JP3797064B2 - 鋼板の製造装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼板の製造装置に係わり、より詳しくは、熱延鋼板の製造装置であり、その製造工程中の粗圧延機と仕上圧延機との間において粗圧延機で圧延された粗圧延材の表面または／および内部に存在する欠陥の検査を行うようにした鋼板の製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、熱延鋼板の表面疵や内部疵等の欠陥検査は、「鉄と鋼（1980）S289」に示されるように、主として酸洗ラインで行われているが、他に熱延ラインの冷却帯を経た後のダウンコイラー直前で行うことも試みられている。
【０００３】
また、そのための検査装置としては、特公昭５２−１９１１１号公報に示されるように、仕上圧延後の鋼板にレーザー等の光を照射してその反射光を検出し、欠陥による反射光の強度変化を検出することで欠陥を知る方式の装置が用いられてきた。これは、鋼板の品質保証に重きをおいているためで、仕上圧延後、ほぼ室温にまで温度低下した鋼板を検査の対象としているからである。
【０００４】
しかし、仕上圧延後の鋼板を検査対象とする上記の従来の欠陥検査方法では、次のような問題がある。第１の問題は、素材のスラブ表面に残存している欠陥や粗圧延時に発生したロール疵等の欠陥は、粗圧延材の段階では比較的明確な形状をしているが、その後の仕上圧延によって延ばされて欠陥の凹凸がなだらかになり、検出が難しい。第２の問題は、仕上圧延後においても顕在化しない場合が多い鋼板の内部に存在する非金属介在物等の欠陥の検出ができないことである。このため、例えば、粗圧延材時に生じたロール疵等の欠陥に起因する問題が顕在化した際には、大量の不良コイルが発生し、多大な損失が起こる。また、大きな欠陥は、仕上圧延中における材料破断やロール損傷の原因となるので、仕上圧延を行わない方がよい場合もある。
【０００５】
さらに、上記従来の欠陥検査では、個々の欠陥検出器が検出した欠陥画像の形状や輝度、発生周期などの特徴量に基づき欠陥の種類を判別し、発生原因や場所を推定していたが、異なった原因や場所で発生した欠陥でも同じ様な特徴量になる場合があり、欠陥の発生原因を正確に識別することが難しいという問題もあった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、大量の不良コイルを発生させる恐れがある表面や内部に存在する欠陥の検出を粗圧延機と仕上圧延機の間において行うようにした鋼板の製造装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は、下記（１）〜（１３）の鋼板の製造装置にある。
（１）粗圧延機と仕上圧延機との間に、粗圧延機で圧延された粗圧延材を加熱するための少なくとも１基の誘導加熱手段と、加熱中または加熱直後の粗圧延材の幅方向の輝度分布を測定する少なくとも１基の第１の輝度測定手段と、この第１の輝度測定手段の後段に所定の間隔を隔てて配置されていて加熱後の粗圧延材の幅方向の輝度分布を再度測定する少なくとも１基の第２の輝度測定手段と、第１および第２の輝度測定手段の出力を処理して欠陥の有無を判定する画像処理手段とを有する検査手段を備える鋼板の製造装置。
（２）検査手段が、粗圧延材の移動速度を測定する速度計を備え、この速度計の出力と、第１と第２の輝度測定手段の出力とにより画像処理を行う上記（１）に記載の鋼板の製造装置。
（３）粗圧延機と仕上圧延機との間に、粗圧延機で圧延された粗圧延材を加熱するための少なくとも１基の誘導加熱手段と、加熱中または加熱直後の粗圧延材の幅方向の輝度分布を測定する２基以上の第１の輝度測定手段と、粗圧延材の移動速度を測定する速度計と、前段の輝度測定手段の出力に基づいて後段の輝度測定手段の集光レンズ光学系の絞り度合いまたは露光時間を調整する第１の受光条件調整手段と、この第１の輝度測定手段の出力を処理して欠陥の有無を判定する画像処理手段とを有する検査手段を備える鋼板の製造装置であって、速度計の出力と第１の輝度測定手段の出力とにより画像処理を行う鋼板の製造装置。
（４）検査手段が、２基以上の第１または第１と第２の輝度測定手段を具備する場合、前段の輝度測定手段の出力に基づいて後段の輝度測定手段の集光レンズ光学系の絞り度合いまたは露光時間を調整する第１の受光条件調整手段を備える上記（１）または（２）に記載の鋼板の製造装置。
【０００８】
（５）粗圧延機と仕上圧延機との間に、粗圧延機で圧延された粗圧延材を加熱するための少なくとも１基の誘導加熱手段と、加熱中または加熱直後の粗圧延材の幅方向の輝度分布を測定する少なくとも１基の第１の輝度測定手段と、粗圧延材の移動速度を測定する速度計と、誘導加熱手段による加熱前の粗圧延材の輝度を測定する第３の輝度測定手段と、第３の輝度測定手段の出力、速度計の出力および誘導加熱手段の設定条件から、粗圧延材が第１の輝度測定手段の位置に到達した時点の粗圧延材の輝度を予測し、この予測結果に基づいて第１の輝度測定手段の集光レンズ光学系の絞り度合いまたは露光時間を調整する第２の受光条件調整手段と、第１の輝度測定手段の出力を処理して欠陥の有無を判定する画像処理手段とを有する検査手段を備える鋼板の製造装置であって、速度計の出力と第１の輝度測定手段の出力とにより画像処理を行う鋼板の製造装置。
【０００９】
（６）検査手段が、誘導加熱手段による加熱前の粗圧延材の輝度を測定する第３の輝度測定手段を備え、この第３の輝度測定手段の出力、上記速度計の出力および誘導加熱手段の設定条件とから、粗圧延材が第１または第２の輝度測定手段の位置に到達した時点の粗圧延材の輝度を予測し、この予測結果に基づいて第１または第２の輝度測定手段の集光レンズ光学系の絞り度合いまたは露光時間を調整する第２の受光条件調整手段を備える上記（２）または（４）に記載の鋼板の製造装置。
【００１０】
（７）検査手段が、上記第３の輝度測定手段の出力、速度計の出力および誘導加熱手段の設定条件から、第１または第２の輝度測定手段の位置に到達した時点の粗圧延材の輝度を予測し、この予測結果に基づいて第１または第１と第２の輝度測定手段の測定輝度を補正する測定輝度補正手段を備える上記（５）または（６）に記載の鋼板の製造装置。
【００１１】
（８）誘導加熱手段が、粗圧延材の両端部分を加熱するエッジヒータを具備する上記（１）〜（７）のいずれかに記載の鋼板の製造装置。
【００１２】
（９）誘導加熱手段が、ソレノイド型誘導加熱装置である上記（１）〜（８）のいずれかに記載の鋼板の製造装置。
【００１３】
（１０）誘導加熱手段の前段に、スケール除去手段を備える上記（１）〜（９）のいずれかに記載の鋼板の製造装置。
【００１４】
（１１）上記スケール除去手段の後段に、粗圧延材の形状を整える形状矯正手段を備える上記（１０）に記載の鋼板の製造装置。
【００１５】
（１２）粗圧延機と仕上圧延機との間に、粗圧延機で圧延された粗圧延材を加熱するための少なくとも１基の誘導加熱手段と、加熱中または加熱直後の粗圧延材の幅方向の輝度分布を測定する少なくとも１基の第１の輝度測定手段と、粗圧延材の移動速度を測定する速度計と、この第１の輝度測定手段の出力を処理して欠陥の有無を判定する画像処理手段とを有する検査手段、第１の輝度測定手段の出力を、仕上圧延後の鋼板の幅と長手方向の位置に変換する位置変換手段、および、この位置変換手段による変換結果と仕上圧延機の後段に設けられた他の欠陥検査手段との出力とを対比し、製品鋼板の疵の発生位置、大きさ、種類等を判別する比較手段を備える鋼板の製造装置であって、速度計の出力と第１の輝度測定手段の出力とにより画像処理を行う鋼板の製造装置。
【００１６】
（１３）上記の検査手段に加え、第１または第１と第２の輝度測定手段の出力を、仕上圧延後の鋼板の幅と長手方向の位置に変換する位置変換手段、この位置変換手段による変換結果と仕上圧延機の後段に設けられた他の欠陥検査手段との出力とを対比し、製品鋼板の疵の発生位置、大きさ、種類等を判別する比較手段を備える上記（１）〜（１１）のいずれかに記載の鋼板の製造装置。
【００１７】
上記（１）〜（１３）の本発明は、以下に述べる知見に基づいて完成させた。すなわち、不良コイルの発生をできるだけ少なくし、しかも仕上圧延機のロール損傷や仕上圧延中における材料破断を防ぐためには、粗圧延機による圧延後の粗圧延材段階での欠陥検査が必要不可欠である。
【００１８】
そして、粗圧延後の粗圧延材を誘導加熱し、この誘導加熱後の粗圧延材の幅方向の輝度分布を連続的に測定すれば、粗圧延材の表面粗さやスケール、空気の揺らぎ等の影響をほとんど受けず、粗圧延時に発生したロール疵等の表面欠陥や非金属介在物等の内部欠陥を高い確率で検出できる。
【００１９】
また、上記粗圧延材の段階の欠陥検査結果と、仕上圧延後における従来の欠陥検査装置による欠陥検査結果とを比較すれば、総合的な欠陥種類の識別や品質保証を行うことが可能である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照し、本発明に係わる鋼板の製造方法と製造装置について詳しく説明する。
【００２１】
前述したように、粗圧延機で圧延された仕上圧延前の粗圧延材に存在する欠陥には、仕上圧延によって表面に顕在化する欠陥のうちでも、粗圧延材の表面に大きく凹凸を有して顕在化していないものがある。このため、粗圧延材を対象とする欠陥の検出検査においては、表面と内部の両方に存在する欠陥を検出する必要があり、本発明では表面と内部の両方に存在する欠陥を検出するために、誘導加熱手段を用いて粗圧延材を加熱することとする。
【００２２】
なお、粗圧延材を加熱するのは、仕上圧延機に粗圧延材の先端部が噛み込んでから後端部が噛み込む迄には時間がかかり、仕上圧延機に噛み込む材料温度が後端部分になるほど低下するので、これを解消して仕上圧延機に噛み込む時点の材料温度を同じにするためである。
【００２３】
図１は、本発明における欠陥検出の第１の原理を説明するための図であり、図に示すように、誘導加熱方法においては、粗圧延材１の表面または内部に欠陥Ｋが存在すると、誘導電流ＩＥが欠陥Ｋを回避して流れるので、欠陥Ｋの周辺では電気抵抗が高くなる。その結果、欠陥Ｋの近傍では、その周辺に比べ温度上昇が大きく、熱放射による輝度が高くなる。
【００２４】
したがって、図２に示すように、図示を省略した粗圧延機により圧延されて図中に示すＹ方向に移動される粗圧延材１を、誘導加熱手段であるソレノイド型の誘導加熱コイル２に通して所定の温度に加熱する。そして、誘導加熱コイル２の出側に光センサからなる第１の輝度測定手段３を配置する。第１の輝度測定手段３として一次元輝度測定手段を用いる場合は、加熱直後の粗圧延材１の幅方向（図中に示すＸ方向）の輝度分布を連続的に測定して画像処理装置４に入力し、常法に従って画像処理すれば、周辺に比べ輝度の高い部位に欠陥Ｋが存在すると判別することができる。
【００２５】
ここで、誘導加熱手段であるソレノイド型の誘導加熱コイル２は、図３に示すように、例えば３基の誘導加熱コイル２ａ〜２ｃを配置するのがよい。これは、粗圧延材１の加熱は、少なくとも１０℃以上、望ましくは５０℃以上の昇温加熱とするのがよく、前後の設備制約等から短い距離のうちに１０〜５０℃以上の昇温加熱を達成するためには、６０００ｋＷ程度の誘導加熱コイルが２〜３基必要になるためである。
【００２６】
上記のように３基の誘導加熱コイル２ａ〜２ｃを配置した場合、図３に示すように、３基の各誘導加熱コイル間と入側および出側に第１の輝度測定手段３ａ〜３ｅを配置するようにしてもよい。この場合には、加熱中の粗圧延材１の幅方向の輝度分布を測定することができ、後述する図５に示すように、欠陥Ｋの存在有無によって昇温程度が異なる輝度変化を測定できるので、上記と同様に、欠陥Ｋの存在有無が判別可能である。
【００２７】
誘導加熱コイル２ａ〜２ｃは、ソレノイド型とするのが最も好ましいが、棒状に成形された誘導加熱コイルを上下に対向配置したものであってもよい。また、誘導加熱手段は、図３に示すように、誘導加熱コイル２ａの上流側に粗圧延材１の両端部を加熱するための、例えば横断面形状がコの字状に成形された誘導加熱コイルからなるエッジヒータ５を具備するものであることが好ましい。
【００２８】
第１の輝度測定手段３ａ〜３ｅとしては、ＳｉやＧｅのホトディテクターがアレイ状に配置された可視または近赤外の波長域光が測定可能なラインセンサが適当である。第１の第１の輝度測定手段３ａ〜３ｅの測定した輝度から推定される粗圧延材１の表面の温度分解能としては、０．１〜１℃程度のものが適当である。第１の輝度測定手段３ａ〜３ｅは、上記に限らず、ボロメーターやパイロメーターを利用した非冷却型の赤外画像検出器でもよい。
【００２９】
第１の輝度測定手段３ａ〜３ｅの粗圧延材１の幅方向の位置分解能としては、粗圧延材１の表面上で１ｍｍ程度あれば充分であり、幅２ｍの粗圧延材１の場合には、約２０００個の検出素子が配置されたラインセンサであれば充分である。また、幅２ｍ以上の粗圧延材１の場合には、例えば、約５００個の検出素子が配置されたラインセンサを、粗圧延材１の幅方向に４基以上並べて用いれば対応可能である。
【００３０】
なお、第１の輝度測定手段３ａ〜３ｅは、検出能を少し低下させたり、素子数のより多いものを用いれば、１台の検出器で粗圧延材１の全幅の輝度分布を測定することも可能である。また、ラインセンサでなくてもよく、１素子の検出素子とガルバノミラーやポリゴンミラー等の幅方向の光軸走引により幅方向の輝度分布を測定することができ、この方法による場合には素子が単一なので素子間の感度バラツキの影響がない点で有利である。
【００３１】
図４と図５は、本発明における欠陥検出の第２の原理を説明するための図であり、粗圧延材１の表面近傍に内部欠陥Ｋが存在し、誘導加熱により周辺に比べて高温となった欠陥Ｋ部分の温度は、冷却過程において欠陥Ｋが存在しない部分よりも急速に温度低下する。これは、図４に示すように、欠陥Ｋや欠陥Ｋにより内部からの熱の供給が遮られることよる。この現象は、形状が凹凸で、その表面積が大きい表面欠陥の場合も同様に生じる。すなわち、欠陥Ｋが存在する部分は、図５に示すように、他の部分に比べて加熱されやすい反面、急速に温度低下する。
【００３２】
したがって、図６に示すように、例えば、３基配置した誘導加熱コイル２ａ〜２ｃのうちの最も下流側に位置する誘導加熱コイル２ｃの出側に、距離Ｌを隔てて、光センサからなる第２の輝度測定手段８を配置し、加熱後一定時間△ｔ経過した時点の粗圧延材１の幅方向（図中に示すＸ方向）の輝度分布を連続的に測定して画像処理装置４に入力する。そして、この入力と上流側に位置する第１の輝度測定手段３ａ〜３ｅのうちの例えば輝度測定手段３ｃからの入力とを、常法に従って画像処理して同一ヶ所の輝度低下の程度を調べ、周辺に比べ輝度低下の程度が大きい部位に欠陥Ｋが存在すると判別することができる。この第２の原理による場合には、同一ヶ所の輝度変化を調べる方法であるので、粗圧延材１の幅方向の加熱むらの影響を受けることが少ない。
【００３３】
なお、距離Ｌは、粗圧延材１の移動速度にもよるが、粗圧延材１の移動速度が１．５ｍ／ｓ程度の場合には、約０．５ｍ以上、望ましくは５ｍ程度とするのがよい。また、第１の輝度測定手段３ａ〜３ｅと第２の輝度測定手段８は、素子数、空間分解能および粗圧延材１の幅方向の測定範囲が、いずれも同じものを用いるのが望ましい。
【００３４】
図７は、図６に示す場合における画像処理態様の一例を示す模式図で、粗圧延材１の長手方向の同一ヶ所の輝度低下の程度を調べる必要がある。このため、画像処理手段４には、速度計９、具体的にはレーザードップラー式の速度計により計測される粗圧延材１のＹ方向（図６参照）への移動速度Ｖが入力される。そして、画像処理手段４では、画像処理自体は周知であるのでその詳細な説明は省略するが、概略以下のように画像処理される。
【００３５】
第１の輝度測定手段３による測定時刻ｔｎから△ｔ秒後、すなわち上記速度計９で計測された移動速度Ｖ（ｔ）の時間積分値（∫ｖ（ｔ）ｄｔ）と距離Ｌの一致したタイミングｔｎ＋△ｔにて、第２の輝度測定手段８で粗圧延材１の幅方向の輝度分布を測定し、粗圧延材１の両端部の急激な輝度低下位置でそれぞれの画像の幅方向位置（図中に示すＸ方向）を合わせ混みし、輝度測定手段３と８で同じ幅方向位置と同定される画素毎に測定した輝度強度Ｉの差信号を求める。Ｖ（ｔ）は、積分値の代わりに代表的な瞬時値や移動平均値などを用いることもできる。また、第１の輝度測定手段３の出力と第２の輝度測定手段８の出力は欠陥の無い部位での信号強度が大きく異なっている場合もあるので、それぞれ、または一方に適当なゲインを掛ける等の一次処理を施す必要がある。このゲインは、例えばそれぞれの信号の平均値が合致するように求めることができる。また、この一次処理で微分等のフィルタリング処理により、ゆるやかな輝度変動の補正をしたりすることも有効である。これらの結果得られた信号強度変化（図７中の△Ｉ）の２次元的な分布画像ができるが、それをさらに２次処理して欠陥の抽出、欠陥種類の判定、出力のための信号変換等を行い、これらの結果を熱延オペレータ用のモニター、プロセスコンピュターおよび帳票等に出力し、保存したり別途処理したりするようにする。
【００３６】
上記速度計９としてレーザードップラー式を用いるのは次の理由による。すなわち、図７に示す場合では、圧延ライン方向の異なる２点において粗圧延材１の幅方向の輝度分布を測定して比較するので、粗圧延材１の同一ヶ所に存在する欠陥Ｋが２点間を移動する時間間隔を正確に求め、その時間間隔で決まるタイミングで測定された輝度分布を対比する必要があり、この時間間隔△ｔの精度が圧延ライン方向の欠陥Ｋの検出分解能を決定する。したがって、粗圧延材１の移動速度Ｖを高い精度で検出することが要求されるが、レーザードップラー式の速度計は、測定誤差が約０．１％で、距離Ｌが０．５〜５ｍの場合、距離Ｌとほぼ同じ圧延ライン方向の欠陥Ｋの検出分解能が確保できるためである。
【００３７】
なお、速度計９は、図７中に示すタッチロール式の速度計９ｂであってもよく、場合によっては予め設定されたライン速度設定値を用いてもよいが、これらの場合には圧延ライン方向の欠陥Ｋの検出分解能が若干低下することはいうまでもない。また、第２の輝度測定手段８は１基に限らず、第１の輝度測定手段３ａ〜３ｅと同様に、２基以上を配置するようにしてもよく、第２の輝度測定手段８についても上記のラインセンサ、ボロメーターやパイロメーターを利用した非冷却型の赤外画像検出器、ガルバノミラーやポリゴンミラー等の幅方向の光軸走引式検出器のいずれであってもよい。
【００３８】
ここで、上記第１の原理と第２の原理による欠陥検出精度を対比すれば、第１の原理は図２のＹＺ面と平行な方向に広がりを有する欠陥の検出に適し、第２の原理は図２のＸＹ面と平行な方向に広がりを有する欠陥の検出に適している。このため、両方の原理を併用するのが好ましく、この場合には欠陥の弁別能を高めることができる。
【００３９】
上記第２の原理による欠陥検出は、図８に示すように、第１の輝度測定手段として粗圧延材１の長手方向への輝度測定領域がＬ2 の２次元輝度測定手段３０を用いるとともに、レーザードップラー式の速度計９によって粗圧延材１のＹ方向への移動速度Ｖを計測してこれらを画像処理手段４に入力する。
【００４０】
そして、図８に示すように、△ｔ＝Ｌ／Ｖ後の画像のうち、ｔ＝ｔｎとｔ＝ｔｎ＋△ｔの画像を抽出する。次いで、ｔ＝ｔｎの画像からは走行方向の上流側の予め決められた水平ライン（１次元）の強度分布を抽出し、またｔ＝ｔｎ＋△ｔの画像からは実空間上でＬ2 ＝Ｖ・（ｔｎ＋△ｔ）離れた水平ラインの強度分布を抽出し、それぞれの信号に一次処理を施して差を求める処理をすべてのｔｎについて行い、粗圧延材１の長手方向の２次元画像を得、これをさらに２次処理して欠陥を検出する。
【００４１】
この図８に示す態様の場合には、粗圧延材１の長手方向位置の測定精度がより高くなるのに加え、１基の輝度測定手段３０でもよいので、設置費が安価になる他、校正等のメンテナンスが容易になるといった利点がある。ただし、検出感度は少し低下する場合がある。これは、測定輝度の変化率を上記いずれの場合よりも大きくすることができるためである。
【００４２】
上記の輝度測定手段３、３ａ〜３ｅ、３０および８は、いずれも、その受光条件、すなわち、絞りと露出が自動的に調整可能とされたものであることが好ましい。これは、粗圧延材１の加熱温度は勿論一定に調整されるものの、輝度測定手段３、３ａ〜３ｅ、３０および８としては、可能な限り輝度変化に対する測定感度を高くする必要があるためであり、測定感度が高くなる波長を選択し、センサが飽和しない範囲内で、できる限り多くの光量を検出するのがよいためである。
【００４３】
上記各輝度測定手段３、３ａ〜３ｅ、３０および８の受光条件の調整は、前述したように、輝度測定手段３および８の集光レンズ光学系の絞り度合いや露光時間を調整すればよい。また、その絞り度合いや露光時間の調整量（例えば、図７中のＳＲ3およびＳＲ8）は、各誘導加熱手段２ａ〜２ｃによる加熱前の粗圧延材１の輝度（図３、図６中の第３の輝度測定手段である３ｆで測定）、各誘導加熱手段２ａ〜２ｃの設定条件（入熱量）および粗圧延材１の移動速度Ｖに基づいて各輝度測定手段３ａ〜３ｅ位置やその直前位置における粗圧延材１の同一ヶ所の輝度を予測し、この予測輝度に基づいて定めればよい。その際、第１または第１と第２の輝度測定手段が２基以上の場合、前段の輝度測定手段の出力に基づいて後段の輝度測定手段の受光条件を調整するようにしてもよい。
【００４４】
上記の画像処理手段４は、図示は省略するが、第１または第１と第２の輝度測定手段の測定輝度を補正する測定輝度補正手段を備えるものであることが好ましい。これは、粗圧延材１の温度、特に、誘導加熱手段２がエッジヒータ５を具備しない場合における幅方向の両端部分の温度は中央部分に比べて急激に低下している。また、誘導加熱手段２ａ〜２ｃに対する入熱量の変化や各誘導加熱手段２ａ〜２ｃの入側における粗圧延材１の幅方向の温度ばらつきの影響により、欠陥Ｋがない部分でもその表面温度に位置による差異が生じたり、時間的な変化が生じる。そして、この表面温度の差異が大きい場合には、欠陥がないにかかわらず欠陥ありとの誤判定の原因となる。
【００４５】
上記の誤判定は、第１または第１と第２の輝度測定手段の測定輝度を補正することにより防げる。すなわち、第３の輝度測定手段（図３、図６中の輝度測定手段３ｆ）の出力、速度計９の出力および誘導加熱手段の設定条件（入熱量）とから、第１または第２の輝度測定手段の位置に到達した時点の粗圧延材１の輝度を予測し、この予測結果に基づいて第１または第１と第２の輝度測定手段の測定輝度を補正する方法である。このように、欠陥以外の要因での測定輝度の変化を抑制することにより、欠陥検出のしきい値をより高感度に設定でき、検出感度を高く設定しておくことが可能となる。
【００４６】
図３に示すように、誘導加熱手段２ａ〜２ｃの上流側には、スケール除去手段７を配置するのが好ましい。これは、粗圧延材１の表面には酸化スケールが付着しており、その厚みにばらつきがあり、検出輝度むらを招き、欠陥の検出感度を低下させたり、誤検出を発生させたりする場合がある。しかし、酸化スケールを予め除去しておけば上記のようなことが生じることがなく、欠陥の検出精度が向上するからである。
【００４７】
スケール除去手段７としては、高圧水の噴射方向が粗圧延材１の移動方向とは逆向きの高圧水噴出型のデスケラーで充分であるが、粗圧延材１の表面に残留した水を除去する水除去手段を具備するものを用いるのが好ましい。
【００４８】
また、図３に示すように、スケール除去手段７とエッジヒータ５との間には、粗圧延材１のキャンバーや上下反りを矯正するための矯正機６を配置するのが好ましい。これは、粗圧延材１にキャンバーや上下反りがあると、誘導加熱手段２ａ〜２ｃによる加熱時に不均一加熱が助長されて欠陥の検出精度が低下する他、著しい場合には誘導加熱手段２ａ〜２ｃ自体が破損する場合がある。しかし、キャンバーや上下反りを矯正しておけば上記のようなことが生じることがなく、欠陥の検出精度が向上するからである。
【００４９】
図９は、本発明のさらに他の実施態様を示す模式図であり、粗圧延機１０と仕上圧延機１１との間に設けられ、例えば１基の誘導加熱手段２と２基の輝度測定手段３、８および画像処理手段４０を具備する前述した欠陥検査手段による検査結果と、冷却帯１２の後段でかつダウンコイラー１３の前段において従来から行われている仕上圧延後の鋼板を対象とする疵検出手段１４と速度計１５（測長計でもよい）を具備する欠陥検査手段による検査結果とを比較手段１８に入力して対比するようにした装置を示す図である。
【００５０】
すなわち、前述したように、従来から行われている仕上圧延後の鋼板を対象とする欠陥検査手段のみによる欠陥検査では、欠陥の種類やその発生原因の特定が難しく、十分な信頼性が得られない。そのため、その結果から推定される欠陥発生原因を鋼板の製造プロセスの上工程に対してへフィードバックすることが十分なされなかった。
【００５１】
これに対し、図８に示す装置によれば、粗圧延機１０と仕上圧延機１１との間に設けられ欠陥検査手段による粗圧延材１の検査結果を、位置変換手段４ａで仕上圧延後のコイル位置に変換して比較手段１８に入力し、ダウンコイラー１３前段の欠陥検査手段の出力と対比して欠陥の位置、大きさ、種類などを比較し、それぞの欠陥の発生原因を明示したり欠陥検査精度を高めたりするための有効な情報を得ることができる。
【００５２】
ここで、ダウンコイラー前段の欠陥検査手段による検査結果は、図９に示すように、酸洗ラインに設けられた酸洗処理後の鋼板を対象とする疵検出手段１６と測長計１７（速度計でもよい）を具備する欠陥検査手段による検査結果に代えてもよく、両者とも粗圧延材１の欠陥検査手段による結果結果の対比対象としてもよい。
【００５３】
なお、位置変換手段４ａによる粗圧延材１の仕上圧延後のコイル位置への変換は、仕上圧延によって粗圧延材１から長さ、幅、厚みが何倍のコイルになったかを求め、それぞれの乗率を粗圧延材１での欠陥情報に乗じることで容易に変換できる。
【００５４】
以上の説明では、輝度測定手段３、３ａ〜３ｅ、３ｆ、３０および８を、粗圧延材１の上面側のみ配置した場合を示したが、これらの輝度測定手段３、３ａ〜３ｅ、３ｆ、３０および８は、粗圧延材１の下面側にも配置されることはいうまでもない。
【００５５】
上記のように、粗圧延機１０と仕上圧延機１１との間に、粗圧延材１に存在する欠陥Ｋを検出する欠陥検査手段を設け、仕上圧延前に粗圧延材１に存在する欠陥Ｋを検出する場合には、粗圧延機１１で発生するロール疵や内部に存在する有害な欠陥を仕上圧延前に検出でき、この粗圧延材を仕上圧延の対象から外す等の対応が迅速にとれるので、不良製品コイルの大量発生を防ぐことができる他、仕上圧延中の材料破断が防止され、生産性が向上する。
【００５６】
【実施例】
図８に示す構成で、１素子の空間分解能が約２ｍｍ、素子配列が約５００×５００であり、測定波長が０．６５ｕｍとなるように干渉フィルターが前面に配置されたＳｉを利用した検出器を粗圧延材１の幅方向に２台並べた２次元輝度測定手段３０と、レーザードップラー式の速度計９とがソレノイド型の誘導加熱コイル２の出側に配置され、Ｌ2 が０．８ｍに調整された欠陥検査装置を準備した。
【００５７】
そして、幅１０００ｍｍ、厚さ４０ｍｍであり、内部に直径３０ｍｍ、長さ５ｍｍの円筒空洞状の人工欠陥を設けた幅方向の中央部の温度１０００℃の粗圧延材を対象に、ソレノイド型の誘導加熱コイル２によりその出側の幅方向の中央部の温度が１０６０℃になるように加熱し、上記の人工欠陥の検出実験を行った結果、上記の人工欠陥を検出することができた。
【００５８】
なお、その際の画像処理は、図７に示す△ｔ＝Ｌ／Ｖを０．８ｍ／１．５ｍ／ｓ＝約０．５３秒とし、この０．５３秒後の画像のうち、ｔ＝ｔｎとｔ＝ｔｎ＋△ｔの画像を抽出し、次いでｔ＝ｔｎの画像からは走行方向の上流側の予め決められた水平ライン（１次元）の強度分布を抽出し、またｔ＝ｔｎ＋△ｔの画像からは実空間上でＬ2 ＝Ｖ・（ｔｎ＋△ｔ）離れた水平ラインの強度分布を抽出し、それぞの信号に一次処理を施して差を求める操作をすべてのｔｎについて行い、粗圧延材の長手方向の２次元画像を得、これをさらに２次処理した。
【００５９】
【発明の効果】
本発明によれば、仕上圧延前に粗圧延材１に存在する欠陥を検出するため、欠陥が有害な場合には粗圧延材を仕上圧延の対象から外す等の対応が迅速にとれるので、不良製品コイルの大量発生を防ぐことができる他、仕上圧延中の材料破断が防止され、生産性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における欠陥検出の第１の原理を説明するための図である。
【図２】本発明の実施態様の一例を示す模式的斜視図である。
【図３】本発明の実施態様の他の例を示す模式図である。
【図４】本発明における欠陥検出の第２の原理を説明するための図で、抜熱状態を示す模式的断面図である。
【図５】本発明における欠陥検出の第２の原理を説明するための図で、誘導加熱中と加熱後における疵部と疵なし部の粗圧延材の表面温度の変化状態を示す模式図である。
【図６】第２の原理による欠陥検出の実施態様の一例を示す図である。
【図７】第２の原理による欠陥検出の実施態様の他の一例を示す図である。
【図８】第２の原理による欠陥検出の実施態様のさらに他の一例を示す図である。
【図９】本発明のさらに他の実施態様を示す模式図である。
【符号の説明】
１：粗圧延材、
２、２ａ〜２ｃ：誘導加熱手段、
３、３ａ〜３ｅ、３０：第１の輝度測定手段
３ｆ：第３の輝度測定手段、
４、４０：画像処理手段、
４ａ：位置変換手段、
５：エッジヒータ、
６：形状矯正手段、
７：スケール除去手段、
８：第２の輝度測定手段、
９，９ｂ、１５：速度計、
１０：粗圧延機、
１１：仕上圧延機、
１２：冷却帯、
１３：ダウンコイラー、
１４、１６：欠陥検出手段、
１７：測長計、
１８：比較手段。
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼板の製造装置に係わり、より詳しくは、熱延鋼板の製造装置であり、その製造工程中の粗圧延機と仕上圧延機との間において粗圧延機で圧延された粗圧延材の表面または／および内部に存在する欠陥の検査を行うようにした鋼板の製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、熱延鋼板の表面疵や内部疵等の欠陥検査は、「鉄と鋼（1980）S289」に示されるように、主として酸洗ラインで行われているが、他に熱延ラインの冷却帯を経た後のダウンコイラー直前で行うことも試みられている。
【０００３】
また、そのための検査装置としては、特公昭５２−１９１１１号公報に示されるように、仕上圧延後の鋼板にレーザー等の光を照射してその反射光を検出し、欠陥による反射光の強度変化を検出することで欠陥を知る方式の装置が用いられてきた。これは、鋼板の品質保証に重きをおいているためで、仕上圧延後、ほぼ室温にまで温度低下した鋼板を検査の対象としているからである。
【０００４】
しかし、仕上圧延後の鋼板を検査対象とする上記の従来の欠陥検査方法では、次のような問題がある。第１の問題は、素材のスラブ表面に残存している欠陥や粗圧延時に発生したロール疵等の欠陥は、粗圧延材の段階では比較的明確な形状をしているが、その後の仕上圧延によって延ばされて欠陥の凹凸がなだらかになり、検出が難しい。第２の問題は、仕上圧延後においても顕在化しない場合が多い鋼板の内部に存在する非金属介在物等の欠陥の検出ができないことである。このため、例えば、粗圧延材時に生じたロール疵等の欠陥に起因する問題が顕在化した際には、大量の不良コイルが発生し、多大な損失が起こる。また、大きな欠陥は、仕上圧延中における材料破断やロール損傷の原因となるので、仕上圧延を行わない方がよい場合もある。
【０００５】
さらに、上記従来の欠陥検査では、個々の欠陥検出器が検出した欠陥画像の形状や輝度、発生周期などの特徴量に基づき欠陥の種類を判別し、発生原因や場所を推定していたが、異なった原因や場所で発生した欠陥でも同じ様な特徴量になる場合があり、欠陥の発生原因を正確に識別することが難しいという問題もあった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、大量の不良コイルを発生させる恐れがある表面や内部に存在する欠陥の検出を粗圧延機と仕上圧延機の間において行うようにした鋼板の製造装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は、下記（１）〜（１３）の鋼板の製造装置にある。
（１）粗圧延機と仕上圧延機との間に、粗圧延機で圧延された粗圧延材を加熱するための少なくとも１基の誘導加熱手段と、加熱中または加熱直後の粗圧延材の幅方向の輝度分布を測定する少なくとも１基の第１の輝度測定手段と、この第１の輝度測定手段の後段に所定の間隔を隔てて配置されていて加熱後の粗圧延材の幅方向の輝度分布を再度測定する少なくとも１基の第２の輝度測定手段と、第１および第２の輝度測定手段の出力を処理して欠陥の有無を判定する画像処理手段とを有する検査手段を備える鋼板の製造装置。
（２）検査手段が、粗圧延材の移動速度を測定する速度計を備え、この速度計の出力と、第１と第２の輝度測定手段の出力とにより画像処理を行う上記（１）に記載の鋼板の製造装置。
（３）粗圧延機と仕上圧延機との間に、粗圧延機で圧延された粗圧延材を加熱するための少なくとも１基の誘導加熱手段と、加熱中または加熱直後の粗圧延材の幅方向の輝度分布を測定する２基以上の第１の輝度測定手段と、粗圧延材の移動速度を測定する速度計と、前段の輝度測定手段の出力に基づいて後段の輝度測定手段の集光レンズ光学系の絞り度合いまたは露光時間を調整する第１の受光条件調整手段と、この第１の輝度測定手段の出力を処理して欠陥の有無を判定する画像処理手段とを有する検査手段を備える鋼板の製造装置であって、速度計の出力と第１の輝度測定手段の出力とにより画像処理を行う鋼板の製造装置。
（４）検査手段が、２基以上の第１または第１と第２の輝度測定手段を具備する場合、前段の輝度測定手段の出力に基づいて後段の輝度測定手段の集光レンズ光学系の絞り度合いまたは露光時間を調整する第１の受光条件調整手段を備える上記（１）または（２）に記載の鋼板の製造装置。
【０００８】
（５）粗圧延機と仕上圧延機との間に、粗圧延機で圧延された粗圧延材を加熱するための少なくとも１基の誘導加熱手段と、加熱中または加熱直後の粗圧延材の幅方向の輝度分布を測定する少なくとも１基の第１の輝度測定手段と、粗圧延材の移動速度を測定する速度計と、誘導加熱手段による加熱前の粗圧延材の輝度を測定する第３の輝度測定手段と、第３の輝度測定手段の出力、速度計の出力および誘導加熱手段の設定条件から、粗圧延材が第１の輝度測定手段の位置に到達した時点の粗圧延材の輝度を予測し、この予測結果に基づいて第１の輝度測定手段の集光レンズ光学系の絞り度合いまたは露光時間を調整する第２の受光条件調整手段と、第１の輝度測定手段の出力を処理して欠陥の有無を判定する画像処理手段とを有する検査手段を備える鋼板の製造装置であって、速度計の出力と第１の輝度測定手段の出力とにより画像処理を行う鋼板の製造装置。
【０００９】
（６）検査手段が、誘導加熱手段による加熱前の粗圧延材の輝度を測定する第３の輝度測定手段を備え、この第３の輝度測定手段の出力、上記速度計の出力および誘導加熱手段の設定条件とから、粗圧延材が第１または第２の輝度測定手段の位置に到達した時点の粗圧延材の輝度を予測し、この予測結果に基づいて第１または第２の輝度測定手段の集光レンズ光学系の絞り度合いまたは露光時間を調整する第２の受光条件調整手段を備える上記（２）または（４）に記載の鋼板の製造装置。
【００１０】
（７）検査手段が、上記第３の輝度測定手段の出力、速度計の出力および誘導加熱手段の設定条件から、第１または第２の輝度測定手段の位置に到達した時点の粗圧延材の輝度を予測し、この予測結果に基づいて第１または第１と第２の輝度測定手段の測定輝度を補正する測定輝度補正手段を備える上記（５）または（６）に記載の鋼板の製造装置。
【００１１】
（８）誘導加熱手段が、粗圧延材の両端部分を加熱するエッジヒータを具備する上記（１）〜（７）のいずれかに記載の鋼板の製造装置。
【００１２】
（９）誘導加熱手段が、ソレノイド型誘導加熱装置である上記（１）〜（８）のいずれかに記載の鋼板の製造装置。
【００１３】
（１０）誘導加熱手段の前段に、スケール除去手段を備える上記（１）〜（９）のいずれかに記載の鋼板の製造装置。
【００１４】
（１１）上記スケール除去手段の後段に、粗圧延材の形状を整える形状矯正手段を備える上記（１０）に記載の鋼板の製造装置。
【００１５】
（１２）粗圧延機と仕上圧延機との間に、粗圧延機で圧延された粗圧延材を加熱するための少なくとも１基の誘導加熱手段と、加熱中または加熱直後の粗圧延材の幅方向の輝度分布を測定する少なくとも１基の第１の輝度測定手段と、粗圧延材の移動速度を測定する速度計と、この第１の輝度測定手段の出力を処理して欠陥の有無を判定する画像処理手段とを有する検査手段、第１の輝度測定手段の出力を、仕上圧延後の鋼板の幅と長手方向の位置に変換する位置変換手段、および、この位置変換手段による変換結果と仕上圧延機の後段に設けられた他の欠陥検査手段との出力とを対比し、製品鋼板の疵の発生位置、大きさ、種類等を判別する比較手段を備える鋼板の製造装置であって、速度計の出力と第１の輝度測定手段の出力とにより画像処理を行う鋼板の製造装置。
【００１６】
（１３）上記の検査手段に加え、第１または第１と第２の輝度測定手段の出力を、仕上圧延後の鋼板の幅と長手方向の位置に変換する位置変換手段、この位置変換手段による変換結果と仕上圧延機の後段に設けられた他の欠陥検査手段との出力とを対比し、製品鋼板の疵の発生位置、大きさ、種類等を判別する比較手段を備える上記（１）〜（１１）のいずれかに記載の鋼板の製造装置。
【００１７】
上記（１）〜（１３）の本発明は、以下に述べる知見に基づいて完成させた。すなわち、不良コイルの発生をできるだけ少なくし、しかも仕上圧延機のロール損傷や仕上圧延中における材料破断を防ぐためには、粗圧延機による圧延後の粗圧延材段階での欠陥検査が必要不可欠である。
【００１８】
そして、粗圧延後の粗圧延材を誘導加熱し、この誘導加熱後の粗圧延材の幅方向の輝度分布を連続的に測定すれば、粗圧延材の表面粗さやスケール、空気の揺らぎ等の影響をほとんど受けず、粗圧延時に発生したロール疵等の表面欠陥や非金属介在物等の内部欠陥を高い確率で検出できる。
【００１９】
また、上記粗圧延材の段階の欠陥検査結果と、仕上圧延後における従来の欠陥検査装置による欠陥検査結果とを比較すれば、総合的な欠陥種類の識別や品質保証を行うことが可能である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照し、本発明に係わる鋼板の製造方法と製造装置について詳しく説明する。
【００２１】
前述したように、粗圧延機で圧延された仕上圧延前の粗圧延材に存在する欠陥には、仕上圧延によって表面に顕在化する欠陥のうちでも、粗圧延材の表面に大きく凹凸を有して顕在化していないものがある。このため、粗圧延材を対象とする欠陥の検出検査においては、表面と内部の両方に存在する欠陥を検出する必要があり、本発明では表面と内部の両方に存在する欠陥を検出するために、誘導加熱手段を用いて粗圧延材を加熱することとする。
【００２２】
なお、粗圧延材を加熱するのは、仕上圧延機に粗圧延材の先端部が噛み込んでから後端部が噛み込む迄には時間がかかり、仕上圧延機に噛み込む材料温度が後端部分になるほど低下するので、これを解消して仕上圧延機に噛み込む時点の材料温度を同じにするためである。
【００２３】
図１は、本発明における欠陥検出の第１の原理を説明するための図であり、図に示すように、誘導加熱方法においては、粗圧延材１の表面または内部に欠陥Ｋが存在すると、誘導電流ＩＥが欠陥Ｋを回避して流れるので、欠陥Ｋの周辺では電気抵抗が高くなる。その結果、欠陥Ｋの近傍では、その周辺に比べ温度上昇が大きく、熱放射による輝度が高くなる。
【００２４】
したがって、図２に示すように、図示を省略した粗圧延機により圧延されて図中に示すＹ方向に移動される粗圧延材１を、誘導加熱手段であるソレノイド型の誘導加熱コイル２に通して所定の温度に加熱する。そして、誘導加熱コイル２の出側に光センサからなる第１の輝度測定手段３を配置する。第１の輝度測定手段３として一次元輝度測定手段を用いる場合は、加熱直後の粗圧延材１の幅方向（図中に示すＸ方向）の輝度分布を連続的に測定して画像処理装置４に入力し、常法に従って画像処理すれば、周辺に比べ輝度の高い部位に欠陥Ｋが存在すると判別することができる。
【００２５】
ここで、誘導加熱手段であるソレノイド型の誘導加熱コイル２は、図３に示すように、例えば３基の誘導加熱コイル２ａ〜２ｃを配置するのがよい。これは、粗圧延材１の加熱は、少なくとも１０℃以上、望ましくは５０℃以上の昇温加熱とするのがよく、前後の設備制約等から短い距離のうちに１０〜５０℃以上の昇温加熱を達成するためには、６０００ｋＷ程度の誘導加熱コイルが２〜３基必要になるためである。
【００２６】
上記のように３基の誘導加熱コイル２ａ〜２ｃを配置した場合、図３に示すように、３基の各誘導加熱コイル間と入側および出側に第１の輝度測定手段３ａ〜３ｅを配置するようにしてもよい。この場合には、加熱中の粗圧延材１の幅方向の輝度分布を測定することができ、後述する図５に示すように、欠陥Ｋの存在有無によって昇温程度が異なる輝度変化を測定できるので、上記と同様に、欠陥Ｋの存在有無が判別可能である。
【００２７】
誘導加熱コイル２ａ〜２ｃは、ソレノイド型とするのが最も好ましいが、棒状に成形された誘導加熱コイルを上下に対向配置したものであってもよい。また、誘導加熱手段は、図３に示すように、誘導加熱コイル２ａの上流側に粗圧延材１の両端部を加熱するための、例えば横断面形状がコの字状に成形された誘導加熱コイルからなるエッジヒータ５を具備するものであることが好ましい。
【００２８】
第１の輝度測定手段３ａ〜３ｅとしては、ＳｉやＧｅのホトディテクターがアレイ状に配置された可視または近赤外の波長域光が測定可能なラインセンサが適当である。第１の第１の輝度測定手段３ａ〜３ｅの測定した輝度から推定される粗圧延材１の表面の温度分解能としては、０．１〜１℃程度のものが適当である。第１の輝度測定手段３ａ〜３ｅは、上記に限らず、ボロメーターやパイロメーターを利用した非冷却型の赤外画像検出器でもよい。
【００２９】
第１の輝度測定手段３ａ〜３ｅの粗圧延材１の幅方向の位置分解能としては、粗圧延材１の表面上で１ｍｍ程度あれば充分であり、幅２ｍの粗圧延材１の場合には、約２０００個の検出素子が配置されたラインセンサであれば充分である。また、幅２ｍ以上の粗圧延材１の場合には、例えば、約５００個の検出素子が配置されたラインセンサを、粗圧延材１の幅方向に４基以上並べて用いれば対応可能である。
【００３０】
なお、第１の輝度測定手段３ａ〜３ｅは、検出能を少し低下させたり、素子数のより多いものを用いれば、１台の検出器で粗圧延材１の全幅の輝度分布を測定することも可能である。また、ラインセンサでなくてもよく、１素子の検出素子とガルバノミラーやポリゴンミラー等の幅方向の光軸走引により幅方向の輝度分布を測定することができ、この方法による場合には素子が単一なので素子間の感度バラツキの影響がない点で有利である。
【００３１】
図４と図５は、本発明における欠陥検出の第２の原理を説明するための図であり、粗圧延材１の表面近傍に内部欠陥Ｋが存在し、誘導加熱により周辺に比べて高温となった欠陥Ｋ部分の温度は、冷却過程において欠陥Ｋが存在しない部分よりも急速に温度低下する。これは、図４に示すように、欠陥Ｋや欠陥Ｋにより内部からの熱の供給が遮られることよる。この現象は、形状が凹凸で、その表面積が大きい表面欠陥の場合も同様に生じる。すなわち、欠陥Ｋが存在する部分は、図５に示すように、他の部分に比べて加熱されやすい反面、急速に温度低下する。
【００３２】
したがって、図６に示すように、例えば、３基配置した誘導加熱コイル２ａ〜２ｃのうちの最も下流側に位置する誘導加熱コイル２ｃの出側に、距離Ｌを隔てて、光センサからなる第２の輝度測定手段８を配置し、加熱後一定時間△ｔ経過した時点の粗圧延材１の幅方向（図中に示すＸ方向）の輝度分布を連続的に測定して画像処理装置４に入力する。そして、この入力と上流側に位置する第１の輝度測定手段３ａ〜３ｅのうちの例えば輝度測定手段３ｃからの入力とを、常法に従って画像処理して同一ヶ所の輝度低下の程度を調べ、周辺に比べ輝度低下の程度が大きい部位に欠陥Ｋが存在すると判別することができる。この第２の原理による場合には、同一ヶ所の輝度変化を調べる方法であるので、粗圧延材１の幅方向の加熱むらの影響を受けることが少ない。
【００３３】
なお、距離Ｌは、粗圧延材１の移動速度にもよるが、粗圧延材１の移動速度が１．５ｍ／ｓ程度の場合には、約０．５ｍ以上、望ましくは５ｍ程度とするのがよい。また、第１の輝度測定手段３ａ〜３ｅと第２の輝度測定手段８は、素子数、空間分解能および粗圧延材１の幅方向の測定範囲が、いずれも同じものを用いるのが望ましい。
【００３４】
図７は、図６に示す場合における画像処理態様の一例を示す模式図で、粗圧延材１の長手方向の同一ヶ所の輝度低下の程度を調べる必要がある。このため、画像処理手段４には、速度計９、具体的にはレーザードップラー式の速度計により計測される粗圧延材１のＹ方向（図６参照）への移動速度Ｖが入力される。そして、画像処理手段４では、画像処理自体は周知であるのでその詳細な説明は省略するが、概略以下のように画像処理される。
【００３５】
第１の輝度測定手段３による測定時刻ｔｎから△ｔ秒後、すなわち上記速度計９で計測された移動速度Ｖ（ｔ）の時間積分値（∫ｖ（ｔ）ｄｔ）と距離Ｌの一致したタイミングｔｎ＋△ｔにて、第２の輝度測定手段８で粗圧延材１の幅方向の輝度分布を測定し、粗圧延材１の両端部の急激な輝度低下位置でそれぞれの画像の幅方向位置（図中に示すＸ方向）を合わせ混みし、輝度測定手段３と８で同じ幅方向位置と同定される画素毎に測定した輝度強度Ｉの差信号を求める。Ｖ（ｔ）は、積分値の代わりに代表的な瞬時値や移動平均値などを用いることもできる。また、第１の輝度測定手段３の出力と第２の輝度測定手段８の出力は欠陥の無い部位での信号強度が大きく異なっている場合もあるので、それぞれ、または一方に適当なゲインを掛ける等の一次処理を施す必要がある。このゲインは、例えばそれぞれの信号の平均値が合致するように求めることができる。また、この一次処理で微分等のフィルタリング処理により、ゆるやかな輝度変動の補正をしたりすることも有効である。これらの結果得られた信号強度変化（図７中の△Ｉ）の２次元的な分布画像ができるが、それをさらに２次処理して欠陥の抽出、欠陥種類の判定、出力のための信号変換等を行い、これらの結果を熱延オペレータ用のモニター、プロセスコンピュターおよび帳票等に出力し、保存したり別途処理したりするようにする。
【００３６】
上記速度計９としてレーザードップラー式を用いるのは次の理由による。すなわち、図７に示す場合では、圧延ライン方向の異なる２点において粗圧延材１の幅方向の輝度分布を測定して比較するので、粗圧延材１の同一ヶ所に存在する欠陥Ｋが２点間を移動する時間間隔を正確に求め、その時間間隔で決まるタイミングで測定された輝度分布を対比する必要があり、この時間間隔△ｔの精度が圧延ライン方向の欠陥Ｋの検出分解能を決定する。したがって、粗圧延材１の移動速度Ｖを高い精度で検出することが要求されるが、レーザードップラー式の速度計は、測定誤差が約０．１％で、距離Ｌが０．５〜５ｍの場合、距離Ｌとほぼ同じ圧延ライン方向の欠陥Ｋの検出分解能が確保できるためである。
【００３７】
なお、速度計９は、図７中に示すタッチロール式の速度計９ｂであってもよく、場合によっては予め設定されたライン速度設定値を用いてもよいが、これらの場合には圧延ライン方向の欠陥Ｋの検出分解能が若干低下することはいうまでもない。また、第２の輝度測定手段８は１基に限らず、第１の輝度測定手段３ａ〜３ｅと同様に、２基以上を配置するようにしてもよく、第２の輝度測定手段８についても上記のラインセンサ、ボロメーターやパイロメーターを利用した非冷却型の赤外画像検出器、ガルバノミラーやポリゴンミラー等の幅方向の光軸走引式検出器のいずれであってもよい。
【００３８】
ここで、上記第１の原理と第２の原理による欠陥検出精度を対比すれば、第１の原理は図２のＹＺ面と平行な方向に広がりを有する欠陥の検出に適し、第２の原理は図２のＸＹ面と平行な方向に広がりを有する欠陥の検出に適している。このため、両方の原理を併用するのが好ましく、この場合には欠陥の弁別能を高めることができる。
【００３９】
上記第２の原理による欠陥検出は、図８に示すように、第１の輝度測定手段として粗圧延材１の長手方向への輝度測定領域がＬ2 の２次元輝度測定手段３０を用いるとともに、レーザードップラー式の速度計９によって粗圧延材１のＹ方向への移動速度Ｖを計測してこれらを画像処理手段４に入力する。
【００４０】
そして、図８に示すように、△ｔ＝Ｌ／Ｖ後の画像のうち、ｔ＝ｔｎとｔ＝ｔｎ＋△ｔの画像を抽出する。次いで、ｔ＝ｔｎの画像からは走行方向の上流側の予め決められた水平ライン（１次元）の強度分布を抽出し、またｔ＝ｔｎ＋△ｔの画像からは実空間上でＬ2 ＝Ｖ・（ｔｎ＋△ｔ）離れた水平ラインの強度分布を抽出し、それぞれの信号に一次処理を施して差を求める処理をすべてのｔｎについて行い、粗圧延材１の長手方向の２次元画像を得、これをさらに２次処理して欠陥を検出する。
【００４１】
この図８に示す態様の場合には、粗圧延材１の長手方向位置の測定精度がより高くなるのに加え、１基の輝度測定手段３０でもよいので、設置費が安価になる他、校正等のメンテナンスが容易になるといった利点がある。ただし、検出感度は少し低下する場合がある。これは、測定輝度の変化率を上記いずれの場合よりも大きくすることができるためである。
【００４２】
上記の輝度測定手段３、３ａ〜３ｅ、３０および８は、いずれも、その受光条件、すなわち、絞りと露出が自動的に調整可能とされたものであることが好ましい。これは、粗圧延材１の加熱温度は勿論一定に調整されるものの、輝度測定手段３、３ａ〜３ｅ、３０および８としては、可能な限り輝度変化に対する測定感度を高くする必要があるためであり、測定感度が高くなる波長を選択し、センサが飽和しない範囲内で、できる限り多くの光量を検出するのがよいためである。
【００４３】
上記各輝度測定手段３、３ａ〜３ｅ、３０および８の受光条件の調整は、前述したように、輝度測定手段３および８の集光レンズ光学系の絞り度合いや露光時間を調整すればよい。また、その絞り度合いや露光時間の調整量（例えば、図７中のＳＲ3およびＳＲ8）は、各誘導加熱手段２ａ〜２ｃによる加熱前の粗圧延材１の輝度（図３、図６中の第３の輝度測定手段である３ｆで測定）、各誘導加熱手段２ａ〜２ｃの設定条件（入熱量）および粗圧延材１の移動速度Ｖに基づいて各輝度測定手段３ａ〜３ｅ位置やその直前位置における粗圧延材１の同一ヶ所の輝度を予測し、この予測輝度に基づいて定めればよい。その際、第１または第１と第２の輝度測定手段が２基以上の場合、前段の輝度測定手段の出力に基づいて後段の輝度測定手段の受光条件を調整するようにしてもよい。
【００４４】
上記の画像処理手段４は、図示は省略するが、第１または第１と第２の輝度測定手段の測定輝度を補正する測定輝度補正手段を備えるものであることが好ましい。これは、粗圧延材１の温度、特に、誘導加熱手段２がエッジヒータ５を具備しない場合における幅方向の両端部分の温度は中央部分に比べて急激に低下している。また、誘導加熱手段２ａ〜２ｃに対する入熱量の変化や各誘導加熱手段２ａ〜２ｃの入側における粗圧延材１の幅方向の温度ばらつきの影響により、欠陥Ｋがない部分でもその表面温度に位置による差異が生じたり、時間的な変化が生じる。そして、この表面温度の差異が大きい場合には、欠陥がないにかかわらず欠陥ありとの誤判定の原因となる。
【００４５】
上記の誤判定は、第１または第１と第２の輝度測定手段の測定輝度を補正することにより防げる。すなわち、第３の輝度測定手段（図３、図６中の輝度測定手段３ｆ）の出力、速度計９の出力および誘導加熱手段の設定条件（入熱量）とから、第１または第２の輝度測定手段の位置に到達した時点の粗圧延材１の輝度を予測し、この予測結果に基づいて第１または第１と第２の輝度測定手段の測定輝度を補正する方法である。このように、欠陥以外の要因での測定輝度の変化を抑制することにより、欠陥検出のしきい値をより高感度に設定でき、検出感度を高く設定しておくことが可能となる。
【００４６】
図３に示すように、誘導加熱手段２ａ〜２ｃの上流側には、スケール除去手段７を配置するのが好ましい。これは、粗圧延材１の表面には酸化スケールが付着しており、その厚みにばらつきがあり、検出輝度むらを招き、欠陥の検出感度を低下させたり、誤検出を発生させたりする場合がある。しかし、酸化スケールを予め除去しておけば上記のようなことが生じることがなく、欠陥の検出精度が向上するからである。
【００４７】
スケール除去手段７としては、高圧水の噴射方向が粗圧延材１の移動方向とは逆向きの高圧水噴出型のデスケラーで充分であるが、粗圧延材１の表面に残留した水を除去する水除去手段を具備するものを用いるのが好ましい。
【００４８】
また、図３に示すように、スケール除去手段７とエッジヒータ５との間には、粗圧延材１のキャンバーや上下反りを矯正するための矯正機６を配置するのが好ましい。これは、粗圧延材１にキャンバーや上下反りがあると、誘導加熱手段２ａ〜２ｃによる加熱時に不均一加熱が助長されて欠陥の検出精度が低下する他、著しい場合には誘導加熱手段２ａ〜２ｃ自体が破損する場合がある。しかし、キャンバーや上下反りを矯正しておけば上記のようなことが生じることがなく、欠陥の検出精度が向上するからである。
【００４９】
図９は、本発明のさらに他の実施態様を示す模式図であり、粗圧延機１０と仕上圧延機１１との間に設けられ、例えば１基の誘導加熱手段２と２基の輝度測定手段３、８および画像処理手段４０を具備する前述した欠陥検査手段による検査結果と、冷却帯１２の後段でかつダウンコイラー１３の前段において従来から行われている仕上圧延後の鋼板を対象とする疵検出手段１４と速度計１５（測長計でもよい）を具備する欠陥検査手段による検査結果とを比較手段１８に入力して対比するようにした装置を示す図である。
【００５０】
すなわち、前述したように、従来から行われている仕上圧延後の鋼板を対象とする欠陥検査手段のみによる欠陥検査では、欠陥の種類やその発生原因の特定が難しく、十分な信頼性が得られない。そのため、その結果から推定される欠陥発生原因を鋼板の製造プロセスの上工程に対してへフィードバックすることが十分なされなかった。
【００５１】
これに対し、図８に示す装置によれば、粗圧延機１０と仕上圧延機１１との間に設けられ欠陥検査手段による粗圧延材１の検査結果を、位置変換手段４ａで仕上圧延後のコイル位置に変換して比較手段１８に入力し、ダウンコイラー１３前段の欠陥検査手段の出力と対比して欠陥の位置、大きさ、種類などを比較し、それぞの欠陥の発生原因を明示したり欠陥検査精度を高めたりするための有効な情報を得ることができる。
【００５２】
ここで、ダウンコイラー前段の欠陥検査手段による検査結果は、図９に示すように、酸洗ラインに設けられた酸洗処理後の鋼板を対象とする疵検出手段１６と測長計１７（速度計でもよい）を具備する欠陥検査手段による検査結果に代えてもよく、両者とも粗圧延材１の欠陥検査手段による結果結果の対比対象としてもよい。
【００５３】
なお、位置変換手段４ａによる粗圧延材１の仕上圧延後のコイル位置への変換は、仕上圧延によって粗圧延材１から長さ、幅、厚みが何倍のコイルになったかを求め、それぞれの乗率を粗圧延材１での欠陥情報に乗じることで容易に変換できる。
【００５４】
以上の説明では、輝度測定手段３、３ａ〜３ｅ、３ｆ、３０および８を、粗圧延材１の上面側のみ配置した場合を示したが、これらの輝度測定手段３、３ａ〜３ｅ、３ｆ、３０および８は、粗圧延材１の下面側にも配置されることはいうまでもない。
【００５５】
上記のように、粗圧延機１０と仕上圧延機１１との間に、粗圧延材１に存在する欠陥Ｋを検出する欠陥検査手段を設け、仕上圧延前に粗圧延材１に存在する欠陥Ｋを検出する場合には、粗圧延機１１で発生するロール疵や内部に存在する有害な欠陥を仕上圧延前に検出でき、この粗圧延材を仕上圧延の対象から外す等の対応が迅速にとれるので、不良製品コイルの大量発生を防ぐことができる他、仕上圧延中の材料破断が防止され、生産性が向上する。
【００５６】
【実施例】
図８に示す構成で、１素子の空間分解能が約２ｍｍ、素子配列が約５００×５００であり、測定波長が０．６５ｕｍとなるように干渉フィルターが前面に配置されたＳｉを利用した検出器を粗圧延材１の幅方向に２台並べた２次元輝度測定手段３０と、レーザードップラー式の速度計９とがソレノイド型の誘導加熱コイル２の出側に配置され、Ｌ2 が０．８ｍに調整された欠陥検査装置を準備した。
【００５７】
そして、幅１０００ｍｍ、厚さ４０ｍｍであり、内部に直径３０ｍｍ、長さ５ｍｍの円筒空洞状の人工欠陥を設けた幅方向の中央部の温度１０００℃の粗圧延材を対象に、ソレノイド型の誘導加熱コイル２によりその出側の幅方向の中央部の温度が１０６０℃になるように加熱し、上記の人工欠陥の検出実験を行った結果、上記の人工欠陥を検出することができた。
【００５８】
なお、その際の画像処理は、図７に示す△ｔ＝Ｌ／Ｖを０．８ｍ／１．５ｍ／ｓ＝約０．５３秒とし、この０．５３秒後の画像のうち、ｔ＝ｔｎとｔ＝ｔｎ＋△ｔの画像を抽出し、次いでｔ＝ｔｎの画像からは走行方向の上流側の予め決められた水平ライン（１次元）の強度分布を抽出し、またｔ＝ｔｎ＋△ｔの画像からは実空間上でＬ2 ＝Ｖ・（ｔｎ＋△ｔ）離れた水平ラインの強度分布を抽出し、それぞの信号に一次処理を施して差を求める操作をすべてのｔｎについて行い、粗圧延材の長手方向の２次元画像を得、これをさらに２次処理した。
【００５９】
【発明の効果】
本発明によれば、仕上圧延前に粗圧延材１に存在する欠陥を検出するため、欠陥が有害な場合には粗圧延材を仕上圧延の対象から外す等の対応が迅速にとれるので、不良製品コイルの大量発生を防ぐことができる他、仕上圧延中の材料破断が防止され、生産性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における欠陥検出の第１の原理を説明するための図である。
【図２】本発明の実施態様の一例を示す模式的斜視図である。
【図３】本発明の実施態様の他の例を示す模式図である。
【図４】本発明における欠陥検出の第２の原理を説明するための図で、抜熱状態を示す模式的断面図である。
【図５】本発明における欠陥検出の第２の原理を説明するための図で、誘導加熱中と加熱後における疵部と疵なし部の粗圧延材の表面温度の変化状態を示す模式図である。
【図６】第２の原理による欠陥検出の実施態様の一例を示す図である。
【図７】第２の原理による欠陥検出の実施態様の他の一例を示す図である。
【図８】第２の原理による欠陥検出の実施態様のさらに他の一例を示す図である。
【図９】本発明のさらに他の実施態様を示す模式図である。
【符号の説明】
１：粗圧延材、
２、２ａ〜２ｃ：誘導加熱手段、
３、３ａ〜３ｅ、３０：第１の輝度測定手段
３ｆ：第３の輝度測定手段、
４、４０：画像処理手段、
４ａ：位置変換手段、
５：エッジヒータ、
６：形状矯正手段、
７：スケール除去手段、
８：第２の輝度測定手段、
９，９ｂ、１５：速度計、
１０：粗圧延機、
１１：仕上圧延機、
１２：冷却帯、
１３：ダウンコイラー、
１４、１６：欠陥検出手段、
１７：測長計、
１８：比較手段。
Claims (13)
- 粗圧延機と仕上圧延機との間に、粗圧延機で圧延された粗圧延材を加熱するための少なくとも１基の誘導加熱手段と、加熱中または加熱直後の粗圧延材の幅方向の輝度分布を測定する少なくとも１基の第１の輝度測定手段と、この第１の輝度測定手段の後段に所定の間隔を隔てて配置されていて加熱後の粗圧延材の幅方向の輝度分布を再度測定する少なくとも１基の第２の輝度測定手段と、第１および第２の輝度測定手段の出力を処理して欠陥の有無を判定する画像処理手段とを有する検査手段を備える鋼板の製造装置。
- 検査手段が、粗圧延材の移動速度を測定する速度計を備え、この速度計の出力と、第１と第２の輝度測定手段の出力とにより画像処理を行う請求項１に記載の鋼板の製造装置。
- 粗圧延機と仕上圧延機との間に、粗圧延機で圧延された粗圧延材を加熱するための少なくとも１基の誘導加熱手段と、加熱中または加熱直後の粗圧延材の幅方向の輝度分布を測定する２基以上の第１の輝度測定手段と、粗圧延材の移動速度を測定する速度計と、前段の輝度測定手段の出力に基づいて後段の輝度測定手段の集光レンズ光学系の絞り度合いまたは露光時間を調整する第１の受光条件調整手段と、この第１の輝度測定手段の出力を処理して欠陥の有無を判定する画像処理手段とを有する検査手段を備える鋼板の製造装置であって、速度計の出力と第１の輝度測定手段の出力とにより画像処理を行う鋼板の製造装置。
- 検査手段が、２基以上の第１または第１と第２の輝度測定手段を具備する場合、前段の輝度測定手段の出力に基づいて後段の輝度測定手段の集光レンズ光学系の絞り度合いまたは露光時間を調整する第１の受光条件調整手段を備える請求項１または２に記載の鋼板の製造装置。
- 粗圧延機と仕上圧延機との間に、粗圧延機で圧延された粗圧延材を加熱するための少なくとも１基の誘導加熱手段と、加熱中または加熱直後の粗圧延材の幅方向の輝度分布を測定する少なくとも１基の第１の輝度測定手段と、粗圧延材の移動速度を測定する速度計と、誘導加熱手段による加熱前の粗圧延材の輝度を測定する第３の輝度測定手段と、第３の輝度測定手段の出力、速度計の出力および誘導加熱手段の設定条件から、粗圧延材が第１の輝度測定手段の位置に到達した時点の粗圧延材の輝度を予測し、この予測結果に基づいて第１の輝度測定手段の集光レンズ光学系の絞り度合いまたは露光時間を調整する第２の受光条件調整手段と、第１の輝度測定手段の出力を処理して欠陥の有無を判定する画像処理手段とを有する検査手段を備える鋼板の製造装置であって、速度計の出力と第１の輝度測定手段の出力とにより画像処理を行う鋼板の製造装置。
- 検査手段が、誘導加熱手段による加熱前の粗圧延材の輝度を測定する第３の輝度測定手段を備え、この第３の輝度測定手段の出力、上記速度計の出力および誘導加熱手段の設定条件とから、粗圧延材が第１または第２の輝度測定手段の位置に到達した時点の粗圧延材の輝度を予測し、この予測結果に基づいて第１または第２の輝度測定手段の集光レンズ光学系の絞り度合いまたは露光時間を調整する第２の受光条件調整手段を備える請求項２または４に記載の鋼板の製造装置。
- 検査手段が、上記第３の輝度測定手段の出力、速度計の出力および誘導加熱手段の設定条件から、第１または第２の輝度測定手段の位置に到達した時点の粗圧延材の輝度を予測し、この予測結果に基づいて第１または第１と第２の輝度測定手段の測定輝度を補正する測定輝度補正手段を備える請求項５または６に記載の鋼板の製造装置。
- 誘導加熱手段が、粗圧延材の両端部分を加熱するエッジヒータを具備する請求項１〜７のいずれかに記載の鋼板の製造装置。
- 誘導加熱手段が、ソレノイド型誘導加熱装置である請求項１〜８のいずれかに記載の鋼板の製造装置。
- 誘導加熱手段の前段に、スケール除去手段を備える請求項１〜９のいずれかに記載の鋼板の製造装置。
- 上記スケール除去手段の後段に、粗圧延材の形状を整える形状矯正手段を備える請求項１０に記載の鋼板の製造装置。
- 粗圧延機と仕上圧延機との間に、粗圧延機で圧延された粗圧延材を加熱するための少なくとも１基の誘導加熱手段と、加熱中または加熱直後の粗圧延材の幅方向の輝度分布を測定する少なくとも１基の第１の輝度測定手段と、粗圧延材の移動速度を測定する速度計と、この第１の輝度測定手段の出力を処理して欠陥の有無を判定する画像処理手段とを有する検査手段、第１の輝度測定手段の出力を、仕上圧延後の鋼板の幅と長手方向の位置に変換する位置変換手段、および、この位置変換手段による変換結果と仕上圧延機の後段に設けられた他の欠陥検査手段との出力とを対比し、製品鋼板の疵の発生位置、大きさ、種類等を判別する比較手段を備える鋼板の製造装置であって、速度計の出力と第１の輝度測定手段の出力とにより画像処理を行う鋼板の製造装置。
- 上記の検査手段に加え、第１または第１と第２の輝度測定手段の出力を、仕上圧延後の鋼板の幅と長手方向の位置に変換する位置変換手段、この位置変換手段による変換結果と仕上圧延機の後段に設けられた他の欠陥検査手段との出力とを対比し、製品鋼板の疵の発生位置、大きさ、種類等を判別する比較手段を備える請求項１〜１１のいずれかに記載の鋼板の製造装置。
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