高爐異常檢測方法以及高爐操作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及檢測高爐[blast furnace]風口 [tuyere]部的異常的高爐異常檢測方法以及使用該高爐異常檢測方法的高爐操作方法。
【背景技術】
[0002]作為現有的高爐操作方法，例如存在專利文獻1所記載的技術。在該技術中，在風口部計算未熔融礦石從上方落下的落下次數，調整從爐頂裝入的周邊部的礦石與焦炭的比率，以使該落下次數為預先設定的基準值以下。此處，在高爐風口部設置照相機，在監視器上計算未熔融礦石的落下次數、或計算圖像內亮度的降低次數來作為未熔融礦石的落下次數。
[0003]專利文獻1:日本特開平5-186811號公報
[0004]然而，在上述專利文獻1所記載的技術中，對風口部的未熔融礦石的落下進行檢測，并非檢測風口因熔渣、鐵液等的流入而關閉那樣的異常。另外，由于僅判定圖像內亮度的降低，所以無法與回旋區的溫度變化所造成的緩慢的亮度變化分離地檢測風口關閉時的急劇的亮度變化。
【發明內容】
[0005]因此，本發明的課題在于提供能夠早期地檢測風口成為關閉狀態的異常的高爐異常檢測方法、以及使用該高爐異常檢測方法的高爐操作方法。
[0006]為了解決上述課題，本發明的高爐異常檢測方法的一方式為對高爐的風口部成為關閉狀態的異常進行檢測的高爐異常檢測方法，其特征在于，通過設置于上述風口部的爐內監視用窗來拍攝回旋區(raceway unit)，當拍攝到的拍攝圖像的亮度為預先設定的亮度閾值以下且該亮度的降低率為預先設定的亮度降低率閾值以下時，判斷為產生所述風口部成為關閉狀態的異常。
[0007]這樣，除了亮度的降低之外，還判定亮度降低率，因此能夠進行將回旋區的緩慢的溫度變化所造成的亮度變化與風口關閉時的急劇的亮度變化分離的異常判定。
[0008]另外，在上述情況中，當從上述拍攝圖像的亮度為上述亮度閾值以下且該亮度的降低率為上述亮度降低率閾值以下的時刻起，上述亮度為上述亮度閾值以下的時間持續一定時間時，判斷為產生上述風口部成為關閉狀態的異常。
[0009]其理由在于未熔融礦石落下而粘貼于風口前端部的現象中存在如下情況，S卩，未熔融礦石在短時間內從風口前端部落下為暫時的風口關閉狀態，不需要判定為異常。由此，能夠從異常檢測對象除去暫時的風口關閉狀態，而僅檢測更嚴重的關閉狀態。
[0010]并且，在上述情況中，優選基于過去的多個點的亮度數據，使用最小二乘法[least-square method]來運算上述亮度的降低率。
[0011]由此，能夠獲得平均的亮度變化率。因此，即便當回旋區的亮度變化在當前時刻與前一取樣劇烈的情況下，也不受其上下波動的影響而能夠獲得適當的亮度變化率。因此，能夠抑制異常的過度檢測。
[0012]另外，在上述中，優選以過去的多個點的亮度數據的平均值為基準，將上述亮度閾值設定為比該平均值小固定比例的值。
[0013]這樣，以過去的亮度數據的平均值為基準設定亮度閾值，因此即便在亮度整體較低的情況下，也能夠適當地檢測亮度的降低。
[0014]另外，本發明的高爐操作方法的一方式的特征在于，當使用上述的任一高爐異常檢測方法檢測出異常時，調整向上述風口部的送風量。
[0015]這樣，在檢測出風口成為關閉狀態的異常時，能夠調整增減對風口的送風量等操作條件。因此，能夠適當地實施異常時處理，能夠實現穩定的高爐操作。
[0016]根據本發明，能夠與回旋區的溫度變化所造成的緩慢的亮度降低分離，而僅以急劇的亮度降低為對象進行檢測。由此，能夠早期且精度良好地檢測出風口成為關閉狀態的異常。
[0017]另外，在判斷為產生上述異常時，調整操作條件，因此能夠避免爐內物從風口部噴出等之類的嚴重的情況，從而能夠在安全性與設備維修成本方面獲得效果。
【附圖說明】
[0018]圖1是應用了本實施方式的高爐操作方法的高爐的整體圖。
[0019]圖2是表示照相機的設置位置的圖。
[0020]圖3是表示利用照相機拍攝到的圖像的例子的圖。
[0021]圖4是表示異常檢測處理順序的流程圖。
[0022]圖5是表示包含未熔融礦石落下現象的時間的亮度變化的圖。
[0023]圖6是表示不包含未熔融礦石落下現象的時間的亮度變化的圖。
[0024]圖7是表示亮度變化率的圖。
[0025]圖8是表示包含未熔融礦石落下現象的時間的亮度變化與亮度閾值的圖。
[0026]圖9是表示包含未熔融礦石落下現象的時間的異常判定結果的圖。
[0027]圖10是表示不包含未熔融礦石落下現象的時間的亮度變化與亮度閾值的圖。
[0028]圖11是表示不包含未熔融礦石落下現象的時間的異常判定結果的圖。
[0029]圖12是表示第二實施方式的異常檢測處理順序的流程圖。
[0030]圖13是表示第二實施方式的包含未熔融礦石落下現象的時間的異常判定結果的圖。
【具體實施方式】
[0031 ] 以下，根據附圖對本發明的實施方式進行說明。
[0032](第一實施方式)
[0033]圖1是應用了本實施方式的高爐操作方法的高爐的整體圖。
[0034]如該圖1所示，在高爐1的風口 2的內側連接有用于向爐內輸送來自熱風爐的熱風的送風管(吹管-blowpipe) 3，噴槍(lance) 4貫通該送風管3而設置。從噴槍4向爐內吹入煤粉、氧氣、城市煤氣等燃料。
[0035]在風口 2的熱風輸送方向前方的焦炭堆積層存在被稱為回旋區5的燃燒空間，主要在該燃燒空間內進行焦炭燃燒、氣化(鐵礦石的還原，即制造生鐵)。
[0036]另外，如圖2所示，在風口部形成有用于供操作人員監視爐內的爐內監視用窗6。而且，在爐內監視用窗6附近設置有用于通過該爐內監視用窗6來拍攝回旋區5的照相機
11ο
[0037]圖3是表示利用照相機11拍攝到的圖像的例子的圖。如該圖3所示，在拍攝圖像中，在與構成風口 2的小風口 2a的前端開口部相當的圓形狀內側拍攝到回旋區5與噴槍4的剪影(silhouette) ο
[0038]利用照相機11拍攝到的回旋區的拍攝圖像被輸入異常檢測部12。異常檢測部12使用利用照相機11拍攝到的拍攝圖像來檢測風口 2關閉那樣的異常。
[0039]未熔融礦石因回旋區5破壞而落下。此時，存在一部分的未熔融礦石附著于風口2的前端而成為將風口 2關閉的風口關閉狀態的情況。另外，該風口關閉狀態也能因熔渣、鐵液等流入而引起。而且，在成為風口關閉狀態的情況下，產生拍攝圖像內的亮度急劇下降的現象。
[0040]因此，異常檢測部12通過監視風口內部的圖像的亮度急劇地降低的現象，來檢測風口成為關閉狀態的異常。異常檢測部12的檢測結果顯示于監視器13而通知操作人員。
[0041]另外，異常檢測部12的異常檢測結果也輸入操作條件調整部14。若通過異常檢測部12檢測出風口成為關閉狀態的異常，則操作條件調整部14調整增減吹入爐內的熱風的量等高爐操作條件。
[0042]圖4是表示由異常檢測部12執行的異常檢測處理順序的流程圖。該異常檢測處理每隔規定時間反復執行，首先，在步驟S1中，異常檢測部12獲取利用照相機11拍攝到的拍攝圖像。
[0043]接下來，在步驟S2中，異常檢測部12針對在上述步驟S1中獲取的拍攝圖像(灰度)選擇圖像內的最大亮度，將其作為圖像內的亮度的代表值(代表亮度)。
[0044]接下來，在步驟S3中，異常檢測部12使用在上述步驟S2中選擇出的代表亮度的時間序列數據，求取該代表亮度的變化率(亮度變化率)。此處，使用過去的多個(Μ點)數據求取通過最小二乘法擬合(fitting)而得的直線，并采用該直線的斜率作為亮度變化率。
[0045]接下來，在步驟S4中，異常檢測部12判定在上述步驟S3中運算出的亮度變化率是否為預先設定的閾值R以下。此處，閾值R為負值，例如設定為一 10。S卩，此處，判定亮度的降低率是否為預先設定的亮度降低率閾值以下。而且，在判定為亮度變化率為閾值R以下的情況下，移至步驟S5。
[0046]在步驟S5中，異常檢測部12判定在上述步驟S2中選擇出的代表亮度(最大亮度)是否為預先設定的閾值(亮度閾值)S以下。此處，閾值S設定為比例如針對在過去的規定時間(例如10分鐘)獲取的代表亮度取移動平均(moving average)的結果小的值(例如乘以0.7的值)。而且，在判定為閾值S以下的情況下，移至步驟S6。
[0047]在步驟S6中，異常檢測部12在判斷為產生風口成為關閉狀態的異常(檢測出異常)后，結束異常檢測處理。
[0048]另一方面，若判定為在上述步驟S4中亮度變化率超過閾值R，或判定為在上述步驟S5中代表亮度超過閾值S，則移至步驟S7，在判斷為在風口部未產生異常(未檢測出異常)后，結束異常檢測處理。
[0049]以下，使用具體的例子對風口部的異常檢測處理進行說明。
[0050]首先，異常檢測部12先獲取利用設置于特定的風口 2的照相機11拍攝到的回旋區的拍攝圖像(圖4的步驟S1)，接下來選擇獲取的拍攝圖像內的最大亮度(步驟S2)。
[0051]此時，包含未熔融礦石落下的現象的時間內的最大亮度的時間序列數據如圖5所示。圖5的數據是以取樣周期0.3秒獲取的60秒內的最大亮度數據。另外，此處的亮度是將利用照相機11拍攝到的灰度圖像