(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、層上面形状を計測する計測ステップと、推定形状線５０を計測値に基づいて導出する形状線導出ステップと、閾値と推定形状線５０とに基づいてテラス長さを導出するテラス長さ導出ステップとを備え、推定形状線５０には、炉壁から所定の距離をおいた位置又はその内面から炉中心に向うに従って高さ位置が低下し且つその勾配が炉中心に向うに従って増大する部位５３が含まれ、テラス長さ導出ステップでは、前記高さ位置が低下する部位５３における当該推定形状線５０の接線の水平方向に対する傾斜角の値が閾値となる位置を算出し、この位置に基づいてテラス長さを導出することを特徴とする。【選択図】図３
2010138486.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を計測する計測ステップと、
前記所定位置の炉半径において前記層上面形状を一本の滑らかな線として擬制する推定形状線を前記計測ステップにおいて得た計測値に基づいて導出する形状線導出ステップと、
前記形状線導出ステップで導出された推定形状線に基づいてテラス長さを導出するテラス長さ導出ステップとを備え、
前記テラス長さ導出ステップでは、前記層上面形状のテラス部の炉半径方向における炉中心側端部の位置を決めるための閾値を予め設定しておき、前記形状線導出ステップで導出された推定形状線に、炉壁内面の位置又はその内面から所定の距離をおいた位置から炉中心に向うに従って高さ位置が低下し且つその勾配が炉中心に向うに従って増大する部位が含まれる場合に、この推定形状線のうちの前記高さ位置が低下し且つ勾配が増大する部位における当該推定形状線の接線の水平方向に対する傾斜角の値が前記閾値となる位置を算出し、この位置から炉壁までの距離に基づいてテラス長さを導出す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、
前記推定形状線は、炉壁近傍に位置する水平若しくは略水平な直線部とこの直線の炉中心側端部から延び前記高さ位置が低下し且つ勾配が増加する部位である曲線部とを含み、
前記テラス長さ導出ステップでは、前記曲線部における当該曲線部の前記接線の傾斜角の値が前記閾値となる位置を算出し、この位置から炉壁までの距離に基づいてテラス長さを導出す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１又は２に記載の高炉のテラス長さの測定方法において、
前記推定形状線は、前記高さ位置が低下し且つ勾配が増加する部位である曲線部の炉中心側端部から延びて炉中心に向って一定の下り勾配となる傾斜部を有す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、
前記推定形状線は、炉中心軸をｙ軸、前記所定位置の炉半径をｘ軸とするｘｙ平面上で表される係数未定の連続関数によって規定され、
この連続関数は、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ｘ軸に沿って区画される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により規定され、
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では、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により、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５】
請求項４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第１の一次関数、第１の曲線関数、第２の一次関数及び第２の曲線関数により規定され、前記第１の一次関数は、当該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関数であり、前記第１の曲線関数は、当該関数によって規定される線が前記曲線部に相当する曲線となる関数であり、前記第２の一次関数は、当該関数によって規定される線が前記傾斜部に相当する直線となる関数であり、前記第２の曲線関数は、当該関数によって規定される線が炉中心部に位置して上方に膨出する曲線とな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６】
請求項４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第１の一次関数、曲線関数及び第２の一次関数により規定され、前記第１の一次関数は、当該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関数であり、前記曲線関数は、当該関数によって規定される線が前記曲線部に相当する曲線となる関数であり、前記第２の一次関数は、当該関数によって規定される線が前記傾斜部に相当する直線とな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７】
請求項４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、炉壁から炉中心側に向かって順に並ぶ該当する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、及び前記線が炉中心部に位置して上方に膨出する曲線となる第２の曲線関数により規定される第１の連続関数と、
炉壁から炉中心側に向かって順に並ぶ該当する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、及び前記線が前記傾斜部に相当する直線となる第４の一次関数により規定される第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８】
請求項５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、当該曲線関数によって規定される曲線の接線とｘ軸とのなす角におけるｘ軸方向の位置に対する角度変化率が一定の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９】
請求項８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）式又は（２）式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。
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１０】
請求項５乃至９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１１】
請求項１乃至１０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、
前記計測ステップで前記所定位置の炉半径に沿うと共に当該炉半径全域に亘って並ぶ複数の計測位置から前記層上面の対応する部位をそれぞれ計測し、前記形状線導出ステップで前記炉半径全域の各計測位置で計測された全ての計測値に基づいて推定形状線を導出し、前記テラス長さ導出ステップにおいて、前記推定形状線に前記高さ位置が低下し且つ勾配が増大する部位が含まれていないと判断された場合に、前記計測ステップにおいて得た計測値のうちの前記所定位置の炉半径における炉壁からの予め決められた炉壁側領域内で得られた計測値のみに基づいてテラス部の検出を行う部分計測値テラス検出ステップ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方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の高炉のテラス長さの測定方法において、
前記部分計測値テラス検出ステップでは、前記計測ステップで得た最も炉壁側の第１の計測位置に対応する前記層上面の部位の高さ位置と、前記炉壁側領域内において前記第１の計測位置から炉中心側に所定の距離だけ離れた第２の計測位置に対応する前記層上面の部位の高さ位置との高低差に基づき、前記炉壁側領域内のテラス部の検出が行わ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１３】
請求項１１に記載の高炉のテラス長さの測定方法において、
前記部分計測値テラス検出ステップは、前記計測ステップにおいて前記炉壁側領域内で得た計測値に基づいて、前記炉壁側領域内の層上面形状を一本の滑らかな線として擬制する部分推定形状線を導出する部分形状線導出ステップと、
前記テラス部の炉半径方向における炉中心側端部の位置を決めるための部分形状線用閾値を予め設定しておき、前記部分形状線導出ステップで導出された部分推定形状線に、炉壁内面の位置から炉中心に向うに従って高さ位置が低下し且つその勾配が炉中心に向うに従って増大する部位が含まれる場合に、この部分推定形状線の前記高さ位置が低下し且つ勾配が増大する部位における当該部分推定形状線の接線の水平方向に対する傾斜角の値が前記部分形状線用閾値となる位置を算出し、この位置が前記炉壁側領域内であれば当該位置から炉壁までの距離に基づいてテラス長さを導出する一方、前記部分形状線用閾値となる位置が前記炉壁側領域内にない場合又は前記部分形状線導出ステップで導出された部分推定形状線に前記高さ位置が低下し且つ勾配が増大する部位が含まれない場合に、前記層上面形状にテラス部がないと判断する部分計測値テラス長さ導出ステップとを備え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１４】
請求項１３に記載の高炉のテラス長さの測定方法において、
前記部分推定形状線は、炉中心軸をｙ軸、前記所定位置の炉半径をｘ軸とするｘｙ平面上で表される係数未定の領域内連続関数によって規定され、
前記部分形状線導出ステップでは、前記計測ステップにおいて前記炉壁側領域内で得た計測値に基づいて前記係数が算出されることにより、前記部分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１５】
請求項１４に記載の高炉のテラス長さの測定方法において、
前記部分形状線導出ステップでは、前記計測ステップにおいて計測が行われた前記炉壁側領域内の複数の計測位置のうち、最も炉壁側の計測位置から炉中心側に向かって所定の数の計測位置までの各計測位置での計測値をそれぞれ用いて前記部分推定形状線を導出し、
前記所定の数は、少なくとも前記領域内連続関数に含まれる未定の係数の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１６】
請求項１４又は１５に記載の高炉のテラス長さの測定方法において、
前記領域内連続関数は、以下の（３）式又は（４）式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。
ｙ＝（−１／ｄ）・ｌｏｇ｜ｃｏｓ（ｄｘ＋ｅ）｜＋ｆ      ・・・（３）
ｙ＝δｘ２＋εｘ＋ζ                                     ・・・（４）
ここで、ｄ，ｅ，ｆ，δ，ε，ζは、係数。
【請求項１７】
請求項１３乃至１６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、
前記テラス長さ導出ステップの閾値と、前記部分計測値テラス長さ導出ステップの部分形状線用閾値とが同じ値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１８】
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、
前記層上面形状のテラス部の炉半径方向における炉中心側端部を規定するための閾値を予め格納しておく閾値記憶部と、
この閾値記憶部に格納されている閾値と前記係数算出部に格納された連続関数とに基づいて前記層上面形状のテラス部の炉半径方向における炉中心側の端部位置を算出し、この位置情報を格納する端部位置導出部と、
この端部位置導出部に格納された前記端部位置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し、
前記端部位置導出部は、前記係数算出部に格納された連続関数の規定する推定形状線に、炉壁内面の位置又はその内面から所定の距離をおいた位置から炉中心に向うに従って高さ位置が低下し且つその勾配が炉中心に向うに従って増大する部位が含まれる場合に、この推定形状線のうちの前記高さ位置が低下し且つ勾配が増加する部位における当該推定形状線の接線の水平方向に対する傾斜角の値が前記閾値記憶部に格納されている閾値となる位置を前記テラス部の炉中心側の端部位置として算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１９】
請求項１８に記載の高炉のテラス長さの測定装置において、
前記推定形状線は、炉壁側近傍に位置する水平若しくは略水平な直線部とこの直線の炉中心側端部から延び前記高さ位置が低下する部位である曲線部とを含み、
前記端部位置導出部は、前記曲線部における当該曲線部の前記接線の傾斜角の値が前記閾値となる位置を算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２０】
請求項１８又は１９に記載の高炉のテラス長さの測定装置において、
前記推定形状線は、前記高さ位置が低下し且つ勾配が増加する部位である曲線部の炉中心側端部から延びて炉中心に向って一定の下り勾配となる傾斜部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２１】
請求項２０に記載の高炉のテラス長さの測定装置において、
前記推定形状線は、炉中心軸をｙ軸、前記所定位置の炉半径をｘ軸とするｘｙ平面上で表される係数未定の連続関数によって規定され、
この連続関数は、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ｘ軸に沿って区画される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により規定され、
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、
前記係数算出部において、前記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により、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装置。
【請求項２２】
請求項２０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、炉壁から炉中心側に向かって順に並ぶ該当する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、及び前記線が炉中心部に位置して上方に膨出する曲線となる第２の曲線関数により規定される第１の連続関数と、
炉壁から炉中心側に向かって順に並ぶ該当する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、及び前記線が前記傾斜部に相当する直線となる第４の一次関数により規定される第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、
前記端部位置導出部は、前記係数算出部に格納された第１の連続関数又は第２の連続関数と前記閾値とに基づいて前記テラス部の炉中心側の端部位置を算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２３】
請求項１８乃至２２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、
テラス長さ導出手段は、前記係数算出部が、記所定位置の炉半径に沿うと共に当該炉半径全域に亘って並ぶ複数の計測位置から前記層上面の対応する部位をそれぞれ計測することで得られた計測値であって、前記炉半径全域の各計測位置で計測された全ての計測値に基づいて前記連続関数の係数を算出して推定形状線を導出し、前記端部位置導出部において、前記係数が算出された連続関数により規定される推定形状線に前記高さ位置が低下し且つ勾配が増大する部位が含まれていないと判断された場合に、前記計測値のうちの前記所定位置の炉半径における炉壁からの予め決められた炉壁側領域内で得られた計測値のみに基づいてテラス部の検出を行う部分計測値テラス検出部をさらに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２４】
請求項２３に記載の高炉のテラス長さの測定装置において、
前記部分計測値テラス検出部は、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のうちの最も炉壁側の第１の計測位置に対応する前記層上面の部位の高さ位置と、前記炉壁側領域内において前記第１の計測位置から炉中心側に所定の距離だけ離れた第２の計測位置に対応する前記層上面の部位の高さ位置との高低差に基づき、前記炉壁側領域内のテラス部の検出を行うことを特徴とする高炉のテラス長さの測定装置。
【請求項２５】
請求項２３に記載の高炉のテラス長さの測定装置において、
前記部分計測値テラス検出部は、前記炉壁側領域内の層上面形状を一本の滑らかな線として擬制する部分推定形状線を規定する係数未定の領域内連続関数を予め格納しておく領域内関数記憶部と、
前記炉壁側領域内で得られた計測値に基づいて前記領域内関数記憶部に格納されている前記領域内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領域内連続関数を格納する領域内関数係数算出部と、
前記層上面形状のテラス部の炉半径方向における炉中心側端部を規定するための部分形状線用閾値を予め格納しておく部分形状線用閾値記憶部と、
前記領域内関数係数算出部に格納された領域内連続関数の規定する部分推定形状線に、炉壁内面の位置から炉中心に向うに従って高さ位置が低下し且つその勾配が炉中心に向うに従って増大する部位が含まれる場合に、この部分推定形状線のうちの前記高さ位置が低下し且つ勾配が増加する部位における当該部分推定形状線の接線の水平方向に対する傾斜角の値が前記部分形状線用閾値記憶部に格納されている部分形状線用閾値となる位置を算出し、この位置が前記炉壁側領域内であれば当該位置を前記テラス部の炉中心側の端部位置とする一方、前記部分形状線用閾値となる位置が前記炉壁側領域内にない場合又は前記部分推定形状線に前記高さ位置が低下し且つ勾配が増大する部位が含まれない場合に、前記端部位置が炉壁位置と同位置であると判断する領域内端部位置導出部とを備え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２６】
請求項１８乃至２５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により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２３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２４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２５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２５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２６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２６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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−７３７１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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。
【０００９】
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】
【００１０】
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を計測する計測ステップと、前記所定位置の炉半径において前記層上面形状を一本の滑らかな線として擬制する推定形状線を前記計測ステップにおいて得た計測値に基づいて導出する形状線導出ステップと、前記形状線導出ステップで導出された推定形状線に基づいてテラス長さを導出するテラス長さ導出ステップとを備え、前記テラス長さ導出ステップでは、前記層上面形状のテラス部の炉半径方向における炉中心側端部の位置を決めるための閾値を予め設定しておき、前記形状線導出ステップで導出された推定形状線に、炉壁内面の位置又はその内面から所定の距離をおいた位置から炉中心に向うに従って高さ位置が低下し且つその勾配が炉中心に向うに従って増大する部位が含まれる場合に、この推定形状線のうちの前記高さ位置が低下し且つ勾配が増大する部位における当該推定形状線の接線の水平方向に対する傾斜角の値が前記閾値となる位置を算出し、この位置から炉壁までの距離に基づいてテラス長さを導出することを特徴とする。ここで、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。また、前記一本の滑らかな線とは、炉半径方向の任意の位置で微分可能な線のことをいう。また、テラス部とは、装入物の層上面形状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のことをいう。
【００１１】
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等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。
【００１２】
具体的には、各計測値に含まれるノイズの大きさや量に関わらず、前記複数の計測値に基づいて一本の滑らかな線としての推定形状線が導出され、前記所定位置の炉半径における表面プロフィールがこの推定形状線によって擬制されることにより、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。
【００１３】
しかも、この推定形状線は、炉壁内面の位置又はその内面から所定の距離をおいた位置から炉中心に向うに従って高さ位置が低下し且つその勾配が炉中心に向うに従って増大する部位を含んでいる場合に、この部位に対する接線の水平方向に対する傾斜角の値が前記閾値となる位置をテラス部の炉中心側端部の位置として算出し、この位置と炉壁との水平距離を求めるだけでテラス長さを容易且つ正確に導出することができる。
【００１４】
本発明に係る高炉のテラス長さの測定方法においては、前記推定形状線は、炉壁近傍に位置する水平若しくは略水平な直線部とこの直線の炉中心側端部から延び前記高さ位置が低下し且つ勾配が増加する部位である曲線部とを含み、前記テラス長さ導出ステップでは、前記曲線部における当該曲線部の前記接線の傾斜角の値が前記閾値となる位置を算出し、この位置から炉壁までの距離に基づいてテラス長さを導出することが好ましい。このように推定形状線が炉壁側に直線部とこの直線部の炉中心側端部から延びる曲線部とを有することにより、導出される推定形状線の炉壁側の部位において凹凸がより抑制された単純な線となるため、導出され推定形状線の当該部位においてノイズの影響がより抑制される。
【００１５】
前記推定形状線は、前記高さ位置が低下し且つ勾配が増加する部位である曲線部の炉中心側端部から延びて炉中心に向って一定の下り勾配となる傾斜部を有することにより、テラス部により近似した形状になると共に、テラス部近傍が直線部と曲線部と傾斜部と、又は曲線部と傾斜部とが連なった単純な線となるため当該部位においてノイズの影響がより抑制される。
【００１６】
具体的に、通常の高炉の操業において高炉内へ装入物が装入されるときには、高炉の操業を安定維持させるために表面プロフィールを調整する必要から、炉壁近傍においては装入装置によって高炉の半径方向に沿って落下位置を変えながら装入物が装入される。このような操業状態における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、多くの表面プロフィールにおいて、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）で擬制された場合、この線の中に、炉壁近傍の水平若しくは略水平な直線部分と、この直線部分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傾斜部分と、炉中心部において上方に膨出するような曲線部分とが現れる傾向がある。そのため、例えば、炉壁から炉中心側に向って順に直線部と曲線部と傾斜部とを有する推定形状線が表面プロフィールを擬制することで、当該表面プロフィールに近似した推定形状線が得られると共に、炉壁側に直線部と曲線部と傾斜部とが並ぶ単純な形状の推定形状線により表面プロフィールが擬制されることによってノイズの影響がより抑制される。
【００１７】
前記推定形状線は、炉中心軸をｙ軸、前記所定位置の炉半径をｘ軸とするｘｙ平面上で表される係数未定の連続関数によって規定されることで、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、表面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、推定形状線の導出が容易になる。
【００１８】
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ｘ軸に沿って区画される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により規定され、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では、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により、前記推定形状線が導出されるのが好ましい。
【００１９】
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。
【００２０】
また、前記連続関数は、炉壁から炉中心側に向かって順に並ぶ第１の一次関数、第１の曲線関数、第２の一次関数及び第２の曲線関数により規定され、前記第１の一次関数は、当該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関数であり、前記第１の曲線関数は、当該関数によって規定される線が前記曲線部に相当する曲線となる関数であり、前記第２の一次関数は、当該関数によって規定される線が前記傾斜部に相当する直線となる関数であり、前記第２の曲線関数は、当該関数によって規定される線が炉中心部に位置して上方に膨出する曲線となる関数であるのが好ましい。
【００２１】
このように第１の一次関数、第１の曲線関数、第２の一次関数及び第２の曲線関数によってそれぞれ規定される線が直列に接続された線によって推定形状線が規定されることにより、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、装入物の表面プロフィールに即した形状の推定形状線を得ることができる。
【００２２】
このように少ない区間関数が連なることにより推定形状線が規定されることで、表面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、推定形状線の導出が容易になる。しかも、導出した推定形状線が計測した表面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。
【００２３】
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、炉壁から炉中心側に向かって順に並ぶ第１の一次関数、曲線関数及び第２の一次関数により規定され、前記第１の一次関数は、当該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関数であり、前記曲線関数は、当該関数によって規定される線が前記曲線部に相当する曲線となる関数であり、前記第２の一次関数は、当該関数によって規定される線が前記傾斜部に相当する直線となる関数であってもよい。
【００２４】
このように中心装入が行われない場合には、中心装入が行われる場合よりさらに少ない区間関数、即ち、第１の一次関数、曲線関数及び第２の一次関数によってそれぞれ規定される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を得ることが可能となり、推定形状線の導出がより容易になる。
【００２５】
また、前記中心装入が行われるか否かによって、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、炉壁から炉中心側に向かって順に並ぶ該当する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、及び前記線が炉中心部に位置して上方に膨出する曲線となる第２の曲線関数により規定される第１の連続関数と、炉壁から炉中心側に向かって順に並ぶ該当する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、及び前記線が前記傾斜部に相当する直線となる第４の一次関数により規定される第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。
【００２６】
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の計算が容易になり、前記中心装入の有無に関わらず前記第１の連続関数を用いて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表面プロフィールに即した形状の推定形状線を導出することが可能となる。
【００２７】
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、当該曲線関数によって規定される曲線の接線とｘ軸とのなす角におけるｘ軸方向の位置に対する角度変化率が一定の関数であるのが好ましい。具体的には、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）式又は（２）式で表される関数であることが好ましい。
【００２８】
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。
【００２９】
このように前記第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が、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関数の係数やｘ軸方向の範囲、即ち、前記所定位置の炉半径の範囲の算出もより容易となる。そのため、表面プロフィールの計測値に基づいて、各関数の係数やｘ軸方向の範囲の算出が容易となり、推定形状線の導出が容易になる。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
以上のような高炉のテラス長さの測定方法では、前記計測ステップで前記所定位置の炉半径に沿うと共に当該炉半径全域に亘って並ぶ複数の計測位置から前記層上面の対応する部位をそれぞれ計測し、前記形状線導出ステップで前記炉半径全域の各計測位置で計測された全ての計測値に基づいて推定形状線を導出することによって、計測ステップで得られ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。しかし、上記の構成では、テラス長さの導出の際に、炉半径全域の各計測位置で計測された全ての計測値に基づいて推定形状線を導出するため、得られた計測値によって、炉壁近傍に形成されたテラス長さの小さなテラス部が推定形状線に現れない場合がある。
【００３３】
そこで、テラス長さの測定方法において、前記テラス長さ導出ステップにおいて、前記推定形状線に前記高さ位置が低下し且つ勾配が増大する部位が含まれていないと判断された場合に、前記計測ステップにおいて得た計測値のうちの前記所定位置の炉半径における炉壁からの予め決められた炉壁側領域内で得られた計測値のみに基づいてテラス部の検出を行う部分計測値テラス検出ステップをさらに設けた。
【００３４】
この構成によれば、所定位置の炉半径における炉壁からの予め決められた炉壁側領域内で得られた計測値のみに基づいてテラス部の有無を判断することにより、テラス長さ導出ステップにおいてテラス部がないと判断されるような炉壁近傍に形成されるテラス長さの小さなテラス部を検出することが可能となる。即ち、炉半径全域に比べて炉壁近傍の狭い範囲（炉壁側領域）の計測値のみに基づくことにより、表面プロフィールにおける炉壁近傍の形状をより精度よく検出することが可能となる。
【００３５】
前記部分計測値テラス検出ステップでは、前記計測ステップで得た最も炉壁側の第１の計測位置に対応する前記層上面の部位の高さ位置と、前記炉壁側領域内において前記第１の計測位置から炉中心側に所定の距離だけ離れた第２の計測位置に対応する前記層上面の部位の高さ位置との高低差に基づき、前記炉壁側領域内のテラス部の検出が行われてもよい。
【００３６】
かかる構成によれば、層上面の前記炉壁側領域内における炉半径方向に互いに間隔をおいた２点の高低差のみから炉壁近傍のテラス長さの小さなテラス部の有無を精度よく且つ簡単に判断することができる。
【００３７】
前記部分計測値テラス検出ステップは、前記計測ステップにおいて前記炉壁側領域内で得た計測値に基づいて、前記炉壁側領域内の層上面形状を一本の滑らかな線として擬制する部分推定形状線を導出する部分形状線導出ステップと、前記テラス部の炉半径方向における炉中心側端部の位置を決めるための部分形状線用閾値を予め設定しておき、前記部分形状線導出ステップで導出された部分推定形状線に、炉壁内面の位置から炉中心に向うに従って高さ位置が低下し且つその勾配が炉中心に向うに従って増大する部位が含まれる場合に、この部分推定形状線の前記高さ位置が低下し且つ勾配が増大する部位における当該部分推定形状線の接線の水平方向に対する傾斜角の値が前記部分形状線用閾値となる位置を算出し、この位置が前記炉壁側領域内であれば当該位置から炉壁までの距離に基づいてテラス長さを導出する一方、前記部分形状線用閾値となる位置が前記炉壁側領域内にない場合又は前記部分形状線導出ステップで導出された部分推定形状線に前記高さ位置が低下し且つ勾配が増大する部位が含まれない場合に、前記層上面形状にテラス部がないと判断する部分計測値テラス長さ導出ステップとを備えてもよい。
【００３８】
かかる構成によれば、前記炉壁側領域内で得られた計測値に基づいて部分推定形状線を導出することにより、テラス長さ導出ステップにおいてテラス部がないと判断されるような炉壁近傍のみに形成されるテラス長さの小さなテラス部であっても、その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。
【００３９】
具体的に、前記炉壁側領域内で得られた複数の計測値に基づいて一本の滑らかな線としての部分推定形状線が導出され、この部分推定形状線が、前記高さ位置が低下し且つ勾配が増加する部位を含む場合に、この部位に対する接線の水平方向に対する傾斜角の値が部分形状線用閾値となる位置がテラス部の炉中心側端部の位置として算出され、この位置が前記炉壁側領域内であれば当該位置から炉壁までの距離に基づくことで、炉壁近傍のみに形成されるテラス部のテラス長さが精度よく導出される。
【００４０】
部分計測値テラス検出ステップにおいて部分推定形状線が導出される構成の場合、前記部分推定形状線は、炉中心軸をｙ軸、前記所定位置の炉半径をｘ軸とするｘｙ平面上で表される係数未定の領域内連続関数によって規定され、前記部分形状線導出ステップでは、前記計測ステップにおいて前記炉壁側領域内で得た計測値に基づいて前記係数が算出されることにより、前記部分推定形状線が導出されるのが好ましい。
【００４１】
かかる構成によれば、領域内連続関数がｙ＝ｆ（ｘ）の形で表され、領域内連続関数の取り扱いが容易になる。そのため、前記炉壁側領域内での表面プロフィールの計測値に基づく領域内連続関数における係数の算出が容易となり、その結果、部分推定形状線が容易に導出される。
【００４２】
尚、前記部分形状線導出ステップにおいて、前記計測ステップで計測が行われた前記炉壁側領域内の複数の計測位置のうち、最も炉壁側の計測位置から炉中心側に向かって所定の数の計測位置までの各計測位置での計測値をそれぞれ用いて前記部分推定形状線を導出し、前記所定の数が、少なくとも前記領域内連続関数に含まれる未定の係数の数であることが必要となる。即ち、関数（領域内連続関数）に含まれる未定の係数の数（個数）以上の数の値（計測値）が有れば、関数に含まれる未定の係数の値を算出することができる。
【００４３】
領域内連続関数は、当該領域内連続関数によって規定される線の接線とｘ軸とのなす角におけるｘ軸方向の位置に対する角度変化率が一定の関数であるのが好ましい。具体的には、前記領域内連続関数は、以下の（３）式又は（４）式で表される関数であることが好ましい。
【００４４】
ｙ＝（−１／ｄ）・ｌｏｇ｜ｃｏｓ（ｄｘ＋ｅ）｜＋ｆ      ・・・（３）
ｙ＝δｘ２＋εｘ＋ζ                                     ・・・（４）
ここで、ｄ，ｅ，ｆ，δ，ε，ζは、係数。
【００４５】
このように領域内連続関数が簡単な関数であり係数も少ないため、前記炉壁側領域内で得られた計測値に基づく領域内連続関数の係数の算出が容易となる。従って、前記炉壁側領域内の表面プロフィールの計測値に基づく部分推定形状線の導出が容易になる。
【００４６】
部分計測値テラス検出ステップにおいて部分推定形状線が導出される構成の場合には、前記テラス長さ導出ステップの閾値と、前記部分計測値テラス長さ導出ステップの部分形状線用閾値とが同じ値であっても、炉壁近傍に形成されるテラス長さの小さなテラス部の有無やテラス部の炉中心側端部の位置を精度よく導出することができる。
【００４７】
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、前記層上面形状のテラス部の炉半径方向における炉中心側端部を規定するための閾値を予め格納しておく閾値記憶部と、この閾値記憶部に格納されている閾値と前記係数算出部に格納された連続関数とに基づいて前記層上面形状のテラス部の炉半径方向における炉中心側の端部位置を算出し、この位置情報を格納する端部位置導出部と、この端部位置導出部に格納された前記端部位置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し、前記端部位置導出部は、前記係数算出部に格納された連続関数の規定する推定形状線に、炉壁内面の位置又はその内面から所定の距離をおいた位置から炉中心に向うに従って高さ位置が低下し且つその勾配が炉中心に向うに従って増大する部位が含まれる場合に、この推定形状線のうちの前記高さ位置が低下し且つ勾配が増加する部位における当該推定形状線の接線の水平方向に対する傾斜角の値が前記閾値記憶部に格納されている閾値となる位置を前記テラス部の炉中心側の端部位置として算出することを特徴とする。
【００４８】
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表面プロフィールにおける複数箇所での計測値を得ることにより、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。
【００４９】
しかも、一本の滑らかな線である推定形状線を用い、この推定形状線が、炉壁内面の位置又はその内面から所定の距離をおいた位置から炉中心に向うに従って高さ位置が低下し且つその勾配が炉中心に向うに従って増大する部位を含んでいる場合に、前記高さ位置が低下し且つ勾配が増大する部位における当該推定形状線の接線の傾斜角の値と閾値とを比較するといった簡単な演算によってテラス長さを導出できるため、端部位置導出部やテラス長さ導出部の構成を簡易にすることができる。
【００５０】
本発明に係る高炉のテラス長さの測定装置においては、前記推定形状線は、炉壁側近傍に位置する水平若しくは略水平な直線部とこの直線の炉中心側端部から延び前記高さ位置が低下する部位である曲線部とを含み、前記端部位置導出部は、前記曲線部における当該曲線部の前記接線の傾斜角の値が前記閾値となる位置を算出する構成が好ましい。このように推定形状線が炉壁側に直線部とこの直線部の炉中心側端部から延びる曲線部とを有することにより、導出される推定形状線の炉壁側の部位において凹凸がより抑制された単純な線となるため、導出された推定形状線の当該部位においてノイズの影響がより抑制される。
【００５１】
前記推定形状線は、さらに前記高さ位置が低下し且つ勾配が増加する部位である曲線部の炉中心側端部から延びて炉中心に向って一定の下り勾配となる傾斜部を有することにより、テラス部により近似した形状になると共に、テラス部近傍を直線部と曲線部と傾斜部と、又は曲線部と傾斜部とが連なった単純な線となるため当該部位においてノイズの影響がより抑制される。また、前記推定形状線は、炉中心軸をｙ軸、前記所定位置の炉半径をｘ軸とするｘｙ平面上で表される係数未定の連続関数によって規定されることで、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り、テラス長さ導出手段の構成を簡易にすることができる。
【００５２】
また、この連続関数は、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ｘ軸に沿って区画される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により規定され、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、前記係数算出部において、前記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により、前記推定形状線が導出されるのが好ましい。
【００５３】
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。
【００５４】
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、炉壁から炉中心側に向かって順に並ぶ該当する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、及び前記線が炉中心部に位置して上方に膨出する曲線となる第２の曲線関数により規定される第１の連続関数と、炉壁から炉中心側に向かって順に並ぶ該当する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、及び前記線が前記傾斜部に相当する直線となる第４の一次関数により規定される第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、前記端部位置導出部は、前記係数算出部に格納された第１の連続関数又は第２の連続関数と前記閾値とに基づいて前記テラス部の炉中心側の端部位置を算出する構成であってもよい。
【００５５】
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ることにより、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。
【００５６】
以上のような高炉のテラス長さの測定装置では、前記所定位置の炉半径に沿うと共に当該炉半径全域に亘って並ぶ複数の計測位置から前記層上面の対応する部位をそれぞれ計測することで得られた計測値であって、前記炉半径全域の各計測位置で計測された全ての計測値に基づいて前記係数算出部が前記連続関数の係数を算出して推定形状線を導出することによって、得られ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。しかし、上記の構成では、テラス長さの導出の際に、炉半径全域の各計測位置で計測された全ての計測値に基づいて推定形状線を導出するため、得られた計測値によって、炉壁近傍に形成されたテラス長さの小さなテラス部が推定形状線に現れない場合がある。
【００５７】
そこで、テラス長さの測定装置では、前記端部位置導出部において、前記係数が算出された連続関数により規定される推定形状線に前記高さ位置が低下し且つ勾配が増大する部位が含まれていないと判断された場合に、前記計測値のうちの前記所定位置の炉半径における炉壁からの予め決められた炉壁側領域内で得られた計測値のみに基づいてテラス部の検出を行う部分計測値テラス検出部をさらに設けた。
【００５８】
この構成によれば、所定位置の炉半径における炉壁からの予め決められた炉壁側領域内で得られた計測値のみに基づいてテラス部の有無を判断することにより、テラス長さ導出部においてテラス部がないと判断されるような炉壁近傍に形成されるテラス長さの小さなテラス部の検出が可能となる。即ち、炉半径全域に比べて炉壁近傍の狭い範囲（炉壁側領域）の計測値のみに基づくことにより、表面プロフィールにおける炉壁近傍の形状をより精度よく検出することが可能となる。
【００５９】
前記部分計測値テラス検出部は、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のうちの最も炉壁側の第１の計測位置に対応する前記層上面の部位の高さ位置と、前記炉壁側領域内において前記第１の計測位置から炉中心側に所定の距離だけ離れた第２の計測位置に対応する前記層上面の部位の高さ位置との高低差に基づき、前記炉壁側領域内のテラス部の検出を行ってもよい。
【００６０】
かかる構成によれば、層上面の前記炉壁側領域内における炉半径方向に互いに間隔をおいた２点の高低差のみから炉壁近傍のテラス長さの小さなテラス部を精度よく検出することができ、これにより部分計測値テラス検出部の構成の簡素化を図ることが可能となる。
【００６１】
また、前記部分計測値テラス検出部は、前記炉壁側領域内の層上面形状を一本の滑らかな線として擬制する部分推定形状線を規定する係数未定の領域内連続関数を予め格納しておく領域内関数記憶部と、前記炉壁側領域内で得られた計測値に基づいて前記領域内関数記憶部に格納されている前記領域内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領域内連続関数を格納する領域内関数係数算出部と、前記層上面形状のテラス部の炉半径方向における炉中心側端部を規定するための部分形状線用閾値を予め格納しておく部分形状線用閾値記憶部と、前記領域内関数係数算出部に格納された領域内連続関数の規定する部分推定形状線に、炉壁内面の位置から炉中心に向うに従って高さ位置が低下し且つその勾配が炉中心に向うに従って増大する部位が含まれる場合に、この部分推定形状線のうちの前記高さ位置が低下し且つ勾配が増加する部位における当該部分推定形状線の接線の水平方向に対する傾斜角の値が前記部分形状線用閾値記憶部に格納されている部分形状線用閾値となる位置を算出し、この位置が前記炉壁側領域内であれば当該位置を前記テラス部の炉中心側の端部位置とする一方、前記部分形状線用閾値となる位置が前記炉壁側領域内にない場合又は前記部分推定形状線に前記高さ位置が低下し且つ勾配が増大する部位が含まれない場合に、前記端部位置が炉壁位置と同位置であると判断する領域内端部位置導出部とを備えてもよい。
【００６２】
かかる構成によれば、領域内関数係数算出部が前記炉壁側領域内で得られた計測値に基づいて部分推定形状線を導出することにより、テラス長さ導出部においてテラス部がないと判断されるような炉壁近傍のみに形成されるテラス長さの小さなテラス部であっても、その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。
【００６３】
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】
【００６４】
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。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【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、推定形状線の接線の傾斜角が閾値となる位置をテラス部の炉中心側の端部位置として示した図である。
【図８】（ａ）乃至（ｃ）は、種々の表面プロフィールから推定形状線と閾値とを用いて算出したテラス部の炉中心側の端部位置を示す図である。
【図９】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第２の連続関数とその区間関数とを示す図である。
【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ける動作のフローを示す図である。
【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測定値に第２の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１４】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接線の傾斜角が閾値となる位置をテラス部の炉中心側の端部位置として示した図である。
【図１５】第３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１６】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、これら全ての計測値に基づいて導出した推定形状線を示す図である。
【図１７】全ての計測値に基づいて導出した推定形状線ではテラス部がないと判断された表面プロフィールのデータを複数集め、これら各データをＸ軸を計測点Ｐ１とＰ２との高低差、Ｙ軸を計測点Ｐ２とＰ３との高低差としたＸＹ座標にプロットした図である。
【図１８】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１９】他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２０】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２１】（ａ）は第３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り、（ｂ）は、図２１（ａ）の全ての計測値に基づいて導出した推定形状線を示す図である。
【図２２】（ａ）は、図２１（ａ）の計測定Ｐ１〜Ｐ４の計測値のみを用いて導出した部分推定形状線から求めたテラス部の炉中心側の端部位置を示す図であり、（ｂ）は、図２１（ａ）の計測定Ｐ１〜Ｐ３の計測値のみを用いて導出した部分推定形状線から求めたテラス部の炉中心側の端部位置を示す図である。
【図２３】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２４】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２５】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２６】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。
【発明を実施するための形態】
【００６６】
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。
【００６７】
高炉のテラス長さの測定装置（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。
【００６８】
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。
【００６９】
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）するものである。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を有し、その先端に計測部１２ｂが設けられる。そして、この計測ロッド１２ａ先端の計測部１２ｂが高炉の所定位置の炉半径に沿って往復動し、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。
【００７０】
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２１と係数算出部２２と閾値記憶部２３と端部位置導出部２４とテラス長さ導出部２５とを有する。
【００７１】
関数記憶部２１は、連続関数Ｆを格納する。この連続関数Ｆは、所定位置の炉半径における表面プロフィールを擬制するための推定形状線５０（図３参照）を規定するための関数であり、この推定形状線５０は、曲線を有する一本の滑らかな線として規定される。また、推定形状線５０は、炉壁内面の位置又はその内面から所定の距離をおいた位置から炉中心に向うに従って高さ位置が低下し且つその勾配が炉中心に向うに従って増大する部位を含む。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。
【００７２】
この連続関数Ｆは、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結果、得られたものである。この実績データ等には、炉壁近傍においては炉半径方向の落下位置を変えながら装入物が装入される操業状態を前提としたものが用いられる。具体的には、連続関数Ｆは、前記の操業状態の高炉内において、多くの表面プロフィールにおいて現れる共通の傾向に着目して設定された関数である。この共通の傾向とは、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５０）で擬制されると、この線の中に、炉壁近傍の水平若しくは略水平な直線部分（直線部５２）と、この直線部分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傾斜部分（傾斜部５４）と、直線部分の炉中心側端部と傾斜部分の炉壁側端部とを滑らかに接続する曲線部分（接続曲線部５３）とが現れる傾向である。そして、この連続関数Ｆの接続曲線部５３は、推定形状線５０のうちの前記の炉壁内面の位置又はその内面から所定の距離をおいた位置から炉中心に向うに従って高さ位置が低下し且つその勾配が炉中心に向うに従って増大する部位を規定する。
【００７３】
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５２、傾斜部５４及びこれら直線部５２と傾斜部５４とを滑らかに接続する接続曲線部５３をその一部に含む。ここで、直線部５２とは、連続関数Ｆによって規定される線（推定形状線）５０のうちの炉壁近傍に位置し、水平若しくは略水平方向の直線となる部位であり、傾斜部５４とは、連続関数Ｆによって規定される線のうちの直線部５２よりも炉中心側に位置し、炉中心に向かって一定の下り勾配の直線となる部位であり、接続曲線部５３とは、連続関数Ｆのうちの直線部５２と傾斜部５４との間に位置し、直線部５２の炉中心側端部（図３においては左側端部）と傾斜部５４の炉壁側端部（図３においては右側端部）とを滑らかに接続する曲線となる部位である。そして、直線部５２の勾配や長さ、傾斜部５４の勾配や長さ、及び接続曲線部５３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により、前記の直線部５２の勾配や長さ、傾斜部５４の勾配や長さ、及び接続曲線部５３の形状等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５０を得ることができる。
【００７４】
詳細には、連続関数Ｆは、Ｘ軸方向に沿って区画された複数の区間（本実施形態では４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により規定される。即ち、各区間関数の境界位置においては、微分可能となるように区間関数同士が接続されている。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、連続関数Ｆは、Ｘ軸に沿って炉壁から炉中心側に向かって、直線部５２に該当する直線区間Ｌ１、接続曲線部５３に該当する接続曲線区間Ｌ２、傾斜部５４に該当する傾斜区間Ｌ３、炉中心部の中心曲線区間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５２に相当する直線となる第１の一次関数ｆ１１と、前記線が接続曲線部５３に相当する曲線となる第１の曲線関数ｆ２１と、前記線が傾斜部５４に相当する直線となる第２の一次関数ｆ１２と、前記線が上方に膨出する曲線となる第２の曲線関数ｆ２２とである。
【００７５】
前記区間関数ｆ１１，ｆ１２，ｆ２１，ｆ２２をより具体的に示すと、第１の一次関数ｆ１１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ｆ１２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ｆ２１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ｆ２２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。
【００７６】
また、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と中心曲線区間Ｌ４との境界位置をｒ３とする。
【００７７】
係数算出部２２は、計測値に基づいて関数記憶部２１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、当該連続関数Ｆを規定する各区間関数ｆ１１，ｆ２１，ｆ１２，ｆ２２の係数及び各区間関数ｆ１１，ｆ２１，ｆ１２，ｆ２２のＸ軸方向の範囲を求めることをいう。
【００７８】
閾値記憶部２３は、閾値を格納する。この閾値は、表面プロフィールのテラス部の炉半径方向における炉中心側端部を規定するための値である。具体的には、推定形状線５０の接線の水平方向に対する傾斜角の値が用いられ、本実施形態の閾値は７°である（図７参照）。また、閾値記憶部２３は、当該閾値記憶部２３に格納された閾値を高炉の操業者等によって外部から変更可能に構成される。
【００７９】
端部位置導出部２４は、閾値記憶部２３に格納されている閾値と係数算出部２２に格納された連続関数Ｆとに基づいて表面プロフィールのテラス部のＸ軸方向（所定位置の炉半径方向）における炉中心側端部の位置（端部位置）を算出し、この算出した端部位置の位置情報を格納する部位である。具体的に、端部位置導出部２４は、係数算出部２２に格納された連続関数Ｆから推定形状線５０を導出し、この推定形状線５０のうちの前記の炉壁内面の位置又はその内面から所定の距離をおいた位置から炉中心に向うに従って高さ位置が低下し且つその勾配が炉中心に向うに従って増大する部位、即ち、接続曲線部５３を特定する。そして、端部位置導出部２４は、接続曲線部５３が特定できた場合、即ち、導出した推定形状線５０に接続曲線部５３が含まれていた場合、この特定した接続曲線部５３における当該接続曲線部５３（推定形状線５０）の接線の水平方向に対する傾斜角の値が閾値記憶部２３に格納されている閾値となる位置をＸ軸上におけるテラス部の炉中心側の端部位置として算出する。
【００８０】
テラス長さ導出部２５は、端部位置導出部２４に位置情報が格納されたテラス部の炉中心側の端部位置から炉壁（炉壁内面）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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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２２）に出力信号によって送信される（ステップＳ１）。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）。
【００８４】
前記出力信号を受信した係数算出部２２は、関数記憶部２１に格納されている連続関数Ｆ（図３参照）を取得し、前記出力信号によって得た計測値に前記取得した連続関数Ｆを当て嵌めることにより、当該連続関数Ｆの係数を導出する（ステップＳ２）。
【００８５】
このとき、連続関数Ｆを規定する全ての区間関数ｆ１１，ｆ２１，ｆ１２，ｆ２２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。
【００８６】
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と中心曲線区間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ｆ１１，ｆ２１，ｆ１２，ｆ２２における係数と各区間関数ｆ１１，ｆ２１，ｆ１２，ｆ２２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。
【００８７】
係数算出部２２は、このようにして得られた各区間関数ｆ１１，ｆ２１，ｆ１２，ｆ２２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。
【００８８】
この係数算出部２２に格納された連続関数Ｆに基づいて端部位置導出部２４が推定形状線５０を導出する（図６参照）。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５２の勾配や長さ、接続曲線部５３の形状、傾斜部５４の勾配や長さ、及び中心曲線部５５の形状がそれぞれ決定され、即ち、各区間関数ｆ１１，ｆ２１，ｆ１２，ｆ２２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５０を得ることができる。そして、端部位置導出部２４は、このようにして導出された推定形状線５０から接続曲線部５３を特定する（ステップＳ３）。尚、計測手段１２により得られた計測値によっては、このステップにおいて導出される推定形状線５０において、直線部５２、又は直線部５２及び接続曲線部５３のＸ軸方向の範囲（長さ）が０となる場合、即ち、推定形状線５０に直線部５２が含まれない場合や、直線部５２及び接続曲線部５３が含まれない場合もある。
【００８９】
次に、端部位置導出部２４は、推定形状線５０に接続曲線部５３が含まれていた場合、この推定形状線５０において特定した接続曲線部５３における当該接続曲線部５３（推定形状線５０）の接線の水平方向に対する傾斜角の値が閾値記憶部２３に格納されている閾値となるＸ軸上の位置をテラス部の炉中心側の端部位置（Ｘ軸上の端部位置）として算出する。本実施形態の端部位置導出部２４は、前記接線の角度が水平方向（Ｘ軸）に対して７°となる位置をテラス部の炉中心側の端部位置として算出する（図７参照）。端部位置導出部２４は、前記テラス部の炉中心側の端部位置のＸ軸上における位置情報を格納する（ステップＳ４）。
【００９０】
テラス長さ導出部２５が、この端部位置導出部２４に位置情報が格納された端部位置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Ｓ５）。このように推定形状線５０が有する接続曲線部５３における接線の値と予め設定されている閾値とが一致する位置をテラス部の炉中心側の端部位置とすることで、正確なテラス長さの導出が可能となる。
【００９１】
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Ｓ６）。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。尚、端部位置導出部２４において推定形状線５０に接続曲線部５３が含まれていないと判断された場合には、出力手段１４にテラス部がない旨の表示がなされる。
【００９２】
以上のような測定装置１０によれば、計測手段１２による表面プロフィールの計測によって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。
【００９３】
具体的には、各計測値に含まれるノイズの大きさや量に関わらず、前記複数の計測値に基づいて曲線を有する一本の滑らかな線としての推定形状線５０が導出され、所定位置の炉半径における表面プロフィールがこの推定形状線５０によって擬制されることにより、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。
【００９４】
しかも、この推定形状線５０に炉壁内面の位置又はその内面から所定の距離をおいた位置から炉中心に向うに従って高さ位置が低下し且つその勾配が炉中心に向うに従って増大する部位である接続曲線部５３が含まれている場合、この接続曲線部５３に対する接線の水平方向に対する傾斜角の値が閾値となる位置をテラス部の炉中心側端部の端部位置として算出し、この位置と炉壁との水平距離を求めるだけでテラス長さを容易且つ正確に導出することができる。
【００９５】
また、表面プロフィールにテラス部が形成されている場合に、推定形状線５０は、炉壁近傍に位置する直線部５２と、この直線部５２の炉中心側端部から延びる接続曲線部５３と、この接続曲線部５３の炉中心側端部から延びて炉中心に向って一定の下り勾配となる傾斜部５４とを含むことにより、当該推定形状線５０の炉壁側が実際の表面プロフィールのテラス部側に近似した形状になると共に、実際のテラス部近傍を直線部５２と接続曲線部５３と傾斜部５４とが連なった単純な線で擬制することにより当該部位においてノイズの影響をより抑制できる。
【００９６】
具体的に、通常の高炉の操業において高炉内へ装入物が装入されるときには、高炉の操業を安定維持させるために表面プロフィールを調整する必要から、炉壁近傍においては装入装置（例えば、シュートやべル）によって高炉の半径方向に沿って落下位置を変えながら装入物が装入される。このような操業状態における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、多くの表面プロフィールにおいて、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で擬制された場合、この線の中に、炉壁近傍の直線部５２と、この直線部５２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傾斜部５４と、炉中心部において上方に膨出するような中心曲線部５５とが現れる傾向がある。また、直線部５２と傾斜部５４とは連続する表面プロフィール上に位置しているため、これら直線部５２の炉中心側端部と傾斜部５４の炉壁側端部とは、曲線（接続曲線部５３）により滑らかに接続される。そのため、例えば、炉壁から炉中心側に向って順に直線部５２と接続曲線部５３と傾斜部５４とを含む推定形状線５０がテラス部の形成された表面プロフィールを擬制することで、当該表面プロフィールに近似した推定形状線５０が得られると共に、炉壁側に直線部５２と接続曲線部５３と傾斜部５４とが並ぶ単純な形状の推定形状線５０により表面プロフィールが擬制されることによってノイズの影響がより抑制される。
【００９７】
本実施形態においては、推定形状線５０が炉中心軸をＹ軸、所定位置の炉半径をＸ軸とするＸＹ平面上で表される係数未定の連続関数Ｆによって規定されているため、各区間関数ｆ１１，ｆ２１，ｆ１２，ｆ２２がＹ＝ｆ（Ｘ）の形で表され取り扱いが容易になる。その結果、表面プロフィールを計測した計測値に基づく各区間関数ｆ１１，ｆ２１，ｆ１２，ｆ２２における係数やＸ軸方向の範囲の算出が容易となり、推定形状線５０の導出が容易になる。
【００９８】
また、連続関数Ｆは、直線区間Ｌ１、接続曲線区間Ｌ２、傾斜区間Ｌ３、及び中心曲線区間Ｌ４の複数の区間に区画され、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ｆ１１，ｆ２１，ｆ１２，ｆ２２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推定形状線５０を得ることが可能となり、その結果、より精度よくテラス長さの導出が可能となる。しかも、このように少ない（本実施形態では４つ）区間関数ｆ１１，ｆ２１，ｆ１２，ｆ２２が連なることにより推定形状線５０が規定されることで、表面プロフィールの計測値に基づく各区間関数ｆ１１，ｆ２１，ｆ１２，ｆ２２における係数やＸ軸方向の範囲の算出が容易となり、推定形状線５０の導出が容易になる。
【００９９】
具体的に、本実施形態では、第１の一次関数ｆ１１、第１の曲線関数ｆ２１、第２の一次関数ｆ１２及び第２の曲線関数ｆ２２によってそれぞれ規定される線が直列に接続された線によって推定形状線５０が規定されることにより、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）が行われるか否かに関わらず、装入物の表面プロフィールに即した形状の推定形状線５０を得ることができる。その結果、精度よく前記テラス長さを導出することができる。
【０１００】
また、本実施形態では、第１の曲線関数及び第２の曲線関数が各曲線関数によって規定される曲線の接線とＸ軸とのなす角におけるＸ軸方向の位置に対する角度変化率が一定の関数、具体的には、第１の曲線関数が上記の式（１０）で表され、第２の曲線関数が上記の式（１３）で表されている。このように各曲線関数が簡単な関数であり係数も少ないため、計測手段１２による計測値に基づく各関数の係数やＸ軸方向の範囲の算出が容易となる。
【実施例１】
【０１０１】
操業中の高炉において、複数の状態の表面プロフィールを計測手段１２でそれぞれ計測し、この計測によって得られた計測値に基づいて、上記の第１実施形態に係るテラス長さの測定方法（推定形状線５０及び閾値を用いた測定方法）によってテラス長さを導出した結果を図８（ａ）乃至図８（ｄ）に示す。これらの結果から、上記のテラス長さの測定方法を用いることにより、種々の状態の表面プロフィールにおけるテラス部の炉中心側の端部位置を精度よく得られることが確認できる。
【０１０２】
次に、本発明の第２実施形態について図９及び図１０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。
【０１０３】
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、受信部３０と装入情報記憶部３２とをさらに有する。
【０１０４】
受信部３０は、高炉の制御部等と接続され、この制御部等から送信される装入情報を出力信号として受信する部位である。この受信部３０が受信する装入情報とは、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である。尚、テラス長さ導出手段２０は、外部から送られてくる装入情報を出力信号として受信部３０で受信する構成に限定されず、装入情報が高炉の操業を行う作業者等によって入力部から入力される構成であってもよい。この入力部は、例えば、キーボードやタッチパネル等で構成される。
【０１０５】
装入情報記憶部３２は、受信部３０が受信した中心装入の有無の情報（装入情報）を格納する部位である。また、装入情報記憶部３２は、テラス長さ導出手段２０に前記の入力部が設けられている場合、この入力部から入力された装入情報も格納する。
【０１０６】
関数記憶部１２１には、２つの係数未定の連続関数Ｆ１，Ｆ２が格納されている。具体的には、第１実施形態同様の４つの関数ｆ１１，ｆ２１，ｆ１２，ｆ２２が連なることにより規定される第１の連続関数Ｆ１の他に、３つの関数ｆ１３，ｆ２３，ｆ１４が連なることにより規定される第２の連続関数Ｆ２が格納されている。
【０１０７】
第２の連続関数Ｆ２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、直線部５２、傾斜部５４、及びこれら直線部５２と傾斜部５４とを滑らかに接続する接続曲線部５３を含む（図１０参照）。
【０１０８】
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５２に該当する直線区間Ｌ１、接続曲線部５３に該当する接続曲線区間Ｌ２、傾斜部５４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よりも中心曲線区間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５２に相当する直線となる第３の一次関数ｆ１３と、前記線が接続曲線部５３に相当する曲線となる第３の曲線関数ｆ２３と、前記線が傾斜部５４に相当する直線となる第４の一次関数ｆ１４とである。
【０１０９】
各関数ｆ１３，ｆ１４，ｆ２３をより具体的に示すと、第３の一次関数ｆ１３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ｆ１４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ｆ２３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。
【０１１０】
係数算出部１２２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。
【０１１１】
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１１乃至図１４も参照しつつ説明する。
【０１１２】
高炉内に新たな装入物が装入されたときに、この高炉の制御部から出力信号として送信される装入情報をテラス長さ導出手段２０の受信部３０が受信し、この受信した装入情報が装入情報記憶部３２に格納される（ステップＳ０）。
【０１１３】
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（Ｘ軸）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１２２）に出力信号によって送信される（ステップＳ１）。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１２参照）。
【０１１４】
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く、同数であってもよい。
【０１１５】
計測手段１２からの出力信号を受信した係数算出部１２２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１２１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１０参照）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Ｓ２ａ）。
【０１１６】
具体的には、係数算出部１２２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。
【０１１７】
この係数算出部１２２に格納された連続関数Ｆ１又はＦ２に基づいて端部位置導出部２４が推定形状線５０又は１５０を導出する（図６又は図１３参照）。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Ｆ１又はＦ２の係数が算出されることで、直線部５２の勾配や長さ、傾斜部５４の勾配や長さ、及び接続曲線部５３の形状等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５０又は１５０を得ることができる。そして、端部位置導出部２４は、このようにして導出された推定形状線５０又は１５０に接続曲線部５３が含まれていた場合に、当該推定形状線５０又は１５０から接続曲線部５３を特定する（ステップＳ３）。
【０１１８】
次に、端部位置導出部２４は、特定した接続曲線部５３における当該接続曲線部５３（推定形状線５０又は１５０）の接線の水平方向に対する傾斜角の値が閾値記憶部２３に格納されている閾値となるＸ軸上の位置をテラス部の炉中心側の端部位置（Ｘ軸上の端部位置）として算出する。本実施形態の端部位置導出部２４は、前記接線の角度が第１実施形態と同様に水平方向（Ｘ軸）に対して７°となる位置をテラス部の炉中心側の端部位置として算出する（図７又は図１４参照）。端部位置導出部２４は、前記テラス部の炉中心側の端部位置のＸ軸上における位置情報を格納する（ステップＳ４）。
【０１１９】
テラス長さ導出部２５は、この端部位置導出部２４に位置情報が格納された端部位置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Ｓ５）。このように推定形状線５０又は１５０が有する接続曲線部５３における接線の値と予め設定されている閾値とが一致する位置をテラス部の炉中心側の端部位置とすることで、正確なテラス長さの導出が可能となる。
【０１２０】
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Ｓ６）。尚、端部位置導出部２４において推定形状線５０又は１５０に接続曲線部５３が含まれていないと判断された場合には、出力手段１４にテラス部がない旨の表示がなされる。
【０１２１】
以上のように高炉等から取得し、装入情報記憶部３２に格納された装入情報に基づいて、係数算出部１２２が推定形状線５０又は１５０を導出するときに用いる連続関数Ｆ１又はＦ２を切り換える構成とすることで、表面プロフィールに即した形状の推定形状線５０又は１５０をより短時間で導出できるようになる。即ち、係数算出部１２２を前記の切り換え可能な構成とすることで、中心装入が行われないときの計算が容易になり、中心装入の有無に関わらず第１の連続関数Ｆ１を用いて推定形状線５０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より即した形状の推定形状線１５０を導出することが可能となる。また、システムの構築や管理も容易になる。
【０１２２】
次に、本発明の第３実施形態について図１５乃至図１８を参照しつつ説明するが、上記第１実施形態及び第２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。
【０１２３】
本実施形態に係る測定装置２１０は、第１及び第２実施形態よりも高い精度で、炉壁近傍のテラス長さの小さなテラス部を検出することができる。具体的に、第１及び第２実施形態に係る測定装置１０、１１０では、炉中心から炉壁までの炉半径方向全域からの計測値に基づいて当該半径方向全体の表面プロフィールを巨視的に検出するため、炉壁近傍のテラス長さの小さなテラス部は、水平若しくは略水平な面としてではなく、炉壁近傍から炉中心に向かって下っている傾斜面の一部として検出されてしまう可能性がある（図１６参照）。これに対し、本実施形態の測定装置３１０は、前記のように炉半径方向全域からの計測値に基づく巨視的なテラス部の検出では、当該テラス部の判別ができなかった場合でも、その後に、炉壁近傍（炉壁側領域Ａ：図１６参照）の計測ちのみを抽出して当該計測値に基づいて表面プロフィールのうちの炉壁側領域Ａ内のプロフィール形状のみを微視的に検出することにより、テラス長さの小さなテラス部を検出できる。
【０１２４】
この測定装置２１０は、図１５に示されるように、計測手段１２と、テラス長さ導出手段２１５と、出力手段１４とを備える。
【０１２５】
テラス長さ導出手段２１５は、計測手段１２から得られた所定位置の炉半径に沿った各計測位置での全ての計測値（本実施形態では３３個の計測値）に基づいてテラス長さを導出する第１の導出部２０と、計測手段１２から得られた複数の計測値のうちの炉壁近傍の計測値のみに基づいてテラス長さを導出する第２の導出部（部分計測値テラス検出部）２２０とを備える。
【０１２６】
第１の導出部２０は、第１実施形態におけるテラス長さ導出手段と同様に構成され、関数記憶部２１と係数算出部２２と閾値記憶部２３と端部位置導出部２４とテラス長さ導出部２５とを有する。この第１の導出部２０は、計測手段１２からテラス長さ導出手段２１５に所定位置の炉変形に沿って並ぶ各計測位置からの計測値が送信されると、第２の導出部２２０よりも先にテラス長さの導出（又はテラス部の有無の判断）を行う部位である。具体的に、第１の導出部２０は、計測手段１２により炉半径全域から得られた各計測値に基づいてテラス長さの導出を行う。
【０１２７】
第２の導出部２２０は、第１の導出部２０において表面プロフィールのテラス部を検出できなかった場合に、炉壁近傍の計測値のみに基づいて、再度、テラス長さの導出を行う部位である。即ち、第２の導出部２２０は、炉半径全域で計測された計測値に基づいてテラス部の検出を行う第１の導出部２０と異なり、炉半径における炉壁から予め決められた炉壁側領域Ａ内（図１６参照）で得られた計測値のみに基づいてテラス長さの導出を行う。
【０１２８】
ここで、炉壁側領域Ａとは、炉壁近傍の領域である。具体的に、炉壁側領域Ａは、図１６に示されるように、第１の導出部２０において炉半径全域で計測された計測値を用いて推定形状線５０又は１５０（図３及び図１０参照）を導出するとテラス部が検出できない、即ち、前記のように傾斜面の一部として検出されるが、炉中心軸をＹ軸、炉半径方向をＸ軸としてＸ軸方向に沿った各計測点での計測値をプロットしたグラフから高炉の製銑関係者等が目視により認識することができる炉壁近傍のテラス長さの小さなテラス部が含まれる領域である。本実施形態では、炉半径が３．５ｍ、計測手段１２による計測点が３３点（箇所）、この計測点のピッチが１０ｃｍであり、この場合に炉壁側領域Ａは、炉壁内面から４点目、又は５点目の計測点Ｐ４又はＰ５までの範囲である。尚、この炉壁側領域Ａの範囲は、高炉の形状や高炉内への装入物の種類や粒径、測定点の数やピッチ、高炉の操業条件等によって異なる。これは、高炉の形状、装入物の種類や粒径等が異なると、高炉内に形成される表面プロフィールの傾向が異なるためである。
【０１２９】
第２の導出部２２０は、例えば、炉壁側領域Ａで得られた計測値のうち、最も炉壁側の計測点（半径位置）Ｐ１の高さ位置と、この計測点Ｐ１から炉中心側に所定の距離だけ離れた計測点Ｐ２の高さ位置との高低差（又は深度差）に基づき、炉壁側領域Ａ内のテラス部の検出を行う。具体的には、第２の導出部２２０は、所定の高低差閾値（図１７参照）を予め格納しておき、計測点Ｐ１とＰ２との高さ位置の高低差（以下、単に、「計測点Ｐ１とＰ２との高低差」とも称する。）の値と高低差閾値とを比較する。そして、第２の導出部２２０は、高低差の値が高低差閾値よりも小さければテラス部があると判断し、高低差閾値より大きければテラス部がないと判断する。これらの判断は、出力手段１４に出力される。
【０１３０】
この高低差閾値とは、図１７に示されるように、第１の導出部２０においてテラス部が検出できなかった表面プロフィールのデータを集め、上記のようにＸＹ座標に各測定値をプロットして高炉の製銑関係者等の目視によりテラス部があると判断されたものと、テラス部がないと判断されたものを印を変えてプロットすることにより導き出した値である。そのため、高低差閾値は、高炉の形状、装入物の種類や粒径等によって、異なる値となる。
【０１３１】
本実施形態では、隣り合う計測点Ｐ１とＰ２との高低差に基づいて炉壁側領域Ａ内におけるテラス部の検出を行っている。しかし、これに限定されず、高炉の形状、装入物の種類や粒径等によって、例えば、計測点Ｐ１とこの計測点Ｐ１から炉中心に向かって３番目や４番目の計測点Ｐ３やＰ４との高低差に基づいてテラス部の検出が行われてもよい。
【０１３２】
本実施形態に係る測定装置２１０は、以上の構成からなり、次に、この測定装置２１０の作用について図３及び図１８も参照しつつ説明する。
【０１３３】
先ず、計測手段１２によって所定位置の炉半径に沿って並ぶ複数（本実施形態では３３箇所）の計測位置においてそれぞれ深度データ（表面プロフィールの高さ位置）が計測され、得られた各計測値がテラス長さ導出手段２１５（係数算出部２２）に送信される（ステップＳ１）。
【０１３４】
前記出力信号を受信した係数算出部２２は、受信した全ての計測値、即ち、所定位置の炉半径の半径方向全域に亘って並ぶ複数の計測位置でそれぞれ計測された全ての計測値（本実施形態では、３３箇所の計測点での計測値）に連続関数Ｆを当てはめることにより、当該連続関数Ｆの係数（各区間関数ｆ１１，ｆ２１，ｆ１２，ｆ２２の係数及びＸ軸方向における範囲）を導出し、その結果を格納する（ステップＳ２）。
【０１３５】
この係数算出部２２に格納された連続関数Ｆに基づいて、端部位置導出部２４は、推定形状線５０を導出し、この推定形状線５０における接続曲線部５３の有無を判断する（ステップＳ３ａ）。
【０１３６】
端部位置導出部２４で推定形状線５０に接続曲線部５３が含まれていないと判断されると、第２の導出部２２０が炉壁側領域Ａ内で得られた計測値のみに基づいてテラス部の検出を行う（ステップＳ４ａ）。即ち、炉半径における炉壁近傍の微視的な範囲である炉壁側領域Ａ内で得られた計測値のみを用いてテラス部の検出を行うことにより、炉半径全体の表面プロフィールを検出する場合に比べ、炉壁近傍の表面プロフィールをより高精度に検出することができ、これにより、炉半径全域から得られた計測値（本実施形態では３３個の計測値）に基づいて導出した推定形状線５０からは検出できないような炉壁近傍のテラス長さの小さなテラス部の検出を可能にする。
【０１３７】
具体的には、第２の導出部２２０では、炉半径方向に所定の間隔をおいた計測点Ｐ１とＰ２（図１６参照）との高低差（深度差）の値が、予め格納されている高低差閾値と比較されることにより、テラス部の検出を行う。
【０１３８】
計測点Ｐ１とＰ２との高低差の値が高低差閾値よりも小さい場合は、第２の導出部２２０は、出力手段１４にテラス部がある旨の出力信号を出力してステップＳ６へ進む。本実施形態では、第１の導出部２０でテラス部が検出されず、第２の導出部２２０でテラス部が検出された場合に、計測点Ｐ２の位置がテラス部の炉中心側の端部位置と仮定すると、計測手段１２での各計測値をグラフ上にプロットして高炉の製銑関係者等が目視により認識するテラス部の炉中心側の端部位置と一致若しくは近似しているため、この計測点Ｐ２の位置がテラス部の炉中心側の端部位置と推定される。従って、本実施形態において計測点Ｐ１とＰ２との高低差の値が高低差閾値よりも小さい場合には、第２の導出部２２０は、炉中心側の端部位置が計測点Ｐ２の位置となるテラス部がある旨の出力信号を出力手段１４に出力する。一方、計測点Ｐ１とＰ２との高低差の値が高低差閾値よりも大きい場合は、第２の導出部２２０は、テラス部がない（又はテラス長さが０である）旨の出力信号を出力手段１４に出力してステップＳ６へ進む。
【０１３９】
一方、ステップＳ３ａにおいて、端部位置導出部２４は、導出された推定形状線５０に接続曲線部５３が含まれていると判断すると、この接続曲線部５３を特定する。そして、端部位置導出部２４は、特定した接続曲線部５３における当該接続曲線部５３の接線の水平方向に対する傾斜角の値が閾値記憶部２３に格納されている閾値となるＸ軸上の位置をテラス部の炉中心側の端部位置として算出し、この位置情報を格納する（ステップＳ４）。テラス長さ導出部２５が、この端部位置導出部２４に位置情報が格納された端部位置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Ｓ５）。
【０１４０】
端部位置導出部２４又は第２の導出部２２０から出力信号を受信した出力手段１４は、測定結果（例えば、テラス部の有無、テラス長さ、テラス部の炉中心側の端部位置等）を表示する（ステップＳ６）。
【０１４１】
以上のように、全計測点Ｐ１〜Ｐ３３までの計測値に基づいてテラス長さの導出を行うことによってテラス長さが０と導出されるような炉壁近傍のテラス長さの小さなテラス部であっても、炉壁側領域Ａ内で得られた計測値（計測点Ｐ１及びＰ２での高さ位置の値）のみに基づいてテラス部の検出を行うことにより、検出することが可能となる。しかも、第２の導出部２２０において、炉壁側領域Ａ内における炉半径方向に互いに間隔をおいた２点（計測点Ｐ１及びＰ２）の高低差の値と高低差閾値とを比較するだけで、炉壁近傍のテラス長さの小さなテラス部の有無を精度よく判断することができる。
【０１４２】
測定装置２１０において第２の導出部２２０の具体的構成は、上記の構成に限定されない。例えば、本実施形態の第２の導出部２２０は、計測点Ｐ１とＰ２との高低差の値と高低差閾値とを比較することにより、テラス部の検出を行っているが、これに限定されない。即ち、第２の導出部２２０は、炉壁側領域Ａ内の計測値のみに基づいて、第１の導出部２０において検出されなかったテラス長さの小さなテラス部の検出を行う構成であればよい。
【０１４３】
例えば、第２の導出部２２０は、表面プロフィールのうちの炉壁側領域Ａ内のプロフィール形状を擬制する線である部分推定形状線を導出することにより、第１の導出部２０において検出されなかったテラス長さの小さなテラス部の検出を行ってもよい。
【０１４４】
具体的には、例えば、図１９及び図２２（ａ）に示されるように、測定装置３１０の第２の導出部３２０は、領域内関数記憶部３２１と領域内関数係数算出部３２２と部分形状線用閾値記憶部３２３と領域内端部位置導出部３２４と領域内テラス長さ導出部３２５とを備える。
【０１４５】
領域内関数記憶部３２１は、領域内連続関数Ｆ３を格納する。この領域内連続関数Ｆ３は、所定位置の炉半径において炉壁側領域Ａ内の表面プロフィールを擬制するための部分推定形状線３５０（図２２（ａ）及び図２２（ｂ）参照）を規定するための関数であり、この部分推定形状線３５０は、一本の滑らかな線として規定される。また、部分推定形状線３５０は、炉壁内面の位置から炉中心に向うに従って高さ位置が低下し且つその勾配が炉中心に向うに従って増大する部位を含む。本実施形態の部分推定形状線３５０は、上方に膨出した曲線である。
【０１４６】
このように設定された領域内連続関数Ｆ３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る。具体的に、領域内連続関数Ｆ３は、
ｙ＝（−１／ｄ）・ｌｏｇ｜ｃｏｓ（ｄｘ＋ｅ）｜＋ｆ（以下、単に「式（３１１）」とも称する。）
で表される。また、領域内連続関数Ｆ３は、
ｙ＝δｘ２＋εｘ＋ζ（以下、単に「式（３１３）」とも称する。）
で表される関数であってもよい。ここで、ｄ，ｅ，ｆ，δ，ε，ζは、係数である。尚、領域内連続関数Ｆ３は、上記の２種類の関数（式（３１１）、（３１３））に限定されない。即ち、領域内連続関数Ｆ３は、当該領域内連続関数Ｆ３により規定される線が、表面プロフィールのテラス部近傍の形状に近似する形状であれば、上記の２種類の関数（式（３１１）、（３１３））以外の関数であってもよい。
【０１４７】
領域内関数係数算出部３２２は、炉壁側領域Ａ内で得られた計測値に基づいて領域内関数記憶部３２１に格納されている領域内連続関数Ｆ３の係数を算出し、この算出された係数を代入した領域内連続関数Ｆ３を格納する部位である。具体的に、領域内関数係数算出部３２２は、炉壁側領域Ａ内で得られた複数の計測値のうち、所定の数（個数）の計測値に基づいて領域内連続関数Ｆ３の係数を算出する。本実施形態において領域内関数係数算出部３２２が係数の算出に用いる計測値は、炉壁側領域Ａ内の複数の計測位置のうち、最も炉壁側の計測点（計測位置）Ｐ１から炉中心側に向かって４つ目の計測点（計測位置）Ｐ４までの各計測点Ｐ１〜Ｐ４での計測値である。
【０１４８】
部分形状線用閾値記憶部３２３は、部分形状線用閾値を格納する。この部分形状線用閾値は、推定形状線５０又は１５０（図３及び図１０参照）に基づくテラス長さの導出においてテラス部がないと判断されるような炉壁近傍のテラス長さの小さなテラス部を部分推定形状線３５０に基づいて検出するときに、このテラス部の炉半径方向における炉中心側端部を規定するための値である。部分形状線用閾値は、高炉の過去の表面プロフィールデータを多数解析することにより得られた値である。本実施形態においては、第１の導出部２０の閾値記憶部２３に格納された閾値と、部分形状線用閾値とは、同じ値（本実施形態では７°）である。尚、この閾値と部分形状線用閾値とは、同じ値を用いる必要はなく、異なる値が用いられてもよい。
【０１４９】
領域内端部位置導出部３２４は、部分形状線用閾値記憶部３２３に格納されている部分形状線用閾値と領域内関数係数算出部３２２に格納された領域内連続関数Ｆ３とに基づいて表面プロフィールのテラス部のＸ軸方向における炉中心側の端部位置を算出し、この算出した端部位置の位置情報を格納する部位である。
【０１５０】
具体的に、領域内端部位置導出部３２４は、領域内関数係数算出部３２２に格納された領域内連続関数Ｆ３から部分推定形状線３５０を導出し、この部分推定形状線３５０に曲線部が含まれるか否かを判断する。曲線部が含まれる場合には、領域内端部位置導出部３２４は、当該曲線部の接線の水平方向に対する傾斜角の値が部分形状線用閾値記憶部３２３に格納されている部分形状線用閾値となる位置を導出し、この位置が炉壁側領域Ａ内にあれば、当該位置をＸ軸上におけるテラス部の炉中心側の端部位置として格納する。一方、部分形状線用閾値となる位置が炉壁側領域Ａ内にない場合、及び、部分推定形状線３５０に曲線部が含まれていない場合には、領域内端部位置導出部３２４は、テラス部の炉中心側の端部位置が炉壁位置と同位置であると判断し、この結果を格納する。
【０１５１】
領域内テラス長さ導出部３２５は、領域内端部位置導出部３２４に位置情報が格納されたテラス部の炉中心側の端部位置から炉壁（炉壁内面）までの距離に基づいてテラス長さを導出し、その結果を出力信号として出力手段１４に送信する部位である。
【０１５２】
このような測定装置３１０では、以下のようにしてテラス長さの測定が行われる。
【０１５３】
先ず、計測手段１２によって所定位置の炉半径に沿って並ぶ複数（本実施形態では３３箇所）の計測位置においてそれぞれ深度データ（表面プロフィールの高さ位置）が計測され（図２１（ａ）参照）、得られた各計測値がテラス長さ導出手段３１５（第１の導出部２０の係数算出部２２）に送信される（ステップＳ１）。
【０１５４】
前記出力信号を受信した係数算出部２２は、受信した全ての計測値に連続関数Ｆを当てはめることにより、当該連続関数Ｆ（図３参照）の係数（各区間関数ｆ１１，ｆ２１，ｆ１２，ｆ２２の係数及びＸ軸方向における範囲）を導出し、その結果を格納する（ステップＳ２）。
【０１５５】
この係数算出部２２に格納された連続関数Ｆに基づいて、端部位置導出部２４は、推定形状線５０を導出し、この推定形状線５０に接続曲線部５３が含まれているか否かを判断する（ステップＳ３ａ）。そして、端部位置導出部２４は、接続曲線部５３が含まれている場合にはこの接続曲線部５３を特定する。
【０１５６】
端部位置導出部２４で推定形状線５０に接続曲線部５３が含まれていないと判断されると、第２の導出部２２０が炉壁側領域Ａ内で得られた計測値のみに基づいてテラス部の検出を行う（ステップＳ４ｂ〜Ｓ６ｂ）。
【０１５７】
具体的に、第１の導出部２０において端部位置導出部２４が推定形状線５０に接続曲線部５３が含まれていないと判断すると、領域内関数係数算出部３２２が、計測手段１２から計測点Ｐ１〜Ｐ４における計測値を取得する。領域内関数係数算出部３２２は、領域内関数記憶部３２１に格納されている領域内連続関数Ｆ３を取得し、この領域内連続関数Ｆ３に計測手段１２から取得した計測値を代入することにより領域内連続関数Ｆ３の未定の係が算出される。（ステップＳ４ｂ）。領域内関数係数算出部３２２は、この算出された係数が代入された領域内連続関数Ｆ３を格納する。
【０１５８】
次に、領域内端部位置導出部３２４は、領域内関数係数算出部３２２に格納された領域内連続関数Ｆ３に基づいて部分推定形状線３５０を導出し（図２２（ａ）参照）、この導出した部分推定形状線３５０に曲線部が含まれるか否かを判断する。このとき、計測点Ｐ１〜Ｐ４の計測値のみに基づいて部分推定形状線３５０が導出されているため、炉壁側領域Ａ内の表面プロフィールに近似した部分推定形状線３５０が導出され、テラス長さの小さなテラス部であっても精度よく検出することができる。これに対し、第１の導出部２０では、計測点Ｐ１〜Ｐ３３の全ての計測値に基づいて表面プロフィール全体を擬制した推定形状線５０が導出されるため、実際には表面プロフィールにおいてテラス長さの小さなテラス部が形成されていても、炉壁近傍から炉中心部に向かって傾斜する傾斜面に含まれ、水平若しくは略水平部（テラス部）として検出されなかった（図２１（ｂ）参照）。
【０１５９】
領域内端部位置導出部３２４は、導出した位置が炉壁側領域Ａ内にあるか否かを判断し、炉壁側領域Ａ内にあれば当該導出した位置をＸ軸上におけるテラス部の炉中心側の端部位置として格納する（ステップＳ５ｂ）。
【０１６０】
領域内テラス長さ導出部３２５は、この格納された端部位置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Ｓ６ｂ）、ステップＳ６へ進む。また、領域内テラス長さ導出部３２５は、領域内端部位置導出部３２４において部分形状線用閾値となる位置が炉壁側領域Ａ内にない場合と判断された場合、及び、部分推定形状線３５０に曲線部が含まれていないと判断された場合には、テラス部がない（又はテラス長さが０である）旨の出力信号を出力手段１４に出力してステップＳ６へ進む。
【０１６１】
一方、ステップＳ３ａにおいて、端部位置導出部２４は、導出された推定形状線５０に接続曲線部５３が含まれていると判断すると、この接続曲線部５３を特定する。そして、端部位置導出部２４は、特定した接続曲線部５３における当該接続曲線部５３の接線の水平方向に対する傾斜角の値が閾値記憶部２３に格納されている閾値となるＸ軸上の位置をテラス部の炉中心側の端部位置として算出し、この位置情報を格納する（ステップＳ４）。テラス長さ導出部２５が、この端部位置導出部２４に位置情報が格納された端部位置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Ｓ５）。
【０１６２】
端部位置導出部２４又は第２の導出部３２０から出力信号を受信した出力手段１４は、測定結果（例えば、テラス部の有無、テラス長さ、テラス部の炉中心側の端部位置等）を表示する（ステップＳ６）。
【０１６３】
以上のように、測定装置３１０では、全計測点Ｐ１〜Ｐ３３までの計測値に基づいてテラス長さの導出を行うことによってテラス長さが０と導出されるような炉壁近傍のテラス長さの小さなテラス部であっても、炉壁側領域Ａ内で得られた計測値（計測点Ｐ１〜Ｐ４での計測値）のみに基づいてテラス部の検出を行うことにより、検出することが可能となる。
【０１６４】
具体的に、前記炉壁側領域Ａ内で得られた４つの計測値に基づいて一本の滑らかな線としての部分推定形状線３５０が導出されることで、炉壁近傍のテラス長さ小さなテラス部の表面プロフィールに近似した部分推定形状線３５０が得られる。この表面プロフィールと近似した形状の部分推定形状線３５０に対する接線の水平方向に対する傾斜角の値が部分形状線用閾値となる位置をテラス部の炉中心側端部の位置として算出し、この位置から炉壁までの距離に基づくことで、炉壁近傍のみに形成されるテラス部のテラス長さが精度よく導出される。
【０１６５】
尚、本発明の高炉の測定装置は、上記第１乃至第３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。
【０１６６】
例えば、第１乃至第３実施形態での閾値（又は部分形状線用閾値）は、７°であるが、これに限定される必要はない。即ち、導出された推定形状線５０又は１５０や部分推定形状線３５０上のテラス部の炉中心側の端部位置が当該測定装置１０（又は１１０、２１０、３１０）を使用している高炉の製銑関係者の判断と異なる場合には、この判断と合致するように閾値を変更してもよい。
【０１６７】
詳細には、表面プロフィールの炉壁内面から炉中心側に向かってどの位置までをテラス部と判断するかは高炉毎の製銑関係者によって異なる場合がある。そのため、導出されたテラス部の前記端部位置が当該測定装置１０（又は１１０、２１０、３１０）を使用している高炉の製銑関係者の判断と異なる場合がある。このような場合には、閾値（又は部分形状線用閾値）を変更することで同じ表面プロフィールにおいてテラス部の前記端部位置を炉半径方向に沿って変更することができる。具体的には、閾値（又は部分形状線用閾値）の値を大きくすることにより前記端部位置が炉中心側に移動し、閾値（又は部分形状線用閾値）の値を小さくすることにより前記端部位置が炉壁側に移動する。このようにしてテラス部の前記端部位置が製銑関係者の判断と合致するように、一度、閾値（又は部分形状線用閾値）を調節すれば、その後は、この閾値（又は部分形状線用閾値）を用いて測定することにより前記製銑関係者の判断と合致するテラス長さの導出が可能となる。
【０１６８】
第１乃至第４実施形態では、共に４つの区間関数ｆ１１，ｆ１２，ｆ２１，ｆ２２で規定される連続関数Ｆ又は第１の連続関数Ｆ１が関数記憶部２１又は１２１に格納されているが、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２１には、３つの区間関数ｆ１３，ｆ２３，ｆ１４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。
【０１６９】
このように中心装入が行われない場合には、３つの区間関数ｆ１３，ｆ２３，ｆ１４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１５０を得ることが可能となる。このように、区間関数の数が少なくなると、第２の連続関数Ｆ２の係数（各区間関数ｆ１３，ｆ２３，ｆ１４の係数及び各区間関数ｆ１３，ｆ２３，ｆ１４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。
【０１７０】
また、第１乃至第３実施形態においては、連続関数Ｆ及び第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並ぶことにより規定されているが、これに限定される必要はない。具体的に、第１の連続関数Ｆ１において、接続曲線部５３と中心曲線部５５とを規定する各関数は、当該関数によって規定される曲線の接線とｘ軸とのなす角におけるｘ軸方向の位置に対する角度変化率が一定の関数であればよい。例えば、第１の連続関数Ｆ１において、接続曲線部５３を規定する関数と中心曲線部５５を規定する関数とが逆、即ち、接続曲線部５３を規定する関数が上記の式（１３）で中心曲線部５５を規定する関数が上記の式（１１）であってもよく、接続曲線部５３を規定する関数と中心曲線部５５を規定する関数とが同じ関数、即ち、接続曲線部５３を規定する関数と中心曲線部５５を規定する関数とが共に上記の式（１１）、又は上記の式（１３）であってもよい。また、第２の連続関数Ｆ２においても、接続曲線部５３を規定する区間関数は、当該関数によって規定される曲線の接線とｘ軸とのなす角におけるｘ軸方向の位置に対する角度変化率が一定の関数であればよく、上記の式（１３）であってもよい。
【０１７１】
また、連続関数を規定する関数の数は、３つ又は４つに限定されず、５つ以上であってもよい。
【０１７２】
また、第１乃至第３実施形態の推定形状線５０又は１５０のように、炉壁側端部に水平若しくは略水平の直線部５２が位置する必要もなく、炉壁内面の位置からいきなり炉中心に向うに従って高さ位置が低下し且つその勾配が炉中心に向うに従って増大する部位であるような推定形状線であってもよい。この場合でも、前記の部位に対する接線の水平方向に対する傾斜角の値が前記閾値となる位置をテラス部の炉中心側端部の位置として算出し、この位置と炉壁との水平距離を求めるだけでテラス長さを容易且つ正確に導出することができる。
【０１７３】
第３実施形態の第２の導出部３２０を備えた測定装置３１０において、部分推定形状線３５０を導出するときに、計測点Ｐ１〜Ｐ４での４つの計測値を用いているが、計測値の数は、この数に限定されない。領域内関数係数算出部３２２が必要な計測値は、炉壁側領域Ａ内の複数の計測点のうち、最も炉壁側の計測点Ｐ１から炉中心側に向かって、少なくとも領域内連続関数Ｆ３に含まれる未定の係数の数（個数）の計測点までの各計測点での計測値であればよい。このように、領域内連続関数Ｆ３に含まれる未定の係数の数（個数）以上の数の計測値が有れば、領域内連続関数Ｆ３に含まれる未定の係数の値を全て算出することができ、これにより部分推定形状線３５０の導出が可能となる。
【０１７４】
この実施形態では、未定の係数が３個含まれる領域内連続関数Ｆ３が用いられているため、３つの計測値が最低限必要となる。測定装置３１０において、この炉壁側の３つの計測値に基づいて導出した部分推定形状線３５０を図２２（ｂ）に示す。この部分推定形状線３５０から求めたテラス部の炉中心側の端部位置が、炉壁側の４つの計測値を用いて求めたテラス部の炉中心側の端部位置と、ほぼ同じ炉半径位置であることから、この最低限必要な個数の計測値に基づいて求めても、炉壁近傍のテラス長さの小さなテラス部の炉中心側の端部位置を精度よく検出することが可能であることが確認できる。
【０１７５】
また、この実施形態において、第１の導出部２０と第２の導出部３２０とを共通の導出部によって構成してもよい。即ち、関数記憶部２１と領域内関数記憶部３２１とを共通の関数記憶部で構成し、係数算出部２２と領域内関数係数算出部３２２とを共通の係数算出部で構成し、閾値記憶部２３と部分形状線用閾値記憶部３２３とを共通の閾値記憶部で構成し、端部位置導出部２４と領域内端部位置導出部３２４とを共通の端部位置導出部で構成し、テラス長さ導出部２５と領域内テラス長さ導出部３２５とを共通のテラス長さ導出部で構成してもよい。また、第１及び第２の導出部２０、３２０の全ての構成を共通にする必要もなく、各導出部２０、３２０の一部の構成が共通するように構成されてもよい。
【符号の説明】
【０１７６】
１０   測定装置
１２   計測手段（マイクロ波プロフィールメーター）
１４   出力手段
２０   テラス長さ導出手段
２１   関数記憶部
２２   係数算出部
２３   閾値記憶部
２４   端部位置導出部
２５   テラス長さ導出部
５０   推定形状線
５２   直線部
５３   接続曲線部
５４   傾斜部
５５   中心曲線部
Ｆ     連続関数
ｆ１１ 第１の一次関数
ｆ１２ 第２の一次関数
ｆ２１ 第１の曲線関数
ｆ２２ 第２の曲線関数
【図１】
2010138486.tif 000003
【図２】
2010138486.tif 000004
【図３】
2010138486.tif 000005
【図４】
2010138486.tif 000006
【図５】
2010138486.tif 000007
【図６】
2010138486.tif 000008
【図７】
2010138486.tif 000009
【図８】
2010138486.tif 000010
【図９】
2010138486.tif 000011
【図１０】
2010138486.tif 000012
【図１１】
2010138486.tif 000013
【図１２】
2010138486.tif 000014
【図１３】
2010138486.tif 000015
【図１４】
2010138486.tif 000016
【図１５】
2010138486.tif 000017
【図１６】
2010138486.tif 000018
【図１７】
2010138486.tif 000019
【図１８】
2010138486.tif 000020
【図１９】
2010138486.tif 000021
【図２０】
2010138486.tif 000022
【図２１】
2010138486.tif 000023
【図２２】
2010138486.tif 000024
【図２３】
2010138486.tif 000025
【図２４】
2010138486.tif 000026
【図２５】
2010138486.tif 000027
【図２６】
2010138486.tif 000028