(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行する熱延鋼板の表面に付着しているスケールを水ジェット方式により脱スケールした後のスケールの存在を検知する方法であって、該熱延鋼板の表面の熱画像を、ＣＣＤカメラで波長が０．８〜２．０μｍの近赤外領域を用いて一定時間毎に鋼板の幅方向に測定して、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をスケール信号として、これを時間経過とともに算出し、該スケール信号が実験により決定したしきい値よりも大きい場合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を特徴とする熱延鋼板のスケール検知方法。
【請求項２】
走行する熱延鋼板の表面に付着しているスケールを水ジェット方式により脱スケールした後のスケールの存在を検知する方法であって、該熱延鋼板の表面の熱画像を、ＣＣＤカメラで波長が０．８〜２．０μｍの近赤外領域を用いて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。
【請求項３】
走行する熱延鋼板の表面に付着しているスケールを水ジェット方式により脱スケールした後のスケールの存在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・出力装置と、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スケール信号として、これを時間経過とともに表示する表示装置を備え、前記ＣＣＤカメラによる熱延鋼板の表面の熱画像の測定は波長が０．８〜２．０μｍの近赤外領域を用いて行われるよう構成されることを特徴とする熱延鋼板のスケール検知装置。
【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、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に付着しているスケールを水ジェット方式により脱スケールした後のスケールの存在を検知する方法であって、該熱延鋼板の表面の熱画像を、ＣＣＤカメラで波長が０．８〜２．０μｍの近赤外領域を用いて一定時間毎に鋼板の幅方向に測定して、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をスケール信号として、これを時間経過とともに算出し、該スケール信号が実験により決定したしきい値よりも大きい場合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を特徴とする。
【０００８】
また、走行する熱延鋼板の表面に付着しているスケールを水ジェット方式により脱スケールした後のスケールの存在を検知する方法であって、該熱延鋼板の表面の熱画像を、ＣＣＤカメラで波長が０．８〜２．０μｍの近赤外領域を用いて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。
【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水ジェット方式により脱スケールした後のスケールの存在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・出力装置と、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スケール信号として、これを時間経過とともに表示する表示装置を備え、前記ＣＣＤカメラによる熱延鋼板の表面の熱画像の測定は波長が０．８〜２．０μｍの近赤外領域を用いて行われるよう構成されることを特徴とする。
【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】
0003963408.tif 000002
《表注》○：感度大  △：感度小  ×：感度無し
【００１３】
ＣＣＤカメラにより近赤外領域の波長を用いて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】
ＣＣＤカメラにより近赤外領域の波長を用いて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図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、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ＣＣＤ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
【図１】
0003963408.tif 000003
【図２】
0003963408.tif 000004
【図３】
0003963408.tif 000005
【図４】
0003963408.tif 000006
【図５】
0003963408.tif 000007
【図６】
0003963408.tif 000008