(57)【要約】【課題】冷却水が飛散したり水蒸気が発生する悪環境下においても、連続鋳造中の鋳片長辺のプロフィールを正確に測定することができる連続鋳造中の鋳片プロフィールの測定方法を提供する。【解決手段】連続鋳造中の鋳片１の長辺に向けて、平面状のレーザ光線を水平面に対して傾斜させて照射し、鋳片表面におけるレーザ光線の照射位置を鋳片１の全幅にわたりカメラ３で撮影し、その照射位置の上下方向の変位に基づいて鋳片長辺のプロフィールを算出する。画像データは異常値を除いて平均化し、フィッティング処理される。【選択図】図１
2014124636.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続鋳造中の鋳片の長辺に向けて、平面状のレーザ光線を水平面に対して傾斜させて照射し、鋳片表面におけるレーザ光線の照射位置を鋳片の全幅にわたりカメラで撮影し、その照射位置の上下方向の変位に基づいて鋳片長辺のプロフィールを算出することを特徴とする連続鋳造中の鋳片プロフィールの測定方法。
【請求項２】
レーザ光線を水平面に対して１０〜２０°の角度で照射することを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造中の鋳片プロフィールの測定方法。
【請求項３】
レーザ光線が青色レーザ光線であることを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造中の鋳片プロフィールの測定方法。
【請求項４】
カメラの画像を平均化した値を用いて鋳片長辺のプロフィールを算出することを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造中の鋳片プロフィールの測定方法。
【請求項５】
異常値を除いて平均化することを特徴とする請求項４に記載の連続鋳造中の鋳片プロフィールの測定方法。
【請求項６】
平均化した値を近似曲線にてフィッティングして鋳片長辺のプロフィールを算出することを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造中の鋳片プロフィールの測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続鋳造中の鋳片プロフィールの測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鋼の連続鋳造は、鋳型の下方に配置した多数の冷却ロールにより鋳片を冷却しつつ下方に引き出し、徐々に凝固させる方法で行われる。この連続鋳造中の鋳片は、冷却ロールと接触していない部分では外側に膨らむバルジングを生じることがある。もしこのバルジングが過大になると、鋳片の表面の凝固シェルが破れて内部の溶鋼が漏れ出す大事故につながるおそれがある。
【０００３】
このため特許文献１に示すように、従来から連続鋳造中の鋳片プロフィールの測定が行なわれている。この特許文献１の方法は、連続鋳造中の鋳片の短辺側にレーザ距離計を配置し、鋳片短辺のプロフィールを直接測定する方法である。通常の連続鋳造機では冷却ロールの間隔が狭いために鋳片の長辺側ではバルジングはごく小さい。従ってこのように鋳片の短辺側のみを監視しておれば特に大きな問題は生じない。
【０００４】
しかし垂直連続鋳造機では、鋳片を垂直に引き出す構造であるため、鋳片を湾曲させながら斜めに引き出す通常の連続鋳造機よりも冷却ロールの間隔が広い。このため鋳片の長辺側でのバルジングも大きくなり、その測定を行なうことが望まれている。
【０００５】
しかし鋳片の長辺側の幅は広いため、特許文献１に示されたレーザ距離計による測定法を実施するには、レーザ距離計を水平方向に回転させて巾方向にスキャンさせる駆動機構が必要となる。ところが連続鋳造機の周辺は高温であるうえ、冷却水が飛散したり水蒸気が発生する悪環境であるため、可動部を含む測定装置を設置しても短期間で故障してしまう可能性がある。また、水滴や水蒸気によるレーザ光線の吸収や反射が発生し易いため、特許文献１に示されたレーザ距離計による測定法を長辺側に転用することは困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−３１９９２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って本発明の目的は上記した従来の問題点を解決し、冷却水が飛散したり水蒸気が発生する悪環境下において、連続鋳造中の鋳片長辺のプロフィールを正確に測定することができる連続鋳造中の鋳片プロフィールの測定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するためになされた本発明は、連続鋳造中の鋳片の長辺に向けて、平面状のレーザ光線を水平面に対して傾斜させて照射し、鋳片表面におけるレーザ光線の照射位置を鋳片の全幅にわたりカメラで撮影し、その照射位置の上下方向の変位に基づいて鋳片長辺のプロフィールを算出することを特徴とするものである。
【０００９】
本発明においては、レーザ光線を水平面に対して１０°〜２０°の角度で照射することが好ましい。またレーザ光線が青色レーザ光線であることが好ましい。
【００１０】
また、測定精度を高めるためには、カメラの画像を所定範囲において平均化した値を用いて鋳片長辺のプロフィールを算出することが好ましく、このときに異常値を除いて平均化することが好ましい。さらに平均化した値を近似曲線にてフィッティングして鋳片長辺のプロフィールを算出することが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、連続鋳造中の鋳片の長辺に向けて、平面状のレーザ光線を水平面に対して傾斜させて照射し、鋳片表面におけるレーザ光線の照射位置を鋳片の全幅にわたりカメラで撮影し、その上下方向の変位に基づいて鋳片長辺のプロフィールを算出する。このため可動部のないレーザ光線照射装置とカメラのみで、鋳片長辺のプロフィールを測定することができる。また平面状のレーザ光線を用いたため、水滴や水蒸気によるデータの欠損を容易に補うことができ、悪環境下においても鋳片長辺のプロフィールを正確に測定することができる。特に、青色レーザ光線を用いれば赤熱状態にある鋳片表面との識別が容易になる。さらに平均化やフィッティングを行なうことにより、測定精度をさらに向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に用いられる機器構成を示す概念図である。
【図２】バルジングがない場合のカメラの画像を示す説明図である。
【図３】バルジングがある場合のカメラの画像を示す説明図である。
【図４】平均化処理の説明図である。
【図５】フィッティング処理の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に本発明の実施形態を説明する。
図１は本発明に用いられる機器構成を示す概念図である。１は垂直連続鋳造機によって連続鋳造中の鋳片であり、長辺側のバルジングを誇張して表示してある。鋳片１は下方に例えば０.８ｍ/ｍｉｎ程度の速度で引き出されている。
【００１４】
鋳片１の長辺側の正面位置には、レーザ光源２とカメラ３とを収納した冷却ボックス４が設置されている。冷却ボックス４の内部は、水冷チラー５から供給される冷却水によって冷却されている。冷却ボックス４の前面は透明材質により構成されており、レーザ光源２からレーザ光線を鋳片１の長辺に向って照射することができ、またその照射位置をカメラ３により撮影できる構造である。レーザ光線は青色レーザ光線を使用し、カメラ３には青色だけを通すフィルタを設置し、赤熱状態にある鋳片表面との識別が容易に行なえるようにしておくことが好ましい。なお６はカメラ３の画像を処理してバルジング量を算出する演算装置である。また７はパージエアの供給口である。
【００１５】
レーザ光源２から照射されるレーザ光線は、水平面に対して傾斜した平面光であり、鋳片１の長辺にバルジングがない場合には、図２のように鋳片表面の照射位置Ａは水平な直線となる。この直線と同一高さとなるようにカメラ３が設置され、鋳片表面の照射位置を撮影している。なおレーザ光線の傾斜角αは１０°〜２０°とすることが好ましく、本実施形態では１５°に設定されている。１０°未満では測定誤差１mm以内の測定が困難な場合があり望ましくない。また２０°超では冷却ロールがレーザ光線測定の障害となる場合があるので望ましくない。
【００１６】
図３に示すようにバルジングによって鋳片１の表面が膨らんでいる場合には、レーザ光線の照射位置はＢ点となり、図３中の距離ＢＣ分だけ高い位置となる。このためカメラ３の画像はバルジング量に応じて元の直線Ａよりも高くなる。ＢＣ＝ＡＣtanαであるから、バルジング量ＸはＡＣ＝ＢＣ/tanαとして求めることができる。このレーザ光線を鋳片１の長辺側の全幅にわたり照射し、カメラ３で撮影することにより、鋳片１のバルジング量Ｘを全幅にわたって測定することができる。なおこのためには鋳片と冷却ボックス４との距離を２〜３ｍ程度としておくことが好ましい。
【００１７】
しかし前記したように、連続鋳造機は多量の冷却水を鋳片１に吹き付けているため、水滴や水蒸気が発生した悪環境であり、レーザ光線やその反射光が水滴や水蒸気によって拡散されたり吸収されたりすることによって、画像データの一部が欠損することがある。そこで本実施形態では以下に説明するように、画像データの平均化処理とフィッティング処理とを行い、鋳片１の長辺のプロフィールを算出している。
【００１８】
図４に示すように、例えば２０ｍｓｅｃ程度の一定時間間隔で適当枚数（この実施形態では１５枚）の画像を撮影し、各画像データを多数列（この実施形態では５００列）に分割する。そして第１列から最終列まで各列毎にソートする。ソート後、各列中の上下３０％の画像データは異常値とみなし、３０〜７０％の範囲に入る１２枚の列データを平均化する。その具体例を表１に示す。表１の単位はｍｍであり、図３のＢＣに相当する。
【００１９】
【表１】
2014124636.tif 000003
【００２０】
上記したように異常値を除いて平均化すれば、画像データの一部が欠損していてもその部分は除外されるため、正しく平均値を算出することができる。その結果、図５の上段に示す通りの平均化したプロフィールが求められる。これを近似曲線にてフィッティングすると図５の中段に示すようになる。フィッティングする関数のパラメータは、最小二乗法によって求めた平均化したプロフィールとの誤差が最小になるように決定する。この近似曲線としては多次元曲線を用いるが、最大でも６次関数を用いれば十分である。
【００２１】
最後に、フィッティングされた曲線の始端と終端とを結ぶ直線が水平になるように補正する。このようにして、冷却水が飛散したり水蒸気が発生する悪環境下においても、連続鋳造中の鋳片長辺のプロフィールを正確に測定することができる。
【００２２】
上記した本発明の効果を確認するため、中央部のバルジング量が７ｍｍである鋳片の模型を製作し、Ａ：水、蒸気ともになし、Ｂ：水あり、Ｃ：蒸気あり、Ｄ：水、蒸気ともに有りの４条件で、画像データの最大値、最小値、その差を測定した。水ありの場合にはホースから光路を遮るように散水した。蒸気ありの場合には、ドライアイスを用いてその白煙が光路を遮るようにした。
【００２３】
その結果、Ａ：水、蒸気ともになしの場合には中央部のバルジング量が７.８ｍｍと測定されたのに対し、Ｂ：水ありの場合には８.１ｍｍ、Ｃ：蒸気ありの場合には８ｍｍ、Ｄ：水、蒸気ともに有りの場合には８.２ｍｍとそれぞれ測定された。このように１ｍｍ程度の測定誤差はあるものの、光路に水や蒸気が存在する場合にも、ほぼ一定の測定結果を得ることができた。なお実機においては１０ｍｍ以上のバルジングが問題となるため、１ｍｍ程度の測定誤差は許容範囲内である。
【００２４】
以上に説明したように、本発明によれば冷却水が飛散したり水蒸気が発生する悪環境下においても、連続鋳造中の鋳片長辺のプロフィールを正確に測定することができる。この測定値を用いて鋳造条件を制御することにより、鋳片の表面の凝固シェルが破れるなどの事故を確実に防止することが可能となる。
【符号の説明】
【００２５】
１  鋳片
２  レーザ光源
３  カメラ
４  冷却ボックス
５  水冷チラー
６  演算装置
【図２】
2014124636.tif 000004
【図３】
2014124636.tif 000005
【図４】
2014124636.tif 000006
【図５】
2014124636.tif 000007
【図１】
2014124636.tif 000008