(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先行圧延材の後端部と後行圧延材の先端部を接合した後、熱間仕上げ圧延設備に送給して連続的に仕上げ圧延する連続熱間圧延において、
前記熱間仕上げ圧延設備の圧延状態検出信号から求められる圧延材接合部の通過時刻と圧延材幅に基づいて、該圧延材接合部の開口寸法を求める連続熱間圧延における圧延材接合部板端形状測定方法であって、
前記圧延状態検出信号が、更に、仕上げ圧延機最終スタンドの圧延荷重、仕上げ圧延機出側の板厚、板温度の少くともいずれか１つを含むことを特徴とする連続熱間圧延における圧延材接合部板端形状測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続熱間圧延における圧延材接合部板端形状測定方法に係り、特に、スラブ等の鋼片を複数本連続的に圧延する鋼片の熱間圧延に際して、鋼片同士の接合部板端形状を測定して、接合及び連続圧延の良否を監視する際に用いるのに好適な、連続熱間圧延における圧延材接合部板端形状測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、鋼片の熱間圧延ラインでは、圧延すべき鋼片を一本ずつ加熱、粗圧延、仕上げ圧延して、所望の厚さになる熱間圧延板に仕上げられていたが、このような圧延方法では、仕上げ圧延での圧延材の噛み込み不良によるラインの停止が避けられず、又、圧延材の先後端形状不良に起因した歩留り低下も著しい不利があった。
【０００３】
このため、最近では、仕上げ圧延に先立って、圧延すべき先行鋼片の後端部と後行鋼片の先端部をつなぎ合わせ、これを熱間圧延ラインに連続的に供給して圧延する連続熱間圧延方法が採用されるようになってきた。
【０００４】
鋼片同士の接合方法としては、比較的短時間で接合を終了させるため、交番磁界発生コイルを用いた誘導加熱による圧接法が考案され、実用化されている。この方法では、交番磁界の印加によって、鋼片面に渦電流が誘発され、この誘発された渦電流によって誘導加熱が生じることになるが、板幅方向の両端部の外側は、鋼片が存在しない不連続境界となるため、板中央部とは加熱状態が異なり、板幅方向端部の温度上昇は板中央部と比較して低くなる。
【０００５】
このような板幅方向の温度不均一性を改善し、全幅に亘って接合するために、磁界の発生を均一化すると共に、接合条件、例えば先行、後行鋼片を付き合わせる際の圧力や、付き合わせ移動距離（アップセット量）を適正化する対策が施されている。しかし、条件によっては、圧接による接合が不安定な部分を生じたり、板幅方向端部から中央部に向って、ある長さ分の未接合の領域が発生することもある。
【０００６】
このような部分が発生した場合、仕上げ圧延により板厚が薄くされると、図１に示すような口開き部１６が、先行鋼片１０と後行鋼片１２の接合部１４の両端に発生することになる。
【０００７】
従来、この口開き部１６の形状は、熱間圧延ラインで圧延コイルに巻取った後、別のラインに搬送し、巻戻しを行って接合部分を抽出して、目視検査や画像計測、メジャー等による実測が行われ、この形状測定量を基に、接合条件の最適化や条件変更時の監視を行っていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように一々巻戻しを行って測定する方法では、巻戻しの負荷があるだけでなく、測定にも時間がかかることから、連続的に接合する場合には、早期に接合装置の条件設定へ反映することが困難であるという問題点を有していた。
【０００９】
本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたもので、連続圧延における接合部に生じる板端口開き部の形状を、圧延直後にオンラインで測定して、接合状況を早期に接合行程へ反映させることを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、先行圧延材の後端部と後行圧延材の先端部を接合した後、熱間仕上げ圧延設備に送給して連続的に仕上げ圧延する連続熱間圧延において、前記熱間仕上げ圧延設備の圧延状態検出信号から求められる圧延材接合部の通過時刻と圧延材幅に基づいて、該圧延材接合部の開口寸法を求める連続熱間圧延における圧延材接合部板端形状測定方法であって、前記圧延状態検出信号が、更に、仕上げ圧延機最終スタンドの圧延荷重、仕上げ圧延機出側の板厚、板温度の少くともいずれか１つを含むようにして、前記課題を解決したものである。
【００１２】
実際に接合部分を圧延すると、仕上げ圧延制御のために利用されている各種計測機器、例えば圧延荷重計、板厚計、板幅計、板温計により測定される接合部分の検出信号が変化していることがわかり、その信号変化を実測することにより、接合部の通過時刻や開口形状が定量化できることが判った。そこで、本発明では、各種計測機器、例えば圧延荷重計、板厚計、板幅計、板温計等の検出信号から、接合部の通過時刻を求め、該通過時刻と板幅計による板幅位置の検出信号に基づいて、接合部の開口寸法を求めるようにしたものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１４】
本発明の実施に適した連続熱間圧延設備の一例を図２に示す。図２の設備では、粗圧延機２０の出側と仕上げ圧延機２２の入側の間に接合装置２４が配置され、先行鋼片の後端と後行鋼片の先端を接合することにより、連続的に仕上げ圧延が実施される。接合装置２４で接合された鋼片は、順次仕上げ圧延機２２で圧延され、ストリップ１８となる。このストリップ１８は、板厚計２６及び板幅計２８を通過することにより、その板厚と板幅が実測される。ストリップ１８は、更に、適当な箇所において、切断機３０で切断され、巻取装置３２によって巻取られて製品コイルとなる。
【００１５】
図３は、前記板厚計２６により実測された接合部の板厚変動チャートと、前記板幅計２８より実測された接合部の板幅変動チャートの一例を示す。図３の下段に示す板幅変動チャートは、板幅両端部の位置を、別々のラインセンサで計測し、板幅に換算して出力した結果であるので、その基になる板幅両端それぞれの位置信号が、板端形状を反映している。
【００１６】
図３上段の板厚変動チャートに示した如く、接合部で板厚変動が生じるのは、例えば接合によって盛上ったバリを研削したために表面が削られて板厚が薄くなるためであるが、板厚計２６がＸ線を利用したものである場合には、接合部分が他の場所よりも高温であるため、測定に用いるＸ線の吸収係数が異なってしまうことによる影響も含まれている。
【００１７】
以上のように、板厚や板幅の変動チャートの最小部分が、ほぼ接合部に対応することが、オフライン的に確かめられているので、板厚計２６や板幅計２８の生信号である板端位置の信号をそれぞれ処理することで、接合部の板厚計通過時刻ｔ1 及び板幅計通過時刻ｔ2 を求めることができる。
【００１８】
又、板厚計２６と板幅計２８の設置位置から、通過時刻ｔ1 、ｔ2 の測定位置間の距離Ｌ［ｍ］が予めわかっているので、次式に示す如く、上記の通過時刻ｔ1 とｔ2 の差から、該距離Ｌを通過するのに要する時間Δｔ［秒］が算出される。
【００１９】
Δｔ＝ｔ2 −ｔ1           …（１）
【００２０】
従って、前記距離Ｌ及び通過時間Δｔから、板速度Ｖ［ｍ／秒］が、次式により得られる。
【００２１】
Ｖ＝Ｌ／Δｔ          …（２）
【００２２】
図４は、板幅計２８の一方のラインセンサによる片側の板端位置変動の出力例を示したものであるが、口開き形状の代表的なパラメータである開口長さｌ1 と開口幅ｌ2 は、次のようにして求めることができる。
【００２３】
即ち、板端位置が変化して減少し始める口開き開始時刻をｔs とし、（時刻ｔ2 で）最少となった後、再び増加して定常的になった口開き終了時刻をｔe とすると、口開き部が板幅計２８を通過するのに要した時間ｔw は、次式で求められる。
【００２４】
ｔw ＝ｔe −ｔs           …（３）
【００２５】
従って、（２）、（３）式を用いることにより、開口幅ｌ2 は、次式で求められる。
【００２６】
0003689967.tif 000002
【００２７】
一方、開口長さｌ1 は、板幅計２８のラインセンサ出力値、又は、該ラインセンサ出力値から検量線等を用いて求めた補正値により、直接求めることができる。
【００２８】
以上は、板幅方向片側の板端の口開き部の測定方法について説明したが、もう一方の側についても、その板端位置を検出している板幅計２８のラインセンサ出力値と、板厚計２６による接合部通過時刻ｔ1 を用いて、同様の演算により求めることができる。なお、板幅の両側端部の口開き部の形状を測定するのが好ましいが、口開き部の形状が板の中心線に関して対称とみなせる場合等、一方端部の形状が他方端部の形状も代表していると考えられる場合には、片側のみ測定して、他方の測定を省略することも可能である。
【００２９】
図５は、本発明を実現するための装置の具体的構成例を示す。図５において、板厚計２６と板幅計２８の両端部からの生信号は、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器４０を通してマイクロコンピュータ４２に転送される。一方、トラッキング信号等は、制御演算機４４からマイクロコンピュータ４２へ送られる。マイクロコンピュータ４２では、これらの信号を基にして、ｔ1 、ｔ2 、ｔs 、ｔe 等の算出を高速で行って、接合部両端部の開口長さｌ1 、開口幅ｌ2 を求めて、出力装置４６に出力する。
【００３０】
具体的には、板厚計２６と板幅計２８の両端部それぞれの生信号の合計３つの信号を、Ａ／Ｄ変換器４０で高速Ａ／Ｄ変換して、マイクロコンピュータ４２にデータを転送して入力する。これら生信号には高周波ノイズ成分が含まれるので、例えば、帯域を決めたバンドパスフィルタリングをソフトウェアで行うことができる。
【００３１】
データの取込みは、圧延中常時行っていると記憶容量が膨大になるので、接合部が板厚計２６及び板幅計２８に到達するおよその時刻を予想して、その時刻から一定の時間の間のみ取込むようにすることができる。
【００３２】
この予想時刻は、次のようにして決める。通常、接合部の位置は、接合後、どのタイミングで何処を通過するか、制御演算機４４でトラッキング演算されている。これは、接合時の位置を基本にして、圧延機入側のメジャリングロール（図示省略）による測定や、圧延ロールの周速、先進率等を加味して推定するもので、圧延制御上も重要な情報となっている。従って、この情報を基にして、例えば板厚計信号は、仕上げ圧延機最終第ｉスタンドの１つ手前の第ｉ−１スタンドに接合部が噛み込むと予想される時刻ｔ0 i-1 用いて、次式の時間ｔの間のみ取込む。
【００３３】
ｔ0 i-1 ＋α1 ＜ｔ＜ｔ0 i-1 ＋α2           …（５）
【００３４】
ここで、α1 、α2 は、トラッキング予想誤差や仕上げ出側板速等を考慮して、安全を見込んだ値として予め決めておくことができる。
【００３５】
一方、板幅計信号は、最終第ｉスタンドに接合部が噛み込むと予想される時刻ｔ0 i を用いて、次式の時間ｔの間のみ取込む。
【００３６】
ｔ0 i ＋β1 ＜ｔ＜ｔ0 i ＋β2           …（６）
【００３７】
ここで、β1 、β2 は、α1 、α2 と同様に予め設定しておく。
【００３８】
マイクロコンピュータ４２入側のバンドパスフィルタにより処理された信号は、順次、時系列的に比較されて、最少となる時刻を探すことにより、まず板厚計通過時刻ｔ1 及び板幅計通過時刻ｔ2 が求められる。
【００３９】
次に、口開き開始時刻ｔs 及び口開き終了時刻ｔe を算出するために、板幅計通過時刻ｔ2 の時刻から順次前と後に信号を比較していき、ぞれぞれの信号の変化が、予め設定した所定値以下となる時刻を探せばよい。
【００４０】
以上の演算処理は、高速のマイクロコンピュータ４２によりソフトウェア的に行うことができる。
【００４１】
以上のようにして求められた開口寸法ｌ1 、ｌ2 の値を、ストリップを巻取った後に実測した値と比較したところ、それぞれプラスマイナス８ｍｍ、プラスマイナス１０ｍｍの誤差で一致していることが確かめられた。従って、これらの値を基にして、接合状況の早期把握を行って、接合の安定化に役立てることができた。
【００４２】
本実施形態では、板厚計通過時刻ｔ1 や板幅計通過時刻ｔ2 等の値が高精度に求められるので、これらの値により、演算によるトラッキングを補正することも可能である。
【００４３】
なお、前記説明では、板厚計２６が板幅計２８よりも上流側に配置されていたが、板幅計と板厚計の配置関係はこれに限定させず、板幅計２８が板厚計２６よりも上流側に配置されていても本発明は同様に適用することができる。
【００４４】
又、本実施形態においては、開口幅ｌ2 を得るための板幅計２８の通過時刻ｔ2 を通過時間Δｔの算出に用いているので、構成が簡略である。なお、通過時間Δｔを求める方法はこれに限定されず、例えば仕上げ圧延機２２の最終第ｉスタンドの圧延荷重計の出力や、仕上げ圧延機２２出側の仕上げ出側温度計の出力を利用して、これらのいずれかと板幅計２８の通過時刻ｔ2 により通過時間Δｔを算出したり、あるいは、板幅計２８の通過時刻ｔ2 を用いることなく、他の２点の通過時刻から通過時間Δｔを求めることも可能である。
【００４５】
なお、前記説明では、本発明が鋼板の圧延に適用されていたが、本発明の適用対象はこれに限定されず、他の金属板の圧延にも同様に適用できることは明らかである。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明によれば、仕上げ圧延設備に既設の板厚計や板幅計等を利用して、接合部の板端形状を計測することができるので、安いコストで重要なプロセス情報を早期に得ることができる。
【００４７】
又、接合の安定化に有用な情報を早期に得て、連続圧延機本来の目的である薄厚の鋼板の安定通板に役立てることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】連続熱間圧延における先行鋼片と後行鋼片の接合部の板端形状を模式的に示す平面図
【図２】本発明を実施するのに適した連続熱間圧延設備の一例の構成を示す線図
【図３】本発明の原理を説明するための、接合部板厚変動チャート及び板幅変動チャートの一例を示す線図
【図４】同じく片側の板端位置変動チャートの一例を示す線図
【図５】本発明を実施するための装置構成の例を示すブロック線図
【符号の説明】
１０…先行鋼片
１２…後行鋼片
１４…接合部
１６…口開き部
１８…ストリップ
２０…粗圧延機
２２…仕上げ圧延機
２４…接合装置
２６…板厚計
ｔ1 …板厚計通過時刻
２８…板幅計
ｔ2 …板幅計通過時刻
４０…アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器
４２…マイクロコンピュータ
Δｔ…通過時間
Ｖ…板速度
ｔs …口開き開始時刻
ｔe …口開き終了開始
ｔw …口開き部通過時間
ｌ1 …開口長さ
ｌ2 …開口幅
４４…制御演算機
【図１】
0003689967.tif 000003
【図２】
0003689967.tif 000004
【図３】
0003689967.tif 000005
【図４】
0003689967.tif 000006
【図５】
0003689967.tif 000007