(57)【要約】【課題】装入物の層上面形状を計測した計測値にノイズが含まれていても、安定してテラス長さを測定することができる高炉のテラス長さの測定方法、及び高炉のテラス長さの測定装置を提供することを課題とする。【解決手段】本発明は、所定位置の炉半径において層上面形状を曲線を有する一本の滑らかな線として擬制する推定形状線ＰＬを規定する係数未定の連続関数Ｆが略水平な直線部ｓｔと、炉中心に向かって一定の下り勾配となる傾斜部ｉｎと、直線部ｓｔと傾斜部ｉｎとを滑らかに接続する曲線部ｃｕとを一部に有し、この連続関数Ｆの係数が計測値に基づいて導出される。そして、この連続関数Ｆから推定形状線ＰＬが導出され、この推定形状線ＰＬに含まれる直線部ｓｔと傾斜部ｉｎとの交点ｉｓが導出され、この交点ｉｓから炉壁までの距離に基づいてテラス長さが導出されることを特徴とする。【選択図】図７
2010065308.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉内に装入物の装入を繰り返すことで当該高炉内に積層される前記装入物の層上面形状におけるテラス長さを測定する測定方法であって、
所定位置の炉半径における前記層上面形状が計測される計測ステップと、
前記所定位置の炉半径において前記層上面形状を曲線を有する一本の滑らかな線として擬制する推定形状線がその一部に炉壁近傍の水平若しくは略水平方向の直線部と、この直線部の炉中心側に位置して炉中心に向かって一定の下り勾配となる傾斜部とを有し、当該推定形状線が前記計測ステップでの計測によって得た計測値に基づいて導出される形状線導出ステップと、
この導出された推定形状線に基づいて前記直線部の炉中心側への延長線と前記傾斜部の炉壁側への延長線との交点が導出され、この交点から炉壁までの距離に基づいてテラス長さが導出されるテラス長さ導出ステップとを備え、
前記形状線導出ステップでは、前記推定形状線を規定し、前記直線部、前記傾斜部、及び前記直線部の炉中心側端部と前記傾斜部の炉壁側端部とを滑らかに接続する曲線部を一部に有する係数未定の連続関数が予め設定され、前記計測ステップで得た計測値に基づいて前記連続関数の係数が算出されることで前記推定形状線が導出されることを特徴とする高炉のテラス長さの測定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の高炉のテラス長さの測定方法において、
前記連続関数は、炉壁から炉中心側に向かって順に並ぶ前記直線部に該当する直線区間、前記曲線部に該当する曲線区間、及び前記傾斜部に該当する傾斜区間を含む前記所定位置の炉半径に沿って区画された複数の区間について、それぞれ規定された複数種の区間関数が連なることで規定され、
これら複数種の区間関数は、それぞれ係数及び前記所定位置の炉半径方向の範囲が未定で且つ隣接する区間関数同士の境界において連続するように設定され、
前記形状線導出ステップにおいて、前記計測ステップで得た計測値に基づいて全ての前記区間関数における係数及び前記所定位置の炉半径方向の範囲が算出されることで、前記推定形状線が導出されることを特徴とする高炉のテラス長さの測定方法。
【請求項３】
請求項２に記載の高炉のテラス長さの測定方法において、
前記区間関数は、炉中心軸をｙ軸、前記所定位置の炉半径をｘ軸とするｘｙ平面上で表される関数であることを特徴とする高炉のテラス長さの測定方法。
【請求項４】
請求項３に記載の高炉のテラス長さの測定方法において、
前記連続関数は、４つの区間関数で規定され、これら４つの区間関数は、炉壁から炉中心側に向かって順に、該当する区間関数によって規定される線が前記直線部に相当する直線となる第１の一次関数、前記線が前記曲線部に相当する曲線となる第１の曲線関数、前記線が前記傾斜部に相当する直線となる第２の一次関数、前記線が曲線となる第２の曲線関数であることを特徴とする高炉のテラス長さの測定方法。
【請求項５】
請求項３に記載の高炉のテラス長さの測定方法において、
前記連続関数は、３つの区間関数で規定され、これら３つの区間関数は、炉壁から炉中心側に向かって順に、該当する区間関数によって規定される線が前記直線部に相当する直線となる第１の一次関数、前記線が前記曲線部に相当する曲線となる曲線関数、前記線が前記傾斜部に相当する直線となる第２の一次関数であることを特徴とする高炉のテラス長さの測定方法。
【請求項６】
請求項３に記載の高炉のテラス長さの測定方法において、
前記形状線導出ステップでは、前記推定形状線を規定する係数未定の連続関数として、４つの区間関数で規定され、これら４つの区間関数が炉壁から炉中心側に向かって順に、該当する区間関数によって規定される線が前記直線部に相当する直線となる第１の一次関数、前記線が前記曲線部に相当する曲線となる第１の曲線関数、前記線が前記傾斜部に相当する直線となる第２の一次関数、前記線が曲線となる第２の曲線関数である第１の連続関数と、
３つの区間関数で規定され、これら３つの区間関数が炉壁から炉中心側に向かって順に、該当する区間関数によって規定される線が前記直線部に相当する直線となる第３の一次関数、前記線が前記曲線部に相当する曲線となる第３の曲線関数、前記線が前記傾斜部に相当する直線となる第４の一次関数である第２の連続関数との２つの連続関数が予め設定され、
前記高炉内への新たな装入物の装入のときに前記装入物の炉中心部への装入が行われた場合には、前記計測ステップで得た計測値に基づいて前記第１の連続関数の係数が算出されて前記推定形状線が導出され、前記装入物の炉中心部への装入が行われない場合には、前記計測ステップで得た計測値に基づいて前記第２の連続関数の係数が算出されて前記推定形状線が導出されることを特徴とする高炉のテラス長さの測定方法。
【請求項７】
請求項４乃至６の何れか１項に記載の高炉のテラス長さの測定方法において、
前記第１の曲線関数、前記第２の曲線関数、前記第３の曲線関数又は前記曲線関数は、以下の（１）式で表される前記ｘ軸に対する角度変化率が一定の関数、又は以下の（２）式で表される二次関数であることを特徴とする高炉のテラス長さの測定方法。
ｙ＝（−１／ａ）・ｌｏｇ｜ｃｏｓ（ａｘ＋ｂ）｜＋ｃ      ・・・（１）
ｙ＝αｘ２＋βｘ＋γ                                     ・・・（２）
ここで、ａ，ｂ，ｃ，α，β，γは、係数。
【請求項８】
請求項４乃至７の何れか１項に記載の高炉のテラス長さの測定方法において、
前記形状線導出ステップでは、前記計測ステップで得た計測値から最急降下法が用いられ、全ての前記区間関数における係数及び前記ｘ軸方向における範囲が同時に求められることを特徴とする高炉のテラス長さの測定方法。
【請求項９】
高炉内に装入物の装入を繰り返すことで当該高炉内に積層される前記装入物の層上面形状におけるテラス長さを測定する測定装置であって、
所定位置の炉半径における前記装入物の層上面形状の計測によって得られた計測値に基づいてテラス長さを導出するテラス長さ導出手段と、
前記テラス長さ導出手段によって導出されたテラス長さの値を外部に出力する出力手段とを備え、
前記テラス長さ導出手段は、前記所定位置の炉半径において前記層上面形状を曲線を有する一本の滑らかな線として擬制する推定形状線を規定する係数未定の連続関数が炉壁近傍の水平若しくは略水平方向の直線部と、この直線部の炉中心側に位置して炉中心に向かって一定の下り勾配となる傾斜部と、前記直線部の炉中心側端部と前記傾斜部の炉壁側端部とを滑らかに接続する曲線部とを一部に有し、この係数未定の連続関数を予め格納しておく関数記憶部と、
前記計測値に基づいて前記関数記憶部に格納されている前記連続関数の係数を算出し、この算出された係数を代入した連続関数を格納する係数算出部と、
この係数算出部に格納された連続関数に基づいて推定形状線を導出し、この推定形状線に基づいて前記直線部の炉中心側への延長線と前記傾斜部の炉壁側への延長線との交点を導出し、この交点の位置情報を格納する交点導出部と、
この交点導出部に位置情報が格納された交点から炉壁までの距離に基づいてテラス長さを導出し、この導出されたテラス長さの値を前記出力手段に伝達するテラス長さ導出部とを有することを特徴とする高炉のテラス長さの測定装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の高炉のテラス長さの測定装置において、
前記関数記憶部に格納される前記連続関数は、炉中心軸をｙ軸、前記所定位置の炉半径をｘ軸とするｘｙ平面上で表される関数であり、炉壁から炉中心側に向かって順に並ぶ前記直線部に該当する直線区間、前記曲線部に該当する曲線区間、及び前記傾斜部に該当する傾斜区間を含む前記ｘ軸に沿って区画された複数の区間について、それぞれ規定された複数種の区間関数が連なることで規定され、これら複数種の区間関数は、それぞれ係数及び前記ｘ軸方向の範囲が未定で且つ隣接する区間関数同士の境界において連続するように設定され、
前記係数算出部は、前記計測値に基づいて、前記関数記憶部に格納される連続関数を規定する全ての区間関数における係数及び前記ｘ軸方向の範囲を算出して、前記推定形状線を導出することを特徴とする高炉のテラス長さの測定装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の高炉のテラス長さの測定装置において、
前記テラス長さ導出手段は、前記高炉内への新たな装入物の装入のときに前記装入物の炉中心部への装入が行われたか否かの情報を入力する入力部又は前記装入物の炉中心部への装入が行われたか否かの情報が外部から伝達される受信部の少なくとも一方と、この入力され又は伝達された前記情報を格納する装入情報記憶部とをさらに有し、
前記関数記憶部には、４つの区間関数で規定され、これら４つの区間関数が、炉壁から炉中心側に向かって順に、該当する区間関数によって規定される線が前記直線部に相当する直線となる第１の一次関数、前記線が前記曲線部に相当する曲線となる第１の曲線関数、前記線が前記傾斜部に相当する直線となる第２の一次関数、前記線が曲線となる第２の曲線関数である第１の連続関数と、
３つの区間関数で規定され、これら３つの区間関数が、炉壁から炉中心側に向かって順に、該当する区間関数によって規定される線が前記直線部に相当する直線となる第３の一次関数、前記線が前記曲線部に相当する曲線となる第３の曲線関数、前記線が前記傾斜部に相当する直線となる第４の一次関数である第２の連続関数との２つの連続関数が予め格納され、
前記係数算出部は、前記装入情報記憶部に格納された前記情報に基づいて、前記装入物の炉心部への装入が行われた場合には、前記計測値に基づいて前記関数記憶部に格納されている前記第１の連続関数の係数を算出し、この算出された係数を代入した第１の連続関数を格納し、
前記装入物の炉心部への装入が行われない場合には、前記計測値に基づいて前記関数記憶部に格納されている前記第２の連続関数の係数を算出し、この算出された係数を代入した第２の連続関数を格納し、
前記交点導出部は、前記係数算出部に格納された第１の連続関数又は第２の連続関数に基づいて推定形状線を導出することを特徴とする高炉のテラス長さの測定装置。
【請求項１２】
請求項９乃至１１の何れか１項に記載の高炉のテラス長さの測定装置において、
前記所定位置の炉半径における前記装入物の層上面形状を計測し、この計測によって得られた計測値を前記テラス長さ導出手段に伝達する計測手段をさらに備えることを特徴とする高炉のテラス長さの測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉内に鉱石、コークス等の装入物の装入を繰り返すことで高炉内に積層される装入物の層上面形状におけるテラス長さを測定する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉の操業を安定維持させるためには、装入物の堆積層の層上面形状、即ち、表面プロフィールを適切な形状に維持することが重要となる。この表面プロフィールを定量的に示す管理値の一つとしてテラス長さが知られている。このテラス長さとは、表面プロフィールのうちの炉壁近傍に形成された水平若しくは略水平となっている領域（テラス部）の炉半径方向に沿った水平距離である。
【０００３】
このテラス長さを把握するためには、操業中の高温の高炉内で実際に表面プロフィールの計測を行わなければならない。既に操業中の高炉内で実用されている表面プロフィールを計測する測定機器（計測手段）としては、例えば、図２に示されるような、マイクロ波プロフィールメーター１２がある。このマイクロ波プロフィールメーター１２は、マイクロ波の反射を利用し、所定位置の炉半径に沿って一定のピッチで表面プロフィールの高さ（マイクロ波照射位置からの深度）を計測する。
【０００４】
しかし、前記計測によって得られた各計測値が炉中心軸をＹ軸、炉半径をＸ軸としてプロットされ、このプロットされた点が結ばれることにより得られる線には、実際の表面プロフィールとは異なる凹凸の激しい形状が現れる。これは、装入物を装入する際にたまたま生じた部分的な突出等が前記計測された表面プロフィールに存在し、この突出等が計測値にノイズとして含まれるためである。
【０００５】
そこで、前記の測定機器での計測によって得られた計測値にノイズが含まれていても正確なテラス長さを導出する方法として、特許文献１に記載される方法が開発された。この方法では、マイクロ波プロフィールメーター等の測定機器によって所定位置の炉半径に沿って一定のピッチで表面プロフィールまでの深度が計測され、この計測によって得られた計測値（深度データ）からノイズの処理が行われ、テラス長さが導出される。尚、ノイズとは、装入の際の種々の原因によって形成された装入物の層上面（表面プロフィール）の部分的な突出等により、計測した所定位置の炉半径上にだけ生じる凹凸のことをいう。
【０００６】
このテラス長さの測定方法は、具体的には、以下のように行われる。まず、図１４に示されるように、所定位置の炉半径に沿って一定のピッチで表面プロフィールまでの深度が計測される。この計測によって得られた複数の深度データが、図１５に示されるように、二次曲線（ｙ＝ｐｘ２+ｑｘ+ｒ）を用いて平滑化処理される。次に、図１６に示されるように、複数の計測点のうち、計測点ｉの前後にｎ点（図１６においては２点）離れた測定点の前記平滑化処理後の深度データを用いて中心差分による一次微分近似処理が行われ、計測点ｉの傾斜角が算出される。このようにして各計測点の傾斜角が算出された後、図１７に示されるように、各計測点での傾斜角が炉中心から炉壁に向かって順にスキャニングされ、傾斜角が閾値（図１３においては１５°）未満となる計測点ｇが検出される。このようにして検出された計測点ｇと、その近傍の計測点の傾斜角とを基に最小二乗法により一次式（Ｙ＝ＰＸ＋Ｑ）が求められ、前記閾値と一致する位置Ｇが求められる。この位置Ｇから炉壁までの水平距離ｌがテラス長さとして算出される。
【特許文献１】特開２００３−７３７１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、前記のテラス長さの測定方法では、各深度データ（各計測値）に含まれるノイズによってはテラス長さの算出ができない場合があった。これは、前記のテラス長さの側定方法では、平滑化処理や一次微分近似処理等といったノイズの影響を除去するための処理が行われるが、これらの処理が近い位置関係にある深度データのみを用いて行われる処理であるため、ノイズの大きさや量等によっては対応できない場合があるためと考えられる。
【０００８】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、装入物の層上面形状を計測した計測値にノイズが含まれていても、安定してテラス長さを測定することができる高炉のテラス長さの測定方法、及び高炉のテラス長さの測定装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の発明者らは、上記課題を解消すべく鋭意研究を行った結果、以下のことを発見した。
【００１０】
過去の実績データ等の多数の表面プロフィールのデータを解析したところ、操業中の高炉内では、何れの表面プロフィールにおいても、所定位置の炉半径における表面プロフィールが曲線を有する一本の滑らかな線（推定形状線）で擬制されると、この線の中に、炉壁近傍のテラス部に対応する水平若しくは略水平な部分（直線部）と、この直線部の炉中心側に位置し、炉中心に向かって一定の下り勾配となる部分（傾斜部）とが現れる傾向がある。
【００１１】
そこで、この発見に基づき、前記発明者らは、直線部及び曲線部をその一部に有する推定形状線に着目し、以下の構成の高炉のテラス長さの測定方法、及び高炉のテラス長さの測定装置を創作した。
【００１２】
本発明に係る高炉のテラス長さの測定方法は、高炉内に装入物の装入を繰り返すことで当該高炉内に積層される前記装入物の層上面形状におけるテラス長さを測定する測定方法であって、所定位置の炉半径における前記層上面形状が計測される計測ステップと、前記所定位置の炉半径において前記層上面形状を曲線を有する一本の滑らかな線として擬制する推定形状線がその一部に炉壁近傍の水平若しくは略水平方向の直線部と、この直線部の炉中心側に位置して炉中心に向かって一定の下り勾配となる傾斜部とを有し、当該推定形状線が前記計測ステップでの計測によって得た計測値に基づいて導出される形状線導出ステップと、この導出された推定形状線に基づいて前記直線部の炉中心側への延長線と前記傾斜部の炉壁側への延長線との交点が導出され、この交点から炉壁までの距離に基づいてテラス長さが導出されるテラス長さ導出ステップとを備え、前記形状線導出ステップでは、前記推定形状線を規定し、前記直線部、前記傾斜部、及び前記直線部の炉中心側端部と前記傾斜部の炉壁側端部とを滑らかに接続する曲線部を一部に有する係数未定の連続関数が予め設定され、前記計測ステップで得た計測値に基づいて前記連続関数の係数が算出されることで前記推定形状線が導出されることを特徴とする。
【００１３】
かかる構成によれば、操業中の高炉内といった限られた測定しかできない状況下で、既に操業中の高炉内で実用されている計測手段での前記層上面形状（以下、「表面プロフィール」とも称する。）の計測により得られた複数の計測値にノイズが含まれていても、これら計測値に基づいて前記テラス長さを容易且つ正確に導出することが可能となる。
【００１４】
具体的には、前記所定の炉半径における前記推定形状線を規定する係数未定の連続関数が予め設定され、前記複数の計測値に基づいて各係数が算出されることで、各計測値に含まれるノイズの大きさや量に関わらず、曲線を有する一本の滑らかな線としての推定形状線が導出される。そして、前記所定位置における表面プロフィールがこの推定形状線で擬制されることによって、計測した表面プロフィールにたまたま生じた部分的な突出等（ノイズ）があったとしても、その影響が抑制され、精度のよい表面プロフィールが得られる。尚、本発明において、線とは、両端を有する有限な長さの線のことをいう。
【００１５】
また、この得られた表面プロフィール中には、前記直線部と前記傾斜部とがその一部に含まれているため、これら直線部と傾斜部とを特定してその延長線同士の交点を求め、この交点と炉壁との水平距離を求めるといった簡単な演算等によって、正確なテラス長さの導出が可能となる。
【００１６】
本発明に係る高炉のテラス長さの測定方法においては、前記連続関数は、炉壁から炉中心側に向かって順に並ぶ前記直線部に該当する直線区間、前記曲線部に該当する曲線区間、及び前記傾斜部に該当する傾斜区間を含む前記所定位置の炉半径に沿って区画された複数の区間について、それぞれ規定された複数種の区間関数が連なることで規定され、これら複数種の区間関数は、それぞれ係数及び前記所定位置の炉半径方向の範囲が未定で且つ隣接する区間関数同士の境界において連続するように設定され、前記形状線導出ステップにおいて、前記計測ステップで得た計測値に基づいて全ての前記区間関数における係数及び前記所定位置の炉半径方向の範囲が算出されることで、前記推定形状線が導出されるのが好ましい。
【００１７】
かかる構成によれば、前記直線区間、前記曲線区間及び前記傾斜区間に加え、さらに前記連続関数が区画され、この区画された区間毎に表面プロフィールに即した線を規定する区間関数が設定されることでより実際の表面プロフィールに近似した前記推定形状線を得ることが可能となる。その結果、より精度よく前記テラス長さの導出が可能となる。
【００１８】
尚、前記区間関数は、それぞれ炉中心軸をｙ軸、前記所定位置の炉半径をｘ軸とするｘｙ平面上で表される関数であるのが好ましい。このようにすることで、各区間関数がｙ＝ｆ（ｘ）の形で表され、各区間関数の取り扱いが容易になる。そのため、プロフィールの計測値に基づく各区間関数における係数や前記所定位置の炉半径方向の範囲の算出が容易となり、前記推定形状線の導出が容易になる。
【００１９】
前記連続関数は、４つの区間関数で規定され、これら４つの区間関数は、炉壁から炉中心側に向かって順に、該当する区間関数によって規定される線が前記直線部に相当する直線となる第１の一次関数、前記線が前記曲線部に相当する曲線となる第１の曲線関数、前記線が前記傾斜部に相当する直線となる第２の一次関数、前記線が曲線となる第２の曲線関数であるのが好ましい。
【００２０】
かかる構成によれば、前記高炉内への新たな装入物の装入のときに前記装入物の炉中心部への装入（中心装入）が行われるか否かに関わらず、４つの区間関数によってそれぞれ規定される４本の線が直列に接続されることで装入物のプロフィールに即した形状の前記推定形状線を得ることができる。
【００２１】
このように少ない区間関数で前記推定形状線が規定できることから、プロフィールの計測値に基づく各区間関数における係数や前記所定位置の炉半径方向の範囲の算出が容易となり、前記推定形状線の導出が容易になる。しかも、導出した前記推定形状線が計測したプロフィールに即した形状であることから、精度よく前記テラス長さを導出することができる。
【００２２】
尚、前記高炉内への新たな装入物の装入のときに前記中心装入が行われない場合には、前記連続関数は、３つの区間関数で規定され、これら３つの区間関数は、炉壁から炉中心側に向かって順に、該当する区間関数によって規定される線が前記直線部に相当する直線となる第１の一次関数、前記線が前記曲線部に相当する曲線となる曲線関数、前記線が前記傾斜部に相当する直線となる第２の一次関数であってもよい。
【００２３】
このように中心装入が行われない場合には、より少ない３つの区間関数によってそれぞれ規定される３本の線が直列に接続されるだけで、装入物の層上面形状に即した形状の推定形状線を得ることが可能となる。即ち、前記推定形状線が前記直線部、前記曲線部及び前記傾斜部だけで構成され、前記推定形状線の導出がより容易になる。
【００２４】
また、前記中心装入が行われるか否かによって、前記推定形状線を導出するのに用いられる連続関数が変更されてもよい。即ち、前記形状線導出ステップでは、前記推定形状線を規定する係数未定の連続関数として、４つの区間関数で規定され、これら４つの区間関数が炉壁から炉中心側に向かって順に、該当する区間関数によって規定される線が前記直線部に相当する直線となる第１の一次関数、前記線が前記曲線部に相当する曲線となる第１の曲線関数、前記線が前記傾斜部に相当する直線となる第２の一次関数、前記線が曲線となる第２の曲線関数である第１の連続関数と、３つの区間関数で規定され、これら３つの区間関数が炉壁から炉中心側に向かって順に、該当する区間関数によって規定される線が前記直線部に相当する直線となる第３の一次関数、前記線が前記曲線部に相当する曲線となる第３の曲線関数、前記線が前記傾斜部に相当する直線となる第４の一次関数である第２の連続関数との２つの連続関数が予め設定され、前記高炉内への新たな装入物の装入のときに前記装入物の炉中心部への装入が行われた場合には、前記計測ステップで得た計測値に基づいて前記第１の連続関数の係数が算出されて前記推定形状線が導出され、前記装入物の炉中心部への装入が行われない場合には、前記計測ステップで得た計測値に基づいて前記第２の連続関数の係数が算出されて前記推定形状線が導出されてもよい。
【００２５】
このように構成されることで、前記中心装入が行われないときに計算が容易になり、前記中心装入の有無に関わらず前記４つの区間関数を用いて前記推定形状線が導出される場合に比べ、容易且つ短時間で装入物のプロフィールに即した形状の推定形状線を得ることが可能となる。
【００２６】
前記第１の曲線関数、前記第２の曲線関数、前記第３の曲線関数又は前記曲線関数は、以下の（１）式で表される前記ｘ軸に対する角度変化率が一定の関数、又は以下の（２）式で表される二次関数であることが好ましい。
【００２７】
ｙ＝（−１／ａ）・ｌｏｇ｜ｃｏｓ（ａｘ＋ｂ）｜＋ｃ      ・・・（１）
ｙ＝αｘ２＋βｘ＋γ                                     ・・・（２）
ここで、ａ，ｂ，ｃ，α，β，γは、係数。
【００２８】
かかる構成によれば、前記第１の曲線関数、前記第２の曲線関数、前記第３の曲線関数、及び前記曲線関数は、簡単な関数であり係数も少ないため前記計測値に基づく各区間関数における係数やｘ軸方向の範囲の算出がより容易となる。
【００２９】
また、前記形状線導出ステップでは、前記計測ステップで得た計測値から最急降下法が用いられ、全ての前記区間関数における係数及び前記ｘ軸方向における範囲が同時に求められるのが好ましい。
【００３０】
かかる構成によれば、前記計測値から容易に全ての区間関数の係数及びｘ軸方向における範囲を同時に求めることができる。
【００３１】
また、上記課題を解消すべく、本発明に係る高炉のテラス長さの測定装置は、高炉内に装入物の装入を繰り返すことで当該高炉内に積層される前記装入物の層上面形状におけるテラス長さを測定する測定装置であって、所定位置の炉半径における前記装入物の層上面形状の計測によって得られた計測値に基づいてテラス長さを導出するテラス長さ導出手段と、前記テラス長さ導出手段によって導出されたテラス長さの値を外部に出力する出力手段とを備え、前記テラス長さ導出手段は、前記所定位置の炉半径において前記層上面形状を曲線を有する一本の滑らかな線として擬制する推定形状線を規定する係数未定の連続関数が炉壁近傍の水平若しくは略水平方向の直線部と、この直線部の炉中心側に位置して炉中心に向かって一定の下り勾配となる傾斜部と、前記直線部の炉中心側端部と前記傾斜部の炉壁側端部とを滑らかに接続する曲線部とを一部に有し、この係数未定の連続関数を予め格納しておく関数記憶部と、前記計測値に基づいて前記関数記憶部に格納されている前記連続関数の係数を算出し、この算出された係数を代入した連続関数を格納する係数算出部と、この係数算出部に格納された連続関数に基づいて推定形状線を導出し、この推定形状線に基づいて前記直線部の炉中心側への延長線と前記傾斜部の炉壁側への延長線との交点を導出し、この交点の位置情報を格納する交点導出部と、この交点導出部に位置情報が格納された交点から炉壁までの距離に基づいてテラス長さを導出し、この導出されたテラス長さの値を前記出力手段に伝達するテラス長さ導出部とを有することを特徴とする。
【００３２】
かかる構成によれば、既に操業中の高炉内で実用されている計測手段等によって前記所定位置の炉半径に沿ったプロフィールにおける複数箇所での計測値が得られれば、これら計測値にノイズが含まれていても前記テラス長さを容易且つ正確に導出することが可能となる一方、導出されたテラス長さが前記出力手段によって出力されることで、高炉の操業を行う作業者が迅速且つ的確にテラス長さを把握することが可能となる。
【００３３】
本発明に係る高炉のテラス長さの測定装置においては、前記関数記憶部に格納される前記連続関数は、炉中心軸をｙ軸、前記所定位置の炉半径をｘ軸とするｘｙ平面上で表される関数であり、炉壁から炉中心側に向かって順に並ぶ前記直線部に該当する直線区間、前記曲線部に該当する曲線区間、及び前記傾斜部に該当する傾斜区間を含む前記ｘ軸に沿って区画された複数の区間について、それぞれ規定された複数種の区間関数が連なることで規定され、これら複数種の区間関数は、それぞれ係数及び前記ｘ軸方向の範囲が未定で且つ隣接する区間関数同士の境界において連続するように設定され、前記係数算出部は、前記計測値に基づいて、前記関数記憶部に格納される連続関数を規定する全ての区間関数における係数及び前記ｘ軸方向の範囲を算出して、前記推定形状線を導出する構成が好ましい。
【００３４】
かかる構成によれば、前記直線区間、前記曲線区間及び前記傾斜区間以外でも前記連続関数が区間に分けられ、この区間毎にプロフィールに即した線を規定する区間関数が設定されることでより実際のプロフィールに近似した前記推定形状線が得られ、より精度のよいテラス長さの導出が可能となる。
【００３５】
また、前記テラス長さ導出手段は、前記高炉内への新たな装入物の装入のときに前記装入物の炉中心部への装入が行われたか否かの情報を入力する入力部又は前記装入物の炉中心部への装入が行われたか否かの情報が外部から伝達される受信部の少なくとも一方と、この入力され又は伝達された前記情報を格納する装入情報記憶部とをさらに有し、前記関数記憶部には、４つの区間関数で規定され、これら４つの区間関数が、炉壁から炉中心側に向かって順に、該当する区間関数によって規定される線が前記直線部に相当する直線となる第１の一次関数、前記線が前記曲線部に相当する曲線となる第１の曲線関数、前記線が前記傾斜部に相当する直線となる第２の一次関数、前記線が曲線となる第２の曲線関数である第１の連続関数と、３つの区間関数で規定され、これら３つの区間関数が、炉壁から炉中心側に向かって順に、該当する区間関数によって規定される線が前記直線部に相当する直線となる第３の一次関数、前記線が前記曲線部に相当する曲線となる第３の曲線関数、前記線が前記傾斜部に相当する直線となる第４の一次関数である第２の連続関数との２つの連続関数が予め格納され、前記係数算出部は、前記装入情報記憶部に格納された前記情報に基づいて、前記装入物の炉心部への装入が行われた場合には、前記計測値に基づいて前記関数記憶部に格納されている前記第１の連続関数の係数を算出し、この算出された係数を代入した第１の連続関数を格納し、前記装入物の炉心部への装入が行われない場合には、前記計測値に基づいて前記関数記憶部に格納されている前記第２の連続関数の係数を算出し、この算出された係数を代入した第２の連続関数を格納し、前記交点導出部は、前記係数算出部に格納された第１の連続関数又は第２の連続関数に基づいて推定形状線を導出する構成であってもよい。
【００３６】
かかる構成によれば、前記中心装入の有無が高炉の操業を行う作業者によって入力され又は高炉の制御部等から伝達され、表面プロフィールに即した形状の推定形状線をより短時間で導出できるように前記係数算出部において用いられる連続関数の切り換えが行われる。
【００３７】
尚、前記高炉のテラス長さの測定装置には、前記所定位置の炉半径における前記装入物の層上面形状を計測し、この計測によって得られた計測値を前記テラス長さ導出手段に伝達する計測手段がさらに備えられてもよい。
【発明の効果】
【００３８】
以上より、本発明によれば、装入物の層上面形状を計測した計測値にノイズが含まれていても、安定してテラス長さを測定することができる高炉のテラス長さの測定方法、及び高炉のテラス長さの測定装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、本発明の第１実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
【００４０】
高炉のテラス長さ測定装置（以下、単に「測定装置」とも称する。）は、高炉内に積層された装入物の層上面のうち、炉壁近傍に形成された水平若しくは略水平となっている領域（テラス部）の炉半径方向に沿った水平距離であるテラス長さ（図２参照）を測定するためのものである。このテラス長さは、表面プロフィールを定量的に示す管理値の一つであり、装入物の堆積層の層上面形状（表面プロフィール）を適切な形状に維持して高炉の操業を安定維持させるために用いられる。
【００４１】
測定装置は、具体的には、図１に示されるように、計測手段１２と、テラス長さ導出手段２０と、出力手段１４とを備える。
【００４２】
計測手段１２は、所定位置の炉半径における表面プロフィールを計測し、この計測によって得られた計測値を出力信号によってテラス長さ導出手段２０に送信（伝達）するものであり、本実施形態においては、いわゆるマイクロ波プロフィールメーターが用いられている。この計測手段１２は、図２にも示されるように、炉外から炉壁を貫通するように挿入された計測ロッド１２ａを有する。そして、この計測ロッド１２ａ先端の計測部１２ｂが炉の所定位置の炉半径方向に沿って往復動し、その先端（計測部）１２ｂから照射したマイクロ波の反射波に基づいて、装入物の層上面の高さ（プロフィール深度）が計測される。尚、計測手段１２は、本実施形態においては測定装置１０に設けられているが、例えば、高炉にマイクロ波プロフィールメーターが既に設けられている場合には、これを当該測定装置１０の計測手段１２として用いてもよい。
【００４３】
テラス長さ導出手段２０は、計測手段１２での表面プロフィールの計測によって得られた計測値に基づいてテラス長さを導出するものであり、関数記憶部２２と係数算出部２４と交点導出部２６とテラス長さ導出部２８とを有する。
【００４４】
関数記憶部２２は、所定位置の炉半径において表面プロフィールを曲線を有する一本の滑らかな線として擬制する推定形状線ＰＬ（図６参照）を規定する係数未定の連続関数Ｆ（図３参照）を格納する部位である。尚、本実施形態において、一本の滑らかな線とは、屈曲部がなく、直線部と曲線部とで構成され、各部位（例えば、直線部と曲線部）の接続位置においては、微分可能に連続しているような線である。
【００４５】
この係数未定の連続関数Ｆは、過去の実績データ等、種々の操業条件における高炉内の表面プロフィールのデータを解析した結果、得られたものである。具体的には、操業中の高炉内では、何れの表面プロフィールにおいても、所定位置の炉半径における表面プロフィールが曲線を有する一本の滑らかな線（推定形状線ＰＬ）で擬制されると、この線の中に、炉壁近傍のテラス部に対応する水平若しくは略水平な部分（直線部ｓｔ）と、この直線部の炉中心側に位置し、炉中心に向かって一定の下り勾配となる部分（傾斜部ｉｎ）とが現れる傾向があるのに着目して設定された関数である。
【００４６】
このように設定された連続関数Ｆは、炉中心軸をＹ軸、所定位置の炉半径方向をＸ軸とするＸＹ平面上で表される関数であり、図３にも示されるように、直線部ｓｔ、傾斜部ｉｎ及びこれら直線部ｓｔと傾斜部ｉｎとを滑らかに接続する接続曲線部ｃｕをその一部に有する。ここで、直線部ｓｔとは、連続関数Ｆによって規定される線のうちの炉壁近傍の水平若しくは略水平方向の部位であり、傾斜部ｉｎとは、連続関数Ｆによって規定される線のうち、直線部ｓｔの炉中心側に位置して炉中心に向かって一定の下り勾配となる部位である。また、接続曲線部ｃｕとは、連続関数Ｆのうちの直線部ｓｔの炉中心側端部と傾斜部ｉｎの炉壁側端部とを滑らかに接続する部位である。そして、直線部ｓｔの勾配や長さ、傾斜部ｉｎの勾配や長さ、及び接続曲線部ｃｕの形状は、表面プロフィール毎に異なるため決まっていないが、計測手段１２によって表面プロフィールを計測して得た複数の計測値に基づいて連続関数Ｆの係数が算出されることでそれぞれが決定され、実際の表面プロフィールに近似した推定形状線ＰＬを得ることができる。
【００４７】
詳細には、連続関数Ｆは、Ｘ軸方向に沿って区画された４つの区間（複数の区間）について、それぞれ規定された複数種の区間関数が連なることで規定される。即ち、各区間関数の境界位置においては、区間関数同士が微分可能となるように接続されている。これら複数種の区間関数は、それぞれ係数及びＸ軸方向の範囲が未定で且つ隣接する区間関数同士の境界において連続するように設定されている。本実施形態においては、連続関数Ｆは、Ｘ軸に沿って炉壁から炉中心に向かって、直線部に該当する直線区間Ｌ１、接続曲線部に該当する接続曲線区間Ｌ２、傾斜部に該当する傾斜区間Ｌ３、炉中心側端部の端部曲線区間Ｌ４の４つの区間に区画されている。これら４つの区間について、それぞれ規定された４つの区間関数は、炉壁から炉中心側に向かって順に、該当する区間関数によって規定される線が直線部ｓｔに相当する直線となる第１の一次関数ｆ１と、前記線が接続曲線部ｃｕに相当する曲線となる第１の曲線関数ｆ２と、前記線が傾斜部ｉｎに相当する直線となる第２の一次関数ｆ３と、前記線が曲線となる第２の曲線関数ｆ４とである。
【００４８】
前記区間関数ｆ１〜ｆ４をより具体的に示すと、第１の一次関数ｆ１は、
ｙ＝ｅ１ｘ＋ｆ１（以下、単に「式（１０）」とも称する。）
で表され、第２の一次関数ｆ３は、
ｙ＝ｅ２ｘ＋ｆ２（以下、単に「式（１２）」とも称する。）
で表される。また、第１の曲線関数ｆ２は、
ｙ＝（−１／ａ）・ｌｏｇ｜ｃｏｓ（ａｘ＋ｂ）｜＋ｃ（以下、単に「式（１１）」とも称する。）
で表され、第２の曲線関数ｆ４は、
ｙ＝αｘ２＋βｘ＋γ（以下、単に「式（１３）」とも称する。）
で表される。尚、ａ，ｂ，ｃ，ｅ１，ｅ２,ｆ１，ｆ２，α，β，γは、係数である。
【００４９】
尚、以下では、前記所定位置の炉半径（Ｘ軸）において、直線区間Ｌ１と接続曲線区間Ｌ２との境界位置をｒ１、接続曲線区間Ｌ２と傾斜区間Ｌ３との境界位置をｒ２、傾斜区間Ｌ３と端部曲線区間Ｌ４との境界位置をｒ３とする。
【００５０】
係数算出部２４は、計測値に基づいて関数記憶部２２に格納されている連続関数Ｆの係数を算出し、この算出された係数を代入した連続関数Ｆを格納する部位である。尚、本実施形態における連続関数Ｆの係数の算出とは、連続関数Ｆを規定する各区間関数の係数及び各区間関数のＸ軸方向の範囲とを求めることをいう。
【００５１】
交点導出部２６は、係数算出部２４に格納された連続関数Ｆに基づいて推定形状線ＰＬを導出し、この推定形状線ＰＬに基づいて直線部ｓｔの炉中心側延長線と傾斜部ｉｎの炉壁側の延長線との交点ｉｓ（図７参照）を導出し、この導出した交点ｉｓの情報を格納する部位である。
【００５２】
テラス長さ導出部２８は、交点導出部２６に位置情報が格納された交点ｉｓから炉壁までの距離に基づいてテラス長さを導出し、この導出されたテラス長さの値を出力信号として出力手段１４に送信（伝達）する部位である。
【００５３】
出力手段１４は、テラス長さ導出手段２０から送信された出力信号を受信し、これを外部に出力するためのものである。本実施形態においては、出力手段１４として、ＣＲＴディスプレイが用いられる。しかし、これに限定される必要はなく、ＦＰＤ等の他の表示手段であってもよく、印字手段等であってもよい。また、これらを組み合わせたものであってもよい。
【００５４】
本実施形態に係る測定装置１０は、以上の構成からなり、次に、この測定装置１０の作用について図４乃至図７も参照しつつ説明する。
【００５５】
計測手段１２によって所定の炉半径における表面プロフィールが計測され、この計測によって得られた計測値がテラス長さ導出手段２０（係数算出部２４）に出力信号によって送信される（ステップ１）。本実施形態においては、所定位置の炉半径（Ｘ軸）に沿って、炉壁から炉中心までを１０ｃｍ間隔で計測が行われる。このとき、高炉の炉半径が３．５ｍであるため、Ｘ軸上に等間隔に３３箇所の層上面の高さの計測値（深度データ）が得られる（図５参照）。
【００５６】
前記出力信号を受信した係数算出部２４は、この出力信号によって得た計測値に関数記憶部２２に格納されている連続関数Ｆ（図３参照）を当て嵌めることで、当該連続関数Ｆの係数を導出する（ステップ２）。
【００５７】
このとき、連続関数Ｆの全ての区間関数ｆ１〜ｆ４における係数及びＸ軸方向の範囲が表面プロフィールに沿って計測された計測値に基づいて以下のように算出される。
【００５８】
連続関数Ｆが計測値と最もよく合うように、連続関数Ｆの係数（パラメータ）の値が決定される。具体的には、任意の計測点の炉半径位置をＸｉとし、その炉半径位置における実際の表面プロフィールの計測値をＹｉとし、炉半径Ｘにおける連続関数ＦをＹ＝Ｆ（Ｘ）とすると、
Σ｛Ｙｉ−Ｆ（Ｘｉ）｝２
が最小になるように、連続関数Ｆのパラメータ（上記の式（１０）の係数ｅ１，ｆ１、上記の式（１１）の係数ａ，ｂ，ｃ、上記の式（１２）の係数ｅ２,ｆ２、及び上記の式（１３）の係数α，β，γ）とその関数が定義される区間（直線区間Ｌ１と接続曲線区間Ｌ２との境界位置ｒ１、接続曲線区間Ｌ２と傾斜区間Ｌ３との境界位置ｒ２、傾斜区間Ｌ３と端部曲線区間Ｌ４との境界位置ｒ３）とが非線形最適化手法の一つである最急降下法により同時に求められる。このように、最急降下法が用いられることで、全ての区間関数ｆ１〜ｆ４における係数と各関数が定義されるＸ軸方向の範囲（区間）とを容易に求めることができる。
【００５９】
係数算出部２４は、このようにして得られた各区間関数ｆ１乃至ｆ４の係数及び前記Ｘ軸方向における範囲が代入された連続関数Ｆを格納する。
【００６０】
この係数算出部２４に格納された連続関数Ｆに基づいて交点導出部２６が推定形状線ＰＬを導出する（図６参照）（ステップ３）。このように、計測手段１２によって表面プロフィールを計測して得た複数の計測値に基づいて連続関数Ｆの係数が算出されることで、直線部ｓｔの勾配や長さ、傾斜部ｉｎの勾配や長さ、及び接続曲線部ｃｕの形状がそれぞれ決定され、即ち、各区間関数の係数及びＸ軸方向の範囲がそれぞれ決定され、実際の表面プロフィールに近似した推定形状線ＰＬを得ることができる。
【００６１】
また、交点導出部２６が曲線を有する一本の滑らかな線としての推定形状線ＰＬを導出し、Ｘ軸における表面プロフィールを擬制することで、Ｘ軸における表面プロフィールにたまたま生じた部分的な突出等（ノイズ）があったとしても、各計測値に含まれるノイズの大きさや量に関わらずその影響が抑制され、精度のよい表面プロフィールが得られる。
【００６２】
次に、交点導出部２６は、推定形状線ＰＬから直線部ｓｔと傾斜部ｉｎとを特定した後、直線部ｓｔの炉中心側への延長線と傾斜部ｉｎの炉壁側への延長線との交点ｉｓを導出し（図７参照）、この交点ｉｓのＸ軸上における位置情報を格納する（ステップ４）。
【００６３】
テラス長さ導出部２８が、この交点導出部２６に位置情報が格納された交点ｉｓから炉壁までの水平距離を導出し、この水平距離をテラス長さの値として出力信号によって出力手段１４に送信する（ステップ５）。このように推定形状線ＰＬが有する直線部ｓｔの炉中心側の延長線と傾斜部ｉｎの炉壁側への延長線との交点から炉壁までの水平距離をテラス長さとすることで、正確なテラス長さの導出が可能となる。
【００６４】
この出力信号を受信した出力手段１４は、その値を表示する（ステップ６）。この表示に基づいて、高炉の操業を行う作業者は、迅速且つ的確にテラス長さを把握することが可能となる。
【００６５】
以上のように、直線部ｓｔ、接続曲線部ｃｕ及び傾斜部ｉｎをその一部に有する連続関数Ｆの各係数を表面プロフィールの計測値から算出して推定形状線ＰＬを導出することで、前記計測値にノイズが含まれていても精度のよい表面プロフィールを得ることができ、このプロフィールから正確なテラス長さの導出が可能となる。
【００６６】
また、推定形状線ＰＬが導出され、直線部ｓｔと傾斜部ｉｎとの長さ及び勾配（該当する各区間関数の係数及びＸ軸方向の範囲）がそれぞれ決定されることで、これら直線部ｓｔと傾斜部ｉｎとを特定してその延長線同士の交点ｉｓを求め、この交点ｉｓと炉壁との水平距離を求めるといった簡単な演算等によって、正確なテラス長さを導出することが可能となる。
【００６７】
次に、本発明の第２実施形態について図８を参照しつつ説明するが、上記第１実施形態と同様の構成には同一符号を用いると共に詳細な説明を省略し、異なる構成ついてのみ詳細に説明する。
【００６８】
本実施形態に係る測定装置１１０のテラス長さ導出手段２０は、入力部３０と装入情報記憶部３２とをさらに有する。
【００６９】
入力部３０は、高炉内への新たな装入物の装入のときに装入物の炉中心部への装入（中心装入）が行われたか否かの情報をテラス長さ導出手段２０へ入力する部位であり、キーボードやタッチパネル等で構成される。尚、テラス長さ導出手段２０は、前記炉中心部への装入物の装入が行われたか否かの情報が入力部３０から入力される構成に限定されず、当該テラス長さ導出手段２０に受信部が設けられ、この受信部と高炉の制御部等とが接続されて前記制御部等から送信される中心装入の有無の情報信号が受信できるように構成されてもよい。
【００７０】
装入情報記憶部３２は、入力部３０から入力された中心装入の有無の情報が格納される部位である。また、装入情報記憶部３２は、テラス長さ導出手段２０に前記受信部が設けられている場合、この受信部が前記制御部等から受信した中心装入の有無の情報も格納可能である。
【００７１】
関数記憶部２２ａには、２つの係数未定の連続関数が格納されている。具体的には、第１実施形態同様の４つの区間関数ｆ１〜ｆ４で規定される第１の連続関数Ｆ１の他に、３つの区間関数ｆ１１〜ｆ１３で規定される第２の連続関数Ｆ２が格納されている。
【００７２】
第２の連続関数Ｆ２は、図９にも示されるように、炉中心軸をＹ軸、所定位置の炉半径方向をＸ軸とするＸＹ平面上で表される関数であり、第１の連続関数Ｆ１同様に、直線部ｓｔ、傾斜部ｉｎ及びこれら直線部ｓｔと傾斜部ｉｎとを滑らかに接続する接続曲線部ｃｕをその一部に有する。
【００７３】
詳細には、第２の連続関数Ｆ２は、Ｘ軸方向に沿って区画された３つの区間について、それぞれ規定された複数種の区間関数が連なることで規定される。第２の連続関数Ｆ２は、Ｘ軸に沿って炉壁から炉中心に向かって、直線部に該当する直線区間Ｌ１、接続曲線部に該当する接続曲線区間Ｌ２、傾斜部に該当する傾斜区間Ｌ３の３つの区間に区画されている。即ち、第２の連続関数Ｆ２は、第１の連続関数Ｆ１よりも端部曲線区間Ｌ４の分だけ少なくなるように区画されている。これら３つの区間について、それぞれ規定された３つの区間関数は、炉壁から炉中心側に向かって順に、該当する区間関数によって規定される線が直線部ｓｔに相当する直線となる第３の一次関数ｆ１１と、前記線が接続曲線部ｃｕに相当する曲線となる第３の曲線関数ｆ１２と、前記線が傾斜部ｉｎに相当する直線となる第４の一次関数ｆ１３とである。
【００７４】
より具体的には、第３の一次関数ｆ１１は、
ｙ＝ｅ１１ｘ＋ｆ１１（以下、単に「式（１１０）」とも称する。）
で表され、第４の一次関数ｆ１３は、
ｙ＝ｅ１２ｘ＋ｆ１２（以下、単に「式（１１２）」とも称する。）
で表される。また、第３の曲線関数ｆ１２は、
ｙ＝（−１／ａ１）・ｌｏｇ｜ｃｏｓ（ａ１ｘ＋ｂ１）｜＋ｃ１（以下、単に「式（１１１）」とも称する。）
で表される。尚、ａ１，ｂ１，ｃ１，ｅ１１，ｅ１２,ｆ１１，ｆ１２は、係数である。
【００７５】
係数算出部２４ａは、装入情報記憶部３２に格納された中心装入の有無の情報に基づいて、第１の連続関数Ｆ１又は第２の連続関数Ｆ２の何れか一方の係数を算出し、算出された係数を代入した連続関数Ｆ１又はＦ２を格納する。
【００７６】
本実施形態に係る測定装置１１０は、以上の構成からなり、次に、この測定装置１１０の作用について図１０乃至図７も参照しつつ説明する。
【００７７】
高炉内に新たな装入物が装入されたときに、高炉の操業を行う作業者によって中心装入が行われたか否かが入力部３０から測定装置１１０に入力され、装入情報記憶部３２に格納される（ステップ０）。
【００７８】
次に、計測手段１２によって前記新たに装入された装入物の所定の炉半径における表面プロフィールが計測され、この計測によって得られた計測値がテラス長さ導出手段２０（係数算出部２４）に出力信号によって送信される（ステップ１）。本実施形態においては、中心装入が行われた場合には、第１実施形態同様、Ｘ軸上において等間隔に３３箇所の層上面の高さが計測され（図５参照）、中心装入が行われない場合には、Ｘ軸上において等間隔に１８箇所の層上面の高さが計測される（図１１参照）。
【００７９】
尚、Ｘ軸上の計測点の数は、本実施形態のように、中心装入が行われるか否かで変更される必要はないが、導出されるテラス長さがより正確となるため多い方が好ましい。
【００８０】
前記出力信号を受信した係数算出部２４ａは、装入情報記憶部３２に格納された中心装入の有無の情報に基づいて、前記出力信号によって得た計測値に関数記憶部２２ａに格納されている第１の連続関数Ｆ１（図３参照）又は第２の連続関数Ｆ２（図９参照）を当て嵌めることで、連続関数Ｆ１又はＦ２の係数を導出する（ステップ２ａ）。
【００８１】
具体的には、係数算出部２４ａは、装入情報記憶部３２に格納された情報が装入物の中心装入が行われた情報である場合には、計測手段１２の計測によって得た計測値に基づいて、第１の連続関数Ｆ１の係数を第１実施形態同様に最急降下法によって算出し、この係数が代入された第１の連続関数Ｆ１を格納する。一方、装入情報記憶部３２に格納された情報が装入物の中心装入が行われなかった情報である場合には、計測手段１２によって得た計測値に基づいて、第２の連続関数Ｆ２の係数を前記最急降下法によって算出し、この係数が代入された第２の連続関数Ｆ２を格納する。
【００８２】
この係数算出部２４ａに格納された連続関数Ｆ１又はＦ２に基づいて交点導出部２６が推定形状線ＰＬを導出する（図６又は図１２参照）（ステップ３）。このように、計測手段１２によって表面プロフィールを計測して得た複数の計測値に基づいて連続関数Ｆの係数が算出されることで、直線部ｓｔの勾配や長さ、傾斜部ｉｎの勾配や長さ、及び接続曲線部ｃｕの形状がそれぞれ決定され、即ち、各区間関数の係数及びＸ軸方向の範囲がそれぞれ決定され、実際の表面プロフィールに近似した推定形状線ＰＬを得ることができる。
【００８３】
また、交点導出部２６が曲線を有する一本の滑らかな線としての推定形状線ＰＬを導出し、Ｘ軸における表面プロフィールを擬制することで、第１実施形態同様、Ｘ軸における表面プロフィールにたまたま生じた部分的な突出等（ノイズ）があったとしても、各計測値に含まれるノイズの大きさや量に関わらずその影響が抑制され、精度のよい表面プロフィールが得られる。
【００８４】
しかも、中心装入の有無が高炉の操業を行う作業者によって入力され、係数算出部２４ａにおいて係数の算出される連続関数Ｆ１又はＦ２が切り換えられることで、装入状況に応じて正確且つ短時間での推定形状線ＰＬの導出が可能となる。
【００８５】
即ち、中心装入が行われなかった場合には、係数算出部２４ａは、区間関数の数が中心装入が行われた場合より少ないが、実際の表面プロフィールに近似している第２の連続関数Ｆ２を選択し、この第２の連続関数Ｆ２の係数を導出するようにして、算出時間の短縮を図るように構成されている。
【００８６】
次に、交点導出部２６は、推定形状線ＰＬから直線部ｓｔと傾斜部ｉｎとを特定した後、直線部ｓｔの炉中心側への延長線と傾斜部ｉｎの炉壁側への延長線との交点ｉｓを導出し（図７又は図１３参照）、この交点ｉｓのＸ軸上における位置情報を格納する（ステップ４）。
【００８７】
テラス長さ導出部２８が、この交点導出部２６に位置情報が格納された交点ｉｓから炉壁までの水平距離を導出し、この水平距離をテラス長さの値として出力信号によって出力手段１４に送信し（ステップ５）し、この出力信号を受信した出力手段１４がその値を表示する（ステップ６）。
【００８８】
尚、本発明の高炉の測定装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００８９】
第１及び第２実施形態では、共に４つの区間関数ｆ１〜ｆ４で規定される連続関数Ｆ又は第１の連続関数Ｆ１が用いられているが、中心装入が行われない操業を行う高炉において用いられる測定装置では、関数記憶部２２に格納される連続関数は、３つの区間関数ｆ１〜ｆ３（又はｆ１１〜ｆ１３）で規定される第２の連続関数Ｆ２のみが格納されるように構成されてもよい。
【００９０】
このように中心装入が行われない場合には、より少ない３つの区間関数ｆ１〜ｆ３（又はｆ１１〜ｆ１３）によってそれぞれ規定される３本の線が直列に接続されるだけで、装入物の表面プロフィールに即した形状の推定形状線ＰＬを得ることが可能となる。そのため、第２の連続関数Ｆ２の係数（各区間関数の係数及び各区間関数のＸ軸上の範囲）の算出が容易となり、その結果、テラス長さを導出するための時間が短縮される。
【００９１】
また、本実施形態においては、連続関数Ｆ（又は第１の連続関数Ｆ１）は、上記の式（１０）乃至（１３）が炉壁から炉中心側に順に連なることで規定されているが、これに限定される必要はない。即ち、連続関数Ｆは、上記の直線区間Ｌ１乃至端部曲線区間Ｌ４において、接続曲線区間Ｌ２が式（１１）又は式（１３）であればよく、端部曲線区間Ｌ４も式（１１）又は式（１３）であればよい。また、第２の連続関数Ｆ２も、接続曲線区間Ｌ２が式（１１１）又は式（１３）であればよい。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】第１実施形態に係る高炉のテラス長さの測定装置のブロック図である。
【図２】同実施形態に係る高炉のテラス長さの測定装置の計測手段の概略図である。
【図３】同実施形態に係る高炉のテラス長さの測定装置における連続関数とその区間関数とを示す図である。
【図４】同実施形態に係る高炉のテラス長さの測定装置における動作のフローを示す図である。
【図５】同実施形態に係る高炉のテラス長さの測定装置の計測手段による計測値をＸＹ座標にプロットした図である。
【図６】同実施形態に係る高炉のテラス長さの測定装置における測定値に連続関数を当て嵌めて導出した推定形状線を示す図である。
【図７】同実施形態に係る高炉のテラス長さの測定装置において、直線部と傾斜部との延長線同士の交点を示す図である。
【図８】第２実施形態に係る高炉のテラス長さの測定装置のブロック図である。
【図９】同実施形態に係る高炉のテラス長さの測定装置における第２の連続関数とその区間関数とを示す図である。
【図１０】同実施形態に係る高炉のテラス長さの測定装置における動作のフローを示す図である。
【図１１】同実施形態に係る高炉のテラス長さの測定装置において、中心装入が行われない場合の計測手段による計測値をＸＹ座標にプロットした図である。
【図１２】同実施形態に係る高炉のテラス長さの測定装置において、中心装入が行われない場合の測定値に連続関数を当て嵌めて導出した推定形状線を示す図である。
【図１３】同実施形態に係る高炉のテラス長さの測定装置において、中心装入が行われない場合の推定形状線の直線部と傾斜部との延長線同士の交点を示す図である。
【図１４】従来の高炉のテラス長さ測定方法における、計測手段による計測値をＸＹ座標にプロットした図である。
【図１５】従来の高炉のテラス長さの測定方法における、平滑化処理方法を示す図である。
【図１６】従来の高炉のテラス長さの測定方法における、中心差分による傾斜角を求める方法を示す図である。
【図１７】従来の高炉のテラス長さの測定方法における、中心差分によって求めた傾斜角からテラス長さの値を求める方法を示す図である。
【符号の説明】
【００９３】
ｃｕ   接続曲線部
Ｆ     係数未定の連続関数
ｉｎ   傾斜部
ｉｓ   交点
ＰＬ   推定形状線
ｓｔ   直線部
Ｘ     所定位置の炉半径
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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