JPH06160195A - 溶融炉の熱画像監視法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プール型のような大型溶融炉に対して溶融物
全体の正確な温度管理が可能で、かつ炉壁の損傷状態を
容易に検知することができる非接触測温方式による溶融
炉の熱画像監視法を提供する。 【構成】 溶融物３および炉壁１を含む溶融炉全体の輝
度を複数台のＣＣＤカメラ４、５で検知し、これを画像
処理装置６により温度変換して全体像を熱画像表示し、
更に温度変換データをコンピューター７により画面間減
算したのち２値化処理して炉壁の損傷状態を自動的に出
力検知する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属などを加熱して融
解溶湯化するための溶融炉、とくにプール型の大型溶融
炉を対象に溶融物の温度ならびに炉壁の損傷状態を熱画
像処理により非接触的に計測検出するための熱画像監視
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、溶融炉の温度管理は、一般に溶融
物と炉の構成物（炉壁）を対象におこなわれている。こ
のうち、溶融物の温度管理には炭化珪素のような保護管
付きのシース熱電対を溶湯中に直接挿入して測温する
か、溶湯中心部の放射エネルギーを放射温度計で計測す
る方法が採られている。一方、炉壁の温度については熱
電対の先端部分を定められた位置の炉壁内に挿着して測
温するか、前記の方法で測定された溶融物の温度から炉
壁温度を推測する方法で管理されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
測温手段はルツボ型を主体とした小型溶融炉に対しては
適用できるが、例えばプール型溶解炉のようなますます
大型化している近時の溶融炉に対して従来のスポット的
な測温方法を適用した場合には、炉内で生じる溶湯温度
の不均一、異常加熱の発生などの現象を監視することが
できなくなり、正確な温度管理が不可能となる。また、
最近の溶融炉においては炉壁の耐久寿命を延命化する見
地からより厳密な温度管理が求められており、従来のよ
うな熱電対による定点測温や溶湯温度からの推測では発
熱体の短絡、断熱レンガの損傷等の現象を早期に検知す
ることができず、操業トラブルあるいは定修コストの高
騰を招く原因となっている。

【０００４】本発明の目的は、プール型のような大型溶
融炉に対して溶融物全体の正確な温度管理が可能で、か
つ炉壁の損傷状態を容易に検知することができる非接触
方式による溶融炉の熱画像監視法を提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明による溶融炉の熱画像監視法は、溶融物およ
び炉壁を含む溶融炉全体の輝度を複数台のＣＣＤカメラ
により検知し、これを温度変換して出力し、更に温度デ
ータを画面間減算したのち２値化処理して出力すること
を構成上の特徴とするものである。

【０００６】本発明の熱画像入力は、ＣＣＤカメラを用
いておこなう。ＣＣＤカメラは溶融物および炉壁を含む
溶融炉の全体が被写対象となるように複数台を設置し、
輝度イメージとして入力する。ついで、画像処理装置お
よびコンピューターを用いて変換、演算、表示・記録な
どの処理操作がおこなわれるが、この際、溶融物の温度
検出と炉壁の状況監視とが分別される。

【０００７】すなわち、図１の系統図に示したように、
ＣＣＤカメラで熱画像入力された輝度は画像処理装置に
より温度に変換される。溶融物の温度を検出する場合に
は、変換された温度をそのままモニターで疑似カラー化
した熱画像として表示し、データ記録する。炉壁の損傷
状態を検知しようとする場合には、ＣＣＤカメラにより
順次に取り込んだ温度変換データにおける画像間の輝度
差を画像間減算し、更に自動検出のためにこの演算した
イメージを適切な閾値で２値化処理したのち出力表示す
る。

【０００８】

【作用】本発明によれば、溶融物および炉壁を含む溶融
炉全体の放射エネルギー分布をＣＣＤカメラの固体撮像
素子で検知し、これを画像処理装置で温度分布に変換す
ることにより溶融物および炉壁の温度状況が非接触方式
で検出される。このうち、溶融物の温度については、複
数台のＣＣＤカメラで得た輝度イメージを温度に変換し
てモニターに疑似カラー化した熱画像として表示するこ
とにより、溶融物全体の状況がビジュアル的に監視で
き、温度分布や異常な局部加熱状態が容易に解明され
る。

【０００９】一方、炉壁に耐熱レンガの剥離等の損傷が
生じると、定常の壁温および溶融物の温度変動に比べて
大きな温度変化が起きるが、この現象はＣＣＤカメラで
順次に取り込んだ熱画像と新たに取り込んだ熱画像との
画面間減算をおこなうことによって両者間における温度
分布の変化を捉え、更に演算したイメージを適切な閾値
により２値化処理、すなわち正常、異常の２つの状態に
変換する。このようにして出力表示することにより炉壁
の異常現象を自動的に検出することが可能となる。

【００１０】

【実施例】図２に示すように、耐熱レンガの炉壁１で区
画されたプール型の溶融炉２により加熱融解された溶融
物３に対し、溶融物３および炉壁１の各半分が被写対象
になるように２台のＣＣＤカメラ４、５を溶融炉２の上
部対称位置に設置した。ＣＣＤカメラ４、５は、ＣＣＤ
輝度データに対応する輝度−温度変換機構が組み込まれ
た画像処理装置６と演算用のコンピューター７に接続し
た。

【００１１】まず、ＣＣＤカメラ４で捉えた輝度イメー
ジは電圧に変換され、画像処理装置に取り込まれてデジ
タル値としたのち、輝度−温度変換式により温度データ
となる。そして、疑似カラー化した熱画像として画像処
理装置のモニター８に像影され、記録される。ついで、
ＣＣＤカメラ５で捉えた輝度イメージについての熱画像
を同様にモニター表示し、記録する。この状態で溶融物
３および炉壁１の全体像が疑似カラーとしてビジュアル
表示され、温度分布状態が検出される。

【００１２】同時に、ＣＣＤカメラ４、５から取り込ん
だ熱画像信号をコンピューター７に記憶させ、次に指定
時間後ＣＣＤカメラ４、５から取り込んだ新たな熱画像
信号との間で画面間減算をおこない、このようにして演
算したイメージを２値化処理する。炉壁が定常な状態の
場合には、図３に模式的に示した温度分布パターンを呈
するが、炉壁にレンガ剥離等の損傷が生じると図４に示
すように温度曲線が炉壁部分で急激に低下する。この温
度分布パターンを上記の方法で処理することにより、図
５に示すように異常を検出することができる。この異常
事態は警報信号によって直ちに検知される。

【００１３】

【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば溶融物お
よび炉壁を含む溶融炉全体の輝度を複数のＣＣＤカメラ
を介して検知し、これを温度変換することにより溶融物
の温度分布や温度不均一部分を熱画像として容易に監視
することができ、また温度変換データを画面間減算およ
び２値化処理することにより炉壁の異常事態を自動的に
検出することができる。したがって、とくに大型のプー
ル型溶融炉を対象とした操業監視手段として炉の正確な
温度管理およびトラブルの早期検出が可能となり、優れ
た実用性が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のフローシートを示した系統図である。

【図２】本発明の実施例に用いた装置の概略図である。

【図３】実施例による定常状態の温度分布パターンを示
した模式グラフである。

【図４】実施例による炉壁の異常時の温度分布パターン
を示した模式グラフである。

【図５】実施例による炉壁の異常部位を示した模式グラ
フである。

【符号の説明】

１ 炉壁 ２ 溶融炉 ３ 溶融物 ４ ＣＣＤカメラ ５ ＣＣＤカメラ ６ 画像処理装置 ７ コンピューター ８ 画像処理装置のモニター

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶融物および炉壁を含む溶融炉全体の輝
   度を複数台のＣＣＤカメラにより検知し、これを温度変
   換して出力し、更に温度データを画面間減算したのち２
   値化処理して出力することを特徴とする溶融炉の熱画像
   監視法。