JPH11156424A - 熱延鋼板のスケール検知方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＣＣＤカメラを用いる熱画像測定装置による
熱延鋼板表面の輝度分布または温度分布に基づいてスケ
ールの存在を検知することができ、鋼板表面の水膜や水
滴の影響をなくしてスケールの存在を正確に検知する。 【解決手段】 走行する熱延鋼板の表面の熱画像を、Ｃ
ＣＤカメラで一定時間毎に測定して、輝度分布または輝
度分布から算出される温度分布のヒストグラムを求め、
該ヒストグラムから鋼板表面の輝度または温度の最高値
および最低値を検出し、最高値と最低値との差から鋼板
表面に付着しているスケールの存在を検知する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱延鋼板のスケール検
知方法および装置、とくに、熱間粗圧延工程終了後、脱
スケール装置に送られて脱スケールされた後、仕上圧延
工程に送給するために走行する熱延鋼板の表面のスケー
ルの存在を検知するための熱延鋼板のスケール検知方法
および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱間圧延された鋼板の表面にはスケール
が生成しており、そのままの状態で冷間圧延すると、圧
延ロールの表面に疵をつけたり、鋼板表面に押し疵によ
る表面欠陥を生じる原因となるため、通常、熱間粗圧延
工程後、熱間仕上圧延工程に送られる前に、脱スケール
装置でスケールの除去が行われる。

【０００３】脱スケール（デスケール）には、ブラスト
法、ワイヤブラシ法、水ジェット法などが適用される
が、例えば、高圧水を鋼板表面に噴射してスケールを吹
き飛ばす水ジェット法においては、高圧水の噴射状態が
適切でない場合や、密着度の高いスケールが形成されて
いる場合などには、スケールを十分に除去することが難
しく、若干のスケールが残存した状態で冷間圧延工程に
送られて圧延されるため、上記の問題を生じることとな
る。

【０００４】そのために、脱スケール工程において、熱
延鋼板のデスケールが完全に行われたかどうかを検知す
ることが必要となる。従来、走行中の熱延鋼板表面のス
ケール付着状態の監視は、一般に、目視により行われて
いたため、正確な検知ができず、一部、テレビカメラを
設置して監視する方法も行われているが、スケールを鋼
板上に存在する水膜や水滴と区別することが困難なこと
が多く、十分な信頼性が得られていない。

【０００５】発明者らは、テレビカメラを使用して、走
行する鋼板の表面に付着しているスケールを検知する方
法における上記の難点を改善するために、テレビカメラ
を用いる熱画像測定装置で測定した熱延鋼板の表面温度
とスケールの有無との関連性について実験、検討を重ね
た結果、スケールは鋼板に比べて熱伝達率が低く、鋼板
表面との密着度も小さいため、スケールの表面温度は鋼
板に比べて低くなること、鋼板表面に存在する冷却水の
水膜や水滴は、スケールと同様に、局部的な温度低下を
引き起こすが、とくに、テレビカメラとして特定の波長
感度を有するＣＣＤカメラを使用することにより水膜や
水滴の影響を受け難くなることを見出した。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の知見
に基づいてなされたものであり、その目的は、テレビカ
メラを用いて、走行する鋼板の表面に付着しているスケ
ールを検知する方式における従来の問題点を解消し、Ｃ
ＣＤカメラを用いる熱画像測定装置による熱延鋼板表面
の輝度分布または温度分布に基づいてスケールの有無を
検知することができ、鋼板表面の水膜や水滴の影響をな
くして、スケールの正確な検知を可能とする熱延鋼板の
スケール検知方法および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】上記の目的を達成するた
めの本発明による熱延鋼板のスケール検知方法は、走行
する熱延鋼板の表面の熱画像を、ＣＣＤカメラで一定時
間毎に測定して、輝度分布または輝度分布から算出され
る温度分布のヒストグラムを求め、該ヒストグラムから
鋼板表面の輝度または温度の最高値および最低値を検出
し、最高値と最低値との差から鋼板表面に付着している
スケールの存在を検知することを第１の特徴とする。

【０００８】また、走行する熱延鋼板の表面の熱画像
を、ＣＣＤカメラで一定時間毎に鋼板の幅方向に測定し
て、輝度分布のヒストグラムを求め、該ヒストグラムか
ら鋼板表面の輝度の最高値および最低値を検出し、この
値を温度に変換して最高温度と最低温度との差を時間経
過とともに算出し、最高温度と最低温度との差のピーク
を観察することにより鋼板表面に付着しているスケール
の存在を検知することを第２の特徴とし、波長領域が
０．８〜２．０μｍの近赤外領域の波長感度をそなえた
ＣＣＤカメラを使用することを第３の特徴とする。

【０００９】本発明による熱延鋼板のスケール検知装置
は、走行する熱延鋼板の表面に付着しているスケールを
検知する装置であって、熱延鋼板の表面の熱画像を一定
時間毎に測定するＣＣＤカメラと、測定された熱画像か
ら鋼板表面の輝度分布または輝度分布から算出される温
度分布のヒストグラムを求める画像処理装置と、該ヒス
トグラムから鋼板表面の輝度または温度の最高値および
最低値を検出して最高値と最低値との差を時間経過とと
もに算出する信号処理・出力装置を備えたことを装置構
成上の第１の特徴とし、信号処理・出力装置からの出力
信号に基づいて、最高値と最低値との差を時間経過とと
もに表示する表示装置を備えたことを第２の特徴とす
る。

【００１０】本発明においては、熱延鋼板の表面の熱画
像を測定するためのテレビカメラとしてはＣＣＤカメラ
を適用する。波長領域が０．８〜２．０μｍの近赤外領
域の波長感度をそなえたＣＣＤカメラを使用するのが好
ましく、この波長領域のみに波長感度のあるＣＣＤカメ
ラを用いることによって、鋼板表面の水膜や水滴の影響
を受け難くなり、スケールのみの検知が可能となる。

【００１１】種々の波長感度を有するＣＣＤカメラで、
鋼板表面を観測した場合の検出感度を表１に示す。表１
にみられるように、可視領域は水膜を透過して鋼板表面
を観測でき、スケールを測定できるが、照明等の影響を
受け易く温度測定には適しない。赤外領域は、スケール
を感度良く検知することができ、照明や迷光の影響も受
けないが、水膜や水滴とスケールとの区別ができないた
め正確なスケール検知は期待できない。これに対して、
近赤外領域（波長領域：０．８〜２．０μｍ）は、水膜
や照明の影響を受けることなく、水膜を透過して直接鋼
板表面温度の測定が可能となる。鋼板上に付着している
スケールの表面温度は鋼板表面の温度より低くなってい
るから、近赤外領域を使用することによりスケールのみ
を感度良く検知できる。

【００１２】

【表１】 《表注》○：感度大 △：感度小 ×：感度無し

【００１３】近赤外領域に波長感度を有するＣＣＤカメ
ラにより鋼板表面の熱画像を測定して温度分布を求める
と、図１に示すようなヒストグラムが得られる。ヒスト
グラムの横軸は温度または輝度、縦軸は熱画像の画素数
を示す頻度である。図１に示すように、まず鋼板表面温
度に対応するピークがあらわれる。このピークは、鋼板
の種類や厚さにもよるが比較的安定したもので変動は緩
慢である。

【００１４】さらに、鋼板の表面にスケールが存在する
と、スケール部の温度に対応するピークがあらわれる
が、鋼板表面のスケールは熱伝導率が低く、鋼板との密
着性も高くなく、鋼板に比べて温度が低いため、このピ
ークは、鋼板表面温度に対応するピーク付近の平均温度
を鋼板表面温度とすると、この鋼板表面温度から５０〜
２００℃程度低い温度レベルにあらわれる。スケール部
温度のピークはスケールの付着状況により激しく変動す
る。

【００１５】鋼板表面の水膜や水滴は、温度は低いにも
かかわらず、近赤外領域では検出感度がなく透明である
ため、見掛け上鋼板表面温度に近い温度を示す。水膜、
水滴は、厚さや大きさによって透過度は変動するが、水
膜や水滴を通して鋼板および鋼板上のスケールを観測す
ることができるため、ヒストグラムには実質的な影響を
及ぼすことはない。

【００１６】鋼板の表面にスケールや水膜がない場合
は、鋼板表面温度のみが観測される。走行する鋼板の表
面温度を、各測定個所で一定時間毎に検出した場合、視
野内の最高温度および最低温度は、それぞれ鋼板表面の
最高温度および最低温度に相当する。視野内にスケール
があらわれると、スケール部の温度が検出されるため、
最高温度は変化しないが、最低温度は急激に低下する。

【００１７】近赤外領域に波長感度を有するＣＣＤカメ
ラにより測定された鋼板表面の熱画像から、温度分布の
ヒストグラムを介して熱延鋼板の表面の最高温度および
最低温度を検出し、これらを時間経過とともに図示する
と表２に示すようになる。最高温度（θｍａｘ（ｔ））
は鋼板表面そのものの温度を示し、最低温度（θｍｉｎ
（ｔ））は、スケールがない場合は最高温度より僅かに
低い値を示すが、スケールがあらわれると急激に低下す
る。輝度分布のヒストグラムから、最高輝度および最低
輝度を検出して、これらを図示した場合も同様である。

【００１８】最高温度（θｍａｘ（ｔ））と最低温度
（θｍｉｎ（ｔ））との差（ｓ（ｔ））（以下、スケー
ル信号）を算出して図示すると、図２中に点線で示すよ
うに、スケールの出現とともに急上昇するのが認められ
る。例えば、δをしきい値とし、これを実験により決定
して、スケール信号（ｓ（ｔ））がしきい値δよりも大
きい場合（ｓ（ｔ）＝θｍａｘ（ｔ）−θｍｉｎ（ｔ）
＞δ）にスケールが存在するものとしてスケールを検知
することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明におけるスケール検知の好
ましい態様を例示すると、熱間粗圧延を終了した熱延鋼
板が、次工程の熱間仕上圧延工程に送られる前にデスケ
ーラで脱スケールされる場合、図３に示すように、デス
ケーラの後にＣＣＤカメラＢを配置してスケールの検知
を行い、デスケーラによってスケールが十分に除去され
たかどうかを確認する。

【００２０】本発明の装置構成は、図４に示すように、
熱延鋼板の表面の熱画像を一定時間毎に測定するＣＣＤ
カメラ１、画像信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換
器（図示せず）、測定された熱画像から鋼板表面の輝度
分布または輝度分布から算出される温度分布のヒストグ
ラムを求める画像処理装置２、このヒストグラムから鋼
板表面の輝度または温度の最高値および最低値を検出し
て最高値と最低値との差を時間経過とともに算出し、こ
れを出力する信号処理・出力装置４、最高値と最低値と
の差を時間経過とともに表示するビデオモニターなどの
表示装置３からなる。表示装置３の表示画面を監視する
ことにより、熱延鋼板のどこにスケールが残存している
かを判断することができる。

【００２１】輝度または温度の最高値と最低値との差
（ｓ（ｔ））は、ビデオモニターなどの表示装置３に時
間経過とともに表示されるとともに、この差は、スケー
ル検出信号５として信号処理・出力装置４から出力さ
れ、このスケール検出信号５は演算装置を介してしきい
値（δ）と比較されて、しきい値（δ）より大きい場合
には、適宜の警報装置を介して警報を与え、あるいは鋼
板走行ラインとの間に制御装置を介設しラインを停止さ
せるよう制御することも可能である。

【００２２】走行する熱延鋼板の表面の熱画像を、ＣＣ
Ｄカメラで一定時間毎に鋼板の幅方向に測定して、輝度
分布のヒストグラムを求め、該ヒストグラムから鋼板表
面の輝度の最高値および最低値を検出し、この値を温度
に変換して最高温度と最低温度との差を時間経過ととも
に算出し、最高温度と最低温度との差のピークを観察す
ることにより鋼板表面に付着しているスケールの存在を
検知することも、図４に示す装置構成により基本的に可
能である。使用するＣＣＤカメラとしては、前記のよう
に、０．８〜２．０μｍの近赤外領域の波長感度をそな
えたものが最も好ましく、効果的に走行する熱延鋼板の
表面に付着しているスケールを検知することができる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。 実施例１ 熱間粗圧延工程で圧延された熱延鋼板の表面に生成して
いるスケールをデスケーラで脱スケールした後、仕上圧
延工程に送る熱間圧延ラインにおいて、図３に示すよう
に、デスケーラの前後にＣＣＤカメラＡおよびＣＣＤカ
メラＢを設置し、走行する熱延鋼板表面の熱画像を１／
３０秒毎に鋼板の幅方向に測定した。ＣＣＤカメラとし
ては、０．８〜２．０μｍの近赤外領域の波長感度をそ
なえたものを使用した。なお、デスケーラは、鋼板表面
に高圧水を吹き付けてスケールを剥離させる水ジェット
方式のものである。

【００２４】測定された熱画像の処理は、図４に示す装
置構成により、熱画像をＡＤ変換器を通してデジタル変
換した後、画像処理装置２で板幅内の輝度分布のヒスト
グラムを求め、信号処理・出力装置４で、このヒストグ
ラムから鋼板表面の輝度の最高値および最低値を検出し
て、この値を温度に変換して最高温度と最低温度との差
を時間経過とともに算出し、温度分布画像としてビデオ
モニタに表示する。

【００２５】最高温度より一定値だけ低い値をしきい値
として二値化画像を作成すると、スケールのみが強調さ
れた画像（スケール信号）としてビデオモニタに表示さ
れる。デスケーラの前後に設置されたＣＣＤカメラＡお
よびＣＣＤカメラＢにより得られた熱延鋼板表面の温度
分布画像を、それぞれ図５および図６に示す。

【００２６】図５に示すように、脱スケール前の熱延鋼
板の表面には、経過時間の最初と最後、すなわち、デス
ケーラを通過する熱延鋼板の先端部および後端部にスケ
ールが付着しているのがわかる。脱スケール後は、図６
にみられるように、スケール信号に変化はなく一定であ
り、デスケーラによって鋼板表面のスケールが除去され
たことが認められる。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、ＣＣＤカメラを用いる
熱画像測定装置による熱延鋼板表面の輝度分布または温
度分布に基づいてスケールの存在を検知することがで
き、鋼板表面の水膜や水滴の影響をなくして、スケール
の正確な検知が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明においてＣＣＤカメラで測定した鋼板表
面の熱画像から求められた鋼板表面の温度分布のヒスト
グラムである。

【図２】図１のヒストグラムから検出された鋼板表面の
最高温度、最低温度およびスケール信号を時間経過とと
もに表示した温度分布画像の模式図である。

【図３】走行する熱延鋼板の表面の熱画像を測定するＣ
ＣＤカメラの配置例を示す略式側面図である。

【図４】本発明の装置構成の実施例を示す図である。

【図５】脱スケーラ前における鋼板表面の最高温度、最
低温度およびスケール信号を時間経過とともに表示した
温度分布画像の実施例である。

【図６】脱スケーラ後における鋼板表面の最高温度、最
低温度およびスケール信号を時間経過とともに表示した
温度分布画像の実施例である。

【符号の説明】

１ ＣＣＤカメラ ２ 画像処理装置 ３ 表示装置 ４ 信号処理・出力装置 ５ スケール検出信号

フロントページの続き (72)発明者 朴 權宣 大韓民国 慶尚北道浦項市槐東洞１ 浦項 綜合製鐵株式会社内 (72)発明者 催 起原 大韓民国 慶尚北道浦項市槐東洞１ 浦項 綜合製鐵株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行する熱延鋼板の表面の熱画像を、Ｃ
   ＣＤカメラで一定時間毎に測定して、輝度分布または輝
   度分布から算出される温度分布のヒストグラムを求め、
   該ヒストグラムから鋼板表面の輝度または温度の最高値
   および最低値を検出し、最高値と最低値との差から鋼板
   表面に付着しているスケールの存在を検知することを特
   徴とする熱延鋼板のスケール検知方法。
2. 【請求項２】 走行する熱延鋼板の表面の熱画像を、Ｃ
   ＣＤカメラで一定時間毎に鋼板の幅方向に測定して、輝
   度分布のヒストグラムを求め、該ヒストグラムから鋼板
   表面の輝度の最高値および最低値を検出し、この値を温
   度に変換して最高温度と最低温度との差を時間経過とと
   もに算出し、最高温度と最低温度との差のピークを観察
   することにより鋼板表面に付着しているスケールの存在
   を検知することを特徴とする熱延鋼板のスケール検知方
   法。
3. 【請求項３】 波長領域が０．８〜２．０μｍの近赤外
   領域の波長感度をそなえたＣＣＤカメラを使用すること
   を特徴とする請求項１または２記載の熱延鋼板のスケー
   ル検知方法。
4. 【請求項４】 走行する熱延鋼板の表面に付着している
   スケールを検知する装置であって、熱延鋼板の表面の熱
   画像を一定時間毎に測定するＣＣＤカメラと、測定され
   た熱画像から鋼板表面の輝度分布または輝度分布から算
   出される温度分布のヒストグラムを求める画像処理装置
   と、該ヒストグラムから鋼板表面の輝度または温度の最
   高値および最低値を検出して最高値と最低値との差を時
   間経過とともに算出する信号処理・出力装置を備えたこ
   とを特徴とする熱延鋼板のスケール検知装置。
5. 【請求項５】 信号処理・出力装置からの出力信号に基
   づいて、最高値と最低値との差を時間経過とともに表示
   する表示装置を備えたことを特徴とする請求項４記載の
   熱延鋼板のスケール検知装置。