JPS61502012A - 熱い鉄鋼半製品における欠陥の検出及び記録方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 熱い鉄鋼半製品における欠陥の検出及び記録方法本発明は、熱い鉄鋼半製品の欠 陥を検出し記録する方法に係る。

例えばインゴット鋳造又は連続鋳造から得られる鋼製のスラブ、ブルーム、ビレ ット等の鉄鋼半製品は一般に熱間圧延によって平形製品に加工される。

エネルギを節約し、製造費を減らすという絶えざる問題の中で、製鉄業者は鋳造 で得られ九半製品の熱を最大限゛に利用して圧延作業を行うべく追求している。

しかしながらこれら半製品では、圧延製品に残存し九シ、あるいは圧延機のロー ル表面の損傷は云うに及ばず、拡がって不良品を生じた夛さえする恐れのある亀 裂、クラック、ひだ（ｒｅｐｌｉ）等々のタイプの目に見えるかもしくは見えな い欠陥が表面付近に生じることがある。

このため、圧延作業にと夛かかる前Ｋ、これらの半製品を直接そのまま圧延する ことができるかどうか、又は半製品に存在する欠陥を除去又は修復するためあら かじめ処理をほどこさなければならないかどうか、あるいはさらに、半製品の品 質が再机理に付す必要がある程低いレベルにあるかどうかを知るため、これらの 半製品を検査する必要があることが明らかとなる。

今までの欠陥検出検査では、適用する方法や使用する材料を考慮して半製品をあ らかじめ冷却する必要があり、このことが製鉄業者にとってエネルギ節約の点で 悩みの種であった。

このため、ヨーロッノ？でも米国および日本でも製鉄業者らによって、熱い状態 で欠陥を検出すると同時にその修復もでき、場合によっては完全に連続的な方法 を実現するように一連の鋳造圧延作業の中に組込むことができるような方法を発 見するための研究が試みられてきた。

半製品は熱いから直接検査することはできない。それ故、今日まで試みられてき た研究はすべて、後に欠陥の自動修復の指針として役立つととＫなるこれら欠陥 の画像を離れた状態で作成するという原理に基くものであった。

この原理を適用するため、画像の取得手段についても、この画像の記録手段及び 半製品の修復を行うためにこの記録を利用する手段についてもさまざまな、多少 とも高度に複雑なあらゆる種類の方法が考案された。

しかしこれらの方法は、長く困難な調整を必要とする他に、概して欠点があシ、 特に欠陥の検出に関する欠点がある。実際、得られた画像は観察者が見ることが できる偉を反映しておらず、はとんどの場合、半製品の「健康状態」を表すと判 断される物質的特性から作成された点の集積である。このため、半製品の状態に 実際に対応する点と、これらの特性から出た信号の伝送過程での擾乱による異常 点とを観察者が識別することは事実上不可能である。こうして入間の解釈及び判 断力は事実上熱に帰されてしまう。修理する人がこのような画像を記録し利用す ると、圧延に適さない半製品が生じる危険がある。

またこれらの方法にはいずれも特定の欠点がある。例えば、使用する検出のタイ プによって次のことが観察される。

−赤外用のカメラとテレビでは、鋳塊鋳型の潤滑用粉末、酸化炎（ｔａｃｈｅｓ 　ｄ’　ｏｘｙｄａｔｉｏｎ）、鋳塊鋳型の振動による表面の不整が存在すると とＫよって画像が乱され、分析が困難になる。さらに、これらの系では欠陥の深 さについては何の指示も得られない。

一テレビと７−コー電流によって欠陥の深さを視覚化することができるが、但し 短い長さだけである（１〜５　ｖｍ　）。

−電磁及び超音波系では、音波の伝送を乱し妨害効果を生じるキュリ一点付近（ ６００〜７００　ｃ）での冶金学的変態が感知できる。一方、これらの系では、 トランスデユーサ−鋼の適切な流体連結を可能にするため、半製品の表面をあら かじめ脱酸化する必要がある。

一誘導予熱装置及び赤外検出系では得られる結果は欠陥が測定軸に対してとる角 度の影響を受ける。何故なら、横方向の欠陥又は横軸に対して１５°未満の角度 をもつ欠陥はうまく検出されないからである。

以上の技術のいずれにも存在する問題に直面して本出願人は、半製品の表面のマ クロ組織を現実に且つ極めて忠実に反映する画像を得、この画像によって、操作 者が今まで冷たい半製品の検査のためにやっていたように欠陥を観測し、解釈す る人の役割を演じ続けることができるという比較的簡単な検出手段を使用する方 法を追求し完成した。

本出願人はこれらの検出手段に、専ら半製品の表面の実際に欠陥がある場所だけ に限って修理者が効果的に介入することができるようになる画像記録手段を結合 した。

この熱い鉄鋼半製品の欠陥を検出及び記録する方法は、検査すべき表面に酸素吹 管（ｃｈａｌｕｍｅａｕ　ｈ　ｃｈａｓｓｅ　ｄ’　ｏｘｙｇ：ｎｅ）の炎を所 定の角度であて、吹管の適用点を所定の速度で移動し、適用点の画像をビデオカ メラで撮影して離れた画面に伝送し、観測者がこの画面について、寸法及び性質 に関して検出された欠陥を記録することによって検査表面の地図を作成すること を特徴とする。

従って、本発明方法は先ず、検査すべき表面上に酸素吹管の炎をあて、この表面 上で吹管の適用点を移動することから成る。これらの条件の下で、炎の初期作用 によって半製品の表面は加熱され、その後は鉄との反応による発熱のため酸素の 供給だけで適用点の表面上に融解金属浴を形成するのく充分であるような温度に 達する。

酸素の運動エネルギの作用で融解金属が徐々に駆逐され、その結果金属が部分的 にはぎとられて取シ除かれる。このはく離は表面が炎にさらされる時間の関数で あるから、所与の吹管での浴の深さは移動速度に左右されることになる。

通常浴の深さ、す々わちはぎとられる金属の厚さが１〜２關になるような条件に なる。

半製品の表面でのこの移動中に炎が表面に出ている欠陥上にあたると、鉄の酸化 による熱の供給が金属塊内の不連続のためこの場所で過剰となり、従って金属の 局部過熱をひきおこす。この過熱によって、黄色の浴の底に浮かび上がる白い斑 点が出現することになる。

従って、白い斑点を観察することによって、半製品の表面の欠陥の存在に対して きわめて正確な指標を得ることができる。更に１過熱、従って斑点は不連続があ るかぎシ存続するから、斑点の形を追跡することによって、欠陥の寸法と炎の方 向に対する欠陥の配向とに関する情報を得ることができる。また、軟管を一定速 度で移動させ、従って浴の深さを一定にして作業するから、欠陥がはぎ取られた 金属の厚さより深ければ、斑点は存続し、従って欠陥の深さの指標を得ることが できる。

半製品の表面に出ていない、例えば介在物（１ｎｃｌｕｓｉｏｎｓ　）又は気泡 （５ｏｕｆ　ｆ　１ｕｒｅ　）のような欠陥が問題に々る時、この種の欠陥は、 金属のはく離後不連続が表面に達し、同様に白い斑点が出現した時に明らかとな る。

このように、酸素吹管と共に、欠陥を検出できるのみな′す、欠陥の性質及び欠 陥の表面及び深さの寸法も決定できる手段を自由に使用できる。

周知のはとんどの軟管は、丸形であれ多形であれ、検出のために利用することが できる。

単純な適用はいくつかの場合にだけ必要である。

良好な検査結果を得るためＫは、ふつう、半製品上で軟管の適用ゾーンがほぼ３ ００〜５００−になるように配置し、軟管の軸線は検査すべき面に対して５〜１ ５°の角度で傾斜させる。

軟管の移動速度については、１５〜３０ｍ／分とするのが好ましい。

また、所望の浴の深さを得るために酸素の流量を調節することもできる。

熱放射の大きい熱い半製品に対してこの方法を適用するには検査個所の上で軟管 を操作することはできない。そのため、半製品の上に設置した橋形フレーム（ｐ ｏｒ　ｔ　１ｑｕｅ　）上に軟管を置き、遠隔操作する。検査面に対する軟管の 適用点の移動は、橋形フレームを移動するか、あるいは逆に橋形フレームを固定 しておき、半製品の方を軟管の下で進ませることによって得ることができる。

この後者のやり方は、ロー２軌道（ｅｈｅｍｉｎ　ｄｅ　ｒｏｕｌｅｍｅｎｔ　 ）上に置かれた、あらかじめ切断された半製品に適用することができるが、連続 鋳造された半製品の処理に特に適している。

半製品の幅は数メートルにも及び得、更に軟管の衝撃幅はせいぜい５〜６ｔｙｎ であるから、正確な検出を行うためには軟管数を増やすか、あるいは唯一の軟管 の場合は検査面の体系的な走査（ｂａｌａｙａｇｅ　ｓｙｓｔｅｍａｔ　１ｑｕ ｅ　）を確保するかする必要があると考えられるかもしれないが、そんなことけ 全くない。

例数なら、統計的に研究を重ねた結果、一方では包有状態（５ｔａｔｉｎｃｌｕ ｓｉｏｎｎａｉｒｅ　）が鋳造条件に左右され、他方では表面に出ている割れや 欠陥は、鋳造半製品の組成であれ、脱スケール条件であれ、鋳造中の半製品の修 整（ｒｅｄｒｅｓｓｅｍｅｎｔ　）であれ、更にまた機械的連結（ａｃｃｒｏｅ ｈａｇｅ　）手段であれ、これらに原因があシ、これらの因子のどれもが対称的 に作用することが証明されたからである。従って、一般に、比較的幅の狭い半製 品については唯一本の軟管を使用し、よシ幅の広めの半製品については最高３本 の軟管を用意して、そのうち２本を両端付近に、３本目を両端から半分の距離の 位置に配置すれば充分である。

それ故、半製品の移動中に１個ないし数個の軟管の１個ないし数個の適用点は半 製品の長手方向に対し平行な直線を描き、従って半製品は縦方向の帯に沿って検 査されて行く。この限られた検査を外挿するととくよって、半製品の全面の健康 状態が忠実に再構成できる。しかし、半製品の品質によって要求されれば、検査 する帯の数を増やす必要がある。これは、軟管が半製品の前進速度の１０〜２０ 倍早く移動することができるため容易に実行される。

対称性と同じ理由で、半製品の検査は一般に半製品の片面、しかも連続鋳造の場 合は上面すなわち腹面（１ｎｔｒａｄｏｓ　）に限定される。

しかし、橋形フレーム又は半製品の移動による１個又は複数個の軟管の移動のほ かに１欠陥の解釈に際して考慮に入れなければならない角度によって軟管を検査 面に対して違ったやシ方で傾斜させることができる。軟管もまた、その移動方向 に対して横方向に走査運動を行い、欠陥ゾーンの幅を決定することができる。

この走査は、公知の遠隔制御手段のいずれによっても得ることができるもので、 橋形フレーム又は半製品の移動方向に対して垂直方向ではなく、橋形７レームの 支柱上に融解金属が飛び散るのを避けるため、斜め方向に行われる。

この斜行走査は、半製品の幅の１端から他端への軟管の交互移動（ｄｅｐｌａｃ ｅｍｅｎｔ　ａｌ　ｔｅｒｎａｔ　ｉｆ　）によるか又はシーケンス式に連続的 に行うことができる。各シーケンスは、軟管が半製品の軸線に対して平行線を描 く期間だけ離す。このようＫして、半製品の優れた検査を可能にする縦方向及び 斜め方向の連続した帯が得られる。

本発明の手段はまた、１又は数本の軟管によって与えられる面積の画像を把握し 、それを遠隔伝送することから成る。

半製品の検出個所の直接的観察は、半製品の熱放射のため不可能であることは先 に実際に確認した。それ故、この個所から離れた点に欠陥の画像を伝達する必要 がある。

このため、ビデオカメラ又はＣ０Ｄ（ホトダイオードマトリックス格子式）が用 いられ、これをふつう橋形フレ・−ム上に固定して、レンズを軟管の適用点上に 焦点合せしておく。乙のカメラはとらえた画像を画面に送シ、操作者が目のすぐ 下に半製品がある場合と同じく容易に白い斑点の出現を追跡することができるよ うにする。

この種の捕捉と遠隔再伝送はよく知られている。但し本発明におけるその関心は 、操作者が欠陥の性質、寸法及び深さを分析する役割を果し続けることができ、 次に原因を完全に認識することによって修復手順を決定することができることに ある。

じっさい、ここで問題とするのは、従来技術手段によって生じる恐れのある半製 品の多少とも虚空の、又は忠実でない妨害性の画像ではなく、検出システム自体 に起因するすべてのゆがみを除外した事実上の画像である。

これらの画像は、軟管の位置につれて変化するのですぐに消えてしまうから、こ れらを記憶する必要がある。このため、観察者は検査した表面部分を表す地図を 画面から作成し、検出した欠陥をこの上圧記録すると同時に、従来の記号（符号 ）や種々の色１（よって具現化され得る欠陥の位置、寸法及び性質並びに深さを 明確にする。

記録は手描きでも、あるいは適当な周知の情報処理手段によってそれよりうま〈 行うこともできる。

メモリ内に導入され、半製品の修復は、記入者（≦ｃｒｉｑ１！ｅｒ　）が介入 すべき個所をマークすることによって目視的に誘導されていた従来の場合と同様 に効率良く行われる。

それ故本発明は、熱い鉄鋼半製品の欠陥を検出し記録する簡単な手段であって、 これらの半製品を圧延加工に直接送るなり、修復工程に送るなり、再処理に送る なシすることができ、同時′に製鋼業者に対して鋳造工程が終了する以前から鋳 造の異常を知らせることができる方法を教示する。

以下に本発明の適用例について説明する。

寸法１２　Ｘ　２−　Ｉ　Ｘ　Ｏ−２２ｍ　ｂ温度９００℃の鋼スラブを、２０ ｍ／分の速度で移動する橋形フレームの下に平らに配置した。

この７１／−ム上に軟管を、適用点が長軸９０鵡、短軸５ｏ鵡の楕円形で深さ３ ｍになるようにして固定した。この軟管はスラブの長さに対し平行に、中心と同 時に両縁上を移動させた。

半製品の全長くわたって軟管を適用した場合に現われる斑点をニルトリコム（ｔ Ｊｌｔｒｉｃｏｍ）形ビデオカメラでとらえた。検出個所から５０メ一トル離れ た画面へ送られた画像によって、観察者は第１図に示すような欠陥を記録し、第 ２図に示す修復地図を作成した。第１図はスラブ（１）の画像を表し、ここに縦 方向の軟管の適用帯を見分けることができる。即ち緑（２）及び緑（３）の帯と 中心帯（４）である。

これらの帯のそれぞれに″は、欠陥のない区域（４）、包有物及び鋳造の湯境欠 陥のある区域（５）、角度割れをもつ区域（６）が観測された。第２図には、対 応する縁をもった修復すべき包有物のある面（力と、割れの除去が必要な縁の近 傍の面（８）及び（９）が記録されている。

この地図は記録者に利用されて、圧延によって得られる平形製品が如何なる欠陥 も持たないように修復を行うことを可能にする。

国際調査報告 ＡＮｈＪＥＸ　Ｔｏ　Ｔｈｃ、ＩＮＴＥＩ’ＬＮＡＴＩＯＮＡＬ　５ＥＡＲＣＨ ＲＩＪＯＲＴ　ＯＳ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．熱い鉄鋼半製品の欠陥を検出し記録する方法であつて、検査すべき表面に酸 素吹管の炎を所定の角度であて、吹管の適用点を所定の速度で移動し、適用点の 画像をビデオカメラで撮影して離れた画面に伝送し、観察者がとの両面から寸法 及び性質について検出した欠陥を記録することによつて検査された表面の地図を 作成することを特徴とする方法。
2. ２．吹管の軸線と検査すべき表面の平面との間の角度が５〜１５°であることを 特徴とする、請求の範囲１に記載の方法。
3. ３．吹管の適用点の移動速度が１５〜３０ｍ／分であることを特徴とする、請求 の範囲１に記載の方法。
4. ４．吹管の適用点が半製品の縦軸に対し平行な直線を描くことを特徴とする、請 求の範囲１に記載の方法。
5. ５．吹管の適用点が半製品の縦軸に対し斜線を描くことを特徴とする、請求の範 囲１に記載の方法。
6. ６．吹管の適用点が連続シーケンスによつて、半製品の縦軸に対して平行な直線 と斜線とを描くことを特徴とする、請求の範囲４及び５に記載の方法。