BR112016019638B1

BR112016019638B1 - Método de inspeção de superfície de tubo de aço, dispositivo de inspeção de superfície de tubo de aço, sistema de fabricação de tubo de aço, método de identificação de uma área formada de defeito em um tubo de aço e método de fabricação de tubo de aço

Info

Publication number: BR112016019638B1
Application number: BR112016019638-4A
Authority: BR
Inventors: Yukinori Iizuka; Hiroaki Ono; Toshifumi Kodama; Akihiro Ogawa
Original assignee: Jfe Steel Corporation
Priority date: 2014-03-12
Filing date: 2015-03-03
Publication date: 2022-08-30
Also published as: CN106104262A; CN106104262B; MX365794B; JPWO2015137200A1; EP3118612B1; EP3118612A4; US10209199B2; BR112016019638B8; EP3118612A1; MX2016011666A; WO2015137200A1; BR112016019638A2; US20170023489A1; JP6004114B2

Abstract

MÉTODO DE INSPEÇÃO DE SUPERFÍCIE DE TUBO DE AÇO, DISPOSITIVO DE INSPEÇÃO DE SUPERFÍCIE DE TUBO DE AÇO, SISTEMA DE FABRICAÇÃO DE TUBO DE AÇO, MÉTODO DE IDENTIFICAÇÃO DE ÁREA COM FORMAÇÃO DE DE- FEITO EM UM TUBO DE AÇO E MÉTODO DE FABRICAÇÃO DE TUBO DE AÇO. A presente invenção refere-se a um dispositivo de controle (12) que adquire uma imagem de autoemissão de um tubo de aço tirada quando o tubo de aço estava quente, que corrige uma luminância irregular de direção circunferencial da imagem de autoemissão, de modo que a luminância seja uniforme, e que detecta defeitos de superfície com base na imagem de autoemissão corrigida. É preferencial que a imagem de autoemissão seja tirada em uma posição na superfície traseira de um redutor. É preferencial que uma taxa de redução de diâmetro para o tubo de aço, de acordo com o redutor, seja de pelo menos 110%. A luminância irregular na direção circunferencial da imagem de autoemissão se torna uniforme com uso de uma distribuição de luminância na direção circunferencial em que a luminância na direção do comprimento do tubo de aço tem a média calculada. A luminância irregular na direção circunferencial da imagem de autoemissão pode se tornar uniforme com uso das diferenças na luminância dentre uma pluralidade de imagens de autoemissão, sendo que a captura de imagem foi realizada, em uma posição na direção de comprimento do tubo de aço que é alterada.

Description

CAMPO

[001] A presente invenção refere-se a um método de inspeção de superfície, a um dispositivo de inspeção de superfície, a um sistema de fabricação, a um método de identificação de uma área formada com defeito e a um método de fabricação para detectar opticamente um defeito na superfície de um tubo de aço.

ANTECEDENTES

[002] Os defeitos em um tubo de aço usado como vários tipos de tubos, partes críticas de maquinário, tubos de revestimento e similares reduzem as suas propriedades de resistência, dureza e fadiga, e as inspeções de defeito são, então, realizadas na fabricação de um tubo de aço. As inspeções não destrutivas, tais como realização de teste de corrente parasita, realização de teste de fluxo de fuga magnético e realização de teste ultrassônico e inspeção visual são técnicas comuns de inspeção de defeito. Entretanto, essas técnicas são menos aplicáveis aos materiais de alta temperatura e são, então, aplicadas a um tubo de aço fabricado por laminação a quente, que inclui um tubo de aço sem costura e um tubo de aço soldado de topo, após o resfriamento dos materiais. Na fabricação de tais tipos de tubos de aço, um defeito de superfície causado por laminação é detectado apenas após uma grande quantidade de tubos de aço ter se submetido ao processamento por lamina- ção, que resulta na fabricação de uma grande quantidade de produtos em não conformidade. Deseja-se, então, uma técnica que possa inspecionar a superfície quando o tubo de aço estiver quente.

[003] Como uma técnica de inspeção de uma superfície quente, por exemplo, a Literatura de Não Patente 1 descreve técnicas que usam uma imagem (uma imagem autoluminosa) formada com uso de autolu- minescência, uma imagem formada com uso de uma fonte de luz externa, uma imagem térmica formada aquecendo-se por indução e técnicas de uso de varredura a laser, corrente parasita e similares. A Literatura de Não Patente 2 descreve uma técnica de inspeção da superfície de uma chapa com uso de uma imagem autoluminosa. A temperatura de superfície de uma chapa difere, dependendo de se um defeito de superfície existe na mesma, e essa técnica detecta um defeito de superfície com base em uma diferença na luminância entre as imagens autoluminosas.

LISTA DE CITAÇÕES LITERATURA DE NÃO PATENTE

[004] Literatura de Não Patente 1: Iwai et al. On-line inspection techniques for surface detects of hot slabs, Iron and Steel 70 (9), pp. 1181 a 1187 (1984)

[005] Literatura de Não Patente 2: Shiraiwa et al. Color TV system for inspection of hot slabs under slabbing, Iron and Steel 64 (13), pp. 2020 a 2025 (1978)

SUMÁRIO PROBLEMA DA TÉCNICA

[006] O uso de uma imagem autoluminosa para inspeção de su perfície de um tubo de aço, entretanto, tem o problema a seguir. A lami- nação de tubos de aço sem costura usa uma pluralidade de rolos disposta na direção circunferencial. A quantidade de calor removido pelo contato de cada rolo é diferente, que resulta em temperatura irregular na superfície do tubo de aço após a laminação. Além disso, as variações no tamanho de um tubo de aço afetam a temperatura irregular na su- perfície na remoção de calor pelo contato com os rolos. Uma incrustação primária gerada no aquecimento e uma incrustação secundária gerada na laminação podem se fixar à superfície de um tubo de aço, de maneira manchada. Tal interferência altera a temperatura de superfície nos padrões, o que causa variações na luminância de uma imagem au- toluminosa. É, então, difícil determinar se a alteração na temperatura de superfície é causada pela interferência ou por um defeito na superfície.

[007] Para superar as desvantagens, é um objetivo da presente invenção fornecer um método de inspeção de superfície, um dispositivo de inspeção de superfície, um sistema de fabricação e um método de identificar uma área formada de defeito de um tubo de aço, para detectar um defeito de superfície no tubo de aço, quando o tubo de aço está quente, com uso de uma imagem autoluminosa.

SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA

[008] Para solucionar o problema descrito acima e alcançar o ob jetivo, um método de inspeção de superfície para um tubo de aço, de acordo com a presente invenção, detecta um defeito de superfície em um tubo de aço quente e inclui: uma etapa de imageamento, de image- amento de uma imagem autoluminosa do tubo de aço quente; uma etapa de correção de uniformização de variação de luminância em uma direção circunferencial da imagem autoluminosa e de correção da imagem autoluminosa; e uma etapa de detecção, de detecção de um defeito de superfície com base na imagem autoluminosa corrigida na etapa de correção.

[009] Ademais, no método de inspeção de superfície para um tubo de aço, de acordo com a presente invenção, a imagem autoluminosa é capturada em uma posição atrás de um redutor.

[0010] Ademais, no método de inspeção de superfície para um tubo de aço, de acordo com a presente invenção, uma taxa de redução de diâmetro aplicada, pelo redutor, ao tubo de aço, é igual a, ou maior do que 110%.

[0011] Ademais, no método de inspeção de superfície para um tubo de aço, de acordo com a presente invenção, a etapa de correção uniformiza a variação de luminância na direção circunferencial da imagem autoluminosa com uso de uma distribuição de luminância na direção cir- cunferencial em que a luminância, em uma direção longitudinal do tubo de aço, na imagem autoluminosa, é uniformizada em média.

[0012] Ademais, no método de inspeção de superfície para um tubo de aço, de acordo com a presente invenção, a etapa de correção uniformiza uma variação de luminância na direção circunferencial da imagem autoluminosa com uso de uma diferença na luminância entre uma pluralidade de imagens autoluminosas capturadas em uma posição, em uma direção longitudinal do tubo de aço, alterada.

[0013] Ademais, no método de inspeção de superfície para um tubo de aço, de acordo com a presente invenção, a etapa de imageamento captura a imagem autoluminosa com uso de uma largura de banda igual a, ou mais longa do que 700 nm de comprimento de onda de luz infravermelha próxima e igual a, ou mais curta do que 20 μm de comprimento de onda de luz infravermelha.

[0014] Ademais, um dispositivo de inspeção de superfície para um tubo de aço, de acordo com a presente invenção, detecta um defeito de superfície em um tubo de aço quente e inclui: uma unidade de imagea- mento configurada para capturar uma imagem autoluminosa do tubo de aço quente; uma unidade de correção configurada para uniformizar a variação de luminância em uma direção circunferencial da imagem au- toluminosa e para corrigir a imagem autoluminosa; e uma unidade de detecção configurada para detectar um defeito de superfície com base na imagem autoluminosa corrigida pela etapa de correção.

[0015] Ademais, um sistema de fabricação de tubo de aço, de acordo com a presente invenção, inclui o dispositivo de inspeção de superfície descrito acima para um tubo de aço.

[0016] Ademais, um método de identificação de uma área formada de defeito em um tubo de aço, de acordo com a presente invenção, inclui: inspecionar o tubo de aço e detectar um defeito de superfície no tubo de aço com uso do método de inspeção de superfície descrito acima para um tubo de aço; determinar que o defeito de superfície é causado em um processo de fabricação de tubo de aço, quando regularidade é observada em uma posição em que o defeito de superfície foi detectado; e determinar que o defeito de superfície é causado em um estágio de produção de aço, quando nenhuma regularidade é observada na posição em que o defeito de superfície foi detectado.

[0017] Ademais, um método de fabricação de tubo de aço, de acordo com a presente invenção, inclui: alterar uma condição de fabricação em um processo de fabricação de tubo de aço e/ou uma condição de operação em um estágio de produção de aço, de modo a impedir a geração de um defeito de superfície, com base em uma causa do defeito de superfície identificada com uso do método de identificação descrito acima de uma área formada de defeito em um tubo de aço.

EFEITOS VANTAJOSOS DA INVENÇÃO

[0018] De acordo com a presente invenção, um defeito de superfície em um tubo de aço pode ser detectado, quando o tubo de aço estiver quente, com uso de uma imagem autoluminosa.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0019] A Figura 1 é um desenho esquemático que ilustra uma con figuração geral de um sistema de fabricação de um tubo de aço sem costura, de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[0020] A Figura 2 é um fluxograma que ilustra um procedimento de processamento de inspeção de superfície na modalidade.

[0021] A Figura 3A é um desenho ilustrativo para a relação entre a posição e o tamanho de um tubo de aço em uma imagem autoluminosa na modalidade.

[0022] A Figura 3B é outro desenho ilustrativo para a relação entre a posição e o tamanho de um tubo de aço na imagem autoluminosa na modalidade.

[0023] A Figura 3C é, ainda, outro desenho ilustrativo para a relação entre a posição e o tamanho de um tubo de aço na imagem autolumi- nosa na modalidade.

[0024] A Figura 3D é, ainda, outro desenho ilustrativo para a relação entre a posição e o tamanho de um tubo de aço na imagem autolumi- nosa na modalidade.

[0025] A Figura 4 é um desenho ilustrativo de uniformização de va riação na luminância na direção circunferencial da imagem autolumi- nosa na modalidade.

[0026] A Figura 5 é um desenho ilustrativo de uniformização de va riação na luminância na direção circunferencial de uma imagem autolu- minosa em uma modalidade diferente.

[0027] A Figura 6A é um desenho exemplificativo que ilustra a ima gem autoluminosa na modalidade.

[0028] A Figura 6B é um desenho ilustrativo para a relação entre uma taxa de redução de diâmetro e de incrustação na modalidade.

[0029] A Figura 7 é um desenho que ilustra um resultado de inspe ção de superfície na modalidade.

[0030] A Figura 8 é outro desenho que ilustra um resultado de ins peção de superfície na modalidade.

[0031] A Figura 9 é um gráfico que ilustra uma distribuição de lumi- nância na direção longitudinal do tubo de aço.

[0032] A Figura 10 é um desenho ilustrativo para um método de cál culo da distribuição de luminância ilustrada na Figura 9.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES

[0033] Uma modalidade da presente invenção será descrita agora, em detalhes, em referência aos desenhos. Deve-se observar que a presente invenção não se limita à modalidade e que os números semelhantes referem-se aos membros semelhantes nos desenhos.

[0034] Um sistema de fabricação de um tubo de aço sem costura, na modalidade da presente invenção, será descrito, em referência à Figura 1. Um sistema de fabricação 1 do tubo de aço sem costura na modalidade inclui um forno 2, um perfurador 3, um moinho de mandril 4, um forno de reaquecimento 5, um redutor 6, uma estação de resfriamento 7 e um dispositivo de inspeção de superfície 10. Com o sistema de fabricação 1, o forno 2 aquece um tarugo arredondado (uma peça de aço arredondada) B até cerca de 1.200 °C e o perfurador 3 forma um tubo de aço (um tubo sem costura) P a partir do tarugo. O moinho de mandril 4, subsequentemente, lamina o tubo de aço. O forno de reaque- cimento 5 reaquece o tubo de aço P e o redutor 6 alonga o tubo por laminação até um certo diâmetro externo. A estação de resfriamento 7, subsequentemente, resfria o tubo.

[0035] O dispositivo de inspeção de superfície 10 inclui uma câmera de imagem térmica 11 e um dispositivo de controle 12. A câmera de imagem térmica 11 é conectada ao dispositivo de controle 12 através de um cabo de controle 13 de modo que possa transmitir e receber dados. A câmera de imagem térmica 11 é configurada com uma câmera que tem um elemento semicondutor de metal-óxido complementar (CMOS), um elemento de microborômetro, ou similares, sensível à largura de banda igual a, ou mais longa do que 700 nm de comprimento de onda de luz infravermelha próxima e igual a, ou mais curta do que 20 μm de comprimento de onda de luz infravermelha. A câmera de imagem térmica 11 captura uma imagem autoluminosa do tubo de aço P em uma posição atrás do redutor 6 e transmite a imagem autoluminosa ao dispositivo de controle 12.

[0036] O dispositivo de controle 12 é implantado por um computador de propósito geral, tal como uma estação de trabalho e um computador pessoal. O dispositivo de controle 12 é configurado com uma unidade de processamento central (CPU), vários tipos de dispositivos de registro, que incluem memórias, tais como uma memória apenas de leitura (ROM) que inclui uma memória rápida registrável de atualização e uma memória de acesso aleatório (RAM), um disco rígido e um meio de registro, tal como uma memória apenas de leitura de disco compacto (CD- ROM), um dispositivo de comunicação, um dispositivo de saída, tal como um dispositivo de exibição e um dispositivo de impressão, um dispositivo de entrada e outros. O dispositivo de controle 12 controla a unidade de configuração do dispositivo de inspeção de superfície 10 com uso de uma memória que armazena na mesma um programa de processamento e outros, uma CPU que executa o programa de processamento e similares e executa o processamento de inspeção de superfície descrito posteriormente.

[0037] O procedimento do processamento de inspeção de superfí cie do tubo de aço P realizado pelo dispositivo de inspeção de superfície 10 será, agora, descrito em referência ao fluxograma na Figura 2. O fluxograma na Figura 2 começa, por exemplo, no momento em que um operador insere uma instrução para o início de inspeção operando-se o dispositivo de entrada do dispositivo de controle 12. O processamento de inspeção de superfície procede ao processamento na Etapa S1.

[0038] No processamento na Etapa S1, o dispositivo de controle 12 adquire uma imagem autoluminosa do tubo de aço P capturada pela câmera de imagem térmica 11 em uma frequência predeterminada. O processamento na Etapa S1 é concluído, e o processamento de inspeção de superfície procede ao processamento na Etapa S2.

[0039] A temperatura de superfície, que representa a luminância da imagem autoluminosa, varia, dependendo da posição e do tamanho do tubo de aço. As Figuras 3A e 3B são imagens autoluminosas do tubo de aço P que têm um diâmetro externo de 76,3 mm. A Figura 3B é uma imagem capturada em uma posição diferente da posição no tubo de aço P na Figura 3A, na direção longitudinal. A Figura 3C é uma imagem autoluminosa do tubo de aço P com um diâmetro externo de 101,6 mm, enquanto a Figura 3D é uma imagem autoluminosa do tubo de aço P com um diâmetro externo de 114,3 mm. Como as Figuras 3A a 3D ilustram, embora a luminância na direção circunferencial varie, dependendo da posição e do tamanho do tubo de aço P, a luminância na direção longitudinal é substancialmente uniforme. Na modalidade, conforme descrito posteriormente, uma correção para uniformizar a variação na luminância na direção circunferencial da imagem autoluminosa é realizada com uso da distribuição de luminância na direção circunferencial da imagem autoluminosa.

[0040] No processamento na Etapa S2, o dispositivo de controle 12 realiza o processamento para uniformizar a variação na luminância na direção circunferencial com base na imagem autoluminosa (uma imagem crua (raw image)) adquirida no processamento na Etapa S1. Especificamente, como a Figura 4 ilustra, o valor médio da luminância na direção longitudinal é calculado para cada uma das posições na direção circunferencial da imagem crua, e a distribuição de luminância é feita com uso dos valores médios calculados. A correção para uniformizar a variação de luminância na direção de circunferência é realizada subtraindo-se a distribuição de luminância na direção circunferencial, a partir da imagem crua. Quando a luminância da matéria-prima é expressa pela fórmula (1), a distribuição de luminância na direção circunferencial é expressa pela fórmula (2). A luminância de uma imagem feita subtraindo-se a distribuição de luminância na direção circunferencial, a partir da imagem crua, é, então, calculada pela fórmula (3).

[0041] A constante na fórmula (3) (= 128) é definida para evitar o caso em que a maioria dos valores de luminância adquiridos pela subtração é numericamente negativa. Qualquer número entre zero e 255 pode, assim, ser definido como a constante. A subtração da fórmula (3) pode ser substituída por divisão.

[0042] Esse processo pode eliminar a variação de luminância cau sada por interferência, e uma imagem com luminância uniforme é, então, obtida. Consequentemente, é determinado que a variação de lumi- nância que aparece na imagem obtida resulta de um defeito de superfície. O processamento na Etapa S2 é concluído e o processamento de inspeção de superfície procede ao processamento na Etapa S3.

[0043] No processamento, a variação de luminância na direção cir- cunferencial é uniformizada com uso do fato de que a luminância, na direção longitudinal, é substancialmente uniforme dentro da faixa de uma imagem autoluminosa. Considerando o comprimento inteiro do tubo de aço P, entretanto, a luminância na direção longitudinal do tubo de aço P não é sempre uniforme, devido ao fato de que o tubo de aço P gira com a laminação e o transporte. O processamento para uniformizar a variação de luminância na direção circunferencial é sequencialmente realizado na mesma imagem autoluminosa ou em imagens auto- luminosas capturadas nas proximidades das mesmas.

[0044] O processamento na Etapa S2 para uniformizar a variação de luminância na direção circunferencial pode ser substituído pelo processamento ilustrado na Figura 5. Especificamente, a variação de lumi- nância na direção circunferencial é uniformizada capturando-se uma pluralidade de imagens autoluminosas em posições diferentes, na direção longitudinal, e calculando-se uma diferença na luminância entre qualquer uma das duas imagens cruas fora das imagens capturadas. Mais especificamente, conforme ilustrado na Figura 5, uma imagem com a variação de luminância na direção circunferencial uniformizada é obtida extraindo-se a diferença entre a última imagem crua capturada e uma imagem crua capturada previamente por uma imagem. Em que a fórmula (4) representa a luminância de uma imagem crua e a fórmula (5) representa outra imagem crua capturada previamente por uma imagem, a fórmula (6) representa a luminância de uma imagem formada extraindo-se uma diferença entre ambas as imagens.

[0045] O processamento de inspeção de superfície pode ser reali zado no comprimento inteiro do tubo de aço P alterando-se as posições na direção longitudinal do tubo de aço P e capturando-se as imagens autoluminosas. Nesse caso, é preferencial usar imagens autoluminosas capturadas em momentos sucessivos. O uso de imagens capturadas em momentos separados não é preferencial, devido ao fato de que a variação de luminância é diferente entre as imagens.

[0046] No processamento na Etapa S3, o dispositivo de controle 12 realiza o processamento para detectar um defeito de superfície no tubo de aço P, com uso da imagem com a variação de luminância na direção circunferencial uniformizada. O processamento na Etapa S3 é concluído e o fluxo do processamento de inspeção de superfície termina.

[0047] Conforme descrito acima, com o sistema de fabricação 1 para o tubo de aço P nessa modalidade, o dispositivo de controle 12 uniformiza a variação de luminância na direção circunferencial de uma imagem autoluminosa na faixa em que a luminância é substancialmente uniformizada na direção longitudinal. Um defeito de superfície em um tubo de aço pode ser, então, detectado com uso de uma imagem auto- luminosa em uma configuração de dispositivo simples, quando o tubo de aço estiver quente.

[0048] Na modalidade, a câmera de imagem térmica 11 captura imagens autoluminosas do tubo de aço P em uma posição atrás do redutor 6, que é devido ao fato de que os inventores verificaram que a incrustação fixada no tubo de aço P é separada por laminação com tração do redutor 6. Em outras palavras, os inventores verificaram que o número de padrões de incrustação fixados no tubo de aço P é reduzido com um aumento na taxa de redução de diâmetro aplicada pelo redutor 6. A taxa de redução de diâmetro é definida pela fórmula (7). Taxa de Redução de Diâmetro = (Diâmetro Externo de Tubo de Aço antes do Redutor) / Diâmetro Externo de Tubo de Aço após o Redutor) (7)

[0049] A Figura 6A é um desenho exemplificativo que ilustra uma imagem autoluminosa capturada em uma posição atrás do redutor 6, e uma pluralidade de padrões de incrustação é reconhecida na Figura 6A. A Figura 6B é um desenho que ilustra a relação entre a taxa de redução de diâmetro aplicada pelo redutor 6 e o número de padrões de incrustação. A Figura 6B ilustra um aumento na taxa de redução de diâmetro que diminui acentuadamente o número de padrões de incrustação. Devido ao fato de que o método de laminação, pelo redutor 6, é laminação com tração, o alongamento se torna maior, à medida que a taxa de re-dução de diâmetro é aumentada. A capacidade de desafixação da incrustação fixada na superfície deve ser considerada, consequentemente, aumentada. A capacidade de desafixação de incrustação é aumentada com um aumento na taxa de redução de diâmetro. Do ponto de vista de desafixação de incrustação mais eficaz do tubo de aço P, a taxa de redução de diâmetro é preferencialmente pelo menos igual a, ou maior do que 110% e é desejavelmente igual a, ou maior do que 120%. O limite superior permitido da taxa de redução de diâmetro é 500%, que é o limite superior para o equipamento.

[0050] O lugar (lugar para instalar a câmera de imagem térmica 11) para capturar uma imagem autoluminosa do tubo de aço P não se limita ao lugar atrás do redutor 6. Por exemplo, uma imagem autoluminosa capturada em outro lugar pode ser útil para uma inspeção de superfície do tubo de aço P com menos incrustação.

[0051] Na modalidade, um tubo de aço sem costura é usado como um exemplo. A modalidade é similarmente aplicável a um tubo de aço soldado de topo feita tocando-se e unindo-se ambas as extremidades na direção de largura, quando o tubo de aço estiver quente, e um tubo de aço soldado feito por laminação com tração após reaquecimento.

[0052] Uma modalidade à qual a invenção feita pelos inventores é aplicada foi descrita conforme acima; entretanto, a presente invenção não é limitada pela descrição ou desenhos que compõem uma parte da presente invenção revelada com base nessa modalidade. Especificamente, outras modalidades, exemplos, técnicas de operação e similares feitos pela pessoa versada, com base nessa modalidade, são todos incluídos no escopo da presente invenção.

EXEMPLO

[0053] No sistema de fabricação de um tubo de aço sem costura, uma câmera de CMOS sensível à região de infravermelho próxima foi disposta atrás de um redutor. Um filtro para bloquear a luz visível foi instalado na frente da câmera de imagem térmica, e as imagens foram capturadas na região de infravermelho próxima que tem um comprimento de onda igual a, ou mais longo do que 700 nm. Um comprimento de onda mais longo pode ser usado, tal como um comprimento de onda igual a, ou mais curto do que 20 μm na região de infravermelho. No exemplo, o intervalo entre os momentos para capturar as imagens foi determinado com base na velocidade de transporte do tubo de aço, de modo que não tenha nenhuma imagem autoluminosa omitida. As imagens foram capturadas na posição a cerca de cada 100 mm a 500 mm, na direção longitudinal do tubo de aço, com resolução em um passo de 1 mm. A faixa de temperatura do material foi 600°C a 1.000°C.

[0054] As Figuras 7 e 8 ilustram os exemplos de detecção de um defeito de superfície em um tubo de aço sem costura. A taxa de redução de diâmetro nas Figuras 7 e 8 é, respectivamente, 160% e 125%. Em cada imagem autoluminosa, os padrões de incrustação são reduzidos. Após uma correção de uniformização da variação de luminância na direção de circunferência, as imagens livres de efeitos de interferência e que têm luminância uniformizada foram obtidas. Conforme indicado pelas setas nas Figuras 7 e 8, os defeitos no lado claro e no lado escuro foram claramente detectados nos respectivos desenhos. Após resfriar o tubo de aço, a investigação nessas posições foi realizada. Com a investigação, um defeito de sobreposição que resulta de um defeito de lami- nação e um defeito de mordedura com um dente na superfície foram encontrados. Dessa maneira, de acordo com a presente invenção, os defeitos de superfície em um tubo de aço podem ser detectados quando o tubo de aço estiver quente, em uma configuração de dispositivo simples.

[0055] Um método de fabricação de um tubo de aço, de acordo com a presente invenção, será descrito em referência às Figuras 9 e 10. A Figura 9 é um gráfico para calcular a distribuição de luminância na direção longitudinal do tubo de aço com base nas imagens intermitentemente extraídas na direção longitudinal do tubo de aço, de uma maneira sincronizada com o transporte de tubo de aço e que não tem imagens omitidas. No exemplo, conforme ilustrado na Figura 10, o maior valor de luminância na direção circunferencial do tubo foi calculado em cada posição na direção longitudinal (a direção do eixo geométrico do tubo), por onde a distribuição de luminância na direção longitudinal foi calculada. Dessa maneira, o gráfico ilustrado na Figura 9 foi trabalhado. Com base no gráfico, a luminância foi comparada com um limiar, detectando, assim, um defeito de superfície.

[0056] Uma posição detectada de defeito de superfície na direção longitudinal do tubo de aço pode ser calculada com base no passo em que a imagem foi extraída e na posição do defeito de superfície na direção longitudinal, na distribuição de luminância. Dessa maneira, é possível encontrar a posição detectada de defeito de superfície na direção longitudinal do tubo de aço. Quando uma pluralidade de defeitos de superfície tiver sido detectada, então, será possível determinar se a regularidade é observada nas posições detectadas de defeito de superfície, com base nas respectivas posições na direção longitudinal. Se a regu-laridade for observada nas posições detectadas de defeito de superfície, o ciclo (a distância consecutiva que aparece na direção longitudinal, no exemplo da Figura 9, o ciclo é 2,3 m) pode ser determinado.

[0057] Os defeitos de superfície que têm regularidade nas posições detectadas resultam de um rolo de moinho de laminação e de um rolo de transporte. Em outras palavras, um rolo que tem o diâmetro que corresponde ao ciclo é uma causa dos defeitos de superfície. O diâmetro do rolo difere dos diâmetros do perfurador 3, do moinho de mandril 4, do redutor 6 e de um rolo de transporte (não ilustrado) na Figura 1. A causa dos defeitos de superfície pode ser, assim, determinada, enquanto considera o estiramento do tubo de aço pela laminação.

[0058] Por outro lado, se nenhuma regularidade for observada nas posições detectadas de defeito de superfície, pode ser determinado que o defeito foi causado, não pelos rolos, mas por inclusões que entram na porção de superfície no estágio de produção de aço. Mais especificamente, o defeito de superfície, sem a regularidade na posição detectada, é um defeito que existe em uma profundidade de cerca de 0,1 a 2 mm, a partir da superfície. Tal defeito resulta de buraco por bolha (blowhole), pó de molde envolvido durante a moldagem contínua e óxido dobrado na superfície durante a laminação, que ocorreu de ser incluída na sobreposição.

[0059] Dessa maneira, a causa de um defeito de superfície pode ser identificada. No caso de defeitos de superfície que têm regularidade nas posições detectadas, as condições de fabricação no processo de fabricação de tubo de aço são alteradas. Especificamente, o defeito de superfície pode ser impedido inspecionando-se a superfície de um rolo determinado ser uma causa do defeito e substituindo-se o rolo anormal. No caso de um defeito de superfície sem regularidade na posição detectada, as condições de operação no estágio de produção de aço são alteradas. Especificamente, os fatores são examinados, tais como a velocidade de moldagem, o tipo de pó a ser usado, a tolerância a uma flutuação no nível de superfície de metal fundido, um valor definido para a agitação eletromagnética dentro do molde e o formato de um bico submerso.

[0060] Conforme descrito acima, com o dispositivo de inspeção de defeito de superfície para um tubo de aço, de acordo com a presente invenção, a causa de um defeito de superfície pode ser identificada imediatamente após a laminação, fabricando, assim, um tubo de aço com superfície de alta qualidade, sem produzir uma grande quantidade de produtos em não conformidade.

[0061] Uma modalidade da presente invenção foi descrita conforme acima; entretanto, a presente invenção não é limitada pela descrição que compõe uma parte da presente invenção revelada com base nessa modalidade. Outras modalidades, exemplos, técnicas de operação e similares feitos pela pessoa versada, com base nessa modalidade, são todos incluídos no escopo da presente invenção.

APLICABILIDADE INDUSTRIAL

[0062] De acordo com a presente invenção, um método de inspeção de superfície, um dispositivo de inspeção de superfície, um sistema de fabricação, um método de identificação de uma área formada de defeito e um método de fabricação de um tubo de aço, que pretendem detectar um defeito de superfície no tubo de aço quente com uso de uma imagem autoluminosa, são fornecidos. LISTA DE REFERÊNCIAS NUMÉRICAS 1 Sistema de fabricação 2 Forno 3 Perfurador 4 Moinho de mandril 5 Forno de reaquecimento 6 Redutor 7 Estação de resfriamento 10 Dispositivo de inspeção de superfície 11 Câmera de imagem térmica 12 Dispositivo de controle 13 Cabo de controle

Claims

1. Método de inspeção de superfície para inspeção de um tubo de aço (P) que emite luz como resultado da laminação a quente, caracterizado pelo fato de que compreende: imageamento (S1) de uma imagem autoluminosa de uma su-perfície do tubo de aço (P) na direção longitudinal e na direção circun- ferencial após a laminação a quente, luminância da imagem auto-lumi-nosa, dependendo da temperatura da superfície do tubo de aço (P); correção (S2) da luminância da imagem auto-luminosa, tor-nando a variação da luminância mais uniforme em uma direção circun- ferencial da imagem autoluminosa; e detecção (S3) de um defeito de superfície, com base na ima-gem autoluminosa cuja luminância foi corrigida, em que a etapa de correção (S2) uniformiza a variação de luminância na direção circunferencial da imagem autoluminosa com uso de uma distribuição de luminância na direção cir- cunferencial em que a luminância, em uma direção longitudinal do tubo de aço (P) na imagem autoluminosa, é uniformizada em média, ou com uso de uma diferença na luminância entre uma plurali-dade de imagens autoluminosas capturadas em uma posição, em uma direção longitudinal do tubo de aço (P), alterada.

2. Método de inspeção de superfície de um tubo de aço (P), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a ima-gem autoluminosa é capturada em uma posição atrás de um redutor (6).

3. Método de inspeção de superfície de um tubo de aço, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que uma taxa de redução de diâmetro aplicada pelo redutor (6), para o tubo de aço (P), é igual a, ou maior do que 110%.

4. Método de inspeção de superfície de um tubo de aço (P), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado Petição 870210083416, de 10/09/2021, pág. 24/39 32943069v1 pelo fato de que a etapa de imageamento (S1) captura a imagem auto- luminosa com uso de uma largura de banda igual a, ou mais longa do que 700 nm de comprimento de onda de luz infravermelha próxima e igual a, ou mais curta do que 20 μm de comprimento de onda de luz infravermelha.

5. Dispositivo de inspeção de superfície (10) para inspecio-nar um tubo de aço (P) que emite luz como resultado da laminação a quente, caracterizado pelo fato de que compreende: um dispositivo de imageamento (11) configurado para captu-rar uma imagem autoluminosa de uma superfície do tubo de aço (P) na direção longitudinal e na direção circunferencial após a laminação a quente, luminância da imagem auto-luminosa, dependendo da tempe-ratura da superfície do tubo de aço (P); um dispositivo de correção (12) configurado para corrigir a luminância da imagem auto-luminosa, tornando a variação da luminân- cia mais uniforme em uma direção circunferencial da imagem autolumi- nosa; e um dispositivo de detecção (12) configurado para detectar um defeito de superfície com base na imagem autoluminosa cuja lumi- nância foi corrigida, em que o dispositivo de detecção (12) uniformiza a variação de lumi- nância na direção circunferencial da imagem autoluminosa, com uso de uma distribuição de luminância na direção cir- cunferencial em que a luminância, em uma direção longitudinal do tubo de aço (P) na imagem autoluminosa, é uniformizada em média, ou com uso de uma diferença na luminância entre uma plurali-dade de imagens autoluminosas capturadas em uma posição, em uma direção longitudinal do tubo de aço (P), alterada.

6. Sistema de fabricação de tubo de aço (1), caracterizado pelo fato de que compreende o dispositivo de inspeção de superfície (10) para um tubo de aço (P), como definido na reivindicação 5.

7. Método de identificação de uma área formada de defeito em um tubo de aço (P), caracterizado pelo fato de que compreende: inspecionar o tubo de aço (P) e detectar um defeito de su-perfície no tubo de aço (P) com uso do método de inspeção de superfície para um tubo de aço, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 4; determinar que o defeito de superfície é causado em um pro-cesso de fabricação de tubo de aço, quando a regularidade é observada em uma posição em que o defeito de superfície foi detectado; e determinar que o defeito de superfície é causado em um es-tágio de produção de aço, quando nenhuma regularidade é observada na posição em que o defeito de superfície foi detectado.

8. Método de fabricação de tubo de aço, caracterizado pelo fato de que compreende: alterar uma condição de fabricação em um processo de fa-bricação de tubo de aço e/ou uma condição de operação em um estágio de produção de aço, de modo a impedir a geração de um defeito de superfície adicional, com base em uma causa do defeito de superfície identificada com uso do método de identificação de uma área formada de defeito em um tubo de aço, como definido na reivindicação 7.