(57)【要約】【課題】スラブに発生したブローホールや割れ等の表面欠陥を精度よく検出することのできるスラブ表面欠陥検出方法を提供する。【解決手段】スラブ６の幅方向に配列された複数のレーザ投光器７ａ，７ｂからスラブ６の表面にレーザ光８を照射して計測したスラブ表面の凹凸状態のデータからスラブ６に発生した表面欠陥を検出するスラブ表面欠陥検出方法であって、凹凸状態のデータが欠値となるスラブ表面のレーザ光非反射位置をレーザ光非反射位置抽出回路１１により抽出し、レーザ光非反射位置抽出回路１１により抽出されたレーザ光非反射位置がスラブ６の幅方向または長手方向に複数連続して存在するときに判定装置１２によりレーザ光非反射位置を表面欠陥の発生位置と判定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スラブの表面にレーザ光を照射して計測したスラブ表面の凹凸状態のデータから前記スラブに発生した表面欠陥を検出するスラブ表面欠陥検出方法であって、
前記凹凸状態のデータが欠値となるスラブ表面のレーザ光非反射位置を抽出し、抽出されたレーザ光非反射位置が前記スラブの幅方向または長手方向に複数連続して存在するときに前記レーザ光非反射位置を表面欠陥の発生位置と判定することを特徴とするスラブ表面欠陥検出方法。
【請求項２】
前記表面欠陥の発生位置と判定されたレーザ光非反射位置の連続する数を予め定めた閾値と比較し、前記表面欠陥の発生位置と判定されたレーザ光非反射位置の連続する数が前記閾値より小さい場合には表面欠陥をブローホールと認定し、前記表面欠陥の発生位置と判定されたレーザ光非反射位置の連続する数が前記閾値以上の場合には表面欠陥を割れと認定することを特徴とする請求項１記載のスラブ表面欠陥検出方法。
【請求項３】
スラブの表面にレーザ光を照射して計測したスラブ表面の凹凸状態のデータから前記スラブに発生した表面欠陥を検出するスラブ表面欠陥検出装置であって、
前記スラブの表面で反射したレーザ光を受光するレーザ光受光手段と、
該レーザ光受光手段で受光したレーザ光を基に前記スラブ表面の凹凸状態のデータを計測する表面凹凸状態計測手段と、
該表面凹凸状態計測手段により計測された凹凸状態のデータが欠値となるスラブ表面のレーザ光非反射位置を抽出するレーザ光非反射位置抽出手段と、
該レーザ光非反射位置抽出手段により抽出されたレーザ光非反射位置を基に前記表面欠陥の有無を判定する表面欠陥判定手段とを備え、
前記表面欠陥判定手段は、前記レーザ光非反射位置が前記スラブの幅方向または長手方向に複数連続して存在するときに前記レーザ光非反射位置を表面欠陥の発生位置と判定することを特徴とするスラブ表面欠陥検出装置。
【請求項４】
前記表面欠陥検出手段は、前記レーザ光非反射位置が前記スラブの幅方向または長手方向に複数連続して存在するときに前記レーザ光非反射位置を表面欠陥の発生位置と判定し、前記表面欠陥の発生位置と判定されたレーザ光非反射位置の連続する数が予め定めた閾値より小さい場合には表面欠陥をブローホールと判定し、前記表面欠陥の発生位置と判定されたレーザ光非反射位置の連続する数が前記閾値以上の場合には表面欠陥を割れと判定することを特徴とする請求項１記載のスラブ表面欠陥検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スラブの表面欠陥を検出する方法およびその装置に関し、特に、溶鋼を連続鋳造して得られたスラブに手入れを要する表面欠陥が発生しているか否かを検査するときに好適に用いられるスラブ表面欠陥検出方法およびスラブ表面欠陥検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、転炉などで精錬された溶鋼は、図４に示されるように、取鍋（レードル）１を経てダンディッシュ２からモールド（鋳型）３に鋳込まれる。そして、モールド３に鋳込まれた溶鋼はモールド３の下方に配置された多数のピンチローラ４の間を通過する間に表層部のみが凝固した連鋳材となり、さらに不図示の冷却水散水装置から散水される冷却水により冷却されて内部まで固化した後、切断装置５により所定の長さに切断されてスラブ６となる。
【０００３】
上記のようにして得られるスラブには、種々の表面欠陥が発生する。たとえば、溶鋼の鋳込み時に気泡が巻き込まれると、直径が０．３〜４ｍｍ程度のブローホールと称される表面欠陥がスラブ表面に発生する。また、溶鋼の凝固時に大きな曲げ応力が加わると、割れと称される表面欠陥がスラブ表面に発生する。さらに、溶鋼の鋳込み時に連続鋳造用パウダーが塊となって巻き込まれると、ブローホールや割れよりも面積の大きいノロ噛みと称される表面欠陥がスラブ表面に発生する。これらの表面欠陥はいずれもスラブの表面品質を低下させる要因となるため、溶鋼を連続鋳造して得られたスラブに手入れを要する表面欠陥が生じているか否かを検査する必要がある。
【０００４】
溶鋼を連続鋳造して得られたスラブに表面欠陥が生じているか否かを検査する方法としては、スラブ表面上の所定領域に照明光を双方向から照射する一対の照明装置と、スラブ表面で反射した照明光をスラブ表面に対しほぼ垂直方向に受光してスラブ表面を撮像する撮像装置とを用いて表面欠陥の有無を検査する方法（特許文献１参照）や、スラブの表面凹みをレーザ距離計により計測し、レーザ距離計により計測された表面凹みから割れの有無を検査する方法（特許文献２参照）などが知られている。
【特許文献１】特開２００４−２１９３５８号公報
【特許文献２】特開平２−２２４８５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された方法は、撮像装置で得られたスラブ表面画像の濃淡からスラブに発生した表面欠陥を検出しているため、検出した表面欠陥がノロ噛みであるのか、それともノロ噛み以外の表面欠陥（例えばブローホール、割れ等）であるのかを判別することができないという問題点がある。
一方、特許文献２に開示された方法は、レーザ距離計により計測された表面凹みの深さから表面欠陥の有無を検査しているため、特許文献１に開示された方法と同様に、スラブに発生した表面欠陥がブローホールや割れであるのか、それともノロ噛みであるのかを判別することができないという問題点がある。
本発明は上述した問題点に鑑みてなされたもので、スラブに発生したブローホールや割れ等の表面欠陥を精度よく検出することのできるスラブ表面欠陥検出方法およびスラブ表面欠陥検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、スラブの表面にレーザ光を照射して計測したスラブ表面の凹凸状態のデータから前記スラブに発生した表面欠陥を検出するスラブ表面欠陥検出方法であって、前記凹凸状態のデータが欠値となるスラブ表面のレーザ光非反射位置を抽出し、抽出されたレーザ光非反射位置が前記スラブの幅方向または長手方向に複数連続して存在するときに前記レーザ光非反射位置を表面欠陥の発生位置と判定することを特徴とするものである。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１記載のスラブ表面欠陥検出方法であって、前記表面欠陥の発生位置と判定されたレーザ光非反射位置の連続する数を予め定めた閾値と比較し、前記表面欠陥の発生位置と判定されたレーザ光非反射位置の連続する数が前記閾値より小さい場合には表面欠陥をブローホールと認定し、前記表面欠陥の発生位置と判定されたレーザ光非反射位置の連続する数が前記閾値以上の場合には表面欠陥を割れと認定することを特徴とするものである。
【０００８】
請求項３の発明は、スラブの表面にレーザ光を照射して計測したスラブ表面の凹凸状態のデータから前記スラブに発生した表面欠陥を検出するスラブ表面欠陥検出装置であって、前記スラブの表面で反射したレーザ光を受光するレーザ光受光手段と、該レーザ光受光手段で受光したレーザ光を基に前記スラブ表面の凹凸状態のデータを計測する表面凹凸状態計測手段と、該表面凹凸状態計測手段により計測された凹凸状態のデータが欠値となるスラブ表面のレーザ光非反射位置を抽出するレーザ光非反射位置抽出手段と、該レーザ光非反射位置抽出手段により抽出されたレーザ光非反射位置を基に前記表面欠陥の有無を判定する表面欠陥判定手段とを備え、前記表面欠陥判定手段が、前記レーザ光非反射位置が前記スラブの幅方向または長手方向に複数連続して存在するときに前記レーザ光非反射位置を表面欠陥の発生位置と判定することを特徴とするものである。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項１記載のスラブ表面欠陥検出装置であって、前記表面欠陥検出手段が、前記レーザ光非反射位置が前記スラブの幅方向または長手方向に複数連続して存在するときに前記レーザ光非反射位置を表面欠陥の発生位置と判定し、前記表面欠陥の発生位置と判定されたレーザ光非反射位置の連続する数が予め定めた閾値より小さい場合には表面欠陥をブローホールと判定し、前記表面欠陥の発生位置と判定されたレーザ光非反射位置の連続する数が前記閾値以上の場合には表面欠陥を割れと判定することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１及び請求項３の発明によると、スラブ表面の凹凸状態のデータが欠値となるスラブ表面のレーザ光非反射位置を抽出し、抽出されたレーザ光非反射位置がスラブの幅方向または長手方向に複数連続して存在するときにレーザ光非反射位置を表面欠陥の発生位置と判定することで、スラブに発生したブローホールや割れを精度よく検出することができる。
【００１１】
請求項２及び請求項４の発明によると、表面欠陥の発生位置と判定されたレーザ光非反射位置の連続する数を予め定めた閾値と比較し、表面欠陥の発生位置と判定されたレーザ光非反射位置の連続する数が閾値より小さい場合には表面欠陥をブローホールと認定し、表面欠陥の発生位置と判定されたレーザ光非反射位置の連続する数が閾値以上の場合には表面欠陥を割れと認定することで、スラブに発生したブローホールや割れをより高い精度で検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図１〜図３を参照して、本発明に係るスラブ表面欠陥検出方法およびスラブ表面欠陥検出装置について説明する。
図１は本発明の一実施形態に係るスラブ表面欠陥検出装置の概略構成を示す図であり、図１に示されるように、本発明の一実施形態に係るスラブ表面欠陥検出装置は、レーザ投光器７ａ，７ｂ、レーザ光受光手段としてのレーザ受光器９、表面凹凸状態計測手段としての表面凹凸状態計測回路１０、レーザ光非反射位置抽出手段としてのレーザ光非反射位置抽出回路１１、および表面欠陥判定手段としての判定装置１２を備えている。
【００１３】
レーザ投光器７ａ，７ｂは検査対象物であるスラブ６の表面に例えば０．１〜０．２ｍｍのビーム幅を有するスリット状のレーザ光８を投光するものであり、これらのレーザ投光器７ａ，７ｂはスラブ６の幅方向に一定間隔で配列されている。また、レーザ投光器７ａ，７ｂはスラブ６からの輻射熱が届かない位置（例えば、スラブ表面から上方に２５００ｍｍ以上離れた位置）に配置されており、従って、スラブ６の表面にはレーザ投光器７ａ，７ｂからのレーザ光８がほぼ真上から投光されるようになっている。なお、レーザ投光器７ａ，７ｂからスラブ６の表面に投光されたレーザ光はスラブ６の表面で反射した後、レーザ受光器９に入射するようになっている。
【００１４】
レーザ受光器９はスラブ６の表面で反射したレーザ光８を受光するものであり、このレーザ受光器９から出力された信号は、スラブ６の表面凹凸情報として表面凹凸状態計測回路１０に供給されるようになっている。また、レーザ受光器９はレーザ投光器７ａ，７ｂからスラブ６の表面に投光されたレーザ光８と所定の角度（例えば３０度）となるように配置されている。
【００１５】
表面凹凸状態計測回路１０はレーザ受光器９で受光したレーザ光８を基にスラブ表面の凹凸状態のデータを計測するものであり、この表面凹凸状態計測回路１０から出力された信号は、スラブ表面の凹凸状態のデータとしてレーザ光非反射位置抽出回路１１に供給されるようになっている。
レーザ光非反射位置抽出回路１１は表面凹凸状態計測回路１０により計測されたスラブ表面の凹凸状態のデータの中でレーザ光８の反射光量が欠値となるスラブ表面のレーザ光非反射位置を抽出するものであり、このレーザ光非反射位置抽出回路１１から出力された信号は、スラブ表面の欠陥位置情報として判定装置１２に供給されるようになっている。
【００１６】
判定装置１２はレーザ光非反射位置抽出回路１１により抽出されたレーザ光非反射位置を基に表面欠陥の有無等を判定するものであり、この判定装置１２は、例えば図２に示すフローチャートに従って表面欠陥の有無、種類等を判定するように構成されている。すなわち、判定装置１２は、図２に示すステップＳ１において、レーザ光８の反射光量が欠値となるレーザ光非反射位置がレーザ光非反射位置抽出回路１１によって抽出されたか否かを判定する。ここで、レーザ光８の反射光量が欠値となるレーザ光非反射位置がレーザ光非反射位置抽出回路１１によって抽出されなかった場合には、判定装置１２はスラブ６の表面にブローボールまたは割れが発生していないとステップＳ７で判定する。
【００１７】
また、レーザ光８の反射光量が欠値となるレーザ光非反射位置がレーザ光非反射位置抽出回路１１によって抽出された場合には、判定装置１２はレーザ光非反射位置抽出回路１１により抽出されたレーザ光非反射位置がスラブ６の幅方向または長手方向に連続して複数存在しているか否かをステップＳ２で判定する。ここで、レーザ光非反射位置がスラブ６の幅方向または長手方向に連続して複数存在していない場合には、判定装置１２はスラブ６の表面にブローボールまたは割れが発生していないとステップＳ７で判定する。
【００１８】
また、レーザ光非反射位置がスラブ６の幅方向または長手方向に連続して複数存在しているとステップＳ２で判定した場合には、判定装置１２はレーザ光非反射位置抽出回路１１により抽出されたレーザ光非反射位置が表面欠陥の発生位置であるとステップＳ３で判定する。そして、レーザ光非反射位置抽出回路１１により抽出されたレーザ光非反射位置が表面欠陥の発生位置であるとステップＳ３で判定した場合には、判定装置１２は表面欠陥の発生位置と判定されたレーザ光非反射位置の連続する数が所定の閾値以上であるか否かをステップＳ４で判定する。ここで、表面欠陥の発生位置と判定されたレーザ光非反射位置の連続する数が閾値以上であると判定した場合には、判定装置１２はスラブ６に発生した表面欠陥が割れであるとステップＳ５で認定する。
【００１９】
また、表面欠陥の発生位置と判定されたレーザ光非反射位置の連続する数が閾値より少ないとステップＳ４で判定した場合には、判定装置１２はスラブ６に発生した表面欠陥がブローホールであるとステップＳ６で判定する。前記閾値の値としては、レーザ光の計測間隔により変化するが、例えば、長さに換算した場合に５ｍｍ程度となる値とすればよい。
【００２０】
レーザ投光器７ａからのレーザ光８がスラブ６の表面で反射したときの状態とスラブ６の表面に発生したブローホールや割れで反射したときの状態を図３に示す。図３（ａ）に示されるように、レーザ投光器７ａからのレーザ光８がスラブ６の表面で反射すると、スラブ６の表面で反射したレーザ光８はレーザ受光器９に入射する。一方、レーザ投光器７ａからのレーザ光８がスラブ６の表面に発生したブローホールや割れで反射すると、図３（ｂ）に示されるように、ブローホールや割れで反射したレーザ光８はレーザ受光器９に入射しなくなり、これにより、レーザ受光器９の出力データは欠値となる。
【００２１】
したがって、上述のように、レーザ投光器７ａ，７ｂからスラブ６の表面にレーザ光８を照射して計測したスラブ表面の凹凸状態のデータが欠値となるスラブ表面のレーザ光非反射位置をレーザ光非反射位置抽出回路１１により抽出し、抽出されたレーザ光非反射位置がスラブ６の幅方向または長手方向に複数連続して存在するときにレーザ光非反射位置を表面欠陥の発生位置であると判定装置１２により判定することで、スラブ６の表面にノロ噛み以外の表面欠陥、つまりスラブ６の表面にブローホールや割れが発生したか否かを精度よく検出することができる。
【００２２】
なお、レーザ光非反射位置が複数連続した場合のみを欠陥発生と判定し、一点のみ存在する場合は欠陥発生と判定しないのは、欠陥以外の何らかの理由、例えばレーザ光経路の途中の塵等でレーザ光が吸収された場合等の過検出を防止するためである。
また、上述のように、表面欠陥の発生位置と判定されたレーザ光非反射位置の連続する数を予め定めた閾値と比較し、表面欠陥の発生位置と判定されたレーザ光非反射位置の連続する数が閾値より小さい場合に表面欠陥をブローホールと認定し、表面欠陥の発生位置と判定されたレーザ光非反射位置の連続する数が閾値以上の場合に表面欠陥を割れと認定することで、スラブ６の表面に発生したブローホールや割れをより高い精度で検出することができる。
【００２３】
上述した本発明の一実施形態では、レーザ投光器からのレーザ光をスラブの表面にほぼ真上から投光するようにしたが、これに限られるものではなく、レーザ投光器からのレーザ光をスラブの表面に斜め上方から投光するようにしてもよい。ただし、より高い精度で表面欠陥を検出するためには、レーザ投光器からのレーザ光をスラブの表面にほぼ真上から投光することが好ましい。
【００２４】
また、上述した本発明の一実施形態では、スラブの幅方向に配列された二つのレーザ投光器からスラブの表面にレーザ光を投光するようにしたが、これに限られるものではなく、スラブの幅寸法に応じてレーザ投光器の個数を適宜設定すればよい。
また、上述した本発明の一実施形態では、スラブの表面で反射したレーザ光を１個のレーザ受光器で受光するようにしたが、これに限られるものではなく、レーザ光受光手段としてのレーザ受光器の個数は複数個であってもよい。
【００２５】
また、上述した本発明の一実施形態では、レーザ投光器とレーザ受光器をスラブの表面に照射されたレーザ光に対し所定の角度となるように配置したが、レーザ投光器とレーザ受光器の角度は検出する必要のあるブローホールの直径や深さ、割れの深さに応じて適宜設定すればよい。
また、上述した本発明の一実施形態のように、スラブの幅方向に長いスリット状のレーザ光をスラブの表面に照射しながらスラブを長手方向に移動させてスラブ表面の凹凸状態のデータを計測してもよいし、スラブ表面に照射されたスリット状あるいはスポット状のレーザ光をスラブの幅方向や長手方向に走査してスラブ表面の凹凸状態のデータを計測してもよい。
【００２６】
上述した本発明の一実施形態では、スラブの上面側における表面欠陥の検出について記載したが、本発明はスラブの下面側における表面欠陥の検出についても同様に適用することができる。さらに、本発明の構成を、スラブの上面側及び下面側に設けることで、スラブの上下面の欠陥の検出が同時に可能となる。また、必要であれば、スラブの側面に対しても同様に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態に係るスラブ表面欠陥検出装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るスラブ表面欠陥検出方法を説明するためのフローチャートである。
【図３】レーザ投光器からのレーザ光がスラブの表面に発生したノロ噛みで反射したときの状態とスラブの表面に発生したブローホールや割れで反射したときの状態を模式的に示す図である。
【図４】溶鋼の連続鋳造設備の一例を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  取鍋
２  ダンディッシュ
３  モールド（鋳型）
４  ピンチローラ
５  切断装置
６  スラブ
７ａ，７ｂ  レーザ投光器
８  レーザ光
９  レーザ受光器（レーザ光受光手段）
１０  表面凹凸状態計測回路（表面凹凸状態計測手段）
１１  レーザ光非反射位置抽出回路（レーザ光非反射位置抽出手段）
１２  判定装置（表面欠陥判定手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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