(57)【要約】【課題】熱間板圧延機近傍の劣悪な環境下で、鋼材の圧延長さを高精度に測定する装置を提供する。【解決手段】熱間板圧延設備における熱間板圧延機５の入側及び出側の少なくとも一方に設置されたレーザドップラー速度計（ＬＤＶ）１を備えた鋼材長さ測定装置１００である。ＬＤＶ１は、圧延機５近傍のパスラインより下方に設置されている。また、圧延機５のパスラインより下方に設置された赤外線検出方式の先端検出器２、又は、圧延機５のパスラインより上方に設置された発信器３１及び下方に設置された受信器３２を具備するマイクロ波方式の先端検出器３と、先端検出器（２，３）及びＬＤＶ１の設置間隔と、先端検出器（２，３）で鋼材の先端を検出した時間と、ＬＤＶ１で計測した移動速度とに基づき鋼材長さを演算する演算手段４とを備える。【選択図】　　図１
2004061273.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱間板圧延設備における熱間板圧延機の入側及び出側の少なくとも一方に設置されたレーザドップラー速度計を備えた鋼材長さ測定装置であって、
前記レーザドップラー速度計は、前記熱間板圧延機近傍のパスラインより下方に設置され、
前記熱間板圧延機に対して前記レーザドップラー速度計の設置位置よりも離間した位置で且つ前記熱間板圧延機のパスラインより下方に設置された赤外線検出方式の先端検出器、又は、前記熱間板圧延機に対して前記レーザドップラー速度計の設置位置よりも離間した位置で且つ前記熱間板圧延機のパスラインより上方に設置された発信器及び下方に設置された受信器を具備するマイクロ波方式の先端検出器と、
前記先端検出器及び前記レーザドップラー速度計の設置間隔と、前記先端検出器で鋼材の先端を検出した時間と、前記レーザドップラー速度計で計測した移動速度とに基づき鋼材長さを演算する演算手段とを備えることを特徴とする鋼材長さ測定装置。
【請求項２】
鋼材の反り形状計測手段を更に備え、
前記演算手段は、前記反り形状計測手段で計測した鋼材の反り形状に基づき、前記測定した鋼材長さを補正することを特徴とする請求項１に記載の鋼材長さ測定装置。
【請求項３】
前記演算手段は、
前記レーザドップラー速度計を構成するレーザの鋼材からの反射光を検出し始めた時間と前記先端検出器で鋼材の先端を検出した時間との間において、前記レーザドップラー速度計で計測した移動速度を積分し、
当該積分により算出した距離と、予め記憶した前記距離及び鋼材の反り形状に起因した測定誤差の相関関係とに基づき、前記測定した鋼材長さを補正することを特徴とする請求項１に記載の鋼材長さ測定装置。
【請求項４】
前記レーザドップラー速度計及び前記赤外線検出方式の先端検出器のうち少なくともいずれか一方が、パスラインに向かって光路をエアパージするように構成されたエアパージノズルを具備する筐体内に設置され、
前記エアパージノズルは、噴出するエアの流速が当該エアパージノズルの径方向に略一定となるように構成されており、
前記筐体は、前記エアパージノズルの先端と前記パスラインとの距離が、前記エアパージノズル内径の５倍以下となるように配置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の鋼材長さ測定装置。
【請求項５】
多パスの熱間レバース圧延において、請求項１から４のいずれかに記載の鋼材長さ測定装置を用いて鋼材の長さを制御する方法であって、
前記鋼材長さ測定装置で測定した圧延最終パスのｎ（ｎ＝１又は２）パス前での鋼材長さＬｍ−ｎと、鋼材厚みｔｍ−ｎと、最終パスでの鋼材の目標厚みｔａｉｍとにより、最終パスでの推定鋼材長さＬｍを以下の式（１）で推定するステップと、
Ｌｍ＝Ｌｍ−ｎ・（ｔｍ−ｎ／ｔａｉｍ）　　・・・（１）
最終パスでの鋼材の目標長さをＬａｉｍとしたとき、
（ａ）Ｌｍ≧Ｌａｉｍである場合、
目標厚みｔａｉｍで最終パスを圧延し、
（ｂ）Ｌｍ＜Ｌａｉｍである場合、
最終パスでの鋼材の目標長さＬａｉｍを達成可能な目標厚みｔａｉｍ’を以下の式（２）で計算すると共に、
ｔａｉｍ’＝ｔａｉｍ・（Ｌｍ／Ｌａｉｍ）　・・・（２）
最終パスでの目標厚みの公差内にある下限値をｔａｉｍｍｉｎとしたとき、
（ｂ−１）ｔａｉｍ’≧ｔａｉｍｍｉｎである場合、
目標厚みｔａｉｍ’で最終パスを圧延し、
（ｂ−２）ｔａｉｍ’＜ｔａｉｍｍｉｎである場合、
目標厚みｔａｉｍで最終パスを圧延するステップとを有することを特徴とする鋼材長さの制御方法。
【請求項６】
多パスの熱間レバース圧延において、請求項１から４のいずれかに記載の鋼材長さ測定装置を用いて鋼材の厚みを制御する方法であって、
前記鋼材長さ測定装置で測定した圧延最終パスのｎ（ｎ＝１又は２）パス前での鋼材長さＬｍ−ｎと、鋼材厚みｔｍ−ｎと、最終パスでの鋼材の目標長さＬａｉｍとにより、以下の式（３）で計算される最終パスでの鋼材の狙い厚みｔａｉｍで最終パスを圧延することを特徴とする鋼材厚みの制御方法。
ｔａｉｍ＝ｔｍ−ｎ・（Ｌｍ−ｎ／Ｌａｉｍ）　・・・（３）
【請求項７】
多パスの熱間レバース圧延において、請求項１から４のいずれかに記載の鋼材長さ測定装置を用いて鋼材の厚みを制御する方法であって、
前記鋼材長さ測定装置で測定した圧延最終パスのｎ（ｎ＝１又は２）パス前での鋼材長さＬｍ−ｎと、鋼材厚みｔｍ−ｎと、実貫比ａと、最終パスでの鋼材の目標長さＬａｉｍとにより、以下の式（４）で計算される最終パスでの鋼材の狙い厚みｔａｉｍで最終パスを圧延することを特徴とする鋼材厚みの制御方法。
ｔａｉｍ＝ｔｍ−ｎ・｛Ｌｍ−ｎ／（ａ・Ｌａｉｍ）｝　・・・（４）
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱間板圧延機近傍の劣悪な環境下で、鋼材の圧延長さを高精度に測定する装置及びこれを用いて高精度に鋼材寸法（長さ・厚み）を制御する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱間で鋼材の長さを測定する方法としては、例えば、仕上げ圧延機の圧延ロール又は圧延ロール直近に設けられた接触式ロールに取り付けられたパルス発振器（ＰＬＧ）を用いて、その出力パルスをカウントし、そのカウント数により鋼材長さを測定する方法や、圧延機直近に設けた放射線式厚み計や光学式幅計等を用いて、スラブ実貫重量と、測定された厚みや幅とに基づき、鋼材長さを逆算推定する方法が知られている。
【０００３】
また、実開昭５８−８９８１２号公報に開示されているように、可動ミラーを鋼材の長さ方向に走査し、その鋼材が発する赤外線領域を検出することにより当該鋼材の長さを算出する方法もある。
【０００４】
さらに、特公平５−８５２４７号公報に開示されているように、鋼材の長さを非接触で測定する手法の一つとして、いわゆるレーザドップラー方式の速度計（以下、適宜ＬＤＶという）を利用した手法が知られている。レーザドップラー速度計は、製造ラインを搬送中の鋼材表面に２方向からレーザ光を照射し、各反射光の間に生じるドップラー現象を利用したものであり、ドップラー信号のドップラー周波数に基づき鋼材の移動速度Ｖを算出するものである。鋼材の長さは、前記レーザドップラー速度計により算出した移動速度Ｖと計測時間Ｔとに基づいて算出される。
【０００５】
ここで、レーザドップラー速度計は、原理上、２方向からのレーザ光が交差する部分に鋼材表面が存在する場合にしか、速度を測定できないものである。一般的に知られているレーザドップラー速度計の場合、前記レーザ光が交差する部分、つまり測定可能範囲は、鋼材の厚み方向に２００ｍｍ程度に限定され、この範囲を超えると測定不能となる。しかし、厚板圧延においては、圧延条件によって、厚板の先端部に上反りが頻繁に発生する場合があり、この上反りの高さは大きいもので５００ｍｍ以上となる。従って、被測定鋼材として、上反りが生じた厚板を測定する場合には、先端部に測定不能となる部位が生じることがあり、これが測長誤差の原因となる。このように、レーザドップラー速度計単体では、大きな反りが生じた先端部を検出することはできず、これにより測長誤差が生じるため、レーザドップラー速度計とは別に、鋼材の先端部を検出するための先端検出器を設置して、測長精度を向上させる試みもなされている。より具体的には、前述した特公平５−８５２４７号公報にも開示されているように、光学式の先端検出器で鋼材の先端を検出したタイミングで移動速度の積分を開始し、これによって算出された長さに、先端検出器とレーザドップラー速度計との設置間隔を加算することにより、鋼材の長さとして算出すること等が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述したＰＬＧを用いた方法では、例えば、鋼材と圧延ロール間の滑りや慣性の他、先進率予測誤差などが測長精度に影響するため、十分な精度が得られないという問題がある。
【０００７】
また、前述したように、実測した厚みや幅から鋼材長さを推定する方法では、鋼材内の厚み偏差や幅偏差に起因した測長誤差が生じるといった問題の他、特に、放射線式厚み計を用いる場合には、（１）鋼材が厚物材である場合には、放射線の透過強度が減少することにより、厚み計の測定誤差が大きくなり、ひいては、測長誤差も大きくなるという問題や、（２）鋼材をデスケーリングする際に、デスケーリング水によって放射線の透過強度が減少し、同様にして測長誤差が生じるため、デスケーリングしないタイミングで厚みを測定しなければならなかったり、圧延機から離間した位置に設置されている厚み計しか適用できず、鋼材の長さによっては、測定のためにわざわざ鋼材を厚み計の設置位置まで搬送する必要が生じるといった問題がある。
【０００８】
また、前述した可動ミラーを用いた方法では、測定のために鋼材を一度停止させる必要があるため、圧延能率に悪影響を及ぼすという問題がある。また、測定長が可動ミラーの駆動範囲に限定され、実際には１０ｍ程度が限界であるため、長尺の鋼材であれば、測定部位を変えて何回も測定しなければならず、これも圧延能率に悪影響を及ぼすことになる。
【０００９】
さらに、前述した先端検出器及びレーザドップラー速度計を圧延機直近に設けて鋼材長さを測定する方法では、霧状水滴やデスケーリング水の影響で、先端検出器やレーザドップラー速度計の誤動作が生じ、高精度の測定がなされていないのが実状である。無論、レーザドップラー速度計等の設置位置を圧延機から遠ざければ遠ざけるほど、霧状水滴やデスケーリング水の影響は少なくなるものの、圧延中に測定を行う場合、鋼材の長さによっては、レーザドップラー速度計等が設置されている下流まで鋼材を搬送する必要が生じるため、時間的ロスに通じ、圧延能率を優先させる圧延ラインでは適用されていないのが現状である。
【００１０】
また、先端検出器としては、鋼材の自発光を検出するべく、赤外線検出方式のＨＭＤ（Ｈｏｔ　Ｍｅｔａｌ　Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）がよく用いられているが、このＨＭＤは、光学系の耐久性やメンテナンス性を高めたり、レンズへの汚れ付着を防止するという観点から、圧延ライン横の斜め上方から鋼材先端を検出するように配置されるのが通常である。しかし、このようなＨＭＤの配置では、ＨＭＤから測定対象である鋼材先端までの距離が比較的長くなってしまうため、その間に存在する霧状水滴によって光が散乱したり、測定視野が広くなり過ぎたり、鋼材からの放射光が搬送ロール表面で反射してＨＭＤに入射する場合があるなど、鋼材の先端検出精度が低いという問題がある。
【００１１】
一方、従来より、レーザドップラー速度計を用いて測定した鋼材長さに基づき、鋼材の寸法（厚み・長さ）を制御する方法は、例えば、前述した特公平５−８５２４７号公報に開示されているが、その鋼材長さの測定は、最終パスの１パス前に限定されたものである。
【００１２】
上記のように最終パスの１パス前に限定されるのは、従来の鋼材長さ測定装置の測定精度が不十分なため、測定されたパスから２パス以上後の鋼材長さを推定するのが困難であったためである（パス数が増えると圧下率が大きくなり、原理的に、圧下率分だけ、最終パスでの鋼材長さ予測精度が悪くなる）。このように、従来の制御方法は、１パス前に測定された鋼材長さに基づき、当該パスでの鋼材長さを制御し得るに留まるものであった。
【００１３】
しかしながら、従来の制御方法では、例えば、圧延機の後面（下流側）にのみ長さ測定装置を設置している場合、前面仕上げの鋼材（最終パスで圧延機の上流側に搬送される鋼材）に対してしか、測長結果に基づく長さ制御を実施できず、時間的ロスに通じる鋼材の移動や、最終圧延方向の修正を行わなければならないという圧延能率上の問題がある。
【００１４】
本発明は、斯かる従来技術の問題点を解決するべくなされたものであり、熱間板圧延機近傍の劣悪な環境下で、鋼材の圧延長さを高精度に測定する装置及びこれを用いて高精度に鋼材寸法（長さ・厚み）を制御する方法を提供することを課題とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するべく、本発明は、請求項１に記載の如く、熱間板圧延設備における熱間板圧延機の入側及び出側の少なくとも一方に設置されたレーザドップラー速度計を備えた鋼材長さ測定装置であって、前記レーザドップラー速度計は、前記熱間板圧延機近傍のパスラインより下方に設置され、前記熱間板圧延機に対して前記レーザドップラー速度計の設置位置よりも離間した位置で且つ前記前記熱間板圧延機のパスラインより下方に設置された赤外線検出方式の先端検出器、又は、前記熱間板圧延機に対して前記レーザドップラー速度計の設置位置よりも離間した位置で且つ前記熱間板圧延機のパスラインより上方に設置された発信器及び下方に設置された受信器を具備するマイクロ波方式の先端検出器と、前記先端検出器及び前記レーザドップラー速度計の設置間隔と、前記先端検出器で鋼材の先端を検出した時間と、前記レーザドップラー速度計で計測した移動速度とに基づき鋼材長さを演算する演算手段とを備えることを特徴とする鋼材長さ測定装置を提供するものである。
【００１６】
請求項１に係る発明によれば、レーザドップラー速度計が、パスラインより下方に設置されるため、熱間板圧延機の近傍であっても、霧状水滴やデスケーリング水などの環境の影響を受け難く、精度良く速度を計測することが可能である。また、先端検出器として、赤外線検出方式の先端検出器（ＨＭＤ）を備える場合、当該ＨＭＤがパスラインより下方に設置されるため、前記レーザドップラー速度計の場合と同様に、霧状水滴などの環境の影響を受け難く、精度良く鋼材の先端を検出可能である。なお、請求項１に係る発明のレーザドップラー速度計やＨＭＤは、パスラインより下方に設置されるが、熱間板圧延設備が具備する隣り合う搬送ロールの間隙に光路を確保するように設置すればよい。また、先端検出器として、マイクロ波方式の先端検出器を備える場合、マイクロ波は、霧状水滴の大きさに比べて長い波長を有している（霧状水滴はμｍオーダーだが、マイクロ波の波長はｃｍオーダーである）ため、霧状水滴による散乱が生じず、霧状水滴が充満する環境下でも安定して使用することができ、精度良く鋼材の先端を検出可能である。以上のように、レーザドップラー速度計及び先端検出器（ＨＭＤ又はマイクロ波方式）の双方の精度を高めることができるため、両者を利用した請求項１に係る発明によれば、高精度に鋼材長さを測定することが可能である。
【００１７】
なお、演算手段は、先端検出器及びレーザドップラー速度計の設置間隔と、先端検出器で鋼材の先端を検出した時間と、レーザドップラー速度計で計測した移動速度とに基づき、例えば、前記検出した時間から移動速度の積分を開始し、これによって算出された長さに、前記設置間隔を加算することにより、鋼材長さを演算することが可能である。また、先端検出器は、赤外線検出方式及びマイクロ波方式のいずれを適用することも可能であるが、両者を共に備えるようにし、演算手段の演算の際には、いずれか一方の先端検出器が先端を検出した時間を使用する構成とすることも可能である。斯かる構成によれば、故障等により、いずれか一方の先端検出器が仮に鋼材の先端を検出できないような事態になったとしても、他方がこれを補完することができるため、鋼材長さの測定に万全を期すことができる。
【００１８】
好ましくは、請求項２に記載の如く、前記鋼材長さ測定装置は、鋼材の反り形状計測手段を更に備え、前記演算手段は、前記反り形状計測手段で計測した鋼材の反り形状に基づき、前記測定した鋼材長さを補正するように構成される。
【００１９】
請求項２に係る発明によれば、鋼材の反り形状計測手段（例えば、側方から鋼材先端を撮像するように配置されたＣＣＤカメラ等）で計測した鋼材の反り形状（例えば、反りの高さや曲率など）によって鋼材長さが補正されるため、補正をせずに単にレーザドップラー速度計で計測した移動速度等に基づき鋼材長さを演算する場合（この場合は、鋼材の水平面への投影長さが演算されることになる）に比べ、より一層、測定精度を高めることができる。なお、補正方法としては、種々の方法を適用可能であるが、例えば、反り形状（反りの高さや曲率）と測定誤差（実際の長さと投影長さとの差）との相関関係を予め採取して記憶（相関曲線の式を記憶する等）しておき、反り形状計測手段で計測した反り形状と、前記相関関係とから、測定誤差を算出し、当該測定誤差分だけ補正するような方法が考えられる。
【００２０】
或いは、好ましくは、請求項３に記載の如く、前記演算手段は、前記レーザドップラー速度計を構成するレーザの鋼材からの反射光を検出し始めた時間と前記先端検出器で鋼材の先端を検出した時間との間において、前記レーザドップラー速度計で計測した移動速度を積分し、当該積分により算出した距離と、予め記憶した前記距離及び鋼材の反り形状に起因した測定誤差の相関関係とに基づき、前記測定した鋼材長さを補正するように構成される。
【００２１】
本発明の発明者らは、レーザドップラー速度計を構成するレーザの鋼材からの反射光を検出し始めた時間と先端検出器で鋼材の先端を検出した時間との間において、レーザドップラー速度計で計測した移動速度を積分し、当該積分により算出した距離（先端検出器が鋼材の先端を検出した位置と、レーザドップラー速度計を構成するレーザが言わば鋼材の先端だと認識した位置との距離に対応することになる）と、鋼材の反り形状（反り高さなど）とが相関関係を有することを見出した。従って、前記算出した距離と、測定誤差（実際の長さと投影長さとの差）との間も相関関係を有すると考えられる。
【００２２】
請求項３に係る発明は、斯かる発明者らの知見に基づき完成されたものであり、請求項２のように鋼材の反り形状を計測する代わりに、前記算出した距離を用いることを特徴とし、当該算出した距離と、予め記憶した前記距離及び鋼材の反り形状に起因した測定誤差の相関関係（相関曲線の式等で記憶される）とに基づき、鋼材長さを補正するものである。請求項３に係る発明によっても、鋼材の反り形状を加味した補正を施すことになるため、より一層、測定精度を高めることができると共に、レーザドップラー速度計及び演算手段が、鋼材の反り形状計測手段の代替となるため、別途新たな反り形状計測手段を備える必要が無く、その分、装置構成が簡易になり、メンテナンス性に優れると共に、コスト増加を抑制できるという利点を有する。
【００２３】
好ましくは、請求項４に記載の如く、前記レーザドップラー速度計及び前記赤外線検出方式の先端検出器のうち少なくともいずれか一方が、パスラインに向かって光路をエアパージするように構成されたエアパージノズルを具備する筐体内に設置され、前記エアパージノズルは、噴出するエアの流速が当該エアパージノズルの径方向に略一定となるように構成されており、前記筐体は、前記エアパージノズルの先端と前記パスラインとの距離が、前記エアパージノズル内径の５倍以下となるように配置される。
【００２４】
エアパージノズルから噴出するエアの流速が、エアパージノズルの径方向に略一定である場合、いわゆるポテンシャルコア（ノズル先端（エア噴出口）での流速が保持される流速一定領域）の長さが、エアパージノズル内径の約５倍になることが知られている。
【００２５】
請求項４に係る発明によれば、エアパージノズルの先端とパスラインとの距離が、乱流の生じていないポテンシャルコアが形成される範囲内となるため、測定誤差要因となる周辺の霧状水滴等を光路に巻き込むことなく、より一層、測定精度を高めることが可能である。
【００２６】
また、本発明は、請求項５に記載の如く、多パスの熱間レバース圧延において、請求項１から４のいずれかに記載の鋼材長さ測定装置を用いて鋼材の長さを制御する方法であって、
前記鋼材長さ測定装置で測定した圧延最終パスのｎ（ｎ＝１又は２）パス前での鋼材長さＬｍ−ｎと、鋼材厚みｔｍ−ｎと、最終パスでの鋼材の目標厚みｔａｉｍとにより、最終パスでの推定鋼材長さＬｍを以下の式（１）で推定するステップと、Ｌｍ＝Ｌｍ−ｎ・（ｔｍ−ｎ／ｔａｉｍ）　　・・・（１）
最終パスでの鋼材の目標長さをＬａｉｍとしたとき、
（ａ）Ｌｍ≧Ｌａｉｍである場合、
目標厚みｔａｉｍで最終パスを圧延し、
（ｂ）Ｌｍ＜Ｌａｉｍである場合、
最終パスでの鋼材の目標長さＬａｉｍを達成可能な目標厚みｔａｉｍ’を以下の式（２）で計算すると共に、
ｔａｉｍ’＝ｔａｉｍ・（Ｌｍ／Ｌａｉｍ）　・・・（２）
最終パスでの目標厚みの公差内にある下限値をｔａｉｍｍｉｎとしたとき、
（ｂ−１）ｔａｉｍ’≧ｔａｉｍｍｉｎである場合、
目標厚みｔａｉｍ’で最終パスを圧延し、
（ｂ−２）ｔａｉｍ’＜ｔａｉｍｍｉｎである場合、
目標厚みｔａｉｍで最終パスを圧延するステップとを有することを特徴とする鋼材長さの制御方法を提供するものである。
【００２７】
請求項５に係る発明によれば、高精度に鋼材長さを測定できる測定装置を用いることにより、最終パスの１パス前（ｎ＝１）に限らず、２パス前（ｎ＝２）に測定した鋼材長さを利用した高精度な制御が可能であるため、従来のように、圧延機の後面に鋼材長さ測定装置を設置している場合、前面仕上げの鋼材に対してしか、測長結果に基づく長さ制御を実施できないといった圧延能率上の問題を解消することが可能である。また、従来であれば、製品長さが受注長さに足りなくなれば、当該受注長さに鋼材を切り出すことができなくなるため、原材料であるスラブの重量を多めにして（製品長さが長くなるようにクロップ代を付与）対処していたが、本制御方法によって制御精度が向上することにより、余分なクロップ代を削減できるため、歩留まりの向上も図ることができる。
【００２８】
また、本発明は、請求項６に記載の如く、多パスの熱間レバース圧延において、請求項１から４のいずれかに記載の鋼材長さ測定装置を用いて鋼材の厚みを制御する方法であって、
前記鋼材長さ測定装置で測定した圧延最終パスのｎ（ｎ＝１又は２）パス前での鋼材長さＬｍ−ｎと、鋼材厚みｔｍ−ｎと、最終パスでの鋼材の目標長さＬａｉｍとにより、以下の式（３）で計算される最終パスでの鋼材の狙い厚みｔａｉｍで最終パスを圧延することを特徴とする鋼材厚みの制御方法を提供するものである。
ｔａｉｍ＝ｔｍ−ｎ・（Ｌｍ−ｎ／Ｌａｉｍ）　・・・（３）
【００２９】
請求項６に記載の発明によれば、高精度に鋼材長さを測定できる測定装置を用いることにより、最終パスの１パス前（ｎ＝１）に限らず、２パス前（ｎ＝２）に測定した鋼材長さを利用した高精度な制御が可能であるため、従来のように、前面仕上げの鋼材に対してしか、測長結果に基づく厚み制御を実施できないといった圧延能率上の問題を解消することが可能である。また、鋼材が厚物材である場合、製品厚みを受注厚みに合致させることが困難であるため、一般に広く厚み公差が設定されている。本制御方法によれば、高精度の厚み制御が可能であるため、公差下限を狙ったスラブ設計により、余分なスラブ重量を削減することにより、歩留まり向上を図ることができる。なお、前記鋼材厚みｔｍ−ｎとしては、圧延ロールの圧下位置から推定される厚み（いわゆるゲージ厚）を用いることができる他、放射線厚み計等によって実測した厚みを用いても良い。
【００３０】
さらに、本発明は、請求項７に記載の如く、多パスの熱間レバース圧延において、請求項１から４のいずれかに記載の鋼材長さ測定装置を用いて鋼材の厚みを制御する方法であって、
前記鋼材長さ測定装置で測定した圧延最終パスのｎ（ｎ＝１又は２）パス前での鋼材長さＬｍ−ｎと、鋼材厚みｔｍ−ｎと、実貫比ａと、最終パスでの鋼材の目標長さＬａｉｍとにより、以下の式（４）で計算される最終パスでの鋼材の狙い厚みｔａｉｍで最終パスを圧延することを特徴とする鋼材厚みの制御方法を提供するものである。
ｔａｉｍ＝ｔｍ−ｎ・｛Ｌｍ−ｎ／（ａ・Ｌａｉｍ）｝　・・・（４）
【００３１】
請求項７に記載の発明によれば、高精度に鋼材長さを測定できる測定装置を用いることにより、最終パスの１パス前（ｎ＝１）に限らず、２パス前（ｎ＝２）に測定した鋼材長さを利用した高精度な制御が可能であり、従来のように、前面仕上げの鋼材に対してしか、測長結果に基づく厚み制御を実施できないといった圧延能率上の問題を解消することが可能である。また、本制御方法によれば、高精度の厚み制御が可能であるため、公差下限を狙ったスラブ設計により、余分なスラブ重量を削減することにより、歩留まり向上を図ることができる。なお、実貫比ａは、実スラブ重量の設計重量に対する比率を意味し、例えば、加熱炉内に挿入するスラブ重量の実測定値を実スラブ重量とし、圧延後の（目標厚み×目標幅×目標長さ×比重）を設計重量として、両者の比率を算出した値である。また、前記鋼材厚みｔｍ−ｎとしては、圧延ロールの圧下位置から推定される厚み（いわゆるゲージ厚）を用いることができる他、放射線厚み計等によって実測した厚みを用いても良いのは、前述した請求項６の場合と同様である。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の一実施形態について説明する。
【００３３】
図１は、本発明の一実施形態に係る鋼材長さ測定装置を示す概略構成図であり、図２は、図１に示す鋼材長さ測定装置の設置環境を示す概略図である。図１に示すように、本実施形態に係る鋼材長さ測定装置１００は、多パスの熱間レバース圧延を行う熱間板圧延機（以下、圧延機という）５出側近傍（本実施形態では、圧延機５から６ｍ下流の位置）のパスラインＰＬより下方に設置されたレーザドップラー速度計（ＬＤＶ）１と、圧延機５に対してＬＤＶ１の設置位置よりも離間した位置（本実施形態では、圧延機５から９ｍ離れた位置）で且つパスラインＰＬより下方に設置された赤外線検出方式の先端検出器（ＨＭＤ）２と、圧延機５に対してＬＤＶ１の設置位置よりも離間した位置（本実施形態では、圧延機５から１５ｍ離れた位置）で且つパスラインＰＬより上方に設置された発信器３１及び下方に設置された受信器３２を具備するマイクロ波方式の先端検出器３と、ＬＤＶ１、ＨＭＤ２及びマイクロ波方式の先端検出器３からの出力信号を受信し、鋼材Ｓの長さを演算するＣＰＵ等からなる演算手段４とを備えている。なお、本実施形態では、演算手段４は、ＬＤＶ１とは別体であるとして説明したが、ＬＤＶ１自体が演算手段４を具備する構成とすることも可能である。この場合、ＨＭＤ２及びマイクロ波方式の先端検出器３からの出力信号は、ＬＤＶ１に送信されることになる。
【００３４】
図２に示すように、ＬＤＶ１は、鋼材Ｓ上面に乗っている大量の冷却水Ｗの影響で測定不能となるのを回避するべく、パスラインＰＬより下方であって、隣り合う搬送ロール５２の間隙に光路を確保するように設置されている。このように、搬送ロール５２の狭い間隙から測定することは、先端部に下反りが生じている鋼材Ｓの直撃を回避する上でも有効である。また、本実施形態に係るＬＤＶ１の設置位置は、デスケーリング水を鋼材Ｓに噴出するためのデスケスプレー５１が設置された位置から、３つの搬送ロール５２分だけ下流側に離間した位置に相当する位置であると共に、上部のデスケスプレー５１から噴出された水が、ＬＤＶ１に隣接する上流側の搬送ロール５１に直撃する位置でもある。なお、この位置は、鋼材長さ測定装置１００を設置する前に、ファイバースコープで複数箇所の設置位置調査を行った際、鋼材通過時には、デスケスプレー５１の水や搬送ロール用クーラント５３の水が、直接ＬＤＶ１の光路に侵入してこないことを確認できた場所の内、最も圧延機５に近い位置である。
【００３５】
図１に示すように、本実施形態に係るＬＤＶ１は、防水・防塵用のステンレス製筐体１１内に設置されている。筐体１１は、パスラインＰＬに向かって、ＬＤＶ１１の光路をエアパージするように構成されたエアパージノズル１２を具備する。
【００３６】
図３は、本実施形態に係る筐体の概略構成及びエアパージノズルの原理を説明する説明図である。図３に示すように、筐体１１が具備するエアパージノズル１２は、噴出するエアの流速がエアパージノズル１２の径方向に略一定となるように構成されている。より具体的には、エアパージノズル１２は、吸入した圧空を増幅するための空気増幅器１２１と、吸入した圧空を吹き出す環状のスリットが形成された環状スリットエアノズル１２２とを備えることにより、エアパージノズル１２の先端（環状スリットエアノズル１２２の先端）から噴出するエアの流速が、エアパージノズル１２の径方向に略一定となるように構成されている。これにより、噴出されるエアのポテンシャルコアＰの長さは、エアパージノズル１２の内径（本実施形態では５０ｍｍ）の約５倍となる。本実施形態に係る筐体１１は、エアパージノズル１２と鋼材Ｓとの干渉を回避できる程度に、エアパージノズル１２の先端とパスラインＰＬとの距離を離間させる一方で、測定誤差要因となる周辺の霧状水滴等を光路に巻き込むことが無いように、ポテンシャルコアＰが形成される範囲内にＬＤＶ１の光路を存在させるべく、前記距離が、エアパージノズル１２内径の５倍以下となるように配置されている（本実施形態では、エアパージノズル１２の先端が、搬送ローラ５２の中心より上方に位置することになる）。なお、ＬＤＶ１は、圧延機５の駆動モータや鋼材Ｓが圧延機５に噛み込む時等から伝達する振動を回避するべく、防振ゴム１３を介して筐体１１内に支持されている。
【００３７】
図１に示すように、本実施形態に係るＨＭＤ２も、前述したＬＤＶ１の場合と同様に、防水・防塵用のステンレス製筐体２１内に設置されており、筐体２１は、パスラインＰＬに向かって、ＨＭＤ２の光路をエアパージするように構成されたエアパージノズル２２（図３に示すエアパージノズル１２と同様の構成）を具備する。エアパージノズル２２の先端とパスラインＰＬとの距離が、エアパージノズル２２内径の５倍以下となるように配置（本実施形態では、エアパージノズル２２の先端が、搬送ローラの中心より上方に位置することになる）されている点も、エアパージノズル１２の場合と同様である。斯かる構成により、霧状水滴によって光が散乱したり、測定視野が広くなり過ぎたり、鋼材からの放射光が搬送ロール表面で反射してＨＭＤ２に入射するといった従来の問題を、より一層抑制することが可能である。
【００３８】
マイクロ波方式先端検出器３は、前述したように、パスラインＰＬより上方に設置された発信器３１と、下方に設置された受信器３２とを具備し、発信器３１と受信器３２との間における鋼材Ｓの有無に応じて、受信強度が変化することにより鋼材Ｓの先端を検出するものである。ここで、マイクロ波は、霧状水滴の大きさに比べて長い波長を有している（霧状水滴はμｍオーダーだが、マイクロ波の波長はｃｍオーダーである）ため、霧状水滴による散乱が生じず、霧状水滴が充満する環境下でも安定して使用することができるという利点を有する。しかしながら、発信器３１から発信されたマイクロ波が広がり、周辺設備（搬送ロールやガイド等）において反射したマイクロ波が受信器３２で検出されてしまう場合（誤差要因となる）もあり得るため、本実施形態では、発信器３１から発信されたマイクロ波を直接受信する場合と、周辺設備での反射を介して受信する場合とを識別し易い構成を採用している。以下、これについて説明する。
【００３９】
図４は、マイクロ波方式先端検出器３の構成をより詳細に示す斜視図である。図４に示すように、本実施形態に係るマイクロ波方式先端検出器３は、パスライン上方に設置された発信器３１及び下方に設置された受信器３２の他、発信器３１と受信器３２との間で且つパスライン下方に設置された金属製の反射板３３を具備している。発信器３１は、マイクロ波（右回りの円偏波）を反射板３３に向けて下方に発信するように配置されている。発信器３１から発信されたマイクロ波は、水平面に対して略４５度傾斜した反射板３３によってパスライン側方に反射し、側方に受信部３２１が向けられた受信器３２によって受信される。ここで、発信器３１から発信された右回りの円偏波は、金属製の反射板３３で反射する際に、左回りの円偏波に変換されると共に、受信器３２が左回りの円偏波のみを検出するように構成されているため、反射板３３で１回反射されたマイクロ波を感度良く検出することができる。これに対し、発信器３１から発信されたマイクロ波の内、周辺設備（搬送ロール５２等）で反射したマイクロ波は、周辺設備で数回反射した後に受信器３２に入射する（反射経路に応じて左回りの円偏波と右回りの円偏波が混合する）ことが多いため、周辺設備で反射するマイクロ波の影響を低減することが可能である。
【００４０】
なお、図４に示すように、受信器３２の受信部３２１を側方に向ける配置は、以下のような利点も有する。すなわち、パスラインより下方に配置される受信器３２の受信部３２１が、仮に発信器３１の発信部３１１と対向するように上方に向けられているとすれば、鋼材Ｓのスケールが受信部３２１に堆積し、当該スケールによってマイクロ波の透過が遮られる可能性があるため（誤動作の原因となる）、これを回避するには、頻繁なメンテナンスが必要になるという問題がある。これに対し、本実施形態に係る受信器３２は、受信部３２１が側方に向いた配置であるため、スケールが堆積することも少なく、好都合である。さらに、受信器３２内部をエアパージすれば、より一層、スケールの堆積を低減し、安定した動作を維持することが可能である。
【００４１】
演算手段４は、ＬＤＶ１、ＨＭＤ２及びマイクロ波方式先端検出器３からの出力信号を受信し、鋼材Ｓの長さを演算する。より具体的には、演算に使用する先端検出器として、ＨＭＤ２及びマイクロ波方式先端検出器３のいずれか一方を選択し（以下、選択したものを先端検出器Ｄという）、先端検出器Ｄ及びＬＤＶ１の設置間隔と、先端検出器Ｄで鋼材Ｓの先端を検出した時間と、ＬＤＶ１で計測した移動速度とに基づき鋼材長さを演算する。以下、演算手段４における演算内容について、より具体的に説明する。
【００４２】
ＬＤＶ１は、鋼材Ｓが測定可能域に搬入され、レーザ反射光を検出し始めるタイミングで、鋼材Ｓの先端部が到達したと判断して測定を開始する。具体的には、ＬＤＶ１は、レーザ反射光を検出したことを示す信号（速度計オン信号）及び鋼材Ｓの移動速度Ｖ（ｔ）を演算手段４に出力する。なお、鋼材Ｓの尾端がＬＤＶ１の光路を抜けることにより、レーザ反射光を検出しなくなったことを示す信号（速度計オフ信号）も演算手段４に出力される。
【００４３】
また、演算手段４は、ＨＭＤ２がオン（つまり、ＨＭＤ２が鋼材Ｓの先端を検出したことを意味する）になったことを示す信号（ＨＭＤオン信号）、マイクロ波方式先端検出器３がオン（つまり、マイクロ波方式先端検出器３が鋼材Ｓの先端を検出したことを意味する）になったことを示す信号（マイクロ波方式先端検出器オン信号）の他、圧延機５に設けられたロードセルがオフ（つまり、鋼材Ｓが圧延機５を抜けたことを意味する）になったことを示す信号（ロードセルオフ信号）も受信するように構成されている。
【００４４】
演算手段４は、上記各信号を受信した時間（速度計オン信号を受信した時間ｔ１、速度計オフ信号を受信した時間ｔ２、ＨＭＤオン信号を受信した時間ｔ３、マイクロ波方式先端検出器オン信号ｔ４、ロードセルオフ信号を受信した時間ｔ５）及び移動速度Ｖ（ｔ）に基づき、以下の式（５）に従い、略リアルタイムで（１０ｍｓｅｃ毎に）、長さＬ（ｔ）を演算する。
2004061273.tif 000003
【００４５】
より具体的には、
（ａ）ＨＭＤ２が先端を検出した際（ｔ＝ｔ３）の長さＬ３、
（ｂ）先端検出器３が先端を検出した際（ｔ＝ｔ４）の長さＬ４、
（ｃ）ロードセルがオフになった際（ｔ＝ｔ５）の長さＬ５、
（ｄ）鋼材Ｓの尾端がＬＤＶ１の光路を抜けた際（ｔ＝ｔ２）の長さＬ２を演算する。
【００４６】
また、演算手段４には、ＬＤＶ１及びＨＭＤ２の設置間隔Ｓ１（本実施形態では３ｍ）、ＬＤＶ１及び先端検出器３の設置間隔Ｓ２（本実施形態では９ｍ）、ロードセル及びＬＤＶ１の設置間隔Ｓ３（本実施形態では６ｍ）が予め記憶されている。
【００４７】
演算手段４は、上記各演算結果（Ｌ２〜Ｌ５）と、上記予め記憶された各設置間隔（Ｓ１〜Ｓ３）とに基づき、鋼材長さＬｍを以下のようにして算出する。
（Ａ）鋼材Ｓの尾端がＬＤＶ１の光路を抜けた場合（速度計オフ時間ｔ２が送信された場合）であって、
（ｉ）先端検出器ＤとしてＨＭＤ２を選択した場合、以下の式（６）で演算し、
Ｌｍ＝Ｌ２−Ｌ３＋Ｓ１　　　・・・（６）
（ｉｉ）先端検出器Ｄとして先端検出器３を選択した場合、以下の式（７）で演算する。
Ｌｍ＝Ｌ２−Ｌ４＋Ｓ２　　　・・・（７）
（Ｂ）鋼材Ｓの尾端がＬＤＶ１の光路を抜けなかった場合（速度計オフ時間ｔ２が送信されず、ロードセルオフ時間ｔ５が送信された場合）であって、
（ｉ）先端検出器ＤとしてＨＭＤ２を選択した場合、以下の式（８）で演算し、
Ｌｍ＝Ｌ５−Ｌ３＋Ｓ１＋Ｓ３　・・・（８）
（ｉｉ）先端検出器Ｄとして先端検出器３を選択した場合、以下の式（９）で演算する。
Ｌｍ＝Ｌ５−Ｌ４＋Ｓ２＋Ｓ３　・・・（９）
【００４８】
なお、先端検出器Ｄの選択方法としては、（ａ）鋼材の寸法等に応じて、或いは、これに因らず、予めいずれか一方の先端検出器（２又は３）を固定的に選択することにし、選択した先端検出器Ｄの出力信号のみを演算に使用するという形態が可能である他、（ｂ）常時はいずれか一方の先端検出器を選択し、選択した先端検出器Ｄからの出力信号を演算に使用するが、故障等により、当該先端検出器Ｄの出力信号が得られなかった場合には、他方の先端検出器Ｄを使用するという形態も採用可能である。
【００４９】
以上に説明したように、本実施形態に係る鋼材長さ測定装置１００によれば、ＬＤＶ１は、パスラインＰＬより下方に設置されるため、熱間板圧延機５の近傍であっても、霧状水滴やデスケーリング水などの環境の影響を受け難く、精度良く速度を計測することが可能である。また、ＨＭＤ２がパスラインＰＬより下方に設置されるため、ＬＤＶ１の場合と同様に、霧状水滴などの環境の影響を受け難く、精度良く鋼材Ｓの先端を検出可能である。さらに、マイクロ波方式先端検出器３は、マイクロ波が、霧状水滴の大きさに比べて長い波長を有しているため、霧状水滴による散乱が生じず、霧状水滴が充満する環境下でも安定して使用することができ、精度良く鋼材Ｓの先端を検出可能である。従って、ＬＤＶ１及び先端検出器（ＨＭＤ２及びマイクロ波方式先端検出器３）の双方の精度を高めることができるため、両者を利用して演算手段４において算出された鋼材長さＬｍも精度の良い結果が得られることになる。
【００５０】
本実施形態に係る鋼材長さ測定装置１００は、さらに高精度に鋼材Ｓの長さを測定するべく、前記鋼材長さＬｍを、鋼材Ｓの反り形状に基づき補正するように構成されている。つまり、補正をせずに単にＬＤＶ１で計測した移動速度等に基づき演算した鋼材長さＬｍは、厳密には鋼材Ｓの水平面への投影長さを意味することになるため、反り形状を反映した補正を施すことにより、より一層、測定精度を高めることができる。本実施形態では、鋼材Ｓの反り形状に基づき補正する方法として、（１）鋼材の反り形状計測手段を別途設ける方法と、（２）先端検出器及びＬＤＶの計測値を利用する方法との、いずれかを選択し得るように構成されている。以下、これについて具体的に説明する。
【００５１】
（１）鋼材の反り形状計測手段を別途設ける方法
本方法では、図１に示すように、鋼材Ｓの反り形状を測定するべく、鋼材Ｓの先端部を側方から２次元撮像装置であるＣＣＤカメラ６（本実施形態では、ＬＤＶ１の設置位置から下流に３ｍの位置に設置）で撮像する（鋼材Ｓの自発光を利用する）。撮像された画像は、演算手段４に送信され、これに公知の画像処理手法を適用することにより、鋼材Ｓの反り形状（反り高さ、反り曲率等）を算出し、当該算出した反り形状に基づき、前記鋼材長さＬｍを補正する。なお、画像の撮像タイミングは、例えば、演算手段４がＨＭＤオン信号を受信してから所定時間経過後に撮像する（演算手段４が具備する画像メモリ（図示せず）に静止画として記憶する）など、種々の方法を適用可能である。
【００５２】
図５は、反り形状（反り高さ）と、鋼材長さの測定誤差との関係例を示すグラフである。ここで、図５の横軸は、上記のようにして撮像した画像から算出した反り高さを示す。また、図５の縦軸は、鋼材長さＬｍ（熱膨張を考慮して補正したもの）と、鋼材Ｓの実測長さ（ホットレベラーで反りや平坦を矯正した後、冷間で実測した長さ）との差である測定誤差を示す。図５に示すように、反り高さと測定誤差には、反り高さが大きくなると測定誤差が小さくなる（鋼材長さＬｍが実測長さよりも短くなる）という相関があることが分かる。従って、図５に示すような両者の相関関係を予め採取し、演算手段４に記憶（相関直線の式を記憶する等）しておくことにより、実際に補正を行う場合には、ＣＣＤカメラ６で撮像した画像を演算手段４で画像処理することにより算出した反り高さと、前記記憶した相関関係とに基づき、測定誤差を算出し、鋼材長さＬｍに対して当該測定誤差分の補正を施すことが可能である。これにより、より一層、鋼材長さの測定精度を高めることができる。
【００５３】
なお、本実施形態では、鋼材Ｓの先端部を撮像する２次元撮像装置としてＣＣＤカメラ６を用いたが、デスケーリングの際に生じる霧状水滴によって誤動作することを回避するべく、撮像する際にはデスケーリングしないようにすることや、デスケーリングの影響を受けないところまで圧延機５からＣＣＤカメラ６を離間させることの他、霧状水滴の影響を受け難い赤外線検出方式のカメラとすることも可能である。
【００５４】
（２）先端検出器及びＬＤＶの計測値を利用する方法
一般に、レーザ光を被測定材表面に対して略垂直に照射し、略垂直に反射光を受光する構成において、被測定材表面を傾けた場合、反射光の光量は傾き角に応じて変化し、傾き角が大きくなるほど減少する。従って、反射光の光量を観察すれば、前記傾き角をある程度検知できることになる。ＬＤＶ１は、所定角度で観察（検出）した反射光量が所定のしきい値を超えた場合に、レーザ反射光が検出されたことを意味する速度計オン信号を出力するように構成されている。つまり、被測定材である鋼材Ｓの反り角度（反り形状表面の水平面に対する角度）が、所定の角度まで小さくなった場合に、速度計オン信号を出力する（言わば鋼材Ｓの先端を検出したと認識する）ことになる。従って、反りの有無に関わらず精度良く先端を検出できる先端検出器Ｄが検出した鋼材Ｓの先端位置と、ＬＤＶ１を構成するレーザが検出した鋼材Ｓの先端位置との距離（以下、先端検出誤差という）を算出すれば、先端検出誤差が大きければ大きいほど、反りの大きい（実際の先端位置から反り角度が小さくなる位置までの距離が長い）鋼材Ｓであることが認識できると考えられる。
【００５５】
図６は、以上の知見に基づき、反り形状（反り高さ）と、先端検出誤差との関係を調査した結果の一例を示すグラフである。ここで、図６の横軸は、前述した２次元撮像装置で撮像した画像から算出した反り高さを示す。また、図６の縦軸は、先端検出器としてＨＭＤを選択した場合の先端検出誤差を示す。なお、先端検出誤差は、先端検出器Ｄ（図６の場合はＨＭＤ２）が検出した鋼材Ｓの先端位置と、ＬＤＶ１を構成するレーザが検出した鋼材Ｓの先端位置との距離を意味し、具体的には、図６の場合、前述したＬ２から式（６）で演算されたＬｍを減算した値（＝Ｌ３−Ｓ１）、又は、前述した（Ｌ５＋Ｌ３）から式（８）で演算されたＬｍを減算した値（＝Ｌ３−Ｓ１）である。図６に示すように、反り高さが大きくなれば、先端検出誤差（図６の縦軸の絶対値）も大きくなり、両者が相関関係を有することが分かる。つまり、前述した（１）の補正方法において使用する反り高さの代わりに、先端検出誤差を鋼材長さＬｍの補正に使用できることを示唆するものである。
【００５６】
図７は、先端検出誤差と、鋼材長さの測定誤差との関係例を示すグラフである。ここで、図７の横軸は、先端検出誤差を示す（ただし、図６の場合と異なり、先端検出誤差をＳ１−Ｌ３で示している）。また、図７の縦軸は、鋼材長さＬｍ（熱膨張を考慮して補正したもの）と、鋼材Ｓの実測長さ（冷間で反り形状に沿って実測した長さ）との差である測定誤差を示す。図７に示すように、先端検出誤差と測定誤差には、先端検出誤差が大きくなると測定誤差が小さくなる（鋼材長さＬｍが実測長さよりも短くなる）という相関があることが分かる。従って、図７に示すような両者の相関関係を予め採取し、演算手段４に記憶（相関直線の式を記憶する等）しておくことにより、実際に補正を行う場合には、演算手段４で算出した先端誤差と、前記記憶した相関関係とに基づき、測定誤差を算出し、鋼材長さＬｍに対して当該測定誤差分の補正を施すことが可能である。これにより、より一層、鋼材長さの測定精度を高めることができる。なお、図７では、先端検出器としてＨＭＤ２を選択した場合の先端検出誤差と測定誤差との関係を示し、この相関関係を補正に使用することについて説明したが、無論、マイクロ波方式先端検出器３を選択した場合の先端検出誤差（この場合、先端検出誤差はＳ２−Ｌ４となる）を使用して、図７と同様の相関関係を予め採取しておき、これを用いて補正を行うことも可能である。
【００５７】
以上に説明したように、本実施形態に係る鋼材長さ測定装置１００によれば、鋼材長さを高精度に測定することが可能であるため、測定された鋼材長さ（反り形状に基づく補正を含む）を利用して、高精度な鋼材寸法（長さ・厚み）の制御も可能である。具体的には、演算手段４で演算した鋼材長さを、制御用プロセスコンピュータに送信し、当該プロセスコンピュータにより、以下に示すような寸法制御を行うことが可能である。
【００５８】
（Ａ）鋼材の長さ制御
鋼材長さ測定装置１００で測定した圧延最終パスのｎ（ｎ＝１又は２）パス前での鋼材長さＬｍ−ｎと、鋼材厚みｔｍ−ｎと、最終パスでの鋼材の目標厚みｔａｉｍとにより、最終パスでの推定鋼材長さＬｍを以下の式（１）で推定するステップと、
Ｌｍ＝Ｌｍ−ｎ・（ｔｍ−ｎ／ｔａｉｍ）　　・・・（１）
最終パスでの鋼材の目標長さをＬａｉｍとしたとき、
（ａ）Ｌｍ≧Ｌａｉｍである場合、
目標厚みｔａｉｍで最終パスを圧延し、
（ｂ）Ｌｍ＜Ｌａｉｍである場合、
最終パスでの鋼材の目標長さＬａｉｍを達成可能な目標厚みｔａｉｍ’を以下の式（２）で計算すると共に、
ｔａｉｍ’＝ｔａｉｍ・（Ｌｍ／Ｌａｉｍ）　・・・（２）
最終パスでの目標厚みの公差内にある下限値をｔａｉｍｍｉｎとしたとき、
（ｂ−１）ｔａｉｍ’≧ｔａｉｍｍｉｎである場合、
目標厚みｔａｉｍ’で最終パスを圧延し、
（ｂ−２）ｔａｉｍ’＜ｔａｉｍｍｉｎである場合、
目標厚みｔａｉｍで最終パスを圧延するステップとにより、鋼材長さを制御することが可能である。
【００５９】
本制御方法によれば、最終パスの１パス前（ｎ＝１）に限らず、２パス前（ｎ＝２）に測定した鋼材長さを利用した高精度な制御が可能であるため、従来のように、前面仕上げの鋼材に対してしか、測長結果に基づく長さ制御を実施できないといった圧延能率上の問題を解消することが可能である。また、従来であれば、製品長さが受注長さに足りなくなれば、当該受注長さに鋼材を切り出すことができなくなるため、原材料であるスラブの重量を多めにして（製品長さが長くなるようにクロップ代を付与）対処していたが、本制御方法によって制御精度が向上することにより、余分なクロップ代を削減できるため、歩留まりの向上も図ることができる。
【００６０】
（Ｂ）実貫比を考慮しない鋼材の厚み制御
鋼材長さ測定装置１００で測定した圧延最終パスのｎ（ｎ＝１又は２）パス前での鋼材長さＬｍ−ｎと、鋼材厚みｔｍ−ｎと、最終パスでの鋼材の目標長さＬａｉｍとにより、以下の式（３）で計算される最終パスでの鋼材の狙い厚みｔａｉｍで最終パスを圧延することにより、鋼材厚みを制御することが可能である。
ｔａｉｍ＝ｔｍ−ｎ・（Ｌｍ−ｎ／Ｌａｉｍ）　・・・（３）
【００６１】
本制御方法によれば、最終パスの１パス前（ｎ＝１）に限らず、２パス前（ｎ＝２）に測定した鋼材長さを利用した高精度な制御が可能であるため、従来のように、前面仕上げの鋼材に対してしか、測長結果に基づく厚み制御を実施できないといった圧延能率上の問題を解消することが可能である。また、鋼材が厚物材である場合、製品厚みを受注厚みに合致させることが困難であるため、一般に広く厚み公差が設定されている。本制御方法によれば、高精度の厚み制御が可能であるため、公差下限を狙ったスラブ設計により、余分なスラブ重量を削減することにより、歩留まり向上を図ることができる。なお、前記鋼材厚みｔｍ−ｎとしては、圧延ロールの圧下位置から推定される厚み（いわゆるゲージ厚）を用いることができる他、放射線厚み計等によって実測した厚みを用いても良い。
【００６２】
（Ｃ）実貫比を考慮した鋼材の厚み制御
鋼材長さ測定装置１００で測定した圧延最終パスのｎ（ｎ＝１又は２）パス前での鋼材長さＬｍ−ｎと、鋼材厚みｔｍ−ｎと、実貫比ａと、最終パスでの鋼材の目標長さＬａｉｍとにより、以下の式（４）で計算される最終パスでの鋼材の狙い厚みｔａｉｍで最終パスを圧延することにより、鋼材厚みを制御することが可能である。
ｔａｉｍ＝ｔｍ−ｎ・｛Ｌｍ−ｎ／（ａ・Ｌａｉｍ）｝　・・・（４）
【００６３】
本制御方法によれば、最終パスの１パス前（ｎ＝１）に限らず、２パス前（ｎ＝２）に測定した鋼材長さを利用した高精度な制御が可能であり、従来のように、前面仕上げの鋼材に対してしか、測長結果に基づく厚み制御を実施できないといった圧延能率上の問題を解消することが可能である。また、本制御方法によれば、高精度の厚み制御が可能であるため、公差下限を狙ったスラブ設計により、余分なスラブ重量を削減することにより、歩留まり向上を図ることができる。なお、実貫比ａは、実スラブ重量の設計重量に対する比率を意味し、例えば、加熱炉内に挿入するスラブ重量の実測定値を実スラブ重量とし、圧延後の（目標厚み×目標幅×目標長さ×比重）を設計重量として、両者の比率を算出した値である。また、前記鋼材厚みｔｍ−ｎとしては、圧延ロールの圧下位置から推定される厚み（いわゆるゲージ厚）を用いることができる他、放射線厚み計等によって実測した厚みを用いても良い。
【００６４】
【実施例】
以下、実施例を示すことにより、本発明の特徴をより一層明らかにする。
【００６５】
（１）装置構成
図１〜図４を用いて説明したのと同様の装置構成で、本発明に係る鋼材長さ測定装置及びこれを用いた鋼材寸法制御方法の評価試験を実施した。
【００６６】
より具体的には、ＬＤＶとして、焦点距離が１０００ｍｍ、焦点深度が±１００ｍｍ、レーザ交差角が約３°、速度平均化時間が１０ｍｓｅｃのものを使用した。なお、一方のレーザ光は、他方のレーザ光に比べ、音響光学素子によって４０ＭＨｚ相当の波長シフトを施している。また、ＬＤＶのドップラー周波数測定は、ＤＳＰによって行われ、速度出力と共に、平均化時間中の速度測定成功率ＱＦ（Ｑｕａｌｉｔｙ　Ｆａｃｔｏｒ）値（％）も出力するように構成されている。
【００６７】
また、ＬＤＶ及びＨＭＤの筐体が具備するエアパージノズルの内径は５０ｍｍであり、エアパージノズルの先端がパスラインから２００ｍｍになるように配置した。エアパージノズルを構成する空気増幅器は、増幅率５倍のものを使用し、これに圧空２ｍ３／分（４ｋｇ／ｃｍ２）を供給することにより、筐体の側壁に設けられた内径１００ｍｍの配管を通じてブロアエアを８ｍ３／分吸入し、１０ｍ３／分のエアを噴出可能とした。さらに、この空気増幅器に、環状スリットエアノズル（吸入する圧空の流量は０．５ｍ３／分程度）を付加することにより、１０．５ｍ３／分のエアをエアパージノズルの先端から鋼材裏面に向けて噴出した（流速は約８０ｍ／秒となる）。
【００６８】
また、マイクロ波方式先端検出器としては、発信するマイクロ波の周波数が２４ＧＨｚで、受信器の応答速度が５ｍｓｅｃのものを用い、図４に示すのと同様に配置した。
【００６９】
さらに、反り形状計測手段として使用する２次元撮像装置は、近赤外（１μｍ付近）にも感度を有する、画素数が６４０×４８０の白黒ＣＣＤカメラを使用した。
【００７０】
（２）動作確認試験
以上に説明した構成を有する鋼材長さ測定装置で、まず、動作の安定性を確認した。
【００７１】
図８に、動作確認試験の結果を示す。図８の（ａ）はＬＤＶによる速度測定結果を、（ｂ）は前述したＱＦ値を、（ｃ）はＨＭＤオン信号を、（ｄ）はマイクロ波方式先端検出器オン信号を、それぞれ示す。図８に示すように、速度測定中は、常に、ＱＦは１００％であり、安定な測定ができていることが分かる。また、ＨＭＤ及びマイクロ波方式先端検出器についても鋼材の先端を確実に検出できていることが分かる。
【００７２】
（３）先端検出器の先端検出精度評価試験
ＨＭＤの光路上を鋼材の先端が通過し、その後、マイクロ波方式先端検出器の送受信器間を鋼材の先端が通過するまでの長さ測定値（前述したＬ４−Ｌ３に相当）と、両先端検出器間の実際の距離とを比較することにより、先端検出精度を評価した。その結果を図９に示す。図９は、本実施例に係る鋼材測定装置を設置後、約半年間に亘って前記長さを測定したデータであり、図９中の各点（黒点）は２０〜６０枚の鋼材に対する平均値を、エラーバーは測定値のばらつき（３σ）を、それぞれ示す。図９に示すように、半年間に亘り、３σで１００ｍｍ程度の精度が得られることが分かった。これは、鋼材寸法の制御に十分な精度であると言える。
【００７３】
（４）鋼材長さ測定精度評価試験
圧延速度が１５０〜３００ｍｐｍの最終パスで、厚みが１０〜１００ｍｍ、幅が２０００〜３１２０ｍｍの鋼材を、長さ１０ｍ〜５３ｍに圧延した際の、長さ測定精度（反り形状補正をする場合と補正をしない場合の双方について）を評価した。なお、比較例として、ＬＤＶ単体による長さ測定と、ＰＬＧによる長さ測定も実施した。測定精度（３σ）は、熱間で測定した値に最終仕上げ温度に基づき熱膨張補正した値と、冷間でメジャーによって測定した値とを比較することにより評価した。評価結果を表１に示す。
【表１】
2004061273.tif 000004
【００７４】
表１に示すように、従来のＰＬＧによる測定方法（測定精度±４５０ｍｍ）や、反り発生時に測定精度が悪化（測定精度±５００ｍｍ）するＬＤＶ単体に比べ、本実施例では、測定精度が大幅に向上（測定精度±１００ｍｍ）することが分かった。
【００７５】
（５）最終パスでの鋼材長さ推定精度評価試験
途中パスでの鋼材長さ測定装置による測定長さ（反り形状補正を施した測長値）を基にして、最終パスの長さを推定した値と、最終パスでの実測長さとを比較した。その結果を図１０に示す。ここで、図１０の（ａ）は最終パスの１パス前での測長値を用いて推定した値の精度を、（ｂ）は最終パスの２パス前での測長値を用いて推定した値の精度を、それぞれ示す。なお、図１０の縦軸は、長さ推定誤差、つまり、前述した式（１）における推定鋼材長さＬｍ（熱膨張を考慮して補正したもの）と、実測長さ（冷間で実測した長さ）との差を、横軸は、実測長さを、それぞれ示す。
【００７６】
図１０に示すように、最終パスの１パス前での測長値を用いた場合、最終パスでの長さ予測誤差は、±１００ｍｍ程度であるのみならず、２パス前での測長値を用いた場合でも、±２００ｍｍ程度であり、良好な推定精度が得られることが分かった。
【００７７】
（６）鋼材寸法制御精度評価試験
前述した本発明に係る鋼材の厚み制御方法（実貫比を考慮した厚み制御）を適用した場合の厚み制御精度と、前述した本発明に係る鋼材の長さ制御方法を適用した場合の長さ制御精度とについて評価した。図１１は、その評価結果であり、（ａ）は厚み制御精度の評価結果を、ｂ）は長さ制御の評価結果を、それぞれ示す。なお、図１１（ａ）の縦軸は厚み制御誤差、つまり、（実際の製品厚み−狙い厚み）／狙い厚み×１００（％）を、横軸は実貫比を、それぞれ示す。また、図１１（ｂ）の縦軸は長さ制御誤差、つまり、（実際の製品長さ−目標長さ）／目標長さ×１００（％）を、横軸は実貫比を、それぞれ示す。
【００７８】
図１１（ａ）に示すように、従来の制御方法で得られる製品厚みは、平均して狙い厚みより薄くなるように圧延されていることが分かる。これは、従来、鋼材長さ測定装置の精度不良に起因して、正確な鋼材長さが分からなかったため、オペレータが厚み公差内で薄めを狙うように手介入を行っていたことが原因である（逆に、長さについては、図１１（ｂ）に示すように、従来の制御方法では平均して長めに圧延される）。このことは、結果的に、鋼材の厚み精度を悪化させる要因の一つであった。本発明に係る制御方法によれば、精度の良い鋼材長さ測定装置を寸法制御に適用することにより、寸法精度を向上させることができた上に、オペレータの手介入も大幅に低減することができた。
【００７９】
なお、表２に、従来の制御方法を適用していた場合と、本発明に係る制御方法を適用した後との、月当たり平均の長さ不足発生量及び厚み制御誤差を示す。表２に示すように、本発明に係る制御方法を適用することにより、厚み制御精度を大幅に向上でき、更に、オペレータの手介入がない場合の長さ不足の発生を低減することもできた。
【表２】
2004061273.tif 000005
【００８０】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明に係る鋼材長さ測定装置によれば、レーザドップラー速度計が、パスラインより下方に設置されるため、熱間板圧延機の近傍であっても、霧状水滴やデスケーリング水などの環境の影響を受け難く、精度良く速度を計測することが可能である。また、先端検出器として、赤外線検出方式の先端検出器（ＨＭＤ）を備える場合、当該ＨＭＤがパスラインより下方に設置されるため、前記レーザドップラー速度計の場合と同様に、霧状水滴などの環境の影響を受け難く、精度良く鋼材の先端を検出可能である。或いは、先端検出器として、マイクロ波方式の先端検出器を備える場合、マイクロ波は、霧状水滴の大きさに比べて長い波長を有しているため、霧状水滴による散乱が生じず、霧状水滴が充満する環境下でも安定して使用することができ、精度良く鋼材の先端を検出可能である。以上のように、レーザドップラー速度計及び先端検出器（ＨＭＤ又はマイクロ波方式）の双方の精度を高めることができるため、高精度に鋼材長さを測定することが可能である。
【００８１】
また、高精度に鋼材長さを測定できる本発明に係る鋼材測定装置を用いた鋼材寸法制御方法によれば、最終パスの１パス前に限らず、２パス前に測定した鋼材長さを利用した高精度な制御が可能であるため、従来のように、前面仕上げの鋼材に対してしか、測長結果に基づく寸法（長さ・厚み）制御を実施できないといった圧延能率上の問題を解消することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る鋼材長さ測定装置を示す概略構成図である。
【図２】図２は、図１に示す鋼材長さ測定装置の設置環境を示す概略図である。
【図３】図３は、図１に示す筐体の概略構成及びエアパージノズルの原理を説明する説明図である。
【図４】図４は、図１に示すマイクロ波方式先端検出器の構成をより詳細に示す斜視図である。
【図５】図５は、反り形状（反り高さ）と、図１に示す鋼材長さ測定装置によって測定した鋼材長さの測定誤差との関係例を示すグラフである。
【図６】図６は、反り形状（反り高さ）と、図１に示すＬＤＶによる先端検出誤差との関係を調査した結果の一例を示すグラフである。こ
【図７】図７は、図１に示すＬＤＶによる先端検出誤差と、図１に示す鋼材長さ測定装置によって測定した鋼材長さの測定誤差との関係例を示すグラフである。
【図８】図８は、本発明の一実施例に係る鋼材長さ測定装置の動作確認結果を示す。
【図９】図９は、本発明の一実施例に係る鋼材長さ測定装置を構成する先端検出器の先端検出精度評価結果を示す。
【図１０】図１０は、本発明の一実施例に係る鋼材寸法制御方法における最終パスでの鋼材長さ推定精度評価結果を示す。
【図１１】図１１は、本発明の一実施例に係る鋼材寸法制御方法における鋼材寸法制御精度評価結果を示す。
【符号の説明】
１…レーザドップラー速度計（ＬＤＶ）
２…赤外線検出方式先端検出器（ＨＭＤ）
３…マイクロ波方式先端検出器　４…演算手段　５…熱間板圧延機
１００…鋼材長さ測定装置
【図１】
2004061273.tif 000006
【図２】
2004061273.tif 000007
【図３】
2004061273.tif 000008
【図４】
2004061273.tif 000009
【図５】
2004061273.tif 000010
【図６】
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【図７】
2004061273.tif 000012
【図８】
2004061273.tif 000013
【図９】
2004061273.tif 000014
【図１０】
2004061273.tif 000015
【図１１】
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