JPH10158706A

JPH10158706A - コークス充填式竪型炉のレースウエイ深度測定方法および深度測定装置

Info

Publication number: JPH10158706A
Application number: JP8318444A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Tomura; 寧男戸村
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1996-11-29
Filing date: 1996-11-29
Publication date: 1998-06-16

Abstract

(57)【要約】【課題】精度良くレースウエイ深度が測定可能で、さ
らにはレースウエイの旋回コークスの粒径が定量化可能
なコークス充填式竪型炉のレースウエイ深度測定方法、
測定装置およびレースウエイ内旋回コークスの粒径測定
方法、測定装置の提供。【解決手段】炉内レースウエイ深さ方向の距離別にレ
ースウエイ旋回コークスの単位時間当たりの個数または
旋回コークスの速度成分を計数または測定することによ
りレースウエイ深度を求めるコークス充填式竪型炉のレ
ースウエイ深度測定方法、測定装置および、炉内レース
ウエイ深さ方向の距離別にレースウエイ旋回コークスを
撮影し、撮影画像内のコークスの内、撮影画像において
一定以上の画像濃度を有するコークスの粒径を測定する
コークス充填式竪型炉のレースウエイ内旋回コークスの
粒径測定方法、測定装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高炉などコークス
充填式竪型炉のレースウエイ深度測定方法、測定装置お
よびレースウエイ内旋回コークスの粒径測定方法、測定
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】高炉などのコークス充填式竪型炉におい
ては、図８に示すように、羽口３内への送風吹き込み時
の風圧により、レースウエイ２が形成される。稼働中の
コークス充填式竪型炉の炉況を判定するには、このレー
スウエイの情報が最も直接的で確実であり、特に羽口内
のレースウエイの形状、大きさは炉内のガス分布、通気
性などの炉内状況と強い相関を有するため、レースウエ
イの深度（以下レースウエイ深度またはＬＳと記す）の
測定が重要である。

【０００３】また、レースウエイの旋回コークス1cの粒
径などレースウエイの旋回コークスに関する情報の定量
化は高炉などのコークス充填式竪型炉の操業の安定化に
寄与すると期待される。レースウエイ深度の測定方法と
しては、一般にはレースウエイ内に棒を挿入し、突き当
たった時の挿入深さからレースウエイ深度を求めている
が、この方法では、炉内に挿入することによる影響が
生じ、精度が悪い、間歇的な測定にならざるを得ず、
経時的に連続した情報が得られない、また作業が危険
であるといった問題があった。

【０００４】この問題を解決するため、高速度カメラを
用いたレースウエイ深度測定方法が提案されている（特
開平４−63213 号公報）。この方法は、低波長域の光線
を羽口からレースウエイ内に照射して反射光を高速度カ
メラで捕捉し、画像として撮影される光線のスポット径
を測定して深度を演算することによりレースウエイ深度
を測定する方法である。

【０００５】また、照射光源に低波長可視光線域のフィ
ルタを配置することで、燃焼ガスからの発色光に影響さ
れない観察装置も提案されている（特開平７−78248 号
公報）。しかし、前記した方法の場合、いずれも、照射
光がレースウエイ内に旋回しているコークスに遮られ、
照射光がレースウエイ深部まで到達せず途中で反射して
しまい、正確に深部までの距離を測定できないという問
題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来技
術の問題点を解決し、精度良くレースウエイ深度が測定
可能で、さらにはレースウエイの旋回コークスの粒径が
定量化可能なコークス充填式竪型炉のレースウエイ深度
測定方法、測定装置およびレースウエイ内旋回コークス
の粒径測定方法、測定装置を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、高速度カ
メラおよび画像処理装置を用いてレースウエイ深度を測
定するコークス充填式竪型炉のレースウエイ深度測定方
法であって、炉内レースウエイ深さ方向の距離別にレー
スウエイ旋回コークスの単位時間当たりの個数を計数
し、得られた計数値と予め定めた設定値とを比較演算
し、レースウエイ深度を求めることを特徴とするコーク
ス充填式竪型炉のレースウエイ深度測定方法である。

【０００８】第２の発明は、高速度カメラおよび画像処
理装置を用いてレースウエイ深度を測定するコークス充
填式竪型炉のレースウエイ深度測定方法であって、炉内
レースウエイ深さ方向の距離別にレースウエイ旋回コー
クスの速度成分を測定し、得られた測定値と予め定めた
設定値とを比較演算し、レースウエイ深度を求めること
を特徴とするコークス充填式竪型炉のレースウエイ深度
測定方法である。

【０００９】第３の発明は、高速度カメラおよび画像処
理装置を用いてレースウエイ内で旋回するコークスの粒
径を測定するコークス充填式竪型炉のレースウエイ内旋
回コークスの粒径測定方法であって、炉内レースウエイ
深さ方向の距離別にレースウエイ旋回コークスを撮影
し、撮影画像内のコークスの内、撮影画像において一定
以上の画像濃度を有するコークスの粒径を測定すること
を特徴とするコークス充填式竪型炉のレースウエイ内旋
回コークスの粒径測定方法である。

【００１０】第４の発明は、第１の発明のコークス充填
式竪型炉のレースウエイ深度測定方法において好ましく
使用される深度測定装置である。すなわち、第４の発明
は、炉内レースウエイを撮影する高速度カメラ５とその
画像を処理する画像処理装置10を有するコークス充填式
竪型炉のレースウエイ深度測定装置であって、前記高速
度カメラ５が炉内レースウエイ深さ方向の撮影距離を変
化させるレンズ６と該レンズを移動する手段９を有し、
前記画像処理装置10が撮影画像内の画像濃度分布を求め
る機能を有し、さらに、当該レースウエイ深度測定装置
が、前記で求めた濃度分布に基づき、撮影画像内に入っ
たコークスの内、撮影画像において一定以上の画像濃度
を有するコークスの一定時間当たりの個数を数える計数
手段11と、前記撮影距離および前記個数の計数値の両者
からレースウエイ深度を求めるレースウエイ深度算出手
段12とを有することを特徴とするコークス充填式竪型炉
のレースウエイ深度測定装置である。

【００１１】第５の発明は、前記第４の発明において、
前記画像処理装置10、計数手段11およびレースウエイ深
度算出手段12に代えて、前記画像処理装置10が、撮影画
像内の画像濃度分布を求める機能と、該濃度分布に基づ
き撮影画像内に入ったコークスの内、撮影画像において
一定以上の画像濃度を有するコークスの一定時間当たり
の個数を数える計数機能と、前記撮影距離および前記個
数の計数値の両者からレースウエイ深度を求めるレース
ウエイ深度算出機能とを有するコークス充填式竪型炉の
レースウエイ深度測定装置である。

【００１２】第６の発明は、前記第２の発明のコークス
充填式竪型炉のレースウエイ深度測定方法において好ま
しく使用される深度測定装置である。すなわち、第６の
発明は、炉内レースウエイを撮影する高速度カメラ５と
その画像を処理する画像処理装置10を有するコークス充
填式竪型炉のレースウエイ深度測定装置であって、前記
高速度カメラ５が炉内レースウエイ深さ方向の撮影距離
を変化させるレンズ６と該レンズを移動する手段９を有
し、前記画像処理装置10が撮影画像内の画像濃度分布を
求める機能を有し、さらに、当該レースウエイ深度測定
装置が、前記で求めた濃度分布に基づき、撮影画像内に
入ったコークスの内、撮影画像において一定以上の画像
濃度を有するコークスの速度成分を測定する速度測定手
段17と、前記撮影距離および前記速度成分の測定値の両
者からレースウエイ深度を求めるレースウエイ深度算出
手段18とを有することを特徴とするコークス充填式竪型
炉のレースウエイ深度測定装置である。

【００１３】第７の発明は、前記第６の発明において、
前記画像処理装置10、速度測定手段17およびレースウエ
イ深度算出手段18に代えて、前記画像処理装置10が、撮
影画像内の画像濃度分布を求める機能と、該濃度分布に
基づき撮影画像内に入ったコークスの内、撮影画像にお
いて一定以上の画像濃度を有するコークスの速度成分を
測定する速度測定機能と、前記撮影距離および前記速度
成分の測定値の両者からレースウエイ深度を求めるレー
スウエイ深度算出機能とを有するコークス充填式竪型炉
のレースウエイ深度測定装置である。

【００１４】第８の発明は、第３の発明のコークス充填
式竪型炉のレースウエイ内旋回コークスの粒径測定方法
において好ましく使用されるレースウエイ内旋回コーク
スの粒径測定装置である。すなわち、第８の発明は、炉
内レースウエイを撮影する高速度カメラ５とその画像を
処理する画像処理装置10を有するコークス充填式竪型炉
のレースウエイ内旋回コークスの粒径測定装置であっ
て、前記高速度カメラ５が炉内レースウエイ深さ方向の
撮影距離を変化させるレンズ６と該レンズを移動する手
段９を有し、前記画像処理装置10が撮影画像内の画像濃
度分布を求める機能を有し、さらに、当該レースウエイ
内旋回コークスの粒径測定装置が、前記で求めた濃度分
布に基づき、撮影画像内に入ったコークスの内、撮影画
像において一定以上の画像濃度を有するコークスの粒径
を測定する粒径測定手段を有することを特徴とするコー
クス充填式竪型炉のレースウエイ内旋回コークスの粒径
測定装置である。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明をさらに詳細に説明
する。図８に、高炉羽口内のレースウエイ形成状況およ
び本発明を説明する高炉羽口部の側面図を示す。図８に
おいて、１はコークス（炉内充填コークス）、1cはレー
スウエイ内の旋回コークス、２はレースウエイ、３は羽
口、５は高速度カメラ、８はカメラアンプ、10は画像処
理装置、19は羽口覗き窓、20はブローパイプ、21は送風
支管、22は耐火物、ＬＳはレースウエイ深度を示す。

【００１６】一般に、レースウエイ内のコークスは200m
/sec前後の高速で旋回している。本発明者は、図８にお
いて、(1) レースウエイ２内の深さ方向の距離L₃別に旋
回コークス1cの数を計数する（第１の発明、第４の発
明、第５の発明）か、もしくは、(2) レースウエイ２内
の深さ方向の距離L₃別に旋回コークス1cの速度成分を測
定する（第２の発明、第６の発明、第７の発明）ことに
より、レースウエイ深度ＬＳを測定できると考え、本発
明に至った。

【００１７】すなわち、図８において、高速度カメラ５
および撮影距離を変化させる手段により、レースウエイ
深さ方向の各撮影距離L₁別に、焦点深度f _dおよび高速
度カメラの視野Ｗで形成される撮影領域Ａにおいて旋回
しているコークス1cの個数Ｎまたは該コークス1cの速度
成分Ｓを計数または測定する。その結果、ＮまたはＳが
０となった撮影距離L₁が、レースウエイの最深部と推定
でき、当該撮影距離L₁からレースウエイ深度ＬＳが測定
可能となる。

【００１８】また、レースウエイ深さ方向の各撮影距離
L₁別に、レースウエイ旋回コークス1cを撮影し、撮影画
像内のコークスの内、一定以上の画像濃度を有するコー
クスの粒径を測定することにより、レースウエイ旋回コ
ークスの粒径の正確な定量化が可能となる。本発明によ
れば、下記(1) 第１の発明、第４の発明、第５の発明、
(2) 第２の発明、第６の発明、第７の発明のいずれかの
方法または装置によりレースウエイ深度を測定すること
が可能となり、さらに下記(3) 第３の発明、第８の発明
の方法または装置によりレースウエイの旋回コークスの
粒径の定量化が可能となった。

【００１９】(1) 第１の発明、第４の発明、第５の発
明：レースウエイ深さ方向の距離別に旋回コークスの単
位時間当たりの個数を計数し、その結果に基づきレース
ウエイ深度を測定するレースウエイ深度測定方法（第１
の発明）および測定装置（第４の発明、第５の発明）。 (2) 第２の発明、第６の発明、第７の発明：レースウエ
イ深さ方向の距離別に旋回コークスの速度成分を測定
し、その結果に基づきレースウエイ深度を測定するレー
スウエイ深度測定方法（第２の発明）および測定装置
（第６の発明、第７の発明）。

【００２０】(3) 第３の発明、第８の発明：レースウエ
イ深さ方向の距離別に旋回コークスを撮影し、撮影画像
内のコークスの内、撮影画像において一定以上の画像濃
度を有するコークスの粒径を測定するレースウエイ内旋
回コークスの粒径測定方法（第３の発明）および測定装
置（第８の発明）。以下、第１の発明〜第８の発明について、より詳細に説
明する。

【００２１】(1) 第１の発明、第４の発明、第５の発明
〔レースウエイの旋回コークスの個数の計数結果に基づ
くレースウエイ深度の測定方法および測定装置〕：本第
１の発明、第４の発明および第５の発明は、レースウエ
イ深さ方向の距離別に旋回コークスの単位時間当たりの
個数を計数し、その結果に基づきレースウエイ深度を測
定するレースウエイ深度測定方法（第１の発明）および
測定装置（第４の発明、第５の発明）である。

【００２２】図１に、第１の発明、第４の発明および第
５の発明の説明図を示す。図１において、(a) は第１の
発明、第４の発明、第５の発明の原理図および装置の構
成の一例を示す構成図、(b) は高速度カメラのレースウ
エイ内観察領域およびレースウエイ内コークスの撮影状
況を示す模式図、(c) はレースウエイ深度の算出方法を
示すグラフである。

【００２３】また、図１において、１はコークス（炉内
充填コークス）、1cはレースウェイ内の旋回コークス、
２はレースウエイ、３は羽口、４はコークスの旋回方
向、５は高速度カメラ、６は撮影距離を変化させるため
のレンズ（以下フォーカスレンズと記す）、７はフィル
タ、８はカメラアンプ、９は炉内レースウエイ深さ方向
の撮影距離を変化させるレンズ６を移動する手段、10は
画像処理装置、11はコークスの個数を計数する計数手
段、12はレースウエイ深度算出手段、13は高速度カメラ
で撮影時に焦点の合わないコークス、14は高速度カメラ
で撮影時に焦点の合ったコークス、Ａは焦点深度f _dお
よび高速度カメラの視野Ｗで形成される撮影領域を示
す。

【００２４】すなわち、第１の発明、第４の発明、第５
の発明においては、例えば、図１(a) 、(b) に示すよう
に、高速度カメラ５の炉内レースウエイ深さ方向の撮影
距離L₁を変化させ、各撮影距離L₁において、撮影画像内
に入ったコークスの内、撮影画像において一定以上の濃
度を有するコークスすなわち焦点の合ったコークス14の
一定時間当たりの個数を計数する。

【００２５】次に、図１(c) のグラフに示すように、撮
影距離L₁から高速度カメラ５〜羽口３間の距離L₂を差し
引いた値L₃を横軸に、各撮影距離L₁において一定時間当
たりに観測された焦点の合ったコークス14の個数Ｎを縦
軸にプロットし、その個数ＮがゼロになったL₃がレース
ウエイ深度ＬＳとなる。図１(a) のレースウエイ深度測
定装置は、高速度カメラ５の前に好ましくは焦点距離が
大きいフォーカスレンズ６を設置し、炉内レースウエイ
深さ方向の撮影距離を変化させる手段９であるフォーカ
スレンズ移動装置によりフォーカスレンズ６を移動する
ことにより、図１(a) に示す炉内レースウエイ深さ方向
の撮影距離L₁を変化させる構成とした。

【００２６】なお、図１(a) における撮影距離を変化さ
せる手段９としては、上記したフォーカスレンズ移動装
置に代えて、高速度カメラ５の移動装置により、撮影距
離を変化させてもよく、その具体的構成は制限されるも
のではない。旋回しているコークスの個数の計数は、高
速度カメラ５で静止画像として撮影した画像を画像処理
装置10によって画像濃度分布に表し、この濃度差を利用
する。

【００２７】ここで、濃度とは、撮影画像の濃淡である
濃度を示し、例えば、画像の素子が８ビットの画像処理
装置の場合、カメラの受光量を０（明）から256 （暗）
に量子化したものである。すなわち、旋回するコークス
の単位時間当たりの個数Ｎの計数は、例えば図２に示す
ような方法で行う。

【００２８】なお、図２(a) は、図１(b) と同じく高速
度カメラのレースウエイ内観察領域およびレースウエイ
内コークスの撮影状況を示す模式図であり、図２(b)
は、画像処理装置10により図２(a) の撮影画像のライン
Ｉ−ＩＩ上の画像の濃度を濃度分布として表したグラフ
である。第１の発明、第４の発明、第５の発明において
は、例えば下記の方法でレースウエイ旋回コークスの単
位時間当たりの個数を計数する。

【００２９】すなわち、図２(b) において、例えば、濃
度の最小値Ｉ_minを基準として、濃度の最大値Ｉ_maxか
ら濃度の最小値Ｉ_minを差し引いた値ΔＩ（＝Ｉ_max−
Ｉ_mi _n）を求め、次式の濃度を有する部分を対象コーク
スと規定し、一定時間当たりに観察される対象コークス
の個数Ｎを計数する。濃度≧Ｉ_min＋ｋ×ΔＩここで、ｋは任意に定められる定数であり、例えばｋ＝
0.7 の値を用いることができる。

【００３０】また、この場合、画像処理装置10によっ
て、予め定めた大きさ以上のコークスを選択してその個
数を対象コークスの個数Ｎとして計数することが、より
好ましい。すなわち、図２(b) において、濃度の最小値
Ｉ_minを基準として、（Ｉ_min＋0.7 ×ΔＩ）以上の連
続した濃度を有する領域の大きさＲが予め定めた大きさ
以上のコークスを選択してその個数を対象コークスの個
数Ｎとして計数することが、より好ましい。

【００３１】図２(b) においては、ある時刻ｔにおける
対象コークスは図に示すとおり14a、14b の２個とな
り、所定時間の間に観察された対象コークスの個数の合
計値を計数し、該計数値から下記方法によりレースウエ
イ深度を算出する。すなわち、図１(a) におけるレース
ウエイ深度算出手段12では、図１(c) に示されるよう
に、撮影距離L₁から高速度カメラ５〜羽口３間の距離L₂
を差し引いた値L₃を横軸に、各撮影距離L₁において一定
時間当たりに計数されたコークスの個数Ｎを縦軸にプロ
ットし、その個数ＮがゼロになったL₃をレースウエイ深
度ＬＳとする。

【００３２】図３に、本発明の方法、装置を使用してレ
ースウエイ深度を測定した一例を示す。すなわち、図３
において、コークスの一定時間当たりの個数が０となる
L₃は750mm であり、この場合のレースウエイ深度は750m
m となる。なお、本発明においては、上記のようにして
得られた炉内レースウエイ深さ方向距離別のコークスの
単位時間当たりの個数の計数値と予め定めた設定値とを
比較演算しレースウエイ深度を求めるが、この場合、予
め定めた個数Ｎの設定値としてはゼロ以外にも任意に設
定でき、他の方法によるレースウエイ深度測定結果と対
応させて設定値を定めてもよい。

【００３３】また、図１(a) においては、画像処理装置
10が、撮影画像内の画像濃度分布を求める機能を有し、
それとは別個に、画像処理装置10で求めた画像濃度分布
に基づき、一定以上の画像濃度を有するコークスの一定
時間当たりの個数を数える計数手段11を付設する構成と
したが、本発明においては、画像処理装置10が、撮影画
像内の画像濃度分布を求める機能と、該濃度分布に基づ
き一定以上の画像濃度を有するコークスの一定時間当た
りの個数を数える計数機能と、撮影距離および個数の計
数値の両者からレースウエイ深度を求めるレースウエイ
深度算出機能とを有する構成としてもよい。

【００３４】以上、第１の発明、第４の発明および第５
の発明について述べたが、本発明は、高速度カメラの撮
影距離を変化させ、撮影焦点におけるコークスの一定時
間当たりの個数を数え、撮影距離および前記個数の計数
値の両者からレースウエイ深度を算出する構成とした。
この結果、本発明によれば、焦点の合った距離、すなわ
ちレースウエイ深さ方向の正確な距離におけるコークス
の自発光を検出するため、撮影焦点の前後の旋回コーク
スの影響を受けずに、正確にレースウエイ深度を測定す
ることが可能となった。

【００３５】(2) 第２の発明、第６の発明、第７の発明
〔レースウエイの旋回コークスの速度成分の測定結果に
基づくレースウエイ深度の測定方法および測定装置〕：
本第２の発明、第６の発明および第７の発明は、レース
ウエイ深さ方向の距離別に旋回コークスの速度成分を測
定し、その結果に基づきレースウエイ深度を測定するレ
ースウエイ深度測定方法（第２の発明）および測定装置
（第６の発明、第７の発明）である。

【００３６】図４に、第２の発明、第６の発明および第
７の発明の説明図を示す。図４において、(a) は第２の
発明、第６の発明、第７の発明の原理図および装置の構
成の一例を示す構成図、(b) は高速度カメラのレースウ
エイ内観察領域およびレースウエイ内コークスの撮影状
況を示す模式図、(c) はレースウエイ深度の算出方法を
示すグラフである。

【００３７】また、図４において、17はコークスの速度
成分を測定する速度測定手段、18はレースウエイ深度算
出手段を示し、その他の符号は図１と同一の内容を示
す。すなわち、第２の発明、第６の発明、第７の発明に
おいては、例えば、図４(a) 、(b) に示すように、高速
度カメラ５の炉内レースウエイ深さ方向の撮影距離L₁を
変化させ、各撮影距離L₁において、撮影画像内に入った
コークスの内、撮影画像において一定以上の濃度を有す
るコークスすなわち焦点の合った少なくとも１個のコー
クス14を対象コークスとし、該対象コークスの速度成分
を測定する。

【００３８】なお、この場合の速度成分の測定方法の原
理を図５に示す。図５において、(a) は撮影距離L₁にお
ける時刻ｔにおけるコークスの撮影状況を示す模式図、
(b) は同じく撮影距離L₁における時刻ｔ＋Δｔにおける
コークスの撮影状況を示す模式図である。図５におい
て、14(t) は時刻ｔにおける対象コークス14、14(t＋Δ
t)は時刻ｔ＋Δｔにおける対象コークス14、Ｚは対象コ
ークス14の移動方向、Ｐ₁は時刻ｔにおける対象コーク
ス14(t) の重心、Ｐ₂は時刻ｔ＋Δｔにおける対象コー
クス14(t＋Δt)の重心を示す。

【００３９】すなわち、速度を測定する対象コークス14
の例えば上下方向の速度成分Ｓは、シャッタ速度が1000
コマ/ 秒の高速度カメラを用いた場合、Ｓ＝（Ｓ₂−Ｓ
₁）×1000〔m/sec 〕と求められる。なお、上記した重
心Ｐ₁、Ｐ₂は画像処理装置10により容易に求めること
ができる。

【００４０】次に、前記した図４(c) のグラフに示すよ
うに、撮影距離L₁から高速度カメラ５〜羽口３間の距離
L₂を差し引いた値L₃を横軸に、各撮影距離L₁において測
定された対象コークス14の例えば上下方向の速度成分Ｓ
を縦軸にプロットし、速度成分Ｓが＋側からゼロになっ
たL₃がレースウエイ深度ＬＳとなる。上記した第２の発
明、第６の発明、第７の発明におけるコークスの速度成
分Ｓは図５において上下方向、すなわち羽口内レースウ
エイ垂直方向のコークスの速度成分を例示したが、速度
ベクトルの方向は特に制限されるものではない。

【００４１】図４(a) のレースウエイ深度測定装置は、
高速度カメラ５の前に好ましくは焦点距離が大きいフォ
ーカスレンズ６を設置し、炉内レースウエイ深さ方向の
撮影距離を変化させる手段９であるフォーカスレンズ移
動装置によりフォーカスレンズ６を移動することによ
り、図４(a) に示す炉内レースウエイ深さ方向の撮影距
離L₁を変化させる構成とした。

【００４２】なお、図４(a) における撮影距離を変化さ
せる手段９としては、上記したフォーカスレンズ移動装
置に代えて、高速度カメラ５の移動装置により、撮影距
離を変化させてもよく、その具体的構成は制限されるも
のではない。本第２の発明、第６の発明、第７の発明に
おいて、各撮影距離L₁に対応して速度成分を測定する対
象コークスの特定は、例えば、第１の発明、第４の発
明、第５の発明と同様に、高速度カメラ５で静止画像と
して撮影した画像を画像処理装置10によって濃度分布に
表し、この濃度差を利用する。

【００４３】ここで、濃度とは、画像の濃淡である濃度
を示し、例えば、画像の素子が８ビットの画像処理装置
の場合、カメラの受光量を０（明）から256 （暗）に量
子化したものである。すなわち、各撮影距離L₁に対応し
て速度成分の測定対象とするコークスの特定は、第１の
発明、第４の発明、第５の発明と同様に図６に示すよう
な方法で行うことができる。

【００４４】なお、図６(a) は、図１(b) 、図２(a) 、
図５と同じく高速度カメラのレースウエイ内観察領域お
よびレースウエイ内コークスの撮影状況を示す模式図で
あり、図６(b) は、画像処理装置10により図６(a) の撮
影画像のラインＩ−ＩＩ上の濃度を濃度分布として表し
たグラフである。第２の発明、第６の発明、第７の発明
においては、例えば、第１の発明、第４の発明、第５の
発明と同様に、下記の方法でレースウエイ旋回コークス
の速度成分を測定する。

【００４５】すなわち、図６(b) において、例えば、濃
度の最小値Ｉ_minを基準として、濃度の最大値Ｉ_maxか
ら濃度の最小値Ｉ_minを差し引いた値ΔＩ（＝Ｉ_max−
Ｉ_mi _n）を求め、次式の濃度を有する部分を対象コーク
スと規定し、該当する少なくとも１個のコークスの速度
成分を測定する。濃度≧Ｉ_min＋ｋ×ΔＩここで、ｋは任意に定められる定数であり、例えばｋ＝
0.7 の値を用いることができる。

【００４６】また、この場合、画像処理装置10によっ
て、予め定めた大きさ以上のコークスを選択し、該コー
クスを対象コークスと規定しその速度成分を測定するこ
とが、より好ましい。すなわち、図６(b) において、濃
度の最小値Ｉ_minを基準として、（Ｉ_min＋0.7 ×Δ
Ｉ）以上の連続した濃度を有する領域の大きさＲが予め
定めた大きさ以上のコークスを選択してその速度成分を
測定することが、より好ましい。

【００４７】図６(b) においては、ある時刻ｔにおける
対象コークスは図に示すとおり14aの１個であり、対象
コークスの速度成分を測定し、該測定値から下記方法に
よりレースウエイ深度を測定する。すなわち、図４(a)
におけるレースウエイ深度算出手段18では、図に示され
るように、撮影距離L₁から高速度カメラ５〜羽口３間の
距離L₂を差し引いた値L₃を横軸に、各撮影距離L₁におけ
るコークスの速度成分Ｓを縦軸にプロットし、速度成分
Ｓが＋側からゼロになったL₃をレースウエイ深度ＬＳと
する。

【００４８】なお、速度成分Ｓの測定方法は、例えば、
前記した図５の方法により行うことができる。図７に、
本発明の方法、装置を使用してレースウエイ深度を測定
した一例を示す。すなわち、図７において、コークスの
速度成分Ｓが＋側からゼロになったL₃は750mm であり、
この場合のレースウエイ深度は750mm となる。

【００４９】なお、本発明においては、上記のようにし
て得られた炉内レースウエイ深さ方向距離別のコークス
の速度成分の測定値と予め定めた設定値とを比較演算し
レースウエイ深度を求めるが、この場合、予め定めた速
度成分の設定値としてはゼロ以外にも任意に設定でき、
他の方法によるレースウエイ深度測定結果と対応させて
速度成分の設定値を定めることも可能である。

【００５０】また、図４(a) においては、画像処理装置
10が撮影画像内の画像濃度分布を求める機能を有し、そ
れとは別個に、画像処理装置10で求めた画像濃度分布に
基づき、一定以上の画像濃度を有するコークスの速度成
分を測定する速度測定手段17を付設する構成としたが、
本発明においては、画像処理装置10が、撮影画像内の画
像濃度分布を求める機能と、該濃度分布に基づき一定以
上の画像濃度を有するコークスの速度成分を測定する速
度測定機能と、撮影距離および速度成分の測定値の両者
からレースウエイ深度を求めるレースウエイ深度算出機
能とを有する構成としてもよい。

【００５１】以上、第２の発明、第６の発明および第７
の発明について述べたが、本発明は、高速度カメラの撮
影距離を変化させ、撮影焦点におけるコークスの速度成
分を測定し、撮影距離および速度成分の測定値の両者か
らレースウエイ深度を算出する構成とした。この結果、
本発明によれば、焦点の合った距離、すなわちレースウ
エイ深さ方向の正確な距離におけるコークスの自発光を
検出するため、撮影焦点の前後の旋回コークスの影響を
受けずに、正確にレースウエイ深度を測定することが可
能となった。

【００５２】(3) 第３の発明、第８の発明〔レースウエ
イの深さ方向距離別に旋回コークスの粒径を測定するレ
ースウエイ内旋回コークスの粒径測定方法および測定装
置〕：本第３の発明、第８の発明は、レースウエイの深
さ方向距離別にレースウエイの旋回コークスを撮影し、
撮影画像内のコークスの内、撮影画像において一定以上
の画像濃度を有するコークスの粒径を測定するレースウ
エイ内旋回コークスの粒径測定方法（第３の発明）およ
び測定装置（第８の発明）である。

【００５３】第３の発明、第８の発明においては、図１
(a) 、(b) に示すように、高速度カメラ５の炉内レース
ウエイ深さ方向の撮影距離L₁を変化させ、各撮影距離L₁
において、撮影画像内に入ったコークスの内、撮影画像
において一定以上の画像濃度を有するコークスすなわち
焦点の合ったコークス14の粒径を測定する。このための
方法および装置は、前記した第１の発明、第４の発明、
第５の発明と同様であり、前記した図２で説明した方法
により、各撮影距離L₁において焦点の合ったコークス、
例えば、図２(a) の14a 、14b で示されるコークスの粒
径を画像解析により測定する。

【００５４】なお、この場合のコークスの粒径の算出方
法は、例えば図２(a) において、一定以上の画像濃度を
有するコークス14a 、14b の面積を画像解析において積
分で求め、円相当直径に換算する方法が例示される。本
発明によれば、レースウエイ全体の旋回コークスの粒径
を定量的に測定することが可能となる。

【００５５】以上、本発明について述べたが、前記した
第１の発明〜第８の発明のいずれにおいても、撮影する
際の焦点深度ｆ_dは狭い方が精度は良いが、そのために
は、焦点距離ｆが大きいレンズを使用することが好まし
い。なお、レースウエイ内ではコークスが旋回している
ため、レースウエイの深部を観察している時は、当然羽
口近くに存在するコークスにより視野が妨げられるが、
本発明においては、該コークスなど撮影距離L₁の領域外
に存在するコークスは焦点深度に入っていないので焦点
が合わず、各撮影距離L₁の領域に存在するコークスとそ
れ以外のコークスとの識別が可能である。

【００５６】すなわち、本発明によれば、前記したよう
に、焦点の合った距離、すなわちレースウエイ深さ方向
の正確な距離におけるコークスの自発光を検出するた
め、撮影焦点の前後の旋回コークスの影響を受けずに正
確にレースウエイ深度およびレースウエイ内旋回コーク
スの平均粒径を測定することが可能となった。

【００５７】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説
明する。（実施例１）前記した図１(a) に示す装置を用いて、２
段羽口を有するコークス充填式竪型溶融還元炉のレース
ウエイ深度の測定を行った。

【００５８】なお、上記コークス充填式竪型溶融還元炉
は、直径４ｍで羽口は上段４本、下段４本で、レースウ
エイ深度測定時の送風圧力は1.2kg/cm²・G 、送風温度
は800 ℃であり、測定は、上段側の羽口で実施した。撮
影はフィルタ７、フォーカスレンズ６を介して高速度カ
メラ５で行った。フォーカスレンズ６は炉内レースウエ
イ深さ方向の撮影距離を変化させる手段９からの信号を
受けて移動する構成となっている。

【００５９】撮影で用いた高速度カメラ５は、シャッタ
速度が1000コマ／秒から2000コマ／秒まで変更可能なカ
メラを採用し、シャッタ速度を1000コマ／秒とし、一秒
間に計数されたコークスの個数から下記方法によりレー
スウエイ深度の測定を行った。フォーカスレンズ６とし
ては、焦点距離ｆが120 のレンズを用いた。

【００６０】画像は、カメラアンプ８を介して画像処理
装置10に送られ、フォーカスレンズ６の移動量から求ま
る撮影距離に対応して撮影が行われる。また、画像処理
装置10からの情報、すなわち撮影画像の濃度分布測定結
果に基づき、計数手段11により各撮影距離での一定時間
当たりのコークスの個数が計数される。

【００６１】レースウエイ深度算出手段12には、炉内レ
ースウエイ深さ方向の撮影距離L₁が炉内レースウエイ深
さ方向の撮影距離を変化させる手段９から電気信号とし
て入力され、また、一定時間当たりに計数されたコーク
スの個数Ｎが計数手段11から電気信号として入力され
る。該レースウエイ深度算出手段12は、図１(c) に示す
ように、撮影距離L₁から高速度カメラ５〜羽口３間の距
離L₂を差し引いた値L₃を横軸に、各撮影距離L₁において
一定時間当たりに観測されたコークスの個数Ｎを縦軸に
プロットし、その個数がゼロになったL₃をレースウエイ
深度ＬＳとして算出する。

【００６２】高速度カメラ５で撮影した原画像と、画像
処理によって得られた濃度分布の一例をそれぞれ前記し
た図２(a) および(b) に示す。図２に示す例では、フル
スケール256 階調で、濃度の最大値Ｉ_maxから濃度の最
小値Ｉ_minを差し引いた値ΔＩが50であるため、濃度の
最小値Ｉ_min＝100 を基準として、次式を満足する濃度
を有する領域のコークス14a 、14b のみの個数（２個）
を計数した。なお、次式における任意に定められる定数
ｋは0.7 と設定した。

【００６３】濃度≧Ｉ_min＋ｋ×ΔＩ＝135 なお、この場合大きさが３mm未満のコークスは計数から
除外した。個数を計数する方法としては、シャッタ速度
が1000コマ/ 秒のカメラを用いたので、一秒間当たりの
個数Ｎは、1/1000秒毎の個数Ｎ_i（ｉ＝１〜1000）から
次式により求めた。

【００６４】Ｎ＝Σ（Ｎ_i）〔個〕、ｉ＝１〜1000 図３に、上記したコークスの一秒間当たりの個数Ｎを、
各撮影距離Ｌ₃について求めた結果を示す。図３から、
一秒間当たりの個数Ｎがゼロとなった距離L₃は750mm で
あるので、レースウエイ深度ＬＳは750mm である。

【００６５】（実施例２）前記した図４(a) に示す装置
を用いて、実施例１と同じコークス充填式竪型溶融還元
炉で実施例１と同様の操業条件下でレースウエイ深度の
測定を行った。測定は、上段側の羽口で実施した。撮影
はフィルタ７、フォーカスレンズ６を介して高速度カメ
ラ５で行った。

【００６６】フォーカスレンズ６は炉内レースウエイ深
さ方向の撮影距離を変化させる手段９からの信号を受け
て移動する構成となっている。撮影で用いた高速度カメ
ラ５は、シャッタ速度が1000コマ／秒から2000コマ／秒
まで変更可能なカメラを採用し、シャッタ速度を1000コ
マ／秒とし、１／1000秒間に移動したコークスの距離か
ら下記方法によりレースウエイ深度の測定を行った。

【００６７】フォーカスレンズ６としては、焦点距離ｆ
が120 のレンズを用いた。画像は、カメラアンプ８を介
して画像処理装置10に送られ、フォーカスレンズ６の移
動量から求まる撮影距離に対応して撮影が行われる。ま
た、画像処理装置10からの情報、すなわち撮影画像の画
像濃度分布に基づき速度測定手段17により各撮影距離で
のコークスの速度成分が測定される。

【００６８】レースウエイ深度算出手段18には、炉内レ
ースウエイ深さ方向の撮影距離L₁が炉内レースウエイ深
さ方向の撮影距離を変化させる手段９から電気信号とし
て入力され、また、コークスの速度成分Ｓが速度測定手
段17から電気信号として入力される。該レースウエイ深
度算出手段18は、図４(c) に示すように、撮影距離L₁か
ら高速度カメラ５〜羽口３間の距離L₂を差し引いた値L₃
を横軸に、各撮影距離L₁におけるコークスの速度成分Ｓ
を縦軸にプロットし、速度成分Ｓが＋側からゼロになっ
たL₃をレースウエイ深度ＬＳとして算出する。

【００６９】高速度カメラ５で撮影した原画像と、画像
処理によって得られた濃度分布の一例をそれぞれ前記し
た図６(a) および(b) に示す。図６に示す例では、フル
スケール256 階調で、濃度の最大値Ｉ_maxから濃度の最
小値Ｉ_minを差し引いた値ΔＩが40であるため、濃度の
最小値Ｉ_min＝107 を基準として、次式を満足する濃度
を有する領域のコークス14a のみを対象としてその速度
成分を測定した。なお、次式における任意に定められる
定数ｋは0.7 と設定した。

【００７０】濃度≧Ｉ_min＋ｋ×ΔＩ＝135 また、この場合大きさが３mm未満のコークスは速度成分
の測定対象から除外した。なお、速度成分を測定する方
法は、前記した図５に示す方法により行った。すなわ
ち、本実施例においては、シャッタ速度が1000コマ/ 秒
のカメラを用いたので、1/1000秒間の速度成分Ｓは、1/
1000秒毎の同一コークスの重心位置P₁、P₂から次式によ
り求めた。

【００７１】Ｓ＝（Ｓ₂ −Ｓ₁ ）×1000〔m/sec 〕図７に、上記したコークスの速度成分Ｓを、各撮影距離
Ｌ₃について求めた結果を示す。図７から、コークスの
速度成分Ｓが＋側からゼロとなった距離L₃は750mm であ
るので、レースウエイ深度ＬＳは750mm である。

【００７２】なお、前記した実施例１、２においては、
図１(a) 、図４(a) に示すように、高速度カメラ５など
を羽口覗き窓に対して炉外側に設置して撮影したが、高
速度カメラ５、フォーカスレンズ６、フィルタ７を水冷
管などの保護窓付の冷却管内に組み込み、該冷却管を炉
内に挿入して撮影視野を広げても良いことは言うまでも
ない。

【００７３】また、前記した実施例１、２においては、
前記した図１(a) 、図４(a) において説明したように、
炉内レースウエイ深さ方向の撮影距離を変化させる手段
９として、フォーカスレンズ移動装置を使用したが、高
速度カメラ５自体の移動装置により撮影距離を変化させ
てもよく、本発明においては撮影距離を変化させる手段
９の具体的構成は制限されるものではない。

【００７４】

【発明の効果】本発明によれば、焦点の合った距離、す
なわちレースウエイ深さ方向の正確な距離におけるコー
クスの自発光を検出するため、撮影距離の前後すなわち
高速度カメラの焦点の前後の旋回コークスの影響を受け
ずに、正確にレースウエイ深度を測定することが可能と
なった。また、レースウエイ内旋回コークスの粒径測定
も可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理図および装置の構成図(a) 、レー
スウエイ内観察領域およびレースウエイ内コークスの撮
影状況を示す模式図(b) 、レースウエイ深度の算出方法
を示すグラフ(c) である。

【図２】高速度カメラのレースウエイ内観察領域および
レースウエイ内コークスの撮影状況を示す模式図(a) 、
撮影画像(a) のラインＩ−ＩＩ上の画像の濃度を濃度分
布として表したグラフ(b) である。

【図３】本発明の方法、装置を使用してレースウエイ深
度を測定した一例を示すグラフである。

【図４】本発明の原理図および装置の構成図(a) 、レー
スウエイ内観察領域およびレースウエイ内コークスの撮
影状況を示す模式図(b) 、レースウエイ深度の算出方法
を示すグラフ(c) である。

【図５】速度成分の測定方法の原理を示す、それぞれ時
刻ｔおよび時刻ｔ＋Δｔにおける撮影状況を示す模式図
(a) 、(b) である。

【図６】高速度カメラのレースウエイ内観察領域および
レースウエイ内コークスの撮影状況を示す模式図(a) 、
撮影画像(a) のラインＩ−ＩＩ上の画像の濃度を濃度分
布として表したグラフ(b) である。

【図７】本発明の方法、装置を使用してレースウエイ深
度を測定した一例を示すグラフである。

【図８】高炉羽口内のレースウエイ形成状況および本発
明を説明する高炉羽口部の側面図である。

【符号の説明】

１コークス（炉内充填コークス） 1c レースウエイ内旋回コークス２レースウエイ３羽口４コークスの旋回方向５高速度カメラ６撮影距離を変化させるためのレンズ７フィルタ８カメラアンプ９炉内レースウエイ深さ方向の撮影距離を変化させる
レンズを移動する手段 10 画像処理装置 11 計数手段 12、18 レースウエイ深度算出手段 13 焦点の合わないコークス 14、14(t) 、14(t＋Δt)、14a 、14b 焦点の合ったコ
ークス 17 速度測定手段 19 羽口覗き窓 20 ブローパイプ 21 送風支管 22 耐火物Ａ焦点深度および高速度カメラの視野で形成される撮
影領域ＬＳレースウエイ深度ｆ_d 焦点深度Ｗ高速度カメラの視野

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高速度カメラおよび画像処理装置を用い
てレースウエイ深度を測定するコークス充填式竪型炉の
レースウエイ深度測定方法であって、炉内レースウエイ
深さ方向の距離別にレースウエイ旋回コークスの単位時
間当たりの個数を計数し、得られた計数値と予め定めた
設定値とを比較演算し、レースウエイ深度を求めること
を特徴とするコークス充填式竪型炉のレースウエイ深度
測定方法。
【請求項２】高速度カメラおよび画像処理装置を用い
てレースウエイ深度を測定するコークス充填式竪型炉の
レースウエイ深度測定方法であって、炉内レースウエイ
深さ方向の距離別にレースウエイ旋回コークスの速度成
分を測定し、得られた測定値と予め定めた設定値とを比
較演算し、レースウエイ深度を求めることを特徴とする
コークス充填式竪型炉のレースウエイ深度測定方法。
【請求項３】高速度カメラおよび画像処理装置を用い
てレースウエイ内で旋回するコークスの粒径を測定する
コークス充填式竪型炉のレースウエイ内旋回コークスの
粒径測定方法であって、炉内レースウエイ深さ方向の距
離別にレースウエイ旋回コークスを撮影し、撮影画像内
のコークスの内、撮影画像において一定以上の画像濃度
を有するコークスの粒径を測定することを特徴とするコ
ークス充填式竪型炉のレースウエイ内旋回コークスの粒
径測定方法。
【請求項４】炉内レースウエイを撮影する高速度カメ
ラ(5) とその画像を処理する画像処理装置(10)を有する
コークス充填式竪型炉のレースウエイ深度測定装置であ
って、前記高速度カメラ(5) が炉内レースウエイ深さ方
向の撮影距離を変化させるレンズ(6) と該レンズを移動
する手段(9) を有し、前記画像処理装置(10)が撮影画像
内の画像濃度分布を求める機能を有し、さらに、当該レ
ースウエイ深度測定装置が、前記で求めた濃度分布に基
づき、撮影画像内に入ったコークスの内、撮影画像にお
いて一定以上の画像濃度を有するコークスの一定時間当
たりの個数を数える計数手段(11)と、前記撮影距離およ
び前記個数の計数値の両者からレースウエイ深度を求め
るレースウエイ深度算出手段(12)とを有することを特徴
とするコークス充填式竪型炉のレースウエイ深度測定装
置。
【請求項５】前記画像処理装置(10)、計数手段(11)お
よびレースウエイ深度算出手段(12)に代えて、前記画像
処理装置(10)が、撮影画像内の画像濃度分布を求める機
能と、該濃度分布に基づき撮影画像内に入ったコークス
の内、撮影画像において一定以上の画像濃度を有するコ
ークスの一定時間当たりの個数を数える計数機能と、前
記撮影距離および前記個数の計数値の両者からレースウ
エイ深度を求めるレースウエイ深度算出機能とを有する
請求項４記載のコークス充填式竪型炉のレースウエイ深
度測定装置。
【請求項６】炉内レースウエイを撮影する高速度カメ
ラ(5) とその画像を処理する画像処理装置(10)を有する
コークス充填式竪型炉のレースウエイ深度測定装置であ
って、前記高速度カメラ(5) が炉内レースウエイ深さ方
向の撮影距離を変化させるレンズ(6) と該レンズを移動
する手段(9) を有し、前記画像処理装置(10)が撮影画像
内の画像濃度分布を求める機能を有し、さらに、当該レ
ースウエイ深度測定装置が、前記で求めた濃度分布に基
づき、撮影画像内に入ったコークスの内、撮影画像にお
いて一定以上の画像濃度を有するコークスの速度成分を
測定する速度測定手段(17)と、前記撮影距離および前記
速度成分の測定値の両者からレースウエイ深度を求める
レースウエイ深度算出手段(18)とを有することを特徴と
するコークス充填式竪型炉のレースウエイ深度測定装
置。
【請求項７】前記画像処理装置(10)、速度測定手段(1
7)およびレースウエイ深度算出手段(18)に代えて、前記
画像処理装置(10)が、撮影画像内の画像濃度分布を求め
る機能と、該濃度分布に基づき撮影画像内に入ったコー
クスの内、撮影画像において一定以上の画像濃度を有す
るコークスの速度成分を測定する速度測定機能と、前記
撮影距離および前記速度成分の測定値の両者からレース
ウエイ深度を求めるレースウエイ深度算出機能とを有す
る請求項６記載のコークス充填式竪型炉のレースウエイ
深度測定装置。
【請求項８】炉内レースウエイを撮影する高速度カメ
ラ(5) とその画像を処理する画像処理装置(10)を有する
コークス充填式竪型炉のレースウエイ内旋回コークスの
粒径測定装置であって、前記高速度カメラ(5) が炉内レ
ースウエイ深さ方向の撮影距離を変化させるレンズ(6)
と該レンズを移動する手段(9) を有し、前記画像処理装
置(10)が撮影画像内の画像濃度分布を求める機能を有
し、さらに、当該レースウエイ内旋回コークスの粒径測
定装置が、前記で求めた濃度分布に基づき、撮影画像内
に入ったコークスの内、撮影画像において一定以上の画
像濃度を有するコークスの粒径を測定する粒径測定手段
を有することを特徴とするコークス充填式竪型炉のレー
スウエイ内旋回コークスの粒径測定装置。