(57)【要約】【課題】Ｈ形鋼の長手方向の形状（曲がり、反り）を圧延ラインで走行中に測定することができるＨ形鋼の形状測定方法を提供する。【解決手段】左右方向に配した一対の距離センサＣ１、Ｃ２あるいは上下方向に配した一対の距離センサＢ１、Ｂ２を用いて、走行中のＨ形鋼１０を所定の算出区間に渡って測定し、その測定結果に基づいて、Ｈ形鋼１０の長手方向の形状（曲がり、反り）を算出する。【選択図】図２
2006234540.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｈ形鋼の走行方向に直交する水平方向に所定の間隔を開けて一対の距離センサを配し、走行中のＨ形鋼に対して、一方の距離センサで一方のフランジ外面までの距離を測定し、他方の距離センサで他方のフランジ外面までの距離を測定し、それらの測定値から当該Ｈ形鋼の曲がり量を検出するＨ形鋼の形状測定方法であって、
Ｈ形鋼の長手方向の所定区間に渡って、前記一対の距離センサでそれぞれのフランジ外面までの距離を測定し、その測定値から長手方向の各測定位置におけるウェブ高さ中央位置を算出し、算出した長手方向の各測定位置におけるウェブ高さ中央位置のデータについて、前記所定区間の開始位置と終了位置のデータを直線で結んで１次近似直線を求めるとともに、前記所定区間の各データを２次曲線で近似して２次近似曲線を求め、前記１次近似直線と前記２次近似曲線との前記所定区間の偏差から当該Ｈ形鋼の曲がり量を算出することを特徴とするＨ形鋼の形状測定方法。
【請求項２】
前記所定区間の中央部における偏差を当該Ｈ形鋼の曲がり量とすることを特徴とする請求項１に記載のＨ形鋼の形状測定方法。
【請求項３】
前記所定区間で絶対値が最大となる偏差を当該Ｈ形鋼の曲がり量とすることを特徴とする請求項１に記載のＨ形鋼の形状測定方法。
【請求項４】
Ｈ形鋼の走行方向に直交する垂直方向に所定の間隔を開けて一対の距離センサを配し、走行中のＨ形鋼に対して、上方の距離センサでウェブ上面までの距離を測定し、下方の距離センサでウェブ下面までの距離を測定し、それらの測定値から当該Ｈ形鋼の反り量を検出するＨ形鋼の形状測定方法であって、
Ｈ形鋼の長手方向の所定区間に渡って、前記一対の距離センサでそれぞれウェブ上面とウェブ下面までの距離を測定し、その測定値から長手方向の各測定位置におけるウェブ厚さ中央位置を算出し、算出した長手方向の各測定位置におけるウェブ厚さ中央位置のデータについて、前記所定区間の開始位置と終了位置のデータを直線で結んで１次近似直線を求めるとともに、前記所定区間の各データを２次曲線で近似して２次近似曲線を求め、前記１次近似直線と前記２次近似曲線との前記所定区間の偏差から当該Ｈ形鋼の反り量を算出することを特徴とするＨ形鋼の形状測定方法。
【請求項５】
前記所定区間の中央部における偏差を当該Ｈ形鋼の反り量とすることを特徴とする請求項４に記載のＨ形鋼の形状測定方法。
【請求項６】
前記所定区間で絶対値が最大となる偏差を当該Ｈ形鋼の反り量とすることを特徴とする請求項４に記載のＨ形鋼の形状測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧延されたＨ形鋼の形状（曲がり、反り）を測定するためのＨ形鋼の形状測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
多くのＨ形鋼は、高温のビレットやブルームをブレイクダウンミル、ユニバーサルミル、エッジャといった圧延機を用いて熱間圧延することで製造される。
【０００３】
その際に、熱間圧延ラインでは、圧延後のＨ形鋼の寸法を測定し、その測定寸法と目標寸法とを比較して、必要があれば圧延機の圧下設定を修正するようにしている。
【０００４】
従来、このような寸法測定は、圧延後のＨ形鋼の所定個所を熱鋸で切断して測定用断面サンプルを採取し、採取した測定用断面サンプルを検査員が測定することで行われていたが、近年、熱間圧延ライン上に設置された走間寸法測定装置によって圧延ラインを走行中のＨ形鋼の寸法を測定することが行われるようになってきた（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
走間寸法測定装置は、レーザ距離計や光波距離計等の距離センサを備えており、その距離センサによって、図１に示すウェブ厚（ｔ1、ｔ1’）、フランジ幅（Ｂ１、Ｂ２）、ウェブ高さ（Ｗ）、中心偏り（Ｓ１、Ｓ２）といったＨ形鋼の断面各部の寸法を測定するようになっている。
【特許文献１】特開平０６−１７４４３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
Ｈ形鋼の圧延では、圧延機の圧下設定が適切でないと、左右あるいは上下の圧下バランスが崩れて、圧延後のＨ形鋼に長手方向での曲がりや反りが発生する。なお、ここでは、曲がりとは走行方向に対して左右に曲がることを表し、反りとは走行方向に対して上下に曲がることを表す。
【０００７】
従来の走間寸法測定装置は、ウェブ厚、フランジ幅、ウェブ高さ、中心偏りといったＨ形鋼の断面各部の寸法を測定しているが、曲がりや反りといったＨ形鋼の長手方向の形状を測定するものがなかった。
【０００８】
このことより、曲がりや反りを抑止するために必要な圧延機の圧下設定の微調整ができないという問題や、下工程（精整工程）において、別途、曲がりや反りを測定する装置が必要であったり、作業者が人力で測定又は検査することが必要になるという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、Ｈ形鋼の長手方向の形状（曲がり、反り）を圧延ラインで走行中に測定することができるＨ形鋼の形状測定方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有する。
【００１１】
［１］Ｈ形鋼の走行方向に直交する水平方向に所定の間隔を開けて一対の距離センサを配し、走行中のＨ形鋼に対して、一方の距離センサで一方のフランジ外面までの距離を測定し、他方の距離センサで他方のフランジ外面までの距離を測定し、それらの測定値から当該Ｈ形鋼の曲がり量を検出するＨ形鋼の形状測定方法であって、
Ｈ形鋼の長手方向の所定区間に渡って、前記一対の距離センサでそれぞれのフランジ外面までの距離を測定し、その測定値から長手方向の各測定位置におけるウェブ高さ中央位置を算出し、算出した長手方向の各測定位置におけるウェブ高さ中央位置のデータについて、前記所定区間の開始位置と終了位置のデータを直線で結んで１次近似直線を求めるとともに、前記所定区間の各データを２次曲線で近似して２次近似曲線を求め、前記１次近似直線と前記２次近似曲線との前記所定区間の偏差から当該Ｈ形鋼の曲がり量を算出することを特徴とするＨ形鋼の形状測定方法。
【００１２】
［２］前記所定区間の中央部における偏差を当該Ｈ形鋼の曲がり量とすることを特徴とする前記［１］に記載のＨ形鋼の形状測定方法。
【００１３】
［３］前記所定区間で絶対値が最大となる偏差を当該Ｈ形鋼の曲がり量とすることを特徴とする前記［１］に記載のＨ形鋼の形状測定方法。
【００１４】
［４］Ｈ形鋼の走行方向に直交する垂直方向に所定の間隔を開けて一対の距離センサを配し、走行中のＨ形鋼に対して、上方の距離センサでウェブ上面までの距離を測定し、下方の距離センサでウェブ下面までの距離を測定し、それらの測定値から当該Ｈ形鋼の反り量を検出するＨ形鋼の形状測定方法であって、
Ｈ形鋼の長手方向の所定区間に渡って、前記一対の距離センサでそれぞれウェブ上面とウェブ下面までの距離を測定し、その測定値から長手方向の各測定位置におけるウェブ厚さ中央位置を算出し、算出した長手方向の各測定位置におけるウェブ厚さ中央位置のデータについて、前記所定区間の開始位置と終了位置のデータを直線で結んで１次近似直線を求めるとともに、前記所定区間の各データを２次曲線で近似して２次近似曲線を求め、前記１次近似直線と前記２次近似曲線との前記所定区間の偏差から当該Ｈ形鋼の反り量を算出することを特徴とするＨ形鋼の形状測定方法。
【００１５】
［５］前記所定区間の中央部における偏差を当該Ｈ形鋼の反り量とすることを特徴とする前記［４］に記載のＨ形鋼の形状測定方法。
【００１６】
［６］前記所定区間で絶対値が最大となる偏差を当該Ｈ形鋼の反り量とすることを特徴とする前記［４］に記載のＨ形鋼の形状測定方法。
【発明の効果】
【００１７】
本発明においては、水平方向又は垂直方向に配した一対の距離センサを用いて、走行中のＨ形鋼を所定区間に渡って測定し、その測定結果に基づいて、当該Ｈ形鋼の長手方向の形状（曲がり、反り）を検出するようにしているので、作業員の人力による測定や検査が不要となる。また、曲がりや反りの検出結果を次の圧延材に対する圧延機の圧下設定にフィードバックすることが可能となり、品質向上の効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図２は、この実施形態において用いる、走行中のＨ形鋼を測定するための走間寸法測定装置の概要図である。
【００２０】
図２に示すように、この実施形態において用いる走間寸法測定装置１１では、門型の架台１２に左右１組のＣフレーム１３が取り付けられており、それぞれのＣフレーム１３に、上下１対の２次元レーザ距離計Ａ１、Ａ２（又は、Ａ３、Ａ４）と、上下１対の１次元レーザ距離計Ｂ１、Ｂ２（又は、Ｂ３、Ｂ４）が搭載されているとともに、左右のＣフレーム１３に、左右１対となる１次元レーザ距離計Ｃ１、Ｃ２がそれぞれ搭載されている。
【００２１】
そして、２次元レーザ距離計Ａ１、Ａ２（及び、Ａ３、Ａ４）によってフランジ幅及び脚長（中心偏り）を測定し、１次元レーザ距離計Ｂ１、Ｂ２（及び、Ｂ３、Ｂ４）によってウェブ厚を測定し、１次元レーザ距離計Ｃ１、Ｃ２によってウェブ高さを測定することができるようになっている。
【００２２】
なお、測定するＨ形鋼１０のサイズに対応して、昇降シリンダ１４と横行シリンダ１５で、Ｃフレーム１３の位置を調整できるようにしている。
【００２３】
上記のように構成された走間寸法測定装置１１を用いて、Ｈ形鋼１０の長手方向の形状（曲がり、反り）を検出する手順を以下に述べる。
【００２４】
まず、曲がりの求め方について示す。ここでは、１次元レーザ距離計Ｃ１、Ｃ２を用いる。
【００２５】
（１）走行中のＨ形鋼１０に対して、左側の距離センサＣ１で左側のフランジ外面までの距離を測定し、右側の距離センサＣ２で右側のフランジ外面までの距離を測定し、左側の距離センサＣ１の測定値Ｌ１と右側の距離センサＣ２の測定値Ｌ２から、下記１式によって、ウェブ高さＷを算出する。すなわち、
Ｗ＝ＳＷ−（Ｌ１＋Ｌ２）    ……１式
ここで、ＳＷは、距離センサＣ１と距離センサＣ２の間隔である。
【００２６】
（２）次に、距離センサＣ１、Ｃ２のいずれか一方の測定値に、ここでは、距離センサＣ１の測定値Ｌ１に、上記（１）で求めたウェブ高さＷの１／２を加える。これによって、距離センサＣ１からウェブ高さ中央までの距離（ウェブ高さ中央位置）Ｍが求まる。すなわち、
Ｍ＝Ｌ１＋Ｗ／２    ……２式
となる。
【００２７】
（３）上記（１）、（２）を、曲がりを求めたい長手方向の所定区間（曲がり算出区間）に渡って、所定のサンプリングピッチで行う。これによって、各サンプリングタイミングｉ＝1〜ｎにおいて、長手方向の各測定位置Ｌ（ｉ）でのウェブ高さ中央位置Ｍ（ｉ）が求まる。なお、長手方向の各測定位置Ｌ（ｉ）は、開始位置を原点にした長手方向の位置であり、例えば、Ｈ形鋼を搬送する搬送ロールの回転信号（パルス信号）や搬送速度とサンプリングピッチから求める。図３は、その状況を示したものであり、ここでは、曲がり算出区間として、クロップを除いた長手方向先端の５ｍの区間で測定している。データサンプリングは、搬送ロールの回転信号に同期しており、長手方向空間分解能は７０ｍｍである。
【００２８】
（４）上記（３）で求めた長手方向の各測定位置Ｌ（ｉ）とその位置におけるウェブ高さ中央位置Ｍ（ｉ）のデータについて、図４に示すように、２次元座標で表示し、曲がり算出区間の開始位置Ｌ（１）のデータと終了位置Ｌ（ｎ）のデータを直線で結んで１次近似直線を求めるとともに、曲がり算出区間の各データを２次曲線で近似して２次近似曲線を求める。なお、開始位置Ｌ（１）のデータと終了位置Ｌ（ｎ）のデータは、それぞれ近傍のデータの平均値を用いてもよい。
【００２９】
（５）そして、上記（４）で求めた１次近似直線と２次近似曲線について、曲がり算出区間の中央部であるＬ（ｎ）／２における両者の偏差（正負も含めて）を求める。すなわち、Ｈ形鋼の左右方向への変形を２次近似曲線で近似し、１次近似直線を基準線にして、その変形量を求めたことになる。したがって、この偏差が、この曲がり算出区間におけるＨ形鋼の曲がり量と曲がり方向となる。
【００３０】
なお、上記において、左右の距離センサＣ１又はＣ２のいずれか一方の測定値Ｌ１又はＬ２のみを用いることも考えられるが、ウェブ高さＷの長手方向の寸法変動が曲がりとして含まれるため、この実施形態においては、測定値Ｌ１にウェブ高さＷの１／２を加えて、ウェブ高さ中央位置を求めている。
【００３１】
次に、反りの求め方について示す。ここでは、１次元レーザ距離計Ｂ１、Ｂ２を用いる。
【００３２】
（６）走行中のＨ形鋼１０に対して、上方の距離センサＢ１でウェブ上面までの距離を測定し、下方の距離センサＢ２でウェブ下面までの距離を測定し、上方の距離センサＢ１の測定値Ｌ３と上方の距離センサＢ２の測定値Ｌ４から、下記３式によって、ウェブ厚さｔ１を算出する。すなわち、
ｔ１＝ＤＷ−（Ｌ３＋Ｌ４）    ……３式
ここで、ＤＷは、距離センサＢ１と距離センサＢ２の間隔である。
【００３３】
（７）次に、距離センサＢ１、Ｂ２のいずれか一方の測定値に、ここでは、距離センサＢ１の測定値Ｌ３に、上記（６）で求めたウェブ厚さｔ１の１／２を加える。これによって、距離センサＢ１からウェブ厚さ中央までの距離（ウェブ厚さ中央位置）Ｒが求まる。すなわち、
Ｒ＝Ｌ３＋ｔ１／２    ……４式
となる。
【００３４】
（８）上記（６）、（７）を、反りを求めたい長手方向の所定区間（反り算出区間）に渡って、所定のサンプリングピッチで行う。これによって、各サンプリングタイミングｉ＝1〜ｎにおいて、長手方向の各測定位置Ｌ（ｉ）でのウェブ厚さ中央位置Ｒ（ｉ）が求まる。なお、長手方向の各測定位置Ｌ（ｉ）は、開始位置を原点にした長手方向の位置であり、例えば、Ｈ形鋼を搬送する搬送ロールの回転信号（パルス信号）や搬送速度とサンプリングピッチから求める。
【００３５】
（９）上記（８）で求めた長手方向の各測定位置Ｌ（ｉ）とその位置におけるウェブ厚さ中央位置Ｒ（ｉ）のデータについて、図５に示すように、２次元座標で表示し、反り算出区間の開始位置Ｌ（１）のデータと終了位置Ｌ（ｎ）のデータを直線で結んで１次近似直線を求めるとともに、反り算出区間の各データを２次曲線で近似して２次近似曲線を求める。なお、開始位置Ｌ（１）のデータと終了位置Ｌ（ｎ）のデータは、それぞれ近傍のデータの平均値を用いてもよい。
【００３６】
（１０）そして、上記（９）で求めた１次近似直線と２次近似曲線について、反り算出区間の中央部であるＬ（ｎ）／２における両者の偏差（正負も含めて）を求める。すなわち、Ｈ形鋼の上下方向への変形を２次近似曲線で近似し、１次近似直線を基準線にして、その変形量を求めたことになる。したがって、この偏差が、この反り算出区間におけるＨ形鋼の反り量と反り方向となる。
【００３７】
なお、上記において、上下の距離センサＢ１又はＢ２のいずれか一方の測定値Ｌ３又はＬ４のみを用いることも考えられるが、ウェブ厚さｔ１の長手方向の寸法変動が反りとして含まれるため、この実施形態においては、測定値Ｌ３にウェブ厚さｔ１の１／２を加えて、ウェブ厚さ中央位置を求めている。
【００３８】
そして、この実施形態に示したＨ形鋼の形状測定方法を実操業に適用したところ、作業員が人力で測定した結果と０．５〜１．０ｍｍの差であり、良好な結果であった。
【００３９】
なお、上記においては、曲がり算出区間又は反り算出区間の中央部の偏差を曲がり量又は反り量としているが、曲がり算出区間又は反り算出区間で絶対値が最大となる偏差を曲がり量又は反り量として管理する場合でも同様に適用することができる。
【００４０】
このようにして、この実施形態においては、左右方向に配した一対の距離センサＣ１、Ｃ２あるいは上下方向に配した一対の距離センサＢ１、Ｂ２を用いて、走行中のＨ形鋼１０を所定の算出区間に渡って測定し、その測定結果に基づいて、Ｈ形鋼１０の長手方向の形状（曲がり、反り）を算出するようにしているので、作業員の人力による測定や検査が不要となる。また、曲がりや反りの検出結果を次の圧延材に対する圧延機の圧下設定にフィードバックすることが可能となり、品質向上の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】Ｈ形鋼の断面図である。
【図２】本発明の一実施形態において用いる走間寸法測定装置を示すである。
【図３】本発明の一実施形態における測定状況を説明する図である。
【図４】本発明の一実施形態における曲がり量の求め方を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態における反り量の求め方を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０  Ｈ形鋼
１１  走間寸法測定装置
１２  門型の架台
１３  Ｃフレーム
１４  昇降シリンダ
１５  横行シリンダ
Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４  ２次元レーザ距離計
Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４  １次元レーザ距離計
Ｃ１、Ｃ２  １次元レーザ距離計
【図１】
2006234540.tif 000003
【図２】
2006234540.tif 000004
【図３】
2006234540.tif 000005
【図４】
2006234540.tif 000006
【図５】
2006234540.tif 000007