(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
転炉から取鍋に向かって流出する、溶鋼及びスラグを含む溶鋼流を逐次撮像して複数の撮像画像を取得するものであって、溶鋼のみが流出されているときから撮像を開始する撮像工程と；
前記各撮像画像を構成する各画素の濃度に対応する濃度パラメータを横軸とし、前記濃度パラメータを持つ前記画素の合計数である画素数を縦軸とするヒストグラムを前記各撮像画像について作成するヒストグラム作成工程と；
前記各ヒストグラムについて、前記画素数が最大値である最大ピーク点を検出する最大ピーク点検出工程と；
前記各ヒストグラムの最大ピーク点が前記スラグまたは前記溶鋼のいずれに対応するかを判定する最大ピーク点種別判定工程と；
を有し、
前記最大ピーク点種別判定工程でｎ枚目（ｎ≧２）の撮像画像のヒストグラムの最大ピーク点Ｐｎを判定する際：
ｎ−１枚目の撮像画像のヒストグラムにおける最大ピーク点Ｐｎ−１の濃度パラメータＴｎ−１に対する、前記最大ピーク点Ｐｎの濃度パラメータＴｎの変化量ΔＴが所定値以上である場合、前記最大ピーク点Ｐｎが前記スラグに対応すると判定し；
一方、前記変化量ΔＴが前記所定値未満の場合、最大ピーク点が前記溶鋼と判定されたｊ枚目（ｊ≦ｎ−１）の撮像画像のヒストグラムにおける最大ピーク点Ｐｊの濃度パラメータＴｊに対する前記濃度パラメータＴｎの変化量ΔＴ’が前記所定値以上であれば、前記最大ピーク点Ｐｎが前記スラグに対応すると判定し、前記変化量ΔＴ’が前記所定値未満であれば、前記最大ピーク点Ｐｎが前記溶鋼に対応すると判定する；
ことを特徴とする溶鋼流中のスラグ検出のためのヒストグラム作成方法。
【請求項２】
前記最大ピーク点種別判定工程で、
前記最大ピーク点Ｐｊとして、前記ｎ枚目の撮像画像よりも前に取得され且つ前記ｎ枚目の撮像画像に最も取得順序が近いと共に最大ピーク点が前記溶鋼と判定された撮像画像でのヒストグラムにおける最大ピーク点を用いる
ことを特徴とする請求項１に記載の溶鋼流中のスラグ検出のためのヒストグラム作成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶鋼流中のスラグ検出方法に関する。
本願は、２０１７年２月１４日に日本に出願された特願２０１７−０２５４４１号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
転炉から取鍋への出鋼の際、転炉を傾動させ転炉から取鍋に向かって溶鋼流を流出させるのが一般的である。この際、スラグを転炉内に残留させ、溶鋼のみを転炉から取鍋に流出させることが理想的である。しかしながら、転炉から取鍋に向かって流出する溶鋼流中には、出鋼初期においては実質的に溶鋼のみが存在するものの、出鋼中期から出鋼末期においては溶鋼とスラグとが存在するのが一般的である。このため、スラグの流出を抑制しようとすると、転炉内の溶鋼の残留量が増大し、歩留まりが低くなるおそれがある。【０００３】
一方、転炉内の溶鋼の残留量を低減しようとすると、溶鋼と共にスラグが取鍋に向かって流出するため、取鍋内にスラグが多く存在することとなる。その結果、取鍋からのスラグの吹きこぼれが発生したり、後工程である２次精錬工程において溶鋼の成分外れが発生する等の問題が生じるおそれがある。【０００４】
そこで、転炉から取鍋に向かって流出する溶鋼流中のスラグを検出すると共にスラグの流出量を定量化して、このスラグ流出量を転炉の出鋼操業において要求される範囲に制御することが望まれている。【０００５】
スラグの放射率は溶鋼の放射率よりも高いため、溶鋼流を撮像すると、スラグが存在する部位では、スラグが存在しない溶鋼のみの部位に比べて明るく撮像される。換言すれば、溶鋼流を撮像して得られた撮像画像におけるスラグに対応する画素領域の濃度（グレイレベル）は、溶鋼に対応する画素領域の濃度に比べて大きくなる。この原理を用いてスラグを検出する技術として、例えば特許文献１及び２に記載の方法がある。【０００６】
特許文献１は、溶鋼流（タップストリーム）を撮像し、撮像画像の画素領域が予め手動で設定した濃度（グレイレベル）の範囲内にあるか否かで、溶鋼に対応する画素であるかスラグに対応する画素であるかを決定し、スラグに対応する画素の数を、スラグに対応する画素の数と溶鋼に対応する画素の数との和で除算して得られた値が所定のしきい値を超えた場合にタッピングを停止する方法を開示している。
すなわち、特許文献１の上記方法では、撮像画像における、予め手動設定した濃度範囲内にある画素領域がスラグに対応する画素領域であると判定することで、溶鋼流中のスラグを検出している。【０００７】
しかしながら、溶鋼流の温度は、鋼種または出鋼操業の条件に応じて、例えば１００℃以上も変化する。この場合、撮像画像における、溶鋼およびスラグに対応する画素領域の濃度も大きく変化することとなる。したがって、特許文献１の上記方法では、上記所定のしきい値として固定値を用いるため、転炉の出鋼操業の条件等が変化した場合、精度良くスラグを検出することが難しい。【０００８】
特許文献２は、溶鋼流を撮像して得られた撮像画像について、濃度（輝度）を横軸とし、画素数を縦軸とした濃度（輝度）ヒストグラムを作成し、この濃度ヒストグラムを用いてスラグを検出する方法を開示している。具体的には、特許文献２の上記方法では、濃度ヒストグラムにおける、画素数が最大である最大ピーク点（最大ピーク位置）が溶鋼に対応するとみなし、最大ピーク点の横軸方向のバラツキσを考慮した濃度値（輝度値）Ｎ１以上の画素を溶鋼と判定すると共に、濃度値Ｎ１にバイアス値Ｂを加算した濃度値（輝度値）Ｎ２以上の画素をスラグと判定している。【０００９】
特許文献２の上記方法によれば、撮像画像における、溶鋼およびスラグに対応する画素領域の濃度が例えば鋼種に応じて大きく変化した場合、最大ピーク点も変化し、この変化に応じてスラグに対応する画素領域を検出するための濃度値Ｎ２が自動的に変更されることになると考えられる。このため、特許文献２の上記方法によれば、特許文献１の上記方法のような固定のしきい値（濃度範囲）を用いる場合に生じ得る前述のような問題をある程度解決可能であると考えられる。【００１０】
しかしながら、本発明者らが検討したところ、濃度ヒストグラムにおける最大ピーク点が必ずしも溶鋼に対応するとは限らず、スラグに対応する場合もあることが分かった。したがって、最大ピーク点が常に溶鋼に対応するとみなして、濃度値Ｎ２を決定する特許文献２の上記方法では、精度良くスラグを検出することが難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】日本国特開２００１−１０７１２７号公報
【特許文献２】日本国特開２００６−２１３９６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、転炉等における出鋼操業の条件等が変化した場合であっても、溶鋼流中のスラグを精度良く検出可能な溶鋼流中のスラグ検出のためのヒストグラム作成方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するため、本発明者らは鋭意検討を行った。
まず、本発明者らは、赤外光域に主感度を有する熱画像カメラ（サーモグラフィ）を撮像手段として用い、出鋼初期、出鋼中期、および出鋼末期に亘る各種の溶鋼流を撮像し、多数の撮像画像を得た。そして、これらの撮像画像の各々について、温度を横軸とし、画素数を縦軸としたヒストグラムを作成したところ、例えば１０００〜２０００℃の横軸の温度域において、縦軸の画素数が最大値である最大ピーク点が存在する場合があり、当該最大ピーク点が低温側に位置する場合もあれば、当該最大ピーク点が高温側に位置する場合もあることを見出した。【００１４】
次いで、本発明者らは、溶鋼流中にスラグが存在しない場合または極めて少量しか存在しない場合（例えば、出鋼初期〜出鋼中期）には、ヒストグラムにおいて、最大ピーク点は溶鋼に対応してかつ低温側に位置することを見出すと共に、スラグが多量に存在する場合（例えば、出鋼末期において目視で容易に観察できる程度に溶鋼流中にスラグが存在する場合）には、最大ピーク点はスラグに対応してかつ高温側に位置することを見出した。しかしながら、前述のように、溶鋼流の温度は鋼種または出鋼操業の条件に応じて変化する。そのため、固定のしきい値を用いて、最大ピーク点が当該固定のしきい値の低温側および高温側のどちらに位置するかを判定することで、最大ピーク点が溶鋼およびスラグのどちらに対応するかを判定した場合、精度良くスラグを検出することは難しい。【００１５】
そこで、本発明者らは更に鋭意検討を行った結果、溶鋼流中にスラグが存在しない場合または溶鋼流中にスラグが極めて少量しか存在しない場合、最大ピーク点の温度変化量が小さい（例えば、０．２秒当たりの温度変化量が１００℃未満である）ことを見出した。具体的には、転炉で精錬された溶鋼は、一般に、精錬時に転炉内で上吹き又は上底吹きの吹錬により攪拌されているため、温度バラツキが小さい。そのため、転炉から流出する溶鋼流は温度バラツキが小さく、例えば０．２秒当たりの温度変化量が１００℃未満である。【００１６】
そして、本発明者らは、溶鋼に比べてスラグは白色度合い（輝度）が高い（溶鋼の放射率に比べてスラグの放射率が概ね１．５倍程度である）ために、溶鋼の放射率で温度を測定した際、スラグの温度は実温度よりも見かけ上は少なくとも１００℃以上、多くの場合は数百℃程度（例えば３００〜６００℃）高い温度で検出される現象に着目した。当該現象を利用すれば、実際の温度が同程度である溶鋼とスラグ（すなわち、転炉から流出する、溶鋼とスラグを含む溶鋼流）について、溶鋼とスラグの見かけの相対温度差を顕著とすることができ、この見かけの相対温度差を用いれば、溶鋼流中のスラグを精度良く検出できることを見出した。【００１７】
上記の知見に基づき、本発明は、上記課題を解決するために以下を採用する。
（１）本発明の一態様に係る溶鋼流中のスラグ検出のためのヒストグラム作成方法は、転炉から取鍋に向かって流出する、溶鋼及びスラグを含む溶鋼流を逐次撮像して複数の撮像画像を取得するものであって、溶鋼のみが流出されているときから撮像を開始する撮像工程と；前記各撮像画像を構成する各画素の濃度に対応する濃度パラメータを横軸とし、前記濃度パラメータを持つ前記画素の合計数である画素数を縦軸とするヒストグラムを前記各撮像画像について作成するヒストグラム作成工程と；前記各ヒストグラムについて、前記画素数が最大値である最大ピーク点を検出する最大ピーク点検出工程と；前記各ヒストグラムの最大ピーク点が、前記スラグまたは前記溶鋼のいずれに対応するかを判定する最大ピーク点種別判定工程と；を有し、前記最大ピーク点種別判定工程でｎ枚目（ｎ≧２）の撮像画像のヒストグラムの最大ピーク点Ｐｎを判定する際：ｎ−１枚目の撮像画像のヒストグラムにおける最大ピーク点Ｐｎ−１の濃度パラメータＴｎ−１に対する、前記最大ピーク点Ｐｎの濃度パラメータＴｎの変化量ΔＴが所定値以上である場合、前記最大ピーク点Ｐｎが前記スラグに対応すると判定し；一方、前記変化量ΔＴが前記所定値未満の場合、最大ピーク点が前記溶鋼と判定されたｊ枚目（ｊ≦ｎ−１）の撮像画像のヒストグラムにおける最大ピーク点Ｐｊの濃度パラメータＴｊに対する前記濃度パラメータＴｎの変化量ΔＴ’が前記所定値以上であれば、前記最大ピーク点Ｐｎが前記スラグに対応すると判定し、前記変化量ΔＴ’が前記所定値未満であれば、前記最大ピーク点Ｐｎが前記溶鋼に対応すると判定する。
（２）上記（１）に記載の態様において、前記最大ピーク点種別判定工程で、前記最大ピーク点Ｐｊとして、前記ｎ枚目の撮像画像よりも前に取得され且つ前記ｎ枚目の撮像画像に最も取得順序が近いと共に最大ピーク点が前記溶鋼と判定された撮像画像でのヒストグラムにおける最大ピーク点を用いてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の上記各態様によれば、転炉等における出鋼操業の条件等が変化した場合であっても、溶鋼流中のスラグを精度良く検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係るスラグ検出方法に用いられるスラグ検出装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】上記スラグ検出方法の概略手順を示すフロー図である。
【図３】図２に示す最大ピーク点種別判定工程ＳＴ４の概略手順を示すフロー図である。
【図４Ａ】図２に示す撮像工程ＳＴ１において取得される撮像画像の一例を示す図である。
【図４Ｂ】図２に示すヒストグラム作成工程ＳＴ２において、図４Ａの撮像画像に基づいて作成されたヒストグラムを示す図である。
【図５Ａ】図２に示す撮像工程ＳＴ１において取得される撮像画像の一例であって、図４Ａと異なる例を示す図である。
【図５Ｂ】図２に示すヒストグラム作成工程ＳＴ２において、図５Ａの撮像画像に基づいて作成されたヒストグラムを示す図である。
【図６】所定値Ｔｈ１の決定方法の一例を説明するための図である。
【図７】図２に示す最大ピーク点種別判定工程ＳＴ４を説明するための図である。
【図８】図２に示す第１判定工程ＳＴ５において決定される第１しきい値を説明するための図である。
【図９Ａ】図２に示す撮像工程ＳＴ１において取得される撮像画像の一例であって、図４Ａ及び図５Ａと異なる例を示す図である。
【図９Ｂ】図２に示すヒストグラム作成工程ＳＴ２において、図９Ａの撮像画像に基づいて作成されたヒストグラムを示す図であって、第２判定工程ＳＴ６において決定される第２しきい値を説明するための図である。
【図１０Ａ】特許文献２に記載のスラグ検出方法を説明するための図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａのヒストグラムの作成に用いられた撮像画像を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る溶鋼流中のスラグ検出方法（以下、単に「スラグ検出方法」とも言う）について説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については同一符号を付すことにより、それらの重複説明を省略する。
まず、本実施形態に係るスラグ検出方法に用いられるスラグ検出装置１００の構成について説明する。
【００２１】
＜本実施形態に係るスラグ検出装置１００の構成＞
図１は、スラグ検出装置１００の概略構成を示す模式図である。なお、図１において、溶鋼Ｍ及びスラグＳを収容する転炉３は断面で示している。
図１に示すように、スラグ検出装置１００は、転炉３から取鍋４への出鋼の際、傾動させた転炉３の出鋼口３１から取鍋４に向かって流出する溶鋼流Ｆ中のスラグＳを検出するために用いられる。
【００２２】
ここで、転炉３から取鍋４へ出鋼する前の状態（すなわち、転炉３を傾ける前の状態）では、転炉３内において、溶鋼ＭとスラグＳとがある程度分離している（転炉３内の溶鋼Ｍの表面上にスラグＳが位置している）。そのため、転炉３を傾けると、転炉３の側面に設けられた出鋼口３１から溶鋼Ｍが最初に流出し、その後のある時点からスラグＳが流出し始める。すなわち、出鋼初期における溶鋼流Ｆは主として溶鋼Ｍからなるが、例えば出鋼中期〜出鋼末期における溶鋼流ＦはスラグＳ及び溶鋼Ｍを含む。
【００２３】
スラグ検出装置１００は、転炉３の出鋼口３１から取鍋４に向かって略鉛直に流出する溶鋼流Ｆを略水平方向から撮像する撮像手段１と、この撮像手段１に接続された画像処理手段２とを備えている。
【００２４】
撮像手段１としては、例えば、赤外光域に主感度を有する熱画像カメラ（サーモグラフィ）、または可視光域に主感度を有するＣＣＤカメラなどを用いることができる。これら熱画像カメラ（サーモグラフィ）および上記ＣＣＤカメラとしては、例えば市販のものを用いることができる。
本実施形態では、撮像手段１として、赤外光域に主感度を有する熱画像カメラを用いている。なお、本実施形態のように熱画像カメラ（サーモグラフィ）を用いる場合、撮像画像における画素領域の温度又は濃度（温度に換算する前の濃度）の値を算出可能である。一方、ＣＣＤカメラを用いる場合、当該画素領域の濃度の値を算出可能である。
【００２５】
画像処理手段２は、例えば、後述のヒストグラム作成工程ＳＴ２等を実行するための所定のプログラムがインストールされた汎用のパーソナルコンピュータから構成される。なお、画像処理手段２は、撮像手段１で得られた撮像画像を表示するためのモニターを有している。
【００２６】
本実施形態に係るスラグ検出方法はスラグ検出装置１００を用いて実行される。以下、本実施形態に係るスラグ検出方法について説明する。
【００２７】
＜本実施形態に係るスラグ検出方法＞
図２は、本実施形態に係るスラグ検出方法の概略手順を示すフロー図である。また、図３は、図２に示す最大ピーク点種別判定工程ＳＴ４の概略手順を示すフロー図である。
本実施形態に係るスラグ検出方法は、転炉３から取鍋４に向かって流出する、溶鋼Ｍ及びスラグＳを含む溶鋼流Ｆを撮像手段１によって逐次撮像して得られる複数の撮像画像に基づき、溶鋼流Ｆ中のスラグＳを検出する方法であって、図２に示すように、撮像工程ＳＴ１と、ヒストグラム作成工程ＳＴ２と、最大ピーク点検出工程ＳＴ３と、最大ピーク点種別判定工程ＳＴ４と、第１判定工程ＳＴ５と、第２判定工程ＳＴ６とを有している。
以下、各工程の内容について、順次説明する。
【００２８】
（撮像工程ＳＴ１）
撮像工程ＳＴ１では、撮像手段１によって、転炉３から取鍋４に向かって流出する溶鋼流Ｆを逐次撮像して複数の撮像画像を取得する（図１参照）。
本実施形態では、撮像手段１として熱画像カメラを用いているため、撮像工程ＳＴ１で取得される撮像画像は、撮像画像を構成する各画素の濃度を所定の換算式で温度に換算したものになる。すなわち、撮像工程ＳＴ１で取得される撮像画像は、画素毎に検出した温度の値を有する。
【００２９】
撮像手段１の視野は、溶鋼流Ｆの流出位置および広がりの変動の影響を受けないように、溶鋼流Ｆのみならず背景も含む広い視野に設定されている。背景が含まれるように撮像手段１の視野が設定されていても、背景の温度は溶鋼流Ｆの温度よりも低いため、後述の最大ピーク点検出工程ＳＴ３において、溶鋼流Ｆに対応する画素領域と背景に対応する画素領域とを識別可能である。なお、撮像手段１の視野は、溶鋼流Ｆのみが撮像されるように予め狭く調整してもよい。しかしながら、溶鋼流Ｆの流出位置および広がりは、転炉３の傾動角度等に応じて（出鋼口３１の位置等に応じて）、ある程度変動するのが一般的である。このため、出鋼初期、出鋼中期、および出鋼末期のいずれにおいても溶鋼流Ｆのみが撮像されるように撮像手段１の視野を調整することは作業の手間を要する。したがって、撮像手段１の視野は、背景も含む広い視野に設定することが好ましい。
【００３０】
撮像手段１の撮像タイミングについては、取得した複数の撮像画像のうちの少なくとも１枚が、溶鋼Ｍを主体とした溶鋼流Ｆを撮像して得られたものである必要がある。すなわち、少なくとも１枚は出鋼初期において撮像する必要がある。この理由については後述する。その他の撮像タイミングは、特に限定されるものではないが、スラグＳを検出する時間分解能を高める上では、撮像手段１に設定されている走査周期（フレームレートの逆数）毎に連続的に撮像することが好ましい。
なお、上述の撮像タイミングに関し、転炉３内のスラグ量及び溶鋼量は推定可能であり、さらに、転炉３をどの程度傾動させれば溶鋼Ｍを主体とした溶鋼流Ｆが流出するかを幾何学的に推定可能である。また、目視で溶鋼流Ｆが溶鋼Ｍを主体としたものであるか否かを確認可能である。これらに基づいて、出鋼口３１から排出されている、溶鋼Ｍを主体とした溶鋼流Ｆを撮像することが可能である。
撮像手段１によって得られた複数の撮像画像は、画像処理手段２に記憶される。
【００３１】
（ヒストグラム作成工程ＳＴ２）
ヒストグラム作成工程ＳＴ２では、画像処理手段２が、撮像工程ＳＴ１で取得した複数の撮像画像の各々に画像処理を施し、各撮像画像を構成する各画素の濃度に対応する濃度パラメータを横軸とし、この濃度パラメータを持つ画素の合計数である画素数を縦軸とするヒストグラムを作成する。ヒストグラムは１枚の撮像画像毎に作成しても良いし、連続する複数枚の撮像画像を平均化した平均画像について作成しても良い。なお、当該平均画像を用いる場合、撮像手段１の視野内の溶鋼流Ｆに対応する画素領域の長さＬを溶鋼流Ｆの速度Ｖで除算して得られた時間（＝Ｌ／Ｖ）内で連続する複数枚の撮像画像を平均化することが望ましい。
上記の濃度パラメータとしては、濃度そのものの他、温度を例示できる。本実施形態のように撮像手段１が熱画像カメラである場合、横軸が温度又は濃度（温度に換算する前の濃度）であるヒストグラムを作成可能である。一方、撮像手段１がＣＣＤカメラである場合、横軸が濃度であるヒストグラムを作成可能である。
【００３２】
ここで、本明細書における「濃度」とは、例えば２５６階調の画像の明暗（すなわち、画像上の輝度）のことを指す。そして、この濃度と、溶鋼流における熱放射輝度との関係は、リニアな関係にある。
【００３３】
上述のように本実施形態では撮像手段１として熱画像カメラを用いているため、上記の濃度パラメータとして温度を用いる（すなわち、本実施形態では、ヒストグラムの横軸は温度である）。
本実施形態では、前述のように、撮像手段１の視野が、溶鋼流Ｆのみならず背景も含むように設定されている。このため、ヒストグラムの作成に際して、画像処理手段２は、撮像画像における、所定のしきい値（例えば、１０００℃）以上の温度を有する画素領域が溶鋼流Ｆに対応する画素領域であると判定し、この画素領域を対象としてヒストグラムを作成する（すなわち、横軸である温度が前記所定のしきい値未満の画素領域についてはヒストグラム作成の対象としない）。これにより、ヒストグラムに及ぼす背景の影響を回避することが可能である（背景に対応する画素数が最大値にならない）。
なお、画像処理手段２は、背景に対応する画素領域も含んだ撮像画像全体についてヒストグラムを作成し、後述の最大ピーク点検出工程ＳＴ３における最大ピーク点の検出範囲から、所定のしきい値（例えば、１０００℃）未満の温度を除外することで、背景の影響を回避しても良い。
【００３４】
図４Ａ〜図５Ｂは、撮像工程ＳＴ１において取得される撮像画像の例、及びヒストグラム作成工程ＳＴ２において作成されるヒストグラムの例を示す図である。
具体的には、図４Ａは、例えば出鋼初期に撮像工程ＳＴ１において取得される、溶鋼Ｍを主体とした溶鋼流Ｆの撮像画像の一例を示す図である。なお、図４Ａは、撮像手段１の走査周期毎に連続的に取得した５枚の撮像画像を平均化した平均画像である（撮像画像の分解能は、約３ｃｍ／画素である）。
また、図５Ａは、例えば出鋼中期に撮像工程ＳＴ１において取得される、スラグＳを主体とした溶鋼流Ｆの撮像画像の一例を示す図である。なお、図５Ａは、撮像手段１の走査周期毎に連続的に取得した５枚の撮像画像（図４Ａの元になった５枚の撮像画像の次に連続的に取得した５枚の撮像画像）を平均化した平均画像である（撮像画像の分解能は、約３ｃｍ／画素である）。また、図５Ａにおいて太破線で囲まれた画素領域は、後述の第１判定工程ＳＴ５においてスラグＳに対応すると判定された画素の領域であり、スラグＳが存在すると考えられる画素領域である。
【００３５】
図４Ａ及び図５Ａでは、撮像画像（平均画像）における溶鋼流Ｆに対応する画素領域とその近傍に位置する背景に対応する画素領域についてのみ部分的に切り出して表示している。すなわち、実際に取得される撮像画像は、図４Ａ及び図５Ａに示す撮像画像よりも、紙面左右方向の画素領域が広くなっている。
また、図４Ａ及び図５Ａに示す撮像画像は図示の都合上、モノクロ表示となっているが、実際には、画像処理手段２が具備するモニターにおいて、各画素の温度に応じて異なる色が付されて表示される。すなわち、溶鋼流Ｆに対応する画素領域の温度は、背景に対応する画素領域の温度よりも高いため、撮像工程ＳＴ１で得られる実際の撮像画像では、その高い温度に対応する色が色付けされている。
また、溶鋼流Ｆに対応する画素領域のうち、図５Ａに示すスラグＳが存在する画素領域（図５Ａで太破線で囲まれた領域）の温度（見かけの温度）は、図４Ａに示す実質的に溶鋼Ｍのみが存在する画素領域の温度（見かけの温度）よりも高くなっており、その高い温度に対応する色が色付けされている。なお、転炉３から排出される溶鋼流Ｆにおいて、スラグＳが存在する画素領域に対応する部位の実際の温度（実温度）と、実質的に溶鋼Ｍのみが存在する画素領域に対応する部位の実際の温度（実温度）とは、同等の値であると考えられる。この理由は、上述のように、精錬時に上吹き又は上底吹きの吹錬で攪拌されることで温度バラツキが抑制された、転炉３内の溶鋼Ｍ及びスラグＳが溶鋼流Ｆとして転炉３外へ排出されるためである。
一方、上述のように、スラグＳの放射率が溶鋼Ｍの放射率よりも高いため、撮像手段１における放射率の設定を何れの画素についても同じ値に設定する場合、取得された撮像画像においては、スラグＳが存在する画素領域の温度は、実質的に溶鋼Ｍのみが存在する画素領域の温度よりも高く測定される。後述の図９Ａについても同様である。
【００３６】
図４Ｂは、図４Ａに示す撮像画像（平均画像）について作成したヒストグラムを示す図である。図４Ｂのヒストグラムの作成に際しては、背景の影響を回避するため、横軸の温度範囲を所定のしきい値（１０００℃）以上とし（ただし、画素数の分布に特徴が見られなかった１４００℃未満については図示省略）、横軸を１０℃ピッチで区分し、縦軸を各区分の温度を有する画素の数としている。
図５Ｂは、図５Ａに示す撮像画像（平均画像）について、図４Ｂと同様に作成したヒストグラムを示す図である。
【００３７】
（最大ピーク点検出工程ＳＴ３）
最大ピーク点検出工程ＳＴ３では、画像処理手段２が、ヒストグラム作成工程ＳＴ２で作成した各ヒストグラムについて、画素数が最大値である最大ピーク点を検出する。図４Ｂ及び図５Ｂに示すヒストグラムでは、符号Ｐで示す点が最大ピーク点となる。
以下、図５Ａに示す撮像画像を、撮像工程ＳＴ１において溶鋼流Ｆを逐次撮像して取得された複数の撮像画像のうちのｎ枚目（ｎ≧２：ｎは２以上の自然数）の撮像画像とし、図５Ａに示す撮像画像について作成した図５Ｂに示すヒストグラムにおける最大ピーク点をＰｎとし、このＰｎの温度をＴｎとする。また、図４Ａに示す撮像画像（平均画像）をｎ−１枚目の撮像画像（すなわち、図５Ａの撮像画像の一枚前の（直前の）撮像画像）とし、図４Ａに示す撮像画像について作成した図４Ｂに示すヒストグラムにおける最大ピーク点をＰｎ-1とし、このＰｎ-1の温度をＴｎ−１とする。
【００３８】
（最大ピーク点種別判定工程ＳＴ４）
最大ピーク点種別判定工程ＳＴ４では、画像処理手段２が、最大ピーク点検出工程ＳＴ３で検出した、各ヒストグラムにおける最大ピーク点Ｐが、溶鋼流Ｆとして排出されるスラグＳ及び溶鋼Ｍのどちらに対応するのかを逐次判定する。
例として図５Ｂに示すヒストグラムにおける最大ピーク点Ｐ（Ｐｎ）がスラグＳ及び溶鋼Ｍの何れに対応するかを判定する方法について図３を用いて説明する（すなわち、図５Ａの撮像画像について判定する場合を説明する）。図３に示すように、図５Ｂのヒストグラムの最大ピーク点Ｐ（Ｐｎ）の温度Ｔｎから、図４Ｂのヒストグラムにおける最大ピーク点Ｐ（Ｐｎ−1）の温度Ｔｎ−１を減算して得られた変化量ΔＴ（図４Ａのヒストグラムにおける温度Ｔｎ−１に対する、図５Ｂのヒストグラムにおける温度Ｔｎの変化量Ｔｎ−Ｔｎ−１）が所定値Ｔｈ１（例えば、１００℃）以上であるか否かを判定する（図３のステップＳＴ４１）。そして、この変化量ΔＴが所定値Ｔｈ１以上である場合、図５Ｂのヒストグラムにおける最大ピーク点Ｐが溶鋼流Ｆに存在するスラグＳに対応すると判定する（図３のステップＳＴ４２）。
なお、図５Ｂに示すように、図４Ｂのヒストグラムにおける温度Ｔｎ−１に対する、図５Ｂのヒストグラムにおける温度Ｔｎの変化量ΔＴ（Ｔｎ−Ｔｎ−１）が所定値Ｔｈ１以上であるため、図５Ａに示す撮像画像のヒストグラム（図５Ｂのヒストグラム）における最大ピーク点Ｐは溶鋼流Ｆに存在するスラグＳに対応すると判定されることになる。
【００３９】
一方、仮に上記変化量ΔＴが所定値Ｔｈ１未満であった場合（図５Ａの撮像画像に代えて、例えば溶鋼Ｍを主体とした溶鋼流Ｆの撮像画像を判定対象とし、変化量ΔＴが所定値Ｔｈ１未満である場合を想定）、最大ピーク点Ｐが溶鋼流Ｆに存在するスラグＳに対応するか否かを直ちに判定せずに、図５Ａの撮像画像よりも前に取得された撮像画像のうち、最大ピーク点Ｐが溶鋼流Ｆに存在する溶鋼Ｍに対応すると判定された撮像画像を特定する（図３のステップＳＴ４３）。すなわち、かかる場合、ｎ枚目の撮像画像よりも前に取得された撮像画像（ｊ枚目（ｊ≦ｎ−１：ｊはｎ−１以下の自然数）の撮像画像）であって、最大ピーク点Ｐが溶鋼Ｍに対応すると判定された撮像画像のうちの一枚を基準画像として特定する（すなわち、ｎ枚目の撮像画像よりも前に取得されたｊ枚目（ｊ≦ｎ−１：ｊはｎ−１以下の自然数）の撮像画像であって、最大ピーク点Ｐｊが溶鋼Ｍに対応すると判定された撮像画像を基準画像として特定する）。
続いて、前記基準画像のヒストグラムにおける最大ピーク点Ｐ（Ｐｊ）の温度Ｔｊに対する最大ピーク点Ｐ（Ｐｎ）の温度Ｔｎの変化量ΔＴ’（Ｔｎ−Ｔｊ）が所定値Ｔｈ１以上であるか否かを判定する（図３のステップＳＴ４４）。そして、この変化量ΔＴ’（Ｔｎ−Ｔｊ）が所定値Ｔｈ１以上であれば、最大ピーク点Ｐ（Ｐｎ）が溶鋼流Ｆに存在するスラグＳに対応すると判定する（図３のステップＳＴ４２）。一方、変化量ΔＴ’（Ｔｎ−Ｔｊ）が所定値Ｔｈ１未満であれば、最大ピーク点Ｐ（Ｐｎ）が溶鋼流Ｆに存在する溶鋼Ｍに対応すると判定する（図３のステップＳＴ４５）。
【００４０】
図３のステップＳＴ４３についてさらに詳述すると、図４Ａのように、溶鋼Ｍを主体とした溶鋼流Ｆの撮像画像の場合、そのヒストグラムにおける最大ピーク点Ｐは溶鋼流Ｆに存在する溶鋼Ｍに対応すると判定される。そのため、ステップＳＴ４３では、例えば図４Ａの撮像画像を基準画像として特定し、後続のステップＳＴ４４を実行する。なお、基準画像として、図４Ａの撮像画像を特定する必要はなく、図４Ａよりも前に取得された撮像画像であって、最大ピーク点Ｐが溶鋼流Ｆに存在する溶鋼Ｍに対応すると判定された撮像画像がある場合には、当該撮像画像を基準画像として特定し、後続のステップＳＴ４４を実行してもよい。
ただし、変化量ΔＴの算出に用いる基準画像は、判定対象とする撮像画像に撮像順序が近いほど好ましい。撮像順序が近いほど、溶鋼流Ｆの温度バラツキが小さくなり、より精度良くスラグを検出できるためである。したがって、ステップＳＴ４３では、図５Ａの撮像画像について判定する場合、図５Ａの直前に取得された撮像であって、最大ピーク点が溶鋼Ｍに対応すると判定される図４Ａの撮像画像を基準画像として特定することが好ましい。
【００４１】
ここで、上述のように、最大ピーク点種別判定工程ＳＴ４は、ステップＳＴ４１において、判定対象とする撮像画像のヒストグラムにおける最大ピーク点Ｐｎの温度Ｔｎと、当該撮像画像の直前に撮像された撮像画像のヒストグラムにおける最大ピーク点Ｐｎ−１の温度Ｔｎ−１との差分を用いる。そのため、１枚目の撮像画像（最初に取得した撮像画像）については、上記のような方法で最大ピーク点を判定することができない。
上述のように、転炉３内のスラグ量及び溶鋼量、出鋼時の転炉３の傾動角度、および目視確認等により、出鋼初期においては、溶鋼流Ｆが溶鋼Ｍを主体としたものであるか否かを確認可能である。そのため、これらに基づいて、主として溶鋼Ｍのみが出鋼口３１から排出されているときの溶鋼流Ｆを少なくとも１枚撮像し、この撮像画像の最大ピーク点は溶鋼Ｍに対応すると判定する。なお、溶鋼流Ｆが溶鋼Ｍを主体としたものであるかを確認できれば、出鋼初期において複数の撮像画像を取得し、これら撮像画像について最大ピーク点が溶鋼Ｍに対応すると判定してもよい。
【００４２】
上述のように、最大ピーク点種別判定工程ＳＴ４では、判定対象とする撮像画像の最大ピーク点の温度のみを用いて判定を行わず、判定対象とする撮像画像の最大ピーク点の温度の、当該撮像画像よりも前に取得された撮像画像の最大ピーク点の温度に対する変化量を用いて判定を行う。そのため、出鋼操業の条件等が変化した場合であっても、精度よくスラグを検出することができる。
【００４３】
ここで、所定値Ｔｈ１の決定方法の一例について説明する。溶鋼Ｍ及びスラグＳの放射率は、成分によって多少の差が生じる。そのため、転炉内の溶鋼及びスラグの成分が変化した場合であっても、より精度良くスラグを検出することが好ましい。このような観点から、例えば、溶鋼及びスラグの成分が異なる種々の溶鋼流を撮像し、各溶鋼流ごとにヒストグラムを作成し、各ヒストグラムについて溶鋼ピークとスラグピークとの変化量ΔＴを算出した後、横軸にΔＴ、縦軸に頻度Ｎをとった図６に示すようなグラフを作成する。そして、図６に示すグラフにおいて、例えば変化量ΔＴの最小値近傍の値を所定値Ｔｈ１として決定する。
【００４４】
続いて、図７を用いて、最大ピーク点種別判定工程ＳＴ４をより詳細に説明する。図７は、最大ピーク点種別判定工程ＳＴ４を説明するための図であって、撮像工程ＳＴ１で得られる複数の撮像画像の一例を示す模式図である。
図７に示すように、撮像工程ＳＴ１で溶鋼流Ｆの撮像画像を１０枚取得したとする。これら撮像画像のうち、１〜４枚目の撮像画像は溶鋼Ｍを主体とした溶鋼流Ｆを撮像したものとし、５〜７枚目の撮像画像はスラグＳを主体とした溶鋼流Ｆを撮像したものとし、８〜１０枚目の撮像画像は溶鋼Ｍを主体とした溶鋼流Ｆを撮像したものとする。そして、これら撮像画像の最大ピーク点の判定方法について以下に説明する。
【００４５】
上述のように、１枚目の撮像画像については、最大ピーク点が溶鋼Ｍに対応すると判定する。
続いて、２枚目の撮像画像については、最大ピーク点種別判定工程ＳＴ４のステップＳＴ４１（図３参照）により、今回判定対象とする２枚目の撮像画像の最大ピーク点Ｐ２の温度Ｔ２から、直前に取得された１枚目の撮像画像の最大ピーク点Ｐ１の温度Ｔ１を減算して、変化量ΔＴを算出する（図３のステップＳＴ４１）。この変化量ΔＴは、２枚目の撮像画像が溶鋼Ｍを主体とした溶鋼流Ｆを撮像したものであるから、所定値Ｔｈ１未満となり、最大ピーク点が溶鋼Ｍと判定された１枚目の撮像画像を基準画像として特定する（図３のステップＳＴ４３）。そして、図３のステップＳＴ４４において、変化量ΔＴ’（Ｔｎ−Ｔｊ）が所定値Ｔｈ１未満となるため、２枚目の撮像画像の最大ピーク点は溶鋼Ｍに対応すると判定する。
【００４６】
３枚目の撮像画像については、上記の２枚目の撮像画像の場合と同様に、今回判定対象とする３枚目の撮像画像の最大ピーク点Ｐ３の温度Ｔ３から、直前に取得された２枚目の撮像画像の最大ピーク点Ｐ２の温度Ｔ２を減算して、変化量ΔＴを算出する。この変化量ΔＴは、３枚目の撮像画像が溶鋼Ｍを主体とする溶鋼流Ｆを撮像したものであるから、所定値Ｔｈ１未満となり、最大ピーク点が溶鋼Ｍに対応すると判定された１枚目の撮像画像または２枚目の撮像画像を基準画像として特定する。そして、図３のステップＳＴ４４において、変化量ΔＴ’（Ｔｎ−Ｔｊ）が所定値Ｔｈ１未満となるため、３枚目の撮像画像の最大ピーク点は溶鋼Ｍに対応すると判定する。なお、当該基準画像として、１枚目の撮像画像を用いてもよいが、３枚目の撮像画像に最も撮像順序（取得順序）が近い２枚目の撮像画像を用いることが好ましい。撮像順序が近いほど、温度バラツキが小さくなり、より精度良くスラグを検出できるためである。
４枚目の撮像画像については、３枚目の撮像画像の場合と同様に判定する。
【００４７】
５枚目の撮像画像については、今回判定対象とする５枚目の撮像画像の最大ピーク点Ｐ５の温度Ｔ５から、直前に取得された４枚目の撮像画像の最大ピーク点Ｐ４の温度Ｔ４を減算して、変化量ΔＴを算出する。この変化量ΔＴは、５枚目の撮像画像がスラグＳを主体とした溶鋼流Ｆを撮像したものでありかつ、４枚目の撮像画像が溶鋼Ｍを主体とした溶鋼流Ｆを撮像したものであるから、所定値Ｔｈ１以上となり、５枚目の撮像画像の最大ピーク点はスラグＳに対応すると判定する。
【００４８】
６枚目の撮像画像については、今回判定対象とする６枚目の撮像画像の最大ピーク点Ｐ６の温度Ｔ６から、直前に取得された５枚目の撮像画像の最大ピーク点Ｐ５の温度Ｔ５を減算して、変化量ΔＴを算出する。この変化量ΔＴは、６枚目の撮像画像がスラグＳを主体とした溶鋼流Ｆを撮像したものでありかつ、５枚目の撮像画像がスラグＳを主体とした溶鋼流Ｆを撮像したものであるから、所定値Ｔｈ１未満となる。そのため、後続のステップＳＴ４３（図３参照）により、最大ピーク点が溶鋼Ｍに対応すると判定された１枚目〜４枚目の撮像画像のいずれかを基準画像として特定する。そして、図３のＳステップＴ４４において、変化量ΔＴ’（Ｔｎ−Ｔｊ）が所定値Ｔｈ１以上となるため、６枚目の撮像画像の最大ピーク点はスラグＳに対応すると判定する。
７枚目の撮像画像については、６枚目の撮像画像の場合と同様に判定する。
【００４９】
８枚目の撮像画像については、今回判定対象とする８枚目の撮像画像の最大ピーク点Ｐ８の温度Ｔ８から、直前に取得された７枚目の撮像画像の最大ピーク点Ｐ７の温度Ｔ７を減算して、変化量ΔＴを算出する。この変化量ΔＴは、８枚目の撮像画像が溶鋼Ｍを主体とした溶鋼流Ｆを撮像したものでありかつ、７枚目の撮像画像がスラグＳを主体とした溶鋼流Ｆを撮像したものであるから、所定値Ｔｈ１未満となる。そのため、後続のステップＳＴ４３（図３参照）により、最大ピーク点が溶鋼Ｍと判定された１枚目〜４枚目の撮像画像のいずれかを基準画像として特定する。そして、図３のステップＳＴ４４において、変化量ΔＴ’（Ｔｎ−Ｔｊ）が所定値Ｔｈ１未満となるため、８枚目の撮像画像の最大ピーク点が溶鋼Ｍに対応すると判定する。
【００５０】
９枚目の撮像画像については、今回判定対象とする９枚目の撮像画像の最大ピーク点Ｐ９の温度Ｔ９から、直前に取得された８枚目の撮像画像の最大ピーク点Ｐ８の温度Ｔ８を減算して、変化量ΔＴを算出する。この変化量ΔＴは、９枚目の撮像画像が溶鋼Ｍの溶鋼流Ｆを撮像したものでありかつ、８枚目の撮像画像が溶鋼Ｍの溶鋼流Ｆを撮像したものであるから、所定値Ｔｈ１未満となる。そのため、後続のステップＳＴ４３（図３参照）により、最大ピーク点が溶鋼と判定された１枚目〜４枚目、及び８枚目の撮像画像のいずれかを基準画像として特定する。そして、図３のステップＳＴ４４において、変化量ΔＴ’（Ｔｎ−Ｔｊ）が所定値Ｔｈ１未満となるため、９枚目の撮像画像の最大ピーク点は溶鋼Ｍに対応すると判定する。
１０枚目の撮像画像については、９枚目の撮像画像の場合と同様に判定する。
【００５１】
以上のようにして、最大ピーク点種別判定工程ＳＴ４では、撮像工程ＳＴ１で取得した複数の撮像画像について、上述の判定が逐次実行される。
なお、図７に示す例では、２枚目の撮像画像から図３のステップＳＴ４１を実行したが、上述のように例えば出鋼初期において目視等で溶鋼流Ｆが溶鋼Ｍによるものであることを確認できるのであれば、例えば、１枚目の撮像画像と同様に２枚目の撮像画像についても図３のステップＳＴ４１を実行せずに、最大ピーク点Ｐが溶鋼Ｍに対応すると判定してもよい。
【００５２】
（第１判定工程ＳＴ５）
第１判定工程ＳＴ５は、最大ピーク点種別判定工程ＳＴ４の判定結果に基づいて実行される。具体的には、判定対象とした撮像画像の最大ピーク点Ｐが溶鋼流Ｆに存在するスラグＳに対応すると判定した場合、画像処理手段２により第１判定工程ＳＴ５が実行される。図５Ｂ（スラグＳを主体とした溶鋼流Ｆの撮像画像）を例に挙げて説明すると、第１判定工程ＳＴ５では、画像処理手段２が、撮像画像を構成する各画素のうち、最大ピーク点Ｐを基準にして決定した第１しきい値未満の温度を有する画素は溶鋼流Ｆに存在する溶鋼Ｍに対応し、第１しきい値以上の温度を有する画素は溶鋼流Ｆに存在するスラグＳに対応すると判定する。以下、図８を適宜参照しつつ、より具体的に説明する。
【００５３】
図８は、第１判定工程ＳＴ５において決定される第１しきい値を説明するための図である。なお、図８に示すヒストグラムは、図５Ｂに示すヒストグラムと同一である。
図８に示すように、第１しきい値は、ヒストグラム作成工程ＳＴ２で作成したヒストグラムにおいて、最大ピーク点Ｐを通り且つ正の傾きを有する第１直線Ｌ１で表わされる。具体的には、第１直線Ｌ１は、図８に示す点Ｑと最大ピーク点Ｐとを通る直線である。点Ｑは、所定の画素数しきい値Ｔｈ２（例えば、最大ピーク点Ｐの画素数の５０％）未満の画素数を有し且つ最大ピーク点Ｐの温度よりも所定値ＴＤ（例えば、５０℃）以上低い温度を有する点のうち、最も高い温度を有するピーク点である（すなわち、点Ｑは、所定の画素数しきい値Ｔｈ２未満の画素数を有し且つ最大ピーク点Ｐの温度よりも所定値ＴＤ以上低い温度を有する点であって極大値となる点のうち、最も高い温度を有する点である）。
ここで、所定値ＴＤ以上低い温度を有する点のうち、最も高い温度を有する点を判断対象としてピーク点か否かを判断する場合は、当該点と当該点の低温側に隣接する点とを結ぶ線の勾配に注目し、当該線が正の傾き（当該線が右上がりの線）であれば当該判断対象の点を点Ｑとみなす。
なお、本実施形態に係るスラグ検出方法は、ヒストグラムにおいて所定の画素数しきい値Ｔｈ２を超えるピークが少ない溶鋼流に対して特に好適に適用される。また、所定の画素数しきい値Ｔｈ２の設定有無に関わらず、最大ピーク点Ｐの画素数の５０％以上のピークが例えば２点以下となる溶鋼流に対しても特に好適に適用される。このようなピークの特徴は、精練における溶鋼とスラグの混合状況によって決定される。
上記の第１しきい値（第１直線Ｌ１）は、横軸の温度をＸとし、縦軸の画素数をＹとすると、以下の式（１）で表わされることになる。
Ｙ＝ａＸ＋ｂ  ・・・（１）
ただし、ａは正の定数であり、ｂは定数である。これらの定数は第１直線Ｌ１が点Ｑと最大ピーク点Ｐとを通ることから決定される。
【００５４】
所定値ＴＤは、特に限定されるものではないが、例えば５０℃である。経験上、最大ピーク温度の±５０℃以内の範囲は、裾野にならない場合が多い。そのため、例えば所定値ＴＤを５０℃に設定することにより、裾野を除いたピークで第１しきい値を決定することができ好ましい。
また、所定の画素数しきい値Ｔｈ２は、特に限定されるものではないが、１２００℃〜１３００℃といった背景と思われる温度領域のピークをとらえないように、例えば最大ピーク点Ｐの画素数の５０％をＴｈ２とすることが好ましい。
【００５５】
前述のように、画像処理手段２は、第１しきい値未満の温度を有する画素は溶鋼流Ｆに存在する溶鋼Ｍに対応すると判定する。すなわち、Ｙ＞ａＸ＋ｂを満足する画素は溶鋼流Ｆに存在する溶鋼Ｍに対応すると判定することになる。
一方、画像処理手段２は、第１しきい値以上の温度を有する画素は溶鋼流Ｆに存在するスラグＳに対応すると判定する。すなわち、本実施形態では、Ｙ≦ａＸ＋ｂを満足する画素（図８でハッチングを施した領域にある画素）は溶鋼流Ｆに存在するスラグＳに対応すると判定する。
【００５６】
（第２判定工程ＳＴ６）
第２判定工程ＳＴ６は、最大ピーク点種別判定工程ＳＴ４の判定結果に基づいて実行される。具体的には、最大ピーク点種別判定工程ＳＴ４において、判定対象とした撮像画像の最大ピーク点Ｐが溶鋼流Ｆに存在する溶鋼Ｍに対応すると判定した場合、画像処理手段２により第２判定工程ＳＴ６が実行される。第２判定工程ＳＴ６では、画像処理手段２が、撮像画像を構成する各画素のうち、最大ピーク点Ｐを基準にして決定した第２しきい値以下の温度を有する画素は溶鋼流Ｆに存在する溶鋼Ｍに対応し、第２しきい値よりも高い温度を有する画素は溶鋼流Ｆに存在するスラグＳに対応すると判定する。以下、図９Ａ及び図９Ｂを適宜参照しつつ、より具体的に説明する。
【００５７】
図９Ａは、撮像工程ＳＴ１において取得される撮像画像であって、図４Ａ及び図５Ａと異なる他の例を示す図である。なお、図９Ａは、撮像手段１の走査周期毎に連続的に取得した５枚の撮像画像を平均化した平均画像を示す。撮像条件等は図４Ａ及び図５Ａと同様である。
また、図９Ｂは、図９Ａの撮像画像に基づいて作成されたヒストグラムを示す図であって、第２判定工程ＳＴ６において決定される第２しきい値を説明するための図である。
【００５８】
図９Ｂに示す例では、上述した最大ピーク点種別判定工程ＳＴ４により、ヒストグラムにおける最大ピーク点Ｐが溶鋼流Ｆに存在する溶鋼Ｍに対応すると判定される。このため、画像処理手段２は第２判定工程ＳＴ６を実行する。
【００５９】
図９Ｂに示すように、第２しきい値は、最大ピーク点Ｐを通り且つ負の傾きを有する第２直線Ｌ２で表わされる。そして、第１直線Ｌ１の傾きの絶対値よりも第２直線Ｌ２の傾きの絶対値の方が大きくなっている（好ましくは、第２直線Ｌ２の傾きの絶対値は、第１直線Ｌ１の傾きの絶対値の１．５〜２．５倍である）。第１直線Ｌ１は、図９Ｂに示す点Ｑと最大ピーク点Ｐとを通る直線である。なお、点Ｑは低温側に隣接する点との間の線の勾配が正であるため、図８と同様に、画素数しきい値Ｔｈ２未満の画素数を有し且つ最大ピーク点Ｐの温度よりも所定値ＴＤ（例えば、５０℃）以上低い温度を有する点のうち、最も高い温度を有するピーク点である。
【００６０】
前述のように、第１直線Ｌ１は、横軸の温度をＸとし、縦軸の画素数をＹとすると、以下の式（１）で表わされることになる。
Ｙ＝ａＸ＋ｂ  ・・・（１）
ただし、ａは正の定数、ｂは定数である。これらの定数は第１直線Ｌ１が点Ｑと最大ピーク点Ｐとを通ることから決定される。
【００６１】
一方、例えば第２直線のＬ２の傾きの絶対値が第１直線Ｌ１の傾きａの絶対値の２倍に設定されるとすると、第２直線Ｌ２は、以下の式（２）で表わされることになる。
Ｙ＝−２ａＸ＋ｃ  ・・・（２）
ただし、ａは正の定数、ｃは定数である。そして、ａは第１直線Ｌ１から決定され、ｃは第２直線が最大ピーク点Ｐを通ることから決定される。
【００６２】
前述のように、画像処理手段２は、第２しきい値以下の温度を有する画素は溶鋼流Ｆに存在する溶鋼Ｍに対応すると判定する。すなわち、図９Ｂに示すヒストグラムにおいて、Ｙ≦−２ａＸ＋ｃを満足する画素は溶鋼流Ｆに存在する溶鋼Ｍに対応すると判定することになる。
一方、画像処理手段２は、第２しきい値よりも高い温度を有する画素は溶鋼流Ｆに存在するスラグＳに対応すると判定する。すなわち、図９Ｂに示すヒストグラムについて、Ｙ＞−２ａＸ＋ｃを満足する画素（図９Ｂでハッチングを施した領域にある画素）は溶鋼流Ｆに存在するスラグＳに対応すると判定することになる。
【００６３】
以上に説明した本実施形態に係るスラグ検出方法によれば、判定対象とする撮像画像の最大ピーク点における温度と、この撮像画像よりも前に得られた撮像画像の最大ピーク点における温度との差分に基づいて、判定対象とする撮像画像の最大ピーク点が溶鋼Ｍに対応するかスラグＳに対応するかを判定するため、出鋼操業の条件等の変更により溶鋼流Ｆの温度が変化した場合であっても、当該判定を精度良く行うことができる。そのため、溶鋼流Ｆ中のスラグＳを精度良く検出できる。
【００６４】
また、本実施形態に係るスラグ検出方法によれば、第１判定工程ＳＴ５又は第２判定工程ＳＴ６において、溶鋼流Ｆに存在するスラグＳに対応する画素の数（面積）と、溶鋼流Ｆに存在する溶鋼Ｍに対応する画素の数（面積）とを算出可能である。このため、例えば、溶鋼流Ｆ中のスラグＳの面積割合、および溶鋼流Ｆ中のスラグＳの体積割合を求めることができる。更に溶鋼Ｍ及びスラグＳの比重を用いれば、溶鋼流Ｆ中のスラグＳの質量割合を算出可能であり、溶鋼流Ｆの流量は出鋼の際の転炉３の傾動角度から推定可能である。このため、スラグＳの質量割合と溶鋼流Ｆの流量とを用いて、スラグＳの流出量（流量）を推定することが可能であり、このスラグＳの流出量を転炉３の出鋼操業において要求される範囲に制御することも可能になる。
具体的には、本実施形態に係るスラグ検出方法によれば、スラグＳの流出量等（流出量、画素数、面積、体積など）がゼロより大きくなった場合に出鋼操業を終了したり、スラグＳの流出量等が予め定めた所定値より大きくなった場合に出鋼操業を終了したり、溶鋼Ｍの流出量等に対するスラグＳの流出量等の割合が所定値より大きくなった場合に出鋼操業を終了する等の制御を行うことが可能である。
【実施例】
【００６５】
次に、本発明の作用効果を確認するために行った実施例について説明する。【００６６】
図５Ａに示す撮像画像を評価対象として用い、本実施形態に係るスラグ検出方法と、特許文献２に記載のスラグ検出方法とを比較した。
具体的には、本実施形態に係るスラグ検出方法では、前述のように、図５Ａに示す撮像画像について作成した図５Ｂに示すヒストグラムについて、最大ピーク点Ｐが溶鋼流Ｆに存在するスラグＳに対応すると判定される。そして、図８に示すように、上記の式（１）で表わされる第１直線Ｌ１によって、ハッチングを施した領域にある画素がスラグＳに対応すると判定されることになる。
図８に示す例では、３０９個の画素がスラグＳに対応すると判定された。【００６７】
一方、特許文献２に記載のスラグ検出方法を用いると、図５Ｂに示すヒストグラムにおける最大ピーク点Ｐは溶鋼流Ｆに存在する溶鋼Ｍに対応するとみなされる。前述のように、特許文献２に記載のスラグ検出方法では、最大ピーク点Ｐの横軸方向のバラツキσも考慮した濃度値Ｎ１以上の画素を溶鋼Ｍと判定し、濃度値Ｎ１にバイアス値Ｂを加算した濃度値Ｎ２以上の画素をスラグＳと判定している。濃度値を温度に置き換えると、特許文献２に記載のスラグ検出方法では、最大ピーク点Ｐの横軸方向のバラツキσも考慮した温度Ｎ１以上の画素を溶鋼Ｍと判定し、温度Ｎ１にバイアス値Ｂを加算した温度Ｎ２以上の画素をスラグＳと判定することになる。ここで、特許文献２に記載のスラグ検出方法では、最大ピーク点Ｐが溶鋼Ｍに対応するとみなすため、溶鋼Ｍに対応する画素とスラグＳに対応する画素とを区別するためのバイアス値Ｂを２σ以上に設定する（すなわち、温度Ｎ２を最大ピーク点Ｐの温度＋σ以上に設定する）のが妥当である。本評価では、最もスラグＳの検出誤差が小さくなる最小値２σをバイアス値Ｂとして用いた。また、図５Ｂに示すヒストグラムにおいて、最大ピーク点Ｐの温度以上の画素数分布が正規分布であると仮定し、最大ピーク点Ｐの温度から温度Ｎ２（最大ピーク点Ｐの温度＋σ）までの画素数の和を、最大ピーク点Ｐの温度以上の画素数の和で除算した値が約６８％となるようにσを設定した。【００６８】
図１０Ａ及び図１０Ｂは、特許文献２に記載のスラグ検出方法を説明するための図である。図１０Ａはヒストグラムを、図１０Ｂは撮像画像（平均画像）を示す。図１０Ａに示すヒストグラムは、図５Ｂまたは図８に示すヒストグラムと同一である。図１０Ｂに示す撮像画像は、図５Ａに示す撮像画像と同一である。特許文献２に記載のスラグ検出方法によれば、図１０Ａにおいてハッチングを施した領域にある画素がスラグＳに対応すると判定される。本評価によれば、図１０Ｂにおいて太破線で囲まれた画素領域にある５０個の画素がスラグＳに対応すると判定された。【００６９】
図５Ａに示す撮像画像における溶鋼流Ｆに対応する画素の数は４６５個であった。溶鋼流Ｆに対応する画素領域全体が操業温度を超える温度であることから、溶鋼流Ｆに対応する画素領域全体がスラグＳに対応すると仮定すると、スラグＳに対応する画素数の真値を４６５個とみなすことができる。したがって、上記の４６５個をスラグＳに対応する画素数の真値とすると、本実施形態に係るスラグ検出方法では、真値の−３３．５％（（３０９−４６５）／４６５×１００＝−３３．５）の誤差であるのに対し、特許文献２に記載のスラグ検出方法では、真値の−８９．２％（（５０−４６５）／４６５×１００＝−８９．２）の誤差であった。よって、本実施形態に係るスラグ検出方法によれば、特許文献２に記載のスラグ検出方法に比べて、溶鋼流Ｆ中のスラグＳを精度良く検出可能であるといえる。これは、図５Ａに示す太破線の方が、図１０Ｂに示す太破線に比べて、スラグＳが存在すると考えられる溶鋼流Ｆの画素領域の輪郭に近い点で、視感的にも明らかである。【００７０】
なお、スラグＳに対応する画素数の真値を面積（実寸）に換算すると、１画素の面積が約９ｃｍ２であるため、９×４６５＝４１８５ｃｍ２となる。これを単純に体積に換算（スラグＳの撮像手段１の視軸方向の寸法が撮像手段１の視野面における寸法と同じであると仮定して換算）すると、（４１８５）３／２＝２７０７３４ｃｍ３＝２７０７３４×１０−６ｍ３となる。したがって、スラグＳの比重を２×１０−３ｍ３／ｋｇとすると、スラグＳの質量は、（２７０７３４×１０−６）／（２×１０−３）＝１３５ｋｇとなる。
同様にして、本実施形態に係るスラグ検出方法で検出したスラグＳを質量に換算すると７３ｋｇ（真値の５４．１％）となり、特許文献２に記載のスラグ検出方法で検出したスラグＳを質量に換算すると５ｋｇ（真値の３．７％）となる。すなわち、本実施形態に係るスラグ検出方法によれば、質量で−４５．９％の誤差となり、−９６．３％の誤差が生じる特許文献２に記載の方法に比べて、溶鋼流Ｆ中のスラグＳを精度良く検出可能であるといえる。【００７１】
以上、本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、本発明の範囲が上記実施形態のみに限定されるものではない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。上記実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。【００７２】
例えば、上記実施形態では、第１しきい値が最大ピーク点Ｐを通り且つ正の傾きを有する第１直線Ｌ１で表される場合を示した。しきい値の決め方に関し、より高精度にスラグを検出する観点からは、溶鋼およびスラグのピークについてそれぞれガウス分布などでフィッティングを行って決定することが好ましい。しかしながら、このような方法では、計算時間が長くなり、工業的には好ましくない。そこで、第１しきい値を直線で表すことにより、より簡易に閾値を決定できる。【００７３】
また、第１しきい値および第２しきい値は、第１直線Ｌ１および第２直線Ｌ２で表される場合に限定されない。例えば、第１しきい値および第２しきい値が、最大ピーク点の横軸方向のバラツキを考慮した、横軸に直交する直線（傾きが無限大の直線）で表されてもよい。
【符号の説明】
【００７４】
１：  撮像手段
２：  画像処理手段
３：  転炉
４：  取鍋
１００：  スラグ検出装置
ＳＴ１：  撮像工程
ＳＴ２：  ヒストグラム作成工程
ＳＴ３：  最大ピーク点検出工程
ＳＴ４：  最大ピーク点種別判定工程
ＳＴ５：  第１判定工程
ＳＴ６：  第２判定工程
Ｆ：  溶鋼流
Ｍ：  溶鋼
Ｓ：  スラグ
【図１】
0006795045.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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