JP6776180B2 - Hot tap temperature measuring device and its method - Google Patents
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Description
本発明は、出銑口から流出する出銑滓流の温度を測定する出銑温度測定装置および出銑温度測定方法に関する。 The present invention relates to a tap iron temperature measuring device and a tap iron temperature measuring method for measuring the temperature of a tapping slag flowing out from a tapping port.
鉄鉱石を熱処理することによって鉄を取り出す高炉では、その操業管理等のために、高炉の出銑口から流出する銑滓混合物（以下、「出銑滓流」と適宜に略記する。）の温度が、しばしば測定される。このような出銑滓流の温度を測定する技術の一つが例えば特許文献１に開示されている。
In a blast furnace from which iron is extracted by heat-treating iron ore, the temperature of the pig iron mixture (hereinafter, abbreviated as "pig iron flow" as appropriate) flowing out from the pig iron outlet of the blast furnace for operation control and the like. However, it is often measured. One of the techniques for measuring the temperature of such a slag flow is disclosed in, for example,
この特許文献１に開示された高炉出銑温度測定方法は、高炉に形成された出銑口から流出した溶融物を含む領域の熱放射輝度分布を、当該熱放射輝度に対応する画素毎の濃度値を持つ各画素から構成される画像として撮像する撮像工程と、前記撮像工程により撮像された画像の画素毎の濃度と画素数との関係を示す濃度ヒストグラムとして、溶銑の濃度分布と、溶融スラグの濃度分布とを含む濃度ヒストグラムを作成する濃度ヒストグラム作成工程と、前記濃度ヒストグラム作成工程により作成された濃度ヒストグラムに対して、溶銑の濃度分布において画素数が最大となる濃度である溶銑濃度分布ピークの探索範囲を設定する溶銑濃度分布ピーク探索範囲設定工程と、前記溶銑濃度分布ピーク探索範囲設定工程により設定された溶銑濃度分布ピークの探索範囲内で、画素数が最大となる濃度を、前記溶銑濃度分布ピークの濃度として前記濃度ヒストグラムから抽出する溶銑濃度分布ピーク抽出工程と、前記溶銑濃度分布ピーク抽出工程により抽出された溶銑濃度分布ピークの濃度に基づいて、溶銑の温度を導出する溶銑温度導出工程と、を有する。そして、前記溶銑濃度分布ピーク探索範囲設定工程は、予め設定された、前記溶銑の濃度分布において画素数が最大となる濃度である溶銑濃度分布ピークの濃度と、前記溶融スラグの濃度分布における最高の濃度であるスラグ最高濃度と、の比である濃度比の上限値及び下限値と、前記濃度ヒストグラムにより作成された濃度ヒストグラムにおける前記スラグ最高濃度と、に基づいて、前記溶銑濃度分布ピークの探索範囲を導出する。
The method for measuring the temperature of blast furnace tapping disclosed in
ところで、前記特許文献１に開示された高炉出銑温度測定方法は、前記濃度ヒストグラムが２個のピークを備えて成る双峰性のプロファイルを持つ場合には、比較的良好に温度を測定できる。しかしながら、実際に測定すると、必ずしも、前記双峰性のプロファイルを持つ濃度ヒストグラムが得られるとは限らず、例えばなだらかに変化するプロファイルを持つ濃度ヒストグラムに成ってしまい、温度の測定が難しい場合があった。特に、出銑滓流は、溶銑と溶滓（溶融スラグ）とが混じり合い、溶銑上に、半透明な溶滓が乗るため、出銑滓流の表面から見た溶銑の放射率は、見かけの値となってしまう。しかも、通常、場所（領域）ごとに、溶銑上に乗る溶滓の厚さが異なるため、見かけの放射率も場所（領域）ごとに変化してしまい、一層、温度の測定が難しい。
By the way, the blast furnace tapping temperature measuring method disclosed in
本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、出銑滓流の温度をより精度良く測定できる出銑温度測定装置および出銑測定方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a tap iron temperature measuring device and a tapping iron measuring method capable of measuring the temperature of a tapping slag more accurately.
本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様にかかる出銑温度測定装置は、出銑滓流の熱放射輝度分布を、当該熱放射輝度に対応する画素ごとの画素値を持つ各画素から構成される対象画像として撮像する撮像部と、前記撮像部で撮像された対象画像における前記出銑滓流の画像中に所定のサイズの評価領域を設定する設定部と、前記設定部で設定された評価領域における最小画素値を抽出する抽出部と、前記抽出部で抽出した最小画素値に基づいて、前記出銑滓流に含まれる溶銑の溶銑温度を求める温度演算部とを備える。 As a result of various studies, the present inventor has found that the above object can be achieved by the following invention. That is, the tapping temperature measuring device according to one aspect of the present invention uses the heat radiance distribution of the tapping current as a target image composed of each pixel having a pixel value for each pixel corresponding to the heat radiance. An imaging unit to be imaged, a setting unit for setting an evaluation area of a predetermined size in the image of the radiant flow in the target image captured by the imaging unit, and a minimum pixel in the evaluation area set by the setting unit. It includes an extraction unit that extracts a value, and a temperature calculation unit that obtains the hot metal temperature of the hot metal contained in the hot metal flow based on the minimum pixel value extracted by the extraction unit.
出銑滓流全体の中には、溶銑上に溶滓が乗らない、あるいは、溶銑上に溶滓が乗っている場合でも、実質的に前記溶滓の影響を受けない溶銑のみに見える領域（実効溶銑領域）が存在すると考えられる。溶銑の放射率が約０．４程度である一方、溶滓の放射率が約０．９〜０．９５程度であると考えられており、対象画像の評価領域の中で最も暗い箇所を実効溶銑領域に比定することが最も確からしい。上記出銑温度測定装置は、出銑滓流の対象画像における評価領域の最小画素値、すなわち、最も暗い画素値（最小輝度値）を抽出し、この抽出した最小画素値に基づいて溶銑温度を求めるので、実効溶銑領域あるいは実効溶銑領域に最も近い領域から温度を求めているから、出銑滓流における溶銑の溶銑温度をより精度良く測定できる。 In the entire hot metal flow, there is no slag on the hot metal, or even if the slag is on the hot metal, the area where only the hot metal is substantially unaffected by the slag ( It is considered that there is an effective hot metal region). It is thought that the emissivity of the hot metal is about 0.4, while the emissivity of the slag is about 0.9 to 0.95, and the darkest part in the evaluation area of the target image is effective. It seems most certain that it is compared to the hot metal area. The above-mentioned tapping temperature measuring device extracts the minimum pixel value of the evaluation region in the target image of the tapping current, that is, the darkest pixel value (minimum brightness value), and determines the hot metal temperature based on the extracted minimum pixel value. Since the temperature is obtained from the effective hot metal region or the region closest to the effective hot metal region, the hot metal temperature of the hot metal in the hot metal flow can be measured more accurately.
他の一態様では、上述の出銑温度測定装置において、前記抽出部は、前記設定部で設定された評価領域における下位一定割合以内の画素値を持つ画素を抽出し、前記抽出した画素の画素値の平均値を前記最小画素値として求める。 In another aspect, in the above-mentioned tapping temperature measuring device, the extraction unit extracts pixels having a pixel value within a lower fixed ratio in the evaluation region set by the setting unit, and the pixels of the extracted pixels. The average value of the values is obtained as the minimum pixel value.
このような出銑温度測定装置は、下位一定割合以内の画素値の平均値で前記最小画素値を求めるので、ロバスト性を向上でき、ノイズ耐性が高く、より安定した測定結果を得ることができる。 In such an iron plate temperature measuring device, since the minimum pixel value is obtained by the average value of the pixel values within a certain lower ratio, robustness can be improved, noise immunity is high, and more stable measurement results can be obtained. ..
他の一態様では、これら上述の出銑温度測定装置において、前記抽出部は、さらに、前記設定部で設定された評価領域における最大画素値を抽出し、前記温度演算部は、さらに、前記抽出部で抽出した最大画素値に基づいて、前記出銑滓流に含まれる溶滓の溶滓温度を求める。 In another aspect, in these above-mentioned tapping temperature measuring devices, the extraction unit further extracts the maximum pixel value in the evaluation region set by the setting unit, and the temperature calculation unit further extracts the extraction. Based on the maximum pixel value extracted by the unit, the melting temperature of the slag contained in the hot metal slag flow is obtained.
出銑滓流全体の中には、溶銑上に乗る溶滓でも、表面から充分な厚さを有する結果、表面から見た場合、実質的に前記溶銑の影響を受けない溶滓のみに見える領域（実効溶滓領域）が存在すると考えられ、対象画像の評価領域の中で最も明るい箇所を実効溶滓領域に比定することが最も確からしい。上記出銑温度測定装置は、出銑滓流の対象画像における評価領域の最大画素値、すなわち、最も明るい画素値（最大輝度値）を抽出し、この抽出した最大画素値に基づいて溶滓温度を求めるので、実効溶滓領域あるいは実効溶滓領域に最も近い領域から温度を求めているから、出銑滓流における溶滓の溶滓温度をより精度良く測定できる。 In the entire slag flow, even the slag that rides on the hot metal has a sufficient thickness from the surface, and as a result, when viewed from the surface, only the slag that is not substantially affected by the hot metal is visible. It is considered that (effective slag area) exists, and it is most certain that the brightest part in the evaluation area of the target image is compared to the effective slag area. The tapping temperature measuring device extracts the maximum pixel value of the evaluation region in the target image of the tapping stream, that is, the brightest pixel value (maximum brightness value), and the slag temperature is based on the extracted maximum pixel value. Therefore, since the temperature is obtained from the effective slag region or the region closest to the effective slag region, the slag temperature of the slag in the slag flow can be measured more accurately.
他の一態様では、これら上述の出銑温度測定装置において、前記抽出部は、前記設定部で設定された評価領域における上位一定割合以内の画素値を持つ画素を抽出し、前記抽出した画素の画素値の平均値を前記最大画素値として求める。 In another aspect, in the above-mentioned tapping temperature measuring device, the extraction unit extracts pixels having a pixel value within a certain upper ratio in the evaluation region set by the setting unit, and extracts the extracted pixels. The average value of the pixel values is obtained as the maximum pixel value.
このような出銑温度測定装置は、上位一定割合以内の画素値の平均値で前記最大画素値を求めるので、ロバスト性を向上でき、ノイズ耐性が高く、より安定した測定結果を得ることができる。 In such a tapping temperature measuring device, since the maximum pixel value is obtained by the average value of the pixel values within a certain upper ratio, robustness can be improved, noise immunity is high, and more stable measurement results can be obtained. ..
本発明の他の一態様にかかる出銑温度測定方法は、出銑滓流の熱放射輝度分布を、当該熱放射輝度に対応する画素ごとの画素値を持つ各画素から構成される対象画像として撮像する撮像工程と、前記撮像工程で撮像された対象画像における前記出銑滓流の画像中に所定のサイズの評価領域を設定する設定工程と、前記設定工程で設定された評価領域における最小画素値を抽出する抽出工程と、前記抽出工程で抽出した最小画素値に基づいて、前記出銑滓流に含まれる溶銑の溶銑温度を求める温度演算工程とを備える。 In the tapping temperature measuring method according to another aspect of the present invention, the heat radiance distribution of the tapping stream is set as a target image composed of each pixel having a pixel value for each pixel corresponding to the heat radiance. An imaging step for imaging, a setting step for setting an evaluation region of a predetermined size in the image of the radiant current in the target image captured in the imaging step, and a minimum pixel in the evaluation region set in the setting step. It includes an extraction step of extracting a value and a temperature calculation step of obtaining the hot metal temperature of the hot metal contained in the hot metal slag flow based on the minimum pixel value extracted in the extraction step.
このような出銑温度測定方法は、出銑滓流の対象画像における評価領域の最小画素値、すなわち、最も暗い画素値（最小輝度値）を抽出し、この抽出した最小画素値に基づいて溶銑温度を求めるので、実効溶銑領域あるいは実効溶銑領域に最も近い領域から温度を求めているから、出銑滓流における溶銑の溶銑温度をより精度良く測定できる。 In such a tapping temperature measuring method, the minimum pixel value of the evaluation region in the target image of the tapping current, that is, the darkest pixel value (minimum brightness value) is extracted, and the hot metal is based on the extracted minimum pixel value. Since the temperature is obtained, the temperature is obtained from the effective hot metal region or the region closest to the effective hot metal region, so that the hot metal temperature of the hot metal in the hot metal flow can be measured more accurately.
他の一態様では、上述の出銑温度測定方法において、前記抽出工程は、さらに、前記設定工程で設定された評価領域における最大画素値を抽出し、前記温度演算工程は、さらに、前記抽出工程で抽出した最大画素値に基づいて、前記出銑滓流に含まれる溶滓温度を求める。
In another aspect, in the above-mentioned tapping temperature measuring method, the extraction step further extracts the maximum pixel value in the evaluation region set in the setting step , and the temperature calculation step further extracts the extraction step. Based on the maximum pixel value extracted in
このような出銑温度測定方法は、出銑滓流の対象画像における評価領域の最大画素値、すなわち、最も明るい画素値（最大輝度値）を抽出し、この抽出した最大画素値に基づいて溶滓温度を求めるので、実効溶滓領域あるいは実効溶滓領域に最も近い領域から温度を求めているから、出銑滓流における溶滓の溶滓温度をより精度良く測定できる。 In such a tapping temperature measuring method, the maximum pixel value of the evaluation region in the target image of the tapping current, that is, the brightest pixel value (maximum brightness value) is extracted, and melting is performed based on the extracted maximum pixel value. Since the slag temperature is obtained, the temperature is obtained from the effective slag region or the region closest to the effective slag region, so that the slag temperature in the slag flow can be measured more accurately.
本発明にかかる出銑温度測定装置および出銑温度測定方法は、出銑滓流の温度をより精度良く測定できる。 The tapping temperature measuring device and the tapping temperature measuring method according to the present invention can measure the temperature of the tapping slag more accurately.
以下、本発明にかかる実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。 Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that the configurations with the same reference numerals in the respective drawings indicate the same configurations, and the description thereof will be omitted as appropriate. In the present specification, when they are collectively referred to, they are indicated by reference numerals without subscripts, and when they refer to individual configurations, they are indicated by reference numerals with subscripts.
図１は、実施形態における出銑温度測定装置の構成を示すブロック図である。図２は、前記出銑温度測定装置によって測定される出銑滓流が流出する様子を説明するための図である。 FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a tapping temperature measuring device according to an embodiment. FIG. 2 is a diagram for explaining how the tapping slag flow measured by the tapping temperature measuring device flows out.
本実施形態における出銑温度測定装置Ｔは、高炉の出銑口から流出する銑滓混合物（以下、「出銑滓流」と適宜に略記する。）を撮像することによって得られた前記出銑滓流の対象画像に基づいて前記出銑滓流の温度を測定する装置である。前記銑滓混合物（出銑滓流）は、溶銑と溶滓（溶融スラグ）との混合物であり、高炉の出銑口から高温の流体状で流出される。このような出銑温度測定装置Ｔは、例えば、図１に示すように、撮像部１と、制御処理部２と、記憶部３とを備え、本実施形態では、さらに、入力部４と、出力部５と、インターフェース部（ＩＦ部）６とを備える。
The pig iron temperature measuring device T in the present embodiment is obtained by imaging the pig iron slag mixture (hereinafter, appropriately abbreviated as “pig iron slag flow”) flowing out from the pig iron outlet of the blast furnace. It is a device that measures the temperature of the tapping slag flow based on the target image of the slag flow. The pig iron slag mixture (pig iron slag flow) is a mixture of hot metal and slag (molten slag), and flows out as a high-temperature fluid from the pig iron outlet of the blast furnace. As shown in FIG. 1, such an iron plate temperature measuring device T includes, for example, an
撮像部１は、制御処理部２に接続され、制御処理部２の制御に従って、出銑滓流の熱放射輝度分布を、当該熱放射輝度に対応する画素ごとの画素値を持つ各画素から構成される対象画像として撮像する装置である。撮像部１は、出銑滓流の対象画像を制御処理部２へ出力する。撮像部１は、例えば、被写体における光学像を所定の結像面上に結像する結像光学系、前記結像面に受光面を一致させて配置され、前記被写体における光学像を電気的な信号に変換するエリアイメージセンサ、および、エリアイメージセンサの出力を画像処理することで前記被写体における画像を表すデータである画像データを生成する画像処理回路等を備えるデジタルカメラ等である。撮像部１は、静止画を生成するスチルカメラであって良く、また、動画像を生成するビデオカメラ（ムービーカメラ）であって良い。
The
撮像部１は、例えば、図２に示すように、高炉ＳＦに形成された出銑口ＰＨから、出銑樋カバーＣＶを備える出銑樋ＳＧへ、流出する出銑滓流ＰＳを撮像できるように適宜に配設される。出銑滓流ＰＳは、比較的高速に出銑口ＰＨから流出するので、撮像部１は、この出銑滓流ＰＳの流出速度に応じた速度で撮像可能に構成される。撮像部１は、出銑温度測定装置Ｔにおける他の各部２〜６とともに図略の筐体に収容され、前記他の各部２〜６と一体に構成されて良いが、本実施形態では、撮像部１は、前記他の各部２〜６とは、別体に構成され、撮像部１は、前記出銑滓流ＰＳを撮像できるように、前記他の各部２〜６から遠隔に配置され、有線または無線によって制御処理部２と通信可能に接続される。
For example, as shown in FIG. 2, the
図１に戻って、入力部４は、制御処理部２に接続され、例えば、温度の測定開始を指示するコマンド等の各種コマンド、および、例えば評価領域の設定入力等の温度を測定する上で必要な各種データを出銑温度測定装置Ｔに入力する装置であり、例えば、所定の機能を割り付けられた複数の入力スイッチ、キーボードおよびマウス等である。出力部５は、制御処理部２に接続され、制御処理部２の制御に従って、入力部４から入力されたコマンドやデータ、および、当該出銑温度測定装置Ｔによって測定された温度等を出力する装置であり、例えばＣＲＴディスプレイ、ＬＣＤ（液晶表示装置）および有機ＥＬディスプレイ等の表示部（表示装置）や、プリンタ等の印刷装置等である。
Returning to FIG. 1, the input unit 4 is connected to the
ＩＦ６は、例えば、外部の機器との間でデータを入出力する回路であり、例えば、シリアル通信方式であるＲＳ−２３２Ｃのインターフェース回路、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格を用いたインターフェース回路、および、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）規格を用いたインターフェース回路等である。また、ＩＦ部６は、例えば、データ通信カードや、ＩＥＥＥ８０２．１１規格等に従った通信インターフェース回路等の、外部の機器と通信信号を送受信する通信インターフェース回路であっても良い。
The IF6 is, for example, a circuit for inputting / outputting data to / from an external device, for example, an interface circuit of RS-232C which is a serial communication method, an interface circuit using the Bluetooth (registered trademark) standard, and USB. (Universal Serial Bus) An interface circuit or the like using the standard. Further, the
記憶部３は、制御処理部２に接続され、制御処理部２の制御に従って、各種の所定のプログラムおよび各種の所定のデータを記憶する回路である。前記各種の所定のプログラムには、例えば、出銑温度測定装置Ｔの各部１、３〜６を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御する制御プログラムや、撮像部１で撮像された対象画像における出銑滓流の画像中に所定のサイズの評価領域ＲＯＩを設定する設定プログラムや、前記設定プログラムで設定された評価領域ＲＯＩにおける最小画素値（最も暗い画素値、０より大きい値での最小輝度値）を抽出する抽出プログラムや、前記抽出プログラムで抽出した最小画素値に基づいて、前記出銑滓流に含まれる溶銑の溶銑温度を求める温度演算プログラム等の制御処理プログラムが含まれる。本実施形態では、前記抽出プログラムは、さらに、前記設定プログラムで設定された評価領域ＲＯＩにおける最大画素値（最も明るい画素値、最大輝度値）を抽出する。本実施形態では、温度演算プログラムは、さらに、前記抽出プログラムで抽出した最大画素値に基づいて、出銑滓流に含まれる溶滓の溶滓温度を求める。前記各種の所定のデータには、例えば対象画像や校正情報等の、各プログラムを実行する上で必要なデータ等が含まれる。記憶部３は、例えば不揮発性の記憶素子であるＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）や書き換え可能な不揮発性の記憶素子であるＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等を備える。記憶部３は、前記所定のプログラムの実行中に生じるデータ等を記憶するいわゆる制御処理部２のワーキングメモリとなるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等を含む。
The
そして、記憶部３は、前記校正情報を記憶する校正情報記憶部３１を機能的に備える。前記校正情報は、いわゆる黒体炉を前記撮像部１で撮像することによって得られた画像の画素値と前記黒体炉の黒体放射輝度の輝度値との対応関係であり、例えば、互いに異なる複数の温度それぞれで、前記黒体炉を前記撮像部１で撮影することによって予め作成される。前記黒体放射輝度の輝度値は、温度の関数であるので、前記校正情報は、黒体炉を前記撮像部１で撮像することによって得られた画像の画素値と前記黒体炉の温度との対応関係となる。例えば、前記対象画像における各画素の各画素値を、前記校正情報によって、各輝度値へ変換することによって、熱放射輝度の輝度画像、すなわち、温度画像が生成できる。前記校正情報は、前記対応関係を表す関係式の形式で校正情報記憶部３１に記憶されて良く、あるいは、前記対応関係を表すテーブルの形式で校正情報記憶部３１に記憶されて良い。
Then, the
制御処理部２は、出銑温度測定装置Ｔの各部１、３〜６を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御し、温度を求めるための回路である。制御処理部２は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）およびその周辺回路を備えて構成される。制御処理部２は、前記制御処理プログラムが実行されることによって、制御部２１、設定部２２、抽出部２３および温度演算部２４を機能的に備える。
The
制御部２１は、出銑温度測定装置Ｔの各部１、３〜６を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御し、出銑温度測定装置Ｔ全体の制御を司るものである。
The
設定部２２は、撮像部１で撮像された対象画像における出銑滓流の画像中に所定のサイズの評価領域ＲＯＩを設定するものである。設定部２２は、例えば、対象画像を出力部５に出力し、ユーザによる設定操作を入力部４で受け付けて、対象画像における出銑滓流の画像中に評価領域ＲＯＩを設定して良い。あるいは、設定部２２は、例えば、対象画像における出銑滓流の画像中に評価領域ＲＯＩを自動的に設定して良い。より具体的には、例えば、設定部２２は、まず、エッジフィルタを用いることによって対象画像における出銑滓流の画像領域のエッジを検出し、これによって対象画像における出銑滓流の画像領域を抽出する。そして、設定部２２は、この抽出した対象画像における出銑滓流の画像領域内に前記所定のサイズの評価領域ＲＯＩを設定する。例えば、高炉の操業管理等を目的に出銑滓流ＰＳの温度を測定している観点や、出銑口ＰＨから離れるに従って生じる煙等によって出銑滓流ＰＳの撮像が妨害される観点等から、設定部２２は、前記出銑滓流の画像において、出銑口付近のスラグ堆積や煙等の影響のなるべく少ない位置に、評価領域ＲＯＩを設定する。評価領域ＲＯＩのサイズは、複数のサンプルを用いて適宜に設定されるが、例えば、前記出銑滓流の画像領域の幅（前記流出方向に略直交する幅方向の長さ）の約２／３や約１／２の長さを持つ正方形や矩形等で設定される。
The setting
抽出部２３は、設定部２２で設定された評価領域ＲＯＩにおける最小画素値（最も暗い画素値、０より大きい値での最小輝度値）を抽出するものである。さらに、本実施形態では、設定部２２で設定された評価領域ＲＯＩにおける最大画素値（最も明るい画素値、最大輝度値）を抽出する。
The
温度演算部２４は、抽出部２３で抽出した最小画素値に基づいて、出銑滓流に含まれる溶銑の溶銑温度を求めるものである。さらに、本実施形態では、温度演算部２４は、抽出部２３で抽出した最大画素値に基づいて、出銑滓流に含まれる溶滓の溶滓温度を求めるものである。より具体的には、温度演算部２４は、抽出部２３で抽出した最小画素値を、記憶部３の校正情報記憶部３１に記憶された校正情報を用いることによって、熱放射輝度の輝度値に変換し、その温度を前記溶銑温度として求める。同様に、温度演算部２４は、抽出部２３で抽出した最大画素値を、前記校正情報を用いることによって、熱放射輝度の輝度値に変換し、その温度を前記溶滓温度として求める。
The
なお、前記校正情報は、上述したように、黒体炉を用いることによって得られた値である。実施の出銑滓流は、黒体ではないので、その分、誤差を有する。このため、温度演算部２４は、例えば、前記特許文献１に開示されているように、前記誤差を補正して溶銑温度や溶滓温度を求めても良い。
The calibration information is a value obtained by using a blackbody furnace as described above. Since the pig iron slag flow of the implementation is not a blackbody, there is an error accordingly. Therefore, the
これら制御処理部２、記憶部３、入力部４、出力部５およびＩＦ部６は、例えば、デスクトップ型やノード型等のコンピュータによって構成可能である。
The
次に、本実施形態の動作について説明する。図３は、前記出銑温度測定装置の動作を示すフローチャートである。図４は、出銑滓流の対象画像の一例を示す図である。図５は、図４に示す対象画像において、一例として、流出方向に沿って引かれた一直線上の輝度変化を示す図である。図５の横軸は、画素数で表した距離であり、その縦軸は、明るさで表した画素値である。図６は、出銑滓流における最小画素値と最大画素値との意義を説明するために、出銑滓流の一部断面を模式的に示す図である。 Next, the operation of this embodiment will be described. FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the tapping temperature measuring device. FIG. 4 is a diagram showing an example of a target image of the pig iron slag flow. FIG. 5 is a diagram showing a change in brightness on a straight line drawn along the outflow direction as an example in the target image shown in FIG. The horizontal axis of FIG. 5 is the distance represented by the number of pixels, and the vertical axis thereof is the pixel value represented by the brightness. FIG. 6 is a diagram schematically showing a partial cross section of the tapping stream in order to explain the significance of the minimum pixel value and the maximum pixel value in the tapping stream.
このような構成の出銑温度測定装置Ｔは、その電源が投入されると、必要な各部の初期化を実行し、その稼働を始める。その制御処理プログラムの実行によって、制御処理部２には、制御部２１、設定部２２、抽出部２３および温度演算部２４が機能的に構成される。
When the power is turned on, the tapping temperature measuring device T having such a configuration executes necessary initialization of each part and starts its operation. By executing the control processing program, the
そして、出銑滓流の温度を評価するにあたって、図３において、出銑温度測定装置Ｔは、制御処理部２によって、撮像部１で、高炉ＳＦに形成された出銑口ＰＨから流出する出銑滓流ＰＳを撮像し、前記出銑滓流ＰＳの画像を含む対象画像を取得する（Ｓ１１）。
Then, in evaluating the temperature of the tapping flow, in FIG. 3, the tapping temperature measuring device T flows out from the tapping port PH formed in the blast furnace SF by the
次に、出銑温度測定装置Ｔは、制御処理部２の設定部２２によって、前記処理Ｓ１１において撮像部１で撮像された対象画像における出銑滓流の画像中に所定のサイズの評価領域を設定する（Ｓ１２）。前記評価領域の設定は、上述したように、ユーザ（オペレータ）の設定操作を入力部４で受け付けて、あるいは、自動的に、実施される。
Next, the tap iron temperature measuring device T uses the
一例では、処理Ｓ１１の実行によって、図４に示す対象画像ＰＯが取得され、処理Ｓ１２の実行によって、対象画像ＰＯにおける出銑滓流の画像ＰＰ中に、正方形で示す評価領域ＲＯＩが設定される。対象画像ＰＯにおける出銑滓流の画像ＰＰは、溶銑の放射率と溶滓の放射率との差およびこれらの混合状態により、いわゆるマーブル模様となっている。 In one example, the execution of the process S11 acquires the target image PO shown in FIG. 4, and the execution of the process S12 sets the evaluation region ROI indicated by a square in the image PP of the tapping flow in the target image PO. .. The image PP of the slag flow in the target image PO has a so-called marble pattern due to the difference between the emissivity of the hot metal and the emissivity of the slag and the mixed state thereof.
次に、出銑温度測定装置Ｔは、制御処理部２の抽出部２３によって、前記処理Ｓ１２において設定部２２で設定された評価領域ＲＯＩにおける最小画素値（最も暗い画素値、０より大きい値での最小輝度値）および最大画素値（最も明るい画素値、最大輝度値）それぞれを抽出する（Ｓ１３）。
Next, the tapping temperature measuring device T uses the
次に、出銑温度測定装置Ｔは、制御処理部２の温度演算部２４によって、前記処理Ｓ１３において抽出部２３で抽出した最小画素値および最大画素値それぞれに基づいて、出銑滓流に含まれる溶銑および溶滓それぞれの溶銑温度および溶滓温度それぞれを求める（Ｓ１４）。より具体的には、温度演算部２４は、抽出部２３で抽出した最小画素値を、記憶部３の校正情報記憶部３１に記憶された校正情報を用いることによって、熱放射輝度の輝度値に変換し、その温度を前記溶銑温度として求める。そして、温度演算部２４は、前記抽出した最大画素値を、前記校正情報を用いることによって、熱放射輝度の輝度値に変換し、その温度を前記溶滓温度として求める。
Next, the tapping temperature measuring device T is included in the tapping flow based on the minimum pixel value and the maximum pixel value extracted by the
そして、出銑温度測定装置Ｔは、制御部２１によって、前記処理Ｓ１４において温度演算部２４で求めた溶銑温度および溶滓温度それぞれを出力部５から外部へ出力し（Ｓ１５）、処理を終了する。なお、必要に応じて、制御部２１は、これら求めた溶銑温度および溶滓温度それぞれをＩＦ部６から外部の機器へ出力しても良い。
Then, the hot metal temperature measuring device T outputs the hot metal temperature and the hot metal temperature obtained by the
このような出銑滓流における溶銑温度および溶滓温度それぞれを求める上述の各処理が、高炉ＳＦの操業中、所定の時間間隔で、例えば撮像部１が動画像を生成する場合に複数のフレームおきに、繰り返し実行され、出銑滓流における溶銑温度および溶滓温度がモニタ（監視）される。
Each of the above-mentioned processes for obtaining the hot metal temperature and the hot water temperature in such a hot metal slag flow performs a plurality of frames at predetermined time intervals during the operation of the blast furnace SF, for example, when the
出銑滓流は、溶銑と溶滓とが混じり合い、例えば、図６Ａおよび図６Ｂに示すように、溶銑上に、半透明な溶滓が乗るため、出銑滓流の表面から見た溶銑の放射率は、見かけの値となってしまう。しかも、通常、場所（領域）ごとに、溶銑上に乗る溶滓の厚さＤ１１、Ｄ１２、Ｄ２が異なるため、見かけの放射率も場所（領域）ごとに変化してしまい、一層、温度の測定が難しい。しかしながら、出銑滓流全体の中には、溶銑上に溶滓が乗らない、あるいは、溶銑上に溶滓が乗っている場合でも、実質的に前記溶滓の影響を受けない溶銑のみに見える領域（実効溶銑領域）が存在すると考えられる。溶銑の放射率が約０．４程度である一方、溶滓の放射率が約０．９〜０．９５程度であるので、対象画像の評価領域の中で最も暗い箇所を実効溶銑領域に比定することが最も確からしい。図５は、図４に示す輝度画像において、一例として、流出方向に沿って引かれた一直線上の輝度変化を示す図である。この図５に示す例において、輝度変化を示すグラフは、８０ｐｉｘｅｌ付近Ｐ１と１０５ｐｉｘｅｌ付近Ｐ２それぞれで極小となっているが、８０ｐｉｘｅｌ付近Ｐ１の極小値と１０５ｐｉｘｅｌ付近Ｐ２の極小値とは、１０％程度異なっている。これら２点間は、出銑滓流ＰＨの流速から、時間的に１ｍｓ以下しか異ならないので、この微小時間で急激にその温度が低下するとは考え難く、この輝度差は、溶銑上に乗る溶滓の厚さが異なり、前記溶滓の影響が異なると考えられる。したがって、最も暗い箇所が、前記溶滓の影響が無い、あるいは、前記溶滓の影響が最も少ない、溶銑温度の真値、あるいは、真値に近い情報を示している。 In the hot metal slag flow, the hot metal and the slag are mixed. For example, as shown in FIGS. 6A and 6B, a translucent slag is placed on the hot metal, so that the hot metal seen from the surface of the hot metal slag flow. The emissivity of is an apparent value. Moreover, since the thicknesses D11, D12, and D2 of the slag on the hot metal are usually different for each place (region), the apparent emissivity also changes for each place (region), and the temperature is further measured. Is difficult. However, in the entire hot metal slag flow, even if the slag does not get on the hot metal, or even if the slag is on the hot metal, it looks like only the hot metal that is not substantially affected by the slag. It is considered that there is a region (effective hot metal region). While the emissivity of the hot metal is about 0.4, the emissivity of the slag is about 0.9 to 0.95, so the darkest part in the evaluation area of the target image is compared with the effective hot metal area. It seems most certain to decide. FIG. 5 is a diagram showing a change in luminance on a straight line drawn along the outflow direction as an example in the luminance image shown in FIG. In the example shown in FIG. 5, the graph showing the change in brightness is the minimum at each of P1 near 80pixel and P2 near 105pixel, but the minimum value of P1 near 80pixel and the minimum value of P2 near 105pixel are about 10%. It's different. Since the time difference between these two points is only 1 ms or less from the flow velocity of the hot metal slag flow PH, it is unlikely that the temperature will drop sharply in this minute time, and this difference in brightness is due to the melting on the hot metal. It is considered that the thickness of the slag is different and the influence of the slag is different. Therefore, the darkest part shows the true value of the hot metal temperature, or information close to the true value, which is not affected by the slag or has the least influence of the slag.
本実施形態における出銑温度測定装置Ｄおよびこれに実装された出銑温度測定方法は、出銑滓流の対象画像における評価領域の最小画素値、すなわち、最も暗い画素値（最小輝度値）を抽出し、この抽出した最小画素値に基づいて溶銑温度を求めるので、実効溶銑領域あるいは実効溶銑領域に最も近い領域から温度を求めているから、出銑滓流における溶銑の溶銑温度をより精度良く測定できる。 The tapping temperature measuring device D in the present embodiment and the tapping temperature measuring method implemented therein obtain the minimum pixel value of the evaluation region in the target image of the tapping current, that is, the darkest pixel value (minimum brightness value). Since the hot metal temperature is obtained based on the extracted minimum pixel value, the hot metal temperature is obtained from the effective hot metal region or the region closest to the effective hot metal region. Can be measured.
一方、出銑滓流全体の中には、例えば図６Ｂに示すように、溶銑上に乗る溶滓でも、表面から充分な厚さＤ２を有する結果、表面から見た場合、実質的に前記溶銑の影響を受けない溶滓のみに見える領域（実効溶滓領域）が存在すると考えられ、対象画像の評価領域の中で最も明るい箇所を実効溶滓領域に比定することが最も確からしい。すなわち、最も明るい箇所が、前記溶銑の影響が無い、あるいは、前記溶銑の影響が最も少ない、溶滓温度の真値、あるいは、真値に近い情報を示している。 On the other hand, as shown in FIG. 6B, for example, as shown in FIG. 6B, even the slag that rides on the hot metal has a sufficient thickness D2 from the surface in the entire hot metal slag flow, and as a result, when viewed from the surface, the hot metal is substantially said. It is considered that there is a region (effective slag area) that can be seen only in the slag that is not affected by the above, and it is most certain that the brightest part in the evaluation area of the target image is compared to the effective slag area. That is, the brightest part indicates the true value of the slag temperature, or information close to the true value, which is not affected by the hot metal or has the least influence of the hot metal.
上記出銑温度測定装置Ｄおよび出銑温度測定方法は、出銑滓流の対象画像における評価領域の最大画素値、すなわち、最も明るい画素値（最大輝度値）を抽出し、この抽出した最大画素値に基づいて溶滓温度を求めるので、実効溶滓領域あるいは実効溶滓領域に最も近い領域から温度を求めているから、出銑滓流における溶滓の溶滓温度をより精度良く測定できる。 The tapping temperature measuring device D and the tapping temperature measuring method extract the maximum pixel value of the evaluation region in the target image of the tapping stream, that is, the brightest pixel value (maximum brightness value), and the extracted maximum pixel. Since the slag temperature is obtained based on the value, the temperature is obtained from the effective slag region or the region closest to the effective slag region, so that the slag temperature in the slag flow can be measured more accurately.
一測定例の結果を図７に示す。図７は、前記出銑温度測定装置の一測定例を示す図である。図７の横軸は、時間であり、その左縦軸は、画素値（明るさ）であり、その右縦軸は、比の値である。横軸は、１目盛り約２．４秒である（約４０分×６０）／１０００＝２．４）。図７に示す各グラフは、上から下へ、最大画素値の時間変化を示す第１グラフ、最小画素値の時間変化を示す第２グラフ、および、同時刻で最小画素値を最大画素値で除算した比の時間変化を示す第３グラフである。図７から分かるように、最大画素値や最小画素値は、時間変化するものの、その比（＝最小画素値／最大画素値）は、一定の範囲内に収まる略一定値となっている。したがって、放射比率に相当する前記比（＝最小画素値／最大画素値）が略一定に保たれていることから、溶銑温度、溶滓温度が適切に求められていると考えられる。 The result of one measurement example is shown in FIG. FIG. 7 is a diagram showing a measurement example of the tapping temperature measuring device. The horizontal axis of FIG. 7 is time, the left vertical axis thereof is a pixel value (brightness), and the right vertical axis thereof is a ratio value. The horizontal axis is about 2.4 seconds per scale (about 40 minutes x 60) /1000 = 2.4). From top to bottom, each graph shown in FIG. 7 shows the first graph showing the time change of the maximum pixel value, the second graph showing the time change of the minimum pixel value, and the minimum pixel value at the same time with the maximum pixel value. It is a 3rd graph which shows the time change of the divided ratio. As can be seen from FIG. 7, although the maximum pixel value and the minimum pixel value change with time, the ratio (= minimum pixel value / maximum pixel value) is a substantially constant value within a certain range. Therefore, since the ratio (= minimum pixel value / maximum pixel value) corresponding to the radiation ratio is kept substantially constant, it is considered that the hot metal temperature and the slag temperature are appropriately obtained.
なお、上述の実施形態では、１個の撮像部１で出銑滓流を１方向から撮像して出銑滓流の温度が測定されたが、出銑滓流に対し互いに直交する水平方向および鉛直方向の２方向から２個の撮像部１それぞれで撮像してこれら２方向から観測した出銑滓流の各温度が測定されても良い。
In the above-described embodiment, the temperature of the tapping flow is measured by imaging the tapping flow from one direction with one
また、上述の実施形態において、抽出部２３は、設定部２２で設定された評価領域ＲＯＩにおける下位一定割合以内の画素値を持つ画素を抽出し、この抽出した画素の画素値の平均値を前記最小画素値として求め、温度演算部２４は、この求めた前記最小画素値に基づいて、前記出銑滓流に含まれる溶銑の溶銑温度を求めても良い。同様に、抽出部２３は、設定部２２で設定された評価領域ＲＯＩにおける上位一定割合以内の画素値を持つ画素を抽出し、この抽出した画素の画素値の平均値を前記最大画素値として求め、温度演算部２４は、この求めた前記最大画素値に基づいて、前記出銑滓流に含まれる溶滓の溶滓温度を求めても良い。
Further, in the above-described embodiment, the
図８は、前記出銑温度測定装置の変形形態を説明するための図である。図８の横軸は、画素値（明るさ）であり、その縦軸は、度数である。評価領域ＲＯＩにおける各画素の画素値の度数をグラフ化すると、一例では、図８に示すグラフとなる。上述の実施形態では、図８に示す例では、最小画素値ｍｉｎのみに基づいて溶銑温度が求められたが、この変形形態では、下位一定割合以内の画素値Ｘ１を持つ画素が抽出され、この抽出した画素の画素値の平均値が最小画素値とみなされ、この平均値の最小画素値に基づいて溶銑温度が求められる。下位一定割合は、例えば、１０％、７％、５％、３％、１％、下位１０位までに対応する割合、下位５位までに対応する割合、および、下位３位までに対応する割合等であり、適宜に、設定される。同様に、上述の実施形態では、図８に示す例では、最大画素値ｍａｘのみに基づいて溶滓温度が求められたが、この変形形態では、上位一定割合以内の画素値Ｘ２を持つ画素が抽出され、この抽出した画素の画素値の平均値が最大画素値とみなされ、この平均値の最大画素値に基づいて溶滓温度が求められる。上位一定割合は、例えば、１０％、７％、５％、３％、１％、上位１０位までに対応する割合、上位５位までに対応する割合、および、上位３位までに対応する割合等であり、適宜に、設定される。 FIG. 8 is a diagram for explaining a modified form of the tapping temperature measuring device. The horizontal axis of FIG. 8 is the pixel value (brightness), and the vertical axis thereof is the frequency. When the frequency of the pixel value of each pixel in the evaluation area ROI is graphed, one example is the graph shown in FIG. In the above-described embodiment, in the example shown in FIG. 8, the hot metal temperature was obtained based only on the minimum pixel value min, but in this modified form, pixels having a pixel value X1 within a lower fixed ratio are extracted, and the pixels are extracted. The average value of the pixel values of the extracted pixels is regarded as the minimum pixel value, and the hot metal temperature is obtained based on the minimum pixel value of this average value. The lower fixed ratios are, for example, 10%, 7%, 5%, 3%, 1%, the ratio corresponding to the lower 10th place, the ratio corresponding to the lower 5th place, and the ratio corresponding to the lower 3rd place. Etc., and are set as appropriate. Similarly, in the above-described embodiment, in the example shown in FIG. 8, the melting temperature was obtained based only on the maximum pixel value max, but in this modified form, the pixels having the pixel value X2 within a certain upper ratio are It is extracted, and the average value of the pixel values of the extracted pixels is regarded as the maximum pixel value, and the smelting temperature is obtained based on the maximum pixel value of this average value. The top fixed percentages are, for example, 10%, 7%, 5%, 3%, 1%, the percentage corresponding to the top 10, the percentage corresponding to the top 5, and the percentage corresponding to the top 3. Etc., and are set as appropriate.
このような変形形態における出銑温度測定装置Ｄおよびその方法は、前記平均値を用いるので、ロバスト性を向上でき、ノイズ耐性が高く、より安定した測定結果を得ることができる。 Since the tapping temperature measuring device D and its method in such a modified form use the above-mentioned average value, robustness can be improved, noise immunity is high, and more stable measurement results can be obtained.
本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。 In order to express the present invention, the present invention has been appropriately and sufficiently described through the embodiments with reference to the drawings above, but those skilled in the art can easily change and / or improve the above embodiments. It should be recognized that it can be done. Therefore, unless the modified or improved form implemented by a person skilled in the art is at a level that deviates from the scope of rights of the claims stated in the claims, the modified form or the improved form is the scope of rights of the claims. It is interpreted as being included in.
Ｔ 出銑温度測定装置
ＲＯＩ 評価領域
１ 撮像部
２ 制御処理部
３ 記憶部
２１ 制御部
２２ 設定部
２３ 抽出部
２４ 温度演算部
３１ 校正情報記憶部
T tap iron temperature measuring device
Claims (6)
前記撮像部で撮像された対象画像における前記出銑滓流の画像中に所定のサイズの評価領域を設定する設定部と、
前記設定部で設定された評価領域における最小画素値を抽出する抽出部と、
前記抽出部で抽出した最小画素値に基づいて、前記出銑滓流に含まれる溶銑の溶銑温度を求める温度演算部とを備える、
出銑温度測定装置。 An imaging unit that captures the thermal radiance distribution of the spillage as a target image composed of each pixel having a pixel value for each pixel corresponding to the thermal radiance.
A setting unit that sets an evaluation area of a predetermined size in the image of the heading and slag flow in the target image captured by the imaging unit, and a setting unit.
An extraction unit that extracts the minimum pixel value in the evaluation area set by the setting unit, and an extraction unit.
A temperature calculation unit for obtaining the hot metal temperature of the hot metal contained in the hot metal slag flow based on the minimum pixel value extracted by the extraction unit is provided.
Hot metal temperature measuring device.
請求項１に記載の出銑温度測定装置。 The extraction unit extracts pixels having pixel values within a certain lower ratio in the evaluation region set by the setting unit, and obtains an average value of the pixel values of the extracted pixels as the minimum pixel value.
The tapping temperature measuring device according to claim 1.
前記温度演算部は、さらに、前記抽出部で抽出した最大画素値に基づいて、前記出銑滓流に含まれる溶滓の溶滓温度を求める、
請求項１または請求項２に記載の出銑温度測定装置。 The extraction unit further extracts the maximum pixel value in the evaluation region set by the setting unit.
The temperature calculation unit further obtains the slag temperature of the slag contained in the tapping slag flow based on the maximum pixel value extracted by the extraction unit.
The tapping temperature measuring device according to claim 1 or 2.
請求項３に記載の出銑温度測定装置。 The extraction unit extracts pixels having pixel values within a certain percentage of the top in the evaluation region set by the setting unit, and obtains the average value of the pixel values of the extracted pixels as the maximum pixel value.
The tapping temperature measuring device according to claim 3.
前記撮像工程で撮像された対象画像における前記出銑滓流の画像中に所定のサイズの評価領域を設定する設定工程と、
前記設定工程で設定された評価領域における最小画素値を抽出する抽出工程と、
前記抽出工程で抽出した最小画素値に基づいて、前記出銑滓流に含まれる溶銑の溶銑温度を求める温度演算工程とを備える、
出銑温度測定方法。 An imaging process in which the thermal radiance distribution of the spillage is imaged as a target image composed of each pixel having a pixel value for each pixel corresponding to the thermal radiance.
A setting step of setting an evaluation region of a predetermined size in the image of the tapping stream in the target image captured in the imaging step, and a setting step.
An extraction step of extracting the minimum pixel value in the evaluation region set in the setting step , and
A temperature calculation step for obtaining the hot metal temperature of the hot metal contained in the hot metal slag flow based on the minimum pixel value extracted in the extraction step is provided.
How to measure the tapping temperature.
前記温度演算工程は、さらに、前記抽出工程で抽出した最大画素値に基づいて、前記出銑滓流に含まれる溶滓温度を求める、
請求項５に記載の出銑温度測定方法。 The extracting step further extracts the maximum pixel value in the evaluation region set in the setting step,
The temperature calculation step further obtains the slag temperature contained in the tapping stream based on the maximum pixel value extracted in the extraction step .
The method for measuring the tapping temperature according to claim 5.
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