JPH1015662A - 湯だれ検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶削作業時に発生する湯だれ、スカーフ残り
を精度よく検知する装置を提供する。 【解決手段】本発明の湯だれ検査装置は５０は主にＣＣ
Ｄカメラ５１、画像処理装置５２から成る。ホットスカ
ーフ直後のブルームをＣＣＤカメラ５１で連続的に撮像
する。この像を画像処理部５２によって輝度信号を温度
換算し、健常部位との差を連続処理することによって湯
だれ部、スカーフ残り部を判定する。判定された湯だれ
およびスカーフ残りはブルームのマップとして出力され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明に属する技術分野】本発明は分塊圧延鋼材、連続
スラブなどの表面欠陥溶削作業（ホットスカーフ作業）
に関する。

【０００２】

【従来の技術】分塊圧延工程ではブルームなどの鋼材表
面に介在する不純物や欠陥は、ホットスカーフが鋼材表
面を溶削することにより除去される。ホットスカーフで
は、鋼材の先端を上下左右４面の各辺に酸素とプロパン
ガスを噴出するスカーフノズルを備えた火口ユニットに
停止させる。火口ユニットは鋼材の大きさに応じて各辺
がブルームに沿うように密着する。ブルームの溶削はプ
ロパンバーナを点火し、特定時間予熱後にブルームを長
手方向に連続的に移動させる事によってなされる。この
時、ブルーム移動速度やプロパン量、酸素量などにより
溶削深さなどが決定される。この溶削条件は鋼種や鋼材
の製造方法などによって異なる。

【０００３】このスカーフ作業はオペレータ操作が介入
する半自動的な運転によって実施されているのが一般的
である。オペレータはブルームの停止、移動などの操作
や火口ユニットの開閉などとともに、溶削時のブルーム
表面状態をカメラなどを用いて確認し、酸素やプロパン
量，鋼片速度などを制御することにより、装置の異常を
監視すると共に、正常な溶削を維持していくことを主な
作業としている。

【０００４】

【発明が解決しようとする問題点】しかしながら実際の
スカーフ作業では、酸素量の変動や鋼片温度など様々な
影響により湯だれや溶削残りが発生する事がある。オペ
レータはこれをカメラなどを通じて肉眼で確認するが、
スカーフ作業直後のブルームは表面温度が１０００゜Ｃ
を越えるため作業者の目には負担が大きい。またスカー
フ直後のブルームは短時間でブルーム表面が酸化し、酸
化物でブルーム表面が覆われるので、確認はスカーフ作
業直後の限られた狭い範囲となる。しかしながら、この
酸化物が覆われない場所ではスカーフ中のスパッタの飛
散や冷却水による水蒸気発生などの傷害もあり湯だれも
しくは溶削残りの確認は困難な作業となっている。また
これらの湯だれもしくは溶削残りは、下工程である圧延
時に有害な欠陥となることが判明しているため、これら
の発生により鋼片品質が低下するとともに有害欠陥除去
に余分な労力が費やされることとなり、安価で迅速な製
品の提供を阻害するという問題がある。また、スカーフ
作業を従来のオペレータ作業方式に対して自動化した場
合には、湯だれや溶削残りの発生を自動的に検知し、酸
素やプロパン量の調整などスカーフの作業を制御する機
能が必須となる。

【０００５】本発明は、このような従来技術の問題点を
解決するためになされたものであって、ホットスカーフ
での湯だれもしくは溶削残りの発生を目視によらず自動
的に検知してブルームのホットスカーフ作業結果の良否
を判定し、溶削の途中からあるいは次材からの不良発生
を防止し、鋼片品質を維持することを目的とした装置で
ある。

【０００６】

【発明が解決するための手段】本発明に係る湯だれ検査
装置は、ホットスカーフ作業による溶削残りおよび湯だ
れの発生を検知することを目的とする装置であって、作
業直後のブルーム断面方向の温度もしくは輝度の分布を
取込み、これを信号化する手段と、取込まれた鋼片断面
信号が健常部位か溶削残りあるいは湯だれ部位かを判別
する手段を備えるていることを特徴とする。

【０００７】

【発明の実施形態】本発明に係る湯だれ検査装置は、ス
カーフ作業直後の位置でのブルーム断面輝度もしくは温
度分布をＣＣＤカメラ、ラインセンサもしくは温度計な
どを用いて信号化する。湯だれ部はブルーム面に湯状の
筋が分布するもので、通常の鋼片面よりも温度もしくは
輝度が高い。逆に溶削残り部は通常部より温度、輝度共
に低い。したがって本発明に係る湯だれ検査装置におけ
るＣＣＤカメラもしくは温度計などはこの現象を利用
し、撮像されたブルーム面部の温度もしくは輝度を電気
信号化するためのものである。画像処理装置はこの信号
をブルーム長手方向に対し連続的に処理するためになさ
れる装置である。画像処理装置による信号処理は溶削残
りおよび湯だれの有無を判別し、判別した結果を表示す
ることが可能である。したがって湯だれもしくは溶削残
りのカメラで撮像し、画像処理装置で発生の有無を判断
することにより、スカーフ作業の良否を判定しそれを通
知するものである。

【０００８】

【実施例】以下、本発明をその実施例を示す図面を参照
して詳細に説明するが、本発明はかかる実施例のみに限
定されるものではない。

【０００９】第１図は本発明に係るホットスカーフ装置
のブロック図である。図１において、本発明にかかる湯
だれ検査装置５０は、画像処理装置５２と一次元ＣＣＤ
カメラ５１およびこれらを接続する導線（図示せず），
カメラ用光学フィルタ（図示せず）および一次元ＣＣＤ
カメラを保護する冷却装置（図示せず）から構成されて
いる。

【００１０】分塊圧延されたブルーム１はモータで駆動
されるローラテーブル２上をパスライン方向に搬送され
る。パスライン上に設置されている在検センサ４は搬送
されるブルーム１を検知する。この在検センサ４の信号
により駆動制御ユニット７がブルーム１をスカーフユニ
ット３０前に停止させる。温度計８は事前に鋼片の温度
を測定し、画像処理装置５２に通知する。スカーフユニ
ット３０にはブルーム１の側面４面の表面をそれぞれに
対向して配置されている酸素およびプロパンガスを噴出
するノズルを備えた火口ユニット３１（２辺は図示せ
ず）とブルーム１がスカーフ通過後にローラテーブル２
を冷却するための水ノズルユニット（図示せず）を設け
ている。 火口ユニット３１はそれぞれ独立しており、
停止したブルーム１の寸法に合わせ火口位置を移動しす
る。そして火口制御ユニット６の指示で火口ユニット３
１から酸素およびプロパンガスが噴出されるとともにロ
ーラテーブル２が作動し、鋼片表面を溶削するスカーフ
作業が開始される。鋼片後端が火口ユニット３１まで到
達すると、火口制御ユニット６はスカーフ終了信号を出
し、酸素およびプロパンの噴出を止め、火口ユニット３
１をスカーフ作業前の位置に戻すと共に水ノズルから冷
却水を噴出する。

【００１１】スカーフ作業が開始されると、画像処理装
置５２は、一次元ＣＣＤカメラ５１の撮像を開始する。
一次元ＣＣＤカメラ５１は画像処理装置５２により、予
め測定した鋼片温度から最適な操作時間を選択されてい
る。一次元ＣＣＤカメラ５１の撮像はスカーフユニット
３０直後の位置をとらえてしており、定められた時間内
に撮像をおこない、これを画像処理装置５２のメモリ内
に蓄える。一次元ＣＣＤカメラ５１による撮像は火口制
御ユニット６からスカーフ終了信号が送られるまで実施
される。画像処理装置５２では、同時に駆動制御ユニッ
ト７よりローラテーブル２の移動速度を得ることが可能
なため、メモリ内に蓄えられた各ラインこの位置を算出
する事が可能となる。またブルーム１表面の輝度はその
背景像に比べ格段に明るいため、２値化処理することに
より１ライン内のブルーム１幅方向の範囲を検知する事
も可能である。一次元ＣＣＤカメラ５１による撮像はス
カーフ作業終了まで連続しておこなわれる。なお、図１
は模式上、カメラの位置はブルーム側面部を撮像してい
るが、湯だれもしくは溶削残りの発生はブルーム１の上
面部にも発生するため、ブルーム１上面部にも一次元Ｃ
ＣＤカメラ５１を設置している。

【００１２】図２は一次元ＣＣＤカメラ５１によって撮
像された像を画像処理装置５２によって表示された像の
位置と輝度の関係をグラフで示している。ブルーム１表
面の輝度は通常、ブルーム１の幅方向中央部が幅方向端
部に比べ若干明るい像となっている。これは中央部の方
が温度が高いためである。しかしながら、スカーフ作業
の異常などから湯だれが発生すると、湯だれ部ａは通常
のブルーム１表面より数十度程温度が高いことから、図
３のような突起が発生した輝度分布となる。また、溶削
残りｂについては反対に通常のスカーフ１表面より温度
分布が低いため、図４に示されるような部分的落ち込み
が発生する。画像処理装置５２はこのような画像データ
を連続的に信号を蓄積する。信号のノイズ部を除去する
ため数画像連続した信号を平均化しており、この信号を
用いて湯だれａや溶削残りｂの有無を判定する。

【００１３】図５は湯だれ状態の判定基準を示す模式図
の例である。ＣＣＤカメラ５１の輝度信号はその原理
上、温度に対し対数関係となることから、輝度レベルを
温度値に換算する。この換算された値で湯だれの判定を
実施する。湯だれａと通常部の温度差ｃおよび映像位置
の差ｄとする。それぞれが固有のしきい値を持ち、ｃが
しきい値を越え、ｄがしきい値を越えない場合を湯だれ
ａ候補として判定する。この湯だれ候補がある特定長さ
中にＮ回以上発生した場合、これを湯だれ部として判定
する。同様に溶削残りｂについても、異なるしきい値を
用いて同様の判定をおこなう。

【００１４】実際のスカーフ作業では、ブルーム１の表
面輝度は温度の低下に従って先端から徐々に低下してい
く。また測定する材料や製造方法などによりブルーム１
の表面温度はそれぞれ異なっている。ＣＣＤカメラ５１
では特定操作時間に対する温度測定範囲が狭いため、必
要があれな撮像途中であっても操作時間を変更すること
がある。画像処理装置５２は信号処理をブルーム１長さ
全長に実施した後、湯だれおよび溶削残りの位置を特定
するマップを作成する。湯だれおよび溶削残りが発生し
た場合には、火口制御ユニット６に警報信号を出力する
とともにオペレータに対し警報を表示する。

【００１５】

【発明の効果】以上、記述したように、本発明の湯だれ
検査装置によれば、湯だれの発生をオンライン上で測定
可能となる。この結果、湯だれや溶削残りの発生により
スカーフ作業の途中から、もしくは次材から溶削条件を
変え、湯だれもしくは溶削残りの発生を抑える事ができ
る。したがってブルーム品質の低下を防止し、湯だれや
スカーフ残りによって生じる欠陥除去に必要な工数も削
減できる事から原価低減に貢献できる。また発生を検知
したブルームにおいても湯だれもしくは溶削残りの発生
部位を下工程に知らせる事も可能となるため、効率良い
欠陥除去が可能となる。ひいては、湯だれ発生のメカニ
ズムを蓄積し、スカーフ制御にフィードバックすること
により、湯だれやスカーフ残りの発生しないスカーフの
制御技術が向上するといった効果もある。また将来のス
カーフ作業の自動操業を可能にするための監視装置とし
て使用できるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる湯だれ検査装置の構成を示すブ
ロック図である。

【図２】本発明にかかる湯だれ検査装置の画像処理部で
の正常スカーフ作業時波形の模式図である。

【図３】本発明にかかる湯だれ検査装置の画像処理部で
の湯だれ発生時波形の模式図である。

【図４】本発明にかかる湯だれ検査装置の画像処理部で
の溶削残り発生時波形の模式図である。

【図５】本発明にかかる湯だれ検査装置の画像処理部で
の湯だれ判定発生時波形から湯だれ判定処理を実施する
模式図である。

【符号の説明】

ａ 湯だれ波形 ｂ 溶削残り波形 ｃ 湯だれ判定用輝度レベルしきい値 ｄ 湯だれ判定用撮像位置しきい値 １ ブルーム ２ ローラテーブル ３０ スカーフユニット ３１ 火口ユニット ４ 在検センサ ５０ 湯だれ検査装置 ５１ 一次元ＣＣＤカメラ ５２ 画像処理装置 ６ 火口制御ユニット ７ 駆動制御ユニット

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】分塊圧延鋼材の表面溶削作業において溶削
   による湯だれおよび、溶削残しを検出するに際し、鋼材
   表面を撮像するカメラ部と撮像した波形を処理する信号
   処理部からなることを特徴とする湯だれ検査装置。