JP2024063549A - 溶接鋼管の熱処理設備、溶接鋼管の製造設備、溶接鋼管の熱処理方法および溶接鋼管の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】溶接鋼管のシーム部および加熱部の位置を精度よく検出することができる溶接鋼管の熱処理設備、溶接鋼管の製造設備、溶接鋼管の熱処理方法および溶接鋼管の製造方法を提供すること。【解決手段】溶接鋼管の熱処理設備は、複数の誘導子と、光源と、第一のチャンネルと、第二のチャンネルとを有する撮像装置と、シーム部の位置および加熱部の位置を検出する位置検出手段と、シーム部の位置および加熱部の位置のずれ量を算出し、ずれ量に基づいて誘導子の位置を制御する誘導子制御手段と、を備え、誘導子制御手段が、シーム部の位置と、複数の誘導子のうちの第一の誘導子によって加熱された加熱部の位置とのずれ量に基づいて、第一の誘導子よりも下流側の第二の誘導子の位置を制御し、加熱部の加熱プロファイルの頂点近傍または加熱部の輝度情報に基づいて、第二の誘導子よりも下流側の誘導子の位置を制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、溶接鋼管の熱処理設備、溶接鋼管の製造設備、溶接鋼管の熱処理方法および溶接鋼管の製造方法に関する。

鉄鋼プロセスにおける電縫溶接鋼管（以下、単に「溶接鋼管」という）の製造ラインでは、素材である熱延鋼帯を多段のロールスタンドを用いて連続的にＣ方向の曲げ成型を行う。続いて、その鋼帯の両端に高周波大電流を通電することにより、ジュール熱を発生させて同端部を溶融させる。そして、溶融とほぼ同時に縮径ロールを通過させることにより、鋼帯の突合せ圧接を行い、連続的に溶接鋼管を製造する。

このとき、母材となる鋼帯は、製造過程で温度履歴の制御等の材質の作りこみが行われているため、意図した材質特性となる。一方、溶接部では鉄が溶融する温度まで母材を加熱するため、溶接時の急熱と、溶接後の母材への抜熱による急冷との熱サイクルにより、溶接鋼管の溶接部近傍は、いわゆる焼き入れと同様の材質特性となり、周辺の母材との差異が生じる。

そのため、溶接鋼管の製造では、上記の母材との差異を均質化するため、または規格の定めにより、例えば母材となる鋼帯を溶接機１１によって溶接した後、更に表面に形成された形状不良部（以下、「ビード部」という）を切削機によって切削する。そしてその後に、切削した溶接部（以下、「シーム部」という）を再度加熱する焼き鈍し（アニーリング）を実施することにより、シーム部を選択的に調質し、溶接鋼管全体の特性向上を図っている。

上記のアニーリングは、溶接鋼管全体を炉に入れて調質する場合もある。一方、特に大径の溶接鋼管では、エネルギー合理性の観点から、制御圧延された母材を除いた溶接部のみを、圧延方向に長い誘導加熱装置を用いて、選択的かつ連続的に加熱、調質する手法が一般的である。誘導加熱装置では、保守等の便宜上、一つの誘導子を極端に大きくできないため、複数の誘導子（誘導加熱子）を直列に配置するため、設備が圧延方向に長くなる。

溶接鋼管のシーム部は、上記の突合せ溶接の際の制御状態により、必ずしも溶接直後と同じ位置ではなく、若干のねじれを有する状態で熱処理設備へと搬送される。誘導子の加熱巾は高々数十ｍｍであり、外面からの加熱を前提とした場合、シーム部全厚を通しての調質には、各誘導子をシーム部のみに精度よく位置合わせして加熱することが重要となる。この追従技術については、数多くの手法が提案されてきたが、製造初期の制御状況の妥当性評価については、人間系による目視確認が必要となる。

ここで、シーム部とは、一般に溶接線のことを指すが、厳密には溶接によって母板が接合されている部位、すなわちボンド部のことを指す。アニール工程（焼鈍工程）では、加熱する範囲の中心が前記したボンド部と一致するように加熱することが理想的である。

一方、ボンド部を外観によって識別することは困難である。そのため、通常はビード部の切削によって周囲の母材部分よりも光沢が増している切削部をシーム部とみなし、そのシーム部の位置と加熱部、すなわちアニーラ加熱子の位置とが一致しているか否かを、なんらかの方法により確認する必要がある。

上記課題に対しては、従来から電磁気的手法、マーキング方式、画像方式、光学的手法による溶接鋼管のシーム部の位置検出方法が種々提案されている。まず電磁気的手法は、シーム部の位置を直接検知するための方法である。電磁気的手法では、例えば特許文献１に開示されているように、シーム部と素材部の材質との違いを、渦流センサ、漏洩磁束センサ等によって検出する。また、切削部をシームとして検出する方法も多数提案されている。

マーキング方式では、例えば特許文献２に開示されているように、溶接鋼管の溶接直後の、シーム部の位置が既知であるライン位置において、溶接鋼管の側面等の、シーム部の位置と既知の幾何学的関係にある周方向の管表面に塗料等のマーキングを行う。そして、下流工程でシーム部の位置を把握したい場所において、例えばＩＴＶ（Industrial Television）や受光素子を用いて、マーカーの周方向位置を読み取ることにより、当該ライン位置におけるシーム部の位置を検出する。

また、画像方式では、例えば特許文献３に開示されているように、シーム部と素材部の光沢の差を、ＣＣＤカメラ等の画像検出手段によって検出する。また、光学的手法として、レーザー光の散乱現象を用いた手法が提案されている。この手法では、レーザーの光源波面の等位相性により、物体表面の微細な凹凸の方向性が反射光の２次元分布の差異となって現われることを利用して、シーム部の位置を検出する。

また、特許文献４では、溶接鋼管の素材部では略等方的な反射パターンが生じるのに対し、シーム部に残る管長手方向に略平行な切削痕により、シーム部では反射パターンが横断方向に広がる性質を利用して、シーム部と素材部とを区別する手法が提案されている。

また、特許文献５では、特許文献４の問題点を解決するために、レーザー光の波長および入射角を限定し、レーザー散乱によるシーム位置検出を的確に行う手法が提案されている。また、特許文献６では、反射パターン画像から水平、垂直方向の閾値処理を繰り返すことにより、最大信号幅を算出し、シーム部（切削部）の位置検出を行う手法が提案されている。

特開昭５６－３３５４２号公報 特開平５－２４０８４４号公報 特開平１０－１７０２２８号公報 特開昭５２－２５６８７号公報 特開昭５９－１０８９０３号公報 特開昭６２－４２００４号公報

特許文献１で提案された手法は、詳細には、結晶粒径等の組織の差に起因した透磁率や電気伝導度の差が磁束分布の差として現われる現象を感知するものである。しかし、管表面のスクラッチ等、表面の筋状の形状不均一の影響を受け易く、また、アニールによって材質が均一化された場合にはシーム部の位置検出が困難になるという問題がある。更に、透磁率や電気伝導度は、温度によって大きく変化するため、アニール後の溶接鋼管のように、管の周方向で温度分布が生じている場合は、それが外乱になるという問題もある。

特許文献２で提案されたマーキング方式では、シーム部のアニール等の溶接鋼管を再加熱する工程が存在すると、マーキング塗料が剥げ落ちて検出の信頼性が低下する場合があった。また、マーキング装置またはＩＴＶ等の読み取り装置の向きと、管中心軸とに位置ずれがある場合、当該位置ずれが検出誤差に直結するという問題があった。

また、特許文献４～６で提案された手法は、いずれも光学的手法であり、レーザーによる反射や画像、形状計測を用いてシーム位置の加熱装置に対する相対位置を算出しようとするものである。しかしながら、溶接鋼管は、加熱装置に対して幅方向に数ｍｍ程度緩やかに変動することが知られている。この場合、検出装置とアニーラ加熱子の位置でのパスライン変動量が同一であるとは限らず、検出装置に対して精度よくシーム部の位置関係を算出したとしても、シーム部の加熱位置とずれが生じるといった問題点がある。

更に、従来提案された手法では、シーム部の位置検出精度においても問題がある。例えば特許文献３で提案された画像方式では、アニーリング後の高温となる対象の赤熱に起因する外乱が加わり、シーム部の検出が困難であるという問題がある。

また、溶接鋼管のシーム部付近のレーザー光の反射パターンは、入射角度によっては、表面に存在する酸化被膜の影響を受け易いのに対して、特許文献４で提案された手法では、レーザー光の波長、入射光や反射光に関する好適範囲が規定されていない。また、特許文献４で提案された手法では、切削部および母材部の識別を、受光面の幅方向両端に配置した一対の受光素子による反射光検知の有無で判別しようとしている。しかしながら、実際の溶接鋼管のシーム部周辺に発生し得る酸化被膜や擦り傷等によっては、散乱パターンが発生した場合であっても、受光強度が弱くなり、適切にシーム部の位置を検出できないという問題がある。

また、特許文献５で提案された手法では、レーザー光の波長や入射角を限定しているが、シーム部を特定するための反射パターン画像の特徴量の具体的な算出方法が明らかにされていない。そのため、そのままではシーム部を自動的に検出することができないという問題がある。

また、特許文献６で提案された手法では、最大信号幅を得るまでに、適正走査線選別のための実験式、最大振幅幅を得るための閾値処理のパラメータ等、画像処理の過程で設定すべきパラメータが多数存在する。しかしながら、これらのパラメータは、材質、鋼管の規格等によって異なるため、運用上煩雑であるばかりでなく、適切な設定パラメータを取得するために長期間の確性試験が必要であったり、あるいは散乱パターンが画像の斜め方向に方向性を有した場合に適切な検出ができない、という問題があった。

加えて特許文献４～６で提案された手法は、全てレーザー光の反射パターンを用いる方法であるため、大掛かりな設備が必要となり、コストやメンテナンスの面で課題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、溶接鋼管の製造工程において、溶接鋼管のシーム部および加熱部の位置を精度よく検出することができる溶接鋼管の熱処理設備、溶接鋼管の製造設備、溶接鋼管の熱処理方法および溶接鋼管の製造方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る溶接鋼管の熱処理設備は、溶接鋼管のシーム部を加熱する複数の誘導子と、前記シーム部に対して光を照射する光源と、前記シーム部からの反射光に対応する第一の波長域の光を受光可能な第一のチャンネルと、前記誘導子によって加熱された加熱部からの放射光に対応する第二の波長域の光を受光可能な第二のチャンネルとを有する撮像装置と、前記撮像装置によって撮像された画像を処理し、前記シーム部の位置および前記加熱部の位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手段によって検出された前記シーム部の位置および前記加熱部の位置のずれ量を算出し、前記ずれ量に基づいて前記誘導子の位置を制御する誘導子制御手段と、を備え、前記誘導子制御手段が、前記シーム部の位置と、前記複数の誘導子のうちの第一の誘導子によって加熱された前記加熱部の位置との前記ずれ量に基づいて、前記第一の誘導子よりも下流側の第二の誘導子の位置を制御し、前記加熱部の加熱プロファイルの頂点近傍または前記加熱部の輝度情報に基づいて、前記第二の誘導子よりも下流側の誘導子の位置を制御する。

また、本発明に係る溶接鋼管の熱処理設備は、上記発明において、前記光源が、５５０ｎｍ以下の波長を含む光を照射する。

また、本発明に係る溶接鋼管の熱処理設備は、上記発明において、前記誘導子制御手段が、前記加熱部の輝度情報に基づいて得られる加熱巾が最小となるように、前記第二の誘導子よりも下流側の誘導子の位置を制御する。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る溶接鋼管の製造設備は、上記の溶接鋼管の熱処理設備を備える。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る溶接鋼管の熱処理方法は、複数の誘導子によって、溶接鋼管のシーム部を加熱する加熱ステップと、光源によって、前記シーム部に対して光を照射する照射ステップと、前記シーム部からの反射光に対応する第一の波長域の光を受光可能な第一のチャンネルと、前記誘導子によって加熱された加熱部からの放射光に対応する第二の波長域の光を受光可能な第二のチャンネルとを有する撮像装置によって、前記シーム部および前記加熱部を撮像する撮像ステップと、位置検出手段によって、前記撮像装置によって撮像された画像を処理し、前記シーム部の位置および前記加熱部の位置を検出する位置検出ステップと、誘導子制御手段によって、前記位置検出手段によって検出された前記シーム部の位置および前記加熱部の位置のずれ量を算出し、前記ずれ量に基づいて前記誘導子の位置を制御する誘導子制御ステップと、を含み、前記誘導子制御ステップが、前記シーム部の位置と、前記複数の誘導子のうちの第一の誘導子によって加熱された前記加熱部の位置との前記ずれ量に基づいて、前記第一の誘導子よりも下流側の第二の誘導子の位置を制御し、前記加熱部の加熱プロファイルの頂点近傍または前記加熱部の輝度情報に基づいて、前記第二の誘導子よりも下流側の誘導子の位置を制御する。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る溶接鋼管の製造方法は、上記の溶接鋼管の熱処理方法によって複数の誘導子の位置を制御しながら溶接鋼管を製造する。

本発明に係る溶接鋼管の熱処理設備、溶接鋼管の製造設備、溶接鋼管の熱処理方法および溶接鋼管の製造方法によれば、単一信号の時間的動特性に着目することにより、製造プロセスの製造状態について過去に経験した異常状態に加えて、類似する未経験の異常状態についても診断することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る溶接鋼管の熱処理設備の概略的な構成を示す図である。 図２は、本発明の実施形態に係る溶接鋼管の熱処理設備の位置検出部による、赤チャンネルと青チャンネルの画像分離結果の一例を示す図である。 図３は、本発明の実施形態に係る溶接鋼管の熱処理設備の位置検出部による、加熱部の位置とシーム部の位置の検出結果の一例を示す図である。 図４は、本発明の実施形態に係る溶接鋼管の熱処理方法の実施例であり、シーム部の位置および加熱部の位置を検出した結果を示す図である。 図５は、本発明の実施形態に係る溶接鋼管の熱処理方法の実施例であり、誘導子によるシーム部の追従精度を、従来技術と本発明とで比較した結果を示す図である。

本発明の実施形態に係る溶接鋼管の熱処理設備、溶接鋼管の製造設備、溶接鋼管の熱処理方法および溶接鋼管の製造方法について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、以下の実施の形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものも含まれる。

（溶接鋼管の熱処理設備）
実施形態に係る溶接鋼管の熱処理設備について、図１を参照しながら説明する。本実施形態に係る熱処理設備は、同図に示すように、複数の誘導子１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄと、撮像装置２と、光源３と、誘導子倣い用のアクチュエータ４と、表示装置５と、計算機６と、を主な構成としている。

誘導子１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは、溶接鋼管Ｓのシーム部Ｓ１を加熱するためのものである。誘導子１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは、溶接鋼管Ｓの搬送方向（長さ方向）に沿って配置されている。誘導子１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは、予め設定された加熱巾を考慮して、溶接鋼管Ｓを線状かつ連続的に加熱することが可能に構成されている。なお、図１では四つの誘導子１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを備える熱処理設備を例示しているが、誘導子の数は二以上であればよい。また、以下の説明では、誘導子１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを総称して「誘導子１」と表記する。

撮像装置２は、シーム部Ｓ１からの反射光に対応する第一の波長域の光を受光可能な第一のチャンネルと、誘導子１によって加熱された加熱部からの放射光に対応する第二の波長域の光を受光可能な第二のチャンネルとを有している。撮像装置２は、例えばＲＧＢの受光素子を有する一般的なＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センを備えるカメラによって実現することができる。但し、誘導子１による加熱温度によっては、近赤外領域まで検出可能なＣＭＯＳを備える撮像装置２を用いてもよい。

光源３は、溶接鋼管Ｓの外側に配置され、当該溶接鋼管Ｓのシーム部Ｓ１および加熱部に対して、光を照射する。光源３としては、例えば５５０ｎｍ以下の波長を十分に含む光を照射するものを用いることが好ましい。また、光源３としては、例えば赤色光以下の周波数を含まない、青色光源を用いることが好ましい。但し、撮像装置２の周囲の外乱が少なければ、光源３を省略してもよい。また、光源３は、例えばＬＥＤ光源、メタハラ光源、キセノン光源、ハロゲン光源等により実現することができる。

アクチュエータ４は、各誘導子１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの一軸制御または角度制御を行うためのものである。アクチュエータ４は、誘導子制御部６２から入力される制御値に基づいて、各誘導子１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを制御する。

表示装置５は、例えば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機ＥＬディスプレイ（ＯＬＥＤ）、タッチパネルディスプレイ等により実現される。表示装置５は、例えば位置検出部６１による赤チャンネルと青チャンネルの画像分離結果（図４参照）、位置検出部６１による加熱部の位置とシーム部の位置の検出結果（図５参照）、等を表示する。

計算機６は、例えばワークステーションやパソコン等の汎用コンピュータによって実現される。この計算機６は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等からなるプロセッサ（演算処理装置）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）等からなるメモリ（主記憶部）とを備えている。そして、前記したプロセッサがコンピュータプログラムを実行して各構成部等を制御することにより、所定の目的に合致した機能を実現する。また、計算機６は、前記したコンピュータプログラムの実行を通じて、位置検出部６１および誘導子制御部６２として機能する。

位置検出部６１は、撮像装置２によって撮像された画像を処理し、シーム部Ｓ１の位置および加熱部の位置を検出する。

溶接鋼管Ｓの溶接部では、ビード部が切削されることにより、被切削範囲（すなわちシーム部Ｓ１）とその他の部分（酸化部、黒皮部）との間で放射率差が発生する。一方、熱処理による加熱範囲からは、熱輻射により、近赤色光～赤色光が自己発光される。赤色光は、一般に知られている通り、ＣＭＯＳのＲＧＢ素子のうちのＲ素子、すなわち赤色の周波数帯に属するため、単一チャネルでの検出が可能である。対して、他の部分との間で放射率差が発生するシーム部Ｓ１では、光の反射率と熱輻射時の放射率が異なるため、一般的な光源によって光を照射すると、その他の部分との間で明確な差が発生する。

ここで、一般的な光源からの光を照射した場合の溶接鋼管Ｓからの反射光には、赤色光が含まれる。そのため、一般的な光源による加熱（焼き鈍し）等に用いられる７００～１０００℃の温度領域では、赤色光の熱輻射による外乱が大きく、それ以外の色の画像が埋もれてしまう。

そこで、位置検出部６１は、周波数を分離、またはＣＭＯＳのＲ成分を除いたＧＢ成分のみの画像を使用する。すなわち、位置検出部６１は、例えば図２に示すように、加熱部のみを写した画像（Ｒ成分の画像）と、シーム部Ｓ１のみを写した画像（ＧＢ成分の画像）とからなる分離画像を取得する。続いて、位置検出部６１は、例えば図３に示すように、二枚の分離画像の加熱部中心の位置、加熱部端の位置、シーム部の位置、を推定する。

誘導子制御部６２は、位置検出部６１によって検出されたシーム部Ｓ１の位置および加熱部の位置のずれ量を算出し、ずれ量に基づいて誘導子１の位置を制御する。すなわち、誘導子制御部６２は、シーム部Ｓ１の位置および加熱部の位置のずれ量を０とするような制御値をアクチュエータ４に与えることにより、誘導子１による加熱部の位置と、シーム部Ｓ１の位置とが一致するように、当該誘導子１の位置を制御する。

誘導子制御部６２は、例えば図１に示すように、シーム部Ｓ１の位置と、複数の誘導子１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄのうちの第一の誘導子１ｂによって加熱された加熱部の位置とのずれ量に基づいて、第一の誘導子よりも下流側の第二の誘導子１ｃの位置を制御する。そして、第二の誘導子１ｃよりも下流側の誘導子１ｄについても、上記と同様に、シーム部Ｓ１の位置と、複数の誘導子１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄのうちの第一の誘導子１ｂによって加熱された加熱部の位置とのずれ量に基づいて制御することができる。

一方、上記のように、シーム部Ｓ１の位置と加熱部の位置とのずれ量に基づいて、第二の誘導子１ｃの位置を制御しているため、シーム部Ｓ１の位置と、加熱部の中心位置（最高温度を示す部分）とが一致しているとの仮定が成り立つ。従って、第二の誘導子１ｃよりも下流側の誘導子１ｄの位置については、例えば加熱部の加熱プロファイルの頂点近傍または加熱部の輝度情報に基づいて、制御してもよい。

すなわち、撮像装置２の視野の中心または走査型温度計の走査域の中心が、加熱部の中心となるように調整し（同期させ）、撮像装置２または走査型温度計によって直接追従を行ってもよい。これにより、更に簡便に追従を行うことができ、設備追加等に伴う追従プロセスの改造範囲を小さくすることが可能となる。

また、誘導子制御部６２は、加熱部の輝度情報に基づいて得られる加熱巾（第二の誘導子１ｃ領域）が最小となるように、第二の誘導子１ｃよりも下流側の誘導子１ｄの位置を制御してもよい。すなわち、撮像装置２を用いて加熱部を撮像し、撮像した画像内の高輝度範囲として示される加熱巾が最小となるような制御値をアクチュエータ４に指示し、誘導子１ｄの位置を制御してもよい。

この制御方法は、前段（例えば誘導子１ｃ）までの加熱部の位置が正しいとすれば、制御対象（例えば誘導子１ｄ）による加熱位置が最適な場合、加熱巾が最小となることによる。なお、この制御方法を用いる場合、加熱巾として評価する温度について適切な閾値を設ける必要があるが、これは各誘導子１の単体加熱能力に応じて、昇温能力の半分程度を閾値とすることが好ましい。

ここで、実施形態に係る溶接鋼管の熱処理設備は、当該熱処理設備を備える溶接鋼管の製造設備としても実施可能である。また、実施形態に係る溶接鋼管の熱処理方法は、当該熱処理方法によって複数の誘導子の位置を制御しながら溶接鋼管を製造する溶接鋼管の製造方法としても実施可能である。

以上説明した実施形態に係る溶接鋼管の熱処理設備、溶接鋼管の製造設備、溶接鋼管の熱処理方法および溶接鋼管の製造方法によれば、溶接鋼管の製造工程において、溶接鋼管Ｓのシーム部Ｓ１および加熱部の位置を精度よく検出することができる。

加えて、従来技術では、複数段間における加熱部、シーム部Ｓ１の検出においては、前段の加熱による熱輻射が外乱として大きく、検出可能な環境に制限があった。また、レーザー光を使用する方式でも、光学系が複数必要であること、設置位置、環境が制限されること等の課題があった。

それに対し、実施形態に係る溶接鋼管の熱処理設備、溶接鋼管の製造設備、溶接鋼管の熱処理方法および溶接鋼管の製造方法では、単一の一般的な光学系を用いた簡易な構成で上記の外乱を除去し、精度のよい位置検出方法を提供することができる。また、誘導子１と撮像装置２の撮像素子とを同じ系としたとき、直接追従が可能であることから、設置誤差の補正等のキャリブレーション負荷を大幅に減らすこともできる。

（実施例）
実施形態に係る溶接鋼管の熱処理方法の実施例について、図４および図５を参照しながら説明する。

本実施例では、実施形態に係る溶接鋼管の熱処理方法を、φ４０６．４ｍｍ、板厚１２．７ｍｍ、５０ｋｇ級の低炭素鋼を用いた精整油輸送用鋼管に対して適用した。また、本実施例では、精度向上のため、青色光源と４８０ｎｍ程度の周波数に対応可能な撮像素子を備える撮像装置を用いた。光源と撮像装置との位置関係は正反射とした。

得られた通常画像から分離画像を取得した後、シーム部の位置および加熱部の位置を検出した結果を図４に示す。同図に示すように、使用する全温度領域にて、加熱部の位置（中心位置）と、シーム部の位置（中心位置）とを連続的に検出可能であることを確認できた。なお、同図の実測結果では、管断面のナイタル腐食による熱処理跡の中心と溶接線とを計測することでシーム位置とした。

図５は、誘導子によるシーム部の追従精度を、従来技術と本発明とで比較した結果を示している。同図に示すように、実施形態に係る溶接鋼管の熱処理方法を用いることにより、シームずれを抑えることができ、誘導子によるシーム部の追従精度が向上することが分かる。

本実施例では、上記のように、実施形態に係る溶接鋼管の熱処理方法の有効性を確認したが、例えば７００℃以上の比較的高温領域では、輻射が十分にあるため、一般的なＣＭＯＳのＲ素子でも検出が可能であった。一方、加熱温度が７００℃未満では、輻射が弱いため、ＩＲ（赤外線）領域も検出可能なＣＭＯＳを備える撮像装置を用いることが望ましいことがわかった。本手法によって加熱部の位置とシーム部の位置とを一致させた後は、加熱部の中心が溶接部とみなせるため、シーム部を用いた位置検出を行う必要はない。

また、制御対象である後段の誘導子と動作を同じくする系に取り付けた走査型温度計または撮像装置の輝度情報を用いて、輝度の最大値を示す点、または高輝度域の中心部を測定し、直接追従するように制御を行うことにより、より簡便な追従が可能となる。

以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述および図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例および運用技術等は、全て本発明の範疇に含まれる。

１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ 誘導子
２ 撮像装置
３ 光源
４ アクチュエータ
５ 表示装置
６ 計算機
Ｓ 溶接鋼管
Ｓ１ シーム部

Claims (6)

1. 溶接鋼管のシーム部を加熱する複数の誘導子と、
   前記シーム部に対して光を照射する光源と、
   前記シーム部からの反射光に対応する第一の波長域の光を受光可能な第一のチャンネルと、前記誘導子によって加熱された加熱部からの放射光に対応する第二の波長域の光を受光可能な第二のチャンネルとを有する撮像装置と、
   前記撮像装置によって撮像された画像を処理し、前記シーム部の位置および前記加熱部の位置を検出する位置検出手段と、
   前記位置検出手段によって検出された前記シーム部の位置および前記加熱部の位置のずれ量を算出し、前記ずれ量に基づいて前記誘導子の位置を制御する誘導子制御手段と、
   を備え、
   前記誘導子制御手段は、
   前記シーム部の位置と、前記複数の誘導子のうちの第一の誘導子によって加熱された前記加熱部の位置との前記ずれ量に基づいて、前記第一の誘導子よりも下流側の第二の誘導子の位置を制御し、
   前記加熱部の加熱プロファイルの頂点近傍または前記加熱部の輝度情報に基づいて、前記第二の誘導子よりも下流側の誘導子の位置を制御する、
   溶接鋼管の熱処理設備。
2. 前記光源は、５５０ｎｍ以下の波長を含む光を照射する請求項１に記載の溶接鋼管の熱処理設備。
3. 前記誘導子制御手段は、前記加熱部の輝度情報に基づいて得られる加熱巾が最小となるように、前記第二の誘導子よりも下流側の誘導子の位置を制御する請求項１に記載の溶接鋼管の熱処理設備。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の溶接鋼管の熱処理設備を備える溶接鋼管の製造設備。
5. 複数の誘導子によって、溶接鋼管のシーム部を加熱する加熱ステップと、
   光源によって、前記シーム部に対して光を照射する照射ステップと、
   前記シーム部からの反射光に対応する第一の波長域の光を受光可能な第一のチャンネルと、前記誘導子によって加熱された加熱部からの放射光に対応する第二の波長域の光を受光可能な第二のチャンネルとを有する撮像装置によって、前記シーム部および前記加熱部を撮像する撮像ステップと、
   位置検出手段によって、前記撮像装置によって撮像された画像を処理し、前記シーム部の位置および前記加熱部の位置を検出する位置検出ステップと、
   誘導子制御手段によって、前記位置検出手段によって検出された前記シーム部の位置および前記加熱部の位置のずれ量を算出し、前記ずれ量に基づいて前記誘導子の位置を制御する誘導子制御ステップと、
   を含み、
   前記誘導子制御ステップは、
   前記シーム部の位置と、前記複数の誘導子のうちの第一の誘導子によって加熱された前記加熱部の位置との前記ずれ量に基づいて、前記第一の誘導子よりも下流側の第二の誘導子の位置を制御し、
   前記加熱部の加熱プロファイルの頂点近傍または前記加熱部の輝度情報に基づいて、前記第二の誘導子よりも下流側の誘導子の位置を制御する、
   溶接鋼管の熱処理方法。
6. 請求項５に記載の溶接鋼管の熱処理方法によって複数の誘導子の位置を制御しながら溶接鋼管を製造する溶接鋼管の製造方法。