JPH04214823A - 連続熱処理炉内のバックリング検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は連続焼鈍炉等の連続熱
処理炉内を走行する鋼板のバックリングを自動的に精度
よく検出する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】連続熱処理炉内を走行する鋼板には、板
幅方向の張力分布や温度の不均一、ロール表面温度分布
の不均一に起因して板幅方向に圧縮応力が生じる。この
圧縮応力が鋼板の座屈耐力を超えたとき、当該鋼板にバ
ックリングと称する“しわ”や“波打ち”が発生するこ
とが知られている。このバックリングが発生すると製品
の歩留低下をきたし、極端な場合には板破断を生じて操
業中断を余儀なくされるため、鋼帯の連続熱処理におい
てはバックリングを早期に発見する必要がある。

【０００３】バックリングの早期発見方法としては、炉
内の鋼板表面をＩＴＶカメラで撮影して目視観察する方
法が一般的である。しかし、この方法では鋼板の表面状
態を鮮明に映出することが難しいため、見逃しを避けら
れず、また観察者によっては判定の仕方が様々であり、
正確な判断を行うことができず、さらに常時テレビモニ
ターを監視しなければならないといった問題があった。

【０００４】そこで、このバックリングを自動的に検出
する方法が種々提案されている。例えば、前記のＩＴＶ
画像を画像処理してバックリングを自動検出する方法が
知られている（特開昭６２−５０６４７号公報参照）。 この方法は、図６に示すごとく、炉１内の材料２に対し
斜め側方から光源３にて光を照射し、その反射光をＩＴ
Ｖ４にて撮影し、その影像信号を演算処理してバックリ
ングを検出する方法である。

【０００５】また他の方法として、光切断法と画像処理
とを組合せた方法が提案されている（特開昭６２−１７
０４２５号公報、特開昭６３−６２８２５号公報）。こ
の方法は図７に示すごとく、材料２に対しレーザー光を
投光器５より照射し、その照射部分を幅方向に複数に分
割してカメラ６にて撮影し、その複数の画像を合成して
ヒートバックルを検出する方法である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来提案されている前
記のバックリング自動検出方法は、原理的には有効な方
法と考えられるが、ＩＴＶ画像を処理してバックリング
を自動検出する方法、光切断法と画像処理とを組合せた
方法のいずれも、材料（鋼板）の搬送バタツキや平坦不
良とバックリングとの区別が困難であり、誤判定する可
能性が多分にあり精度的に問題があるとともに、複雑な
処理を必要とする等の欠点がある。

【０００７】この発明はこのような実情よりみて、従来
の自動検出方法に比し簡単で、かつ搬送バタツキの影響
を受けず、また平坦不良等とも容易に区別できる高精度
バックリング検出方法を提案しようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は連続熱処理炉
内を走行する鋼板のバックリングを光学的手法を用いて
検出する方法であり、その要旨は、鋼板搬送ロールまた
は支持ロールとの接触部における鋼板に対し、該鋼板の
側面方向から鋼板幅方向にレーザー光束を照射するとと
もに、該レーザー光束を鋼板厚み方向に走査し、対向面
側に設置したレーザー光検出器にて受光した透過光を電
気信号に変換するとともに、信号処理判定装置にて該受
光信号の受光期間を検出し、バックリングが生じていな
い正常時の受光期間との差からバックリングを判定する
方法であり、また、鋼板の側面方向から鋼板厚み方向に
平行な帯状平行光束を鋼板幅方向に照射し、対向面側に
設置した光検出器にて受光した透過光を電気信号に変換
するとともに、信号処理判定装置にて該受光信号の受光
高さを検出し、バックリングが生じていない正常時の受
光高さとの差からバックリングを判定する方法である。

【０００９】

【作用】この発明において、バックリング検出位置を鋼
板搬送ロールまたは支持ロールとの接触部としたのは、
以下に示す理由による。バックリングが発生した場合、
鋼板がロールに接触あるいは巻付き状態の部分において
は、鋼板に“しわ”ができて盛り上るか、座屈して鋼板
が重ね合さった状態となる。したがって、鋼板の側面方
向から観察すると、見掛け上鋼板の厚みが増加したよう
に観察される。この見掛け上の板厚増加を観察すること
によりバックリングの検出が可能となる。また、鋼板が
ロールに接触、または巻付き状態の部分においては、鋼
板の搬送バタツキがほとんど発生することがないため、
バタツキの影響を受けない。このような理由から、この
発明では鋼板搬送ロールあるいは支持ロールとの接触部
分でバックリングを検出することとしたのである。

【００１０】見掛け上の板厚増加を観察する方法にレー
ザー光束を用いた場合、鋼板の側面方向から照射される
レーザー光束が鋼板上方を通過する高さ位置を走査して
いる時は受光信号が大きく、鋼板もしくはロールで遮ら
れる高さ位置を走査している時は受光信号は小さい。ま
た、受光信号の受光期間は鋼板の表面高さが高いと狭く
、低いと広くなる。つまり、鋼板の表面高さが高いと上
方から下りてきた光束が早期に鋼板に遮られる。したが
って、レーザー光検出器に入光してからレーザー光が遮
られるまでの時間、受光期間を測定することによってバ
ックリングの検出が可能となる。なお、レーザ光源とし
ては、Ｈｅ　　ーＮｅ　　等のガスレーザーや半導体レ
ーザーを使用できる。

【００１１】レーザー光源から発射されたレーザー光束
を鋼板厚み方向に走査する方法としては、回転ミラーを
用いて扇形状に走査するとともに、レンズで平行レーザ
ー光束に変える方法を採用することができる。レーザー
光源設置側と対向する側に設置したレーザー光検出器で
は、受光した透過光を電気信号に変換して信号処理判定
装置に出力する。信号処理判定装置では、レーザー光検
出器受光信号の受光期間とバックリングが生じていない
正常時の受光期間との差を求めてバックリングを判定す
るのである。

【００１２】また、帯状平行光束の受光器としてＣＣＤ
カメラまたはフォトダイオード等の光検出器を用い、該
光検出器にて受光した透過光を電気信号に変換すると、
受光信号の低いビットまたはダイオード素子の数が鋼板
の表面高さに対応するので、その受光信号の受光高さを
バックリングが生じていない時の正常時の受光高さと比
較することによってバックリングを判定することができ
る。

【００１３】

【実施例１】図１はこの発明方法を実施するための装置
構成例を示す概略図で、１０は炉内ロール、１１はレー
ザー光源、１２は回転ミラー、１３はレーザー光の形状
修正用レンズ、１４はレーザー光束集光用レンズ、１５
はレーザー光検出器、１６はコントローラー、１７はデ
ータ処理装置、１８は基準光検出器をそれぞれ示す。

【００１４】レーザー光源１１から射出されたレーザー
光は、回転ミラー１２にて扇形状に走査されるとともに
形状修正用レンズ１３にて平行走査レーザー光束に変え
られる。図１ではレーザー光束１９を帯状に図示してい
るが、ある瞬間にはこれらの内の１本の光束が存在する
。つまり、回転ミラー１２の回転に応じてレーザー光束
は上から下に時々刻々移動する。レーザー光束受光側で
は集光用レンズ１４を介して入光したレーザー光を検出
器１５にて受光するとともに、該レーザー光を電気信号
に変換して出力する。なお、外乱光の影響を除去する目
的で、レーザー光の波長に合った干渉フィルター等の光
学フィルターを使用したり、レーザー光に強度変調をか
ける装置を使用することも可能である。このようにした
得られたレーザー光検出器１５の受光信号はコントロー
ラ１６を経由してデータ処理装置１７へ入力され、バッ
クリング検出が行われる。

【００１５】図２はバックリング検出データを示し、レ
ーザー光束の高さの変化を示すタイムチャートより、レ
ーザー光束は回転ミラー１２の回転に伴って上から下に
変化することがわかる。また、受光信号の変化を示すタ
イムチャートよりレーザー光束が材料２上方を通過する
高さ位置を走査している時は受光信号が大きく、材料２
もしくはロール１０で遮られる高さ位置を走査している
ときは受光信号は小さい。また、受光信号の受光期間ｔ
は材料２の表面高さが高いと狭く、低いと広くなる。つ
まり、材料の表面高さが高いと上から下りてきた光束が
早期に材料に遮られることになり、材料表面高さすなわ
ちバックリングを検出できる。

【００１６】材料の表面高さ検出方法としては、図１に
示すように基準光検出器１８を設置し、該検出器に入光
してからレーザ光が遮られるまでの時間、つまり図２に
示す基準光検出器受光信号の受光期間Ｔｏを測定するこ
とによっても検出可能である。例えば、図２のレーザー
光束高さのタイムチャート中の一点鎖線で示す高さ位置
が材料（鋼板）正常時の表面高さの場合、バックリング
２−１が発生した時に破線で示す位置に材料表面が盛上
ってきた場合には、レーザー光検出器１５で受光される
信号の受光期間はＴｏからＴ１へと変化する。この変化
分を観察することによってバックリングの発生を検知で
きる。

【００１７】なお、正常時でも鋼板等材料の厚みが変更
された場合にも、図２中のＴｏが変化するが、この変化
は予め予想可能であり、データ処理装置１７で真のバッ
クリングか否かを判断することは可能である。また、炉
内ロールの偏心回転に起因する見掛け上の材料表面高さ
変化の影響は、ロール回転方向位置をロータリーエンコ
ーダー等を用いて検知し、データ処理装置１７でロール
の各回転方向の偏心量を加味することにより除去できる
。

【００１８】

【実施例２】図３はレーザーをレンズを使用して帯状光
束にし、この帯状光束をＣＣＤカメラにて受光し、バッ
クリングを検出する方法を示したもので、２１は凹レン
ズ、２２は凸レンズ、２３は集光レンズ、２４はＣＣＤ
カメラである。

【００１９】すなわち、レーザー光源１１から射出され
たレーザー光は凹レンズ２１および凸レンズ２２により
材料２の厚み方向に平行な帯状平行光束２８となり、受
光側の集光レンズ２３を介してＣＣＤカメラ２４に入光
し、電気信号に変換される。この電気信号はコントロー
ラ１６を介して信号処理装置１７に入力され、バックリ
ングが生じていない時の正常時の受光信号の高さと比較
され、その差よりバックリングが検出される。

【００２０】また、図４は投光器等の光源の光をスリッ
トを使って帯状光束にし、この帯状光束をフォトダイオ
ードにて受光し、バックリングを検出する方法を示した
もので、３１は投光器等の光源、３２は凸レンズ、３３
は平行成分抽出スリット、３４は集光レンズ、３５はフ
ォトダイオードである。なお、フォトダイオードにはレ
ーザーダイオードを直列に配したものを用いることがで
きる。

【００２１】すなわち、光源３１の光を凸レンズ３２に
て光束の拡がりを抑制し、平行成分抽出スリット３３に
て平行成分のみを抽出して帯状平行光束３８とし、集光
レンズ３４を介してフォトダイオード３５に入光する。 ここで電気信号に変換されて信号処理装置１７に入力さ
れ、バックリングが生じていない正常時の受光信号の高
さと比較され、その差よりバックリングが検出される。

【００２２】なお、光源としては帯状平行光束をつくれ
るものであれば、図３、図４に示す方法に限定されるも
のではない。さらに、検出器についても帯状平行光束の
幅を検出できるものであればＣＣＤカメラやフォトダイ
オードに限らず、例えば光束の幅を光エネルギー量の差
として検出するものでもよい。

【００２３】図５は前記図３、図４に示す検出方法にお
ける出力信号を例示したもので、Ａはバックリングが生
じていない正常時の出力信号、Ｂはバックリング発生時
（異常時）の出力信号をそれぞれ示す。検出器にＣＣＤ
カメラを用いた場合は、各ビットの電荷量に相当する電
位が事前に設定された基準値より低いビットの数が鋼板
またはバックリングによって遮られている高さに相当す
るため、真のバックリングか否かを判定することが可能
である。

【００２４】なお、上記の各バックリング検出機器は連
続熱処理炉の炉内雰囲気温度に応じた冷却が可能なケー
スに収納されて炉壁または炉外に設置される。炉外に設
置する場合は炉壁に窓孔を穿設する。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したごとく、この発明方法によ
れば、鋼板等材料のバタツキが発生せず、しかも材料の
しわや座屈が明瞭に現れる部分でバックリングを検出で
きるので、材料のバタツキや平坦不良と誤判定すること
なく正確にかつ発生初期にバックリングを検出すること
が可能であり、また装置的にも比較的簡易な設備ですみ
、かつ複雑な処理を必要としないため、連続熱処理炉の
バックリング検出方法として極めて有用性に富むもので
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明方法を実施するための装置構成例を示
す概略図である。

【図２】レーザー光束の高さ変化例と基準光検出器受光
信号例およびレーザー光検出器受光信号例を示す図であ
る。

【図３】この発明の他の実施例における装置構成例を示
す概略図である。

【図４】この発明の他の実施例における装置構成例を示
す概略図である。

【図５】図３、図４に示す検出方法における出力信号を
例示したもので、（Ａ）はバックリングが生じていない
正常時の出力信号、（Ｂ）はバックリング発生時の出力
信号をそれぞれ示す。

【図６】従来のバックリング検出方法の一例を示す概略
図である。

【図７】従来のバックリング検出方法の一例を示す概略
図である。

【符号の説明】

２　　　　材料 １０　　　　ロール １１　　　　レーザー光源 １２　　　　回転ミラー １３　　　　レーザー光形状修正用レンズ１４　　　　
レーザー光束集光用レンズ１５　　　　レーザー光検出
器 １７　　　　データ処理装置 ２４　　　　ＣＣＤカメラ ３５　　　　フォトダイオード

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　連続熱処理炉内を走行する鋼板のバッ
   クリングを光学的手法を用いて検出する方法において、
   鋼板搬送ロールまたは支持ロールとの接触部における鋼
   板に対し、該鋼板の側面方向から鋼板幅方向にレーザー
   光束を照射するとともに、該レーザー光束を鋼板厚み方
   向に走査し、対向面側に設置したレーザー光検出器にて
   受光した透過光を電気信号に変換するとともに、信号処
   理判定装置にて該受光信号の受光期間を検出し、バック
   リングが生じていない正常時の受光期間との差からバッ
   クリングを判定することを特徴とする連続熱処理炉内の
   バックリング検出方法。
2. 【請求項２】　　連続熱処理炉内を走行する鋼板のバッ
   クリングを光学的手法を用いて検出する方法において、
   鋼板搬送ロールまたは支持ロールとの接触部における鋼
   板に対し、該鋼板の側面方向から鋼板厚み方向に平行な
   帯状平行光束を鋼板幅方向に照射し、対向面側に設置し
   た光検出器にて受光した透過光を電気信号に変換すると
   ともに、信号処理判定装置にて該受光信号の受光高さを
   検出し、バックリングが生じていない正常時の受光高さ
   との差からバックリングを判定することを特徴とする連
   続熱処理炉内のバックリング検出方法。