JPWO2018154910A1 - 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
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 Download PDFInfo
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- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
Abstract
Description
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。
(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。
「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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、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。
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
(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。
Claims (16)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。
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