(57)【要約】 【課題】従来の走査型放射温度計を活用しつつ、簡易かつ高精度に熱間圧延材の板幅方向の温度分布を測定しうる温度測定装置を提供する。【解決手段】２台の走査型放射温度計２，２を互いに逆方向に走査して測定した、圧延材１の板幅方向温度分布データから、温度立下り部における変曲点情報（変曲点位置および変曲点温度勾配）を計算する。一方、予め、過去に測定された多数の板幅方向温度分布データを用いて、変曲点温度勾配がほぼ等しい板幅方向温度分布データごとに求めた、温度立下り部における温度ばらつきの板幅方向分布に基づいて板幅端部位置を推定し、変曲点情報と板幅端部位置との関係を求め、この関係を記録しておく。前記計算された変曲点情報と前記関係を用いて、板幅端部位置を決定する。そして、板幅端部位置が決定された２つの板幅方向温度分布データを合成して、一つの板幅方向温度分布データを作成する。【選択図】図２
2008232831.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２台の走査型放射温度計を互いに逆方向に走査して熱間圧延材の板幅方向温度分布を測定する温度分布測定手段と、
前記各走査型放射温度計で測定された板幅方向温度分布データから、温度立下り部における変曲点の位置（以下「変曲点位置」という。）およびこの変曲点における温度勾配（以下「変曲点温度勾配」という。）を計算する変曲点情報計算手段と、
予め、過去に測定された多数の板幅方向温度分布データを用いて、変曲点温度勾配がほぼ等しい板幅方向温度分布データごとに、温度立下り部の各位置における温度ばらつきを計算して、温度ばらつきの板幅方向分布を求め、この温度ばらつきの板幅方向分布に基づいて板幅端部位置を推定し、変曲点位置および変曲点温度勾配と板幅端部位置との関係を求め、この関係を記録しておく変曲点情報対端部位置関係記録手段と、
前記変曲点情報計算手段で計算された、変曲点位置および変曲点温度勾配と、前記変曲点情報対端部位置関係記録手段に記録されている関係を用いて、板幅端部位置を決定する板幅端部位置決定手段と、
前記板幅端部位置決定手段によって板幅端部位置が決定された、２つの板幅方向温度分布データを合成して、一つの板幅方向温度分布データを作成する板幅方向温度分布データ作成手段と、
を備えたことを特徴とする熱間圧延材の板幅方向温度分布測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱間圧延材の温度分布を測定する板幅方向温度分布測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、熱間圧延にて薄鋼板製品を製造する過程において、仕上げ圧延機にて圧延を行う被圧延材の両端部は中央部と比較して温度が低下しており、このまま圧延を行うと、その温度差により圧延材に耳伸びや平坦不良が発生する。また、圧延機の圧延ロールは、圧延材の板幅方向温度差によってエッジ部が硬化しているので、当接部のロール磨耗が中央部よりも激しく、ロール寿命が短縮されてロール交換の頻度が増大することとなる。このため、仕上げ圧延機の入り側にエッジヒータを設置して、板幅両端部を加熱することでその温度低下を補償している。
【０００３】
温度低下している板幅両端部をエッジヒータで加熱して精度良く昇温させるためには、板幅方向の正確な温度分布を測定する必要がある。
【０００４】
また、熱間圧延にて厚鋼板製品を製造する場合において、圧延材の強度などの品質判定は、圧延材の温度測定値を用いて行うことが多い。例えば、圧鋼板の製造では、熱間仕上げ圧延直後に水冷を行い、その後に圧延材の温度を測定し、その測定値が許容範囲内であれば品質が良好であると判定している。厚鋼板の製造では、板長手方向だけでなく、板幅方向も品質管理の対象としているため、板幅方向の温度分布を正確に測定する必要がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
板幅方向の温度分布を測定するためには、回転ミラー方式の走査型放射温度計が用いられる。すなわち、ミラーの回転により圧延材の幅方向に線走査を繰り返して行い、幅方向の温度分布パターンを圧延材の移動に伴って板長手方向に順次繰り返して測定することで、ほぼ板全面の温度分布状態を知ることができる。この温度計で測定された板幅方向の温度分布データは、図１４に模式的に示すように、板幅両端部近傍でなだらかに立ち上がり、立ち下がるような波形を示す。このため、板幅両端部を画するためのしきい温度値を設定し、温度分布データの立上り部および立下り部それぞれにおいて前記しきい温度値に一致する温度データの位置を板幅端部と決め、このようにして決定した板幅両端部の間にある温度データを板幅方向の温度分布と認識するのが一般的である。
【０００６】
しかしながら、走査型放射温度計による温度測定では、圧延材からの放射熱やロール等からの反射熱等に影響されるため、板幅端部における急激な温度変化、すなわち、圧延材が存在しない部分から板端部への温度の立ち上がり、および、板端部から圧延材が存在しない部分への温度の立ち下がりに十分追従できず、応答遅れが生じる。このため、図１５に模式的に示すように、測定温度は板幅端部において圧延材実温度から乖離し、測定誤差が生じる。同図に示すように、温度の立下がり部では、高温の圧延材温度から周囲温度に低下していくため、応答遅れが生じても、こちら側の板幅端部近傍では測定温度は圧延材実温度からはそれほど大きく乖離せず、比較的小さな測定誤差に留まるのに対し、温度の立上り部では、低温の周囲温度から高温の圧延材温度に到達するのに長時間を要するため、こちら側の板幅端部近傍では測定温度は実際の圧延材温度から大きく乖離し、非常に大きな測定誤差が生じてしまうことになる。
【０００７】
したがって、従来の走査型放射温度計による温度測定では、しきい温度値の設定いかんによって、板幅端部の位置およびその温度が大きく変動するので、板幅端部の位置およびその温度を正確に計測することができない問題があった。
【０００８】
そこで、上記問題を解決しうる手段として、熱間圧延材の幅方向温度分布を測定する温度検出器と、圧延材の幅長さを計測する下部光源方式のＣＣＤカメラと、走査型温度検出器から入力される圧延材幅方向温度分布信号とＣＣＤカメラから入力される圧延材板幅値信号を圧延材の幅方向距離に対応演算処理する信号処理装置からなる熱間圧延材の幅方向温度分布測定装置が開示されている（特許文献２参照）。
【０００９】
圧延材の温度検出器とＣＣＤカメラによるエッジ位置検出機構を組合せることによって、上記走査型放射温度計のみを用いた従来の測定法より高精度で正確に圧延材の幅方向温度分布を検出できるとしている。
【００１０】
しかしながら、本測定装置を用いると、ＣＣＤカメラで板幅両端部の位置を正確に特定できたとしても、上述したように、走査型放射温度計で計測した温度分布データ自体には、板幅両端部（特に温度立上り部）近傍での応答遅れによる測定誤差を有するデータが不可避的に含まれるため、依然として板幅端部の温度を高精度に計測することはできない問題がある。
【特許文献１】特開２００６−１７７７７９号公報
【特許文献２】特開昭５９−２９８０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで本発明の目的は、従来の走査型放射温度計を活用しつつ、簡易かつ高精度に圧延材の板幅方向の温度分布を測定しうる温度測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、鋭意研究の結果、走査型放射温度計による温度分布データのみを用いて、簡単なデータ処理にて板幅端部の位置を精度良く特定できることを見出し、以下の発明を完成するに至った。
【００１３】
請求項１に記載の発明は、２台の走査型放射温度計を互いに逆方向に走査して熱間圧延材の板幅方向温度分布を測定する温度分布測定手段と、前記各走査型放射温度計で測定された板幅方向温度分布データから、温度立下り部における変曲点の位置（以下「変曲点位置」という。）およびこの変曲点における温度勾配（以下「変曲点温度勾配」という。）を計算する変曲点情報計算手段と、予め、過去に測定された多数の板幅方向温度分布データを用いて、変曲点温度勾配がほぼ等しい板幅方向温度分布データごとに、温度立下り部の各位置における温度ばらつきを計算して、温度ばらつきの板幅方向分布を求め、この温度ばらつきの板幅方向分布に基づいて板幅端部位置を推定し、変曲点位置および変曲点温度勾配と板幅端部位置との関係を求め、この関係を記録しておく変曲点情報対端部位置関係記録手段と、前記変曲点情報計算手段で計算された、変曲点位置および変曲点温度勾配と、前記変曲点情報対端部位置関係記録手段に記録されている関係を用いて、板幅端部位置を決定する板幅端部位置決定手段と、前記板幅端部位置決定手段によって板幅端部位置が決定された、２つの板幅方向温度分布データを合成して、一つの板幅方向温度分布データを作成する板幅方向温度分布データ作成手段と、を備えたことを特徴とする熱間圧延材の板幅方向温度分布測定装置である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、２台の走査型放射温度計でそれぞれ測定した温度分布データの立下り部における温度データを用いて、簡単なデータ処理により板幅両端部の位置を精度良く決定した後、２つの温度分布データを合成することで、簡易かつ高精度に板幅温度分布の測定が実現できるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
〔実施形態〕
本発明に係る板幅方向温度分布測定装置の構成を図１のブロック図に示す。同図に示すように、本発明に係る板幅方向温度分布測定装置は、（１）温度分布測定手段、（２）変曲点情報計算手段、（３）変曲点情報対端部位置関係記録手段、（４）板幅端部位置決定手段、および、（５）板幅方向温度分布データ作成手段、を備えている。以下、構成要素ごとに順次説明する。
【００１６】
（１）温度分布測定手段
本手段では、２台の走査型放射温度計を互いに逆方向に走査して熱間圧延材の板幅方向温度分布を測定する。走査型放射温度計としては、熱間圧延材の板幅方向温度分布を測定するために一般に使用されている回転ミラー式のものを用いればよい。２台の走査型放射温度計２，２は、例えば図２に示すように、圧延材１の上方に板幅方向に並べて配置し、２台とも板幅中央部から端部方向に向かって、互いに逆方向に走査するように設定すればよい。
【００１７】
このように、走査型放射温度計を２台使用し、２台とも板幅中央部から端部方向に向かって、互いに逆方向に走査するように構成したのは、上述した、温度立上り部における応答遅れによる大きな測定誤差を有する部分の温度分布データを排除し、後述するように、比較的測定誤差の少ない温度立下り部の温度分布データのみを用いて板幅端部位置を特定することにより測定精度を高めるためである。
【００１８】
（２）変曲点情報計算手段
本手段により、各走査型放射温度計で測定された板幅方向温度分布データから、温度立下り部における変曲点の位置（以下「変曲点位置」という。）およびこの変曲点における温度勾配（以下「変曲点温度勾配」という。）を計算する。以下、変曲点位置および変曲点温度勾配を「変曲点情報」と総称する。
【００１９】
すなわち、上述したように、温度立上り部は応答遅れによる測定誤差が非常に大きいので、温度立上り部の温度分布データは用いずに、比較的測定誤差の少ない温度立下り部の温度分布データのみを使用する。
【００２０】
そして、一定間隔でサンプリングされ、デジタル化された温度立下り部の温度分布データについて数値微分を行うことにより温度立下り部における温度分布曲線の変曲点の位置を決定し、さらに、その変曲点における接線の勾配（傾き）を計算する。具体的には、例えば以下のようにして、前記変曲点の位置および接線の勾配を計算すればよい。
【００２１】
すなわち、図３に模式的に示す板幅方向温度分布データにおいて、板幅方向の任意の測定位置に対応する点ａにおける、温度データの値をｆ（ａ）、接線の勾配をｆ’（ａ）とすると、ｆ’（ａ）＝ｆ（ａ＋１）−ｆ（ａ）となる。また、ｆ”（ａ）＝ｆ’（ａ）−ｆ’（ａ−１）と定義する。そして、点ａを板幅中央部側から板幅端部方向に一つずつ順にずらしてｆ”（ａ）の値を計算していくと、ｆ”（ａ）の値が負から正に変わる点が探索される。この正に変わった点が変曲点であり、この点をＸとする。また、この変曲点である点Ｘにおける接線の勾配はｆ’（Ｘ）＝ｆ（Ｘ＋１）−ｆ（Ｘ）となる。
【００２２】
（３）変曲点情報対端部位置関係記録手段
本手段により、予め、過去に測定された多数の板幅方向温度分布データを用いて、変曲点温度勾配がほぼ等しい板幅方向温度分布データごとに、温度立下り部の各位置における温度ばらつきを計算して、温度ばらつきの板幅方向分布を求め、この温度ばらつきの板幅方向分布に基づいて板幅端部位置を推定し、変曲点情報（変曲点位置および変曲点温度勾配）と板幅端部位置との関係を求め、この関係を例えば表にして記録する。以下、具体例を用いてさらに詳細に説明する。
【００２３】
すなわち、先ず、走査型放射温度計で計測された、過去の多数の温度分布データから、板幅中央部における圧延材温度と温度立下り部の波形がほぼ等しい温度分布データを多数抽出して集める。図４に、これら多数の温度分布データを重ね合わせて表示したものを示す。次いで、これら多数の温度分布データより、温度立下り部の各位置における温度ばらつき（標準偏差）を計算して、温度ばらつきの板幅方向分布を求める。図５に、得られた温度ばらつきの板幅方向分布を示す。
【００２４】
図４より、板幅端部位置は、温度立下り部の高温側の測定位置１０〜１８辺りまでの間のいずれかの測定位置に存在すると推定される。また、図５より、板幅端部が存在すると推定される測定位置（測定位置１０〜１８辺りまでの間のいずれかの測定位置）から変曲点位置である測定位置２２までは、温度ばらつき（標準偏差）は単調に増加するという特徴があることがわかる。すなわち、圧延材が存在しない測定位置では、温度ばらつき（標準偏差）は単調に増加すると想定される。
【００２５】
次に、板幅中央部の圧延材温度はほぼ等しいが、温度立下り部の波形が異なる温度分布データを多数抽出して集め、上記と同様、これら多数の温度分布データより、温度立下り部の各位置における温度ばらつき（標準偏差値）を計算して、温度ばらつきの板幅方向分布を求める。図６に、これら多数の温度分布データを重ね合わせて表示したものを、図７に、温度ばらつきの板幅方向分布をそれぞれ示す。
【００２６】
図７に示す温度ばらつきは、図５の場合と異なり、温度立下り部の板幅中央部に近い側で急激に上昇して極大値を示した後、緩やかに低下して極小値を示し、その後は、図５の場合と同様に単調増加している。このように、温度立下り部の板幅中央部に近い側で温度ばらつきが急激に増大しているのは、例えば圧延材表面に散水冷却した際にその板幅端部近傍に残留する水滴の量が変動するためと想定される。したがって、温度ばらつきの影響が残っている測定位置１６までは、少なくとも圧延材が存在していると推定される。一方、上記図５について考察したように、圧延材が存在しない測定位置では、温度ばらつき（標準偏差）は単調に増加すると想定されるので、図７において、温度ばらつき（標準偏差）が単調に増加し始める測定位置１７から変曲点位置である測定位置２１までには、圧延材は存在しないと推定される。よって、これらのことから、板幅端部位置は、図７中の点Ａで示す測定位置１６に相当すると推定できる。
【００２７】
そこで、図６に示す多数の温度分布データの各温度分布データごとに変曲点位置および変曲点温度勾配を求めると、変曲点位置は、いずれの温度分布データについても測定位置２１に集約され、変曲点温度勾配は−５０℃以上−４０℃未満の範囲に集約されることがわかった。これらの結果より、温度分布データの変曲点温度勾配が−５０℃以上−４０℃未満の範囲にあるときには、板幅端部位置は、変曲点位置（本例では測定位置２１）より測定位置５点分だけ板幅中央寄りに戻した測定位置（本例では測定位置１６）に相当すると推定できることとなる。
【００２８】
図８〜１１は、変曲点温度勾配が上記図４〜７の場合と異なる場合の例であり、これらの結果より、温度分布データの変曲点温度勾配が−４０℃以上−３０℃未満の範囲にあるときには、板幅端部位置は、変曲点位置（本例では測定位置２１）より測定位置４点分だけ板幅中央寄りに戻した測定位置（本例では測定位置１７）に相当すると推定できることとなる。
【００２９】
上記と同様の操作を変曲点勾配が異なる場合について多数繰り返すことにより、下記表１に例示するような、温度分布データの変曲点情報（変曲点位置および変曲点温度勾配）と板幅端部位置との関係が求められるので、この関係を演算装置の所定の記憶領域に記録しておけばよい。
【表１】
2008232831.tif 000003
【００３０】
なお、放射温度計の圧延材からの設置高さや走査速度などによって、圧延材からの放射熱およびロール等からの反射熱等による影響の度合いや応答遅れの程度が変化して温度分布データが変化するので、温度分布データの変曲点情報（変曲点位置および変曲点温度勾配）と板幅端部位置との関係は、必ずしも上記表１に示す結果とは一致しない。
【００３１】
（４）板幅端部位置決定手段
本手段により、前記変曲点情報計算手段で計算された変曲点情報（変曲点位置および変曲点温度勾配）と前記勾配対位置関係記録手段に記録されている関係（本例では上記表１に示す関係）を用いて、板幅端部位置を決定する。
【００３２】
例えば、ある温度分布データの変曲点位置が測定位置２１で、変曲点温度勾配が−３７℃の場合、上記表１に示す関係より、板幅端部位置は、変曲点位置である測定位置２１から測定位置４点分だけ板幅中央寄りに戻した測定位置１７であると決定する。
【００３３】
（５）板幅方向温度分布データ作成手段
本手段にて、前記板幅端部位置決定手段によって板幅端部位置が決定された、２つの板幅方向温度分布データを合成して、一つの板幅方向温度分布データを作成する。
【００３４】
温度分布データの合成に際して、２台の放射温度計の間には通常、器差が存在するため、図１２に模式的に示すように、２つの板幅方向温度分布データには器差分だけ偏差が生じる。このため、２つの板幅方向温度分布データが重なリ合う部分の温度データ（すなわち、同じ測定位置の温度データ）が一致するように、例えば、一方の板幅方向温度分布データを基準として他方の板幅方向温度分布データを器差分だけ補正してから合成すればよい。
【００３５】
このようにして作成された一つの板幅方向温度分布データは、応答遅れによる測定誤差の比較的少ない温度立下り部の温度データのみを用い、簡単なデータ処理により板幅両端部位置が精度良く特定されているので、それに伴って板幅端部温度も精度良く推定されることとなり、簡易かつ高精度に板幅温度分布の測定が実現できるようになった。
【００３６】
（変形例）
上記実施形態では、２台の走査型放射温度計２，２を板幅方向に並べて配置する例を示したが、図１３に示すように、板長手方向に並べて配置してもよい。この場合にも、上述した本発明の測定原理から明らかなように、互いに逆方向に走査するように設定する必要がある。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】実施形態に係る板幅方向温度分布測定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施形態に係る２台の走査型放射温度計の配置例（板幅方向に配置する例）を示す斜視図である。
【図３】板幅方向温度分布データから温度立下り部における変曲点位置および変曲点温度勾配を求める計算方法を説明するためのグラフ図である。
【図４】板幅中央部における圧延材温度と温度立下り部の波形がほぼ等しい、多数の温度分布データを重ね合わせて表示したグラフ図である。
【図５】図４に示す多数の温度分布データより得られた、温度立下り部における温度ばらつきの板幅方向分布を示すグラフ図である。
【図６】板幅中央部における圧延材温度はほぼ等しいが、温度立下り部の波形が異なる、多数の温度分布データを重ね合わせて表示したグラフ図である。
【図７】図６に示す多数の温度分布データより得られた、温度立下り部における温度ばらつきの板幅方向分布を示すグラフ図である。
【図８】図４とは変曲点温度勾配が異なり、板幅中央部における圧延材温度と温度立下り部の波形がほぼ等しい、多数の温度分布データを重ね合わせて表示したグラフ図である。
【図９】図８に示す多数の温度分布データより得られた、温度立下り部における温度ばらつきの板幅方向分布を示すグラフ図である。
【図１０】図６とは変曲点温度勾配が異なり、板幅中央部における圧延材温度はほぼ等しいが、温度立下り部の波形が異なる、多数の温度分布データを重ね合わせて表示したグラフ図である。
【図１１】図１０に示す多数の温度分布データより得られた、温度立下り部における温度ばらつきの板幅方向分布を示すグラフ図である。
【図１２】２つの板幅方向温度分布データの合成方法を説明するための模式図である。
【図１３】実施形態に係る２台の走査型放射温度計の別の配置例（板長手方向に配置する例）を示す斜視図である。
【図１４】従来の、走査型放射温度計で測定された板幅方向温度分布データから板幅端部位置を決定する方法を説明するための模式図である。
【図１５】走査型放射温度計により測定された温度分布データと実際の圧延材温度との差を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００３８】
１…圧延材
２…走査型放射温度計
【図１】
2008232831.tif 000004
【図２】
2008232831.tif 000005
【図３】
2008232831.tif 000006
【図４】
2008232831.tif 000007
【図５】
2008232831.tif 000008
【図６】
2008232831.tif 000009
【図７】
2008232831.tif 000010
【図８】
2008232831.tif 000011
【図９】
2008232831.tif 000012
【図１０】
2008232831.tif 000013
【図１１】
2008232831.tif 000014
【図１２】
2008232831.tif 000015
【図１３】
2008232831.tif 000016
【図１４】
2008232831.tif 000017
【図１５】
2008232831.tif 000018