JP2005091266A - スパングルサイズ測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 連続溶融めっきラインを走行しているめっき鋼帯６の表面に生成したスパングルのサイズを高精度でオンライン測定する。
【解決手段】 スパングルサイズ測定装置４０は、連続溶融めっきラインの冷却帯３０と調質圧延機９との間に配置され、めっき鋼帯６の幅方向全域を照射する光源４１と、光源４１から出射されめっき鋼帯６の表面で反射した光を受光するため、めっき鋼帯６の幅方向に沿って配置された複数個のCCDカメラ４２と、光源４１近傍のパスラインに沿って配置された速度計４５と、CCDカメラ４２からの画像情報及び速度計４５からのラインスピードが入力される制御盤４３と、ラインスピードに同期して画像処理する演算器４４とを備えている。ラインスピードの速度成分を打ち消した画像情報からスパングルサイズが演算されるので、スパングルサイズが高精度でオンライン測定できる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、溶融めっき層に生じるスパングルのサイズをオンラインで測定する装置に関する。

めっき鋼板の製造には、生産性の高い連続溶融めっきラインが採用されている。
連続溶融めっきラインは、被めっき鋼帯１を加熱炉２で還元焼鈍した後、スナウト３を介して溶融めっき浴４に送り込み、シンクロール５を周回させて溶融めっき浴４から引き上げている（図１）。被めっき鋼帯１に随伴して溶融めっき浴４から持ち上げられた過剰の溶融めっき金属をガスワイピング等のめっき付着量調整装置（図示せず）で除去した後、単数又は複数段に配置されている冷却帯１０，２０，３０にめっき鋼帯６を通板し、デフレクタロール７で偏向させて下工程に向けて搬送する。

冷却帯１０は、流量調整弁１１で流量が調整された冷風をブロア１２で表面用冷却ボックス１３，裏面用冷却ボックス１４に送り込み、冷却ボックス１３，１４のノズルから冷風をめっき鋼帯６の表裏両面に吹き付けている。後段の冷却帯２０，３０も初段冷却帯１０と同一構成にしても良いが、表裏両面の冷却速度を個別に制御する方式も採用される。個別制御する場合、ブロア２２，３２から送り込まれた冷風を表面用，裏面用に分流させた後で、表面用流量調整弁２１f，３１f及び裏面用流量調整弁２１b，３１bで流量を調節して表面用冷却ボックス２３，３３及び裏面用冷却ボックス２４，３４に送り込み、めっき鋼帯６の表裏両面をそれぞれ所定流量の冷風で冷却する。

下工程に送られためっき鋼帯６は、水槽８に浸漬・通板された後に調質圧延機９（図２）で軽圧下することにより表面調整される。調質圧延されためっき鋼帯６の表面にスパングル模様が観察される。スパングル模様は、溶融めっき浴４から引き上げた被めっき鋼帯１に付着している溶融めっき金属が凝固・冷却して溶融めっき層となるまでの冷却条件に応じて変わり、一般的には急冷却でスパングルサイズが小さく、緩冷却でスパングルサイズが大きくなる。溶融めっき鋼板の用途に応じて異なるスパングルサイズが要求されるため、冷却条件の制御によって必要サイズのスパングル模様を発現させている。

冷却条件の制御は、調質圧延機９を通過しためっき鋼帯６の表面に発現したスパングルを観察し、観察結果のスパングルサイズを基準値と比較し、比較結果に基づいてブロア１２，２２，３２から送り込む冷風の流量を調節する方法が一般的である。しかし、この方法では、スパングルが軽圧下の影響を受けており、溶融めっきで生じたスパングルのサイズを正確に表すものとはいい難く、結果として制御精度も低い。そこで、めっき鋼帯６の表面に生じているスパングルをオンラインで直接観察し、観察結果をスパングルサイズの制御に利用する方法が提案されている（特許文献１，２）。
特開平10-237611号公報 特開平11-310862号公報

スパングルのオンライン観察には反射光の強弱を検出する測定器が使用されているが、連続溶融めっきラインを走行するめっき鋼帯６は、目標めっき付着量等に応じてラインスピードが８０〜２００ｍ／分と大きく変動する。一つのコイルから送り出された被めっき鋼帯１を連続的に溶融めっきしている中間段階でラインスピードを変更する場合もある。
単位時間当りに検出されたCCDカメラの画像信号からスパングルサイズを割り出す従来の測定器では、CCDカメラで捕らえられる鋼帯の画像面積がラインスピードの影響を受け、スパングルサイズの高精度検出が困難である。具体的には、ラインスピードが遅いときには鋼帯画像面積が小さいのでスパングルサイズが実際値より大きく算出され、ラインスピードの上昇に伴って鋼帯画像面積が増加しスパングルサイズが小さく算出される傾向にある。

本発明は、このような問題を解消すべく案出されたものであり、CCDカメラで観察されためっき鋼帯表面の画像処理をラインスピードに同期させることにより、CCDカメラで捕捉される鋼帯画像面積に及ぼすラインスピードの影響を打ち消し、スパングルサイズを高精度にオンライン測定することを目的とする。

本発明では、連続溶融めっきラインを走行するめっき鋼帯が送り込まれる冷却帯と調質圧延機との間にスパングルサイズ測定装置を配置している。スパングルサイズ測定装置は、めっき鋼帯の幅方向全域を照射する光源，光源から出射され鋼帯表面で反射した光を受光するCCDカメラ，光源近傍のパスラインに沿って配置された速度計，CCDカメラからの画像情報及び速度計からのラインスピードが入力される制御盤，ラインスピードに同期して画像処理する演算器とを備えている。CCDカメラは、めっき鋼帯の表面全域を観察するように、めっき鋼帯の幅方向に沿って複数個配置されている。ラインスピードの速度成分を打ち消した画像情報からスパングルサイズが演算される。

連続走行しているめっき鋼帯６の表面をCCDカメラで観察するとき、CCDカメラで捕捉される一定の面積をＳ，ラインスピードをＶとすると、単位時間ＴにＳ×Ｖ×Ｔの面積が観察対象になる。面積Ｓ×Ｖ×Ｔを鋼帯観察視野Ａで観察し、鋼帯観察視野Ａに現れている面積Ｓ×Ｖ×Ｔを画像処理し反射光の強弱からスパングルサイズを演算しようとすると、演算結果は当然にラインスピードＶの影響を受ける。
本発明では、面積Ｓ×Ｖ×Ｔの画像処理に際し速度成分Ｖが除去されるように、画像処理をラインスピードＶに同期させる。ラインスピードＶとの同期は鋼帯観察視野面積Ｓ×Ｖ×ＴをラインスピードＶで除することを意味し、スパングルサイズの算出結果に及ぼすラインスピードＶの影響が排除される。
速度成分Ｖを除去した画像処理結果は、めっき鋼帯６の長手方向に沿った一定面積が観察対象であることを示す。一定面積に現れている反射光の強弱はスパングルサイズを正確に表す指標であり、結果としてスパングルサイズを高精度でオンライン測定できる。

スパングルサイズ測定装置４０は、水槽８と調質圧延機９との間のパスラインに配置されている（図２）。スパングルサイズ測定装置４０の設置個所は水槽８と調質圧延機９との間に限らず、冷却帯３０から調質圧延機９までの何れの位置にスパングルサイズ測定装置４０を配置しても良い。スパングルサイズ測定装置４０は、めっき鋼帯６の表面を照射する光源４１を備えている。光源４１としては、めっき鋼帯６の幅以上の長さをもつ長尺の高周波蛍光灯が好ましい。光源４１から出射された光は、めっき鋼帯６の表面で反射し、CCDカメラ４２で受光される。CCDカメラ４２は、めっき鋼帯６の幅方向全域を観察できるようにめっき鋼帯６の幅方向に沿って複数個配置することが好ましい。

CCDカメラ４２の観察結果は、制御盤４３を経て画像情報として演算器４４に出力される。制御盤４３には、速度計４５で測定しためっき鋼帯６のラインスピードも入力され、CCDカメラ４２からの画像情報と共に演算器４４に出力される。演算器４４では、速度計４５から送られてきたラインスピード測定値を参照しながら、CCDカメラ４２からの画像情報をラインスピードＶと同期させて画像処理する。

CCDカメラ４２は、一定周期Ｔで一定面積Ｓを画像信号として捕らえることができる。連続的走行しているめっき鋼帯６の画像をCCDカメラ４２で捕捉すると、鋼帯観察視野Ａの面積がＳ×Ｖ×ｔとなりラインスピードＶの影響を受ける。しかし、周期ＴをラインスピードＶと同期させると、ラインスピードＶの信号が除去され、一定面積の鋼帯観察視野Ａが捕捉される。
画像処理された画像情報を標準サンプルと比較し、ラインを走行しているめっき鋼帯６のスパングルサイズを算出する。ラインスピードＶと同期してCCDカメラ４２で捕捉した鋼帯観察視野Ａは常に一定の面積であるので、該一定面積内のスパングルを画像処理することによってスパングルサイズが算出される。

具体的には、スパングルサイズ演算器４４に保存されたデータを解析用演算器４６に出力し、一定面積内のスパングル画像の明暗を強調し、明度を垂直軸として単位面積当りの三次元マップ（図３）を作成する。明度レベルの中間ポイントで三次元マップをカットし、明暗画像（図４）として解析用演算器４６に取り込み、切断面積を積算する。積算値をスパングルサイズに相関させる（図５）ことにより、スパングルサイズを測定する。
以上の方法で測定されたスパングルサイズは、ラインスピードの影響が排除され、しかも調質圧延機９で軽圧下される前の値である。そのため、連続溶融めっきラインを走行しているめっき鋼帯表面に生成したスパングルを正確に表す指標として、操業条件の制御に有用な因子として使用される。

以上に説明したように、本発明によるとき、ラインスピードの如何に拘らず常に同じ面積の溶融めっき層が測定対象となるのでスパングルサイズの高精度なオンライン測定が可能となる。測定されたスパングルサイズに基づいて操業条件を制御すると、ニーズに合ったスパングルをもつ溶融めっき鋼帯が歩留良く製造される。

連続溶融めっきラインの主要部を示す概略図 スパングルサイズ測定装置を組み込んだ連続溶融めっきラインの概略図 スパングル画像の明暗を強調して作成した三次元マップ スパングルの三次元マップを明暗レベルの中間ポイントでカットして得られる明暗画像 切断面積の積算値からスパングルサイズの算出に使用する相関図の一例

符号の説明

１：被めっき鋼帯 ２：加熱炉 ３：スナウト ４：溶融めっき浴 ５：シンクロール ６：めっき鋼帯 ７：デフレクタロール ８：水槽 ９：調質圧延機
４０：スパングルサイズ測定装置 ４１：光源 ４２：CCDカメラ ４３：制御盤 ４４：演算器 ４５：速度計 ４６：解析用演算器

Claims (1)

1. 連続溶融めっきラインを走行するめっき鋼帯が送り込まれる冷却帯と調質圧延機との間に配置され、めっき鋼帯の幅方向全域を照射する光源と、光源から出射されめっき鋼帯の表面で反射した光を受光するため、めっき鋼帯の幅方向に沿って配置された複数個のCCDカメラと、光源近傍のパスラインに沿って配置された速度計と、CCDカメラからの画像情報及び速度計からのラインスピードが入力される制御盤と、ラインスピードに同期して画像処理する演算器とを備え、ラインスピードの速度成分を打ち消した画像情報からスパングルサイズを演算することを特徴とするスパングルサイズ測定装置。

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