JP6831306B2 - 溶滓量測定装置および溶滓量測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、出銑口から取り出された出銑滓流に含まれる溶滓の量を測定する技術に関する。

竪型炉の一例として高炉がある。高炉内には、溶銑（溶けた状態の鉄）および溶滓（溶けた状態のスラグ）を含む高温溶融物がある。高炉の出銑口から取り出された高温溶融物は、出銑滓流と呼ばれている。出銑滓流は、出銑樋を流れ、ここで、溶銑と溶滓とに分離され、溶銑はトピードカーに移され、次の工程に送られる。溶滓は、水砕設備に送られ、水砕スラグにされる。水砕スラグは、セメント原料等として再利用される。

高炉内の高温溶融物の量が多すぎると、炉況が悪くなり、高炉の操業に支障が生じる。このため、高炉内の高温溶融物の量の管理が重要である。出銑滓流に含まれる溶銑および溶滓のそれぞれの量が分かれば、高炉内の高温溶融物の量が分かる。出銑滓流に含まれる溶銑の量は、溶銑が入っているトピードカーの重量と溶銑が入っていないトピードカーの重量とを用いて、正確に求めることができる。

出銑滓流に含まれる溶滓の量は、水砕スラグから求めることができるが、信頼性が高くない。そこで、特許文献１は、出銑滓流の速度および幅を画像処理で求め、速度および幅を変数として含む所定の式を用いて、出銑滓流に含まれる溶滓の量を高精度に測定する技術を開示している。出銑滓流の幅は、出銑滓流が流れる方向と交差する方向の出銑滓流のサイズであり、言い換えれば、出銑滓流が流れ方向に垂直な出銑滓流の断面の直径である。

特開２０１６−６２２１号公報

出銑滓流は、出銑口から取り出されるので、出銑口の下側部分付近に、堆積物が成長しやすい。この堆積物は、スラグおよび鉄の少なくとも一方を含むと考えられる。特許文献１に開示された技術は、出銑口付近の出銑滓流（言い換えれば、出銑口から出た直後の出銑滓流）の画像を用いて、出銑滓流の幅を算出する。出銑口の下側部分付近に堆積物が成長している場合、出銑口付近の出銑滓流の下側部分は、堆積物で覆われ、この状態で、画像に写る。出銑滓流と堆積物とは同じように見えるので、出銑滓流の下側部分と堆積物とは区別することが困難である。このため、出銑口の下側部分付近に堆積物が成長している場合、出銑滓流の幅を正確に算出できず、この結果、出銑滓流に含まれる溶滓の量の測定精度が低下することになる。

本発明の目的は、出銑口から取り出された出銑滓流の画像を基にして、出銑滓流に含まれる溶滓の量を測定する機能に加えて、出銑口の下側部分付近に堆積物が成長しているか否かを判定する機能を有する溶滓量測定装置および溶滓量測定方法を提供することである。

本発明の第１局面に係る溶滓量測定装置は、竪型炉の出銑口付近の出銑滓流が複数の時刻で撮像されることにより得られた複数の画像を取得する取得部と、前記取得部が取得した複数の画像を基にして、前記出銑滓流の速度および幅を算出し、前記速度および前記幅を変数として含む所定の式を用いて、前記出銑口から取り出された溶滓の量を算出する算出部と、前記取得部が取得した複数の画像に写された、前記出銑滓流の下側部分の像を基にして、前記出銑口の下側部分付近に堆積物が成長しているか否かを判定する判定部と、を備える。

本発明の第１局面に係る溶滓量測定装置は、竪型炉の出銑口付近の出銑滓流（竪型炉の出銑口から排出され、出銑口付近を流れる出銑滓流）が複数の時刻で撮像されることにより得られた複数の画像を基にして、出銑滓流の速度および幅を算出し、速度および幅を変数として含む所定の式を用いて、出銑口から取り出された溶滓の量を算出する。これは、例えば、特許文献１に開示された技術によって実現することができる。

出銑滓流の幅とは、出銑滓流が流れる方向と交差する方向の出銑滓流のサイズである。出銑滓流の速度および幅の算出に用いる複数の画像と、堆積物の成長の判定に用いる複数の画像とは、同じでもよいし、異なっていてもよい。

本発明者は、上記複数の画像に写された、出銑滓流の下側部分の像を基にすれば、出銑口の下側部分付近に堆積物が成長しているか否かを判定できることを見出した。これについて、詳しく説明する。出銑滓流の下側部分の像は、別の表現を用いれば、出銑滓流の像の下端であり、例えば、出銑滓流の像の中央より下に位置し、背景との境界を含む像である。本発明者は、短い時間間隔（例えば、１００分の１秒以下）の場合、出銑滓流の下側部分の形状は変化するが、堆積物の形状は変化しないことを見出した（別の表現を用いれば、出銑滓流の下側部分は動くが、堆積物は動かない）。これは、以下の理由からと思われる。出銑口付近の出銑滓流は、出銑口から空間中に放出された状態であるので、出銑滓流の下側部分の形状は絶えず変化している。このため、短い時間間隔であっても、出銑滓流の下側部分の形状は変化している。これに対して、堆積物は、固体であり、堆積物が成長することにより、堆積物の形状は変化するが、短い時間間隔の場合、堆積物の形状はほとんど変化しない（又は変化しない）。

従って、所定時間間隔において、出銑滓流の下側部分の像の形状の変化が比較的大きいとき、出銑口付近の出銑滓流の下側部分が、堆積物で覆われていない状態であると見なすことができる。よって、判定部は、出銑口の下側部分付近に堆積物が成長していないと判定する。これに対して、所定時間間隔において、出銑滓流の下側部分の像の形状の変化が比較的小さいとき、出銑口付近の出銑滓流の下側部分が、堆積物で覆われている状態であると見なすことができる。よって、判定部は、出銑口の下側部分付近に堆積物が成長していると判定する。

以上説明したように、本発明の第１局面に係る溶滓量測定装置によれば、出銑口から取り出された出銑滓流の画像を基にして、出銑滓流に含まれる溶滓の量を測定する機能に加えて、出銑口の下側部分付近に堆積物が成長しているか否かを判定する機能を有する。

ここで、出銑口から取り出された溶滓の量（溶滓量Ｍ_ｓ）の算出の仕方の一例を説明する。算出部は、式（１）を用いて、単位時間当たりに出銑口から取り出される溶滓の量（溶滓量ｍ_ｓ）を算出する。

溶銑量ｍ_ｆは、例えば、溶銑が入っているトピードカーの重量と溶銑が入っていないトピードカーの重量とを基にして、求めることができる。出銑滓流の半径ｒは、出銑滓流の流れ方向に垂直な出銑滓流の断面の半径であり、出銑滓流の幅の半分である。補正係数ｋは、例えば、０≦ｋ≦１である。

算出部は、溶滓量ｍ_ｓを時間積分することにより、溶滓量Ｍ_ｓを算出する。

上記構成において、前記判定部は、前記所定時間間隔において、前記像の形状の変化が大きくなるに従って値が大きくなり、前記像の形状の変化が小さくなるに従って値が小さくなる指標値を、前記像を基にして算出し、前記指標値が、予め定められたしきい値を超えているとき、前記像の形状の変化が比較的大きいと見なし、前記出銑口の下側部分付近に前記堆積物が成長していないと判定し、前記指標値が前記しきい値以下のとき、前記像の形状の変化が比較的小さいと見なし、前記出銑口の下側部分付近に前記堆積物が成長していると判定する。

この構成は、出銑口の下側部分付近に堆積物が成長しているか否かの判定について、この判定の仕方の一例を規定している。指標値は、所定時間間隔において、出銑滓流の下側部分の像の形状の変化が大きくなるに従って、大きくなり、その像の形状の変化が小さくなるに従って、小さくなる。従って、指標値を用いれば、出銑口の下側部分付近に堆積物が成長しているか否かを判定することができる。なお、指標値と逆の変化を示す第２の指標値でもよい。第２の指標値は、所定時間間隔において、出銑滓流の下側部分の像の形状の変化が大きくなるに従って、小さくなり、その像の形状の変化が小さくなるに従って、大きくなる。判定部は、第２の指標値が、予め定められたしきい値以下のとき、出銑口の下側部分付近に堆積物が成長していないと判定し、第２の指標値が、しきい値を超えているとき、出銑口の下側部分付近に堆積物が成長していると判定する。

上記構成において、前記判定部が、前記出銑口の下側部分付近に前記堆積物が成長していると判定したとき、所定の報知をする報知部をさらに備える。

この構成によれば、溶滓量測定装置のユーザーに、出銑口の下側部分付近に堆積物が成長していることを報知することができる。

本発明の第２局面に係る溶滓量測定方法は、竪型炉の出銑口付近の出銑滓流が複数の時刻で撮像されることにより得られた複数の画像を取得する第１ステップと、前記第１ステップで取得した複数の画像を基にして、前記出銑滓流の速度および幅を算出し、前記速度および前記幅を変数として含む所定の式を用いて、前記出銑口から取り出された溶滓の量を算出する第２ステップと、前記第１ステップで取得した複数の画像に写された、前記出銑滓流の下側部分の像を基にして、前記出銑口の下側部分付近に堆積物が成長しているか否かを判定する第３ステップと、を備える。

本発明の第２局面に係る溶滓量測定方法は、本発明の第１局面に係る溶滓量測定装置を方法の観点から規定しており、本発明の第１局面に係る溶滓量測定装置と同様の作用効果を有する。

本発明によれば、出銑口から取り出された出銑滓流の画像を基にして、出銑滓流に含まれる溶滓の量を測定する機能に加えて、出銑口の下側部分付近に堆積物が成長しているか否かを判定する機能を有する溶滓量測定装置および溶滓量測定方法を提供することができる。

高炉の出銑口から取り出された出銑滓流の処理を説明する説明図である。 実施形態に係る溶滓量測定装置の構成を示すブロック図である。 連続する２つの画像のうち、先に撮像された画像の例を示す第１画像の画像図である。 連続する２つの画像のうち、後に撮像された画像の例を示す第１画像の画像図である。 第３関心領域が設定された第１画像を示す画像図である。 第３関心領域が設定された第１画像を示す画像図である。 堆積物が成長していない状態で撮像された第１画像から切り出された画像に対する画像処理を説明する説明図である。 出銑口の下側部分付近に堆積物が成長している状態で撮像された、連続する２つの画像のうち、先に撮像された画像の例を示す第１画像の画像図である。 出銑口の下側部分付近に堆積物が成長している状態で撮像された、連続する２つの画像のうち、後に撮像された画像の例を示す第１画像の画像図である。 堆積物が成長している状態で撮像された第１画像から切り出された画像に対する画像処理を説明する説明図である。 実施形態に係る溶滓量測定装置が、出銑口の下側部分付近に堆積物が成長しているか否かを判定する動作を説明するフローチャートである。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。各図において、同一符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その構成について、既に説明している内容については、その説明を省略する。

実施形態では、竪型炉として、高炉を例にして説明する。図１は、高炉１０の出銑口１１から取り出された出銑滓流３０の処理を説明する説明図である。出銑口１１の下方には、出銑樋２０の端部２０ａが位置している。出銑口１１から取り出された出銑滓流３０（出銑口１１から排出された出銑滓流３０）は、出銑樋２０の所定箇所に落ちて、出銑樋２０を流れる。この所定箇所には、出銑樋２０を覆う出銑樋カバー２１が配置されている。出銑樋カバー２１により、所定箇所に落ちた出銑滓流３０が外部に飛散することを防止する。出銑樋２０を流れる出銑滓流３０は、溶銑３１と溶滓３２とに分離される。溶銑３１は、トピードカーに送られる。溶滓３２は、水砕設備へ送られる。

出銑口１１から取り出された出銑滓流３０が、出銑口１１から出銑樋２０に到達するまでの空間が、出銑滓流３０の撮像範囲に設定される。撮像範囲に出銑口１１を含めているが、出銑口１１が含まれていなくてもよい。出銑滓流３０の下側部分３０ａは、出銑口１１の下側部分付近１１ａを通る。

図２は、実施形態に係る溶滓量測定装置１の構成を示すブロック図である。溶滓量測定装置１は、撮像部３と、制御処理部５と、表示部７と、入力部９と、を備える。これらのうち、制御処理部５、表示部７、および、入力部９は、オペレータ室（不図示）に配置されている。

撮像部３は、赤色波長以上または近赤外波長以上の光を透過するバンドパスフィルターを備え、図１に示す出銑口１１から出銑樋２０までの空間にある出銑滓流３０（出銑口１１の付近にある出銑滓流３０）の動画Ｖを撮像し、制御処理部５へ送る。このように、撮像部３は、高炉１０の出銑口１１の付近の出銑滓流３０が複数の時刻で撮像されることにより得られた複数の画像を撮像し、制御処理部５へ送る。撮像部３は、例えば、ＣＣＤイメージセンサーまたはＣＭＯＳイメージセンサーを備えるカメラである。

制御処理部５は、機能ブロックとして、取得部５１と、算出部５２と、判定部５３と、表示制御部５４と、を備える。制御処理部５は、通信インターフェイス、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、および、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等のハードウェア、上記機能ブロックの機能を実行するためのプログラムおよびデータ等によって実現される。

図１および図２を参照して、取得部５１は、撮像部３から制御処理部５へ送られてきた動画Ｖを受信する。このように、取得部５１は、高炉１０の出銑口１１の付近の出銑滓流３０が複数の時刻で撮影されることにより得られた複数の画像を取得する。

算出部５２は、取得部５１が取得した複数の画像の基にして、出銑滓流３０の速度および幅を算出し、速度および幅を変数として含む所定の式を用いて、出銑口１１から取り出された溶滓３２の量を算出する。算出部５２について詳しく説明する。算出部５２は、取得部５１が受信した動画Ｖの中から、連続する２つの画像（フレーム）を取り出す。図３は、連続する２つの画像のうち、先に撮像された画像の例を示す第１画像Ｉｍ１−ａの画像図である。図４は、連続する２つの画像のうち、後に撮像された画像の例を示す第１画像Ｉｍ１−ｂの画像図である。第１画像Ｉｍ１−ａ，Ｉｍ１−ｂにおいて、ｘ方向は水平方向を示し、ｙ方向は鉛直方向を示す。ｙ方向を出銑滓流３０の幅方向とする。第１画像Ｉｍ１−ａ，Ｉｍ１−ｂには、出銑滓流３０の像（以下、出銑滓流像３００）が写されている。出銑滓流３０の撮像範囲は、上述したように、出銑口１１から取り出された出銑滓流３０が、出銑口１１から出銑樋２０に到達するまでの空間である。

図３を参照して、算出部５２は、画像Ｉｍ１−ａに、出銑滓流３０の幅を求めるための第１関心領域ＲＯＩ１を設定する。第１関心領域ＲＯＩ１のサイズは、例えば、ｘ方向が４０画素であり、ｙ方向が２４０画素である。算出部５２は、第１関心領域ＲＯＩ１の画素の画素値を二値化処理する。例えば、判別分析法で二値化処理がされる。

二値化処理された第１関心領域ＲＯＩ１の画素の画素値は、二次元データである。算出部５２は、この二次元データを、ｙ方向に投影処理することにより、一次元データにする。投影処理は、二次元データにおいて、例えば、ｙ座標が同じである画素の画素値の平均値を求める処理である（平均でなくてもく、例えば、加算でもよい）。算出部５２は、この一次元データと所定のしきい値（例えば、０．５）とを用いて、出銑滓流像３００の幅を規定する２つのｙ座標ｙ１，ｙ２を算出する（ｙ１＜ｙ２）。ｙ座標ｙ１とｙ座標ｙ２との差分が、出銑滓流像３００の幅であり、算出部５２は、この差分を基にして、出銑滓流３０の幅を算出する。

算出部５２は、第１画像Ｉｍ１−ａに写された出銑滓流像３００の中に第２関心領域ＲＯＩ２を設定する。第２関心領域ＲＯＩ２は、第１関心領域ＲＯＩ１内に設定されているが、第１関心領域ＲＯＩ１外に設定されてもよい。出銑滓流３０は、流れているので、第２関心領域ＲＯＩ２内の像は、出銑滓流３０が流れている方向に移動する。算出部５２は、第２関心領域ＲＯＩ２内の像について、図４に示す第１画像Ｉｍ１−ｂに写された出銑滓流像３００上での位置を特定する。これは、例えば、パターンマッチングによって実現できる。算出部５２は、第１画像Ｉｍ１−ａと第１画像Ｉｍ１−ｂとにおいて、第２関心領域ＲＯＩ２内の像の移動量を算出し、これを基にして、出銑滓流３０の速度を算出する。出銑滓流３０の速度を算出するために、撮像部３が撮像する動画Ｖのフレームレートは、１００ｆｐｓ以上（例えば、１８０ｆｐｓ）が好ましい。

出銑滓流３０の幅の算出に用いられた画像は、出銑滓流３０の速度の算出に用いられた第１画像Ｉｍ１−ａであるが、出銑滓流３０の速度の算出に用いられた第１画像Ｉｍ１−ｂでもよいし、これらの第１画像以外の画像でもよい。

図１および図２を参照して、算出部５２は、式（１）を用いて、単位時間当たりに出銑口１１から取り出された溶滓３２の量（溶滓量ｍ_ｓ）を算出する。

出銑滓流３０の半径ｒは、出銑滓流３０が流れ方向に垂直な出銑滓流３０の断面の半径であり、出銑滓流３０の幅の半分である。溶銑量ｍ_ｆは、例えば、溶銑３１が入っているトピードカーの重量と溶銑３１が入っていないトピードカーの重量とを基にして、求めることができる。補正係数ｋは、例えば、０≦ｋ≦１である。

算出部５２は、溶滓量ｍ_ｓを時間積分することにより、出銑口１１から取り出された溶滓量Ｍ_ｓを算出する。

本発明者は、動画Ｖに写された、出銑滓流３０の下側部分３０ａの像を基にすれば、出銑口１１の下側部分付近１１ａに堆積物が成長しているか否かを判定できることを見出した。詳しく説明すると、本発明者は、短い時間間隔（例えば、１００分の１秒以下）の場合、出銑滓流３０の下側部分３０ａの形状は変化するが、堆積物の形状は変化しないことを見出した（別の表現を用いれば、出銑滓流３０の下側部分３０ａは動くが、堆積物は動かない）。これは、以下の理由からと思われる。出銑口１１の付近の出銑滓流３０は、出銑口１１から空間中に放出された状態であるので、出銑滓流３０の下側部分３０ａの形状は絶えず変化している。このため、短い時間間隔であっても、出銑滓流３０の下側部分３０ａの形状は変化している。これに対して、堆積物は、固体であり、堆積物が成長することにより、堆積物の形状は変化するが、短い時間間隔の場合、堆積物の形状はほとんど変化しない（又は変化しない）。

判定部５３は、取得部５１が取得した複数の画像（取得部５１が受信した動画Ｖ）に写された、出銑滓流３０の下側部分３０ａの像を基にして、出銑口１１の下側部分付近１１ａに堆積物が成長しているか否かを判定する。具体的には、判定部５３は、所定時間間隔において、出銑滓流３０の下側部分３０ａの像の形状変化が比較的大きいとき、出銑口１１の下側部分付近１１ａに堆積物が成長していないと判定し、所定時間間隔において、その像の形状変化が比較的小さいとき、出銑口１１の下側部分付近１１ａに堆積物が成長していると判定する。

判定部５３について詳しく説明する。判定部５３は、取得部５１が受信した動画Ｖの中から、連続する２つの画像（フレーム）を取り出す。連続する２つの画像は、出銑滓流３０の速度の算出に用いられた２つの画像でもよいし、別の２つの画像でもよい。実施形態では、前者（すなわち、図３に示す第１画像Ｉｍ１−ａと図４に示す第１画像Ｉｍ１−ｂ）を例にして説明する。

図１〜図４を参照して、第１画像Ｉｍ１−ａ，Ｉｍ１−ｂは、出銑口１１の下側部分付近１１ａに堆積物が成長していない状態で撮像されている。判定部５３は、ｙ座標ｙ１を含む第３関心領域ＲＯＩ３を、第１画像Ｉｍ１−ａ，Ｉｍ１−ｂに設定する。ｙ座標ｙ１は、出銑滓流像３００の幅を規定する２つのｙ座標ｙ１，ｙ２のうち、出銑滓流３０の下側部分３０ａ側のｙ座標である。図５は、第３関心領域ＲＯＩ３が設定された第１画像Ｉｍ１−ａを示す画像図である。図６は、第３関心領域ＲＯＩ３が設定された第１画像Ｉｍ１−ｂを示す画像図である。第１画像Ｉｍ１−ａに設定される第３関心領域ＲＯＩ３の位置、サイズと、第１画像Ｉｍ１−ｂに設定される第３関心領域ＲＯＩ３の位置、サイズとは、同じである。第３関心領域ＲＯＩ３のｘ方向のサイズ、ｙ方向のサイズは、それぞれ、例えば、４０画素である。第３関心領域ＲＯＩ３のｙ座標は、第１関心領域ＲＯＩ１のｙ座標と同じにされているが、異なっていてもよい。第３関心領域ＲＯＩ３内の像が出銑滓流３０の下側部分３０ａの像となる。

判定部５３は、第１画像Ｉｍ１−ａ，Ｉｍ１−ｂから第３関心領域ＲＯＩ３の部分を切り出し、切り出された画像に対して、所定の画像処理をする。図７は、この画像処理を説明する説明図である。第２画像Ｉｍ２−ａは、図５に示す第１画像Ｉｍ１−ａから第３関心領域ＲＯＩ３の部分を切り出して得られた画像である。第２画像Ｉｍ２−ｂは、図６に示す第１画像Ｉｍ１−ｂから第３関心領域ＲＯＩ３の部分を切り出して得られた画像である。第２画像Ｉｍ２−ａ，Ｉｍ２−ｂは、出銑滓流３０の下側部分３０ａの像である。

判定部５３は、第２画像Ｉｍ２−ａを二値化処理することにより、第３画像Ｉｍ３−ａを生成する。判定部５３は、第２画像Ｉｍ２−ｂを二値化処理することにより、第３画像Ｉｍ３−ｂを生成する。例えば、判別分析法で二値化処理がされる。出銑滓流像３００は、黒画素で示されている。背景は、白画素で示されている。黒画素の画素値は、０である。白画素の画素値は、１である。第３画像Ｉｍ３−ａ，Ｉｍ３−ｂは、出銑滓流３０の下側部分３０ａの像である。

判定部５３は、第３画像Ｉｍ３−ａと第３画像Ｉｍ３−ｂとにおいて、同じ位置にある画素に対して排他的論理和を求める処理をすることにより、第４画像Ｉｍ４−１を生成する。第１画像Ｉｍ１−ａ（図５）が撮像された時刻から第１画像Ｉｍ１−ｂ（図６）が撮像された時刻までの期間（所定時間間隔）において、白画素から黒画素に変化した画素、または、黒画素から白画素に変化した画素は、白画素で示される。所定時間間隔において、白画素の状態が続いている画素、または、黒画素の状態が続いている画素は、黒画素で示される。白画素（所定時間間隔において、画素値が変化した画素）は、所定時間間隔において、出銑滓流３０の下側部分３０ａの像のうち、形状が変化した箇所（動いた箇所）を示す。黒画素（所定時間間隔において、画素値が変化しない画素）は、所定時間間隔において、出銑滓流３０の下側部分３０ａの像のうち、形状が変化していない箇所（動いていない箇所）を示す。白画素の数が多いことは、出銑滓流３０の下側部分３０ａの像の形状変化が比較的大きいことを意味する。これに対して、白画素の数が少ないことは、出銑滓流３０の下側部分３０ａの像の形状変化が比較的小さいことを意味する。判定部５３は、第４画像Ｉｍ４−１に含まれる白画素の数をカウントする。白画素の数は、１３０である。

図８は、出銑口１１の下側部分付近１１ａに堆積物が成長している状態で撮像された、連続する２つの画像のうち、先に撮像された画像の例を示す第１画像Ｉｍ１−ｃの画像図である。図９は、これらの２つの画像のうち、後に撮像された画像の例を示す第１画像Ｉｍ１−ｄの画像図である。判定部５３は、第１画像Ｉｍ１−ａ，Ｉｍ１−ｂと同様にして、第１画像Ｉｍ１−ｃ，Ｉｍ１−ｄに第３関心領域ＲＯＩ３を設定する。出銑滓流像３００の幅を規定するｙ座標ｙ１（図５）は、第１画像Ｉｍ１−ａ，Ｉｍ１−ｂと第１画像Ｉｍ１−ｃ，Ｉｍ１−ｄとで必ずしも一致しない。このため、第１画像Ｉｍ１−ａ，Ｉｍ１−ｂに設定される第３関心領域ＲＯＩ３の位置と、第１画像Ｉｍ１−ｃ，Ｉｍ１−ｄに設定される第３関心領域ＲＯＩ３の位置とは、必ずしも一致しない。

判定部５３は、第１画像Ｉｍ１−ａ，Ｉｍ１−ｂと同様に、第１画像Ｉｍ１−ｃ，Ｉｍ１−ｄから第３関心領域ＲＯＩ３の部分を切り出す。判定部５３は、切り出された画像に対して、第１画像Ｉｍ１−ａ，Ｉｍ１−ｂに対して実行された画像処理と同様の画像処理をする。図１０は、この画像処理を説明する説明図である。第２画像Ｉｍ２−ｃは、図８に示す第１画像Ｉｍ１−ｃから第３関心領域ＲＯＩ３の部分を切り出して得られた画像である。第２画像Ｉｍ２−ｄは、図９に示す第１画像Ｉｍ１−ｄから第３関心領域ＲＯＩ３の部分を切り出して得られた画像である。第２画像Ｉｍ２−ｃ，Ｉｍ２−ｄは、出銑滓流３０の下側部分３０ａの像である。

判定部５３は、第２画像Ｉｍ２−ｃを二値化処理することにより、第３画像Ｉｍ３−ｃを生成する。判定部５３は、第２画像Ｉｍ２−ｄを二値化処理することにより、第３画像Ｉｍ３−ｄを生成する。

判定部５３は、第３画像Ｉｍ３−ｃと第３画像Ｉｍ３−ｄとにおいて、同じ位置にある画素に対して排他的論理和を求める処理をすることにより、第４画像Ｉｍ４−２を生成する。第１画像Ｉｍ１−ｃ（図８）が撮像された時刻から第１画像Ｉｍ１−ｄ（図９）が撮像された時刻までの期間（所定時間間隔）において、白画素から黒画素に変化した画素、または、黒画素から白画素に変化した画素は、白画素で示される。所定時間間隔において、白画素の状態が続いている画素、または、黒画素の状態が続いている画素は、黒画素で示される。判定部５３は、第４画像Ｉｍ４−２に含まれる白画素の数をカウントする。白画素の数は、１３である。

図７に示すように、出銑口１１の下側部分付近１１ａに堆積物が成長していない場合、第４画像Ｉｍ４−１に含まれる白画素の数は比較的多い（１３０個）。これに対して、図１０に示すように、出銑口１１の下側部分付近１１ａに堆積物が成長している場合、第４画像Ｉｍ４−２に含まれる白画素の数は比較的少ない（１３個）。第４画像Ｉｍ４に含まれる白画素の数は、指標値の一例である。指標値は、所定時間間隔において、出銑滓流３０の下側部分３０ａの像の形状変化が大きくなるに従って、大きくなり、その像の形状変化が小さくなるに従って、小さくなる。

判定部５３は、指標値が、予め定められたしきい値Ｔｈを超えているとき、出銑滓流３０の下側部分３０ａの像の形状変化が比較的大きいと見なし、出銑口１１の下側部分付近１１ａに堆積物が成長していないと判定し、指標値がしきい値Ｔｈ以下のとき、その像の形状変化が比較的小さいと見なし、出銑口１１の下側部分付近１１ａに堆積物が成長していると判定する。

しきい値Ｔｈの算出方法について説明する。溶滓量測定装置１のユーザーは、溶滓量測定装置１を用いて、第４画像Ｉｍ４−１のサンプルを多数生成し、各サンプルについて、白画素の数（指標値）を計測し、出銑口１１の下側部分付近１１ａに堆積物が成長していない場合において、第４画像Ｉｍ４−１に含まれる白画素の数の分布を示す第１のグラフを生成する。同様に、ユーザーは、溶滓量測定装置１を用いて、第４画像Ｉｍ４−２のサンプルを多数生成し、各サンプルについて、白画素の数（指標値）を計測し、出銑口１１の下側部分付近１１ａに堆積物が成長している場合において、第４画像Ｉｍ４−２に含まれる白画素の数の分布を示す第２のグラフを生成する。第１のグラフおよび第２のグラフは、正規分布になると思われる。第１のグラフの平均値は、第２のグラフの平均値より高くなる。ユーザーは、第１のグラフと第２のグラフとを用いて、出銑口１１の下側部分付近１１ａに堆積物が成長していない場合と成長している場合とを分けるしきい値Ｔｈを決定する。ユーザーは、決定したしきい値Ｔｈを判定部５３に設定する。

図２を参照して、表示制御部５４は、所定の情報を示す画像を表示部７に表示させる。例えば、表示制御部５４は、溶滓量測定装置１によって測定された溶滓量を示す画像を表示部７に表示させる。また、判定部５３が出銑口１１の下側部分付近１１ａに堆積物が成長していると判定した場合、表示制御部５４は、その旨を報知する画像を表示部７に表示させる。表示制御部５４および表示部７により、報知部が構成される。

表示部７は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ ｄｉｓｐｌａｙ）等によって実現される。

入力部９は、ユーザーが溶滓量測定装置１に命令（例えば、溶滓量の測定開始、溶滓量の測定終了）等を入力するための装置である。入力部９は、キーボード、マウス、タッチパネル等によって実現される。

算出部５２は、出銑口１１から出銑滓流３０を取り出している全期間中において、第１の時間間隔で、出銑口１１から取り出された溶滓量を算出する。判定部５３は、その全期間中において、第２の時間間隔で、出銑口１１の下側部分付近１１ａに堆積物が成長しているか否かを判定する。第１の時間間隔の長さと第２の時間間隔の長さとは、同じでもよいし、異なっていてもよい。算出部５２が、出銑口１１から取り出された溶滓量を算出するタイミングと、判定部５３が、出銑口１１の下側部分付近１１ａに堆積物が成長しているか否かを判定するタイミングとは、同じでもよいし、異なっていてもよい。

溶滓量測定装置１が、出銑口１１の下側部分付近１１ａに堆積物が成長しているか否かを判定する動作について説明する。図１１は、これを説明するフローチャートである。図２および図１１を参照して、判定部５３は、出銑口１１の下側部分付近１１ａに堆積物が成長しているか否かを判定するタイミングに到達したか否かを判断する（ステップＳ１）。判定部５３が、このタイミングに到達していないと判断したとき（ステップＳ１でＮｏ）、判定部５３は、ステップＳ１の処理を繰り返す。

判定部５３が、このタイミングに到達したと判断したとき（ステップＳ１でＹｅｓ）、判定部５３は、出銑口１１の下側部分付近１１ａに堆積物が成長しているか否かを判定する（ステップＳ２）。

判定部５３が、出銑口１１の下側部分付近１１ａに堆積物が成長していないと判定したとき（ステップＳ２でＮｏ）、判定部５３は、ステップＳ１の処理に戻る。

判定部５３が、出銑口１１の下側部分付近１１ａに堆積物が成長していると判定したとき（ステップＳ２でＹｅｓ）、表示制御部５４は、堆積物が成長していることを示す画像を表示部７に表示させる（ステップＳ３）。これにより、ユーザーに、出銑口１１の下側部分付近１１ａに堆積物が成長していることが報知される。

出銑口１１の下側部分付近１１ａに堆積物が成長している場合、算出部５２を用いた溶滓量の測定では、溶滓量を正確に測定することができない。この場合、溶滓量測定装置１は、過去に測定された溶滓量が時系列に並ぶデータに対して、外挿をすることにより、溶滓量を推定してもよい。または、溶滓量測定装置１は、出銑口１１の下側部分付近１１ａに堆積物が成長していると判定された状態、および、この後、堆積物が除去された状態で、測定された溶滓量が時系列に並ぶデータに対して、内挿をすることにより、溶滓量を推定してもよい。または、水砕設備で水砕スラグ量が測定されている場合、水砕スラグ量を溶滓量としてもよい。

１ 溶滓量測定装置
１０ 高炉
１１ 出銑口
１１ａ 出銑口の下側部分付近
２０ 出銑樋
２０ａ 出銑樋の端部
２１ 出銑樋カバー
３０ 出銑滓流
３０ａ 出銑滓流の下側部分
３１ 溶銑
３２ 溶滓
３００ 出銑滓流像
Ｖ 動画
ＲＯＩ１ 第１関心領域
ＲＯＩ２ 第２関心領域
ＲＯＩ３ 第３関心領域
Ｉｍ１−ａ，Ｉｍ１−ｂ，Ｉｍ１−ｃ，Ｉｍ１−ｄ 第１画像
Ｉｍ２−ａ，Ｉｍ２−ｂ，Ｉｍ２−ｃ，Ｉｍ２−ｄ 第２画像
Ｉｍ３−ａ，Ｉｍ３−ｂ，Ｉｍ３−ｃ，Ｉｍ３−ｄ 第３画像
Ｉｍ４−１，Ｉｍ４−２ 第４画像

Claims (5)

1. 竪型炉の出銑口付近の出銑滓流が複数の時刻で撮像されることにより得られた複数の画像を取得する取得部と、
   前記取得部が取得した複数の画像を基にして、前記出銑滓流の速度および幅を算出し、前記速度および前記幅を変数として含む所定の式を用いて、前記出銑口から取り出された溶滓の量を算出する算出部と、
   前記取得部が取得した複数の画像に写された、前記出銑滓流の下側部分の像を基にして、前記出銑口の下側部分付近に堆積物が成長しているか否かを判定する判定部と、を備える溶滓量測定装置。
2. 前記判定部は、所定時間間隔において、前記像の形状の変化が比較的大きいとき、前記出銑口の下側部分付近に前記堆積物が成長していないと判定し、前記所定時間間隔において、前記像の形状の変化が比較的小さいとき、前記出銑口の下側部分付近に前記堆積物が成長していると判定する、請求項１に記載の溶滓量測定装置。
3. 前記判定部は、前記所定時間間隔において、前記像の形状の変化が大きくなるに従って値が大きくなり、前記像の形状の変化が小さくなるに従って値が小さくなる指標値を、前記像を基にして算出し、前記指標値が、予め定められたしきい値を超えているとき、前記像の形状の変化が比較的大きいと見なし、前記出銑口の下側部分付近に前記堆積物が成長していないと判定し、前記指標値が前記しきい値以下のとき、前記像の形状の変化が比較的小さいと見なし、前記出銑口の下側部分付近に前記堆積物が成長していると判定する、請求項２に記載の溶滓量測定装置。
4. 前記判定部が、前記出銑口の下側部分付近に前記堆積物が成長していると判定したとき、所定の報知をする報知部をさらに備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の溶滓量測定装置。
5. 竪型炉の出銑口付近の出銑滓流が複数の時刻で撮像されることにより得られた複数の画像を取得する第１ステップと、
   前記第１ステップで取得した複数の画像を基にして、前記出銑滓流の速度および幅を算出し、前記速度および前記幅を変数として含む所定の式を用いて、前記出銑口から取り出された溶滓の量を算出する第２ステップと、
   前記第１ステップで取得した複数の画像に写された、前記出銑滓流の下側部分の像を基にして、前記出銑口の下側部分付近に堆積物が成長しているか否かを判定する第３ステップと、を備える溶滓量測定方法。

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