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技術 金属溶湯の温度推定方法

出願人 JFEスチール株式会社
発明者 原広憲川波俊一菊地真導妹尾政臣池野鎮彦
出願日 2015年10月13日 (3年9ヶ月経過) 出願番号 2015-201765
公開日 2017年4月20日 (2年2ヶ月経過) 公開番号 2017-075783
状態 特許登録済
技術分野 放射温度計 炉の廃ガス処理、炉の付属装置(炉一般4)
主要キーワード 実施例形態 原料ヤード 脱硫材 撮像機 容器移 実績温度 から装入 時間連続的
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年4月20日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (4)

課題

金属溶湯の温度の推定精度を高くすることができる金属溶湯の温度推定方法を提供する。

解決手段

金属溶湯を一の容器から他の容器に移すときに、その金属溶湯の出湯流の輝度撮像し、撮像した画像の輝度から該金属溶湯の温度を推定するにあたり、全撮像時間のうちの受湯開始後および受湯終了前に撮像した画像を除いた撮像中盤における画像の輝度に基づき、金属溶湯の温度を推定する。

概要

背景

近年、溶銑のような金属溶湯をこれを収容した容器からさらに別の容器に移す際、該金属溶湯の温度を非接触状態推定して求める方法が関心を集めている。その一例として、高炉下部の出銑口から流出する出銑流を連続的にCCDカメラ撮像し、撮像した出銑流の画像中の溶銑部分の輝度から溶銑温度を算出する方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。

概要

金属溶湯の温度の推定精度を高くすることができる金属溶湯の温度推定方法を提供する。 金属溶湯を一の容器から他の容器に移すときに、その金属溶湯の出湯流の輝度を撮像し、撮像した画像の輝度から該金属溶湯の温度を推定するにあたり、全撮像時間のうちの受湯開始後および受湯終了前に撮像した画像を除いた撮像中盤における画像の輝度に基づき、金属溶湯の温度を推定する。

目的

本発明は、上記の事情に鑑みて開発されたもので、その目的とするところは、金属溶湯の温度の推定精度を高めることができる金属溶湯の温度推定方法を提案することにある

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

金属溶湯を一の容器から他の容器に移すときに、その金属溶湯の出湯流の輝度撮像し、撮像した画像の輝度から該金属溶湯の温度を推定するにあたり、全撮像時間のうちの受湯開始後および受湯終了前に撮像した画像を除いた撮像中盤における画像の輝度に基づき、金属溶湯の温度を推定することを特徴とする、金属溶湯の温度推定方法

請求項2

前記一の容器が高炉であり、前記他の容器が装入鍋であり、そして、前記金属溶湯が溶銑であって、前記受湯開始および受湯終了が受銑開始および受銑終了を意味することを特徴とする、請求項1に記載の金属溶湯の温度推定方法。

請求項3

前記受湯開始から受湯終了までの全期間、CCDカメラで撮像した画像の輝度に基づき、金属溶湯の温度を推定して時系列データを得る工程と、前記推定した金属溶湯温度の時系列データのうち、受湯開始から所定時間経過後の時点から受湯終了から所定時間手前の時点までの撮像中盤の期間の時系列データの平均値を求め、この中盤における該金属溶湯の温度を推定する工程と、からなることを特徴とする、請求項1または2に記載の金属溶湯の温度推定方法。

請求項4

前記受湯開始から受湯終了までの全撮像時間に対して、前記受湯開始後および受湯終了前でかつ前記撮像中盤以外の撮像時間をそれぞれ全撮像時間の10〜30%とすることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の金属溶湯の温度推定方法。

技術分野

0001

本発明は、金属溶湯、例えば溶銑等の温度を、CCDカメラ撮像した画像の輝度から推定する金属溶湯の温度推定方法に関するものである。

背景技術

0002

近年、溶銑のような金属溶湯をこれを収容した容器からさらに別の容器に移す際、該金属溶湯の温度を非接触状態で推定して求める方法が関心を集めている。その一例として、高炉下部の出銑口から流出する出銑流を連続的にCCDカメラで撮像し、撮像した出銑流の画像中の溶銑部分の輝度から溶銑温度を算出する方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。

先行技術

0003

特許第4580466号明細書

発明が解決しようとする課題

0004

特許文献1に開示されている方法では、高炉出銑口で溶銑が数十分以上の長時間連続的に流出している際の溶銑温度を連続的に推定し、その溶銑の推定温度に基づき高炉操業を実施している。そのため、測定対象となる高炉出銑口での溶銑は、CCDカメラにより常にクリアに撮像できるため、実際の溶銑温度に対する溶銑推定温度の精度は高く保たれるという特徴がある。

0005

一方、出銑後の金属溶湯を、さらに、一の容器から他の容器、例えば溶銑鍋のような高炉から装入取鍋などへ移す場合にも、取り扱うべき金属溶湯の温度管理が必要である。即ち、その金属溶湯の温度をCCDカメラで撮像し、得られた画像の輝度から温度を推定するのである。例えば、高炉鍋から装入鍋に受銑中の溶銑をCCDカメラで撮像し、得られた画像からその温度を推定する場合は、高炉鍋内部の耐火物表面あるいは高炉スラグ表面の、画像上低い輝度となるデータを採取することが多く、そのために、輝度から溶銑の温度を推定する際に、推定の精度が低下するという問題があった。

0006

本発明は、上記の事情に鑑みて開発されたもので、その目的とするところは、金属溶湯の温度の推定精度を高めることができる金属溶湯の温度推定方法を提案することにある。

課題を解決するための手段

0007

発明者らは、従来技術が抱えている前述の課題を克服し、かつ前記目的を実現すべく鋭意検討を重ねた結果、溶銑などの金属溶湯をCCDカメラで撮像した画像のうち、特に低い輝度となるのが、受銑開始後および受銑終了前の一定の時間に集中していることを見出し、下記の要旨構成に係る本発明を開発するに到った。即ち、本発明は、金属溶湯を一の容器から他の容器に移すときに、その金属溶湯の出湯流の輝度を撮像し、撮像した画像の輝度から該金属溶湯の温度を推定するにあたり、全撮像時間のうちの受湯開始後および受湯終了前に撮像した画像を除いた撮像中盤における画像の輝度に基づき、金属溶湯の温度を推定することを特徴とする、金属溶湯の温度推定方法である。

0008

また、本発明は、さらに、
(1)前記一の容器が高炉鍋やトピードカーであり、前記他の容器が装入用取鍋(以下、単に「装入鍋」という)であり、そして、前記金属溶湯が溶銑であって、前記受湯開始および受湯終了が受銑開始および受銑終了を意味すること、
(2)前記受湯開始から受湯終了までの全期間、CCDカメラで撮像した画像の輝度に基づき、金属溶湯の温度を推定して時系列データを得る工程と、前記推定した金属溶湯温度の時系列データのうち、受湯開始から所定時間経過後の時点から受湯終了から所定時間手前の時点までの撮像中盤の期間の時系列データの平均値を求め、この中盤における該金属溶湯の温度を推定する工程と、からなること、
(3)前記受湯開始から受湯終了までの全撮像時間に対して、前記受湯開始後および受湯終了前でかつ前記撮像中盤以外の撮像時間をそれぞれ全撮像時間の10〜30%とすること、
を採用することにより好ましい解決手段を提供できるものと考えられる。

発明の効果

0009

本発明によれば、例えば処理対象の金属溶湯の場合であれば、受銑開始前と受銑終了後の一定割合の時間の温度推定データを除いた、出湯中盤の温度推定データの平均値を目的とする推定温度とすることで、受銑全期間の温度推定データの平均値を推定温度とする場合に比べて、溶銑などの金属溶湯の温度推定の精度をより高く正確に把握できるようになる。

図面の簡単な説明

0010

本発明の金属溶湯の温度推定方法における各工程の一例を説明するためのフローチャートである。
実際に金属溶湯を連続して撮像した際の画像内最大輝度と撮像時間との関係を示すグラフである。
本発明方法および従来方法に従って溶銑温度を測定した際の実績溶銑温度と輝度変換推定溶銑温度との関係を示すグラフである。

0011

本発明に係る金属溶湯の温度推定方法は、溶銑などの金属溶湯(以下、「溶銑」の例で説明する)をCCDカメラで撮像し、得られた画像から溶湯の温度を推定しようとするとき、受銑開始後および受銑終了前の一定の時間については低い輝度となることに着目して開発した方法である。即ち、本発明は、受銑の開始後と終了前の一定時間の輝度データを、溶銑の温度推定に用いると該溶湯の温度推定を精度よく実施できないことを突き止め、そのために高炉鍋から装入鍋に受銑する溶銑の輝度をCCDカメラで撮像することとし、撮像した画像の輝度から溶銑の温度を推定するようにした方法である。具体的には、高炉鍋の状態、もしくは、装入鍋へ移し換える溶銑流の状態について、受銑開始後および受銑終了前の一定時間に撮像した画像を除いた中盤の画像の輝度から、溶湯の温度を推定する方法である。

0012

図1は、本発明に係る溶銑の温度推定方法を実施するときの各工程の一例を説明するためのフローチャートである。この図に示すように、本発明の温度推定方法では、まず、金属溶湯である溶銑を高炉鍋から装入鍋に受銑するとき、受銑開始から受銑終了までの全期間について、CCDカメラにて溶銑の状態を連続して撮像し、撮像によって得られた全撮像時間の画像から輝度の時系列データ(全期間)を求める(ステップ1)。次に、ステップ1で求めた全撮像時間の輝度の時系列データから溶銑の温度を推定し、推定温度の時系列データを求める(ステップ2)。次に、ステップ2で求めた全撮像時間の推定温度の時系列データから、受銑開始後および受銑終了前のそれぞれの所定時間のデータを削除して、全撮像機関のうちの中盤の期間のみの推定温度の補正時系列データを求める(ステップ3)。次に、ステップ3で求めた撮像中盤の推定温度の補正時系列データの平均値を計算し、計算した該撮像中間の推定温度の補正時系列データの平均値を溶銑の推定温度として求める(ステップ4)。

0013

なお、本発明において、全撮像時間からそれぞれ削除すべき、受銑開始後および受銑終了前の所定時間としては、受銑開始から受銑終了までの全撮像時間に対して10〜30%とすることが好ましい。ここで、削除すべき所定時間が10%未満では削除する効果が乏しくなる場合があり、削除すべき所定時間が30%を超えると推定温度の計算のためのデータを削除しすぎることとなる場合があるためである。

0014

以上説明したように、前述した実施例形態は、全撮像時間の輝度の時系列データを求め(ステップ1)、そのデータから全撮像時間の推定温度の時系列データを求め(ステップ2)、そのデータを受銑開始後と受銑終了前についてそれぞれ所定時間のデータを削除した撮像中盤の推定温度の補正時系列データを求める(ステップ3)という例を説明した。

0015

本発明の他の実施形態としては、全撮像時間の輝度の時系列データから受銑開始後と受銑終了前の所定時間(一例として全撮像時間の前後20%ずつ)のデータを削除した撮像中盤の輝度の補正時系列データを求め、求めた輝度の補正時系列データから推定温度の補正時系列データを求める方法であってもよい。

0016

なお、上述した例において、溶銑の模様をCCDカメラで撮像し、撮像したその溶銑の画像輝度から溶銑の温度を推定する方法については、既知の種々の方法を適用することができ、例えば、特許文献1に記載の方法などであってもよい。

0017

本発明によれば、上述したように、受銑開始後と受銑終了前の一定の時間を除いた撮像中盤の溶銑の輝度に基づく推定温度の平均値を使用することで、溶銑の温度の推定精度を格段に向上させることができる。その結果、溶銑を高炉鍋やトピードカーから装入鍋へ装入するときに見られるような、連続流出時間が短い場合でも、溶銑の温度を高い精度で推定することができるようになる。

0018

図2は、実際に溶銑を高炉鍋から装入鍋(取鍋)に移しかえるときに、その溶湯の状態を連続して撮像した際の画像内最大輝度と撮像時間との関係を示したグラフである。この図に示すように、溶銑の出銑を開始する受銑開始と同時に撮像を開始し(撮像時間0秒)、溶銑の出銑を終了する受銑終了と同時に撮像を終了(撮像時間120秒)した例を示している。図2から明らかなように、受銑開始後と受銑終了前の所定の時間(それぞれ全撮像時間の20%に当たる24秒)は、溶銑の直接の輝度だけではなく、高炉鍋内部の耐火物の輝度や、高炉スラグの輝度が、撮像した画像に反映されるため、撮像された画像の輝度は低くなっていることがわかる。そのため、受銑開始から受銑終了までの全期間の輝度の平均値を求めて溶湯の温度を推定すると、その温度は実際の温度よりも低い温度になることがわかる。このことから、本発明では、高炉鍋から装入鍋までの受銑開始後と受銑終了前の所定の期間(それぞれ全撮像時間の20%)の輝度データを、溶銑の温度の推定に用いないこととした。

0019

原料ヤードでの高炉鍋内溶銑の温度推定および装入鍋内溶銑の温度推定を、本発明に従って、受銑開始後と受銑終了前の所定時間(全撮像時間に対しそれぞれ全撮像時間の20%の間)の輝度データを、温度推定に用いずに溶銑温度を推定した本発明例と、従来技術に従って、全期間の輝度データから溶銑温度を推定した従来例と、について比較実験を行った。そして、それらの温度推定の実施の際に別途熱電対タイプの温度計で実際の溶銑温度を測定した実績溶銑温度と比較した。その結果を図3に示す。この図3では、実績温度と推定温度の較差が10.0〜14.9℃と大きい領域(=従来例では測定期間の初めと終わりのデータの影響で推定温度較差が正符号の大きな値となりやすい傾向がある)にて、本発明の方が通常よりも頻度が少なくなっていることが分かる。すなわち、所定の期間の輝度データを使用しない本発明の方が、全輝度データを使用した時よりも推定精度が高い。

0020

また、溶銑温度の差(実績−推定)の平均値、偏差(σ)と、較差(平均値+3σ)を従来と本発明でそれぞれ求めた。比較結果を表1に示す。

0021

実施例

0022

表1に示す結果から、本発明方法を適用したときの溶銑温度較差は33.7℃であり、従来技術を適用した例での溶銑温度較差38.3℃に比べて、実績溶銑温度からの乖離が小さくなるため、推定温度の精度が高いことがわかる。

0023

本発明に係る金属溶湯の温度推定方法によれば、金属溶湯の容器移しかえ時における撮像画像から金属溶湯温度の推定するときの推定の精度を高くすることができる。特に、溶銑(溶鋼)などの温度の推定精度を高くできる。また、本発明の温度推定方法を利用すれば、受銑後の脱硫時に必要な脱硫材の量を低減させることができるようになるため、脱硫材コストや鉄歩留りの向上などの効果が見込まれる。

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