(57)【要約】【課題】  被圧延材の温度変化に関わらず板幅方向の板端位置及び蛇行量を確実に特定する方法、並びにこの方法に使用される装置を提供する。【解決手段】  熱間圧延材１の板幅方向の板端位置を、受光量調節機能を有する光学式検出器３を用いて検出することを特徴とする、熱間圧延材の板端位置検出方法。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱間圧延材の板幅方向の板端位置を、受光量調節機能を有する光学式検出器を用いて検出することを特徴とする、板端位置検出方法。
【請求項２】
請求項１に記載の板端位置検出方法を用いて、熱間圧延材の蛇行量を測定する方法であって、
前記熱間圧延材を圧延する圧延機の板幅方向の中心を位置Ａとするとともに、
検出された前記熱間圧延材の板端位置から特定される前記熱間圧延材の前記板幅方向の中心を位置Ｂとするとき、
前記板幅方向における、前記位置Ａ及び前記位置Ｂの二点間距離Ｍを蛇行量として特定することを特徴とする、蛇行量測定方法。
【請求項３】
請求項１に記載の板端位置検出方法によって検出される板端位置、又は、請求項２に記載の蛇行量測定方法によって特定される蛇行量、に基づいて、熱間圧延材を圧延する圧延機における、作業側及び／又は駆動側の圧下位置を調整することを特徴とする、蛇行制御方法。
【請求項４】
請求項３に記載の蛇行制御方法を用いて熱間圧延材を圧延することを特徴とする、熱間圧延方法。
【請求項５】
熱間圧延材の板幅方向の板端位置を検出する光学式検出器と、前記光学式検出器の受光量を調節する受光量設定器とを有することを特徴とする、板端位置検出装置。
【請求項６】
請求項５に記載の板端位置検出装置と、前記熱間圧延材の蛇行を制御する蛇行制御装置と、を有することを特徴とする、熱間圧延設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱間圧延材の製造工程において好適に用いられる熱間圧延材の板端位置検出方法、蛇行制御方法、及び熱間圧延方法、並びにこれらの方法を実施する際に用いられる装置及び設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼板を圧延する際、圧延鋼板が圧延機の幅方向中心位置から外れる、いわゆる蛇行が生じる場合がある。蛇行抑制方法の一例として、圧延機入側にサイドガイドを設ける方法等を挙げることができるが、薄板を圧延する際に、当該鋼板がサイドガイドと接して鋼板の幅方向端部が局所的に折れ曲がる場合がある。このようにして折れ曲がった局所部をそのまま圧延すると、いわゆる「絞り込み」による通板トラブルを引き起こすことがある。絞り込みが発生すると、圧延ロールに傷が付くため、ロール交換作業が必要となり、生産性が低下する。また、圧延ロールに生じた傷は研磨により除去し得るが、研磨によってロールの寿命が短くなるため、生産コストが上昇する。したがって、鋼板の生産性向上や生産コストの低減を図るためには、絞り込みを引き起こす蛇行を抑制する必要がある。
【０００３】
蛇行抑制方法としては、他に、被圧延材の蛇行相当量を検出して、圧延機の駆動側（圧延ロール（作業ロール又は補助ロール）のロール端にロール駆動用モータが取り付けられている側）及び作業側（駆動側の反対側）の圧下位置を調整することにより、蛇行を抑制する方法が提案されている。この方法では、被圧延材の板端位置を測定することにより、蛇行量を検出するのが通常である。被圧延材が冷間圧延材である場合、その板端位置は、被圧延材の下部に光源を設け、この光源から発せられた光が遮られるか否かを光学式検出器で検出することによって、測定するのが一般的である。これに対し、熱間圧延材である場合は、被圧延材自体が高温で発光しているため、下部光源を設ける必要がない。したがって、設備費を削減することができる。
【０００４】
最近では、要求される材料品質を得るために被圧延材毎に細かく温度制御され、被圧延材の温度域は広範囲に及んでいる。また、薄板圧延時の時間経過に伴う温度変化により帯鋼長手方向では板温勾配が生じるため、薄板には比較的低温の部位が存在するほか、板幅方向の板端部は冷却されやすく他の部位よりも温度が低下しやすい。一方で、被圧延材の発光の強さは当該圧延材の温度により異なり、低温になるほど発光が弱くなる。そのため、温度が低下した被圧延材の板端は、他の部位よりも測定が困難である。
【０００５】
これまでに、蛇行相当量に基づいて蛇行を抑制する方法に使用される蛇行量検出方法については、技術が開示されている。例えば、特許文献１には、タンデム圧延設備のスタンド間に光学式検出器を設置し、被圧延材の板端位置を直接測定することにより、被圧延材の蛇行量を検出する方法が開示されている。
【特許文献１】特開昭６０−２１０３０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に開示されている方法では、被圧延材の温度が低下すると、被圧延材の板端位置を測定できない場合がある。
【０００７】
そこで本発明は、被圧延材の温度変化に関わらず板幅方向の板端位置及び蛇行量を確実に特定する方法、並びにこの方法に使用される装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。
【０００９】
請求項１に記載の発明は、熱間圧延材（１）の板幅方向の板端位置を、受光量調節機能を有する光学式検出器（３）を用いて検出することを特徴とする、板端位置検出方法により、上記課題を解決する。
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、熱間圧延材（１）の温度が比較的低い場合であっても、受光量を適宜調節することで、熱間圧延材（１）の板端位置を確実に検出することが可能になる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の板端位置検出方法を用いて、熱間圧延材（１）の蛇行量を測定する方法であって、熱間圧延材（１）を圧延する圧延機（２）の板幅方向の中心を位置Ａとするとともに、検出された熱間圧延材（１）の板端位置から特定される熱間圧延材（１）の板幅方向の中心を位置Ｂとするとき、前記板幅方向における、位置Ａと位置Ｂの二点間距離Ｍを蛇行量として特定することを特徴とする、蛇行量測定方法により、上記課題を解決する。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、検出された熱間圧延材（１）の板端位置を用いて、熱間圧延材（１）の蛇行量を確実に特定することが可能になる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の板端位置検出方法によって検出される板端位置、又は、請求項２に記載の蛇行量測定方法によって把握される蛇行量、に基づいて、熱間圧延材（１）を圧延する圧延機（２）における、作業側及び／又は駆動側の圧下位置を調整することを特徴とする、蛇行制御方法により、上記課題を解決する。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、熱間圧延材（１）の蛇行を効果的に制御することが可能になり、特に、熱間圧延材（１）の尾端部における蛇行を効果的に抑制することが可能になる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の蛇行制御方法を用いて熱間圧延材（１）を圧延することを特徴とする、熱間圧延方法により、上記課題を解決する。
【００１６】
請求項４に記載の発明によれば、請求項３に記載の蛇行制御方法によって蛇行を抑制された熱間圧延材（１）を得ることができる。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、熱間圧延材（１）の板幅方向の板端位置を検出する光学式検出器（３）と、光学式検出器（３）の受光量を調節する受光量設定器（４）とを有することを特徴とする、板端位置検出装置（１０）により、上記課題を解決する。
【００１８】
請求項５に記載の発明によれば、板温度が低下して受光量が減少しても、熱間圧延材（１）の板端位置を確実に検出し得る板端位置検出装置（１０）を提供することが可能になる。
【００１９】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の板端位置検出装置（１０）と、熱間圧延材の蛇行を制御する蛇行制御装置（２０）と、を有することを特徴とする、熱間圧延設備（１００）により、上記課題を解決する。
【００２０】
請求項６に記載の発明によれば、熱間圧延材（１）の温度変化に関わらず板幅方向の板端位置及び蛇行量を確実に特定し、熱間圧延材（１）の蛇行を効果的に抑制し得る熱間圧延設備（１００）を提供することが可能になる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、被圧延材の温度変化に関わらず板幅方向の板端位置及び蛇行量を確実に特定する方法、並びにこの方法に使用される装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下本発明を図面に示す実施形態に基づき説明する。
図１に、本発明の熱間圧延設備１００の実施形態例を示す。本発明の熱間圧延設備１００では、熱間圧延材（以下において、「被圧延材」と記述する。）１を圧延する圧延機２の入側に、光学式検出器３（例えば、ＣＣＤカメラ）が設置されており、この検出器３と受光量調節機構４とを備える板端位置検出装置１０により、被圧延材１の板端位置を検出する。なお、図１において、被圧延材１は、紙面左から右の方向へと送られる。
板端位置検出装置１０の光学式検出器３により検出された、被圧延材１の作業側と駆動側における板端位置の検出結果は、演算部５及び圧下位置調整部６を備える蛇行制御装置２０へと送られる。制御装置２０の演算部５では、圧延機２の中心位置及び前記検出結果から、被圧延材１の蛇行量が算出され、算出された蛇行量は、装置２０の圧下位置調整部６へと送られる。当該調整部６では、予め設定された制御ゲインを蛇行量に乗じることにより、圧延機２の作業側及び／又は駆動側の圧下位置（レベリング）指令値が求められ、圧下位置調整部６において求められたレベリング指令値に基づいて、圧延機２における作業側及び／又は駆動側の圧下位置が修正される。そして、修正された圧下位置に基づいて、被圧延材１の熱間圧延が実施される。
【００２３】
被圧延材１の蛇行発生のメカニズムについて、以下に概説する。
圧延機２の作業側や駆動側の圧下位置（以下において、「レベリング」と記述することがある。）設定不良や、被圧延材１の圧延機２入側における作業側と駆動側の板厚差（ウェッジ）等の非対称圧延要因によって、被圧延材１の作業側と駆動側に速度差が発生する。このとき、圧延材の最尾端部のように、圧延機２の入側で被圧延材１が拘束されていなければ、被圧延材１は作業側と駆動側との速度差により回転運動をするため、蛇行する（日本鉄鋼協会、「板圧延の理論と実際」、第２４０頁〜第２４２頁）。
したがって、蛇行は、圧延機２の作業側及び／又は駆動側のレベリングを操作することにより、制御することが可能である。
【００２４】
光学式検出器３によって被圧延材１の板端位置を検出する仕組みを、図２及び図３を用いて説明する。
図２（ａ）及び図３（ａ）は、光学検出器３の受光量と当該検出器が備える受光素子の位置との関係を示す概念図であり、図２（ｂ）及び図３（ｂ）は、被圧延材１及び光学検出器３を、被圧延材１の上方から見た様子を示す概念図である。なお、図２（ａ）及び図３（ａ）は、それぞれ図２（ｂ）及び図３（ｂ）に示す被圧延材１の板端位置を光学式検出器３により検出した結果を示しており、図２（ｂ）及び図３（ｂ）において、被圧延材１は、図の下から上の方向へと送られる。
【００２５】
光学式検出器３は、複数の受光素子３０、３０、…を有しており、各素子３０、３０、…が測定対象物から受けた光を電気信号に変換し、この電気信号を数値化する。ここで、電気信号の強さは、測定対象物からの受光量に比例するため、各素子の電気通信データにより、測定対象物の有無や明るさを認識することができる。
測定対象物である被圧延材１が光学式検出器３の視野にある場合を考える。このとき、熱間圧延における被圧延材１は、一般に高温であることから、周囲よりも明るい。そのため、検出器３は、被圧延材１から多量に受光する一方で、被圧延材１以外からの受光量は少なくなる。したがって、図２（ａ）に示すように、検出器３の受光量レベルに閾値を設定することにより、被圧延材１の板端位置を検出（測定）することができる。
【００２６】
被圧延材１の板幅方向の板端位置が測定できれば、被圧延材１の作業側と駆動側の板端位置から、被圧延材１の板幅方向の中心Ｂを求めることができる。ここで、圧延機２における板幅方向の中心Ａは、予め把握されているため、この中心Ａに対して被圧延材１の中心Ｂが変位している量から蛇行量Ｍを特定することができる。
【００２７】
ところが図３（ａ）の実線に示すように、被圧延材１の温度が比較的低く、被圧延材１からの受光量が閾値未満である場合には、被圧延材１の板幅方向における板端位置の検出が困難になる。
そこで、本発明の熱間圧延材の板端位置検出方法では、光学式検出器３と受光素子の受光量を任意に変化させることが可能な受光量調整機構４とを備える板端位置検出装置１０により、板端位置を検出する。当該機構４により、暗い（輝度の低い）対象物を測定する際には、明るい（輝度の高い）対象物を測定する場合よりも受光量を増やすように調節することで、光学式検出器３の受光量を図の実線から破線へと変化させ、受光量を閾値以上とすることができる。そのため、本発明によれば、被圧延材１の輝度が低い場合であっても、その板端位置を検出することが可能になる。
【００２８】
本発明の蛇行制御方法において、上記の方法により特定された蛇行量は、蛇行制御装置２０の圧下位置調整部６へと送られる。この圧下位置調整部６では、特定された蛇行量に、予め設定された制御ゲインを乗じることにより、圧延機２のレベリング指令値を算出する。本発明の蛇行制御方法では、このようにして算出された値に基づいて、圧延機２の圧下位置を調整する。
【００２９】
図４に、本発明の熱間圧延方法の一例をフローチャートで示す。板端位置検出装置１０の光学式検出器３が、搬送されている被圧延材１から受光すると（ステップＳ１）、当該検出器３の受光素子３０、３０、…が光を電気信号に変換し、この電気信号が数値化される（ステップＳ２）。そして、数値化された電気信号が閾値以上であるか否かが判断され（ステップＳ３）、ステップＳ３において肯定判断された場合には、板端位置検出装置１０の検出器３により被圧延材１の板端位置が検出される（ステップＳ４）。検出された板端位置は、その後、蛇行制御装置２０の演算部５へと送られる（ステップＳ５）。この演算部５では、板端位置の検出結果から被圧延材１の板幅方向における中心Ｂが特定された後、圧延機２の板幅方向の中心Ａに対する中心Ｂの変位量が算出されることにより、被圧延材１の蛇行量が特定される。演算部５において特定された蛇行量は、引き続き、蛇行制御装置２０の圧下位置調整部６へと送られる（ステップＳ６）。当該調整部６では、予め設定された制御ゲインをこの蛇行量に乗じることにより、圧延機２のレベリング指令値が求められる。求められたレベリング指令値は、圧延機２へと送られ（ステップＳ７）、被圧延材１の蛇行を抑制し得る熱間圧延が実施される（ステップＳ８）。一方、ステップＳ３において否定判断された場合には、受光量調整機構４により受光量が調整され（ステップＳ９）、その後、ステップＳ１へと戻り、上記手順が実施される。
【００３０】
図５に、本発明の熱間圧延設備２００の実施形態例を示す。本発明の熱間圧延設備２００は、図１に示す熱間圧延設備１００に、さらに設定器７及び温度計８を加えた形態である。熱間圧延設備２００において、設定器７は、受光量調整機構４の設定を変更させる機器であり、温度計８は、被圧延材１の温度を測定する。なお、図５において、被圧延材１は、紙面左から右の方向へと送られる。
図５に示すように、本発明の熱間圧延設備２００は、受光量調整機構４の設定を設定器７により外部からの信号に基づいて変更させる構成とすることもできる。ここで、受光量調整機構４の設定変更の具体例としては、温度計８による被圧延材１の温度測定値に基づく形態や、被圧延材１の温度の目標値を用いる形態等を挙げることができる。
【００３１】
温度計８による温度測定値を設定器７へと送り、設定器７からの信号に基づいて受光量調整機構４の設定を変更させる構成とすれば、被圧延材１の温度情報に依存した詳細な受光量設定をすることが可能になる。特に、被圧延材１の板幅方向で温度分布がある場合には、温度が低下しやすい板端位置に温度計８を設けることで、より正確な温度測定結果に基づく受光量設定が可能になる。
一方、被圧延材１の温度は、通常、要求される品質を得るために、予め与えられた目標値に制御される。したがって、かかる目標値を設定器７に入力しておき、当該入力値に基づいて受光量調整機構４の設定を変更させる構成とすれば、温度計の設置が不要になり、設備構成を簡素化することが可能になる。
【００３２】
図６に、露光時間と光学式検出器の受光量との関係を示す。図６において、グラフの縦軸及び横軸は、それぞれ光学式検出器の受光量及び被圧延材の温度であり、図６には、露光時間が１／５００秒、１／１０００秒、及び１／２０００秒のそれぞれの場合における、被圧延材温度と受光量との関係が示されている。
一般に、光学式検出器の受光素子に対する受光量は、光学式検出器の絞りと露光時間（シャッター速度）により決定される。したがって、絞りと露光時間とのどちらを変化させても、必要な受光量を得ることが可能である。
上述のように、被圧延材の温度が低くなるほど、被圧延材からの受光量は減少する。一方で、図６に示すように、同じ温度であっても、すなわち、被圧延材の発光量が同じであっても、露光時間を長くすることにより、光学式検出器３の受光量は増加する。そのため、被圧延材１の温度が比較的低い場合であっても、露光時間を長くすることにより、光学式検出器３の受光量を増加させることができる。したがって、図６のような基礎データを予め取得し、被圧延材の温度と露光時間設定との関係を設定器７に入力しておけば、設定器７から受光量調整機構４へ露光時間の設定値を送ることにより、被圧延材１の温度情報に依存した受光量調節を行うことが可能になる。
なお、被圧延材１が高速で搬送されている場合、露光時間を長くすると、板端位置の検出精度が低下するという考えもあるが、本発明の熱間圧延設備における露光時間設定の範囲内で露光時間を長くしても、特段の精度低下は認められない。
表１に、被圧延材温度に対する露光時間の設定例を示す。
【００３３】
【表１】
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【００３４】
なお、上記説明では、例えば、厚鋼板を圧延するシングルスタンドのミルにおいて、光学式検出器３が圧延機２の入側に設けられている形態に焦点を当てたが、本発明において、光学式検出器３の配置は圧延機２の入側に限定されるものではなく、圧延機の出側に設けられていてもよい。また、ホットストリップミル等のように、圧延機が複数設置されているいわゆるタンデムミルの場合には、圧延機の間に設けることもできる。さらに、本発明において設けられる光学式検出器３の数は、特に限定されるものではなく、被圧延材１の板端を検出すべき位置の数に応じて、複数個の検出器３、３、…が設けられていてもよい。
【００３５】
図１及び図５では、光学式検出器３による板端位置の検出結果に基づいて、被圧延材搬送方向の下流側に位置する圧延機２に圧下位置指令を出すフィードフォワード制御によって被圧延材１の蛇行を制御する様子が図示されている。しかし、本発明の蛇行制御方法及び熱間圧延方法は、フィードフォワード制御に限定されず、被圧延材搬送方向の上流側（以下において、「上流側」と記述する。）に位置する圧延機に圧下位置指令を出すフィードバック制御であっても好適に使用することができる。
【００３６】
さらに、本発明の板端位置検出方法、蛇行量測定方法、蛇行制御方法、及び熱間圧延方法は、複数の圧延機を用いて帯鋼を製造する熱間圧延だけではなく、厚鋼板を製造するシングルスタンドの圧延機を使用する熱間圧延に適用しても、同様の効果を得ることができる。
【実施例】
【００３７】
（実施例１）
図５に示す本発明の熱間圧延設備２００を用いて、製造板厚が１．２ｍｍであり、目標温度が８００℃である帯鋼（以下において、「試験鋼」と記述する。）に対して、絞りや露光時間（シャッター速度）調節による受光量調整機構４を備える光学式検出器３（ソニー製ＣＣＤカメラＸＣ−ＨＲ３００）を用いて板端位置の検出を行った。なお、本実施例において、光学式検出器３は、圧延機２の上流側に設けた。
本実施例では、自動的に露光時間が１／５００秒に設定されたため、試験鋼からの受光量が閾値を超え、その結果、光学式検出器３により、試験鋼の正確な板端位置を検出することができた。
【００３８】
（実施例２）
図７に示す本発明の熱間圧延設備３００を用いて、上記試験鋼の蛇行を制御した。熱間圧延設備３００は、帯鋼１を圧延する二つの圧延機２ａ、２ｂを備え、これらの圧延機には、それぞれ対応する板端位置検出装置１０ａ、１０ｂ及び蛇行制御装置２０ａ、２０ｂが設けられている。そして、板端位置検出装置１０ａ及び１０ｂは、それぞれ、光学式検出器３ａ、３ｂ、及び受光量調整機構４ａ、４ｂ、を備えるとともに、制御装置２０ａ及び２０ｂは、それぞれ、演算部５ａ、５ｂ、及び圧下位置調整部６ａ、６ｂを備えている。なお、図７において、被圧延材である帯鋼１は、図の左から右の方向へと送られていた。また、本実施例において、光学式検出器３ａ、３ｂは、圧延機２ａ、２ｂの上流側に設けた。
本実施例では、光学式検出器３ｂにより検出された板端位置に基づいて、圧延機２ｂにおける作業側や駆動側の圧下位置を調整することにより、圧延される帯鋼１の蛇行を制御した。圧延機２ｂの位置Ｘと光学式検出器３ａの位置Ｙとの距離をＺとするとき、帯鋼１の長さＺの部分に関する蛇行量を光学式検出器３ａにより検出した結果を、図８に示す。図８において、縦軸は帯鋼１の蛇行量を、横軸は時間を、それぞれ表している。
図８より、本実施例では、蛇行量を１０ｍｍと小さな値に抑えることができた。これは、光学式検出器３ｂにより測定した板端位置に基づいて蛇行量を求め、かかる蛇行量に基づいて圧延機２ｂにおける作業側や駆動側のレベリングを適性に修正できたためであると考えられる。
【００３９】
（比較例）
図９に示す熱間圧延設備を用いて、上記試験鋼の板端位置検出を試みた。本比較例における熱間圧延設備は、光学式検出器、蛇行制御装置、及び圧延機を備え、蛇行制御装置は、演算部と圧下位置調整部とを有している。なお、図９に示す熱間圧延設備において、被圧延材は、紙面左から右の方向へと送られていた。
本比較例では、受光量調整機構を用いずに光学式検出器の露光時間を１／１０００秒として板端位置の検出を行った。目標温度が８００℃である帯鋼の板端を検出する場合、露光時間が１／１０００秒では受光量が不足し、光学式検出器の測定可能範囲に入らない（図６参照）。そのため、本比較例では、正確な板端を検出できなかった。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の熱間圧延設備の構成例を示す図である。
【図２】光学式検出器による板端位置検出及び蛇行量測定方法を示す概念図である。
【図３】低温の被圧延材の板端位置検出及び受光量調節方法を示す概念図である。
【図４】本発明の熱間圧延方法の一例を示すフローチャートである。
【図５】本発明の熱間圧延設備における他の構成例を示す図である。
【図６】露光時間と受光量との関係を示す図である。
【図７】本発明の熱間圧延設備における他の構成例を示す図である。
【図８】実施例の結果を示す図である。
【図９】熱間圧延設備における構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  熱間圧延材
２、２ａ、２ｂ  圧延機
３、３ａ、３ｂ  光学式検出器
４、４ａ、４ｂ  受光量設定器
１０、１０ａ、１０ｂ  板端位置検出装置
２０、２０ａ、２０ｂ  蛇行制御装置
１００、２００、３００  熱間圧延設備
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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