この構成によれば、エアシリンダ３５ｃの伸縮により、蓋３３がヒンジ３５ｄを中心に回動し、耐熱ガラス３１の領域が開閉される。

蓋開閉機構３５は、テーブル１３が撮影位置にあるときに蓋３３が開き、テーブル１３が移動しているときに蓋３３が閉じた状態となるように蓋３３の開閉を制御することが好ましい。この場合、テーブル１３の移動中に浸漬管１０４の内周面１０４ａから高温の溶融物が落下しても、その溶融物が耐熱ガラス３１に衝突することを防止できる。

以下、診断支援装置１０が収容ケース３０、耐熱ガラス３１、蓋３３、及び蓋開閉機構３５を備える場合における、テーブル１３を移動させるタイミングの一例を説明する。
先行チャージのＲＨ処理中、テーブル１３は退避位置に置かれる。このとき、各耐熱ガラス３１上の蓋３３は閉じていることが好ましい。ＲＨ処理後、ＲＨ脱ガス槽１００が上昇し、取鍋（図示省略）が次工程に搬送される。その後、アーム１５ｂが旋回し、蓋３３が閉じている状態でテーブル１３が撮影位置に移動する。そして、撮影位置において、エアシリンダ３５ｃが作動し、蓋３３が開き、カメラ１１による撮影を行う。

診断が終わると、エアシリンダ３５ｃが作動し、蓋３３が閉じる。そして、アーム１５ｂが旋回し、蓋３３が閉じている状態でテーブル１３が退避位置に移動する。そして、テーブル１３が退避位置に移動した状態で適切な方法による補修が必要に応じて行われ、後行チャージのＲＨ処理の準備が開始される。

この診断支援装置１０は、さらに、収容ケース３０内にガスを供給するガス供給機構を備えることが好ましい。この場合、収容ケース３０内への常温のガスの供給によって、収容ケース３０内の圧力が収容ケース３０外部の圧力（大気圧）よりも高まる。そのため、収容ケース３０外部の粉塵が収容ケース３０内に侵入することはない。その結果、粉塵に起因するカメラ１１の動作不良を防止できる。また、収容ケース３０内へのガスの供給によって、収容ケース３０内をガスが流通する。そのため、収容ケース３０内の温度が異常に上昇することはない。その結果、カメラ１１の熱損傷を防止できる。

典型的な例として、収容ケース３０内に供給されるガスは空気である。この場合、ガス供給機構は、例えば、配管、バルブ及びコンプレッサを含む。配管は収容ケース３０とコンプレッサとを連絡する。バルブは配管の経路を開閉する。コンプレッサは圧縮空気を生む。なお、ガスは不活性ガス（例：アルゴンガス、窒素ガス）でもよい。

上記の診断支援装置１０は、さらに、収容ケース３０内の温度を測定する温度計を備えることが好ましい。この場合、温度計によって収容ケース３０内の温度が監視される。例えば、収容ケース３０内の温度が任意の温度を超えた場合、警報が発せられたり、ガス供給機構からのガス供給量が増やされたりする。これにより、カメラ１１の熱損傷を防止できる。尚、温度の測定箇所は特に限定されず、例えば収容ケース３０内の壁温を測定すればよい。

（第二実施形態）
以下、本発明の第二実施形態に係るＲＨ脱ガス槽診断支援方法（以下、単に「診断支援方法」と呼ぶ）について説明する。
本実施形態に係る診断支援方法では、図９に示すフローチャートのうち、撮影工程Ｓ１と、画像処理工程Ｓ２とを順番に実施する。これらの工程Ｓ１、Ｓ２は、先行チャージのＲＨ脱ガス処理を完了してから、後行チャージのＲＨ脱ガス処理を開始するまでの間に行われる。

まず、撮影工程Ｓ１では、ＲＨ脱ガス処理の終了後に、例えば第一実施形態に係る診断支援装置１０のカメラ１１により浸漬管１０４の内周面１０４ａを撮影する。
具体的には、ＲＨ脱ガス処理の直後の高温状態の浸漬管１０４に対し、平面視においてカメラ１１が浸漬管１０４の内周面１０４ａよりも外側に配置された状態で、浸漬管１０４の内周面１０４ａを下方から見た画像を撮影し、データを取得する。

次に、画像処理工程Ｓ２では、画像処理装置により、撮影工程Ｓ１で取得した浸漬管１０４の内周面１０４ａのデータの画像処理を行う。

このような一連の工程Ｓ１、Ｓ２を含む診断支援方法では、浸漬管１０４の内周面１０４ａの画像を得ることができるため、亀裂の有無と長さを特定して補修の要否と補修工法を決定することが可能となる。このため、必要以上に補修時間を消費することを回避することができる。従って、先行チャージのＲＨ脱ガス処理と後行チャージのＲＨ脱ガス処理との間に必要最低限の補修を行うことができるため、ＲＨ脱ガス処理の効率性を高めることが可能になる。

（第三実施形態）
以下、本発明の第三実施形態に係るＲＨ脱ガス槽診断方法（以下、単に「診断方法」と呼ぶ）について説明する。
本実施形態に係る診断方法では、図９に示すフローチャートのうち、撮影工程Ｓ１と、画像処理工程Ｓ２と、亀裂特定工程Ｓ３と、補修工法決定工程Ｓ４とを順番に実施する。これらの工程Ｓ１〜Ｓ４は、先行チャージのＲＨ脱ガス処理を完了してから、後行チャージのＲＨ脱ガス処理を開始するまでの間に行われる。

まず、撮影工程Ｓ１では、ＲＨ脱ガス処理の終了後に、例えば第一実施形態に係る診断支援装置１０のカメラ１１により浸漬管１０４の内周面１０４ａを撮影する。
具体的には、ＲＨ脱ガス処理の直後の高温状態の浸漬管１０４に対し、平面視においてカメラ１１が浸漬管１０４の内周面１０４ａよりも外側に配置された状態で、浸漬管１０４の内周面１０４ａを下方から見た画像を撮影し、データを取得する。

次に、画像処理工程Ｓ２では、画像処理装置により、撮影工程Ｓ１で取得した浸漬管１０４の内周面１０４ａのデータの画像処理を行う。
そして、亀裂特定工程Ｓ３では、画像処理されたデータに基づき、浸漬管１０４の内周面１０４ａに生じた亀裂の有無を特定する。このとき、亀裂の長さも特定する。この特定は、例えば上記した診断支援装置１０の画像処理装置１７を用いて自動的に行ってもよい。

そして、補修工法決定工程Ｓ４では、亀裂の有無及び長さに応じて、補修の要否と補修工法を決定する。
例えば、亀裂があることを特定した場合は、その亀裂の長さが所定の閾値以下であれば吹付補修を実施し、所定の閾値超であれば圧入補修を実施することを決定する。

図３に示すグラフを参照して既に説明したように、本発明者らは、吹付補修前の亀裂長さが２０ｍｍ以下の場合、吹付補修により亀裂の進展が好適に抑制され、吹付補修前の亀裂長さが２０ｍｍを超える場合、吹付補修を行っても亀裂の進展が抑制できないことを発見した。なお、吹付補修により亀裂の進展が好適に抑制される吹付補修前の亀裂の長さの閾値は、真空脱ガス槽及び浸漬管の寸法、並びに、耐火物の材質及び寸法により変動する。図３を作成する際に用いた真空脱ガス槽においては、吹付補修前の亀裂の長さの閾値は２０ｍｍであった。
そこで、補修工法決定工程Ｓ４では、個々の真空脱ガス槽毎に図３のようなグラフを作成した上で所定の閾値を設定することが好ましい。具体的には、図３に示すように、吹付補修を実施した場合について「補修前の亀裂長さ」と「亀裂進展速度」との関係を実験又はシミュレーションにより求め、「亀裂進展速度」が急激に増加するときの「補修前の亀裂長さ」を閾値として設定してもよい。例えば、所定の閾値は１０ｍｍ〜３０ｍｍの間の値であればよく、１５ｍｍ〜２５ｍｍの間の値であってもよい。
尚、亀裂特定工程Ｓ３において亀裂が無いことを特定した場合、又は、微小な長さ（例えば５ｍｍ以下）の亀裂のみが特定された場合には、補修を行わずに後行チャージのＲＨ脱ガス処理を開始してもよい。

このような一連の工程Ｓ１〜Ｓ４を含む診断方法では、亀裂の有無と長さに基づき補修の要否と補修工法が決定されるため、必要以上に補修時間を消費することを回避することができる。従って、先行チャージのＲＨ脱ガス処理と後行チャージのＲＨ脱ガス処理との間に必要最低限の補修を行うことができるため、ＲＨ脱ガス処理の効率性を高めることが可能になる。

（第四実施形態）
本発明の第四実施形態に係るＲＨ脱ガス槽補修方法では、上述の補修工法決定工程Ｓ４で決定した補修工法に基づき浸漬管１０４の内周面１０４ａ（内張耐火物α）を補修する。
このとき、浸漬管１０４の内周面１０４ａの内張耐火物αだけではなく、下部槽１０３の内張耐火物αも同時に補修することが好ましい。
１つのＲＨ脱ガス装置において、上述の撮影工程Ｓ１から補修工法決定工程Ｓ４までに要する時間は１分〜３分であり、吹付補修に要する時間は、５分〜１０分である。連続操業工程において、先行チャージのＲＨ脱ガス処理と後行チャージのＲＨ脱ガス処理間の時間は１５分〜２５分であるため、吹付補修後にＲＨ脱ガス槽を余熱する時間を設定することが可能である。

以上、本発明を具体的な実施形態に基づき説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
上述の実施形態では、浸漬管１０４を二本有するＲＨ脱ガス槽１００を真空脱ガス槽として用いているが、浸漬管１０４を一本のみ有するＤＨ脱ガス槽を真空脱ガス槽として用いてもよい。
上述の実施形態では、カメラ１１を固定するテーブル１３を用いているが、テーブル１３を用いることなく、カメラ１１をアーム１５ｂの先端に直接固定する構成としてもよい。
上述の実施形態では、カメラ１１は浸漬管１０４の内周面１０４ａを斜め下方から見た画像を直接的に撮影しているが、耐熱ミラー等を用いることで、浸漬管１０４の内周面１０４ａを斜め下方から見た画像を間接的に撮影してもよい。

上述の実施形態では、テーブル移動機構１５が支柱１５ａとアーム１５ｂとによりテーブル１３を回動させて移動させているが、テーブル移動機構１５はテーブル１３を直進移動させる構成であってもよい。
上述の実施形態では、各カメラ１１が個別に収容ケース３０に収容されているが、収容ケース３０の平面視形状をカメラの配置に合わせて変更し、複数台のカメラ１１を収容してもよい。
上述の実施形態では、蓋開閉機構３５としてエアシリンダ３５ｃを用いているが、油圧シリンダ等の流体圧シリンダを用いてもよい。また、電動モータ等を用い、蓋３３を回動させることなく収容ケース３０の上面に沿ってスライドさせる構成としてもよい。

本発明の診断支援装置は、ＲＨ法やＤＨ法などによる真空脱ガス処理に有効に利用できる。

１０ 診断支援装置
１１ カメラ
１３ テーブル
１５ テーブル移動機構
１５ａ 支柱
１５ｂ アーム
１７ 画像処理装置
１９ モニタ
３０ 収容ケース
３０ａ 周壁
３０ｂ 天板
３１ 耐熱ガラス
３３ 蓋
３５ 蓋開閉機構
３５ａ 第一突起
３５ｂ 第二突起
３５ｃ エアシリンダ
３５ｄ ヒンジ
１００ ＲＨ脱ガス槽
１０１ 上部槽
１０２ 中間槽
１０３ 下部槽
１０４ 浸漬管
１０４ａ 内周面
１０４ｂ 外周面
１０４ｃ 底面
α 内張耐火物
Ｇ 地面

Claims (16)

1. 下方に延びた浸漬管を有する真空脱ガス槽の診断支援装置であって、
   平面視において前記浸漬管の内周面よりも外側に配置された状態で、前記浸漬管の前記内周面を斜め下方から見た画像を撮影し、前記画像をデータとして取得するカメラと、
   前記カメラに接続され、前記データの画像処理を行う画像処理装置と、
   を備えることを特徴とする診断支援装置。
2. 前記カメラを固定するテーブルと、
   平面視において前記カメラが前記浸漬管の前記内周面に重複しない位置に配置される撮影位置と、平面視において前記カメラが前記真空脱ガス槽に重複しない位置に配置される退避位置との間で前記テーブルを移動させるテーブル移動機構と、
   を更に備えることを特徴とする請求項１に記載された診断支援装置。
3. 前記テーブル移動機構は、
   鉛直方向に延びる支柱と、
   前記支柱から水平方向に延びるとともに、前記支柱の軸を中心として旋回可能に前記テーブルを支持するアームと、
   を備えることを特徴とする請求項２に記載された診断支援装置。
4. 前記テーブルに固定され、前記カメラを収容する収容ケースを更に備え、
   前記収容ケースの上面の少なくとも一部が耐熱ガラスである
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載された診断支援装置。
5. 前記収容ケースが、
   前記耐熱ガラスの少なくとも一部を覆う蓋と、
   前記テーブルが前記撮影位置にあるときに前記蓋が開き、前記テーブルが移動しているときに前記蓋が閉じた状態となるように前記蓋を開閉させる蓋開閉機構と、
   を備えることを特徴とする請求項４に記載された診断支援装置。
6. 前記収容ケース内にガスを供給するガス供給機構
   を更に備えることを特徴とする請求項４又は５に記載された診断支援装置。
7. 前記収容ケース内の温度を測定する温度計
   を更に備えることを特徴とする請求項４〜６のいずれか一項に記載された診断支援装置。
8. 前記カメラの露光時間を５ｍｓ〜３００ｍｓの範囲内で変化させながら複数の前記画像を撮影するカメラ制御部
   を更に備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載された診断支援装置。
9. 前記カメラが、平面視において前記浸漬管の外周面よりも外側に配置された状態で前記浸漬管の前記内周面を撮影する
   ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載された診断支援装置。
10. 前記カメラが、平面視において前記浸漬管の中心軸まわりに複数配置される
    ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載された診断支援装置。
11. 前記カメラが、前記浸漬管の前記内周面を全周に亘り撮影する
    ことを特徴とする請求項１０に記載された診断支援装置。
12. 前記カメラが、前記浸漬管の前記内周面のうち、平面視において前記真空脱ガス槽の中心軸に最も近い領域を撮影する
    ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載された診断支援装置。
13. 前記真空脱ガス槽が、前記浸漬管を二本有するＲＨ脱ガス槽である
    ことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載された診断支援装置。
14. 請求項１〜１３のいずれか一項に記載された診断支援装置を用いた真空脱ガス槽の診断支援方法であって、
    前記カメラにより前記浸漬管の前記内周面を斜め下方から見た画像を撮影し、データを取得する撮影工程と、
    前記画像処理装置により、前記撮影工程で取得した前記データの画像処理を行う画像処理工程と、
    を備えることを特徴とする診断支援方法。
15. 請求項１〜１３のいずれか一項に記載された診断支援装置を用いた真空脱ガス槽の診断方法であって、
    前記カメラにより前記浸漬管の前記内周面を斜め下方から見た画像を撮影し、データを取得する撮影工程と、
    前記画像処理装置により、前記撮影工程で取得した前記データの画像処理を行う画像処理工程と、
    画像処理された前記データに基づき、前記浸漬管の前記内周面の亀裂の有無と長さを特定する亀裂特定工程と、
    前記亀裂特定工程で特定した前記亀裂の有無と長さに応じて、補修の要否と補修工法を決定する補修工法決定工程と、
    を有することを特徴とする診断方法。
16. 請求項１５に記載された診断方法を用いた補修方法であって、
    請求項１５に記載された前記補修工法決定工程で決定した補修工法で前記浸漬管の前記内周面を補修する
    ことを特徴とする補修方法。