JP2011242254A - 鋼板の板厚測定装置およびその校正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マルチチャンネル方式の板厚計を採用しつつ、校正処理の高速化と板厚測定精度向上を両立させることができる鋼板の板厚測定装置およびその校正方法を提供する。
【解決手段】通板中の鋼板Ｓを通板方向と直交する方向に検出器４を走査して鋼板Ｓの厚さを幅方向に沿って測定するシングルチャンネル板厚計１と、通板中の鋼板Ｓの幅方向に沿う厚さを鋼板Ｓの幅方向に沿って配列された複数の検出器６により同時に測定するとともに、通板中の鋼板Ｓの長手方向に沿う厚さを所定間隔で測定することにより鋼板全体の厚さ分布を測定するマルチチャンネル板厚計２とを併設し、シングルチャンネル板厚計１の検出器４の検量線を、通板前に予め測定された校正用基準板の厚さで校正し、鋼板Ｓの通板中に得られるシングルチャンネル板厚計１による鋼板の幅方向の鋼板の板厚測定値で、マルチチャンネル板厚計２の各検出器６の検量線を校正する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、圧延ラインにおける鋼板の板厚測定装置およびその校正方法に関する。

圧延ラインにおいて、通板中の鋼板の板厚を測定する装置として、放射線（Ｘ線、γ線）を利用した板厚計（放射線板厚計）がある。
放射線板厚計は放射線源と検出器からなり、放射線が物質を透過する際、放射線の透過線量が被測定物の厚さに対応して変化することを利用して、鋼板の厚さを非接触で測定する装置である。
放射線板厚計の種類としては、鋼板の幅方向に一対のＸ線源と検出器を走査して測定するシングルチャンネル方式と、鋼板の幅方向にＸ線源と複数の検出器を配置して幅方向全体の板厚を一度に測定するマルチチャンネル方式のものがある。

シングルチャンネル方式の板厚計では、例えば図７に示すように鋼板Ｓの上下を囲む状態に設置されたコ字状フレーム３０の下腕３１にＸ線源３３が配置され、コ字状フレーム３０の上腕３２に検出器３４が配置されていて、Ｘ線源３３と検出器３４は、通板方向とは直交する方向に移動可能に設置されている。鋼板Ｓの通板中に、Ｘ線源３３と検出器３４を通板方向と直交する方向に移動しながら鋼板Ｓを走査することにより、Ｘ線の透過線量を検出器３４で測定し、鋼板Ｓの厚さに換算して板厚測定を行う。この種のシングルチャンネル方式の板厚計としては、特許文献１に記載された放射線厚さ計がある。

一方、マルチチャンネル方式の板厚計では、例えば図８に示すように鋼板Ｓの上下を囲む状態に設置されたコ字状フレーム４０の上腕４１に複数のＸ線源４３，４４が設置され、コ字状フレーム４０の下腕４２に検出器アレイ４５が設置されている。検出器アレイ４５はコ字状フレーム４０の下腕４２に沿って直線状に配列された複数の検出器からなり、Ｘ線源４３，４４から放射された複数のＸ線をそれぞれ受光し、そのＸ線透過線量に応じて鋼板Ｓの幅方向全体の厚さを検出するようにしている。これを鋼板Ｓの長手方向に逐次測定することにより、鋼板Ｓの全長全幅にわたって厚さを測定することができる。この種のマルチチャンネル方式の板厚計としては、特許文献２に記載されたプロフィール測定装置がある。

特開昭５８−４４３０５号公報 特公平６−１００４５２号公報

いずれの方式の板厚計においても、圧延ラインで用いられるため、温度や汚れ等の外乱の影響を受けやすく、測定精度を保つための対策が必要である。そのため、圧延ラインを先行の鋼板が通板された後、板厚測定対象の次の鋼板が通板されるまでの間に、校正用基準板の板厚を測定して、その測定結果から予め測定範囲全域について作成しておいた校正曲線（検量線）を校正して新たな検量線とする。そして、次の鋼板を通板しながら板厚を測定する時には、鋼板を透過して得られた検出信号を前記検量線にあてはめて板厚を求める。このような校正処理を、鋼板の厚さ測定毎に実施している。

前掲の特許文献１に記載されたシングルチャンネル方式の板厚計では、検出器が一つであるため、校正の時間は短くて済む。しかし、Ｘ線源と検出器を鋼板の幅方向に走査しながら板厚を測定する方式であるため、鋼板の幅方向全体の厚さを同時に計測することはできず、鋼板全体の板厚分布を測定することはできない。

この点、マルチチャンネル方式の板厚計は、複数の検出器により鋼板の幅方向全体の厚さを同時に計測できるため、通板している鋼板の幅方向の厚さを通板方向に沿って連続的に測定することで、鋼板全体の板厚分布を測定できる利点がある。しかし、マルチチャンネル方式の板厚計は、多数の検出器を有しているため、全検出器の検量線を校正するには時間が掛かる。そうすると、校正処理中は鋼板を通板することができないため校正終了まで、鋼板の通板、即ち圧延を待機する必要があり、圧延ラインの生産性が低下することになる。それを避けるために校正を途中で中断すると、板厚測定精度低下につながり、精度向上の要請に反する。

本発明は、マルチチャンネル方式の板厚計を採用しつつ、校正処理の高速化と板厚測定精度向上を両立させることができる鋼板の板厚測定装置およびその校正方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明の第１の構成は、鋼板の通板方向と直交する方向に走査される単数の第１の検出器と、該第１の検出器に向けてＸ線を放射する第１のＸ線源と、前記第１の検出器に設定され、Ｘ線透過線量に対応する検出器出力と鋼板の板厚との関係を規定する検量線を格納する第１の検量線メモリとを備え、鋼板の通板直前に前記第１の検出器と前記第１のＸ線源との間に挿入された校正用基準板を透過したＸ線透過線量に対応する前記第１の検出器の出力で、前記第１の検量線メモリに格納された検量線を予め校正するシングルチャンネル方式の板厚計と、
鋼板の通板方向と直交する方向に沿って配列された複数の第２の検出器と、前記各第２の検出器に向けてＸ線を放射する複数の第２のＸ線源と、前記各第２の検出器毎に設定され、Ｘ線透過線量に対応する検出器出力と鋼板の板厚との関係を規定する検量線を格納する第２の検量線メモリとを備え、前記シングルチャンネル方式の板厚計の前記第１のＸ線源と前記第１の検出器を幅方向に走査することにより順次得られた鋼板の幅方向に沿った板厚測定値で、前記第２の検出器の検量線を校正するマルチチャンネル方式の板厚計と、
を併設したことを特徴とする鋼板の板厚測定装置である。

本発明の第２の構成は、鋼板の通板方向と直交する方向に走査される単数の第１の検出器と、該第１の検出器に向けてＸ線を放射する第１のＸ線源と、前記第１の検出器に設定され、Ｘ線透過線量に対応する検出器出力と鋼板の板厚との関係を規定する検量線を格納する第１の検量線メモリとを備えたシングルチャンネル方式の板厚計と、
鋼板の通板方向と直交する方向に沿って配列された複数の第２の検出器と、前記各第２の検出器に向けてＸ線を放射する複数の第２のＸ線源と、前記各第２の検出器毎に設定され、Ｘ線透過線量に対応する検出器出力と鋼板の板厚との関係を規定する検量線を格納する第２の検量線メモリとを備えたマルチチャンネル方式の板厚計と、
を併設した鋼板の板厚測定装置の校正方法であって、
鋼板の通板直前に、前記シングルチャンネル方式の板厚計の前記第１の検出器と前記第１のＸ線源との間に校正用基準板を挿入して、前記校正用基準板を透過したＸ線透過線量に対応する前記第１の検出器の出力で、前記第１の検量線メモリに格納された検量線を予め校正し、
前記シングルチャンネル方式の板厚計の前記第１の検出器を少なくとも一度、鋼板の幅方向に走査することにより、前記マルチチャンネル方式の板厚計を構成する複数の第２の検出器のそれぞれの設置位置に対応する鋼板の幅方向の各点の板厚測定値を取得し、
前記シングルチャンネル方式の板厚計による板厚測定点に対応する前記マルチチャンネル方式の板厚計の第２の検出器による同一地点の板厚測定値が前記シングルチャンネル方式の板厚計で取得した板厚測定値と一致するように、前記マルチチャンネル方式の板厚計の当該第２の検出器の検量線の校正を行い、
この校正を当該マルチチャンネル方式の板厚計のすべての第２の検出器について行うことを特徴とする鋼板の板厚測定装置の校正方法である。
これにより、マルチチャンネル方式の板厚計を構成する複数の第２の検出器の検量線のそれぞれを、シングルチャンネル方式の板厚計の測定値とマルチチャンネル方式の板厚計による測定値との測定差で校正することができる。

本発明によれば、短時間で校正が可能なシングルチャンネル方式の板厚計で先行の鋼板と次の鋼板の板厚測定の間に校正用基準板による校正を実施し、マルチチャンネル方式の板厚計を構成する複数の第２の検出器のそれぞれの検量線の校正は、シングルチャンネル方式の板厚計による測定値とマルチチャンネル方式の板厚計による測定値との測定差より実施するため、先行の鋼板の板厚測定と次の鋼板の板厚測定の間の時間間隔が短い場合においても、マルチチャンネル方式の板厚計の校正が実施でき、校正処理の高速化と板厚測定精度向上を両立させることができる。

本発明の実施の形態に係る板厚測定装置の概略構成を示す側面図である。 本発明の実施の形態に係る板厚測定装置の校正方法の流れを示すフローチャートである。 シングルチャンネル方式の板厚計の基本構成を示すブロック図である。 シングルチャンネル方式の板厚計の検量線概念図である。 本発明の実施の形態に係る校正方法の説明図である。 マルチチャンネル方式の板厚計の校正前後の検量線概念図である。 シングルチャンネル方式の板厚計の構成を示す概略図である。 マルチチャンネル方式の板厚計の構成を示す概略図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１に示すように、本実施の形態においては、板厚測定装置は、仕上圧延機のＦ７スタンド（仕上圧延最終スタンド）の下流側に、シングルチャンネル方式の板厚計（以下、「シングルチャンネル板厚計」という。）１と、マルチチャンネル方式の板厚計（以下、「マルチチャンネル板厚計」という。）２とが併設されていることが特徴である。

シングルチャンネル板厚計１は、鋼板Ｓを挟むように配置されたＸ線源３と検出器４とから構成され、図７に示したシングルチャンネル板厚計と同様に、通板方向に対して直交する方向に走査可能である。
Ｘ線板厚計は、図３に示すようにＸ線を放射させるＸ線源３、校正曲線（検量線）を作成する厚さの異なる校正基準板１０，１１、被測定物で散乱、吸収されたＸ線を検出する検出器（電離箱）４、電離電流を電圧に変換するプリアンプ１２、検出した信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器１３、各種の補正処理を行い厚さ信号として出力する演算処理ユニット１４、Ｄ／Ａ変換器１５から構成される。

この板厚計では、あらかじめ校正用基準板１０，１１を使用して、測定範囲全域の校正曲線を作成し、検量線として記憶しておく。そして、測定時には、圧延ラインを鋼板が通板された後、次の鋼板が通板されるまでの間に、校正用基準板１０，１１の板厚を測定して、その結果から予め測定範囲全域について作成しておいた校正曲線を補正して新たな検量線とし、次の鋼板を通板しながら板厚を測定する時には、鋼板を透過したＸ線透過線量に応じた検出器出力を前記新たな検量線にあてはめて板厚を求める。

測定範囲全域は、図４の検量線概念図の通りに複数の測定レンジに分割されている。校正曲線は、各測定レンジ毎の検量線の組み合わせにより表される。

検量線作成時には、自動的に校正基準板の挿入、検出器出力の読込等が行われ、校正データは演算処理され演算処理ユニット１４のメモリに記憶される。そして、被測定物（鋼板Ｓ）の測定時には検出器４の出力を読み込み、記憶された検量線から板厚を演算処理して出力する（社団法人日本電気計測器工業会資料参照）。

一方、マルチチャンネル板厚計２は、同じく鋼板Ｓを挟むように、Ｘ線源５と検出器アレイ６とから構成され、検出器アレイ６は、鋼板の通板方向と直交する方向に直線的に配列された複数の検出器からなる。Ｘ線源５は、図８に示したマルチチャンネル板厚計と同様に、検出器アレイ６の各検出器に対してＸ線を同時に放射するように構成され、通板される鋼板Ｓの幅方向の厚さを測定する。
なお、本実施の形態ではＸ線源３，５を下部に、検出器４，検出器アレイ６を上部に配置しているが、これに限らず上下逆に配置してもよい。

ここで、図示していないが、検出器アレイ６の各検出器の測定値はＡ／Ｄ変換器によりデジタル信号に変換された後、一旦、測定値メモリに格納されると同時に、検量線に相当するテーブルを用いた「検出器出力−板厚」変換を行う変換部により板厚値に変換され、板厚値メモリに格納されるものとする。

次に、この実施の形態の構成の板厚測定装置による校正方法を、図２、図５を用いて説明する。
図２に示すフローチャートにおいて、まずステップＳ１００では、先行材の板厚測定が完了したことをセンサが検知すると、ステップ１１０では、次の鋼板（当該材）が搬送されてくる前に、シングルチャンネル板厚計１の校正を実施する。すなわち、校正用基準板をシングルチャンネル板厚計１のＸ線源３と検出器４の間に挿入して、そのときのＸ線の透過線量に相当する検出器４の出力を、校正用基準板の厚さとしてすでにシングルチャンネル板厚計１の内部のメモリ等に記憶されている検量線を校正する。

次に、ステップＳ１２０において、シングルチャンネル板厚計１で、当該材の幅方向に沿った板厚測定を実施する。
ステップＳ１３０では、マルチチャンネル板厚計２で、鋼板Ｓ（当該材）の板厚測定を開始する。
ステップＳ１４０では、シングルチャンネル板厚計１での板厚測定結果と、同一位置のマルチチャンネル板厚計２での板厚測定結果からマルチチャンネル板厚計２の各検出器の検量線を校正する。

具体的には、図５に示すように、シングルチャンネル板厚計１を走査して鋼板Ｓの端部から板厚を測定し、メモリ等に記録していくが、端部からの距離がｘ（０≦ｘ≦ｗ：ｗは鋼板Ｓの板幅）の位置ｐの板厚がｔｓであったとし、当該位置ｐがマルチチャンネル板厚計２の設置位置に到達したときのマルチチャンネル板厚計２の測定板厚がｔｍであったとしたときに、ｔｍがｔｓに一致するようにマルチチャンネル板厚計２において、当該位置の検出器６の検量線を校正する。検量線の校正は、元の検量線を測定差Δｔ＝ｔｓ−ｔｍでシフトするか、同じ比率を乗じるかによって行うことができる。マルチチャンネル板厚計２の各検出器の校正前後の検量線を図６に示す。

ステップＳ１５０では、以後のマルチチャンネル板厚計２での板厚測定は新たな検量線で実施することを表している。校正前に測定した板厚値は、校正前にマルチチャンネル板厚計２の各検出器が測定して記憶させていたメモリ内の測定値を、新たな検量線に基づいて変換した板厚値と置き換えることにより校正する。

このようにして、マルチチャンネル板厚計２の検出器６を構成する複数の検出器のそれぞれの検量線をシングルチャンネル方式の板厚計１の板厚値で校正するので、マルチチャンネル方式の板厚計と、シングルチャンネル方式の板厚計の互いの欠点を補い合い、互いの利点である校正処理の高速化と板厚測定精度向上を両立させることができる。

本発明は、校正処理の高速化と板厚測定精度向上を両立させることができる鋼板の板厚測定装置およびその校正方法であり、圧延の分野で好適に利用することができる。

１ シングルチャンネル板厚計
２ マルチチャンネル板厚計
３ Ｘ線源（第１のＸ線源）
４ 検出器（第１の検出器）
５ Ｘ線源（第２のＸ線源）
６ 検出器（第２の検出器）
１０，１１ 校正基準板
１２ プリアンプ
１３ Ａ／Ｄ変換器
１４ 演算処理ユニット
１５ Ｄ／Ａ変換器

Claims (2)

1. 鋼板の通板方向と直交する方向に走査される単数の第１の検出器と、該第１の検出器に向けてＸ線を放射する第１のＸ線源と、前記第１の検出器に設定され、Ｘ線透過線量に対応する検出器出力と鋼板の板厚との関係を規定する検量線を格納する第１の検量線メモリとを備え、鋼板の通板直前に前記第１の検出器と前記第１のＸ線源との間に挿入された校正用基準板を透過したＸ線透過線量に対応する前記第１の検出器の出力で、前記第１の検量線メモリに格納された検量線を予め校正するシングルチャンネル方式の板厚計と、
   鋼板の通板方向と直交する方向に沿って配列された複数の第２の検出器と、前記各第２の検出器に向けてＸ線を放射する複数の第２のＸ線源と、前記各第２の検出器毎に設定され、Ｘ線透過線量に対応する検出器出力と鋼板の板厚との関係を規定する検量線を格納する第２の検量線メモリとを備え、前記シングルチャンネル方式の板厚計の前記第１のＸ線源と前記第１の検出器を幅方向に走査することにより順次得られた鋼板の幅方向に沿った板厚測定値で、前記第２の検出器の検量線を校正するマルチチャンネル方式の板厚計と、
   を併設したことを特徴とする鋼板の板厚測定装置。
2. 鋼板の通板方向と直交する方向に走査される単数の第１の検出器と、該第１の検出器に向けてＸ線を放射する第１のＸ線源と、前記第１の検出器に設定され、Ｘ線透過線量に対応する検出器出力と鋼板の板厚との関係を規定する検量線を格納する第１の検量線メモリとを備えたシングルチャンネル方式の板厚計と、
   鋼板の通板方向と直交する方向に沿って配列された複数の第２の検出器と、前記各第２の検出器に向けてＸ線を放射する複数の第２のＸ線源と、前記各第２の検出器毎に設定され、Ｘ線透過線量に対応する検出器出力と鋼板の板厚との関係を規定する検量線を格納する第２の検量線メモリとを備えたマルチチャンネル方式の板厚計と、
   を併設した鋼板の板厚測定装置の校正方法であって、
   鋼板の通板直前に、前記シングルチャンネル方式の板厚計の前記第１の検出器と前記第１のＸ線源との間に校正用基準板を挿入して、前記校正用基準板を透過したＸ線透過線量に対応する前記第１の検出器の出力で、前記第１の検量線メモリに格納された検量線を予め校正し、
   前記シングルチャンネル方式の板厚計の前記第１の検出器を少なくとも一度、鋼板の幅方向に走査することにより、前記マルチチャンネル方式の板厚計を構成する複数の第２の検出器のそれぞれの設置位置に対応する鋼板の幅方向の各点の板厚測定値を取得し、
   前記シングルチャンネル方式の板厚計による板厚測定点に対応する前記マルチチャンネル方式の板厚計の第２の検出器による同一地点の板厚測定値が前記シングルチャンネル方式の板厚計で取得した板厚測定値と一致するように、前記マルチチャンネル方式の板厚計の当該第２の検出器の検量線の校正を行い、
   この校正を当該マルチチャンネル方式の板厚計のすべての第２の検出器について行うことを特徴とする鋼板の板厚測定装置の校正方法。

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