(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼物の燃焼状態を撮像する撮像手段を備えた燃焼状態監視装置において、
前記撮像手段に可視光線及び赤外線が入射する状態と、前記撮像手段に可視光線が入射する状態とに切り替える切替手段を含み、
前記撮像手段は、前記赤外線に対する感度が前記可視光線に対する感度よりも高く、赤外線が入ってきたときは、赤外線を放出している箇所が見えるように絞りやシャッター速度を調整すると、撮像可能な感度範囲がシフトし、可視光に対する感度が低くなること、
を特徴とする燃焼状態監視装置。
【請求項２】
請求項１に記載の燃焼状態監視装置において、
前記切替手段は、
前記可視光線を通過させ前記赤外線を遮断する赤外線カットフィルタと、
前記撮像手段と前記燃焼物との間に前記赤外線カットフィルタを着脱自在に装着する装着手段とを含むこと、
を特徴とする燃焼状態監視装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の燃焼状態監視装置において、
前記撮像手段は、ハレーションが発生していない画像情報を出力すること、
を特徴とする燃焼状態監視装置。
【請求項４】
連続鋳造機によって連続鋳造された鋳片を溶断するときに、この鋳片の切断状況を監視する連続鋳造機の切断状況監視装置であって、
前記鋳片の切断状況を監視する請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の燃焼状態監視装置を備えること、
を特徴とする連続鋳造機の切断状況監視装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、燃焼物の燃焼状態を監視する燃焼状態監視装置及び連続鋳造機によって連続鋳造された鋳片を溶断するときにこの鋳片の切断状況を監視する連続鋳造機の切断状況監視装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、従来の連続鋳造機を概略的に示す構成図である。
連続鋳造機１は、溶鋼など水冷金型に注湯し、固化した部分を冷却しながら引き出して鋳片２を連続的に生産する装置である。鋳片２は、連続鋳造機１によって連続鋳造された帯状のストリップやスラブなどの鋼材片である。連続鋳造機１は、図４に示すように、レードル（取鍋）３と、レードルクレーン４と、レードルタレット５と、タンディシュ６と、モールド（鋳型）７と、搬送装置８と、切断装置９と、切断監視室１０とを備えている。
【０００３】
レードル３は、溶鋼を運搬する容器であり、レードルクレーン４はレードル３をレードルタレット５に搭載する装置である。レードルタレット５は、レードル３を搭載して旋回する旋回アームである。レードルタレット５は、レードル３を両端に搭載した状態で１８０度回転して、タンディシュ６上にレードル３を停止させ、レードル３からタンディシュ６に溶鋼を供給する。タンディシュ６は、レードル３からモールド７に溶鋼を注入するときに、溶鋼の流速を静流にする装置である。タンディシュ６は、鋼鈑の外板が耐火材で内張りされており、溶鋼の流速が静流になるように内部の溶鋼量を一定に保持する。モールド７は、溶鋼を注入して鋳物を作るための型である。モールド７は、溶鋼を冷却する冷却水が外周部を通過可能な構造である。搬送装置８は、鋳片２を搬送する装置である。搬送装置８は、上下一対のピンチローラを複数備えており、一対のピンチローラ間で鋳片２を加圧しながら水平方向に搬送する。
【０００４】
切断装置９は、鋳片２を所定の長さに切断する装置である。切断装置９は、連続鋳造された鋳片２に気体を噴出して、この鋳片２を溶断するトーチカッタやガスカッタなどである。切断装置９は、酸素ガスや酸素アセチレンガスなどを火口から鋳片２に吹き付けて、この鋳片２を溶融し切断する。切断装置９は、鋳片２の長さ方向の両側部から中心に向けてそれぞれ切断を開始して、鋳片２の中央部で切断を終了する。切断監視室１０は、鋳片２の切断状況を操作員が監視する部屋である。切断監視室１０には、操作員が切断装置９を操作するための装置などが設置されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の連続鋳造機１では、切断監視室１０内で操作員が鋳片２の切断作業を常時監視する必要があった。しかし、切断装置９によって鋳片２を切断するときには、鋳片２が約８００°Ｃの高温であるために、切断監視室１０内の操作員は厳しい作業環境下で監視作業を行う必要があった。
【０００６】
このような作業環境を改善するために、ＣＣＤカメラなどの監視カメラを切断装置９の近くに設置して、鋳片２の切断状況を監視カメラによって監視するようなシステムが提案されている。しかし、切断装置９の火口から噴出する炎は約１２００〜１３００°Ｃの高温であるとともに、切断装置９によって溶融された鋳片２の溶融部分は約１７００〜１８００°Ｃの高温である。このために、ＣＣＤカメラによって切断状況を撮像すると、撮像した画像のうち輝度の強い高温部分に相当する画素が白色になるハレーションが発生して、十分な監視画像を得ることができないという問題があった。その結果、ＣＣＤカメラで撮像した画像では、切断装置９によって鋳片２が切断されたか否かを判別することが困難であった。特に、従来の連続鋳造機１では、ある特定の種類の鋳片２を切断装置９によって切断しようとすると、火口からの炎が鋳片２に容易に入り込まない場合があった。しかし、ＣＣＤカメラで撮像した画像からではこのような状況を判別することができないために、遠方の中央操作室から切断監視室１０まで操作員が行き、切断装置９を手動で操作して鋳片２を切断する必要があった。
【０００７】
この発明の課題は、燃焼状態を精度よく監視することができる燃焼状態監視装置及び連続鋳造された鋳片の切断状況を精度よく監視することができる連続鋳造機の切断状況監視装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。
なお、この発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定するものではない。
請求項１の発明は、
燃焼物の燃焼状態を撮像する撮像手段（１４）を備えた燃焼状態監視装置において、
前記撮像手段に可視光線及び赤外線が入射する状態と、前記撮像手段に可視光線が入射する状態とに切り替える切替手段（１３）を含み、
前記撮像手段は、前記赤外線に対する感度が前記可視光線に対する感度よりも高く、赤外線が入ってきたときは、赤外線を放出している箇所が見えるように絞りやシャッター速度を調整すると、撮像可能な感度範囲がシフトし、可視光に対する感度が低くなること、
を特徴とする燃焼状態監視装置（１１）である。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載の燃焼状態監視装置において、前記切替手段は、前記可視光線を通過させ前記赤外線を遮断する赤外線カットフィルタ（１３ａ）と、前記撮像手段と前記燃焼物との間に前記赤外線カットフィルタを着脱自在に装着する装着手段（１３ｂ）とを含むことを特徴とする燃焼状態監視装置である。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の燃焼状態監視装置において、前記撮像手段は、ハレーションが発生していない画像情報を出力することを特徴とする燃焼状態監視装置である。
【００１１】
請求項４の発明は、連続鋳造機（１）によって連続鋳造された鋳片（２）を溶断するときに、この鋳片の切断状況を監視する連続鋳造機の切断状況監視装置であって、前記鋳片の切断状況を監視する請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の燃焼状態監視装置（１１）を備えることを特徴とする連続鋳造機の切断状況監視装置である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施形態についてさらに詳しく説明する。
図１は、この発明の実施形態に係る燃焼状態監視装置が適用される連続鋳造機を概略的に示す構成図である。図２は、この発明の実施形態に係る燃焼状態監視装置のブロック図である。なお、図４に示す部分と同一の部分は、同一の番号を付して詳細な説明を省略する。
【００１３】
燃焼状態監視装置１１は、燃焼物の燃焼状態を監視する装置である。燃焼状態監視装置１１は、図１に示すように、連続鋳造機１によって連続鋳造された鋳片２を溶断するときに、この鋳片２の切断状況を監視する切断状況監視装置として使用される。燃焼状態監視装置１１は、切断装置９の火口から噴出する炎によってこの鋳片２が溶断される状態を監視する。燃焼状態監視装置１１は、図２に示すように、撮影光学系１２と、切替手段１３と、撮像手段１４と、信号修理回路１５とを備えている。
【００１４】
撮影光学系１２は、燃焼物からの光が透過するレンズである。切替手段１３は、撮像手段１４に可視光線及び赤外線が入射する状態と、撮像手段１４に可視光線が入射する状態とに切り替える装置である。切替手段１３は、図２に示すように、赤外線カットフィルタ１３ａと装着手段１３ｂとを備えている。
【００１５】
赤外線カットフィルタ１３ａは、可視光線を通過させ赤外線を遮断するフィルタである。装着手段１３ｂは、撮像手段１４と燃焼物との間に赤外線カットフィルタ１３ａを着脱自在に装着する装置である。
【００１６】
装着手段１３ｂは、撮像手段１４に可視光線を入射させるときには、撮影光学系１２と撮像手段１４との間に赤外線カットフィルタ１３ａを挿入し、撮像手段１４に可視光線及び赤外線を入射させるときには、撮影光学系１２と撮像手段１４との間から赤外線カットフィルタ１３ａを取り外す。装着手段１３ｂは、赤外線カットフィルタ１３ａを図中矢印方向に進退自在に駆動するモータなどを備えており、切断監視室１１内から操作員によって遠隔操作される。
【００１７】
撮像手段１４は、燃焼物の燃焼状態を撮像する装置である。撮像手段１４は、ＣＣＤ撮像素子（電荷結合素子）を備えるＣＣＤカメラであり、撮像した画像を画像情報（画像信号）として信号処理回路１５に出力する。信号処理回路１５は、撮像手段１４が出力する画像情報に基づいて、画像の明るさを調節（γ補正）する回路である。信号処理手段１５は、調節後の画像情報を表示装置１６に出力する。表示装置１６は、信号処理回路１５が出力する画像情報に基づいて、燃焼物の燃焼状態を画面上に表示する装置である。
【００１８】
図３は、この発明の実施形態に係る燃焼状態監視装置における撮像手段に入射する入射光線の波長に対する撮像手段の感度を示す図である。
【００１９】
図３に示す縦軸は感度であり、横軸は波長である。図３に示すように、赤外線カットフィルタ１３ａは、赤外線を遮断する帯域特性を備えており、撮像手段１４は赤外線に対する感度が可視光線に対する感度よりも高くなるような感度特性を備えている。赤外線カットフィルタ１３ａを装着した状態で燃焼状態を撮像すると、撮像した画像にハレーションが発生するが、赤外線カットフィルタ１３ａを取り外した状態で燃焼状態を撮像すると、撮像した画像にハレーションが発生しない。
【００２０】
撮像手段１４は、赤外線カットフィルタ１３ａが装着されたときには、ダイナミックレンジが感度範囲Ｌ1 になって可視光線領域を受光する。このために、撮像手段１４は、比較的温度の低い箇所が見えるように絞りやシャッター速度を調整すると明るい部分でハレーションが発生してしまう。一方、撮像手段１４は、赤外線カットフィルタ１３ａが取り外されたときには可視光線及び赤外線を受光する。しかし、撮像手段１４は、図３に示すように、赤外線に対する感度が可視光線に対する感度よりも高くなるような感度特性を備えている。その結果、撮像手段１４は、多量の赤外を放出しているスラブが見えるように絞りやシャッター速度を調整すると撮像可能な感度範囲Ｌ1 が感度範囲Ｌ2 にシフトするために、可視光線領域に比べて温度の高い赤外線領域を受光し、可視光に対する感度が低くなる。このために、撮像手段１４は、鋳片２の溶断部分のように比較的温度の高い箇所を中心に撮像して、しかも赤外放出の少ない切断装置９の火口から噴出する炎の部分は見えなくなり、ハレーションが発生していない画像を画像情報として出力する。
【００２１】
この発明の実施形態に係る燃焼状態監視装置には、以下に記載するような効果がある。
(1) この実施形態では、赤外線に対する感度が可視光線に対する感度よりも高い撮像手段１４に、可視光線及び赤外線が入射する状態と可視光線が入射する状態とに切替手段１３が切り替える。このために、鋳片２の溶断部分のように比較的温度の高い箇所が撮像されて、赤外放出量の少ない切断装置９の火口から噴出する炎の部分は見えなくなり、ハレーションが発生していない鮮明な画像を得ることができる。その結果、切断装置９によって鋳片２が切断されたか否かを容易に判別することができる。
【００２２】
(2) この実施形態では、可視光線を通過させ赤外線を遮断する赤外線カットフィルタ１３ａを、撮像手段１４と燃焼物との間に着脱自在に装着する。このために、ハレーションが発生していない画像と発生している画像とを選択することができる。例えば、切断開始当初は、赤外線カットフィルタ１３ａを取り外して、ハレーションが発生していない画像によって、火口からの炎が鋳片２に入り込む状態を確認することができる。一方、切断中や切断終了後は、赤外線カットフィルタ１３ａを装着して、ハレーションが発生している画像によって切断箇所や全体像を確認することができる。
【００２３】
この発明は、以上説明した実施形態に限定するものではなく、種々の変形又は変更が可能であり、これらもこの発明の範囲内である。例えば、この実施形態では、燃焼状態監視装置１１を連続鋳造機１の切断状況監視装置に適用した場合を例に挙げて説明したが、これに限定するものではなく、ゴミや石炭などの燃焼状態やガスタービンなどのノズルの状態や溶接中の鋼材の状態などを監視する場合についても、この発明を適用することができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によると、赤外線に対する感度が可視光線に対する感度よりも高い撮像手段に、可視光線及び赤外線が入射する状態と可視光線が入射する状態とに切替手段が切り替えるので、燃焼状態を精度よく監視することができるとともに、連続鋳造された鋳片の切断状況を精度よく監視することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態に係る燃焼状態監視装置が適用される連続鋳造機を概略的に示す構成図である。
【図２】この発明の実施形態に係る燃焼状態監視装置のブロック図である。
【図３】この発明の実施形態に係る燃焼状態監視装置における撮像手段に入射する入射光線の波長に対する撮像手段の感度を示す図である。
【図４】従来の連続鋳造機を概略的に示す構成図である。
【符号の説明】
１  連続鋳造機
２  鋳片
９  切断装置
１１  燃焼状態監視装置
１３  切替手段
１３ａ  赤外線カットフィルタ
１３ｂ  装着手段
１４  撮像手段
【図１】
0003642264.tif 000002
【図２】
0003642264.tif 000003
【図３】
0003642264.tif 000004
【図４】
0003642264.tif 000005