JP2019217519A - Method for detecting void in continuous casting mold, method for determining quality of continuously cast slab, method for monitoring continuous casting facility, and void detection device in continuous casting mold - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、連続鋳造時において、連続鋳造用モールドの湯面を監視し、連続鋳造用モールド内から放出されたガス気泡のボイルを検出する連続鋳造用モールド内のボイル検出方法、これを用いた連続鋳造鋳片の品質判定方法、連続鋳造設備の監視方法、及び、連続鋳造用モールド内のボイル検出装置に関するものである。 The present invention uses a method for detecting a boil in a mold for continuous casting, which monitors the molten metal surface of the mold for continuous casting during continuous casting, and detects a boil of gas bubbles released from the inside of the mold for continuous casting. The present invention relates to a method for determining the quality of a continuous cast slab, a method for monitoring a continuous casting facility, and a device for detecting a boil in a mold for continuous casting.
金属の連続鋳造においては、連続鋳造用モールド内に、浸漬ノズルを介して溶融金属を連続的に供給し、連続鋳造用モールドのモールド壁において凝固シェルを成長させ、得られた鋳片を連続鋳造用モールドから引き抜くことにより、連続的に鋳片を製造する構成とされている。 In continuous casting of metal, molten metal is continuously supplied into a continuous casting mold through an immersion nozzle, a solidified shell is grown on a mold wall of the continuous casting mold, and the obtained slab is continuously cast. It is configured to continuously produce cast slabs by pulling out from the mold for use.
この連続鋳造時には、連続鋳造用モールド内の湯面上にモールドパウダーが添加される。このモールドパウダーは、連続鋳造用モールド内の湯面上において溶融し、モールド壁と凝固シェルとの間に流入する。そして、モールドパウダーは、モールド壁と凝固シェルとの間でパウダーフィルムを形成し、モールド壁と凝固シェルの間で潤滑作用を奏する。
また、連続鋳造時には、溶融金属中の非金属介在物等を浮上分離するために、連続鋳造用モールド内の溶融金属に対して、浸漬ノズルを介して不活性ガスを供給している。
During this continuous casting, mold powder is added to the surface of the molten metal in the continuous casting mold. This mold powder melts on the surface of the molten metal in the continuous casting mold and flows between the mold wall and the solidified shell. Then, the mold powder forms a powder film between the mold wall and the solidified shell, and exerts a lubricating action between the mold wall and the solidified shell.
In addition, at the time of continuous casting, an inert gas is supplied to the molten metal in the continuous casting mold via an immersion nozzle in order to float and separate nonmetallic inclusions and the like in the molten metal.
ここで、連続鋳造時には、連続鋳造用モールド内に供給された不活性ガスが凝集してガス気泡が粗大化し、これが湯面上で放出されることがある。この現象を「ボイル」と称する。ガス気泡のボイルが生じると、湯面上の溶融したモールドパウダーが溶融金属内に巻き込まれ、鋳片の内部品質が低下してしまうおそれがあった。
また、浸漬ノズルに孔や亀裂等が生じた場合には、浸漬ノズルを通過する溶鋼が雰囲気ガスを巻き込んでしまい、この雰囲気ガスが連続鋳造用モールド内から湯面上に放出され、上述の「ボイル」が生じることになる。
なお、連続鋳造用モールド内から放出されたガス気泡のボイルが生じた場合には、湯面上のモールドパウダーが除去され、瞬間的に溶融金属が露出する。このため、連続鋳造用モールドを観察すると、ボイルが生じた際には、瞬間的に輝度の高い領域が観察されることになる。
Here, at the time of continuous casting, the inert gas supplied into the continuous casting mold may aggregate to form gas bubbles which are released on the surface of the molten metal. This phenomenon is called “boiling”. When a boil of gas bubbles is generated, the molten mold powder on the molten metal surface is caught in the molten metal, and there is a possibility that the internal quality of the slab is deteriorated.
Further, when a hole or a crack is generated in the immersion nozzle, the molten steel passing through the immersion nozzle entrains the ambient gas, and the ambient gas is released from the inside of the continuous casting mold onto the molten metal surface, and the above-described “ "Boiling" will occur.
When a boil of gas bubbles released from the continuous casting mold occurs, the mold powder on the molten metal surface is removed, and the molten metal is instantaneously exposed. For this reason, when observing the continuous casting mold, when a boil occurs, an area with high luminance is instantaneously observed.
このため、連続鋳造時においては、連続鋳造用モールドの湯面を監視し、モールド内から放出されたガス気泡のボイルを検出することで、鋳片の表面品質及び内部品質を判定したり、設備異常を検出したりすることが可能となる。
このため、従来、連続鋳造時において、連続鋳造用モールドの湯面を監視して、ガス気泡のボイルを検出する手段が提供されている。
For this reason, during continuous casting, the surface quality and internal quality of the slab are determined by monitoring the surface of the molten metal of the mold for continuous casting and detecting the boil of gas bubbles released from the inside of the mold. An abnormality can be detected.
For this reason, conventionally, there has been provided means for monitoring the surface of the molten metal of the mold for continuous casting and detecting the boil of gas bubbles during continuous casting.
例えば、特許文献１には、鋳型内を撮像し、得られた画像信号を演算処理して、湯面上に浮上する気泡数および湯面上に発生する炎の大きさを検出し、ガスの吹き込み量を制御する方法が提案されている。
また、特許文献２には、テレビカメラによって画像を得て、記憶された画像を固定し、新たに入力される画像との画素毎の差を取り、ボイル発生有無を検知して判定処理する方法が提案されている。
For example, in Patent Literature 1, an image of the inside of a mold is taken, an obtained image signal is subjected to arithmetic processing, and the number of bubbles floating on the surface of the molten metal and the size of a flame generated on the surface of the molten metal are detected. Methods for controlling the blowing amount have been proposed.
Patent Document 2 discloses a method in which an image is obtained by a television camera, a stored image is fixed, a difference for each pixel from a newly input image is obtained, and the presence / absence of boiling is detected and determined. Has been proposed.
さらに、特許文献３には、浸漬ノズルを中心としてモールドの長辺方向の一方と他方とをそれぞれ２つのカメラで撮像し、得られた画像に対して画像処理装置により１画素当りの平均輝度値を算出し、一方のモールド内画像と他方のモールド内画像の平均輝度値との差から、片沸を検出する方法が提案されている。
また、特許文献４には、モールド内の溶鋼面を撮像して原画像データを得て、この原画像データの各画素の輝度値に応じて、ボイル発生値と非ボイル発生値とに２値化処理し、判定画像データをあらかじめ定めてある判定パターンと比較して、ボイル現象を判定する方法が提案されている。
Further, Patent Document 3 discloses that one and the other in the long side direction of a mold around an immersion nozzle are respectively imaged by two cameras, and an average luminance value per pixel is obtained from an obtained image by an image processing apparatus. Has been proposed, and one-sided boiling is detected from the difference between the average brightness value of one in-mold image and the other in-mold image.
Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-163873 discloses an image of molten steel in a mold, obtains original image data, and generates a binary value between a boil generation value and a non-boil generation value according to the luminance value of each pixel of the original image data. A method has been proposed in which a boil phenomenon is determined by performing a binning process and comparing the determination image data with a predetermined determination pattern.
さらに、特許文献５には、連続鋳造モールド内の画像を写す撮像部と、前記モールド内の画像に基づいて色彩の分布情報を解析して、前記モールド内部で発生する火炎部を検出することによって、モールド内の異常を検知する異常検知部と、を備えたモールド内監視装置が提案されている。 Further, Patent Document 5 discloses an imaging unit that captures an image in a continuous casting mold, and analysis of color distribution information based on the image in the mold to detect a flame portion generated inside the mold. An in-mold monitoring device including an abnormality detection unit for detecting an abnormality in the mold has been proposed.
ところで、連続鋳造用モールドの湯面においては、添加したモールドパウダーが燃焼することによって炎が発生している。このため、連続鋳造用モールドの湯面を撮像した画像においては、モールドパウダーの燃焼炎、および、連続鋳造用モールド内から放出されたガス気泡のボイルは、それぞれ輝度が高い部分として認識されるため、モールドパウダーの燃焼炎と、連続鋳造用モールド内から放出されたガス気泡のボイルと、を精度良く識別することは困難であった。
なお、特許文献４においては、炎とボイルとを識別してボイル判定することを目的としているが、この方法では、十分な精度で、モールドパウダーの燃焼炎と連続鋳造用モールド内から放出されたガス気泡のボイルとを、識別することは困難であった。
By the way, on the molten metal surface of the mold for continuous casting, a flame is generated by burning of the added mold powder. For this reason, in the image of the molten metal surface of the continuous casting mold, the combustion flame of the mold powder, and the boil of gas bubbles emitted from the inside of the continuous casting mold are recognized as high brightness portions. It has been difficult to accurately distinguish between the combustion flame of the mold powder and the boil of gas bubbles released from inside the continuous casting mold.
In addition, in Patent Document 4, the purpose is to discriminate a boil by discriminating a flame and a boil. However, in this method, the combustion flame of the mold powder and the discharge from the continuous casting mold are performed with sufficient accuracy. It was difficult to distinguish the boil from gas bubbles.
本発明は、前述した状況に鑑みてなされたものであって、連続鋳造用モールドの湯面を監視し、モールドパウダーの燃焼炎と、連続鋳造用モールド内から放出されたガス気泡のボイルと、を精度良く識別して、ボイルを確実に検出することが可能な連続鋳造用モールド内のボイル検出方法、この連続鋳造用モールド内のボイル検出方法を用いた連続鋳造鋳片の品質判定方法、連続鋳造設備の監視方法、及び、連続鋳造用モールド内のボイル検出装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described situation, and monitors the surface of the molten metal of the continuous casting mold, the combustion flame of the mold powder, and the boil of gas bubbles released from the inside of the continuous casting mold, Method for detecting a boil in a mold for continuous casting, which can accurately detect a boil, and a method for determining the quality of a continuous cast slab using the method for detecting a boil in the mold for continuous casting, An object of the present invention is to provide a method of monitoring a casting facility and a device for detecting a boil in a mold for continuous casting.
上記課題を解決するために、本発明に係る連続鋳造用モールド内のボイル検出方法は、連続鋳造時に連続鋳造用モールド内から放出されたガス気泡のボイルを検出する連続鋳造用モールド内のボイル検出方法であって、前記連続鋳造用モールド内を動画撮像して動画データを得る撮像ステップと、前記動画データから静止画像データを切り出す静止画像データ取得ステップと、前記静止画像データをグレースケール化し、輝度に応じて低輝度部と高輝度部とに２値化して２値化画像を得る２値化処理ステップと、前記２値化画像から前記高輝度部の輪郭データを切り出し画像として抽出する切り出し画像抽出ステップと、抽出された前記切り出し画像に基づいて、当該切り出し画像が、前記連続鋳造用モールド内から放出された前記ガス気泡のボイルに該当するか否かを判定するボイル判定ステップと、を備えていることを特徴としている。 In order to solve the above problems, a method for detecting a boil in a mold for continuous casting according to the present invention includes detecting a boil in a mold for continuous casting by detecting a boil of gas bubbles released from the mold for continuous casting during continuous casting. An imaging step of capturing a moving image in the continuous casting mold to obtain moving image data, a still image data obtaining step of cutting out still image data from the moving image data, gray-scale the still image data, A binarization processing step of binarizing a low-luminance portion and a high-luminance portion to obtain a binarized image in accordance with, and a cutout image for extracting contour data of the high-luminance portion from the binarized image as a cutout image An extraction step, based on the extracted cutout image, wherein the cutout image is the gas bubble discharged from the continuous casting mold. Is characterized in that it comprises a a boiling determination step of determining whether corresponds to boil.
この構成の連続鋳造用モールド内のボイル検出方法によれば、輝度に応じて２値化した２値化画像から前記高輝度部の輪郭データを切り出し画像として抽出する切り出し画像抽出ステップと、抽出された切り出し画像に基づいて、当該切り出し画像が、前記連続鋳造用モールド内から放出された前記ガス気泡のボイルに該当するか否かを判定するボイル判定ステップと、を備えているので、モールドパウダーの燃焼炎と、連続鋳造用モールド内から放出されたガス気泡のボイルを、精度良く識別することが可能となり、ガス気泡のボイルを確実に検出することが可能となる。 According to the method for detecting a boil in a continuous casting mold having this configuration, a cutout image extracting step of extracting the contour data of the high-brightness portion as a cutout image from a binarized image binarized in accordance with the luminance; And a boil determination step of determining whether the cut image corresponds to the boil of the gas bubbles released from the continuous casting mold based on the cut image thus obtained. The combustion flame and the boil of the gas bubbles discharged from the continuous casting mold can be accurately identified, and the boil of the gas bubbles can be reliably detected.
ここで、本発明に係る連続鋳造用モールド内のボイル検出方法においては、前記静止画像データを移動平均処理して移動平均画像データを得る移動平均処理ステップを有していてもよい。
この場合、移動平均処理ステップによって、画像のノイズを除去することができ、安定してガス気泡のボイルを検出することが可能となる。
Here, the method for detecting a boil in the mold for continuous casting according to the present invention may include a moving average processing step of obtaining a moving average image data by performing a moving average processing on the still image data.
In this case, the noise in the image can be removed by the moving average processing step, and the boil of gas bubbles can be detected stably.
また、本発明に係る連続鋳造用モールド内のボイル検出方法においては、前記ボイル判定ステップにおいては、抽出された前記切り出し画像の特徴量を用いて、当該切り出し画像が、前記連続鋳造用モールド内から放出された前記ガス気泡のボイルに該当するか否かを判定する構成とすることが好ましい。
この場合、モールドパウダーの燃焼炎と、連続鋳造用モールド内から放出されたガス気泡のボイルを、さらに精度良く識別することが可能となり、ガス気泡のボイルを確実に検出することが可能となる。
Further, in the method for detecting a boil in the continuous casting mold according to the present invention, in the boil determination step, the cutout image is extracted from the inside of the continuous casting mold by using the extracted feature amount of the cutout image. It is preferable to determine whether or not the released gas bubbles correspond to the boil.
In this case, the combustion flame of the mold powder and the boil of the gas bubbles discharged from the inside of the continuous casting mold can be more accurately identified, and the boil of the gas bubbles can be reliably detected.
さらに、本発明に係る連続鋳造用モールド内のボイル検出方法においては、前記ボイル判定ステップにおける判定ロジックが、前記切り出し画像と、正解ラベルを有する教師ラベルと、をもとに、教師あり学習手法によって構築される構成としてもよい。
この場合、前記ボイル判定ステップにおける判定ロジックが教師あり学習手法によって構築されるので、モールドパウダーの燃焼炎と、連続鋳造用モールド内から放出されたガス気泡のボイルを、さらに精度良く識別することが可能となる。
Further, in the method for detecting a boil in a mold for continuous casting according to the present invention, the determination logic in the boil determination step includes a supervised learning method based on the cutout image and a teacher label having a correct answer label. It may be configured to be constructed.
In this case, since the determination logic in the boil determination step is constructed by a supervised learning method, the combustion flame of the mold powder and the boil of the gas bubbles released from the continuous casting mold can be more accurately identified. It becomes possible.
また、本発明に係る連続鋳造用モールド内のボイル検出方法においては、前記切り出し画像の特徴量として、画素ベクトルを用いる構成としてもよい。
この場合、抽出された前記切り出し画像の特徴量として、画素ベクトルを用いているので、当該前記切り出し画像が、前記連続鋳造用モールド内から放出された前記ガス気泡のボイルに該当するか否かをさらに精度良く判定することが可能となる。
Further, in the method for detecting a boil in a mold for continuous casting according to the present invention, a configuration may be employed in which a pixel vector is used as a feature amount of the cut-out image.
In this case, since a pixel vector is used as the extracted feature amount of the cut-out image, it is determined whether the cut-out image corresponds to the boil of the gas bubbles discharged from the continuous casting mold. It is possible to make a more accurate determination.
さらに、本発明に係る連続鋳造用モールド内のボイル検出方法においては、前記切り出し画像の特徴量は、画素ベクトルをＨＯＧ特徴量に加工したものであることが好ましい。
この場合、抽出された前記切り出し画像の特徴量として、画素ベクトルをＨＯＧ特徴量に加工したものを用いているので、当該前記切り出し画像が、前記連続鋳造用モールド内から放出された前記ガス気泡のボイルに該当するか否かをより一層精度良く判定することが可能となる。
Further, in the method for detecting a boil in a mold for continuous casting according to the present invention, it is preferable that the feature amount of the cut-out image is obtained by processing a pixel vector into a HOG feature amount.
In this case, as the extracted feature amount of the cut-out image, a value obtained by processing a pixel vector into a HOG feature amount is used. Therefore, the cut-out image is generated by the gas bubbles emitted from the continuous casting mold. It is possible to determine with higher accuracy whether or not a boil is involved.
本発明の連続鋳造鋳片の品質判定方法は、上述の連続鋳造用モールド内のボイル検出方法を用いて、前記連続鋳造用モールド内から放出されたガス気泡のボイルの検出状況に応じて、得られた連続鋳造鋳片の品質を判定することを特徴としている。 The method for determining the quality of a continuous cast slab of the present invention is obtained by using the above-described method for detecting a boil in the continuous casting mold, according to the detection state of the boil of gas bubbles released from the inside of the continuous casting mold. The quality of the obtained continuous cast slab is determined.
ガス気泡のボイルが生じた場合には、モールドパウダーの巻き込みが生じているおそれがあるため、ガス気泡のボイルの検出状況によって、連続鋳造鋳片の内部品質への影響を懸念することが可能となる。
そこで、本発明の連続鋳造鋳片の品質判定方法においては、上述の連続鋳造用モールド内のボイル検出方法によって前記連続鋳造用モールド内から放出されたガス気泡のボイルを検出しているので、ガス気泡のボイルを精度良く検出することが可能となり、連続鋳造鋳片の品質判定を精度良く行うことができる。
If boil of gas bubbles occurs, there is a possibility that entrainment of mold powder may occur, so it is possible to worry about the effect on the internal quality of continuous cast slab depending on the detection situation of boil of gas bubbles. Become.
Therefore, in the method for determining the quality of a continuous cast slab of the present invention, since the boil of the gas bubbles released from the inside of the continuous casting mold is detected by the above-described method for detecting the boil in the continuous casting mold, The boil of bubbles can be detected with high accuracy, and the quality of a continuously cast slab can be determined with high accuracy.
本発明の連続鋳造設備の監視方法は、上述の連続鋳造用モールド内のボイル検出方法を用いて、前記連続鋳造用モールド内から放出されたガス気泡のボイルの検出状況に応じて、設備異常の有無を判断することを特徴としている。 The method for monitoring a continuous casting facility of the present invention uses the above-described method for detecting a boil in the continuous casting mold, and detects a facility abnormality in accordance with a detection state of the boil of gas bubbles released from the inside of the continuous casting mold. It is characterized by determining the presence or absence.
浸漬ノズルの孔空きや欠損、亀裂等の設備異常が生じた場合には、連続鋳造用モールド内に供給される溶融金属に雰囲気中のガスが巻き込まれることや、連続鋳造用モールド内での溶鋼流動が期待している様態と異なるため、前記連続鋳造用モールド内から放出されたガス気泡のボイルが健全な状態に比べて多く発生することになる。
そこで、本発明の連続鋳造設備の監視方法においては、上述の連続鋳造用モールド内のボイル検出方法によって前記連続鋳造用モールド内から放出されたガス気泡のボイルを検出しているので、ガス気泡のボイルを精度良く検出することが可能となり、連続鋳造設備異常の有無を精度良く判断することができる。
If equipment abnormality such as vacancy, breakage, cracks, etc. occurs in the immersion nozzle, the gas in the atmosphere may be caught in the molten metal supplied to the continuous casting mold, or the molten steel in the continuous casting mold Since the flow is different from the expected state, the boil of gas bubbles released from the continuous casting mold is generated more than in a healthy state.
Therefore, in the continuous casting equipment monitoring method of the present invention, since the boil of the gas bubbles released from the inside of the continuous casting mold is detected by the above-described method of detecting the boil in the continuous casting mold, the gas bubbles of the gas bubbles are detected. Boil can be detected with high accuracy, and the presence or absence of abnormality in the continuous casting equipment can be determined with high accuracy.
本発明の連続鋳造用モールド内のボイル検出装置は、連続鋳造時に連続鋳造用モールド内から放出されたガス気泡のボイルを検出する連続鋳造用モールド内のボイル検出装置であって、前記連続鋳造用モールド内を動画撮像して動画データを得る撮像手段と、前記動画データから静止画像データを切り出す静止画像データ取得手段と、前記静止画像データをグレースケール化し、輝度に応じて低輝度部と高輝度部とに２値化して２値化画像を得る２値化処理手段と、前記２値化画像から前記高輝度部の輪郭データを切り出し画像として抽出する切り出し画像抽出手段と、抽出された前記切り出し画像に基づいて、当該切り出し画像が、前記連続鋳造用モールド内から放出された前記ガス気泡のボイルに該当するか否かを判定するボイル判定手段と、を備えていることを特徴としている。 The device for detecting a boil in a mold for continuous casting of the present invention is a device for detecting a boil in a mold for continuous casting, which detects a boil of gas bubbles released from the mold for continuous casting during continuous casting, An imaging unit that obtains moving image data by capturing a moving image in the mold; a still image data obtaining unit that cuts out still image data from the moving image data; grayscales the still image data; Binarization processing means for binarizing the image into a binary image to obtain a binarized image, cut-out image extracting means for extracting the contour data of the high-brightness portion from the binary image as a cut-out image, and the extracted cut-out image A boil determining method for determining whether or not the cut-out image corresponds to the boil of the gas bubbles discharged from the continuous casting mold based on the image. It is characterized in that it comprises, when.
この構成の連続鋳造用モールド内のガス気泡検出装置によれば、輝度に応じて低輝度部と高輝度部とに２値化した２値化画像から前記高輝度部の輪郭データを切り出し画像として抽出する切り出し画像抽出手段と、抽出された前記切り出し画像に基づいて、当該切り出し画像が、前記連続鋳造用モールド内から放出された前記ガス気泡のボイルに該当するか否かを判定するボイル判定手段と、を備えているので、モールドパウダーの燃焼炎と、連続鋳造用モールド内から放出されたガス気泡のボイルを、精度良く識別することが可能となり、ガス気泡のボイルを確実に検出することが可能となる。 According to the gas bubble detection device in the continuous casting mold having this configuration, the contour data of the high-brightness portion is cut out from the binarized image binarized into a low-brightness portion and a high-brightness portion according to the brightness as an image. A cut-out image extracting unit to be extracted, and a boil determining unit that determines whether or not the cut-out image corresponds to a boil of the gas bubbles discharged from the continuous casting mold based on the extracted cut-out image. Since it is possible to accurately identify the combustion flame of the mold powder and the boil of the gas bubbles released from the continuous casting mold, it is possible to reliably detect the boil of the gas bubbles. It becomes possible.
ここで、本発明の連続鋳造用モールド内のボイル検出装置においては、前記静止画像データを移動平均処理して移動平均画像データを得る移動平均処理手段を備えている構成としてもよい。
この場合、移動平均処理手段によって、画像のノイズを除去することができ、安定してガス気泡のボイルを検出することが可能となる。
Here, the apparatus for detecting a boil in a continuous casting mold according to the present invention may include a moving average processing means for obtaining a moving average image data by performing a moving average process on the still image data.
In this case, noise of the image can be removed by the moving average processing means, and it becomes possible to stably detect the boil of gas bubbles.
また、本発明の連続鋳造用モールド内のボイル検出装置においては、前記ボイル判定手段は、抽出された前記切り出し画像の特徴量を用いて、当該切り出し画像が、前記連続鋳造用モールド内から放出された前記ガス気泡のボイルに該当するか否かを判定することが好ましい。
この場合、モールドパウダーの燃焼炎と、連続鋳造用モールド内から放出されたガス気泡のボイルを、さらに精度良く識別することが可能となり、ガス気泡のボイルを確実に検出することが可能となる。
In addition, in the boil detection device in the continuous casting mold of the present invention, the boil determination unit uses the extracted feature amount of the cut image to extract the cut image from the continuous casting mold. It is preferable to determine whether or not the gas bubble corresponds to the boil.
In this case, the combustion flame of the mold powder and the boil of the gas bubbles discharged from the inside of the continuous casting mold can be more accurately identified, and the boil of the gas bubbles can be reliably detected.
さらに、本発明の連続鋳造用モールド内のボイル検出装置においては、前記ボイル判定手段における判定ロジックが、前記切り出し画像と、正解ラベルを有する教師ラベルと、をもとに、教師あり学習手法によって構築される構成としてもよい。
この場合、前記ボイル判定手段における判定ロジックが教師あり学習手法によって構築されるので、モールドパウダーの燃焼炎と、連続鋳造用モールド内から放出されたガス気泡のボイルを、さらに精度良く識別することが可能となる。
Further, in the apparatus for detecting a boil in a continuous casting mold according to the present invention, the determination logic in the boil determination means is constructed by a supervised learning method based on the cutout image and a teacher label having a correct label. May be adopted.
In this case, since the determination logic in the boil determination means is constructed by a supervised learning method, it is possible to more accurately distinguish between the combustion flame of the mold powder and the boil of gas bubbles emitted from the continuous casting mold. It becomes possible.
また、本発明の連続鋳造用モールド内のボイル検出装置においては、前記切り出し画像の特徴量として、画素ベクトルを用いる構成としてもよい。
この場合、抽出された前記切り出し画像の特徴量として、画素ベクトルを用いているので、当該前記切り出し画像が、前記連続鋳造用モールド内から放出された前記ガス気泡のボイルに該当するか否かをさらに精度良く判定することが可能となる。
Further, in the apparatus for detecting a boil in a continuous casting mold according to the present invention, a configuration may be employed in which a pixel vector is used as a feature amount of the cut-out image.
In this case, since a pixel vector is used as the extracted feature amount of the cut-out image, it is determined whether the cut-out image corresponds to the boil of the gas bubbles discharged from the continuous casting mold. It is possible to make a more accurate determination.
さらに、本発明の連続鋳造用モールド内のボイル検出装置においては、前記切り出し画像の特徴量は、画素ベクトルをＨＯＧ特徴量に加工したものであることが好ましい。
この場合、抽出された前記前記切り出し画像の特徴量として、画素ベクトルをＨＯＧ特徴量に加工したものを用いているので、当該前記切り出し画像が、前記連続鋳造用モールド内から放出された前記ガス気泡のボイルに該当するか否かをより一層精度良く判定することが可能となる。
Further, in the apparatus for detecting a boil in a continuous casting mold according to the present invention, it is preferable that the feature amount of the cut-out image is obtained by processing a pixel vector into a HOG feature amount.
In this case, since the extracted feature amount of the cut-out image is obtained by processing a pixel vector into a HOG feature amount, the cut-out image is generated by the gas bubbles emitted from the continuous casting mold. Can be determined with higher accuracy.
上述のように、本発明によれば、連続鋳造用モールドの湯面を監視し、モールドパウダーの燃焼炎と、連続鋳造用モールド内から放出されたガス気泡のボイルと、を精度良く識別して、ボイルを確実に検出することが可能な連続鋳造用モールド内のボイル検出方法、この連続鋳造用モールド内のボイル検出方法を用いた連続鋳造鋳片の品質判定方法、連続鋳造設備の監視方法、及び、連続鋳造用モールド内のボイル検出装置を提供することができる。 As described above, according to the present invention, the molten metal surface of the continuous casting mold is monitored, and the combustion flame of the mold powder and the boil of gas bubbles released from the inside of the continuous casting mold are accurately identified. A method for detecting a boil in a continuous casting mold capable of reliably detecting a boil, a method for determining the quality of a continuous cast slab using the method for detecting a boil in the continuous casting mold, a method for monitoring a continuous casting facility, Further, it is possible to provide a device for detecting a boil in a mold for continuous casting.
以下に、本発明の実施形態について、添付した図面を参照して説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Note that the present invention is not limited to the following embodiments.
まず、図１に、本発明の実施形態である連続鋳造用モールド内のボイル検出方法を実施する連続鋳造設備の一例を示す。
この連続鋳造設備１は、取鍋２によって転炉から溶鋼を移送し、ロングノズル３を介してタンディシュ４に溶鋼を移し、このタンディシュ４において大きな介在物を浮上分離した後、浸漬ノズル２０を介して連続鋳造用モールド３０内に溶湯を供給し、連続鋳造鋳片を連続的に鋳造するものである。
First, FIG. 1 shows an example of a continuous casting facility for performing a method for detecting a boil in a continuous casting mold according to an embodiment of the present invention.
This continuous casting equipment 1 transfers molten steel from a converter by means of a ladle 2, transfers molten steel to a tundish 4 via a long nozzle 3, floats and separates large inclusions in the tundish 4, and then passes through a dipping nozzle 20 The molten metal is supplied into the continuous casting mold 30 to continuously cast a continuous cast slab.
本実施形態である連続鋳造設備１は、図２に示すように、連続鋳造用モールド３０と、この連続鋳造用モールド３０内に溶鋼を吐出する浸漬ノズル２０と、浸漬ノズル２０内の溶鋼に不活性ガスを導入する不活性ガス導入手段１０と、を備えている。
ここで、図２に示すように、タンディシュ４と浸漬ノズル２０とは、上ノズル６及びスライディングノズル７を介して接続されている。
As shown in FIG. 2, the continuous casting equipment 1 according to the present embodiment includes a continuous casting mold 30, an immersion nozzle 20 for discharging molten steel into the continuous casting mold 30, and a molten steel in the immersion nozzle 20. And inert gas introduction means 10 for introducing an active gas.
Here, as shown in FIG. 2, the tundish 4 and the immersion nozzle 20 are connected via an upper nozzle 6 and a sliding nozzle 7.
本実施形態における不活性ガス導入手段１０は、図２に示すように、上ノズル６及び浸漬ノズル２０の側壁部に設けられたガススリーブノズル１１と、このガススリーブノズル１１に不活性ガスを供給するガス供給配管１２と、を備えている。なお、本実施形態では、不活性ガスとしてアルゴンガスを導入する構成とされている。 As shown in FIG. 2, the inert gas introducing means 10 in the present embodiment includes a gas sleeve nozzle 11 provided on a side wall of the upper nozzle 6 and the immersion nozzle 20, and supplies an inert gas to the gas sleeve nozzle 11. And a gas supply pipe 12 to be used. In the present embodiment, the configuration is such that an argon gas is introduced as an inert gas.
本実施形態における浸漬ノズル２０は、図２に示すように、概略有底円筒状をなしており、縦孔部２１と、この縦孔部２１の下方に設けられた一対の吐出孔２２（２２Ａ、２２Ｂ）と、を備えている。ここで、吐出孔２２は、径方向外側に向かうにしたがい漸次下方に向かうように傾斜しており、一対の吐出孔２２（２２Ａ、２２Ｂ）が浸漬ノズル２０（縦孔部２１）の軸線に対して対称に配設されている。 As shown in FIG. 2, the immersion nozzle 20 in the present embodiment has a substantially cylindrical shape with a bottom, and has a vertical hole 21 and a pair of discharge holes 22 (22A) provided below the vertical hole 21. , 22B). Here, the discharge hole 22 is inclined so as to gradually descend toward the outside in the radial direction, and the pair of discharge holes 22 (22A, 22B) are positioned with respect to the axis of the immersion nozzle 20 (vertical hole portion 21). Are arranged symmetrically.
このような構成とされた連続鋳造設備１においては、浸漬ノズル２０を介して連続鋳造用モールド３０の鋳造空間に溶鋼が供給される。
浸漬ノズル２０を介して供給される溶鋼には、不活性ガス導入手段１０により、不活性ガスの一種であるアルゴンガスが吹き込まれている。さらに、鋳型空間内に貯留された溶鋼の上には、溶鋼の保温と凝固シェルＳと連続鋳造用モールド３０の内壁との間の潤滑性を確保するために、モールドパウダー９が供給される。
In the continuous casting facility 1 having such a configuration, molten steel is supplied to the casting space of the continuous casting mold 30 through the immersion nozzle 20.
Argon gas, which is a kind of inert gas, is blown into the molten steel supplied through the immersion nozzle 20 by the inert gas introducing means 10. Further, mold powder 9 is supplied onto the molten steel stored in the mold space in order to keep the temperature of the molten steel and to ensure lubricity between the solidified shell S and the inner wall of the continuous casting mold 30.
ここで、不活性ガス導入手段１０によって、連続鋳造用モールド３０内に供給された不活性ガスが凝集して気泡が粗大化し、これが湯面上で放出されることがある。この現象を「ボイル」と称する。このガス気泡のボイルが発生すると、湯面上の溶融したモールドパウダー９が溶鋼内に巻き込まれ、連続鋳造用鋳片の内部品質が低下してしまうおそれがあった。 Here, the inert gas supplied into the continuous casting mold 30 may be aggregated by the inert gas introducing means 10 to make bubbles coarse, which may be released on the molten metal surface. This phenomenon is called “boiling”. When the boil of the gas bubbles is generated, the molten mold powder 9 on the molten metal surface is caught in the molten steel, and the internal quality of the continuous casting slab may be deteriorated.
また、浸漬ノズル２０に孔や亀裂等が生じた場合には、浸漬ノズル２０内を通過する溶鋼に雰囲気ガスが巻き込まれることになり、この雰囲気ガスが連続鋳造用モールド３０内から湯面上に放出されて、ボイルが発生することになる。 Further, when a hole or a crack is generated in the immersion nozzle 20, the atmosphere gas is entangled in the molten steel passing through the immersion nozzle 20, and this atmosphere gas is discharged from the continuous casting mold 30 onto the molten metal surface. It will be released and boil.
ここで、連続鋳造用モールド３０内から放出されたガス気泡のボイルが生じた場合には、モールドパウダーが除去され、瞬間的に溶鋼が露出する。このため、連続鋳造用モールド３０内を観察すると、ボイルが生じた際には、瞬間的に輝度の高い領域が観察されることになる。
このため、本実施形態においては、連続鋳造用モールド３０内から放出されたガス気泡のボイルを検出する連続鋳造用モールド内のボイル検出装置５０が配設されている。
Here, when the boil of the gas bubbles released from the inside of the continuous casting mold 30 occurs, the mold powder is removed and the molten steel is instantaneously exposed. For this reason, when the inside of the continuous casting mold 30 is observed, when a boil occurs, an area having a high luminance is instantaneously observed.
For this reason, in the present embodiment, the boil detecting device 50 in the continuous casting mold that detects the boil of the gas bubbles released from the continuous casting mold 30 is provided.
なお、連続鋳造用モールド３０の湯面においては、モールドパウダー９が燃焼することによって炎が生じていることから、モールドパウダー９の燃焼炎とガス気泡のボイルがともに輝度が高い領域として観察されることになる。よって、モールドパウダー９の燃焼炎とガス気泡のボイルとを、精度良く識別する必要がある。 In addition, since the flame is generated by burning the mold powder 9 on the molten metal surface of the mold 30 for continuous casting, both the combustion flame of the mold powder 9 and the boil of the gas bubbles are observed as a region having high brightness. Will be. Therefore, it is necessary to accurately distinguish the combustion flame of the mold powder 9 from the boil of gas bubbles.
本実施形態である連続鋳造用モールド内のボイル検出装置５０は、連続鋳造用モールド３０内を動画撮像して動画データを得る撮像カメラ５１と、動画データから静止画像データを切り出す静止画像データ取得手段５２と、画像データを移動平均処理して移動平均画像データを得る移動平均処理手段５３と、移動平均画像データをグレースケール化し、輝度に応じて低輝度部と高輝度部とに２値化して２値化画像を得る２値化処理手段５４と、２値化画像から高輝度部の輪郭データを切り出し画像として抽出する切り出し画像抽出手段５５と、抽出された切り出し画像の特徴量と、予め機械学習を行うことによって得られる識別モデルと、に基づいて、当該切り出し画像が、連続鋳造用モールド３０内から放出されたガス気泡のボイルに該当するか否かを判定するボイル判定手段５６と、を備えている。 The boil detection device 50 in the continuous casting mold according to the present embodiment includes an imaging camera 51 that captures a moving image of the continuous casting mold 30 to obtain moving image data, and a still image data acquisition unit that cuts out still image data from the moving image data. 52, a moving average processing means 53 for obtaining moving average image data by performing moving average processing on the image data, and converting the moving average image data into gray scale, and binarizing the moving average image data into a low luminance portion and a high luminance portion according to luminance. A binarization processing unit 54 for obtaining a binarized image; a cutout image extracting unit 55 for extracting contour data of a high-luminance portion from the binarized image as a cutout image; a feature amount of the extracted cutout image; Based on the identification model obtained by performing the learning, the cut-out image corresponds to the boil of the gas bubbles released from the inside of the continuous casting mold 30. And determining Boyle determining means 56 whether or not Luke, and a.
本実施形態においては、コンピュータ端末５９が上記各手段を備える。具体的には以下の通りである。コンピュータ端末５９は、プロセッサやメモリを備えた情報処理装置である。コンピュータ端末５９は、プロセッサがプログラムを実行することにより、画像データ切り出し手段５２、移動平均処理手段５３、２値化処理手段５４、輪郭抽出手段５５、ボイル判定手段５６を備える装置として機能する。 In the present embodiment, the computer terminal 59 includes the above units. Specifically, it is as follows. The computer terminal 59 is an information processing device including a processor and a memory. The computer terminal 59 functions as an apparatus including an image data cutout unit 52, a moving average processing unit 53, a binarization processing unit 54, a contour extraction unit 55, and a boil determination unit 56 when the processor executes the program.
コンピュータ端末５９が備える上記各機能の一部又は全部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されても良い。コンピュータ端末５９によって実行されるプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されても良い。 Some or all of the above functions of the computer terminal 59 may be realized using hardware such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), a PLD (Programmable Logic Device), and an FPGA (Field Programmable Gate Array). The program executed by the computer terminal 59 may be recorded on a computer-readable recording medium.
コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、半導体記憶装置（例えばＳＳＤ：Solid State Drive）等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスクや半導体記憶装置等の記憶装置である。上記プログラムは、電気通信回線を介して送信されても良い。なお、コンピュータ端末５９が備える上記各機能の一部又は全部は、コンピュータ端末５９とは異なる情報処理装置によって実行されてもよい。例えば、撮像カメラ５１又はコンピュータ端末５９とネットワークを介して接続されたサーバ装置やクラウドにおいて上記各機能の一部又は全部が実装されてもよい。 The computer-readable recording medium is, for example, a portable medium such as a flexible disk, a magneto-optical disk, a ROM, a CD-ROM, a semiconductor storage device (eg, SSD: Solid State Drive), a hard disk or a semiconductor storage built in a computer system. It is a storage device such as a device. The program may be transmitted via a telecommunication line. Note that some or all of the functions provided in the computer terminal 59 may be executed by an information processing device different from the computer terminal 59. For example, some or all of the above functions may be implemented in a server device or cloud connected to the imaging camera 51 or the computer terminal 59 via a network.
ここで、本実施形態である連続鋳造用モールド内のボイル検出方法において用いられる識別モデル学習について図４を用いて説明する。 Here, the identification model learning used in the method for detecting a boil in a continuous casting mold according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
（撮像ステップＳ１０１）
まず、撮像カメラ５１を用いて、連続鋳造用モールド３０の湯面を動画撮影して動画データを動画記録部に格納する。なお、本実施形態では、図２に示すように、連続鋳造用モールド３０の長辺方向において浸漬ノズル２０の一方側と他方側の２つの撮像カメラ５１によって、それぞれ動画撮影する構成とされている。
(Imaging step S101)
First, using the imaging camera 51, the moving surface of the continuous casting mold 30 is photographed with a moving image, and the moving image data is stored in the moving image recording unit. In the present embodiment, as shown in FIG. 2, moving images are respectively captured by two imaging cameras 51 on one side and the other side of the immersion nozzle 20 in the long side direction of the continuous casting mold 30. .
（切出し画像取得ステップＳ１０２）
次に、動画記録部に格納された撮像データから、ボイルの候補の画像を切り出す。切り出し画像取得ステップＳ１０２では、以下の静止画像データ取得ステップＳ１２１と、移動平均処理ステップＳ１２２と、２値化処理ステップＳ１２３と、切り出し画像抽出ステップＳ１２４と、を実施する。
(Cutout image acquisition step S102)
Next, an image of a boil candidate is cut out from the imaging data stored in the moving image recording unit. In the cutout image acquisition step S102, the following still image data acquisition step S121, moving average processing step S122, binarization processing step S123, and cutout image extraction step S124 are performed.
（静止画像データ取得ステップＳ１２１）
動画記録部に格納された動画像データをフレームごとに静止画像データ（以下、単に「画像データ」という。）として切り出す。
(Still image data acquisition step S121)
The moving image data stored in the moving image recording unit is cut out as still image data (hereinafter, simply referred to as “image data”) for each frame.
（移動平均処理ステップＳ１２２）
次に、得られた画像データに対して移動平均処理を実施する。前段階での移動平均画像データに重み係数αを掛け、得られた画像データに重み係数（１−α）を掛けて、これを加えたものを今回の移動平均画像データとした。なお、本実施形態では、重み係数αを０．８以上０．９９以下の範囲内としている。
(Moving average processing step S122)
Next, a moving average process is performed on the obtained image data. The moving average image data in the previous stage was multiplied by a weight coefficient α, the obtained image data was multiplied by a weight coefficient (1−α), and the sum was used as the current moving average image data. In the present embodiment, the weight coefficient α is in the range from 0.8 to 0.99.
（２値化処理ステップＳ１２３）
次に、移動平均画像データから連続鋳造用モールド内湯面部分の画像（以下「部分画像」という。）を抽出し、これをグレースケール化し、輝度に応じて低輝度部と高輝度部に２値化処理して２値化画像を得る。すなわち、移動平均画像データから連続鋳造用モールド内湯面部分のみを抽出することによって図５（ａ）に示す部分画像を生成し、部分画像を、図５（ｂ）に示すようにグレースケール化し、図５（ｃ）に示すように輝度に応じて低輝度部と高輝度部に２値化して２値化画像を得た。なお、連続鋳造用モールド内湯面部分のみを抽出する処理はどのように実装されてもよい。例えば、動画像データから切り出された画像データにおいて、予め定義された所定の領域の画像を抽出することによって、部分画像が生成されてもよい。所定の領域は、撮像カメラ５１の撮像領域などに応じて予め設計者などによって定義されてもよい。
(Binary processing step S123)
Next, an image (hereinafter, referred to as a “partial image”) of the molten metal surface portion in the mold for continuous casting is extracted from the moving average image data, converted into a gray scale, and binary-coded into a low-luminance part and a high-luminance part according to luminance. To obtain a binarized image. That is, the partial image shown in FIG. 5A is generated by extracting only the inner surface of the continuous casting mold from the moving average image data, and the partial image is gray-scaled as shown in FIG. 5B. As shown in FIG. 5C, a low-luminance part and a high-luminance part were binarized to obtain a binarized image according to the luminance. The process of extracting only the molten metal surface portion in the continuous casting mold may be implemented in any manner. For example, a partial image may be generated by extracting an image of a predetermined region defined in advance from image data cut out from moving image data. The predetermined area may be defined in advance by a designer or the like according to the imaging area of the imaging camera 51 or the like.
（切り出し画像抽出ステップＳ１２４）
次に、２値化画像から高輝度部の輪郭データを抽出する。本実施形態では、Ｓｕｚｕｋｉ８５のアルゴリズムを利用し、２値化画像から高輝度部の輪郭を認識し、図５（ｄ）に示すように、認識した輪郭を含むことのできる最小の長方形（外接矩形）形状として抽出した。なお、輪郭の認識手法は、Ｓｕｚｕｋｉ８５に限定される必要は無く、他のアルゴリズム等を用いて実現されてもよい。
そして、前記抽出した長方形（外接矩形）の頂点の座標を計算し、外接矩形の頂点座標に基づき、静止画像データから高輝度部の画像（以下、切り出し画像をいう。）を切り出す。
(Cutout image extraction step S124)
Next, contour data of a high-luminance portion is extracted from the binarized image. In the present embodiment, the outline of the high-luminance portion is recognized from the binarized image using the algorithm of Suzuki 85, and as shown in FIG. 5D, the smallest rectangle (circumscribed rectangle) that can include the recognized outline is recognized. ) Extracted as shape. Note that the outline recognition method does not need to be limited to Suzuki 85, and may be realized using another algorithm or the like.
Then, the coordinates of the vertices of the extracted rectangle (circumscribed rectangle) are calculated, and an image of a high-luminance portion (hereinafter, referred to as a cutout image) is cut out from the still image data based on the vertex coordinates of the circumscribed rectangle.
（教師ラベル付与ステップＳ１０３）
上述の切り出し画像には、ガス気泡のボイル以外に、モールドパウダー９の燃焼炎も含まれるため、切り出し画像からボイルと炎を判定する識別モデルを作成する必要がある。そこで、まず、切り出し画像抽出ステップＳ１２４で抽出した複数の切り出し画像それぞれに対して、切り出し画像が、ガス気泡のボイルに該当するか否かを人が判定して教師ラベルとして付与する。切り出し画像と教師ラベルのセット（以下、教師データという。）を教師データ格納部へ格納する。
(Teacher label assignment step S103)
Since the above-described cutout image includes the combustion flame of the mold powder 9 in addition to the boil of the gas bubbles, it is necessary to create an identification model for determining the boil and the flame from the cutout image. Therefore, first, for each of the plurality of cut-out images extracted in the cut-out image extraction step S124, a person determines whether or not the cut-out image corresponds to a boil of gas bubbles, and assigns it as a teacher label. A set of the cut-out image and the teacher label (hereinafter, referred to as teacher data) is stored in the teacher data storage unit.
（特徴量計算ステップＳ１０４）
識別モデルの入力として使用する切り出し画像の特徴量を作成する。切り出し画像の特徴量には、切り出し画像の画素ベクトルや輪郭部の面積を用いることも可能であるが、本実施形態においては、切り出し画像の特徴量として、輝度の勾配方向と強度をピクセル毎に算出したものを用いており、より具体的には、ＨＯＧ（Ｈｉｓｔｇｒａｍ ｏｆ Ｏｒｉｅｎｔｅｄ Ｇｒａｄｉｅｎｔ）特徴量を用いている。
(Feature calculation step S104)
A feature amount of the cut-out image used as an input of the identification model is created. For the feature amount of the cutout image, it is possible to use the pixel vector of the cutout image or the area of the contour portion, but in the present embodiment, as the feature amount of the cutout image, the luminance gradient direction and the intensity are set for each pixel. The calculated value is used, and more specifically, a HOG (Histgram of Oriented Gradient) feature amount is used.
ここで、図６を参照して、ＨＯＧ特徴量について説明する。
まず、１つの切り出し画像を所定のサイズ（本実施例では、横４０ピクセル×縦３０ピクセルとした）に縮小・拡大する。切り出し画像、ブロック、セル、ピクセルの関係を図６（ａ）に示す。本実施例ではセルサイズを５×５ピクセル、ブロックサイズを３×３セルとした。
Here, the HOG feature amount will be described with reference to FIG.
First, one cut-out image is reduced or enlarged to a predetermined size (in this embodiment, 40 pixels horizontally × 30 pixels vertically). FIG. 6A shows the relationship among the cut-out image, block, cell, and pixel. In this embodiment, the cell size is 5 × 5 pixels and the block size is 3 × 3 cells.
次に、１セルの各ピクセルにおいて、輝度の勾配方向と強度を算出する。以降、縦方向／横方向のピクセルの位置座標をｘ、ｙとして説明する。 Next, the luminance gradient direction and intensity are calculated for each pixel of one cell. Hereinafter, the description will be made assuming that the position coordinates of the pixels in the vertical / horizontal direction are x and y.
まず、座標（ｘ，ｙ）における輝度値ベクトル［ｆｘ（ｘ，ｙ），ｆｙ（ｘ，ｙ）］を、下記式に基づき計算する。 First, the coordinates (x, y) the luminance in value vector [f x (x, y) , f y (x, y)] , and it is calculated based on the following equation.
なお、Ｌ（ｘ，ｙ）は座標（ｘ，ｙ）におけるピクセルの輝度値を表している。ｆｘ（ｘ，ｙ）は座標（ｘ，ｙ）のピクセルの左右のピクセルの輝度値の差分であり、ｆｙ（ｘ，ｙ）は座標（ｘ，ｙ）のピクセルの上下のピクセルの輝度値の差分である。 Note that L (x, y) represents the luminance value of the pixel at the coordinates (x, y). f x (x, y) is the difference between the luminance values of the left and right pixels of the pixel at the coordinates (x, y), and f y (x, y) is the luminance of the pixels above and below the pixel at the coordinates (x, y). Value difference.
次に、輝度値ベクトル［ｆｘ（ｘ，ｙ），ｆｙ（ｘ，ｙ）］の強度ｍ（ｘ，ｙ）と勾配θを、下記式に基づき計算する。輝度の勾配ベクトルを可視化した結果を図６（ｂ）に示す。 Next, the luminance value vector [f x (x, y) , f y (x, y)] intensity m (x, y) and the gradient theta, is calculated based on the following formula. FIG. 6B shows the result of visualizing the luminance gradient vector.
そして、図６（ｃ）に示すように、１セル毎に、各ピクセルで算出された勾配方向を横軸とし、勾配強度を縦軸として、ヒストグラムを作成する。本実施形態では、勾配方向θを０〜１８０°で２０°毎の９分割とし、分割領域毎の強度の和を勾配強度とした。なお、勾配方向θが１８０を超える場合には、θ−１８０として０〜１８０°の範囲内とした。すると、１セルには、９つの勾配強度ｖ（ｎ）が存在することになる。 Then, as shown in FIG. 6C, a histogram is created for each cell with the gradient direction calculated for each pixel as the horizontal axis and the gradient strength as the vertical axis. In the present embodiment, the gradient direction θ is divided into 9 at 0 ° to 180 ° every 20 °, and the sum of the intensities of the divided regions is defined as the gradient intensity. When the gradient direction θ exceeds 180, θ-180 is set in the range of 0 to 180 °. Then, one cell has nine gradient intensities v (n).
ここで、図６（ｄ）に示すように、１ブロックは３×３セルであるため、１ブロックには、３×３×９＝８１つの勾配強度が存在することになる。そして、以下の式に示すように、ブロック毎に勾配強度を正規化したものがＨＯＧ特徴量となる。 Here, as shown in FIG. 6D, one block is 3 × 3 cells, so that one block has 3 × 3 × 9 = 81 gradient intensities. Then, as shown in the following equation, the HOG feature amount is obtained by normalizing the gradient strength for each block.
ここで、ｂはブロックサイズ、Ｎは勾配分割数であり、本実施形態ではそれぞれｂ＝３、Ｎ＝９となる。εは数４の分母が０とならないために用意された定数であり、ε＝１とした。切り出し画像１枚当たりのブロック数は２４個であることから、切り出し画像1枚当たりのＨＯＧ特徴量の数は、８１×２４＝１９４４個となる。 Here, b is the block size and N is the number of gradient divisions. In the present embodiment, b = 3 and N = 9, respectively. ε is a constant prepared so that the denominator of Equation 4 does not become 0, and ε = 1. Since the number of blocks per cutout image is 24, the number of HOG feature amounts per cutout image is 81 × 24 = 1944.
（識別モデル作成ステップＳ１０５）
切り出し画像の特徴量（本実施形態においてはＨＯＧ特徴量）を入力として、切り出し画像が連続鋳造用モールド３０内から放出されたガス気泡のボイルに該当するか燃焼炎に該当するか（以降、切り出し画像のクラスという）を出力する識別モデルを、教師データ格納部に格納された複数の教師データに基づいて、機械学習手法の一つである教師あり学習によって構築し、識別モデル格納部へ格納する。教師あり学習の具体例として、Ｋ−近傍法、サポートベクターマシン、深層学習などがあるが、本実施形態ではＫ−近傍法を使用する。
(Identification model creation step S105)
With the feature amount of the cutout image (HOG feature amount in the present embodiment) as an input, whether the cutout image corresponds to a boil of gas bubbles released from the continuous casting mold 30 or a combustion flame (hereinafter, cutout) An identification model that outputs an image class) is constructed by supervised learning, which is one of the machine learning methods, based on a plurality of teacher data stored in the teacher data storage unit, and stored in the identification model storage unit. . Specific examples of supervised learning include a K-nearest neighbor method, a support vector machine, and deep learning. In the present embodiment, the K-nearest neighbor method is used.
以降では、作成した識別モデルを用いてボイルを検出する手順を、図３を参照して説明する。 Hereinafter, a procedure for detecting a boil using the created identification model will be described with reference to FIG.
（撮像ステップＳ０１）
上述した撮像ステップＳ１０１と同様に、撮像カメラ５１を用いて、連続鋳造用モールド３０の湯面を動画撮影して動画データを動画記録部に格納する。
(Imaging step S01)
As in the above-described imaging step S101, the imaging surface of the continuous casting mold 30 is photographed using the imaging camera 51, and the moving image data is stored in the moving image recording unit.
（切出し画像取得ステップＳ０２）
次に、上述した切出し画像取得ステップＳ１０２と同様に、動画記録部に格納された撮像データから、ボイルの候補の画像を切り出す。この切り出し画像取得ステップＳ０２では、静止画像データ取得ステップＳ２１と、移動平均処理ステップＳ２２と、２値化処理ステップＳ２３と、切り出し画像抽出ステップＳ２４と、を実施する。
(Cutout image acquisition step S02)
Next, as in the above-described cut-out image acquisition step S102, a boil candidate image is cut out from the imaging data stored in the moving image recording unit. In the cutout image acquisition step S02, a still image data acquisition step S21, a moving average processing step S22, a binarization processing step S23, and a cutout image extraction step S24 are performed.
ここで、静止画像データ取得ステップＳ２１と、移動平均処理ステップＳ２２と、２値化処理ステップＳ２３と、切り出し画像抽出ステップＳ２４は、それぞれ上述した静止画像データ取得ステップＳ１２１と、移動平均処理ステップＳ１２２と、２値化処理ステップＳ１２３と、切り出し画像抽出ステップＳ１２４と、同様の処理を行う。
これにより、静止画像データから高輝度部の切り出し画像を取得する。
Here, the still image data acquisition step S21, the moving average processing step S22, the binarization processing step S23, and the cut-out image extraction step S24 are respectively performed by the above-described still image data acquisition step S121 and moving average processing step S122. The same processing is performed in the binarization processing step S123 and the cut-out image extraction step S124.
As a result, a clipped image of the high-luminance portion is obtained from the still image data.
（特徴量計算ステップＳ０３）
識別モデルの入力として使用する切り出し画像の特徴量を作成する。特徴量計算ステップＳ０３では、前述した特徴量計算ステップＳ１０４と同様の処理を行う。
(Feature calculation step S03)
A feature amount of the cut-out image used as an input of the identification model is created. In the feature amount calculation step S03, the same processing as in the feature amount calculation step S104 described above is performed.
（ボイル判定ステップＳ０４）
次に、切り出し画像の特徴量と識別モデル格納部に格納されている識別モデルを用いて、切り出し画像のクラスを判定する。判定結果として、撮像時刻／切り出し画像の座標（例：矩形の頂点や重心など）／切り出し画像のクラスをボイル判定結果格納部に格納する。
(Boil determination step S04)
Next, the class of the cutout image is determined using the feature amount of the cutout image and the identification model stored in the identification model storage unit. As the determination result, the imaging time / coordinates of the cut-out image (eg, vertices of the rectangle or the center of gravity) / the class of the cut-out image are stored in the boiling determination result storage unit.
以下に、本実施形態である連続鋳造用モールド内のボイル検出方法を用いた連続鋳造鋳片の品質判定方法について説明する。
連続鋳造用モールド３０内に不活性ガス導入手段１０によって不活性ガスを供給すると、この不活性ガスの気泡が凝集して粗大化し、粗大化したガス気泡が湯面上で放出されることがある。このとき、湯面上の溶融したモールドパウダー９が溶鋼内に巻き込まれ、連続鋳造用鋳片の内部品質が低下する。
Hereinafter, a method for determining the quality of a continuous cast slab using the method for detecting a boil in a continuous casting mold according to the present embodiment will be described.
When the inert gas is supplied into the continuous casting mold 30 by the inert gas introducing means 10, the bubbles of the inert gas aggregate and become coarse, and the coarse gas bubbles may be released on the molten metal surface. . At this time, the molten mold powder 9 on the molten metal surface is caught in the molten steel, and the internal quality of the cast slab for continuous casting deteriorates.
そこで、連続鋳造用モールド３０内から放出されるガス気泡のボイルを検出することによって、連続鋳造用鋳片の内部品質を判断することが可能となるのである。例えば、図７に示すように、ガス気泡のボイルが検出された箇所において、連続鋳造用鋳片の欠陥が発生していることが確認できる。 Therefore, by detecting the boil of gas bubbles released from the inside of the continuous casting mold 30, the internal quality of the continuous casting slab can be determined. For example, as shown in FIG. 7, it can be confirmed that a defect of the cast slab for continuous casting has occurred at a position where a boil of gas bubbles has been detected.
図７は、モールド湯面を撮影し、識別モデルを用いてボイル検出した個数を調査した結果を示す。図７の例では、図８に示すようにモールド表面を２台のカメラで北側・南側から撮像し、それぞれの撮像領域をモールド厚み方向に２等分し、合計４つの領域に分けた。図７は横に前記４つの領域のグラフを並べ、縦に時経列に並べたものである。また、各々のグラフは、横軸が前記４分割した各領域をモールド幅方向に２０分割し、その位置を表している。縦軸は当該位置の特定時間内（図では１分間）のボイルの発生頻度を表している。 FIG. 7 shows a result obtained by photographing the mold surface and examining the number of boil detected using the identification model. In the example of FIG. 7, as shown in FIG. 8, the mold surface was imaged from the north side and the south side by two cameras, and each imaging area was divided into two equal parts in the mold thickness direction, and divided into a total of four areas. FIG. 7 is a graph in which the graphs of the four regions are arranged horizontally and arranged vertically in a time-series. In each graph, the abscissa indicates the position of each of the four divided areas divided into 20 in the mold width direction. The vertical axis represents the frequency of occurrence of boil within a specific time (one minute in the figure) at the position.
次に、本実施形態である連続鋳造用モールド内のボイル検出方法を用いた連続鋳造設備１の監視方法について説明する。
浸漬ノズル２０に孔や亀裂等が生じると、浸漬ノズル２０を通過する溶鋼に雰囲気ガスを巻き込んでしまい、この雰囲気ガスが連続鋳造用モールド３０内から湯面上に放出され、ガス気泡のボイルが生じることになる。
Next, a method of monitoring the continuous casting equipment 1 using the method for detecting a boil in the mold for continuous casting according to the present embodiment will be described.
If a hole or a crack is generated in the immersion nozzle 20, an ambient gas is drawn into the molten steel passing through the immersion nozzle 20, and the ambient gas is released from the inside of the continuous casting mold 30 onto the molten metal surface, and the boil of gas bubbles is generated. Will happen.
そこで、連続鋳造用モールド内から放出されるガス気泡のボイルを検出することによって、連続鋳造設備の異常を検知することが可能となるのである。例えば、図９は、図７と同様に、ある時期の北Ｌ面、Ｆ面のボイル発生状況を示した図である。図９に示すように、北Ｌ面の１０分以降、徐々にボイルの発生頻度が増えている。これも調査した結果、浸漬ノズル２０の穴開きが生じていたことが判明した。 Therefore, by detecting the boil of gas bubbles released from the continuous casting mold, it is possible to detect an abnormality in the continuous casting equipment. For example, FIG. 9 is a diagram showing the state of occurrence of boiling on the north L and F planes at a certain time, as in FIG. As shown in FIG. 9, the occurrence frequency of the boil gradually increases after 10 minutes on the north L side. As a result of the investigation, it was found that the immersion nozzle 20 had a hole.
以上のような構成とされた本実施形態である連続鋳造用モールド内のボイル検出方法によれば、輝度に応じて低輝度部と高輝度部に２値化処理した２値化画像から高輝度部の輪郭データを切り出し画像として抽出する切り出し画像抽出ステップＳ２４と、抽出された切り出し画像の特徴量と予め機械学習を行うことによって得られる識別モデルと、に基づいて、当該輪郭データが、連続鋳造用モールド３０内から放出されたガス気泡のボイルに該当するか否かを判定するボイル判定ステップＳ０４と、を備えているので、予め機械学習を行うことによって得られる識別モデルに基づいて、モールドパウダー９の燃焼炎と、ガス気泡のボイルを、精度良く識別することが可能となり、ガス気泡のボイルを確実に検出することが可能となる。 According to the method for detecting a boil in the continuous casting mold according to the present embodiment having the above-described configuration, a high-brightness part is converted from a binary image into a low-brightness part and a high-brightness part according to the brightness. Based on the cut-out image extraction step S24 for extracting the contour data of the part as a cut-out image, and the feature amount of the extracted cut-out image and an identification model obtained by performing machine learning in advance, the contour data is continuously cast. And a boil determination step S04 for determining whether or not the boil corresponds to a boil of gas bubbles released from the inside of the molding mold 30. Therefore, based on an identification model obtained by performing machine learning in advance, mold powder is used. The combustion flame of No. 9 can be accurately distinguished from the boil of gas bubbles, and the boil of gas bubbles can be detected reliably.
また、本実施形態においては、抽出された切り出し画像の特徴量として、輝度の勾配方向と強度をピクセル毎に算出したものを用いており、さらに具体的には、ＨＯＧ特徴量を用いているので、予め機械学習を行うことによって得られる識別モデルに基づいて、当該輪郭データが、連続鋳造用モールド３０内から放出されたガス気泡のボイルに該当するか否かを、さらに精度良く判定することが可能となる。 Further, in the present embodiment, the feature amount of the extracted cut-out image obtained by calculating the luminance gradient direction and the intensity for each pixel is used. More specifically, the HOG feature amount is used. Based on an identification model obtained by performing machine learning in advance, it can be determined with higher accuracy whether or not the contour data corresponds to a boil of gas bubbles discharged from the inside of the continuous casting mold 30. It becomes possible.
さらに、本実施形態である連続鋳造鋳片の品質判定方法によれば、本実施形態である連続鋳造用モールド内のボイル検出方法によって、連続鋳造用モールド３０内から放出されたガス気泡のボイルを検出しているので、ガス気泡のボイルを精度良く検出することが可能となる。そして、このボイルの発生状況に応じて、連続鋳造鋳片の品質判定を精度良く行うことができる。 Further, according to the method for determining the quality of the continuous cast slab according to the present embodiment, the boil of the gas bubbles released from the inside of the continuous casting mold 30 is detected by the method for detecting the boil in the continuous casting mold according to the present embodiment. Since the detection is performed, the boil of gas bubbles can be detected with high accuracy. Then, the quality of the continuous cast slab can be accurately determined in accordance with the state of occurrence of the boiling.
また、本実施形態である連続鋳造設備の監視方法によれば、本実施形態である連続鋳造用モールド内のボイル検出方法によって、連続鋳造用モールド３０内から放出されたガス気泡のボイルを検出しているので、浸漬ノズル２０に孔や亀裂等が生じた場合でも精度よく検出できることが可能であり、連続鋳造設備１の異常の有無を精度良く判断することができる。 Further, according to the continuous casting equipment monitoring method of the present embodiment, the boiling of the gas bubbles released from the continuous casting mold 30 is detected by the method of detecting the boiling in the continuous casting mold of the present embodiment. Therefore, it is possible to accurately detect even when a hole, a crack, or the like occurs in the immersion nozzle 20, and it is possible to accurately determine whether or not there is an abnormality in the continuous casting equipment 1.
本実施形態である連続鋳造用モールド内のボイル検出装置によれば、輝度に応じて低輝度部と高輝度部に２値化処理した２値化画像から高輝度部の輪郭データを切り出し画像として抽出する切り出し画像抽出手段５５と、抽出された切り出し画像の特徴量と予め機械学習を行うことによって得られる識別モデルとに基づいて、当該切り出し画像が、連続鋳造用モールド３０内から放出されたガス気泡のボイルに該当するか否かを判定するボイル判定手段５６と、を備えているので、予め機械学習を行うことによって得られる識別モデルにより、モールドパウダー９の燃焼炎と、ガス気泡のボイルを、精度良く識別することが可能となり、ガス気泡のボイルを確実に検出することが可能となる。 According to the boiling detection device in the continuous casting mold according to the present embodiment, the contour data of the high luminance portion is cut out from the binarized image obtained by binarizing the low luminance portion and the high luminance portion in accordance with the luminance as an image. Based on the cut-out image extracting means 55 to be extracted, and the feature amount of the extracted cut-out image and an identification model obtained by performing machine learning in advance, the cut-out image is extracted from the gas discharged from the continuous casting mold 30. A boil determining means 56 for determining whether the boil corresponds to a bubble boil. Therefore, the combustion flame of the mold powder 9 and the boil of gas bubbles are determined by an identification model obtained by performing machine learning in advance. Thus, it is possible to identify with high accuracy, and it is possible to reliably detect the boil of gas bubbles.
以上、本発明の実施形態である連続鋳造用モールド内のボイル検出方法、連続鋳造鋳片の品質判定方法、連続鋳造設備の監視方法、連続鋳造用モールド内のボイル検出装置について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。 The method for detecting a boil in a mold for continuous casting, a method for determining the quality of a continuous cast slab, a method for monitoring a continuous casting facility, and a device for detecting a boil in a continuous casting mold according to an embodiment of the present invention have been described above. The invention is not limited to this, and can be appropriately modified without departing from the technical idea of the invention.
例えば、本実施形態では、切り出し画像抽出ステップＳ２４において、Ｓｕｚｕｋｉ８５のアルゴリズムを利用し、２値化画像から高輝度部の輪郭データを抽出するものとして説明したが、これに限定されることはなく、他のアルゴリズムを利用して高輝度部の輪郭データを抽出してもよい。
また、切り出し画像の特徴量としてＨＯＧ特徴量を用いたものとして説明したが、これに限定されることはなく、他の特徴量を用いてもよい。
For example, in the present embodiment, in the cut-out image extraction step S24, the outline data of the high luminance portion is extracted from the binarized image using the algorithm of Suzuki 85, but the present invention is not limited to this. The contour data of the high-luminance part may be extracted using another algorithm.
Further, the description has been made assuming that the HOG feature amount is used as the feature amount of the cut-out image. However, the present invention is not limited to this, and another feature amount may be used.
さらに、本実施形態では、図１及び図２に示す連続鋳造設備を例に挙げて説明したが、これに限定されることはなく、他の構成の連続鋳造設備に適用してもよい。 Further, in the present embodiment, the continuous casting facility shown in FIGS. 1 and 2 has been described as an example, but the present invention is not limited to this, and may be applied to a continuous casting facility having another configuration.
３０ 連続鋳造用モールド
５０ 連続鋳造用モールド内のボイル検出装置
５１ 撮像カメラ（撮像手段）
５２ 静止画像データ取得手段
５３ 移動平均処理手段
５４ ２値化処理手段
５５ 輪郭抽出手段
５６ ボイル判定手段
Ｓ０１ 撮像ステップ
Ｓ２１ 静止画像データ取得ステップ
Ｓ２２ 移動平均処理ステップ
Ｓ２３ ２値化処理ステップ
Ｓ２４ 切り出し画像抽出ステップ
Ｓ０４ ボイル判定ステップ
Reference Signs List 30 Mold for continuous casting 50 Boil detector 51 in mold for continuous casting 51 Imaging camera (imaging means)
52 Still Image Data Acquisition Means 53 Moving Average Processing Means 54 Binarization Processing Means 55 Outline Extraction Means 56 Boil Determination Means S01 Imaging Step S21 Still Image Data Acquisition Step S22 Moving Average Processing Step S23 Binarization Processing Step S24 Cutout Image Extraction Step S04 Boyle determination step
Claims (14)
前記連続鋳造用モールド内を動画撮像して動画データを得る撮像ステップと、
前記動画データから静止画像データを切り出す静止画像データ取得ステップと、
前記静止画像データをグレースケール化し、輝度に応じて低輝度部と高輝度部とに２値化して２値化画像を得る２値化処理ステップと、
前記２値化画像から前記高輝度部の輪郭データを切り出し画像として抽出する切り出し画像抽出ステップと、
抽出された前記切り出し画像に基づいて、当該切り出し画像が、前記連続鋳造用モールド内から放出された前記ガス気泡のボイルに該当するか否かを判定するボイル判定ステップと、
を備えていることを特徴とする連続鋳造用モールド内のボイル検出方法。 A method for detecting a boil in a continuous casting mold for detecting a boil of gas bubbles released from the continuous casting mold during continuous casting,
An imaging step of obtaining moving image data by imaging a moving image in the continuous casting mold;
A still image data obtaining step of cutting out still image data from the moving image data,
A binarization processing step of converting the still image data into grayscale and binarizing the still image data into a low-luminance part and a high-luminance part according to luminance to obtain a binarized image;
A cut-out image extraction step of extracting the contour data of the high-luminance portion from the binary image as a cut-out image;
Based on the extracted cutout image, the cutout image is a boil determination step of determining whether the cutout image corresponds to the boil of the gas bubbles discharged from the continuous casting mold,
A method for detecting a boil in a continuous casting mold, comprising:
前記連続鋳造用モールド内を動画撮像して動画データを得る撮像手段と、
前記動画データから静止画像データを切り出す静止画像データ取得手段と、
前記静止画像データをグレースケール化し、輝度に応じて低輝度部と高輝度部とに２値化して２値化画像を得る２値化処理手段と、
前記２値化画像から前記高輝度部の輪郭データを切り出し画像として抽出する切り出し画像抽出手段と、
抽出された前記切り出し画像に基づいて、当該切り出し画像が、前記連続鋳造用モールド内から放出された前記ガス気泡のボイルに該当するか否かを判定するボイル判定手段と、
を備えていることを特徴とする連続鋳造用モールド内のボイル検出装置。 A boil detection device in the mold for continuous casting that detects a boil of gas bubbles released from the mold for continuous casting during continuous casting,
Imaging means for obtaining moving image data by moving image capturing the inside of the continuous casting mold,
Still image data acquisition means for cutting out still image data from the moving image data,
Binarization processing means for converting the still image data into grayscale and binarizing the still image data into a low-luminance part and a high-luminance part according to luminance to obtain a binarized image;
A cut-out image extracting means for extracting the outline data of the high-luminance portion from the binary image as a cut-out image;
Based on the extracted cut-out image, the cut-out image, boil determination means to determine whether or not corresponds to the boil of the gas bubbles released from the continuous casting mold,
A device for detecting a boil in a continuous casting mold, comprising:
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