(57)【要約】【課題】  高炉の出銑口１から流出する出銑滓２の温度Ｔを簡易にかつ連続的に正確に測温するための高炉出銑滓温度及び溶銑・溶融スラグ混合比率測定方法を提供する。【解決手段】  高炉出銑口１から流出する出銑滓２の温度を放射測温法で測定するに際し、短波長検出放射計４によって可視又は近赤外帯域（短波長帯域）の分光放射輝度Ｌmeas, SW、長波長検出放射計５によって遠赤外帯域（長波長帯域）の分光放射輝度Ｌmeas, LWをそれぞれ測定し、長波長帯域での測定分光放射輝度Ｌmeas, LWに基づいて溶銑と溶融スラグとの混合比率Ｒを求め、求めた混合比率Ｒ、短波長帯域での溶銑の分光放射率εs,SWと溶融スラグの分光放射率εm,SW、及び短波長帯域での測定分光放射輝度Ｌmeas, SWに基づいて、出銑滓の温度Ｔを定める。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉出銑口から流出する出銑滓の温度を放射測温法で測定するに際し、可視又は近赤外帯域（以下「短波長帯域」という。）、および遠赤外帯域（以下「長波長帯域」という。）の２つの波長で分光放射輝度を測定し、長波長帯域での測定分光放射輝度に基づいて溶銑と溶融スラグとの混合比率を求め、求めた混合比率、短波長帯域での溶銑の分光放射率と溶融スラグの分光放射率、及び短波長帯域での測定分光放射輝度に基づいて、出銑滓の温度を定めることを特徴とする高炉出銑滓温度測定方法。
【請求項２】
長波長帯域での測定分光放射輝度に基づいて溶銑と溶融スラグとの混合比率を求めるに際し、測定分光放射輝度から出銑滓の長波長分光放射率を求め、予め求めておいた長波長帯域での溶銑分光放射率と溶融スラグ分光放射率と前記出銑滓の長波長分光放射率とから溶銑と溶融スラグとの混合比率を算出し、あるいは、予め求めておいた長波長帯域での溶銑の分光放射輝度と溶融スラグの分光放射輝度と、測定分光放射輝度とから溶銑と溶融スラグとの混合比率を算出することを特徴とする請求項１に記載の高炉出銑滓温度測定方法。
【請求項３】
出銑滓の温度を定めるに際し、溶銑と溶融スラグとの混合比率及び短波長帯域での溶銑の分光放射率と溶融スラグの分光放射率から、短波長帯域での出銑滓の分光放射率を求め、これと前記短波長帯域での測定分光放射輝度とを対比することによって出銑滓の温度を定めることを特徴とする請求項１又は２に記載の高炉出銑滓温度測定方法。
【請求項４】
前記短波長帯域は波長０．５〜１．５μｍ帯域であり、前記長波長帯域は波長８〜１２μｍ帯域であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の高炉出銑滓温度測定方法。
【請求項５】
高炉出銑口から流出する出銑滓について遠赤外帯域（以下「長波長帯域」という。）の波長で分光放射輝度を測定し、この測定分光放射輝度に基づいて溶銑と溶融スラグとの混合比率を求めることを特徴とする高炉出銑滓の溶銑・溶融スラグ混合比率測定方法。
【請求項６】
測定分光放射輝度から出銑滓の長波長分光放射率を求め、予め求めておいた長波長帯域での溶銑分光放射率と溶融スラグ分光放射率と前記出銑滓の長波長分光放射率とから溶銑と溶融スラグとの混合比率を算出し、あるいは、予め求めておいた長波長帯域での溶銑の分光放射輝度と溶融スラグの分光放射輝度と、測定分光放射輝度とから溶銑と溶融スラグとの混合比率を算出することを特徴とする請求項５に記載の高炉出銑滓の溶銑・溶融スラグ混合比率測定方法。
【請求項７】
前記長波長帯域は波長８〜１２μｍ帯域であることを特徴とする請求項５又は６に記載の高炉出銑滓の溶銑・溶融スラグ混合比率測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉の出銑口から流出する溶銑と溶融スラグの混合物（出銑滓）の混合比率及び温度を測定するための、高炉出銑滓の温度及び溶銑・溶融スラグ混合比率測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高炉操業において出銑口からの流出物温度は炉内の熱状況を判断する重要な指標の一つである。この温度が変動する場合は、熱分布が不均一であることなどが考えられ、好ましくない。このため、高炉の出銑口から流出する溶銑の温度推移を測定するための種々の方法が工夫されている。
【０００３】
高炉の出銑口から、溶銑と溶融スラグが混合された状態で流出し、その後スキンマー装置により溶銑と溶融スラグとが分離され、溶銑は溶銑樋に流されていく。出銑口から流出する溶銑と溶融スラグの混合物を、以下「出銑滓」という。また、出銑口から流出する出銑滓の温度を「出銑滓温度」という。
【０００４】
従来用いられている出銑滓温度測定方法として第１に、浸漬消耗型熱電対を用いてスキンマー装置において間欠的に溶銑温度を測定する方法が用いられている。測定精度・信頼性の高い測温が可能であるが、使い捨てにする貴金属熱電対プローブのコスト、人手入力の労力等の制約から出銑中数回の間欠的な測定に限られる。また、出銑開始から数十分間は溶銑から樋耐火物への抜熱が大きく、スキンマー装置において測温する溶銑温度は出銑時点の出銑滓温度より低い値とならざるを得ない。高炉の炉内状況を把握する上では出銑滓温度そのものが重要であり、スキンマー装置における溶銑温度と出銑口での出銑滓温度との差が誤差要因となる。
【０００５】
高温物体の温度を非接触で測温する方法として放射測温を用いることができる。物体の放射率が既知であれば、測定した放射輝度と放射率に基づいて物体の温度を測定することができる。特定波長の放射輝度測定結果とその波長における既知の分光放射率に基づいて測定する方法、あるいは全放射エネルギと全放射率とに基づいて測定する方法がある。
【０００６】
出銑口からの噴出流には溶銑と溶融スラグとが混在しており、溶銑と溶融スラグとでは放射率が異なる。そのため、高炉出銑口において放射測温を行い、溶銑の放射率を用いて溶銑温度を測定しようとした場合、溶融スラグの部分では放射率が異なるため誤った温度が測定されることとなる。
【０００７】
放射率が一定でない対象について放射測温を行う場合においては、放射エネルギーが検出可能である波長範囲内において極力短い波長を用いて測温を行うことにより測温誤差が小さくなることが知られている。この点については、プランクの黒体放射理論から導き出すことができる。そのため、１４００〜１６００℃の出銑滓温度領域では、波長０．５〜０．９μｍ程度の波長帯域が放射測温に用いられている。
【０００８】
放射測温において、測温対象の放射率が変動する問題に対処するため、２つ以上の観察波長で分光放射輝度を測定する方法が知られており、二色法と呼ばれている。波長の異なる２つの分光放射率の関係が比例関係を保って変動する場合、２つの分光放射輝度の比が温度のみに依存するので正確に温度を求めることが可能となる。
【０００９】
ところが、出銑滓の放射温度測定として前述の二色法を用いても、出銑滓の温度を必要な精度で測定することが困難であることがわかっている。溶銑分光放射率の波長依存性と、溶融スラグ分光放射率の波長依存性とが全く異なるため、溶銑と溶融スラグの混合比率が変化する際における分光放射率の変動において、波長の異なる２つの分光放射率の関係が一定定数の比例関係になり得ないからである。
【００１０】
スキンマー装置で溶銑と溶融スラグが分離された以降の溶銑樋において、溶銑温度を放射測温により連続的に測定する方法が知られている。しかし、溶銑樋の部位においても溶銑の上には溶融スラグなどが浮遊しており、この浮遊物が雑音源となって温度測定値の急変などが起こり、正確な温度測定が困難であった。特許文献１においては、溶銑の温度を非接触の温度計で測定する際、溶銑表面状態による特定の測温値パターンを検出分類し、パターンに応じたノイズ除去処理を行うことを特徴とする溶銑温度の検出方法が記載されている。また特許文献２には、高炉出銑樋を流れる溶銑の温度を放射温度計で測定する方法において、溶銑表面に溶銑と放射率の異なる鉱滓が存在する場合、測定データ上、溶銑と鉱滓とを区別することによって、鉱滓による測定誤差を自動的に補正し、精度良く溶銑温度を測定する方法が記載されている。
【００１１】
特許文献３には、出銑口から噴出する溶銑に光ファイバを浸漬して放射測温を行う方法が記載されている。光ファイバ放射温度計に接続された消耗型金属管被覆光ファイバを溶銑噴流中に送り込み、溶銑内部で直接熱放射を受光する。
【００１２】
特許文献４には、スラグのみを流出させて放射測温を行い、別途求めた溶銑温度とスラグ温度との関係に基づき溶銑温度を推定する方法が記載されている。この方法は、混銑車の耐火物容器等に収容された溶銑の温度を測定する方法であって、容器からスラグのみを流し出すことができる場合の測温方法である。高炉の出銑口では溶銑、溶融スラグが混在した状態で流出しており、スラグあるいは溶銑を意図的に選択して流出させることはできないので、出銑口から流出する溶銑の温度を測定するためにはこの方法を適用することはできない。
【００１３】
【特許文献１】特開平１−２３３３２９号公報
【特許文献２】特開平１−１８５４２２号公報
【特許文献３】特開平８−８２５５３号公報
【特許文献４】特開２００１−１１５２０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
従来、放射測温によって高炉の溶銑温度を測温する場合においては、溶融スラグによる測定誤差を極力排除する目的で、スキンマー装置で溶銑と溶融スラグを分離した後の溶銑樋における溶銑温度測定が行われていた。しかしこの方法では、出銑口から溶銑樋までの間で溶銑温度が降下し、この温度降下代が一定ではないため、出銑口における溶銑温度を精度良く測定することが困難であった。また、溶銑樋においても溶銑の上に溶融スラグが浮遊しており、たとえ特許文献１、２に記載の方法を用いたとしても、浮遊スラグに起因する温度測定誤差を十分に低減することは困難であった。
【００１５】
特許文献３に記載の方法においては、光ファイバ先端の昇降装置、メジャーロールからなる送り出し機構が必要であり、装置が大がかりになるとともに、出銑口からのガス噴出に起因して溶銑や溶融スラグが飛散することもあり、出銑口付近に置かれる装置の耐久性が懸念される。
【００１６】
本発明は、高炉の出銑口から流出する出銑滓の温度を簡易にかつ連続的に正確に測温するための高炉出銑滓温度測定方法を提供することを第１の目的とする。
【００１７】
高炉の出銑口から流出する溶銑と溶融スラグの混合比率によって評価されるスラグ流出状況は、高炉炉底部貯銑滓層の健全性を推定する一つの指標である。従って、溶銑と溶融スラグの混合比率を測定することができれば、高炉の健全性を評価するための貴重な情報となる。
【００１８】
前述のとおり、銑滓混合流はスキンマー装置で溶銑と溶融スラグに分離される。溶銑はトーピードカー（混銑車）に注入され、溶銑生成量はトーピードカーごと秤量される。一方、溶融スラグは水冷により固化して粉砕され搬出されるが、粉砕後に秤量されるため流出量がわかるまで数時間を要する。従って、出銑口から流出する出銑滓における溶銑と溶融スラグの混合比率をオンラインで知ることはできなかった。
【００１９】
本発明は、高炉の出銑口から流出する出銑滓の溶銑と溶融スラグの混合比率を測定する方法を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
即ち、本発明の要旨とするところは以下の通りである。
（１）高炉出銑口から流出する出銑滓の温度を放射測温法で測定するに際し、可視又は近赤外帯域（以下「短波長帯域」という。）、および遠赤外帯域（以下「長波長帯域」という。）の２つの波長で分光放射輝度を測定し、長波長帯域での測定分光放射輝度Ｌmeas, LWに基づいて溶銑と溶融スラグとの混合比率Ｒを求め、求めた混合比率Ｒ、短波長帯域での溶銑の分光放射率εm,SWと溶融スラグの分光放射率εs,SW、及び短波長帯域での測定分光放射輝度Ｌmeas, SWに基づいて、出銑滓の温度Ｔを定めることを特徴とする高炉出銑滓温度測定方法。
（２）長波長帯域での測定分光放射輝度Ｌmeas, LWに基づいて溶銑と溶融スラグとの混合比率Ｒを求めるに際し、測定分光放射輝度Ｌmeas, LWから出銑滓の長波長分光放射率εLWを求め、予め求めておいた長波長帯域での溶銑分光放射率εm,LWと溶融スラグ分光放射率εs,LWと出銑滓の長波長分光放射率εLWとから溶銑と溶融スラグとの混合比率Ｒを算出し、あるいは、予め求めておいた該長波長帯域での溶銑の分光放射輝度Ｌm, LWと溶融スラグの分光放射輝度Ｌs, LWと、測定分光放射輝度Ｌmeas, LWとから溶銑と溶融スラグとの混合比率Ｒを算出することを特徴とする上記（１）に記載の高炉出銑滓温度測定方法。
（３）出銑滓の温度Ｔを定めるに際し、溶銑と溶融スラグとの混合比率Ｒ及び短波長帯域での溶銑の分光放射率εm,SWと溶融スラグの分光放射率εs,SWから、短波長帯域での出銑滓の分光放射率εSWを求め、これと短波長帯域での測定分光放射輝度Ｌmeas, SWとを対比することによって出銑滓の温度Ｔを定めることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の高炉出銑滓温度測定方法。
（４）短波長帯域は波長０．５〜１．５μｍ帯域であり、長波長帯域は波長８〜１２μｍ帯域であることを特徴とする上記（１）乃至（３）のいずれかに記載の高炉出銑滓温度測定方法。
（５）高炉出銑口から流出する出銑滓について遠赤外帯域（以下「長波長帯域」という。）の波長で分光放射輝度を測定し、この測定分光放射輝度Ｌmeas, LWに基づいて溶銑と溶融スラグとの混合比率Ｒを求めることを特徴とする高炉出銑滓の溶銑・溶融スラグ混合比率測定方法。
（６）測定分光放射輝度Ｌmeas, LWから出銑滓の長波長分光放射率εLWを求め、予め求めておいた長波長帯域での溶銑分光放射率εm,LWと溶融スラグ分光放射率εs,LWと出銑滓の長波長分光放射率εLWとから溶銑と溶融スラグとの混合比率Ｒを算出し、あるいは、予め求めておいた長波長帯域での溶銑の分光放射輝度Ｌm, LWと溶融スラグの分光放射輝度Ｌs, LWと、測定分光放射輝度Ｌmeas, LWとから溶銑と溶融スラグとの混合比率Ｒを算出することを特徴とする上記（５）に記載の高炉出銑滓の溶銑・溶融スラグ混合比率測定方法。
（７）長波長帯域は波長８〜１２μｍ帯域であることを特徴とする上記（５）又は（６）に記載の高炉出銑滓の溶銑・溶融スラグ混合比率測定方法。
【００２１】
なお上記本発明において、短波長帯域での溶銑の分光放射率εm,SWと溶融スラグの分光放射率εs,SWについては、測定に先立って予め求めておく。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、放射測温の精度を決める放射率をオンラインで測定しつつ放射測温を行うことができるので、溶銑とスラグが未知の比率で混在するため放射率が変動する高炉出銑噴流について、精度の高い測温が可能である。
【００２３】
放射測温の特徴として、出銑口付近に装置を設置する必要がなく、離れた場所から遠隔測定するので、溶銑・スラグの熱放射、スプラッシュなどの環境対策が簡便である。また、連続的な測定が可能であり、出銑温度の変化、推移から高炉内部の熱状況を今まで以上に迅速かつ正確に把握できるようになり、高炉操業をより安定させることができる。
【００２４】
また本発明は、高炉の出銑口から流出する溶銑と溶融スラグの混合比率をオンラインで評価することができるので、高炉炉底部貯銑滓層の健全性を精度良く推定することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
まず、従来の放射測温法を用いて出銑滓の温度を測定する際における問題点について説明する。
【００２６】
前述のとおり、出銑口からは溶銑と溶融スラグとが混合した状態で噴出する。出銑初期と末期の短時間は溶銑あるいは溶融スラグのみであることもあるが、通常の出銑中は溶銑と溶融スラグが液体として混合された状態で流出している。溶銑と溶融スラグの混合比は常に変動し、出銑口付近においてオンラインでこの混合比を求めることもできない。前述のとおり溶銑と溶融スラグとでは放射率が異なる。そのため、放射率として溶銑の放射率を用いて放射測温を行うと、放射測温観察視野に溶融スラグが存在する瞬間には測定温度が実際の温度より高い方にずれる誤差が生じることとなる。
【００２７】
従来、溶銑と溶融スラグとの波長毎の分光放射率は詳細に調べられていなかった。特に高温溶融状態の高炉スラグの分光放射率の赤外域での波長依存性は知られていなかった。そこで本発明者は、溶銑、溶融スラグのそれぞれの分光放射率を実験によって調査した。その結果、図１に示すように、溶銑の分光放射率は波長が長くなるに従って漸減し、一方で溶融スラグの分光放射率には波長１．３μｍ付近に極小値があり、それより長波長側では波長が長くなるに従って漸増することが明らかになった。
【００２８】
出銑滓の放射測温に二色法を用いても正確な温度測定ができなかった理由は、溶銑と溶融スラグとの分光放射率の波長依存性の上記特徴に起因するものであった。例えば、波長２μｍを短波長側とし、波長１０μｍを長波長側として二色法を用いる場合を想定する。出銑滓が１００％溶銑であって放射率が最も低くなる場合、短波長の分光放射率は長波長の分光放射率よりも大きな値となる。一方、出銑滓が１００％溶融スラグであって放射率が最も高くなる場合、短波長の分光放射率は長波長の分光放射率よりも小さな値となる。即ち、溶銑と溶融スラグの混合比率が変動して放射率が変動するに際し、短波長側の分光放射率と長波長側の分光放射率との比が一定に保持されず、比例関係を保たないのである。これでは、出銑滓温度を二色法で測定することは不可能である。
【００２９】
測定対象の放射率が一定でない場合においては、放射光の光量が検出可能な範囲で観察波長を極力短波長にすることで、放射測温の測温誤差が小さくなることが知られている。この点はプランクの黒体放射理論から導かれる。高炉出銑温度域が１５００〜１６００℃であることから、波長０．５〜０．９μｍ程度が放射測温に用いられていた。さらに図１から分かるように、波長１．５μｍ付近に溶銑と溶融スラグとの分光放射率差が最も小さい領域があることから、測温誤差の少ない測定波長範囲を波長１．５μｍの範囲まで広げることができる。
【００３０】
しかし、短波長領域での放射測温で測温誤差が少ないといっても、高炉出銑滓の測温精度として要求される精度を実現することは困難である。図２は、波長０．６μｍにおける溶銑と溶融スラグそれぞれの分光放射輝度の温度変化をプランクの黒体放射理論式に基づいて計算したグラフである。出銑滓の温度はおおよそ１５００〜１６００℃の範囲にあるので、この温度範囲について示している。例えば、ある瞬間に出銑滓を波長０．６μｍで放射測温した分光放射輝度が１７００（W/sr/μm/m2）であったとする。その瞬間における出銑滓が１００％溶銑であると仮定すれば温度は１５８０℃と算出されるが、出銑滓が１００％溶融スラグであると仮定すれば温度は１５００℃と算出される。即ち、出銑滓の溶銑と溶融スラグの混合比率の想定次第で、測定温度誤差が８０℃も存在することとなる。これでは、溶銑の温度を管理するのに必要な精度は得られない。
【００３１】
ところで、波長１０μｍの長波長領域（遠赤外域）において、図２と同様に横軸を温度（１５００〜１６００℃）とし、溶銑と溶融スラグそれぞれの分光放射輝度を計算して図示すると、図３のようになる。図３からは、実際の出銑滓を放射測温して放射輝度が得られたとして、その出銑滓の溶銑と溶融スラグの混合比率の想定次第で温度測定値が極めて大きく変動することが明らかである。放射率が変動する対象を放射測温するに際し、長波長領域が用いられなかったのもまさにこの理由による。
【００３２】
図３からも明らかなように、波長１０μｍの長波長領域では、出銑滓の温度範囲である１５００〜１６００℃の範囲における溶銑・溶融スラグそれぞれの放射輝度の変動はわずかであり、高々±５％以内である。それに対し、この温度領域において、出銑滓が１００％溶銑である場合と１００％溶融スラグである場合とでは放射輝度が大きく異なり、その差は、溶銑であって温度がこの範囲で１００℃変動したときの放射輝度の差に比較してはるかに大きい。この事実から、遠赤外帯域において出銑滓（温度は１５００〜１６００℃の範囲内）の分光放射輝度を測定すれば、当該出銑滓の溶銑と溶融スラグの混合比率がわずかな誤差範囲で算出できることが導き出される。
【００３３】
長波長帯域での放射輝度測定に基づいて上記のように出銑滓の溶銑と溶融スラグの混合比率Ｒ（以下単に「混合比率Ｒ」ともいう。）を算出することができる。これから第１に、本発明の第２の目的である、高炉の出銑口から流出する出銑滓の溶銑と溶融スラグの混合比率を測定することが可能であることが明らかである。
【００３４】
一方、短波長帯域において、溶銑の放射率と溶融スラグの放射率がそれぞれわかっているのであるから、混合比率Ｒがわかれば、短波長帯域での出銑滓の放射率を算出することができる。従って第２に、長波長帯域の測定の結果として算出した混合比率Ｒを用い、短波長帯域における出銑滓の放射率を算出し、長波長帯域の測定と同時に出銑滓の同一箇所について短波長帯域での放射輝度測定を行えば、短波長帯域における算出した出銑滓の放射率と測定した出銑滓の放射輝度測定結果とから、本発明の第１の目的である出銑滓の温度を精度良く測定できることがわかる。
【００３５】
本発明は以上のような知見に基づいてなされたものであり、高炉出銑口から流出する出銑滓の温度を放射測温法で測定するに際し、可視又は近赤外帯域（短波長帯域）、および遠赤外帯域（長波長帯域）の２つの波長で分光放射輝度を測定し、長波長帯域での測定分光放射輝度Ｌmeas, LWに基づいて溶銑と溶融スラグとの混合比率Ｒを求め、求めた混合比率Ｒ、短波長帯域での溶銑の分光放射率εs,SWと溶融スラグの分光放射率εm,SW、及び短波長帯域での測定分光放射輝度Ｌmeas, SWに基づいて、出銑滓の温度Ｔを定めることを特徴とする高炉出銑滓温度測定方法である。
【００３６】
また、高炉出銑口から流出する出銑滓について遠赤外帯域（長波長帯域）の波長で分光放射輝度を測定し、この測定分光放射輝度Ｌmeas, LWに基づいて溶銑と溶融スラグとの混合比率Ｒを求めることを特徴とする高炉出銑滓の溶銑・溶融スラグ混合比率測定方法である。
【００３７】
ここで、短波長帯域での溶銑の分光放射率εm,SWと溶融スラグの分光放射率εs,SWについては、測定に先立って予め求めておく。
【００３８】
以下、具体的に説明する。
【００３９】
長波長帯域での測定分光放射輝度Ｌmeas, LWに基づいて溶銑と溶融スラグとの混合比率Ｒを求めるに際し、２つの方法のいずれかを用いることができる。第１は、測定分光放射輝度Ｌmeas, LWから出銑滓の長波長分光放射率εLWを求め、予め求めておいた長波長帯域での溶銑分光放射率εm,LWと溶融スラグ分光放射率εs,LWと上記出銑滓の長波長分光放射率εLWとから溶銑と溶融スラグとの混合比率Ｒを算出する方法である。第２は、予め求めておいた該長波長帯域での溶銑の分光放射輝度Ｌm, LWと溶融スラグの分光放射輝度Ｌs, LWと、測定分光放射輝度Ｌmeas, LWとから溶銑と溶融スラグとの混合比率Ｒを算出する方法である。
【００４０】
上記第１の方法においてはまず、測定した長波長帯域の分光放射輝度Ｌmeas, LWから下記（１）式を用いて長波長分光放射率εLWを演算する。このとき温度は１５００〜１６００℃範囲におけるいずれの温度でも良いが、ここでは１５００℃から１６００℃の中間値である１５５０℃と仮定する。
εLW＝Ｌmeas, LW／Ｌb,LW(1550℃)        （1）
ここで、Ｌmeas, LW：長波長での放射輝度測定値、Ｌb,LW(1550℃)：長波長観察波長、1550℃におけるプランクの黒体放射輝度である。
【００４１】
本発明においては、出銑滓温度が１５００〜１６００℃の範囲内であることが予め判明しているので、長波長分光放射率εLWを演算するために用いる黒体放射輝度Ｌb,LWの温度を、出銑滓温度の想定範囲内における一定の温度として定めることができる。上記（１）式においては、Ｌb,LWの温度を１５５０℃としている。これにより前述した通り、出銑滓の実際の温度が上記仮定した１５５０℃から±５０℃の範囲内で外れていたとしても、長波長分光輝度は±５％以内の変動に収まるので、長波長分光放射率についても±５％以内の精度で求めることができるので好ましい。
【００４２】
出銑滓の長波長分光放射率εLWは、長波長帯域での溶銑分光放射率εm,LWと溶融スラグ分光放射率εs,LWと溶銑とスラグの混合比率Ｒに基づいて、
εLW＝εm,LW・Ｒ＋εs,LW・（１−Ｒ）
のように関係づけられる。このことから逆に、出銑滓の長波長分光放射率εLW、溶銑の長波長分光放射率εm,LWと溶融スラグの長波長分光放射率εs,LWから溶銑・スラグ混合比率Ｒを下記（２）式によって推定することができる。
Ｒ＝（εs,LW−εLW）／（εs,LW−εm,LW）    （2）
ここで、εs,LW：予め測定した長波長帯域のスラグの分光放射率、εm,LW：予め測定した長波長帯域の溶銑の分光放射率である。また、混合比率Ｒは、出銑滓中に溶銑が占める比率として定める。
【００４３】
上記第２の方法においては、まず、長波長帯域での溶銑の分光放射輝度Ｌm, LWと溶融スラグの分光放射輝度Ｌs, LWとを求めておく。これらの値は、温度が１５００℃から１６００℃の中間値である１５５０℃と仮定して、溶銑の長波長分光放射率εm,LWと溶融スラグの長波長分光放射率εs,LWから定めることができる。これらの値及び測定分光放射輝度Ｌmeas, LWに基づいて、溶銑・スラグ混合比率Ｒを下記式によって推定することができる。
Ｒ＝（Ｌs,LW−Ｌmeas, LW）／（Ｌs,LW−Ｌm,LW）
【００４４】
以上第１の方法又は第２の方法によって混合比率Ｒを求めた後、この混合比率Ｒと、短波長帯域での溶銑の分光放射率εm,SWと溶融スラグの分光放射率εs,SW、及び短波長帯域での測定分光放射輝度Ｌmeas, SWに基づいて、出銑滓の温度Ｔを定める。
【００４５】
ここにおいて、可視または近赤外の短波長帯域においても、出銑滓の分光放射率の値は溶銑とスラグの混合比率Ｒで決まると考えられる。従って、出銑滓の温度Ｔを定めるに際し、溶銑と溶融スラグとの混合比率Ｒ及び短波長帯域での溶銑の分光放射率εm,SWと溶融スラグの分光放射率εs,SWから、短波長帯域での出銑滓の分光放射率εSWを求め、分光放射率εSWと短波長帯域での測定分光放射輝度Ｌmeas, SWと対比することによって出銑滓の温度Ｔを定めることとすると好ましい。
【００４６】
すなわち、下記（３）式に基づいて短波長帯域での出銑滓の分光放射率εSWを求める。
εSW＝εs,SW−Ｒ・（εs,SW−εm,SW）    （3）
ここで、εs,SW：予め測定した短波長帯域の溶融スラグの分光放射率、εm,SW：予め測定した短波長帯域の溶銑の分光放射率である。
【００４７】
短波長での分光放射輝度計測値Ｌmeas, SWと温度Ｔとの関係は以下の式で表現される。
Ｌmeas, SW＝εSW・Ｌb,SW(Ｔ)                      （4）
Ｌb,SW(Ｔ)＝ｃ1λSW-5・ｅｘｐ（−ｃ2／λSW ／Ｔ）      （5）
ここで、λSW：可視または近赤外観察波長、ｃ1：プランクの第１定数、ｃ2：プランクの第２定数である。
【００４８】
（４）、（５）式を温度Ｔについて解くと、
Ｔ＝−（ｃ2／λSW）／ｌｎ｛（Ｌmeas, SW／εSW)／(ｃ1λSW-5）｝  （6）
となる。
【００４９】
本発明において、短波長帯域は波長０．５〜１．５μｍ帯域であり、長波長帯域は波長８〜１２μｍ帯域であることとすると好ましい。短波長帯域を波長０．５〜１．５μｍ帯域とすれば、放射率が推定された後の測定誤差が十分に小さくなる。また、長波長帯域で分光放射率を求める際には、遠赤外の波長が長い光ほど良いが、実用上は波長８〜１２μｍに大気の窓と呼ばれる光路上の吸収が少ない波長域が適している。
【００５０】
可視または近赤外での分光放射率εSWが±５％の精度で推定できれば、温度Ｔの放射率起因誤差は±５℃程度になり、出銑温度管理に十分な精度を得ることができる。
【実施例】
【００５１】
高炉の出銑口から流出する出銑滓の温度及び出銑滓の溶銑と溶融スラグの混合比率Ｒを測定する目的で本発明を実施した。可視または近赤外の短波長帯域については、波長０．６μｍで放射輝度を観察した。遠赤外の長波長帯域については、波長１０μｍで放射輝度を観察した。
【００５２】
図４に示すように、出銑口１から流出する出銑滓２を横方向から観察した。波長０．６μｍを検出する短波長検出放射計４と波長１０μｍを検出する長波長検出放射計５を並べて配置し、両者が出銑滓２の同一観察点７を捉えるように光軸をセットした。短波長検出放射計４、長波長検出放射計５それぞれの出力信号は演算装置６に入力され、ここで前述の（１）〜（５）式に基づいた放射率演算、混合比率Ｒの演算、温度算出が実行される。演算装置６は具体的にはパソコンを用いた。出銑滓温度Ｔの算出結果はパソコンの画面にグラフ表示されると共に、パソコン内部の記憶装置に保存される。
【００５３】
本発明方法で出銑途中の出銑滓２の温度推移を測定し、人手による浸漬消耗型熱電対を出銑口近傍で実施した測定値と比較した（図５）。本発明方法による放射測温（図中の一点鎖線）と従来方式の熱電対測定（図中の■）が良く一致することが確認された。本発明に基づく放射測温は連続的な温度推移が観察できることが特徴である。
【００５４】
本発明方法で出銑途中の出銑滓２の溶銑と溶融スラグの混合比率Ｒ推移を測定し、図６に実線で示した。混合比率Ｒは、出銑滓の表面に現れる溶銑と溶融スラグの面積比を表しており、これは同時に、出銑滓における溶銑と溶融スラグの体積比に相当する。なお、図６中の破線は、トーピードカーに注入後に秤量した溶銑秤量値と、スラグを水冷したあとに秤量したスラグ秤量値とに基づいて、溶銑と溶融スラグの体積比を算出した結果である。質量から体積への変換は、溶銑の比重６．８、スラグの比重２．８として計算した。当然ながら、破線については１回の出銑における全出銑量の平均値であり、評価結果が判明するのは出銑から数時間経過後となる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】溶銑と溶融スラグの分光放射率の波長依存性を示す図である。
【図２】波長０．６μｍ（短波長）、温度１５００〜１６００℃における溶銑とスラグの放射輝度の温度依存性を示す図である。
【図３】波長１０μｍ（長波長）、温度１５００〜１６００℃における溶銑とスラグの放射輝度の温度依存性を示す図である。
【図４】本発明を用いて出銑滓の温度を測定する状況を示す斜視概念図である。
【図５】本発明による出銑滓の温度測定結果を示す図である。
【図６】本発明による出銑滓の溶銑・溶融スラグ混合比率測定結果を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１  出銑口
２  出銑滓
３  出銑樋
４  短波長検出放射計
５  長波長検出放射計
６  演算装置
７  観察点
【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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