JP2009078289A - 熱間圧延における近赤外線カメラを用いた熱延金属帯の欠陥検出方法およびそれを用いた熱延金属帯の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】需要家に対する製品納入上の品質保証を適正に行えるような、熱延金属帯の欠陥検出方法およびそれを用いた熱延金属帯の製造方法を提供する。
【解決手段】熱間圧延ライン１００のコイラー２４入側、ランナウトテーブル２３の中間、仕上圧延機１８出側、の少なくとも１箇所以上に設置した近赤外線カメラを用いて熱延金属帯の全幅全長を撮影することにより、熱延金属帯の温度分布から、欠陥を検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属材料を熱間圧延して熱延金属帯（以下、被圧延材）とするに際し、近赤外線カメラを用いてその熱延金属帯を撮影し、欠陥を検出する方法、および、それを用いた熱延金属帯の製造方法に関する。

熱間圧延とは、一般的に、連続鋳造または造塊、分塊によって製造されたスラブ状の金属材料を、加熱炉にて数百〜千数百℃に加熱した後、熱間圧延ライン上に抽出し、一対または複数対のロールで挟圧しつつそのロールを回転させることで、薄く延ばし、コイル状に巻き取るプロセスをいう。

図１１は、従来から一般的に用いられている熱間圧延ライン１００の一例を示す。加熱炉１０により数百〜千数百℃に加熱された厚み１４０〜３００ｍｍの金属材料（以下、被圧延材）８は、粗圧延機１２、仕上圧延機１８により厚み０．８〜２５ｍｍまで圧延されて金属帯状に薄く延ばされる。

粗圧延機１２は、図１１に示す熱間圧延ライン１００の場合、Ｒ２、Ｒ４の２基であるが、必ずしも基数はこれに限らない。１基だけのものや２基のもののほか、最も一般的なものは４基のものであり、基数の多いものだと６基のものまである。図１１に示す熱間圧延ライン１００の場合のように、Ｒ２、Ｒ４と、番号が飛んでいるのは、将来、生産増の場合に、空きスペースにＲ１やＲ３を増設する予定だからにすぎない。図１１中には図示していないが、粗圧延機１２のすぐ上流に幅プレスを設置したものもある。

これら各種基数の違いはあるが、粗圧延機１２は、往復圧延あるいは一方向圧延あるいは両者により、一般的に、合計で６回あるいは７回の粗圧延を行なって、粗圧延後の被圧延材８を、それにつづく仕上圧延機１８に向け供給する。粗圧延におけるそれら各回の圧延を、圧延パスともいい、６回あるいは７回というように複数回圧延することを、６パスで圧延するとか７パスで圧延するともいう。

図１１に示す熱間圧延ライン１００の場合、Ｒ２で５パス、Ｒ４で１パス、計６パスで粗圧延を行う。（最も一般的な４基のものの場合なら、Ｒ１で３パス、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４で各１パス、計６パスで粗圧延を行うのが一般的である。）
仕上圧延機１８を構成する各圧延機（スタンド）の数は、図１１に示す熱間圧延ライン１００の場合、Ｆ１〜Ｆ７の７基であるが、６基のものもある。

仕上圧延機１８は、数百〜千数百℃の高温の被圧延材８を複数の圧延機で同時に圧延するタンデム圧延機の形式をとるが、仕上タンデム圧延機ではなく、略して単に「仕上圧延機」と称されることが多い。１９はロールである。

図１１に示したごとく、仕上圧延機１８で被圧延材を一本圧延し、しばらく時間的な間隔をおいて、次の被圧延材を圧延し、という動作を繰り返し行う熱間圧延方法のことを、バッチ圧延という。これに対し、今日では、被圧延材同士を接合して仕上圧延する場合もあり、連続熱間圧延とかエンドレス圧延といわれているが、バッチ圧延の方が一般的である。

ところで、熱間圧延ライン１００には、仕上圧延機１８の各スタンド間を除いて、その他の圧延機（スタンド）間には、図示しない多数（百以上）のテーブルロールが設置されており、被圧延材８を搬送する。

また、被圧延材８には、加熱炉１０から抽出されたとき、その表裏面に酸化物の層（以下、スケール）が生成している。この他、圧延され薄く延ばされるとともに放熱により降温していく過程でも、被圧延材８は高温の状態で大気に曝されるため、新たなスケールが被圧延材８の表裏面に生成する。このため、粗圧延機１２の中の各圧延機の入側には、ポンプからの供給圧にして１０〜３０ＭＰａ内外の高圧水を被圧延材８の表裏面に吹き付けてスケールを除去するデスケーリング装置１６が設置され、スケールを除去している。

また、図示していないが、各ワークロール１９は、高温の被圧延材と接触するので、冷却水にて冷却されている。各バックアップロール２０も、冷却水にて冷却されている。

図１１において、１４はクロップシャーであり、仕上圧延前に被圧延材８の先尾端のクロップ（被圧延材８の先尾端の、いびつな形状の部分）を切断除去し、仕上圧延機１８にスムーズに噛み込みやすい略矩形の平面形状に整形する。

５０は制御装置、７０はプロセスコンピュータ、９０はビジネスコンピュータである。

ところで、図１１に示すような熱間圧延ライン１００にて圧延される金属帯に要求される品質は、近年、ますます高度化してきている。その代表的な例が鉄鋼製品すなわち鋼帯で、中でも、近年の自動車軽量化の指向に伴い、ハイテン、つまり高張力鋼の需要が高まり、要求される品質も高度化してきている。

高張力鋼とは、引張強さが４００ＭＰａ以上のものをいうことが多いが、近年では、単に、引張強さが高いだけではなく、プレス加工や穴拡げ加工をしたときに割れない、などの高い加工性が併せて求められるとともに、製品である鋼帯上、どこをとっても、それら引張強さや高い加工性などの品質が、可及的に均一であることも求められている。

高張力鋼の製造にあたっては、成分面では、Ｓｉの含有量アップが代表的であるが、その他にも、その鋼帯の用途と、それに要求される品質に応じて、Ｃ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｎｂ、・・・などさまざまな成分の調整がなされる場合がある。

しかし、どのような成分のものであっても、熱間圧延の製造段階での、前述の品質を作り込むための製造技術と条件が重要であり、その中でも、仕上圧延後の被圧延材８を、何℃の温度まで冷却してコイラー２４にて巻き取るか、そして、製品である鋼帯上、いかに巻き取り直前の温度を可及的均一とするか、ということが課題となってくる。

したがって、図１１に示した熱間圧延ライン１００の例でいえば、コイラー入側温度計２５で測定する、被圧延材８の巻き取り直前の温度は、需要家に納入する製品熱延金属帯の品質保証上、最も重要であり、あわせて、ランナウトテーブル２３およびそこに設置された冷却関連設備２６の制御が重要となる。さらに、仕上出側温度計２１で測定する、仕上圧延直後の被圧延材８の温度も重要である。

先にも述べたように、近年では、高張力鋼に要求される品質が高度化し、製品である鋼帯上、いかに、品質を可及的均一とするか、そのために、製品である鋼帯上、いかに、巻き取り直前の温度を、可及的均一とするか、ということが課題となってきているが、そのためには、被圧延材８を巻き取る直前の温度を、被圧延材８の全幅にわたって測定しなければならない。また、ランナウトテーブル２３およびその上方に設置された冷却関連設備２６の制御を考える上では、被圧延材８の仕上圧延直後の温度なども、被圧延材８の全幅にわたって測定しなければならない場合もある。

この点、古くは、従来から一般的に用いられている熱間圧延ライン１００のような熱間圧延ラインでは、仕上出側温度計２１やコイラー入側温度計２５は、被圧延材８の幅方向中央に相当する位置に固定的に設置され、視野スポットの直径にして、せいぜい２０〜５０ｍｍの赤外線式放射温度計に頼っていた。

すなわち、被圧延材８の幅方向中央を代表として、全長にわたり温度測定するだけで、幅方向の温度分布までは測定せず、需要家に納入する製品熱延金属帯の品質保証上も、これで十分としていた。

しかしながら、被圧延材８の幅方向中央を代表として、全長にわたり温度測定した結果が、被圧延材８の長手方向に、品質保証上、合格である温度分布になっていたとしても、被圧延材８の幅方向にも、品質保証上、合格である温度分布になっているか否かは、幅方向温度分布を測定していない以上、本当は保証できない。

非特許文献１には、搬送速度が１００ｍ／ｓにも及び、圧延し終わる温度が８５０℃以上と高めの、線材の熱間圧延を対象とした高精度な表面疵検出システムが示されており、図１２に示すように、疵があると、冷却水の乱流が生じ、冷却水の流れる方向下流側に過冷却による温度低下域ができるため、これを、視野スポットの直径にして、せいぜい２０〜５０ｍｍの赤外線式放射温度計で測定することで、疵を検出することを提案している。

特許文献１では、ＣＣＤカメラでスケールを検知することを提案している。

特許文献２では、厚板圧延ラインの場合を対象に、熱間矯正装置（ホットレベラ）の下流側（出側）にて、サーモビュアや走査（スキャン）型の放射温度計により、鋼板の温度分布を測定することを記載しており、その目的は、残留応力分布を求め、後の製造工程である熱処理の条件を調整することで、鋼板を切断時の残留応力解放による変形を、極力抑制する、というものである。

ここで、サーモビュアとは、基本原理は近赤外線カメラと同じものを意味し、例えば正方形状の画素を縦横に２次元的に配列し、各画素で測定した温度データを線形補間して物体の温度分布を疑似連続的に測定しようとするものであるが、画素一つあたりの縦横の寸法は、先述の特許文献１での離散的な温度測定ピッチの例である、２００ｍｍよりは小さい。このため、より連続に近い温度分布を測定できる。

なお、特許文献２では、温度測定の対象となる被圧延材のどこをどれだけの領域について、その温度を測定するかは不明であるが、全幅でないことだけは確かである。一例として、幅３０００ｍｍの鋼板についての言及があるが、測定可能な領域として、幅３０００ｍｍもの広幅の鋼板の全幅をカバーできる近赤外線カメラは、特許文献２の出願当時はもとより、現在もまだ開発されていないからである。

特許文献３では、鋼帯の熱間圧延ラインの場合を対象に、搬送中の鋼板の平面の温度を、冷却関連設備よりも上流側（入側）で測定することを記載しており、その目的は、平面温度の最低温度が予め定めた温度以下で、かつ平面温度の偏差が予め定められた値以下のときは、水冷却による冷却制御を行い、平面温度の偏差が予め定められた値を超えるときは、ガス冷却による冷却制御を行うことで、温度偏差を小さくし、品質を可及的均一とする、というものである。

なお、特許文献３では、鋼板の平面の温度を測定する手段として、近赤外線カメラとは記載しておらず、また、被圧延材のどこをどれだけの領域について、その温度を測定するかも不明である。
「棒線圧延ラインにおける温度差を利用した表面キズ検出システム」日本鉄鋼協会 創形創質工学部会 棒線工学フォーラム 平成15年7月18日。 特開平１１−１５６４２４号公報 特開２００３−３１１３２６号公報 特開２０００−３１３９２０号公報

非特許文献１の技術は、搬送速度が１００ｍ／ｓにも及ぶ線材の熱間圧延の場合には、疵があると冷却水が乱流に移行するが、搬送速度が高々２８ｍ／ｓにしかならない金属帯の熱間圧延の場合には、冷却水が乱流に移行することは期待できず欠陥検出は難しい。

また、線材のように直径せいぜい数ｍｍのものは、視野スポットの直径にして、せいぜい２０〜５０ｍｍの放射温度計を用いることで、視野内に全体を捉えることができるが、金属帯の熱間圧延の場合、金属帯の幅は最小のものでも７００ｍｍ、最大のものだと２３００ｍｍにも及ぶため、放射温度計を用いたのでは、全幅を視野に入れることなど到底できず、欠陥を見逃してしまう、という問題があった。

特許文献１の技術は、ＣＣＤカメラを用いているため、スケールのように黒くて、周囲の赤熱した部分とのコントラストのはっきりしたものは検出できるが、そうでないものは検出できるか否か定かでない、という問題があった。

特許文献２の技術は、厚板圧延ラインを対象としており、しかも、測定視野は被圧延材の全幅をカバーするものではない。このため、視野から外れる被圧延材の部分に、温度の局部的に低いブラックスポットと呼ばれる部分があった場合、同様に同部分を検出できない場合がある、という問題があった。

特許文献３の技術も、出願当時の技術水準からいって、後述の発明を実施するための最良の形態で述べるシャッタースピードが十分に短くない問題があり、また、測定視野も、被圧延材の全幅をカバーするものとは考えにくく、しかも、冷却関連設備による冷却を、水冷とするか、空冷とするか、をフィードフォワード的に切り替える制御に用いることまでを記載しているにすぎず、制御の結果、どのような被圧延材の平面（２次元）温度分布になったかまでは測定の対象としておらず、また、測定した結果の記録については、これをしておらず、需要家に対する製品納入上の品質までは保証しえない、という点で課題を残していた。

本発明は、かような従来技術の問題を解決するべくなされたものであり、需要家に対する製品納入上の品質保証を適正に行えるような、熱延金属帯の欠陥検出方法およびそれを用いた熱延金属帯の製造方法を提供しようとするものである。

すなわち、本発明は以下の通りである。
（１）熱間圧延ラインのコイラー入側、ランナウトテーブルの中間、仕上圧延機出側、の少なくとも１箇所以上に設置した近赤外線カメラを用いて熱延金属帯の全幅全長を撮影することにより、熱延金属帯の温度分布から、欠陥を検出することを特徴とする熱延金属帯の欠陥検出方法。
（２）熱間圧延ラインのコイラー入側、ランナウトテーブルの中間、仕上圧延機出側、の少なくとも１箇所以上に設置した近赤外線カメラを用いて熱延金属帯の全幅全長を撮影することにより、熱延金属帯の温度分布から、欠陥を検出し、検出の結果を記録することを特徴とする熱延金属帯の欠陥検出方法。
（３）（１）又は（２）の熱延金属帯の欠陥検出方法を用いた熱延金属帯の製造方法。

本発明によれば、需要家に対する製品納入上の品質保証を適正に行えるような、熱延金属帯の欠陥検出方法およびそれを用いた熱延金属帯の製造方法を提供できる。

欠陥部分は切除し、欠陥のない部分だけにしてから需要家に納入するが、欠陥部分を切除し忘れるなど、間違って需要家に納入されてしまうのを防ぎ、品質保証を行えるようにするためには、被圧延材の部分を、局部的に温度の低い部分として正確に捕捉する、という品質判定を行える必要がある。

そのためには、図８（ａ）のように、被圧延材８の全幅をカバーして撮影可能な近赤外線カメラをコイラー入側に設置するのがよい。もちろん、ランナウトテーブルの中間や、仕上圧延機出側に設置してもよいし、図８（ｂ）〜（ｄ）のように、これらのうち複数の箇所に併設してもよい。

ここで、コイラー入側に設置する近赤外線カメラは、被圧延材８の搬送方向上流側のコイラー２４の、図示しないマンドレルの中心から、被圧延材８の搬送方向上流側（入側）に３０ｍ以内の位置に設置するのが好ましい。

仕上圧延機出側に設置する近赤外線カメラは、設置するとしたら、仕上圧延機１８の最終スタンドのワークロール中心から、被圧延材８の搬送方向下流側（出側）に３０ｍ以内の位置に設置するのが好ましい。

ランナウトテーブルの中間に設置する近赤外線カメラは、設置するとしたら、それらの中間の位置に設置するのが好ましい。

本発明では、近赤外線カメラにて、被圧延材８の全長を撮影する。

ここで用いた近赤外線カメラの画素一つあたりの大きさは、縦３０μｍ×横３０μｍであり、画素の縦横の配列数は、縦３２０×横２５６のものを用いており、図１に示した本設時のように、被圧延材８を真上から撮影した場合、近赤外線カメラ側ではなく、測定対象である被圧延材８側に換算して、一画素あたり縦１０ｍｍ×横１０ｍｍ、トータルで、縦（長手方向）３２００ｍｍ×横（幅方向）２５６０ｍｍの領域を１回の撮影で視野に捉えることができる。

一画素あたりの縦横の寸法は、ともに、測定対象である被圧延材８側に換算して、１０ｍｍ以下とするのが好ましい。これよりも大きいと、撮影した画像はモザイク状のため、ブラックスポットの外縁と平面形状がわかりにくくなるからである。

一方、同寸法の下限はとくに規定する必要はない。一例として挙げた上記の例の１０ｍｍとかそれ以上で大丈夫である。

従来から一般的に製造される被圧延材の幅は、最大２３００ｍｍであり、この近赤外線カメラの視野は、全ての被圧延材８について、その全幅をカバーできることになる。

仮設した近赤外線カメラの撮影した画像図２（ａ）は、正常に撮影できた場合を示している。被圧延材８の搬送速度は、熱間圧延ライン１００の例では、１２０ｍｐｍから１２００ｍｐｍに及ぶが、縦（長手方向）３２００ｍｍの視野があるため、例えば、被圧延材８の搬送速度が１２００ｍｐｍであれば、３２００ｍｍを搬送するのに、３２００／１０００÷１２００／６０＝０．１６ｓｅｃかかるため、０．１６ｓｅｃに１回の撮影を行い、被圧延材８の先端が視野に入った瞬間以前から撮影を開始し、被圧延材８の全長が搬送され、尾端が視野から外れる瞬間以降に撮影を終了する。搬送速度がもっと遅ければ、搬送速度に反比例するかたちで、撮影の間隔を長くすればよい。

ところで、１回の撮影でのシャッタースピードが１０００分の１秒台と、十分に短くない近赤外線カメラを用いた場合、被圧延材８の搬送速度が速いと、図２（ｂ）に示すように、画像がぶれて流れてしまい、ブラックスポットは大きく写り、ぼやけてしまうことがある。

本実施の形態では、表１に示した仕様の近赤外線カメラを用いている。最短１０μｓｅｃ（１０万分の１秒）の高速シャッターを搭載した近赤外線カメラを用いることで、被圧延材８の搬送速度が速くても、画像がぶれて流れてしまわないような撮影が可能である。

図３（ａ）は、近赤外線カメラのシャッタースピードをいろいろに変えた場合に、どれだけの輝度に測定されるか、を調べたものである。横軸は、被圧延材８の温度からして、熱放射エネルギー（Ｗ／ｍｍ²）がどれだけになるかを換算式にて計算して示しており、縦軸は、輝度値（[-]）を示している。

近赤外線カメラ側の問題であるが、輝度値８０００（[-]）を下回る領域では、ノイズの影響が大きくて鮮明な画像が得にくくなるため、８０００（[-]）を下限とした。

また、本近赤外線カメラの仕様上、輝度値は１６ビット信号で測定するため、最大で２¹⁶＝６５５３６（[-]）を上回る領域は、飽和してしまって測定ができなくなることから、やや余裕をみて６００００（[-]）を上限とした。

以上説明した上限と下限の間が測定可能なレンジであり、そのレンジに相当する温度範囲が測定可能な温度レンジである。

図３（ｂ）は、その関係をわかりやすく示したもので、横軸にシャッタースピードをとった場合に、縦軸に測定可能な温度レンジを示したものである。シャッタースピードを短くしていくと、４０μｓｅｃを下回るあたりから、３００℃未満の被圧延材８の温度は測定不可能になり、それよりもシャッタースピードを短くしていくと、測定可能な温度レンジの下限が、上がってしまうことがわかる。

被圧延材８が高張力鋼である場合、その種類によって目標とする巻き取り直前の温度も異なるが、冷却関連設備２６による冷却後の被圧延材８の温度は、最低で３００℃に達する場合がある。

したがって、被圧延材８の種類によらずに最低温度３００℃を測定可能なようにしようとすると、シャッタースピードを４０μｓｅｃ以上にする必要がある。

そこで、被圧延材８の温度に応じて、シャッタースピードを調整するのが好ましい。

すなわち、例えば、被圧延材８の、目標とする巻き取り直前の温度が、測定可能な３００℃に近い低い温度の場合は、画像がぼやけない限度において、近赤外線カメラのシャッタースピードを、例えば４０μｓｅｃ以上（本実施の形態に用いている近赤外線カメラでは、仕様上、最長で５０μｓｅｃ：表１の仕様より）に長くし、被圧延材８の目標とする巻き取り直前の温度が例えば４５０℃〜７５０℃というように高い場合は、近赤外線カメラのシャッタースピードを、例えば４０μｓｅｃ未満（同最短で１０μｓｅｃ：同）に短くし、測定した温度のレンジを確保するようにするのが好ましい。

ただ、被圧延材８の温度が測定可能な下限に近づくほど、放射エネルギーが少ないことから、測定した温度のレンジを確保できるようにシャッタースピードを長くした方が好ましいことはいうまでもなく、被圧延材８の温度が測定可能な上限に近づくほど、可及的にシャッタースピードを短くした方が、高速で流れる被圧延材の状態を瞬時に撮影できる結果、画像がぼやけてしまうのを防止できるため、好ましい。

被圧延材８の目標とする巻き取り直前の温度に応じて、近赤外線カメラのシャッタースピードを調整するに際しては、例えば、被圧延材８が高張力鋼の場合に限らず、その被圧延材８の種類によって決まる、目標とする巻き取り直前の温度に応じて、近赤外線カメラのシャッタースピードを、実際に撮影を行う以前に、予め決めてしまっておくよう調整するのが好ましい。

あるいは、仕上出側温度計２１にて測定した被圧延材８の先端部の温度の実績に応じて、近赤外線カメラのシャッタースピードを調整するのも好ましい。

次に、近赤外線カメラにて測定した被圧延材８の平面（２次元）温度分布をもとに、どのようにして欠陥の検出を行うかを、被圧延材８の全幅全長を撮影し、温度測定する場合を例に、以下、説明する。

後出の平面（２次元）温度分布データから、１画素を被圧延材８の全幅連ねた被圧延材８の幅方向温度分布と、１画素を被圧延材８のある一定の長さ（例えば１ｍ）連ねた被圧延材８の長手方向温度分布と、を抽出し、両者で局部的に低温であると判定された部分を、欠陥の部分として検出する。

幅方向温度分布のうち、最高温度と最低温度の差が、例えば、図４（ａ）に示すように１０℃以下という具合に、ある一定の温度以下しかないものを、長手方向１画素分ずつずらして探していき、そのようなものがあれば、各画素の温度を幅方向に平均した値を求める。そして、今度は、その平均した値と全画素の温度との差をとり、その平均した値から１つの画素の温度を差し引いた値が、例えば、図４（ｂ）に示すように２０℃以上という具合に、ある一定の温度以上である画素について、その画素は、欠陥であると判定する。隣り合う画素が欠陥と判定された部分は、欠陥のある部分として検出する。

以上を、長手方向温度分布についても行う。すなわち、長手方向温度分布のうち、最高温度と最低温度の差が、例えば、１０℃以下というように、ある一定の温度以下しかないものを、幅方向１画素分ずつずらして探していき、そのようなものがあれば、各画素の温度を長手方向に平均した値を求める。そして、今度は、その平均した値と全画素の温度との差をとり、その平均した値から１つの画素の温度を差し引いた値が、例えば、２０℃以上というように、ある一定の温度以上である画素について、その画素は、欠陥であると判定する。隣り合う画素が欠陥と判定された部分は、欠陥のある部分として検出する。

そして、幅方向温度分布、長手方向温度分布、両者で局部的に低温であると判定された上記欠陥のある部分を、欠陥の部分として検出する。

なお、被圧延材８の幅方向温度分布を求めるにあたっては、被圧延材８の幅方向両エッジには、三方抜熱のため強く冷却され、局部的に低温の部分ができるため、これらの部分について、温度が局部的に低い部分としての検出の対象にしないようにするのが好ましい。図４の例では、幅方向両エッジについて、温度が局部的に低い部分としての検出の対象にしないようにしている。

本実施の形態における欠陥検出の処理の全体の流れを、図５中の各ステップを参照しつつ説明する。

先に、被圧延材８の搬送速度が１２００ｍｐｍの場合、０．１６ｓｅｃに１回の撮影を行うことで、搬送方向すなわち被圧延材８の長手方向に３２００ｍｍごとに全長全幅の温度分布データを測定していくことを述べた。

被圧延材８を１本、その尾端まで撮影し終わると、ここで、後の処理のしやすさのため、被圧延材８の全長全幅の温度分布データは、後述の実施例のごとく、パソコンなどのコンピュータに付随するメモリーなどの記録媒体に一時記憶し、被圧延材８の長手方向に一定長さごと、例えば、４ｍ（４０００ｍｍ）ごとに区分した温度分布データに再編集する（ステップ１１０）。

その結果は、パソコンなどのコンピュータに付随するハードディスクなどの記録媒体に記憶する（ステップ１２０）。

そのデータを、一度に１本でも複数本でもよい。再度、同パソコンなどのコンピュータに付随するメモリーなどの記録媒体に、読み出して一時記憶させる（ステップ１３０）。

そして、その１つの構成単位の中で、あるいは、１画面の中で、全ての画素について、その温度を、その画素の平面（２次元）座標（代表値でも縦横範囲でもよい）とともに一時記憶させ、被圧延材８の温度の平面（２次元）分布を作成する（ステップ１５０）。

さらに、個々の被圧延材８ごとに、その全長にわたり、一定長さごと、つまり、前述の１つの構成単位ごとに、温度が局部的に低い、欠陥の部分の種々の統計値を計算する（ステップ１６０）。その詳細については後述する。

また、温度が局部的に低い、被圧延材８の欠陥の部分を検出し、その長さを決定する（ステップ１７０）。これも、その詳細については後述する。

最後に、温度が局部的に低い、被圧延材８の欠陥の部分について、その被圧延材８の先端からの開始位置と、その長さとを決定し、各被圧延材８ごとに紐付け、同パソコンなどのコンピュータに付随するハードディスクなどの記録媒体に記憶する（ステップ１８０）。

以上で、どのようにして欠陥の検出を行うか、その処理の全体の流れについての説明は、終わりであるが、先程後述するとした（ステップ１６０）、（ステップ１７０）の処理の詳細について、以下に説明する。

（ステップ１６０）での、統計値を計算する処理は、次のようなものである。

計算する統計値には、例えば、次のようなものがある。
（１）欠陥の部分の面積率
図６（ａ）に示すような、被圧延材８を上方から見た面積に占める、温度が局部的に低い被圧延材８の欠陥の部分の面積の割合が、欠陥の部分の面積率（％）である。

計算式としては、以下のようになる。
欠陥の部分の面積率＝Σ欠陥の部分の面積Ｓ_i／（領域長さ×被圧延材幅）×１００（％）
・・・（１）
（２）欠陥の部分の長さ率
図６（ｂ）に示すような、被圧延材８を上方から見た領域長さに占める、温度が局部的に低い被圧延材８の部分の長手方向の長さの割合が、欠陥の部分の長さ率（％）である。長手方向にラップする領域がある場合は、ラップする領域を二重にカウントせずに、一つの領域と考えてその長さを求め、計算する（図６（ｂ）中のＬ₃）。

計算式としては、以下のようになる。
欠陥の部分の長さ率＝Σ欠陥の部分の長さＬ_i／領域長さ ・・・（２）
（３）欠陥の部分の平均個数
図６（ｃ）に示すような、画面数Ｎ（本実施の形態ではＮ＝４）の表示領域あたりの、温度が局部的に低い被圧延材８の部分の個数が、欠陥の部分の平均個数である。

計算式としては、以下のようになる。
欠陥の部分の平均個数＝欠陥の部分の個数／画面数Ｎ （個／定長４ｍピッチ）
・・・（３）
（４）欠陥の部分の平均面積／個
図６（ｄ）に示すような、温度が局部的に低い被圧延材８の部分の面積の合計を、同部分の個数で除したものが、欠陥の部分の平均面積／個である。

計算式としては、以下のようになる。
欠陥の部分の平均面積／個＝Σ欠陥の部分の面積Ｓ_i／欠陥の部分の個数・・・（４）
一方、（ステップ１７０）での、欠陥の部分を検出し、長さを決定する処理は、次のようなものである。本実施の形態では、（１）〜（３）は被圧延材の定長４ｍピッチごとに判定し、（４）と（５）はとくに詳細な判定が必要と考え、被圧延材１ｍごとに判定するようにしている。
（１）欠陥の部分の面積率による判定
先述の（１）式による計算の結果（本実施の形態では領域長さ＝４ｍ）が、ある閾値Ｓ_NG1以上の場合に、その被圧延材４ｍの構成単位について、欠陥検出の結果を不合格（ＮＧ）と判定する。
（２）欠陥の部分の長さ率による判定
先述の（２）式による計算の結果（本実施の形態では領域長さ＝４ｍ）が、ある閾値Ｌ_NG以上の場合に、その被圧延材４ｍの構成単位について、欠陥検出の結果を不合格（ＮＧ）と判定する。
（３）欠陥の部分の平均個数による判定
先述の（３）式による計算の結果（本実施の形態では画面数Ｎ＝４）が、ある閾値Ｎ_NG以上の場合に、その被圧延材４ｍの構成単位について、欠陥検出の結果を不合格（ＮＧ）と判定する。
（４）欠陥の部分の平均面積／個による判定
欠陥の部分の面積Ｓ_iが、ある閾値Ｓ_NG2以上のものが一つでもある場合に、図７（ａ）に示すように、その被圧延材１ｍごとに、欠陥検出の結果を不合格（ＮＧ）と判定する。（先述の（４）式とは異なるので要注意。ただ、先述の（４）式の計算過程で登場するものを判定に使うため、さほど大変ではない）
（５）欠陥の部分１つあたりの長手方向、幅方向寸法による判定
欠陥の部分の長手方向寸法がある閾値Ｌ_NG以上のものが一つでもあるか、欠陥の部分の幅方向寸法がある閾値Ｗ_NG以上のものが一つでもあるか、いずれかの場合に、図７（ｂ）中に示すように、その被圧延材１ｍごとに、欠陥検出の結果を不合格（ＮＧ）と判定する。

ところで、以上説明した本実施の形態中、欠陥の部分の面積の閾値Ｓ_NG1、欠陥の部分の長手方向寸法の閾値Ｌ_NG、欠陥の部分の幅方向寸法の閾値Ｗ_NG、欠陥の部分の個数の閾値Ｎ_NG、欠陥の部分１つあたりの面積の閾値Ｓ_NG2、などは、被圧延材８の種類や寸法ごとに、プロセスコンピュータ７０内などに記憶させておき、必要に応じて、ビジネスコンピュータ９０やパソコンに伝送し、あるいは、制御装置５０を介して近赤外線カメラに伝送するなどすればよい。

先にも述べたように、被圧延材８の幅方向両エッジには、三方抜熱のため強く冷却され、局部的に低温の部分ができるため、これらの部分について、温度が局部的に低い部分としての検出の対象にしないようにするのが好ましい。

このため、幅エッジ対象被圧延材幅／片側などを、被圧延材８の種類や寸法ごとに、プロセスコンピュータ７０内などに記憶させておき、必要に応じて、ビジネスコンピュータ９０やパソコンに伝送し、あるいは、制御装置５０を介して近赤外線カメラに伝送するなどするのも好ましい。

さらに、異常値除去やノイズ除去のため、温度上限フィルタ値、温度下限フィルタ値などを、また、欠陥の部分の長手方向寸法の閾値Ｌ_NGの上側、欠陥の部分の幅方向寸法の閾値Ｗ_NGの上側に、欠陥の部分の長手方向寸法のフィルタ値、欠陥の部分の幅方向寸法のフィルタ値などを、プロセスコンピュータ７０内などに記憶させておき、必要に応じて、ビジネスコンピュータ９０やパソコンに伝送し、あるいは、制御装置５０を介して近赤外線カメラに伝送するなどしてもよい。

以上で、近赤外線カメラにて測定した被圧延材８の平面（２次元）温度分布をもとに、どのようにして欠陥検出を行うか、の全体の流れ、および、一部ステップの処理についての、本実施の形態における例の説明は終わりであるが、以上説明した本実施の形態は、あくまで一例であり、欠陥検出の具体的なロジックなどは、以上説明した本実施の形態に限るものではない。

図８（ａ）に、先述の図１１に示した熱間圧延ライン１００の仕上圧延機１８以降の部分を抜き出して示した。図８（ａ）に示した通り、コイラー入側温度計２５に併設する形で、近赤外線カメラ２５Ａを設置した。両者の間隔は１ｍしかない。

近赤外線カメラ２５Ａで測定した被圧延材８の平面（２次元）温度データは、その専用パソコン２５１に送られて画像処理され、欠陥のある被圧延材８の部分については、その被圧延材８の先端からの開始位置と、その長さとが決定された上で、先述の定長（４ｍ）ごとや１ｍごとの欠陥検出の結果も含め、被圧延材８の平面（２次元）温度データのほか、上記に登場するあらゆるデータが、その熱延金属帯の欠陥検出の結果として、各被圧延材８ごとに紐付けられ、同様に被圧延材８ごとに紐付けされたコイルＮｏと呼ばれる識別データをキーに記録され、さらに、そのコイルＮｏを入力すれば、所内ＬＡＮ２５２を経由し、別の複数の場所にある、例えば、製造部門の事務所や、品質管理部門の事務所など、各事務所のパソコン２５３で、遠隔にて、その画像処理後の平面（２次元）温度データを、コピーしてくることができ、画像処理後の温度データを、それら各事務所のパソコン２５３の画面上に再生したり、また、その画像処理後の温度データを、解析したり、あるいは、加工したりすることもできる。もちろん、需要家に対する製品納入上の品質保証用にも使える。品質不良部があれば、酸洗やスキンパスなど、精製工程を追加して、品質不良部を切除するよう人為指示する、などの対応をとることができるからである。

１本の被圧延材８あたり、長さにもよるが、２０〜４０ＭＢほどの容量のデータであるため、パソコンのハードディスクのような記憶容量でも、被圧延材数百本分内外のデータであれば記録できる。対象を表面品質に特に厳格な熱延金属帯に絞るなどすれば、実用的に数ヶ月分のデータは記録できる。ハードディスクを交換すれば半永久的に記録できることはいうまでもない。

以上のように、パソコン程度の記憶容量のものであっても、熱間圧延ラインにて圧延する熱延金属帯の全幅全長を撮影可能な近赤外線カメラを用いて品質判定した結果を記録する熱延金属帯の欠陥検出結果記録用コンピュータシステム９００を構築することができる。

図８（ａ）の例では、コイラー入側温度計２５に併設する形で、近赤外線カメラ２５Ａを設置したが、かわりに中間温度計２７や仕上出側温度計２１に併設する形で、近赤外線カメラを設置するようにしてもよい。

図８（ｂ）に、仕上出側温度計２１とコイラー入側温度計２５の両者に併設する形で、近赤外線カメラ２１Ａ，２５Ａを設置した例を示す。

近赤外線カメラ２１Ａ，２５Ａで測定した被圧延材８の平面（２次元）温度データが、専用パソコン２５１以降に伝送されるルート以降は、実施例１と共通である。

画像処理後の温度データを、２箇所で採取することで、需要家に対する製品納入上の品質保証をいっそう確実に行うことができる。

図８（ｃ）に、中間温度計２７とコイラー入側温度計２５の両者に併設する形で、近赤外線カメラ２７Ａ，２５Ａを設置した例を示す。

近赤外線カメラ２７Ａ，２５Ａで測定した被圧延材８の平面（２次元）温度データが、専用パソコン２５１以降に伝送されるルート以降は、実施例１，２と共通である。

画像処理後の温度データを、２箇所で採取することで、需要家に対する製品納入上の品質保証をいっそう確実に行うことができる。

図８（ｄ）に、仕上出側温度計２１と中間温度計２７とコイラー入側温度計２５の３者に併設する形で、近赤外線カメラ２１Ａ，２７Ａ，２５Ａを設置した例を示す。

画像処理後の温度データを、３箇所で採取することで、需要家に対する製品納入上の品質保証をいっそう確実に行うことができる。

図９に示すように、近赤外線カメラにて測定した温度データを制御装置５０経由で取り込み、図８（ａ）〜（ｄ）に示した実施例１〜４における専用パソコン２５１の役割をプロセスコンピュータ７０またはビジネスコンピュータ９０にて果たし、ビジネスコンピュータ９０内に、被圧延材８ごとに紐付けされたコイルＮｏと呼ばれる識別データをキーに記録される。

以上のような方法とは別に、近赤外線カメラと制御装置５０の間、あるいは、制御装置５０とプロセスコンピュータ７０の間、あるいは、プロセスコンピュータ７０とビジネスコンピュータ９０の間に、図示しない専用パソコン２５１を間挿し、専用パソコン２５１にて画像処理した後の温度データを、ビジネスコンピュータ９０に送り、さらに、ビジネスコンピュータ９０内に、被圧延材８ごとに紐付けされたコイルＮｏと呼ばれる識別データをキーに、画像処理した後の温度データが記録されるようにしてもよい。

図８中の所内ＬＡＮ２５２に代え、専用回線を経由して各ライン用のビジネスコンピュータ９０を結ぶネットワークを形成しておき、各ライン用のビジネスコンピュータ９０に接続する端末やパソコン、あるいはそのネットワークに直接接続する端末やパソコンから、そのコイルＮｏを入力すれば、例えば、製造部門の事務所や、品質管理部門の事務所などの各事務所など、離れた場所でも、遠隔にて、その画像処理後の平面（２次元）温度データを、コピーしてくることができ、画像処理後の温度データを、それら各事務所の端末やパソコンの画面上に再生したり、また、その画像処理後の温度データを、解析したり、あるいは、加工したりすることもできる。もちろん、需要家に対する製品納入上の品質保証用にも使える。

品質不良部があることを自動で判定した場合、ビジネスコンピュータ９０からの指令により、例えば、インラインスキンパス３０を有する酸洗ライン２００のような精製工程を、熱間圧延工程の後工程として追加して、品質不良部をシャー５にて切除するよう自動で指示する、などの対応をとることができるからである。

被圧延材８の最先端から３０ｍの範囲に欠陥の部分が集中している場合は、その３０ｍを切除し、一つ前の被圧延材の尾端に、欠陥のある被圧延材の部分を切除後の被圧延材８の先端を溶接機６にて溶接し、連続的に酸洗ライン２００を通過させる。

しかし、例えば、被圧延材８の最先端から３０〜４０ｍの範囲と、同１００〜１２０ｍの範囲に欠陥の部分があるような場合は、その３０〜４０ｍの範囲と１００〜１２０ｍの範囲を切除したのでは、４０〜１００ｍの部分に６０ｍ分の健全部分ができるが、溶接部が混在してもよい需要家からのオーダーか、あるいは、溶接部が混在してはいけないが６０ｍ分の小さな重量でも大丈夫な需要家からのオーダーや、最終的に切板になるようなオーダーであれば、この６０ｍ分の健全部分を、前後の被圧延材の先端と尾端に、溶接機６にて溶接し、連続的に酸洗ライン２００を通過させる。

もしも、溶接部が混在してはいけなくて、しかも、６０ｍ分の小さな重量ではいけない需要家からのオーダーであれば、３０〜１００ｍの範囲全体を切除し、一つ前の被圧延材の尾端に、欠陥のある被圧延材の部分を切除後の被圧延材８の先端を溶接機６にて溶接し、連続的に酸洗ライン２００を通過させる。

被圧延材８の尾端についても同様である。

欠陥のある被圧延材の部分をシャー５にて切除するよう自動で指示する際には、切除指令、被圧延材の長手方向のどこを切除するのか、長手方向位置（切除開始位置）および切除長を、指令として出力するようにする。

ビジネスコンピュータ９０は、各被圧延材８の需要家からのオーダー材質、オーダー厚、オーダー幅などの属性データのほか、例えば熱間圧延ライン１００での全長板厚分布や近赤外線カメラで測定した全幅温度分布など、各種の膨大な製造実績データを、各被圧延材８ごとに紐付けて記録している。そして、熱間圧延ライン１００のほか、酸洗ライン２００をはじめ、ここには図示しない冷間圧延などの別の製造工程なども含め、全製造工程を通しての通過工程指示も行うなど、全製造工程を通しての通過工程指示・管理のほか、製造・品質実績管理も行う。

これら一連の機能を果たす、ビジネスコンピュータ９０、そのコンピュータプログラム、付属する記録装置と記録媒体、および、それらに接続する端末やパソコンと、その画面表示機能のようなマンマシンデータインターフェース機能も含めた、コンピュータシステムのことをビジコンシステムと呼ぶ。

図９に、熱間圧延ライン１００および他の製造工程も含め、通過工程指示・管理のほか、製造・品質実績管理も行う、ビジコンシステム９０１の概要を示す。

図９の例では、熱間圧延ライン用、冷間圧延ライン用、酸洗ライン用、他のライン用、などに分けてビジネスコンピュータ９０を設けているが、分け方は上記の例に限るものではなく、あるいは１台のコンピュータに集約してもよい。

また、図９では、熱間圧延ライン１００に近赤外線カメラを設置する形態として、図８（ａ）の形態を踏襲する場合を例に挙げているが、図８（ｂ）〜（ｄ）の各種の形態を踏襲する場合も例として挙げることができる。

本発明の効果を図１０にて説明する。コイラーの入側に近赤外線カメラを設置した場合の例である。

近赤外線カメラを設置する前、熱間圧延ライン１００に併設された図示しないインスペクションラインで、１１本の被圧延材ごとに行うオペレータ目視による巻き戻し面検の結果、見逃されて酸洗ライン２００にて発見された欠陥の発生頻度（全熱間圧延本数に占める欠陥のある被圧延材の本数）は、２．５％であったが、近赤外線カメラを設置後は、０％となった。

本発明を用いて、熱間圧延ラインのコイラー入側に設置した近赤外線カメラを用いて熱延金属帯の全幅全長を撮影し、その温度分布を測定し、あるいはさらに記録するようにすれば、需要家に対する製品納入上の品質保証を適正に行えるようになる。

本発明の一つの実施の形態について説明するための線図 本発明の一つの実施の形態について説明するための線図 本発明の一つの実施の形態について説明するための線図 本発明の一つの実施の形態について説明するための線図 本発明の一つの実施の形態について説明するための線図 本発明の一つの実施の形態について説明するための線図 本発明の一つの実施の形態について説明するための線図 本発明の実施の形態について説明するための線図 本発明の実施の形態について説明するための線図 本発明の効果について説明するためのグラフ 従来からある熱間圧延ラインの一例について説明するための線図 従来技術の問題点について説明するための線図

符号の説明

５ シャー
６ 溶接機
８ 被圧延材
１０ 加熱炉
１２ 粗圧延機
１３５ エッジャーロール
１４ クロップシャー
１５ 仕上入側温度計
１８ 仕上圧延機
１９ ワークロール
１９Ａ バックアップロール
２１ 仕上出側温度計
２１Ａ 近赤外線カメラ
２２ 仕上出側板厚計
２３ ランナウトテーブル
２４ コイラー
２５ コイラー入側温度計
２５Ａ 近赤外線カメラ
２５１ 専用パソコン
２５２ 所内ＬＡＮ
２５３ 各事務所のパソコン
２６ 冷却関連設備
２７ 中間温度計
２７Ａ 近赤外線カメラ
３０ インラインスキンパス
５０ 制御装置
７０ プロセスコンピュータ
９０ ビジネスコンピュータ
１００ 熱間圧延ライン
２００ 酸洗ライン
９００ コンピュータシステム
９０１ ビジコンシステム
Ａ 搬送方向

Claims (3)

1. 熱間圧延ラインのコイラー入側、ランナウトテーブルの中間、仕上圧延機出側、の少なくとも１箇所以上に設置した近赤外線カメラを用いて熱延金属帯の全幅全長を撮影することにより、熱延金属帯の温度分布から、欠陥を検出することを特徴とする熱延金属帯の欠陥検出方法。
2. 熱間圧延ラインのコイラー入側、ランナウトテーブルの中間、仕上圧延機出側、の少なくとも１箇所以上に設置した近赤外線カメラを用いて熱延金属帯の全幅全長を撮影することにより、熱延金属帯の温度分布から、欠陥を検出し、検出の結果を記録することを特徴とする熱延金属帯の欠陥検出方法。
3. 請求項１又は２の熱延金属帯の欠陥検出方法を用いた熱延金属帯の製造方法。