JP2013075326A - 熱間圧延設備 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】熱間圧延ラインの各仕上圧延スタンド間で、被圧延材8の尾端平面形状をそれぞれ検出し、検出した尾端平面形状から各仕上圧延スタンド出側での被圧延材8のウェッジ比率を算出する。そして、入側と出側とでウェッジ比率が許容値以上変化している仕上圧延スタンドを特定し、そのウェッジ比率変化量に基づいて、ウェッジ比率を抑制すべく、特定した仕上圧延スタンド及び当該仕上圧延スタンドよりも下流側に配置された仕上圧延スタンドの少なくとも1つの作業側と駆動側とのロール開度差を補正する。
【選択図】 図1
Description
そこで、本発明は、被圧延材のウェッジ比率を変化させる仕上圧延スタンドを特定し、適切に被圧延材の蛇行を防止することができる熱間圧延設備を提供することを課題としている。
これにより、入側と出側とで被圧延材のウェッジ比率が変化する仕上圧延スタンドを正確に特定することができる。そのため、より適切に被圧延材の蛇行を防止することができる。
このように、被圧延材の長手方向の片伸び量とウェッジ比率との間に相関関係があることを利用するので、比較的簡易な方法で精度良くウェッジ比率を算出することができる。
これにより、被圧延材の連続表面画像から精度良く端部画像を検出することができるので、精度良くウェッジ比率を算出することができる。
(構成)
図1は、本実施形態における熱間圧延設備の構成を示す図である。
図中、符号1は熱間圧延設備である。この熱間圧延設備1は、熱間圧延ライン上流側から加熱炉2、サイジングプレス3、複数の粗圧延スタンド(R1〜R3)からなる粗圧延機4、クロップシャー5、複数の仕上圧延スタンド(F1〜F7)からなる仕上圧延機6、巻き取り設備7を備えている。また、符号8は被圧延材である。
複数台のカメラ11は、それぞれ熱間圧延ラインの外部で且つ熱間圧延ラインに沿う位置に設置されており、熱間圧延ライン外から各仕上圧延スタンド間を通過する被圧延材8の表面画像を連続的に撮像し、被圧延材8の連続画像として取得する。すなわち、各仕上圧延スタンド出側をそれぞれ検出位置として、カメラ11で被圧延材8を撮像する。このカメラ11は、例えば、近赤外線対応カメラであり、仕上圧延スタンド間の被圧延材8の通過速度に応じたシャッター速度(例えば、1/1000s)に設定されている。
図2は、尾端平面形状検出処理手順を示すフローチャートである。
先ずステップS1で、画像処理装置12は、カメラ11で取得した被圧延材8の連続画像を取得し、ステップS2に移行する。
ステップS2では、画像処理装置12は、前記ステップS1で取得した連続画像をもとに尾端検出処理を行う。はじめに、取得した連続画像に対して尾端検出処理の対象範囲を設定し、設定した尾端検出対象範囲の画素毎の輝度情報を得る。そして、尾端検出対象範囲に対して、予め設定した白色画素判定閾値Xを用いて2値化処理を行う。例えば、図3(a)に示す連続画像(原画像)を取得した場合、尾端検出対象範囲αに対して2値化処理を行い、図3(b)に示す2値化画像を得る。
[1]右端白色画素数が定数(幅方向の画素数のY%)以上ある。
[2]白色画素数が0個の列がある。
[3]白色画素数の合計が定数Z以上ある。
ステップS4では、画像処理装置12は、前記ステップS1で取得した連続画像をもとにエッジ検出処理を行う。先ず、取得した連続画像に対してエッジ検出処理の対象範囲を設定し、設定したエッジ検出対象範囲の画素毎の輝度情報を得る。例えば、図4(a)に示す連続画像(原画像)を取得した場合、エッジ検出対象範囲βの画素毎の輝度情報は図4(b)に示すようになる。なお、ここでは説明を簡単にするために、画素を非常に粗くして示している。また、エッジ検出対象範囲βを、上述した尾端検出対象範囲αと同一とする。
このように、熱間圧延ライン外に設置したカメラ11によって、熱間圧延ラインの各仕上圧延機間でそれぞれ被圧延材8を連続的に撮像し、被圧延材8の尾端通過時にはその平面形状を検出し、画像処理装置12内のメモリに保存する。
図6は、被圧延材8の厚さ方向の定義を示す図である。この図6に示すように、第iスタンド出側での被圧延材8の厚さ方向の形状は、板幅Wi、板幅中央位置での板厚Hi、幅方向両端部からそれぞれ一定距離ΔWずつ内側の位置での板厚差dHiによって表される。なお、この図6は、作動側(図6の左側)が駆動側(図6の右側)よりも厚い例を示している。また、Hi>>dHiであり、板幅Wiは長さ方向の変動に対して無視できるものとする。
VL=Hi・Wi・dLi・1/2 ………(1)
同様に、図8に示すように、厚さ方向の差がある部分(網掛け部分)の体積VHは、次式で表すことができる。
VH=dHi・Wi・Li・1/2 ………(2)
ここで、図7に示す板全体の体積は(Hi・Wi・Li+VL)、図8に示す板全体の体積は(Hi・Wi・Li+VH)と表すことができるため、次式が成り立つ。
VL=VH ………(3)
上記(3)式に、上記(1)及び(2)式を代入して変形すると、次式が成り立つ。
dLi/Li=dHi/Hi ………(4)
上記(4)式は、被圧延材8の端部における長手方向の伸び差が、ウェッジ比率と同等の指標として扱えることを示している。
(iスタンドにおける片伸び比率)=(iスタンド出側作業側伸び量[mm]−iスタンド駆動側出側伸び量[mm])*(iスタンド出側板厚[mm])
なお、上記において出側板厚をかけているのは、板厚による伸び量の違いを解消するためである。
図10は、ロール開度制御装置20で実行するロール開度制御処理手順を示すフローチャートである。
ステップS12では、ロール開度制御装置20は、前記ステップS11で取得した尾端平面形状に基づいてdLi/Liを算出し、ステップS13に移行する。
ステップS13では、ロール開度制御装置20は、前記ステップS12で算出したdLi/Liを、第iスタンド出側での被圧延材8のウェッジ比率ψiとして算出し、ステップS14に移行する。
ステップS15では、ロール開度制御装置20は、第iスタンド以降のロール開度設定について、以下の補正を行う。
dSk=dSk0−gk(ψi-1−ψi) ………(5)
ここで、i≦k≦N(Nは、仕上圧延スタンドの台数(図1ではN=7))であり、dSkは第kスタンドの補正後の左右圧下量差指令値、dSk0は第kスタンドの補正前の左右圧下量差指令値である。
ステップS17では、ロール開度制御装置20は、仕上圧延スタンド番号iが、仕上圧延スタンドの総数に相当する所定値Nに達しているか否かを判定する。そして、i=Nでない場合には前記ステップS11に移行し、i=Nである場合にはステップS18に移行する。
なお、図1において、カメラ11が撮像手段に対応し、カメラ11及び画像処理装置12が平面形状検出手段に対応し、ロール開度制御装置20がロール開度制御手段に対応している。また、図2において、ステップS2が端部検出手段に対応し、ステップS4がエッジ部抽出手段に対応している。
次に、本実施形態の動作について説明する。
熱間圧延設備1において、加熱炉2によって数百〜千数百℃に加熱された被圧延材8は、サイジングプレス3によって所定幅にプレスされた後、粗圧延機4により圧延されて帯状に延ばされる。そして、その被圧延材8は、クロップシャー5によって先端及び尾端のクロップが切断除去され、先端平面形状及び尾端平面形状が矩形に整形された後、仕上圧延機6により圧延される。このとき、図11に示すように、熱間圧延ライン外に設置された7台のカメラ11は、仕上圧延機6の各仕上圧延スタンドの出側を通過する被圧延材8を連続的に撮像する。
したがって、このとき画像処理装置12が第3スタンドF3出側で検出した尾端平面形状をロール開度制御装置20が取得すると(図10のステップS11)、ロール開度制御装置20は、第3スタンドF3出側でのウェッジ比率ψ3=dL3/L3=0を算出する(ステップS12及びS13)。
このとき、ウェッジ比率の変化量(ψ4−ψ5)に基づいて、当該ウェッジ比率変化が無くなるように、ウェッジ比率変化が異常となっている仕上圧延スタンド以降の第5スタンドF5〜第7スタンドF7の左右圧下量差指令値dS5〜dS7を補正する(ステップS15)。その際、左右圧下量差指令値dS5〜dS7は、第5スタンドF5〜第7スタンドF7の、第5スタンド前後でのウェッジ比率変化(ψ4−ψ5)に対する影響を考慮して補正する。
このように、上記実施形態では、各仕上圧延スタンド間で被圧延材の平面形状を検出し、検出した平面形状から各仕上圧延スタンド出側でのウェッジ比率をそれぞれ算出するので、各仕上圧延スタンドの前後でのウェッジ比率の変化量を監視することができる。そして、ウェッジ比率の変化量が許容値以上となる仕上圧延スタンドを特定することで、被圧延材の蛇行を発生させている仕上圧延スタンドを正確に特定することができる。
さらに、ウェッジ比率の算出に際し、被圧延材の長手方向の片伸び量の変化とウェッジ比率の変化との間に相関関係があることを利用するので、比較的簡易な方法で精度良くウェッジ比率を算出することができる。
以上のように、精度良く尾端平面形状を検出することができるので、検出した尾端平面形状から精度良くウェッジ比率を算出することができる。その結果、被圧延材の蛇行を適切に防止し、絞りトラブルの発生を抑止することができる。
なお、上記実施形態においては、カメラ11の圧延方向での配置位置が、尾端平面形状の検出位置と一致している場合について説明したが、設備上の制約がある場合には、カメラ11の圧延方向での配置位置を、尾端平面形状の検出位置に対して所定距離オフセットさせて配置する場合がある。この場合には、図2のステップS5でエッジ画像に対して画角合わせ処理を行ってから、尾端平面形状を検出するようにする。画角合わせ処理は、圧延方向に対して斜め方向(図12の実線で示す位置)から撮像したオリジナル画像を、圧延方向に対して直交する方向(図12の破線で示す位置)から撮像した画像に変換する処理である。
なお、上記実施形態においては、被圧延材8の尾端平面形状の検出位置に対応させて複数台のカメラ11を設ける場合について説明したが、カメラ11の台数は検出位置の数に対して少なく設定してもよい。この場合、例えば、仕上圧延スタンドF1−F2間を撮像した後、カメラ11を移動して仕上圧延スタンドF2−F3間を撮像するなど、1台のカメラ11で複数の検出位置を撮像するようにする。これにより、カメラ11を多数設けなくて済むので、安価な設備とすることができる。
さらに、上記実施形態においては、各仕上圧延スタンドの前後でウェッジ比率変化を監視するものとし、各仕上圧延スタンドの出側を被圧延材8の平面形状の検出位置とする場合について説明したが、当該検出位置が複数の仕上圧延スタンドの出側で設定されていれば本発明を適用することができる。この場合にも、隣り合う2つの検出位置間でのウェッジ比率の変化量を算出し、当該ウェッジ比率の変化量が許容値以上であるか否かを判定する。そして、ウェッジ比率の変化量が許容値以上であるとき、当該ウェッジ比率の変化量に基づいて、次材においてウェッジ比率を抑制すべく、上記2つの検出位置間に配置された仕上圧延スタンド及び当該仕上圧延スタンドよりも下流側に配置された仕上圧延スタンドの作業側と駆動側とのロール開度差を補正すればよい。これにより、ウェッジ比率変化量が異常となる仕上圧延スタンドを絞り込むことができるので、上記実施形態に近い効果を得ることができる。
Claims (6)
- 複数の仕上圧延スタンド出側を検出位置として、熱間圧延ライン外から各検出位置を通過する被圧延材の長手方向端部の平面形状をそれぞれ検出する平面形状検出手段と、
前記平面形状検出手段で検出した各平面形状に基づいて、前記各検出位置での前記被圧延材のウェッジ比率を算出するウェッジ比率算出手段と、
前記ウェッジ比率算出手段で算出したウェッジ比率に基づいて、隣り合う2つの検出位置間でのウェッジ比率の変化量を算出し、当該ウェッジ比率の変化量が許容値以上であるとき、当該ウェッジ比率の変化量に基づいて、次材において前記ウェッジ比率を抑制すべく、前記2つの検出位置間に配置された仕上圧延スタンド及び当該仕上圧延スタンドよりも下流側に配置された仕上圧延スタンドの少なくとも1つの作業側と駆動側とのロール開度差を制御するロール開度制御手段と、を備えることを特徴とする熱間圧延設備。 - 前記検出位置は、各仕上圧延スタンドの出側にそれぞれ設定することを特徴とする請求項1に記載の熱間圧延設備。
- 前記平面形状検出手段は、前記平面形状として、前記被圧延材の幅方向中央位置での長手方向の長さと、前記被圧延材の長手方向端部における作業側と駆動側との長手方向の伸び差を検出し、
前記ウェッジ比率算出手段は、前記被圧延材の幅方向所定位置での長手方向の長さに対する、前記被圧延材の長手方向端部における作業側と駆動側との長手方向の伸び差の比率を、前記ウェッジ比率として算出することを特徴とする請求項1又は2に記載の熱間圧延設備。 - 前記平面形状検出手段は、
前記熱間圧延ライン外で且つ該熱間圧延ラインに沿う位置に配置され、前記各検出位置を通過する前記被圧延材の表面画像を連続的に撮像する撮像手段と、
前記撮像手段で撮像した前記被圧延材の連続的な表面画像から、前記被圧延材の長手方向端部を撮像した端部画像を検出する端部検出手段と、
前記端部検出手段で検出した端部画像内におけるエッジ部を抽出するエッジ部抽出手段と、を備え、
前記エッジ部抽出手段で抽出したエッジ部に基づいて、前記被圧延材の前記平面形状を検出することを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の熱間圧延設備。 - 前記端部検出手段は、前記撮像手段で撮像した前記被圧延材の連続的な表面画像を2値化処理した2値化連続画像における白色画素の分布が、前記端部画像の条件を満足する分布となっている領域を前記端部画像として検出することを特徴とする請求項4に記載の熱間圧延設備。
- 前記撮像手段は、前記熱間圧延ラインの圧延方向での配置位置が、前記検出位置に対して所定距離オフセットした位置となるように配置されており、
前記平面形状検出手段は、
前記エッジ部抽出手段で抽出したエッジ部に対応するエッジ画像を、前記撮像手段の配置位置と前記検出位置との関係に基づいて補正する補正手段を備えることを特徴とする請求項4又は5に記載の熱間圧延設備。
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