(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧延対象である圧延材を搬送するための搬送ローラと地面との間の抵抗の監視を、少なくとも圧延システム稼働中に行う絶縁抵抗監視方法であって、
前記圧延材と接触している搬送ローラと、前記抵抗を測定するための測定装置とを電気的に接続しないように制御しながら監視を行うことを特徴とする圧延用搬送ローラ絶縁抵抗監視方法。
【請求項２】
位置検出手段により検出した前記圧延材の位置に基づいて、前記圧延材と接触している搬送ローラと前記測定装置とを電気的に接続しないように制御することを特徴とする請求項１記載の圧延用搬送ローラ絶縁抵抗監視方法。
【請求項３】
搬送ローラと接触している圧延材に誘導加熱による迷走電流が流れないようにするため、少なくとも圧延システム稼働中に、前記搬送ローラの軸受けと地面との間に設けた絶縁物による抵抗を測定する測定装置と、
該測定装置が測定した抵抗を数値化して表示信号にして送信し、また、前記抵抗値と基準値とを比較し、その比較結果を表示信号にして送信するデータ処理装置と、
該データ処理装置から送信された表示信号に基づいて、警告を示す旨を表示する表示装置とを備える絶縁抵抗監視システムであって、
前記測定装置と前記搬送ローラとの間に、電気的接続の切り替えを行うリレー手段を備え、
前記データ処理装置は、少なくとも圧延材と接触している搬送ローラの軸受けに設けた絶縁物と前記測定装置との電気的接続を行わせないように、前記リレー手段の切り替えを制御することを特徴とする圧延用搬送ローラ絶縁抵抗監視システム。
【請求項４】
圧延対象である圧延材を粗圧延する工程と、粗圧延した圧延材を誘導加熱装置により誘導加熱する工程と、誘導加熱により加熱された圧延材を仕上げ圧延する工程とを有する圧延材の製造方法において、
前記誘導加熱による迷走電流が前記圧延材に流れないようにするため、前記誘導加熱装置の前後に設けた搬送ローラの軸受けと地面との間における絶縁物の抵抗を、測定装置により測定し、監視を行う際、前記圧延材と接触している搬送ローラと前記測定装置とが電気的に接続しないように制御しながら前記抵抗の測定及び監視を行うことを特徴とする圧延材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、熱間圧延ライン上の誘導加熱装置前後に設けられ、対地絶縁対策が施された搬送ローラの軸受けと地面との間の抵抗値を監視する方法及びその監視システム、その方法を利用した圧延材の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、金属等を圧延する場合に、圧延材（例えばスラブ（圧延用鋳塊）等）を、加熱炉で昇温させた後に熱間圧延プロセスにおいて圧延加工した製品を製造する。熱間圧延を行うためにはスラブの温度が高いほど加工がしやすくなる。しかし、スケールの発生、制御の難しさ等の要因により、熱間圧延プロセス開始時から温度を上げるのは有効ではない。
【０００３】
図５は高周波誘導加熱装置を用いた加熱システムを表す図である。このシステムでは、粗圧延と仕上げ圧延との間に設けた高周波誘導加熱装置（以下、誘導加熱装置という）による誘導加熱で昇温が行われている。誘導加熱装置は、加熱効率がよく、騒音も少なく、また応答性がよい。
【０００４】
ここで、誘導加熱を行った場合には圧延材に誘導起電力が生じる。この誘導起電力により誘導電流が発生する。誘導電流により、圧延材と搬送ローラの接触状態が変化するときに迷走電流が流れ、アークが発生することがある。これにより圧延材表面にスパーク疵が生じてしまう。スパーク疵がある圧延材は製品として出荷できず、経済的損失は大きい。
【０００５】
そこで、このようなスパーク疵を防止するために、誘導加熱装置の前後に設けられている搬送ローラの軸受けと地面との間に絶縁物となる絶縁板を設け、絶縁する方法が一般的に広く用いられている。この場合には、絶縁による抵抗値（以下、絶縁抵抗という）の測定を、定期的に又はメンテナンス時に行い、有効な絶縁状態が維持されているかどうかを判断している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、搬送ローラの軸受けと地面との間に絶縁板を挿入していても、軸受けに近接した設備（導電体）との接触、スケールの堆積、軸受けからのグリースの漏洩、絶縁板の経年劣化等により経年的に又は突発的に、絶縁の効果（以下、絶縁効果という）が低下し、絶縁抵抗が低くなってしまう。絶縁効果が低下すると、迷走電流が発生しやすく、圧延材にスパーク疵が生じ、大量の表面品質欠陥に至る可能性があった。従来のような定期的な抵抗測定やメンテナンスでは、このような絶縁抵抗の低下を検出するまでに時間がかかってしまうという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は上記のような問題を解決し、絶縁効果の低下を遅滞なく検出することで、スパーク疵による大量の表面品質欠陥を防止できる圧延用搬送ローラ絶縁抵抗監視方法等を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そのため、本出願に係る圧延用搬送ローラ絶縁抵抗監視方法は、圧延対象である圧延材を搬送するための搬送ローラと地面との間の抵抗の監視を、少なくとも圧延システム稼働中に行う。
【０００９】
そして、圧延材と接触している搬送ローラと、抵抗を測定するための測定装置とを電気的に接続しないように制御しながら監視する。
【００１０】
また、本出願に係る圧延用搬送ローラ絶縁抵抗監視方法は、圧延材の位置検出のための位置検出手段により検出した前記圧延材の位置に基づいて、圧延材と接触している搬送ローラと測定装置とを電気的に接続しないように制御する。
【００１１】
また、本出願に係る圧延用搬送ローラ絶縁抵抗監視システムは、搬送ローラと接触している圧延材に誘導加熱による迷走電流が流れないようにするため、少なくとも圧延システム稼働中に、搬送ローラの軸受けと地面との間に設けた絶縁物による抵抗を測定する測定装置と、測定装置が測定した抵抗を数値化して表示信号にして送信し、また、抵抗値と基準値とを比較し、その比較結果を表示信号にして送信するデータ処理装置と、データ処理装置から送信された表示信号に基づいて表示する表示装置とを備えている。
【００１２】
そして、測定装置と搬送ローラとの間に、電気的接続の切り替えを行うリレー手段をさらに備え、データ処理装置は、少なくとも圧延材と接触している搬送ローラの軸受けに設けた絶縁物と測定装置との電気的接続を行わせないように、リレー手段の切り替えを制御する。
【００１３】
また、本出願に係る圧延材の製造方法は、圧延対象である圧延材を粗圧延する工程と、粗圧延した圧延材を誘導加熱装置により誘導加熱する工程と、誘導加熱により加熱された圧延材を仕上げ圧延する工程とを有する圧延材の製造方法において、誘導加熱による迷走電流が圧延材に流れないようにするため、誘導加熱装置の前後に設けた搬送ローラの軸受けと地面との間における絶縁物の抵抗を、測定装置により測定し、監視を行う際、圧延材と接触している搬送ローラと測定装置とが電気的に接続しないように制御しながら抵抗の測定及び監視を行う。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態に係る方法を適用する熱間圧延システムの一例を表す図である。図１において１は加熱炉である。加熱炉１は、スラブ状の圧延材を加熱するものである。２は粗圧延装置である。粗圧延装置２は、２つ一組の回転するロールの間に帯状に固められたスラブ状態の圧延材を通過させて圧延し、粗バーとして成形するためのものである。３は誘導加熱装置である。誘導加熱装置３は、粗バーを均一に加熱するためのものである。また、誘導加熱装置３は、仕上圧延装置４が圧延を行いやすくするために圧延方向の加熱温度調整も行うことができる。４は仕上圧延装置である。仕上圧延装置４は製品として鋼板等を仕上げるための圧延機である。５は冷却装置である。冷却装置５は、巻取を行うための温度に圧延材を冷却するために用いる装置である。６は巻取装置である。巻取装置６は、圧延された製品を省スペースでコンパクトに管理できるように巻き取るためのものである。そして、これらの装置の間を、圧延材をガイドしながら搬送させる役割を果たすのが搬送部７である。
【００１５】
図２は本発明の実施の形態に係る圧延用搬送ローラ絶縁抵抗監視方法を実現する監視システムを主とした構成を表す図である。図２において、１１は例えばコンピュータに代表されるようなデータ処理手段である。データ処理手段１１は、入力されるデータに基づいて演算処理及びシステムを構成する各装置の制御処理を行う。また、処理した結果である表示データを含む表示信号をヒューマンマシンインターフェイス手段１２に送信する。１２は、圧延システムの運転制御室に設けられたヒューマンマシンインターフェイス手段（Human Machine Interface ：以下、ＨＭＩという）である。ＨＭＩ１２は監視オペレータとデータ処理手段１１との間で、データをやりとりを行うためのインターフェイスとなる。１３は絶縁測定手段である。絶縁測定手段１３は、搬送ローラ部７の各搬送ローラの軸を支える２つの軸受けの合成抵抗を測定する。１４は絶縁測定手段１３がアナログ信号として導いた絶縁抵抗をデジタルデータの信号（以下、デジタル信号という）に変換するＡＤ変換手段である。１５は位置検出手段である。位置検出手段１５は、各ブロック間に備えた複数の位置検出器で構成される。各位置検出器は、圧延材の有無を検出するためのセンサである。
【００１６】
前述した搬送部７は、複数の搬送ローラ７Ａを有し、各搬送ローラ７Ａの回転により、搬送されている圧延材の速度をできるだけ落とすことのないようにしている。搬送ローラ７Ａの両端には、それぞれ軸受け７Ｂ−１、７Ｂ−２が設けられている。そして、軸受け７Ｂ−１、７Ｂ−２にはそれぞれ絶縁板７Ｃ−１、７Ｃ−２が設けられている（以下、これらを組とする）。ここで、本実施の形態では絶縁板７Ｃ−１及び７Ｃ−２における抵抗を測定した合成抵抗を各組の絶縁抵抗として算出するようにする。これにより、搬送ローラ７Ａが回転している時に変化する軸受け７Ｂ−１、７Ｂ−２中の油膜状態の影響を受けずに、絶縁抵抗を測定管理することができる。また、本実施の形態では複数の組をさらにブロックとして設定する。そして、後述するように、各ブロック間にそれぞれ位置検出器を備えることとする。ここで、各ブロックの間隔を圧延材の長さ以下となるようにする。これにより、搬送されている圧延材は少なくとも２つのブロックをまたがることとなり、少なくとも１つの位置検出器は搬送されている圧延材を捉えることができる。１５は位置検出手段である。位置検出手段１５は、各ブロック間に備えた複数の位置検出器で構成される。各位置検出器は、圧延材の有無を検出するためのセンサである。位置検出器から送信される信号に基づいて、データ処理手段１１は圧延材の位置を判断し、測定を行うべきブロックを決定する。
【００１７】
図３は図２のシステムを構成する手段をより詳細に示した図である。ＨＭＩ１２は、監視オペレータとデータ処理手段１１とのインターフェイスを図るためのもので、本実施の形態では表示手段１２Ａ及び入力手段１２Ｂで構成されるものとする。表示手段１２Ａとしては、例えばＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等がある。また、入力手段１２Ｂとしては、例えばキーボード等がある。入力手段１２Ｂは、監視オペレータが入力する指示をデータとした指示データを含む入力信号をデータ処理手段１１に送信する。また、表示手段１２Ａは、データ処理手段１から送信される表示信号に基づいて監視オペレータに状態表示等を行う。絶縁測定手段１３は直流電圧電源１３Ａ、分圧用抵抗１３Ｂ、ミニチュアリレー１３Ｃ及び絶縁型信号変換器１３Ｄで構成される。ここで、ミニチュアリレー１３Ｃは、データ処理手段１１から送信される信号に基づいて絶縁測定手段１３とある組との電気的接続を行わせる。本実施の形態においては、このミニチュアリレー１３Ｃには２つの役割があるといえる。１つは測定対象の組と絶縁測定手段１３との間だけ電気的に接続をすることである。もう１つは、圧延材を搬送している組と絶縁測定手段１３との電気的接続を断つことである。
【００１８】
本実施の形態は、従来、定期的又はメンテナンス時にしか行わなかった搬送ローラ部７の絶縁抵抗の測定を、熱間圧延システムの稼働中でも行えるようにし、その状態を監視できるようにしたものである。そのため、絶縁測定手段１３と搬送部７の各組とをケーブル等で接続する。ここで、データ処理手段１１が、位置検出手段１５の各位置検出器から送信される信号に基づいて圧延材の位置を判断し、少なくとも圧延材と接触している搬送ローラ７Ａの組とは電気的接続を行わないように絶縁測定手段１３のミニチュアリレー１３Ｃを制御する。そして、あらかじめ定めたグループについて絶縁抵抗の値を導き出す。その値と基準値との比較に基づいてＨＭＩ１２の表示装置１２Ａに警告を示す旨を表示させる。そして、警告に基づいてオペレータ等が応急処置等を行うことにより、スパーク疵の大量発生を防止する。
【００１９】
図４は圧延材と測定タイミングとの関係を表す図である。前述したように、ミニチュアリレー１３Ｃにより電気的接続がされている組の絶縁抵抗が測定されるようになっている。ここで、電気的接続がされると搬送ローラ７Ａ、軸受け７Ｂ−１、７Ｂ−２、ケーブル及び絶縁測定手段１３によりループ（回路）が形成される。そのため、圧延材が搬送ローラ７Ａ上にある時（接触している時）に迷走電流が流れてしまうことがある。そこで本実施の形態では、搬送ローラ７Ａが圧延材と接触している組が含まれるブロックには、少なくとも絶縁測定手段１３との電気的接続を行わせないようにミニチュアリレー１３Ｃを制御する。なお、図４における圧延材の長さは３ブロックにまたがっている。
【００２０】
位置検出部１５の各位置検出器から送信される信号に基づいて、データ処理手段１１は、圧延材の後端がブロック１を抜けた（圧延材がブロック１のどの組の搬送ローラ７Ａとも接触していない）ものと判断すると、ミニチュアリレー１３Ｃに信号を送信し、ミニチュアリレー１３Ｃによるブロック１を構成する各組との電気的接続を制御する。そして、データ処理手段１１は、ブロック１の各組の絶縁抵抗を算出する。算出した結果を例えば表示装置１２Ａに表示させる。
【００２１】
データ処理手段１１は、さらに、圧延材がブロック２のどの組の搬送ローラ７Ａとも接触していない（搬送ローラ７Ａ上にない）と判断すると、ミニチュアリレー１３Ｃに信号を送信し、ブロック２を構成する組との電気的接続を行わせるようにする。そして、データ処理手段１１は、ブロック２の各組の絶縁抵抗を算出し、例えば表示装置１２Ａに表示させる。同様に圧延材がブロック３のどの組の搬送ローラ７Ａ上にないものと判断すると、ブロック３を構成する組との電気的接続を行わせ、ブロック３の各組の絶縁抵抗を算出し、表示装置１２Ａに表示させる。
【００２２】
そして、絶縁抵抗が低い組があるものとデータ処理手段１１が判断した場合（ここでは絶縁抵抗の高低の基準を例えば３０Ωとする）、表示装置１２Ａに警告を示す旨（例えば絶縁抵抗が低い搬送ローラ７Ａの位置、その値等）を表示させる。そして、入力手段１２Ｂから入力された監視オペレータの指示を示す入力信号に基づいて、データ処理手段１１は応急処置を行なわせる。その応急的な処置としては、例えばその組の搬送ローラに気流をあてることにより解消できる場合もある。それでも解消できなかった場合には、圧延システムを停止させて点検、保守等を行う。
【００２３】
以上のように本実施の形態によれば、絶縁測定手段１３が測定した搬送部７の各組の絶縁抵抗に基づいて、データ処理手段１１が、その値を導き出し、その値と基準値との比較に基づいてＨＭＩ１２の表示装置１２Ａに警告を示す旨を表示させて、警告に基づいてオペレータ等が応急処置等を行うようにしたので、軸受け部Ｂ−１、７Ｂ−２と導電体設備との接触、スケールの堆積、軸受け部７Ｂ−１、７Ｂ−２のグリース漏洩、絶縁板７Ｃ−１、７Ｃ−２の経年劣化等の絶縁抵抗の低下を検出し、処置を施すことによりスパーク疵による大量の品質欠陥品を製造してしまうことがない。また、圧延システムの停止中だけでなく、稼働中でも絶縁抵抗の監視をすることができるので、あらかじめ点検の周期を決めておかなくてもよい。その際、データ処理手段１１が、位置検出手段１５の各位置検出器から送信される信号に基づいて圧延材の位置を判断し、少なくとも圧延材と接触している搬送ローラ７Ａの組とは電気的接続を行わないように絶縁測定手段１３のミニチュアリレー１３Ｃを制御しながら測定を行うようにしたので、迷走電流の発生をより効果的に防止することができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように本出願に係る発明によれば、圧延対象である圧延材を搬送するための搬送ローラと地面との間の抵抗の監視を、少なくとも圧延システム稼働中に行うようにしたので、導電体設備との接触、スケールの堆積、搬送部分のグリース漏洩等の突発的な抵抗の低下にも、また経年劣化等の抵抗の低下にも対応することができ、圧延材に迷走電流が流れる前に処置を施すことができるので、スパーク疵による品質欠陥品の製造を防止することができる。
【００２５】
また、本出願に係る発明によれば、搬送される圧延材と接触している搬送ローラと抵抗を測定するための測定装置とを電気的に接続しないように制御しながら監視するようにしたので、圧延材と接触している搬送ローラと測定装置を含む閉ループが形成されずにすみ、迷走電流の発生をより効果的に防止することができる。
【００２６】
また、本出願に係る発明によれば、位置検出手段が検出した圧延材の位置に基づいて測定装置と搬送ローラとを電気的に接続しないように制御したので、圧延材に迷走電流が流れる危険性をより適切に回避させることができる。
【００２７】
また、本出願に係る発明によれば、絶縁物の抵抗を測定する測定装置と、測定装置が測定した抵抗を数値化して表示信号にして送信し、また、抵抗値と基準値とを比較し、その比較結果を表示信号にして送信するデータ処理装置と、データ処理装置から送信された表示信号に基づいて表示する表示装置とを備えたので、圧延システム稼働中でも抵抗の監視を行うことができ、突発的な抵抗の低下にも対応して、圧延材に迷走電流が流れる前に予防処置を施すことができる。そのため、スパーク疵による品質欠陥品の製造を防止することができる。
【００２８】
また、本出願に係る発明によれば、切り替え手段を備え、データ処理装置は、少なくとも圧延材と接触している搬送ローラの軸受けに設けた絶縁物と測定装置との電気的接続を行わせないように、切り替え手段の切り替え制御を行うようにしたので、圧延材と接触している搬送ローラと測定装置を含む閉ループが形成されずにすみ、迷走電流の発生をより効果的に防止することができる。
【００２９】
また、本出願に係る発明によれば、圧延対象である圧延材を粗圧延する工程と、粗圧延した圧延材を誘導加熱装置により誘導加熱する工程と、誘導加熱により加熱された圧延材を仕上げ圧延する工程とを有する圧延材の製造方法において、誘導加熱をによる迷走電流が流れないようにするために誘導加熱装置の前後に設けた搬送ローラの軸受けに設けた絶縁物の抵抗を測定し、監視するようにしたので、スパーク疵による品質欠陥のない圧延材を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る方法を適用する熱間圧延システムの一例を表す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る圧延用搬送ローラ絶縁抵抗監視方法を実現する監視システムを主とした構成を表す図である。
【図３】図２のシステムを構成する手段をより詳細に示した図である。
【図４】圧延材と測定タイミングとの関係を表す図である。
【図５】高周波誘導加熱装置を用いた加熱システムを表す図である。
【符号の説明】
１  加熱炉
２  粗圧延装置
３  誘導加熱装置
４  仕上圧延装置
５  冷却装置
６  巻取装置
７  搬送部
７Ａ  搬送ローラ
７Ｂ−１、７Ｂ−２  軸受け
７Ｃ−１、７Ｃ−２  絶縁板
１１  データ処理手段
１２  ヒューマンマシンインターフェイス手段
１２Ａ  表示手段
１２Ｂ  入力手段
１３  絶縁測定手段
１３Ａ  直流電圧電源
１３Ｂ  分圧用抵抗
１３Ｃ  ミニチュアリレー
１３Ｄ  絶縁型信号変換器
１４  ＡＤ変換手段
１５  位置検出手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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