JPH09192821A - スラグ検知方式 - Google Patents

スラグ検知方式

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JPH09192821A
JPH09192821A JP1817596A JP1817596A JPH09192821A JP H09192821 A JPH09192821 A JP H09192821A JP 1817596 A JP1817596 A JP 1817596A JP 1817596 A JP1817596 A JP 1817596A JP H09192821 A JPH09192821 A JP H09192821A
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JP
Japan
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brightness
slag
molten metal
threshold value
distribution
Prior art date
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Pending
Application number
JP1817596A
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English (en)
Inventor
Masakatsu Tsuchiya
正勝 土屋
Yoshiro Sugiyama
芳朗 杉山
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Tokai Carbon Co Ltd
Original Assignee
Tokai Carbon Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶融金属の排出流に流入するスラグを迅速、
的確に検知してスラグの混入を防止することのできるス
ラグ検知方式を提供する。 【解決手段】 溶融金属の排出流の輝度をCCDカメラ
で測定して輝度信号のヒストグラムを作成し、該ヒスト
グラムを平滑化して輝度レベルの度数に置換したのち、
判別分析法により背景と溶融金属の輝度レベルに分ける
低温側しきい値および溶融金属の輝度から溶融金属の
輝度分布を正規分布として2σ或いは3σに相当する高
輝度側の輝度値を高温側しきい値として設定し、しき
い値、により分別した各範囲における輝度分布の総
度数から溶融金属とスラグの総度数比を算出し、総度数
比の変化から溶融金属の排出流に混入するスラグを検出
するスラグ検知方式。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、溶融金属の排出
流、例えば鋼の製造時に取鍋から排出する溶鋼中に混入
するスラグを迅速、的確に検知するスラグ検知方式に関
する。
【0002】
【従来の技術】鋼はスクラップなどの原料金属を高温で
溶解して製造されるが、原料金属中の不純物や添加した
処理剤などがスラグとなって溶鋼上に浮遊する。このス
ラグが鋼に混入すると鋼の品質低下を招くので、溶鋼中
に混入するスラグを検知してスラグの混入を防止するこ
とは品質管理の上で極めて重要である。
【0003】混入するスラグの検出は、従来から人間の
目視観察による方法で行われているが、この方法では人
間の熟練と勘に依存する要素が大きいため客観性のある
管理が困難である。そのため、溶鋼とスラグの物理的特
性の相違、例えば粘度や電気電導度の違いを利用してス
ラグを検知する方法が開発されているが精度の点で充分
な結果が得られていない。
【0004】また、溶鋼とスラグの輝度の相違を利用し
て光学的にスラグを検知する方法も開発されており、例
えば特開平2−251362号公報には溶融金属の幅方
向放射エネルギー分布を測定し、測定結果の内の連続す
る最大幅部分を溶融金属流の径として検出し、溶融金属
流の径の幅及びその積分値を経時的に測定し、両者の値
の増大が検出された場合にスラグが流出したと判定する
スラグ流出検知方法が提案されている。
【0005】この方法によれば、振動等の外部からの影
響やインピーダンス方式における溶融金属の凝固などの
影響、更にスプラッシュによる外乱を排除することがで
き、スラグ流出をタイミング良く検知することができ
る。しかしながら、測定対象とする監視領域が溶融金属
流の幅方向という横方向の1ラインのみであるので、溶
融金属の排出口が上下に変動した場合には監視領域から
外れてその都度手動により位置設定しなければならない
という欠点がある。
【0006】また、最大放射エネルギーの1/2をしき
い値として、しきい値を越える放射エネルギーの積分値
からトータルエネルギーを求め、その値が急激に増大し
た時をスラグ流出開始時点とするものであるからしきい
値の設定は重要であり、この値を1/2としたのでは不
適当な場合があり、充分な検知精度が得られない欠点が
ある。更に、溶融金属、例えば溶鋼の温度が低下した場
合に溶鋼に直接酸素を吹きつけて温度上昇を図る手法が
講じられるが、この酸素吹き込みによる燃焼炎の高輝度
光は溶融金属に反射して輝度増大と判定するため、スラ
グ流出と誤判定する問題もある。また、ストロボなどの
高輝度光が溶融金属に反射した場合も同様の問題点があ
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは上記問題
点を解消するためにスラグを検知する手段について研究
を進めた結果、溶融金属の輝度信号のヒストグラムを用
いてしきい値を自動設定し、このヒストグラムから背
景、溶融金属、スラグなどの輝度分布の度数を算出し
て、この度数比の変化からスラグの流出、すなわちスラ
グの混入を検知できることを見出した。
【0008】本発明は上記の知見に基づいて開発された
もので、その目的は溶融金属の排出流に流入するスラグ
を精度良く検出して、スラグの混入を防止することので
きるスラグ検知方式を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明によるスラグ検知方式は、溶融金属の排出流
の輝度をCCDカメラで測定して輝度信号のヒストグラ
ムを作成し、該ヒストグラムを平滑化して輝度レベルの
度数に置換したのち、判別分析法により背景と溶融金属
の輝度レベルに分ける低温側しきい値、および溶融金
属の輝度から溶融金属の輝度分布を正規分布として2σ
或いは3σに相当する高輝度側の輝度値を高温側しきい
値として設定し、しきい値、により分別した各範
囲における輝度分布の総度数から溶融金属とスラグの総
度数比を算出し、総度数比の変化から溶融金属の排出流
に混入するスラグを検出することを構成上の特徴とす
る。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明は、溶融金属の排出流をC
CDカメラで観測して、その輝度信号をヒストグラムカ
ウンタを備えた演算装置に入力してヒストグラム、すな
わち横軸に輝度、縦軸に度数をとって輝度レベル0〜2
55の輝度分布図を作成した後、酸素吹き込みなどの高
輝度外乱光をカットするために、輝度レベル0〜250
の範囲で低温側しきい値および高温側しきい値を設
定する。なお、このような高輝度外乱光の影響がない場
合には輝度レベル0〜255の範囲で低温側しきい値
および高温側しきい値を設定することもできる。この
ようにして設定したしきい値およびしきい値により
背景の輝度分布、溶鋼の輝度分布、スラグの輝度分布の
各範囲に分けてその各範囲における総度数を求め、溶鋼
とスラグの総度数の割合を算出して総度数比の変化から
スラグの検知を行うものである。
【0011】
【実施例】以下、本発明を溶融金属として鋼の製造時に
取鍋から排出される溶鋼を例に詳細に説明するが、本発
明のスラグ検知方式は溶鋼に限定されるものではない。
【0012】図5は本発明のスラグ検知方式に適用され
る装置を例示したブロック図で、1は取鍋、2は溶鋼の
排出流、3は観測領域、4はCCDカメラ、5は演算装
置、6は警報装置であり、取鍋1から排出される溶鋼の
排出流2の領域3をCCDカメラ4で観測している。C
CDカメラ4で撮影した輝度信号は演算処理装置5に入
力され、演算処理装置5に内蔵されているヒストグラム
カウンタにより輝度レベル0〜255の頻度を示すヒス
トグラムが作成され、更に平滑化処理してヒストグラム
を平滑化する。平滑化処理は、例えば注目した輝度レベ
ルXの−2〜+2の輝度範囲の平均度数を求め、この平
均度数を輝度レベルXの度数に置換するものである。こ
のようにして、図2および図3に例示した輝度分布図が
作成される。図2は溶鋼排出流の輝度分布図であり、図
3はスラグ流出時の輝度分布図である。この輝度分布図
を基に、演算処理装置5のRAMおよびROMにプログ
ラミングされた演算機能により下記手順にしたがって溶
鋼中に流入したスラグの検出が行われる。
【0013】図1は、本発明のスラグ検知方式の処理手
順を示したフローチャートである。先ず、図2および図
3に示した輝度分布図から背景の輝度分布と溶鋼の輝度
分布に分ける低温側しきい値を判別分析法により求め
る。輝度レベルiを0〜250の範囲とし、輝度レベル
iの度数をni 、全度数をNとすると、輝度レベルの確
率変数Pi は (1)式で示され、 Pi =ni /N … (1) 画像の全平均レベルμT は数1で表される。
【0014】
【数1】
【0015】また、輝度レベルiまでの輝度分布におけ
る0次の平均値ω(i) および1次の平均値μ(i) は、そ
れぞれ下記(2) 、(3) 式で表すことができ、 ω(i) =ω(i−1)+Pi … (2) μ(i) =μ(i−1)+i*Pi … (3) 画像を輝度レベルによって2つのクラスに分けるとした
場合、各クラス間の分散は (4)式で表される。 σB 2 =〔μT * ω(i) −μ(i) 〕2 /〔ω(i)*[1−ω(i)]〕 …(4)
【0016】したがって最適しきい値、すなわち、低温
側しきい値は下記 (5)式から求めることができる。 i* =σB 2(i* ) =max σB 2(i) …(5) なお、輝度レベルiを0〜250の範囲としたのは、輝
度レベル251〜255の高輝度部分を加えて計算範囲
とすると溶鋼の異常高温部、例えば酸素吹き込みによる
異常高温部、すなわち異常高輝度部分による誤差が生じ
るためである。
【0017】次に、溶鋼の輝度分布すなわち溶鋼の輝度
分布とスラグの輝度分布に分ける高温側しきい値を下
記の手順によって算出する。 1. 輝度レベルがしきい値の度数を、しきい値〜2
50の範囲の各度数から減算する。なお、これは酸素吹
き込みなどの高輝度外乱光により輝度分布図のテール分
布が溶鋼の輝度分布にまで及ぶために、例えば取鍋が下
に降りてきて溶鋼部分の面積が小さくなった場合にノイ
ズをカットするために行うものであり、図4に示すよう
に高輝度外乱光によるノイズがない場合にはこの処理は
必要ない。また、溶鋼部分の面積が十分に大きく、溶鋼
輝度の度数が大きい場合も同様である。 2. 輝度レベルがしきい値〜250の範囲で最も度数
の多い輝度レベルを仮平均値として、輝度レベルがしき
い値〜しきい値+(仮平均値−しきい値)×2の
範囲で溶鋼度数の平均値を算出する。 3. 溶鋼の輝度分布を正規分布とみなして、輝度レベル
がしきい値〜しきい値+(仮平均値−しきい値)
×2の範囲で溶鋼の輝度分布の標準偏差(σ)を算出す
る。 4. 溶鋼の輝度分布範囲を求めるため、平均値+標準
偏差×2(2σ)、または平均値+標準偏差×3(3
σ)を計算して、しきい値とする。そして、具体的に
スラグを検出する際にはしきい値の平均値、例えば1
0回のしきい値の平均を求めて平均値とし、しきい
値〜平均値の範囲を溶鋼の輝度分布としてスラグを
検知する。
【0018】このようにして算出、設定した低温側しき
い値および高温側しきい値(具体的には、例えばし
きい値の10回の設定値を平均した平均値を用い
る)を基にして下記の手順により溶鋼中のスラグを検知
する。 1) 溶鋼の輝度分布図から、輝度レベルがしきい値〜
平均値−1の輝度範囲の総度数A、平均値〜250
の輝度範囲の総度数B、輝度レベルが251〜255の
輝度範囲の総度数Cを算出する。 2) Cが0の時は、酸素吹き込みなどによる異常高温
部、すなわち異常高輝度部分がないと判断して、2連続
測定によるA/Bの算出値が、例えば1以下の場合にス
ラグが検知されたものと判定する。すなわち、A/Bの
値が1以下になった時点をもって溶鋼中にスラグの流入
が開始した時点とする。 3) Cが1以上の時は、酸素吹き込みなどによる異常高
温部、すなわち異常高輝度部分があると判断して、2連
続測定によるA/Bの算出値が、例えば0.5以下の場
合にスラグが検知されたものと判定する。すなわち、A
/Bの算出値が0.5以下になった時点を溶鋼中にスラ
グの流入が開始した時点とする。なお、2連続測定とし
たのは、誤判定を防ぐためである。
【0019】上記の演算処理を、演算処理装置5のハー
ドウエアによりリアルタイムで処理してスラグ検知の有
無を瞬時に判定し、スラグを検知した時には直ちに図5
の警報装置6を作動させて溶鋼中へのスラグ混入を防止
することが可能となる。
【0020】このように本発明のスラグ検知方式によれ
ば、溶融金属の排出流をCCDカメラで観測し、その観
測領域全ての輝度信号を用いて輝度レベルと度数のヒス
トグラムを作成し、このヒストグラムから所定の演算プ
ログラムにしたがって自動的に低温側しきい値および
高温側しきい値を設定して、背景の輝度分布、溶融金
属の輝度分布、スラグの輝度分布に分け、各輝度分布範
囲内の総度数を計算して、溶融金属とスラグの総度数比
の変化からスラグの流入を検知するものであるから、し
きい値の値を適切に自動設定することができ、また全自
動検知も可能である。
【0021】更に、観測領域を面として指定するもので
あるから、溶融金属の排出口が上下に変動した場合にも
測定対象から外れることはなく、手動で位置設定の調節
をする必要がない。また、溶融金属に異常高輝度部分が
発生した場合、例えば溶鋼の温度が低下した場合には溶
鋼に直接酸素を吹き付けて温度を上昇させる手段が採ら
れるが、このように観測領域内の輝度が急激に上昇した
場合にも誤判定をすることなくスラグの検知が可能であ
る。
【0022】このように輝度分布図の作成、しきい値の
設定および輝度分布範囲の算出などが自動的に求められ
るのであるから、溶融金属の種類による輝度レベルの相
違にも対応が可能である。なお、CCDカメラによる輝
度信号をTVモニターに映像化し、演算をコンピュータ
処理することにより的確、迅速なスラグ検知が可能とな
る。
【0023】
【発明の効果】以上のとおり、本発明のスラグ検知方式
によれば、取鍋からの溶鋼の排出流などの溶融金属の排
出流に流入するスラグの流入時点を的確に検知すること
ができるので、スラグ混入による品質低下を効果的に防
止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のスラグ検知方式の処理手順を示したフ
ローチャートである。
【図2】スラグ流入のない溶鋼排出流の輝度分布図であ
る。
【図3】スラグのみ流出時の輝度分布図である。
【図4】高輝度外乱光の影響がない場合の溶鋼排出流の
輝度分布図である。
【図5】本発明のスラグ検知方式に適用される装置を例
示したブロック図である。
【符号の説明】
1 取鍋 2 溶鋼の排出流 3 観測領域 4 CCDカメラ 5 演算処理装置 6 警報装置

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 溶融金属の排出流の輝度をCCDカメラ
    で測定して輝度信号のヒストグラムを作成し、該ヒスト
    グラムを平滑化して輝度レベルの度数に置換したのち、
    判別分析法により背景と溶融金属の輝度レベルに分ける
    低温側しきい値、および溶融金属の輝度から溶融金属
    の輝度分布を正規分布として2σ或いは3σに相当する
    高輝度側の輝度値を高温側しきい値として設定し、し
    きい値、により分別した各範囲における輝度分布の
    総度数から溶融金属とスラグの総度数比を算出し、総度
    数比の変化から溶融金属の排出流に混入するスラグを検
    出することを特徴とするスラグ検知方式。
JP1817596A 1996-01-08 1996-01-08 スラグ検知方式 Pending JPH09192821A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017053861A (ja) * 2016-10-20 2017-03-16 京セラ株式会社 粉粒状樹脂組成物の融け性評価方法および樹脂封止型半導体装置の製造方法
CN111830881A (zh) * 2020-07-31 2020-10-27 大唐滨州发电有限公司 一种锅炉渣井内窥式监视系统

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JP2017053861A (ja) * 2016-10-20 2017-03-16 京セラ株式会社 粉粒状樹脂組成物の融け性評価方法および樹脂封止型半導体装置の製造方法
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