JP3518432B2

JP3518432B2 - 熱延鋼板の通板速度測定装置及び測定方法

Info

Publication number: JP3518432B2
Application number: JP20874599A
Authority: JP
Inventors: 良仁伊勢居
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1999-07-23
Filing date: 1999-07-23
Publication date: 2004-04-12
Anticipated expiration: 2019-07-23
Also published as: JP2001033466A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱延工場の例えば
熱間仕上げミルスタンド間の劣悪な環境下において、レ
ーザードップラー速度計を長期にわたって安定して作動
させ、先進率学習制御、マスフロＡＧＣ、セットアップ
修正制御に使用可能な、コイルの最先端から最後尾まで
の測定が可能な熱延鋼板の通板速度測定装置、及び、こ
の測定装置を使用した測定方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】熱間仕上げミルスタンド（以下、単に
「ミルスタンド」又は「スタンド」という）間に熱延鋼
板（以下、単に「鋼板」という）の速度を測定する速度
計を設置して、コイル最先端での通板安定性の向上や、
先端・定常部での鋼板の幅、厚み等の精度向上を目的と
して、多くの方法が提案されている。

【０００３】通板の安定化や、コイル最先端部での板
幅、板厚精度の向上方法として、例えば特開平５−１１
１７１１号や特開平５−９６３１６号のように、ミルス
タンド間に設置した速度計実測値を用いて、先進率・後
進率の学習やオンラインでセットアップされたロール回
転数の修正を行う制御方法が提案されている。

【０００４】熱間仕上げミルのような連続圧延機におい
て、鋼板を圧延するには、供給される鋼板の成分、寸法
及び製品厚さ等のデータを予め設定して、ある数式モデ
ルに代入し、各ミルスタンドにおける鋼板の目標厚さ、
先進率及び後進率等を算出し、その計算結果を用いて、
各ミルスタンドの圧下位置（ロールギャップ）を予め調
整しておき、また、各ミルスタンドのロール周速度を、
ミルスタンド間の鋼板のマスフローが一定になるよう予
め調整しておく。そして、圧下位置及びロール周速が調
整された連続圧延機の各ミルスタンドに鋼板を挿通し、
各ミルスタンドで連続的に圧延する。

【０００５】このような連続圧延にあっては、先進率及
び後進率の計算誤差やロール周速度の設定誤差等によ
り、ミルスタンド間の鋼板に付加される張力に過不足が
生じ、鋼板の幅または厚さが変動するという間題があっ
た。さらに、張力の過不足が過大である場合、鋼板が破
断したり鋼板にループが生じる事故が発生することもあ
った。

【０００６】そこで、ミルスタンド間及び最終ミルスタ
ンド出口に設置した速度計によって測定する鋼板速度を
用いて先進率を算出すれば、計算に比べ誤差のない値が
得られるので、その値を学習し、次のセットアップに活
用することにより、通板安定性の向上に寄与できること
になる。また、次ミルスタンドへの噛み込みまでに、ミ
ルスタンド間で速度を測定し、次ミルスタンドのロール
回転数を調整することも同様の効果がある。

【０００７】速度計を用いた定常部での板厚制御方法と
して、例えば、特開平７−１７８４２３号公報におい
て、厚み計と鋼板速度を検知する速度計を組み合わせた
マスフロＡＧＣが提案されている。

【０００８】このマスフロＡＧＣは、所定の距離を隔て
て設けられた第ｉスタンドと第ｉ＋１スタンドにおけ
る、第ｉスタンドの出側に鋼板の厚みを検知する厚み計
及び鋼板の移動速度を検知する速度計を設置し、また、
第ｉ＋１スタンドの出側には速度計を設置する。そし
て、両スタンドにおける圧延がそれぞれの目標厚みにな
るように、両スタンドの圧延ロールによる圧下位置を初
期設定し、マスフローが一定になるように、各圧延スタ
ンドのロール周速を初期設定する。これによって、制御
遅れを生じることなく、実績厚みを用いて次スタンドに
おける鋼板の定常部における厚みを制御することができ
る。

【０００９】これらの方法において、速度測定の手段と
しては、接触式の速度センサーや、コイルの先端部がミ
ルスタンドに噛み込んだ時の検出信号から鋼板の通過時
間を検出し、ミルスタンド間距離から速度を算出する手
法や、非接触のレーザードップラー速度計を用いた方法
がある。

【００１０】しかしながら、接触式の速度センサーは、
接触部の耐久性や滑りによる誤差の面で間題がある。ま
た、コイルの先端部がミルスタンドに噛み込んだ時の検
出信号に基づいて速度を算出する方法では、測定がコイ
ルの最先端部に限られるうえ、コイル最先端部の形状の
違い等による誤差やミルスタンドからミルスタンドを通
板する際の速度変化による誤差が生じるため、十分な精
度を得ることができない。

【００１１】レーザードップラー速度計においては、光
路を阻害する冷却水の少ない冷間圧延や、水蒸気や粉塵
が少なく、且つ、パスライン変動が少なく比較的環境の
良い熱間圧延では通板速度測定や長さ測定に広く利用さ
れている。しかしながら、熱間仕上げミルスタンド間で
は、測定対象となる鋼板の温度が非常に高く、大量の
冷却水が使用されるため、水蒸気や粉塵によりレーザー
光路が阻害されやすいこと、圧延時の張力制御に用い
るルーパにより、板角度・パスラインが同時に大きく変
化するため、レーザードップラー速度計の測定許容範囲
を超えることがあること、等の理由により上記の制御方
法を実際に運用可能なだけの安定した測定が確保されて
いるとはいえない。

【００１２】そこで、このような環境下において、レー
ザードップラー速度計を安定動作させるための方法が提
案されている。例えば、特開平５−４０１７６号におい
ては、パスラインの変動や鋼板のばたつきの影響を除去
すべく、レーザードップラー速度計のセンサーヘッド内
部に、センサーヘッドから測定対象となる鋼板表面まで
の距離測定機構を付加し、鋼板表面までの距離が一定に
なるよう、センサーヘッドの位置を制御する方法が提案
されている。

【００１３】この方法では、センサーヘッド位置の調整
機構が必要となるが、上記した劣悪な環境下において
は、この調整機構が故障等の原因になることや、鋼板の
ばたつき等変動周期の速いパスライン変動においては追
従が難しいという問題点を有する。また、このようなレ
ーザードップラー速度計を利用できたとしても、上記し
た様な環境下において、安定した測定光路が得られなけ
れば測定することができないことはいうまでもない。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】すなわち、ミルスタン
ド間にてレーザードップラー速度計を使用する場合、以
下に列挙する様な多くの課題がある。課題１：鋼板のばたつき及びルーパ角度変動によるパス
ライン・板角度変動の激しい条件下において、レーザー
ドップラー速度計による測定を確保すること。

【００１５】熱間材を測定対象とした現状市販されてい
るレーザードップラー速度計の仕様は、一般に焦点距離
は１０００〜２０００ｍｍ、焦点深度は±１００ｍｍ程
度である。ミルスタンド間でのルーパによるパスライン
変動幅は、ループが発生するような異常事態を除いて、
ルーパロール直近のもっとも大きいところで２００ｍｍ
程度であるから、このような仕様のレーザードップラー
速度計を適用が可能なように見受けられる。

【００１６】しかしながら、この焦点深度は、一般にオ
フラインにて走行するスチールベルト表面を測定対象と
し、その表面に対して垂直にレーザードップラー速度計
の光軸を調整した状態で、しかも安定した受光量が得ら
れることによって始めて速度測定が可能なものであり、
且つ、確度（真値からの偏り）が仕様内とする範囲に収
まっていることで決めている。このため、鋼板が垂直か
ら傾いた場合、受光光量の減少をもたらし、測定可能な
焦点深度も短くなってくるため、鋼板の傾きとパスライ
ン変動が同時に生じるミルスタンド間ではレーザードッ
プラー速度計による測定は困難である。

【００１７】さらに、レーザードップラー速度計のよう
に、測定対象となる鋼板表面に照射したレーザー光の反
射散乱光を測定するセンサーの場合、測定対象である鋼
板がばたつくと、検出器により検出される光量が変化
し、検出信号に鋼板のばたつきに依存した周波数のノイ
ズが重なってＳ／Ｎを悪化させる。このような条件下に
おいて、ルーパ角度変動により鋼板角度やパスラインが
変動して受光光量が低くなると、顕著に測定不良が生じ
る。特に鋼板ばたつきの大きい次ミルスタンドへの噛み
込みまでの鋼板最先端での速度測定は困難である。

【００１８】課題２：大量の冷却水や、霧状水滴、粉塵
からレーザードップラー速度計が測定に必要とする測定
光路を確保すること。高温の鋼板を圧延する熱間圧延に
おいては、圧延ロールを冷却したり鋼板自体を温度調節
するために大量の冷却水が使われるので、大量の水蒸気
や水滴が発生する。また、鋼板表面から剥離したスケー
ルが環境雰囲気に充満する。このような大量の水蒸気や
水滴、スケールは、狭い間隔でミルが隣接するミルスタ
ンド間では特にひどく、これらはレーザードップラー速
度計の測定窓部を汚して、レーザー光や検出光の透過率
を減少させ、レーザー光の照射量や反射光量が不十分と
なって測定に支障が出たり、ひどくなるとセンサー自体
を破損する場合もある。

【００１９】また、圧延中の鋼板を冷却するストリップ
クーラントノズルがパスライン上下に設置されているミ
ルスタンド間では、ストリップクーラントによる鋼板冷
却時には、鋼板上面においては大量の水のりが発生し、
パスライン下においても、スプレー近くは多くの冷却水
が飛散する。このため、ストリップクーラントノズルに
よる鋼板の冷却時には、前記水のりや飛散冷却水によっ
て測定光路が阻害されるため、レーザードップラー速度
計による測定は困難である。特にパスライン上方からの
測定は困難である。

【００２０】熱間仕上げミルスタンド間には、冷却水を
通水する配管や、鋼板の通板安定化のために上下の出口
ガイド・サイドガイドが、また、鋼板の張力制御のため
にルーパが設けられており、また、これら構造物自体が
可動式となっているものもある。従って、構造物がレー
ザー光路の妨げとなったり、空間的にレーザードップラ
ー速度計を設置する余裕のある部分が限られてしまう。

【００２１】また、ミルスタンド直近にレーザードップ
ラー速度計を設置して通板速度の測定を行う場合、ロー
ルクーラントからの大量の冷却水や水乗りのない鋼板表
面を確保することは難しい。特に、ミルスタンドの出側
直近に配置される出口下ガイドに測定孔を設け、パスラ
イン下方から鋼板下面を観測して測定を行う場合、出口
下ガイド上には、ロールクーラントノズルを発生源とす
る大量の冷却水が流れているので、測定のために設けた
測定孔より冷却水が流入してしまい、噴出しているパー
ジ用エアーによって流入した冷却水が測定光路内に巻き
上げられ、レーザー光路が阻害されて測定不能となる。
この出口下ガイドは、ワークロールの交換時、ワークロ
ールから離れるように斜め上方に移動動作するため、出
口下ガイド上を流れる冷却水の影響のなくなる鋼板直近
まで、パージノズルを延長することは不可能である。

【００２２】課題３：振動が激しく、冷却水飛散や粉塵
の多い環境下で、センサーの故障を防ぎ、且つ、メンテ
ナンスが容易なこと。スペースの限られた空間へ設置す
るため、レーザードップラー速度計の動作不良時におけ
るセンサー交換やメンテナンス（速度計窓クリーニング
等）が非常に大変であり、周辺の粉塵や水蒸気からセン
サー本体を護るため、高流量・高流速のエアーパージを
用いることが多いが、保全日等に作業員がミルスタンド
間にはいるとき、安全対策が困難である。

【００２３】本発明は、上記したような課題を解決する
ためになされたものであって、熱間仕上げミルスタンド
間において、コイルの最先端から最後尾までの全長に亘
る通板速度を、レーザードップラー速度計を用いて安定
して測定することができる熱延鋼板の通板速度測定装置
及びこの装置を用いた測定方法を提供することを目的と
している。

【００２４】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明に係る熱延鋼板の通板速度測定装置は、
以下のような特徴を有している。圧延中において、ルー
パ角度変動時の鋼板傾き・パスライン変動による受光光
量減少時の測定不良を防ぐため、レーザードップラー速
度計を、予想されるルーパ角度変動による鋼板角度変動
域のほぼ半分の角度だけ同方向に傾けて設置することに
よりルーパ角度変動による受光光量変動を抑制する。ま
た、必要に応じて、ルーパ角度変動による鋼板パスライ
ン変動幅が１００ｍｍ以内となる場所に設置することと
している。

【００２５】これらに加えて、圧延中における熱延鋼板
の通板速度を測定する、ミルスタンド間に配置されたレ
ーザードップラー速度計を用いて、検出した受光生信号
中の低周波ノイズをカットすべくハイパスフィルター若
しくはバンドパスフィルターを設け、このフィルターの
カットオフ周波数を５０ｋＨｚとしたり、必要に応じ
て、熱延鋼板停止時の速度を測定できるように、片方の
レーザ光を変調したレーザードップラー速度計を採用す
ることとしている。

【００２６】これらの構成を採用することにより、レー
ザードップラー速度計は熱間仕上げミルスタンド間にお
いて、光路阻害や故障が生じなければ、安定した計測を
行うことが可能となり、上記した課題１は解決される。

【００２７】レーザードップラー速度計が必要とする測
定光路を確保するために、まずレーザードップラー速度
計の窓部を保護することを目的として、レーザードップ
ラー速度計における測定対象となる鋼板側にパージノズ
ルを設けて、レーザードップラー速度計の光軸とほぼ同
軸に鋼板に向けてパージ用エアーを噴出し、鋼板表面に
パージ用エアーを衝突させ、パージノズルと鋼板の間に
できたパージ領域を測定光路とする。

【００２８】ミルスタンド間にストリップクーラントを
有するミルスタンドでは、ミルスタンド間に配置された
ルーパを挟んでストリップクーラントノズルと反対側に
設置することとした。

【００２９】スペースやストリップクーラントの配置上
の都合に応じて、ミルスタンドの出側に配置された出口
下ガイドの下方に速度計を設け、パスラインの下面から
測定を行うこととし、出口下ガイドに測定光路となる隙
間や孔が開いていない場合には、測定を行うための測定
孔を設けて測定を行うこととした。また、必要に応じ
て、測定孔に筒体を設けたり、それに加えて、筒体にパ
ージノズル先端を１ｃｍ以上挿入したり、少なくともノ
ズル先端部をゴム製のものとしたりする。測定孔を設け
て測定を行う場合、ワークロールを冷却したクーラント
を、駆動側又はワーク側のどちらか一方に向かって流
し、前記クーラントの流れと反対の側に偏心した位置に
設けて行う。

【００３０】これらの構成を採用することにより、レー
ザードップラー速度計は、熱間仕上げミルスタンド間に
おいて、光路阻害が無く、安定した測定が可能となり、
上記した課題２は解決される。

【００３１】また、ミルスタンド間の非常に環境の悪い
ところに設置するレーザードップラー速度計について
は、周辺環境からセンサー本体を護るため、外箱と内箱
からなる内外二重構成された環境箱の内箱に、レーザー
ドップラー速度計を内装する方式を採用することとし、
必要に応じて、外箱は、側壁の所定位置に測定時におけ
るパージ用エアーの供給部を、底面に開閉可能な水抜孔
を、天井にパージ用エアーの噴出部を兼ねたレーザー光
路を設け、また、内箱は、天井に開閉可能な蓋を、側壁
の所定位置或いは底面に非測定時におけるパージ用エア
ーの供給部を設けることとする。また、メンテナンスを
容易にすべく、外箱の天井を取外し可能な構成とする。

【００３２】これらの対策により、振動が激しく、冷却
水飛散や粉塵の多い環境下で、センサーの故障を防ぎ、
且つ、メンテナンス性を確保できるので、上記した課題
３は解決される。

【００３３】

【発明の実施の形態】本発明の原理について説明を行う
前に、まず、レーザードップラー速度計の基本原理と熱
間仕上げミルの構成について説明する。図１に一般に鋼
板速度測定に用いられるレーザードップラー速度計の構
成を示した模式図を示す。検出器を備えたセンサーへッ
ド１ａと、周波数測定器１ｂを具備した構成のレーザー
ドップラー速度計１において、センサーヘッド１ａか
ら、周波数Ｆ（Ｈｚ）の２本のレーザー光を移動中の例
えば鋼板２の表面で交差するように照射する。

【００３４】レーザー光の反射光の周波数をみると、ド
ップラー効果により、片方の反射光の周波数は、下記数
式１に示すＦ_D だけ増加し、もう片方の反射光の周波数
は、Ｆ_D だけ減少する。ここで、測定対象すなわち圧延
中の鋼板２の速度をＶ_S 、レーザー交差角を２φ、レー
ザー光の波長をλ、ドップラーシフトをＦ_D （Ｈｚ）、
速度計光軸と鋼板表面の法線方向となす角をθとしてい
る。従って、ドップラー周波数Ｆ_D 、φ、θがわかれば
鋼板２の速度Ｖ_S を求めることができることになる。

【００３５】

【数１】Ｆ_D＝２Ｖ_S／λ・ｓｉｎφ・ｃｏｓθ

【００３６】さらに、鋼板の表面が、この２本のレーザ
ー光の交差部に存在するとき、これらの反射光を受光光
学系で検出器（センサーヘッド１ａ）に導き、受光して
電気信号に変換すると、この電気信号中には、受光光の
強さに比例する直流信号（一般に直流信号と思われてい
る）と、上記数式１に示すドップラー周波数２Ｆ_D の交
流信号（以下、「ドップラー信号」という）が存在する
（図２参照）。

【００３７】ここで、ドップラー信号の周波数が２Ｆ_D
となるのは、２つの反射光のビート信号が検出されてい
るためである。この検出器（センサーヘッド１ａ）で検
出された信号は、微弱な信号であるため、増幅器で増幅
された後、周波数測定器１ｂで、ドップラー信号周波数
を測定され、上記数式１により鋼板速度に換算される。

【００３８】次に、レーザードップラー速度計の適用対
象である、熱間仕上げミルスタンド間の設備構成につい
て説明する。図３は熱間仕上げミルのあるミルスタンド
からその次のミルスタンド間の模式図を示す。熱間仕上
げミルは６〜７台のミルスタンド３を有しており、鋼板
２をそのミルスタンド３中に通板して順次圧延し、最終
ミルスタンド出口で製品目標厚みに調整される。このた
め、下流のミルスタンドに行くほど、板厚は薄くなり、
通板速度は増加していく。また、目標厚の厚い鋼板ほ
ど、通板速度は遅くなる傾向にある。

【００３９】それぞれのミルスタンド３は上下のワーク
ロール３ａ及びバックアップロール３ｂを有している。
図３中に示したこれらのミルスタンド３，３間に配置さ
れる以下の装置は、鋼板２を正しくワークロール３ａ，
３ａ間に噛み込ませ、通板するための誘導装置としての
役割を持っている。

【００４０】すなわち、ミルスタンド３におけるワーク
ロール３ａの出側直近に配置された出口ガイド４は、鋼
板２がワークロール３ａに巻き込まれないようにし、且
つ、先端部のロール接触部にてロールクーラントによる
冷却水が出口ガイド４上に流れ込まないようにする機能
を有している。

【００４１】また、ミルスタンド３，３間の中央部に配
置されるルーパ５は、鋼板２の下面と接するルーパロー
ル５ａと、ルーパロール５ａを支持するルーパアーム５
ｂとで構成され、ルーパアーム５ｂの角度（以下、「ル
ーパ角度」という）を調整することにより、ミルスタン
ド３，３間の鋼板２に適切な張力を与え、各ミルスタン
ド３，３間の圧延状態を安定化させる機能を有してい
る。このルーパ角度の変動より、通常の圧延時において
は、鋼板２の角度にして約５°、ルーパロール５ａ直近
においてパスライン変動量は最も大きくなり、その変動
量は約２００ｍｍとなる。

【００４２】また、次のミルスタンド３の入り側に備わ
っているサイドガイド６は、圧延中の鋼板２をセンター
に誘導して、ワークロール３ａの正しい位置に鋼板２を
噛み込ませ、鋼板２の横振れを防いで、曲がりや絞り込
みを発生させないような機能を有する。

【００４３】以下に、本発明を採用することにより、熱
間仕上げミルスタンド間において、レーザードップラー
速度計を安定動作させることが可能となる原理について
説明する。

【００４４】まず、本発明者は、レーザードップラー速
度計が、どの程度の鋼板傾き・パスライン変動であれ
ば、適用可能であるかをオフラインで調査した。一般に
熱間で使用され市販されているレーザードップラー速度
計は、焦点距離は１０００ｍｍ、ビーム径はφ８ｍｍ程
度で、交差角は１．５°、測定範囲は１〜５０００ｍｐ
ｍである。このような仕様のレーザードップラー速度計
を用いて、オフラインにて評価試験を実施した。試験
は、図４に示すような、回転する角度が可変なスチール
ベルト７にレーザードップラー速度計１のレーザー光を
照射するスチールベルト回転装置を用いて行った。

【００４５】図５は図４に示したスチールベルト回転装
置を用いて行った評価試験の結果、すなわち板角度がド
ップラー信号の振幅に及ぼす影響を示したものであり、
この図５より、板角度を変えると、ドップラー信号の振
幅が減少し、垂直時における振幅強度の約１／３にまで
減少すると、測定不良が発生するため、安定な計測を行
うためには、垂直時の１／２程度のドップラー振幅強度
が必要であることが判った。これは、鋼板の傾きによっ
て受光光量が減少することが原因である。

【００４６】この板角度の影響を防止するためには、レ
ーザードップラー速度計から見た板角度変動幅を最小に
すべく、コイルを全長に亘って圧延する際の最大板角度
変化の半分の角度（例えば２．５°）だけ、センサーヘ
ッドを予め同方向に傾けて設置することが効果的であっ
た。これが、請求項４の熱延鋼板速度測定装置である。

【００４７】図６は同じく図４に示したスチールベルト
回転装置を用いて行った評価試験の結果、すなわちレー
ザードップラー速度計から測定対象（スチールベルト）
までの距離Ｌが変化したときの、ドップラー信号の振幅
への影響を示したグラフである。図中○印は板角度が０
°のもの、●印はオンラインでの最大変動量に相当する
２．５°傾いたときの結果をそれぞれ示している。

【００４８】図６に示したように、板角度θが２．５°
傾いた状態では、正常測定可能なパスライン変動幅は傾
いていない時（０°時）に比べ大きく限定されるため、
ルーパロール直近のパスライン変動幅が２００ｍｍにも
及ぶところには設置できない。一方、パスライン変動幅
はルーパロールから遠ざかるに従って小さくなるため、
レーザードップラー速度計を、ミルスタンドの入側又は
出側に設置すれば、コイル最先端からコイル最後尾まで
の全長に亘って通板速度を測定することができるように
なる。

【００４９】また、スチールベルト回転装置を用いて行
った評価試験の結果では、図６に示すように、板角度が
２．５°傾いた時のレーザードップラー速度計の許容パ
スライン変動幅は１００ｍｍであることから、パスライ
ン変動幅が少なくとも１００ｍｍ以内になるところに設
置する必要がある。そこで、ミルスタンドの入側又は出
側の、パスラインの変動幅が１００ｍｍ以内となる位置
に設置すれば、コイル最先端からコイル最後尾までの全
長に亘って通板速度を測定することができるようにな
る。これが請求項６の熱延鋼板の通板速度測定装置であ
る。

【００５０】また、上記した数式１より、鋼板の法線方
向とレーザードップラー速度計の光軸とのなす角がθだ
け傾いた場合、速度測定値は、１−ｃｏｓθ分だけ小さ
く測定されるので、この測定値にルーパ角度実績より、
鋼板の傾いた角度θを算出し、レーザードップラー速度
計による測定速度値に１／ｃｏｓθを乗じた補正を行う
ことにより、ルーパ角度変動による測定誤差を抑制でき
る。これが請求項５の熱延鋼板の通板速度測定方法であ
る。

【００５１】本発明に係る熱延鋼板の通板速度測定装置
において、レーザードップラー速度計により検出した信
号の内、低周波をカットするハイパスフィルター若しく
はバンドパスフィルターを設けるのは、次の理由によ
る。

【００５２】圧延する鋼板の振動や、センサー自体の振
動は、鋼板で反射して戻ってくる光量の時間的変化をも
たらし、一般に直流と思われているが、ばたつきや振動
の周期に応じて変化し、ドップラー信号に合わさってノ
イズとなる。図７（ｂ）はオフラインにおいて、回転す
るスチールベルト表面を測定させた状態で、スチールベ
ルトをばたつかせた場合の、レーザードップラー速度計
の検出部で検出された信号波形を示している。図７
（ａ）に正常な状態での信号波形を示しているが、この
図７（ｂ）に示したように、圧延する鋼板がばたついた
時にはノイズが正常波形に合わさって発生するので、ド
ップラー周波数がうまく測定できず、測定ミスにつなが
る。

【００５３】また、オンラインにおいても鋼板のばたつ
きにより、同様な低周波のノイズ波形が発生しているの
か否かを確認するために、実際にレーザードップラー速
度計をオンラインに設置し、調査を行った。調査内容
は、板厚ごとに測定不良が生じ始める板角度を調べた。
板厚ごとに整理するのは、板厚の薄い物ほどばたつく傾
向にあるためである。

【００５４】その結果を図８に示すが、板厚が薄くなる
ほど、小さい角度変動から測定成功率が低下する、すな
わち、小さい板角度変動にて測定不良が生じ始めること
が判る。なお、測定成功率とは、一定時間内において複
数回ドップラー波形を測定した内の、測定に成功した率
（ドップラー波形が潰れて測定できないものを除いたも
の）を表したものである。

【００５５】また、そのときのドップラー波形の一例を
図９に示す。図９（ａ）は板厚の薄い鋼板を圧延してい
る時のドップラー波形、図９（ｂ）は板厚の厚い鋼板を
圧延している時のドップラー波形である。この図９よ
り、実際にオンラインに設置した場合の結果も、オフラ
インにて再現した波形と類似していることが判る。この
ことは、板厚が薄いほど鋼板はばたつきやすい傾向にあ
り、薄い鋼板ほどＳ／Ｎが悪く、ドップラー周波数測定
に不良が発生しやすくなっていることを示している。ま
た、この調査により、このノイズは、０〜５０ｋＨｚの
周波数域に存在していることが判明した。

【００５６】本発明に係る熱延鋼板の通板速度測定装置
は、ミルスタンド間に配置され、圧延中における熱延鋼
板の通板速度を、光のドップラー効果を利用して測定す
るレーザードップラー速度計を用いて測定する装置であ
って、前記レーザードップラー速度計により検出した信
号の内、低周波域をカットするハイパスフィルター若し
くはバンドパスフィルターを設けたものである。これが
請求項１の熱延鋼板の通板速度測定装置である。

【００５７】上記したように、低周波域で発生するノイ
ズの周波数帯域は、高くとも５０ｋＨｚであるので、ノ
イズを除去するハイパスフィルター若しくはバンドパス
フィルターとして、５０ｋＨｚ以下をカットするものを
選定すれば、鋼板のばたつきによる影響を除去すること
ができる。これが請求項２の熱延鋼板の通板速度測定装
置である。

【００５８】しかしながら、このようにすると、レーザ
ードップラー速度計は、速度に比例したドップラー信号
周波数を測定することにより、速度を算出するという原
理となっていることから、レーザードップラー速度計の
内部では、測定された周波数に、予め求めておいた係数
を掛けて速度を算出してしまう。

【００５９】上記した数式１に示したように、この係数
は、レーザー交差角、波長により決まり、レーザー交差
角が小さいほど、この係数は大きくなる。従って、上記
したように５０ｋＨｚ以下をカットするフィルターを入
れた場合、５０ｋＨｚ以下にドップラー周波数が生じる
ような低速度域において、レーザードップラー速度計は
測定不能となる。

【００６０】しかしながら、連続圧延機の特性上、厚い
鋼板ほど通板速度が遅くなること、厚い鋼板ではばたつ
きは発生しにくいことを考慮すると、予めだいたいの通
板速度が判っていれば、それに合わせて、周波数フィル
ター範囲を選定すれば、低速度域から測定が可能とな
る。それを実現する方法として、以下の方法がある。

【００６１】圧延中の鋼板の速度Ｖ_S は、ワークロール
の周速度Ｖ_R にくらべ大きくなる。この速度増加量を先
進率といい、この速度増加量は、ミル前後の張力や圧下
率にも依存するが、一般に最大で２０％となるため、下
記の数式２で示す関係が導かれる。

【００６２】

【数２】１．０＜Ｖ_S ／Ｖ_R ＜１．２０

【００６３】従って、上記した数式１及び数式２によ
り、θが０°の場合、下記の数式３に示すような、ワー
クロールの周速度Ｖ_Rに応じた周波数フィルター帯域を
設定すれぱ、ドップラー信号のみを抜き出すことが可能
となる。

【００６４】

【数３】２Ｖ_R・ｓｉｎφ／λ＜Ｆ_D＜２．４Ｖ_R・ｓｉ
ｎφ／λ

【００６５】例えぱ現在使用しているレーザードップラ
ー速度計の場合、レーザー交差角φは１．５°、レーザ
ー光の波長λは０．８μｍ程度であるので、ワークロー
ルの周速度Ｖ_R （ｍ／ｓ）とドップラーシフトＦ_D （Ｈ
ｚ）の関係は、６５４４２Ｖ_R ＜Ｆ_D ＜７８５３０Ｖ_R となる。

【００６６】従って、例えば周波数フィルター帯域を変
更可能な調整器を設け、この調整器によって、ミルスタ
ンドのワークロール周速に応じて、上記した関係に基づ
いて周波数フィルター帯域を変更すれば、より効果的に
低周波ノイズを除去することができるようになる。

【００６７】低速域を含めた測定が必要となる場合、通
常のレーザードップラー速度計より、高コスト、センサ
ーヘッドが大型化するという問題点はあるが、一般に静
止状態を測定すべく開発された片方のレーザー光の波長
を変調したレーザードップラー速度計を用いることによ
り、完全な対応が可能である。

【００６８】図１０に静止状態を測定可能なレーザード
ップラー速度計１の原理図を示す。通常のレーザードッ
プラー速度計と異なるのは、片方のレーザー光周波数を
Ｆ（Ｈｚ）とすると、もう片方をＦ＋Ｆ_M （Ｈｚ）とＦ
_M だけ変調してある点である。こうした場合、レーザー
ドップラー速度計１の検出器（センサーヘッド１ａ）に
て観測される信号は、Ｆ_M ＋２Ｆ_D （Ｈｚ）となり、Ｆ
_M ＞５０ｋＨｚとなるように変調しておけば、フィルタ
ーにより低周波領域をカットしても、低速度から測定が
可能となる。

【００６９】つまり、鋼板の停止時の速度を測定できる
ように、片方のレーザ光を変調したレーザードップラー
速度計を採用した場合には、低い周波数から測定する必
要が無くなるので、ハイパスフィルターやバンドパスフ
ィルターによって完全に低周波ノイズを除去することが
できる。これが請求項３記載の熱延鋼板の通板速度測定
装置である。

【００７０】当然、このような片方のレーザー光を変調
して低速度域から精度良く測定する方法は、熱間仕上げ
ミルのみならず、リバース式の圧延機や、低速で圧延・
搬送されるライン、連続鋳造機などの低速状態を測定す
る場合に効果があるのは言うまでもない。しかしなが
ら、これまで、熱間仕上げミルにて、全コイル、全長に
亘る測定が困難であったのは、市販のレーザードップ
ラー速度計は低速領域から測定範囲をとっているために
低周波ノイズを除去できなかったこと、途中で鋼板が
静止することのない熱間仕上げミルのような連続圧延機
では静止状態が測定可能なレーザードップラー速度計は
用いられなかったこと、が大きな要因であることが判
る。

【００７１】これらの対策により、熱間仕上げミルスタ
ンド間にレーザードップラー速度計を設置して、安定し
た測定が可能となることがわかる。一方、熱間仕上げミ
ル環境下では、ロールや鋼板の冷却のために大量の冷却
水が使用される。また、高温の鋼板表面からは鉄酸化物
であるスケールが剥がれ、大小の粉塵となって雰囲気環
境に充満する。これらからセンサー自体を保護し、且
つ、レーザードップラー速度計のレーザー通過光路及び
検出光路を確保する必要がある。

【００７２】そこで、熱間仕上げミルスタンド間におい
て、特に環境のひどいところにセンサーを配置する場
合、センサーを保護するため、センサーヘッドを強固な
環境箱内に配置し、その環境箱の鋼板面側の光学窓部に
孔をあけて、光学的に透明、且つ、霧状水滴・水・スケ
ール・粉塵等の外部雰囲気が環境箱内に侵入してこない
よう、その孔から速度計光軸と同軸のエアーパージを行
うべく鋼板面側にパージノズルを設けた。そして、その
パージ用エアーの流速は、可能な限り大きくする。それ
は、スケール等がパージ用エアー内に侵入した場合に吹
き飛ばされるようにすることと、水が侵入した場合は、
空気抵抗により細かく水滴に砕き、下流に押し流すよう
にするためである。これが請求項１記載の熱延鋼板の通
板速度測定装置である。

【００７３】ところで、ミルスタンド間には、赤熱した
鋼板を冷却して製造時の目標温度に制御するために、鋼
板に向けて冷却水を吹き付けるストリップクーラントノ
ズルがパスラインの上下に配置されている場合がある。
上記したレーザードップラー速度計の都合上、ミルスタ
ンド入り側もしくは出側の直近にしか取り付けができな
いため、ストリップクーラントノズルが取り付けられた
ミルスタンドでは、ルーパを挟んでストリップクーラン
トノズルと反対側のパスライン下面に設置することが有
効である。

【００７４】その理由は、まずパスライン上方に配置さ
れたストリップクーラントノズルから噴出された大量の
冷却水については鋼板が屋根代わりとなり、パスライン
下方にある速度計光路には回り込むようなことはないの
で、光路を阻害しない。また、パスライン下方に設置さ
れたストリップクーラントからの冷却水は、ルーパアー
ムによって遮られるため、レーザードップラー速度計の
光路内へは侵入しない。また、この方法によれば、パス
ライン下の基礎にレーザードップラー速度計を固定でき
るので、振動による影響を最小限に抑えることができる
という利点も有する。これが請求項７の熱延鋼板の通板
速度測定装置である。

【００７５】ここで、レーザードップラー速度計の設置
位置は、設置スペースの都合や、ストリップクーラント
の有無により決まってくるが、ミルスタンド出側に設置
した場合、次のミルスタンドへの噛み込みまでの様なコ
イル最先端部からの測定が可能となったり、出口下ガイ
ドが本発明の通板速度測定装置（レーザードップラー速
度計）を護るプロテクターとなるので、圧延トラブル時
の破損を起こしにくいという利点を有する。

【００７６】ミルスタンド出側には、上記したように、
出口上ガイドと出口下ガイドからなる出口ガイドが備わ
っている。出口ガイドの構造にもよるが、一般に、出口
下ガイドには、レーザー光路を確保できるような隙間を
有していないため、出口下ガイドに測定用の孔を設ける
必要がある。この測定孔を通してパスライン下面から鋼
板の通板速度を測定すべく、出口下ガイドの下方に、レ
ーザードップラー速度計を設置すれば、測定光路が得ら
れ、且つ、上記の発明を実現可能なようになる。これが
請求項８の熱延鋼板の通板速度測定装置である。

【００７７】しかしながら、一般に出口下ガイドは、ミ
ルスタンドに非常に近いため、出口下ガイドの上面、下
面にはロールクーラントによる冷却水が大量に流れ、且
つ、飛散している。特に出口下ガイドの上面は、大量の
冷却水が流れていることが、実際の熱間仕上げミルの操
業状況を観察することにより明らかになった。従って、
上記したように、出口下ガイドに測定孔を設けた場合に
は、出口下ガイド上を流れてきた冷却水が測定孔に流入
し、測定不良を発生させる原因になる。

【００７８】この出口下ガイド上を流れる冷却水が問題
とならないような位置まで、レーザードップラー速度計
の環境箱に設けたパージノズルの先端を、測定孔を貫通
させて出口下ガイドの上面まで延長すればよいのである
が、この出口下ガイドは、ワークロール交換時に斜め上
方に移動するような構造となっているので実現できな
い。また、より詳細な調査により、この大量の冷却水
は、ロールクーラントであり、ミルスタンドの入り側か
ら鋼板の両サイドのワークロール隙間を介して出口下ガ
イド上に流入してくることも判った。

【００７９】熱間仕上げミルにおいては、ロールクーラ
ントは操業に必要であり、その冷却水量を少なくするこ
とはできない。従って、この課題を解決すべく、出口下
ガイドの上面に水抜き孔を開口したり、出口下ガイド上
を流れてくる冷却水を誘導する溝を掘るなど、試行錯誤
して、いろいろな方法を試したところ、以下に示す方法
がもっとも効果的であることが判った。

【００８０】その方法は、出口下ガイド上への冷却水の
流入を、ワーク側、駆動側のどちらかに集中させる方法
である。例えばロールクーラントノズルの先端を駆動側
又はワーク側のどちらかに向けて設置したり、また、ロ
ールクーラントノズルとしてフラットスプレーを使用
し、回転するワークロールに吹き付けた時に駆動側又は
ワーク側のどちらかに、ロール表面の回転によって水が
はじかれるようにスプレー設置角度を調整すれば、ロー
ルクーラントは駆動側又はワーク側のどちらか一方に集
中する。このような条件下で、このクーラントの流れと
反対の側に偏心した位置にレーザードップラー速度計の
測定孔を設け、パスライン下方から鋼板速度を測定する
ようにすれば、出口下ガイド上を流れる大量の冷却水が
測定光路に流入し、測定不良となることを抑制できる。
これが請求項１２記載の熱延鋼板の通板速度測定方法で
ある。

【００８１】しかしながら、このような方法を採用した
としても、若干の冷却水は測定孔に流入することが判っ
た。そこで、この出口下ガイド上を流れる若干の冷却水
の対策を行うべく、オフラインにおいて、実際の出口下
ガイドと同じ寸法の模型を作成し、実際に水を流してそ
の対策方法の検討を行った。

【００８２】図１１にそのときの実験装置の構成図を示
す。鋼板や出口下ガイドの模型は水の流れや挙動を観察
すべく、透明アクリルにて作成した。装置の構成として
は、レーザードップラー速度計を構成するセンサーヘッ
ドを収納する環境箱に模擬した模擬センサー箱８の上面
に設けたパージノズル９よりパージ用エアー１０を噴出
させ、模擬出口下ガイド１１内に設けられた模擬測定孔
１１ａを通して、模擬鋼板１２にパージ用エアー１０を
衝突させている。

【００８３】この状態で、模擬出口下ガイド１１上面に
設けた水ノズル１３により、模擬測定孔１１ａに向けて
水１４を流す。模擬鋼板１２の上部に配置したレーザー
光源１５より発生したレーザー光は、パージ用エアー１
０の中心軸を通り、模擬センサー箱８の下方に設けたフ
ォトダイオード１６にて検出される。この検出された光
量をモニターすることにより、パージ用エアー１０内で
のレーザー透過率が判り、故に、パージ用エアー１０内
への水の侵入状況を把握できる。なお、図１１中の１７
は水槽を示す。

【００８４】本実験装置を用いて、実際に水を流し、い
ろいろと検討したところ、模擬出口下ガイド１１の模擬
測定孔１１ａ内へ水１４が流れ落ちる部分と、パージ用
エアー１０の通過する部分を分け隔てる筒体を模擬測定
孔１１ａ内に設け、それに加えて、パージノズル９の先
端を筒体に１ｃｍ以上挿入した状態とした場合には、模
擬測定孔１１ａの下面とパージノズル９の先端との隙間
から水１４を巻き込まなくなり、模擬出口下ガイド１１
上を流れる水１４が光路内へ侵入するのを防ぐことが可
能であることを見いだした。

【００８５】以下に本発明が有効であることを、本実験
装置での実験結果を用いて説明する。まず、現状の状態
を認識すべく行った実験結果を図１２に示す。図１２
（ａ）は、そのときの水の挙動を示している。模擬出口
下ガイド１１の上面を流れてきた水１４は、模擬測定孔
１１ａに流入してそのままパージ用エアー１０に流入
し、レーザードップラー速度計の測定光路を阻害する。
この時のレーザー透過率を図１２（ｂ）に示すが、水１
４の流入によりレーザー透過率が大きく変化しているこ
とが判る。

【００８６】図１３（ａ）は、模擬出口下ガイド１１の
模擬測定孔１１ａ内にパージエアー用の通路と、模擬出
口下ガイド１１上を流れる水１４の流れ落ちる部分を、
筒体１８によって隔てた場合の水１４の挙動を示す。模
擬出側下ガイド１１に設けた模擬測定孔１１ａに、模擬
センサー箱８の天井に設けられたパージ用エアー１０の
噴出部を兼ねたレーザー光路よりも大きな筒体１８を設
けた場合、模擬測定孔１１ａに流入した水１４は、模擬
測定孔１１ａと筒体１８の間を流れ落ちることになるこ
とが理解できる。これが請求項９記載の熱延鋼板の通板
速度測定装置である。

【００８７】しかしながら、測定時に高流速のエアーパ
ージを行うと、模擬出口下ガイド１１の模擬測定孔１１
ａと筒体１８の間を通って流れ落ちてきた水１４は、図
１３（ａ）に示したように、巻き込みを生じてレーザー
光路に侵入してくる場合がある。このような場合、図１
３（ｂ）に示したように、レーザー透過率が変動して、
レーザードップラー速度計による測定に影響を及ぼす。
なお、図１３（ｂ）は模擬測定孔１１ａの下面と模擬セ
ンサー箱８の天井に設けられたパージ用エアー１０の噴
出部を兼ねたレーザー光路の出口部との問隔が２ｃｍの
場合の実験結果である。

【００８８】そこで、この巻き込みを抑制すべく、パー
ジノズル９の先端を延長していく方法を採ったところ、
模擬出口下ガイド１１内の模擬測定孔１１ａに設けた筒
体１８内に１ｃｍまで先端を延長したところで、上記し
た巻き込みを完全に抑えることができることを、本発明
者は図１１に示したオフラインの再現試験装置を用いた
テストで確認した。このテストの場合の状況を図１４
（ａ）に示すが、模擬測定孔１１ａと筒体１８の間を通
って水１４が流れ落ちてきても、この水１４がパージノ
ズル９に巻き込まれることはない。また、図１４（ｂ）
にレーザー透過率を示すが、レーザー透過率は変動せ
ず、透過率１００％を保持することは明らかである。こ
れが請求項１０記載の熱延鋼板の通板速度測定装置であ
る。

【００８９】ところで、出口下ガイドはワークロールの
交換時、斜め上方に数十ｃｍ移動する。従って、この請
求項１０記載の熱延鋼板の通板速度測定装置において、
パージノズルの少なくとも先端部を、例えば耐熱ゴム製
で製作すれば、ワークロールの交換時、出口下ガイドを
斜め上方に数十ｃｍ移動した際、パージノズルと干渉し
ても設備機材は破損せず、また、ワークロールの交換完
了後、出口下ガイドを元の位置に戻した場合には、パー
ジノズルの先端は筒体の内部に位置することになる。こ
れが請求項１１記載の熱延鋼板の通板速度測定装置であ
る。

【００９０】ところで、レーザードップラー速度計を長
期に亘って安定して使用するには、保全日やレーザード
ップラー速度計を使用しない時、レーザードップラー速
度計を破損しないよう配慮する必要がある。そのために
は、環境箱を二重構造とし、そのうちの内箱にレーザー
ドッブラー速度計を内装することが好ましい。これが請
求項１３の熱延鋼板の通板速度測定装置である。

【００９１】そして、外箱は、側壁の所定位置に測定時
におけるパージ用エアーの供給部を、底面に開閉可能な
水抜孔を、天井にパージ用エアーの噴出部を兼ねたレー
ザー光路を設け、内箱は、天井に開閉可能な蓋を、側壁
の所定位置或いは底面に非測定時におけるパージ用エア
ーの供給部を設けた構成とし、測定時は、供給部から外
箱に供給されたパージ用エアーを、天井の噴出部を兼ね
たレーザー光路から噴出させて測定を行う。また、非使
用時は内箱のみパージする。

【００９２】このようにすれば、レーザードップラー速
度計のリモートシャッターはスケール等の影響を受けず
に安定して作動し、かつ、保全日等は少量のエアーパー
ジしか行わなくてすむので、作業員の安全が図れ、か
つ、エアー消費量を少なくすることができる。これが請
求項１４記載の熱延鋼板の通板速度測定装置である。

【００９３】また、請求項１４記載の熱延鋼板の通板速
度測定装置において、外箱の天井を取外し可能な構成と
した場合には、レーザードップラー速度計の窓クリーニ
ング等のメンテナンスや、レーザードップラー速度計が
動作不良等の場合に、交換が容易に行えるようになる。
これが請求項１５記載の熱延鋼板の通板速度測定装置で
ある。

【００９４】

【実施例】以下、本発明を図１５〜図１８に示す実施例
に基づいて説明する。図１５は本発明に係る熱延鋼板の
通板速度測定装置の一実施例を示す概略説明図、図１６
は図１５における環境箱の構造を説明する図、図１７は
図１５における出口下ガイドの測定孔とノズルとの相対
位置関係を説明する図、図１８は出口下ガイドに設ける
測定孔の設置位置の説明図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）
は平面図である。

【００９５】図１５〜図１８において、２１はミルスタ
ンド間に配置された本発明に係る熱延鋼板の通板速度測
定装置であり、本実施例ではミルスタンド間に配置され
たルーパ２２を挟んでストリップクーラントノズル２３
と反対側における、ミルスタンドの出側直近に配設され
た出口下ガイド２４の下方に設け、出口下ガイド２４に
設けた測定孔２４ａを通してパスライン下面から圧延中
における鋼板２５の通板速度を測定するものを示してい
る。

【００９６】２６は光のドッブラー効果を利用して圧延
中における鋼板２５の通板速度を測定する図１に示した
構成のレーザードッブラー速度計（以下、単に「速度
計」という）であり、センサーへッド２６ａ内の２方向
から鋼板２５に向けてレーザー光線を照射し、鋼板２５
で反射したレーザー光線を、センサーへッド２６ａ内の
光検出器で検出した後、例えばバンドパスフィルター２
７で５０ｋＨｚ以下の低周波ノイズをカットして周波数
測定器２６ｂに送る。

【００９７】速度計２６としては、例えば現状市販の焦
点距離が１０００ｍｍ、焦点深度が±１００ｍｍ、波長
が０．７８μｍ、交差角が１．５°の仕様のものを使用
する。これらの仕様は、適用対象のミルスタンド及び設
置位置に応じて適切なものを選べばよい。また、５０ｋ
Ｈｚ以下の低周波ノイズをカットできるものであれば、
ハイパスフィルターでも良い。このカットオフ周波数は
５０ｋＨｚ以下をカットできればよいので、この領域を
カットできるよう１００ｋＨｚ以下をカットするフィル
ターでもかまわない。

【００９８】また、ロール周速に応じた周波数フィルタ
ー設定を行う場合は、例えばワークロールに設置された
ロータリーエンコーダの出力を、速度計２６のフィルタ
ー切り替え器に導入して行う。静止状態が測定可能な速
度計２６を用いる場合は、一般に市販されている、例え
ば片方のレーザー光が４０ＭＨｚ変調されているものが
使用できる。

【００９９】本実施例では、ストリップクーラントノズ
ル２３はルーパ２２の出側に設置してあり、また、ミル
スタンドの入り側では、速度計２６を設置するスペース
が無かった。そのため、ミルスタンドの出側直近に配設
された出口下ガイド２４の下方に速度計２６を設置する
こととした。このような位置に速度計２６を設置するこ
とにより、ストリップクーラントノズル２３やロールク
ーラントノズル３５からの水の影響を防ぐことができる
と共に、圧延トラブル時の破損を起こしにくくなる。ま
た、基礎に固定できるので振動による影響を最小限に抑
えることができる。

【０１００】勿論、ミルスタンド間にストリップクーラ
ントノズル２３やロールクーラントノズル３５を設置し
ていないスタンドでは、鋼板２５上にある若干の水を除
去するために、エアーパージや水スプレーを設置すれ
ば、パスラインの上方からの測定も可能である。また、
次のミルスタンドへの噛み込みまでのコイル最先端での
測定を必要とせず、且つ、パスラインの下方に速度計２
６を設置可能なスペースがあれば、ミルスタンドの入り
側のパスライン下方に取り付けてもよい。

【０１０１】今回対象としたミルスタンドでは、隣り合
うミルスタンド間距離は約５ｍであり、ほぼ中間部にて
ルーパロール２２ａを鋼板２５の下面に押しあて、ルー
パアーム２２ｂにおけるルーパロール２２ａ側を上下方
向に動かすことにより、圧延中の鋼板２５の張力制御を
行っている。このミルスタンドでは、通常圧延時におい
て、ルーパロール２２ａ位置でのパスライン変動幅は約
２００ｍｍであるので、鋼板２５の角度変動は約５°に
なる。そのため、鋼板２５の傾きと同じ方向に速度計２
６の光軸を、２．５°傾けて設置することとした。ま
た、設置位置は、パスライン変動幅が±５０ｍｍ以内に
はいるよう、ミルスタンド出側のミルセンターから約１
０００ｍｍのところとしている。また速度計２６の焦点
深度を有効に利用できるよう、焦点中心が、パスライン
変動幅の中心にくるよう、速度計２６の高さを調整して
設置した。

【０１０２】ところで、本実施例では、出口下ガイド２
４に設ける測定孔２４ａは、図１８に示したように、パ
スラインの中心より駆動側に例えば２００ｍｍ偏心した
位置に設け、一方、ワークロール２８を冷却するクーラ
ントを噴射するロールクーラントノズル３５の先端を、
図示省略したが、ワーク側に向けて設置することで、下
側に位置するワークロール２８を冷却したクーラントが
ワーク側に向けて流れ可及的に測定孔２４ａに流入しな
いようにしたものを示している。なお、図１５中の３６
は出口上ガイド、３７はサイドガイド、３８はバックア
ップロールを示す。

【０１０３】２９は前記した速度計２６を構成するセン
サーへッド２６ａを内装する環境箱であり、図１６に示
したように、内箱３０と外箱３１の内外二重に構成され
ている。この内、内箱３０は、その天井に例えばリモー
トコントロールによって開閉可能な蓋３０ａを取付ける
と共に、底面には非測定時におけるパージ用エアーの供
給口３０ｂを設け、例えば防振ゴム３０ｃを介してセン
サーへッド２６ａを取付ける構成となっている。

【０１０４】また、外箱３１は保持部材３１ａによって
前記内箱３０を保持すると共に、側壁の所定位置に測定
時におけるパージ用エアーの供給口３１ｂ部を、底面に
はバルブ３１ｃによって開閉可能な水抜孔３１ｄを、天
井３１ｆにはパージ用エアーの噴出口を兼ねたレーザー
光路３１ｅを設けた構成である。また、この天井３１ｆ
は例えばビスによって側壁に取付けられ、取外しが可能
なようになっている。

【０１０５】３２は前記外箱３１の天井３１ｆに設けた
パージ用エアーの噴出口を兼ねたレーザー光路３１ｅに
取付けられた、例えば耐熱温度が２００℃のフッ素ゴム
からなる耐熱ゴム製のパージノズルであり、本実施例で
はパージ用エアーを増幅するためのエジェクター３３を
介して取付けたものを示している。そして、このパージ
ノズル３２の先端は、図１７に示したように、出口下ガ
イド２４の測定孔２４ａ内に設けた筒体３４に、１ｃｍ
以上挿入した状態で設置されている。なお、この筒体３
４の内径は、パージノズル３２の外径よりも大きいこと
は言うまでもない。

【０１０６】本実施例では、出口下ガイド２４に設けた
測定孔２４ａの内径は１８０ｍｍ、筒体３４は内径１０
０ｍｍ、外径１２０ｍｍであり、パージノズル３２は内
径５０ｍｍ、外径６０ｍｍのものを使用している。

【０１０７】また、使用したエジェクター３３は増幅率
が５倍の空気増幅器として動作し、エジェクター３３に
２Ｎｍ³／ｍｉｎの圧縮空気を供給することにより、供
給口３１ｂより、８Ｎｍ³／ｍｉｎのパージ用エアーを
吸引し、環境箱２９の上部に取り付けられた、口径φ５
０ｍｍのパージノズル３２より、１０Ｎｍ³／ｍｉｎの
パージ用エアーを噴出する。これにより、パージノズル
３２出口での流速は５０〜１００ｍ／ｓｅｃに及ぶ。

【０１０８】また、本実施例では、上記したように構成
された環境箱２９の内箱３０に速度計２６を内装し、測
定時は、供給口３１ｂから外箱３１に供給されたパージ
用エアーを、天井３１ｆの噴出口を兼ねたレーザー光路
３１ｅから噴出させ、他方、非使用時は、供給口３０ｂ
から供給されたパージ用エアーで内箱３０のみパージす
ることで、速度計２６のリモートシャッターはスケール
等の影響を受けずに安定して作動することになる。従っ
て、作業員の安全が図れ、かつ、保全日等は少量のエア
ーパージしか行わなくてすむので、エアー消費量を少な
くすることができる。加えて、本実施例では、外箱３１
の天井３１ｆを取外し可能な構成としているので、速度
計２６の窓クリーニング等のメンテナンスや、速度計２
６が動作不良等の場合に、交換が容易に行える。

【０１０９】以下、本発明が有効であることを、実施例
を用いて説明してゆく。まず、速度計２６に対して、フ
ィルターを追加した場合の効果であるが、この結果を示
したのが、図１９及び図２０、図２１である。図１９は
５０ｋＨｚ以下をカットする周波数フィルターの無い場
合、図２０は５０ｋＨｚ以下をカットする周波数フィル
ターがある場合、図２１は静止状態が測定可能な速度計
での測定結果を示している。それぞれ、（ａ）は測定し
た鋼板の速度出力、（ｂ）はそれと同時に出力された測
定成功率を示している。

【０１１０】今回の評価試験では、測定の有効性が評価
できるよう、フィルター通過後の信号のうち、何％が有
効な測定に寄与できたかを示す、測定成功率を出力する
レーザードップラー速度計を利用している。測定成功率
が低いほど、精度悪化をもたらす。

【０１１１】図１９は５０ｋＨｚ以下をカットするバン
ドパスフィルター２７を設けないで鋼板２５の通板速度
を測定した結果を示すものであり、この場合には鋼板２
５のばたつきに起因する低周波ノイズによって、図１９
（ｂ）に示したように、測定成功率が低下していること
が判る。

【０１１２】これに対して、５０ｋＨｚ以下をカットす
るバンドパスフィルター２７を設けた本発明に係る熱延
鋼板の通板速度測定装置２１を使用した場合には、鋼板
２５のばたつきに起因する低周波ノイズを効果的に除去
できるので、図２０（ｂ）に示したように、測定成功率
は低下せず、安定した測定が達成されている。また、図
２１から、静止状態が測定可能なレーザードップラー速
度計でも、同様に安定した計測が可能であることが判
る。

【０１１３】それぞれを、コイル最先端部で比べると、
フィルターを追加していないものは、最先端での測定成
功率が低く、フィルターを追加したものは、最先端から
測定成功率が高くなっていることが判る。

【０１１４】下記表１は、出口下ガイド上を流れる冷却
水対策を評価するために行った実験の結果を示してい
る。出口下ガイド上を流れる冷却水流対策方法を変え、
それぞれの条件下で、複数のコイルを圧延し、どの程度
の割合で、測定不良が生じるかを調べた結果を調査し
た。レーザードップラー速度計の測定孔を駆動側に２０
０ｍｍ偏心させて、表１中の方法Ａはワークロールクー
ラントの流れをワーク側に集中させ、出口下ガイドの測
定孔内に筒体を設けた場合、方法Ｂはロールクーラント
の流れを駆動側に集中させ、出口下ガイドの測定孔内に
筒体を設けた場合、方法Ｃはロールクーラントの流れを
ワーク側に集中させ、出口下ガイドの測定孔内の筒体を
除去した場合、方法Ｄはワークロールクーラントの流れ
を駆動側に集中させ、出口下ガイドの測定孔内の筒体を
除去した場合の結果を示している。

【０１１５】

【表１】

【０１１６】本発明による方法Ａでは全てのコイルにお
いて測定不良は発生せず安定した計測ができているが、
方法Ｂや方法Ｃでは測定不良となったコイルが３〜４割
存在し、方法Ｄでは測定不良が生じたコイルが８割以上
存在していることを示している。このことから、出口下
ガイドの測定孔内に筒体を設けることと、ワークロール
クーラントの流れを、駆動側、ワーク側のどちらかに集
中させ、測定孔をそれとは反対の方へ偏心させて設置す
ることにより、出口下ガイド上を流れる冷却水によるレ
ーザードップラー速度計の光路阻害が防止できているこ
とが判る。

【０１１７】次に、上記した本発明に係る熱延鋼板の通
板速度測定装置２１を用いて鋼板２５の通板速度を測定
する本発明方法について説明する。本発明に係る熱延鋼
板の通板速度測定装置２１を用いてミルスタンド間にお
いて鋼板２５の通板速を測定するに際しては、圧延中に
速度計２６を用いて測定するだけで良いのであるが、周
波数フイルター帯域を調整する調整器を備えたもので
は、ミルスタンドのワークロール２８の周速に応じて、
先に説明した関係に基づいて周波数フィルター帯域を変
更すれぱ、より効果的に低周波ノイズを除去することが
できるようになる。

【０１１８】また、板角度がθ傾くと、先に説明したよ
うにｃｏｓθに近似した量の誤差が生じることから、測
定値にルーパ２２の角度突績に応じてｃｏｓθの補正を
行ヘば、より測定誤差を抑えることができる。また、圧
延の際の冷却時、下方に位置するワークロール２８を冷
却したクーラントを、例えばワーク側に向かって流すよ
うにし、このクーラントの流れと反対の駆動側に偏心し
た位置に設けた測定孔２４ａを通してパスライン下面か
ら鋼板２５の通板速度を測定するようにすれば、測定孔
２４ａに流れ落ちる冷却水を減少させることができ、こ
の冷却水に起因する測定誤差を防止できる。

【０１１９】この際、測定孔２４ａに外箱３１の天井３
１ｆに設けられたブロアー用エアーの噴出口を兼ねたレ
ーザー光路３１ｅよりも大きな筒体３４を設けておけば
効果的であり、また、この筒体３４にパージノズル３２
の先端を１ｃｍ以上挿入しておけぱ、より効果がある。
なお、本実施例では、図１７に示すように、測定孔２４
ａの上面側の角をとり、水が測定孔２４ａ内に流れ落ち
る際に測定孔２４ａの中心側に飛び出さないようにした
ものを示している。

【０１２０】そして、パージノズル３２を本実施例のよ
うにゴム製と成しておけぱ、ワークロール２８の交換
時、出口下ガイド２４を斜め上方に移動した際にパージ
ノズル３２と干渉しても設備機材は破損しない。また、
ワークロール２８の交換完了後、出口下ガイド２４を元
の位置に戻した場合にも、パージノズル３２の先端は筒
体３４の内部に位置するようになる。

【０１２１】なお、本発明に係る熱延鋼板の通板速度測
定方法は、上記した方法の何れかを適宜組合わせても、
また、全てを組合わせても良いことは言うまでもない。
また、本発明に係る熱延鋼板の通板速度測定装置は、上
記した実施例に限らず夫々の構成を単独で、あるいは適
宜組み合わせても良い。

【０１２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれぱ、
熱延工場の熱間仕上げミルスタンド間のような劣悪な環
境下においても、レーザードップラー速度計を長期に亘
って安定して作動し、しかも精度良く測定することがで
きる。従って、本発明を実施することで、コイルの最先
端から最後尾までを精度良く測定でき、先進率学習制
御、マスフロＡＧＣ、セットアップ修正制御に適用でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】レーザードップラー速度計の構成を示した図で
ある。

【図２】レーザードップラー速度計の受光信号波形の一
例を示した図である。

【図３】熱間仕上げミルスタンド間の設備構成を示した
図である。

【図４】オフラインでの回転スチールベルトを用いたレ
ーザードップラー速度計の評価方法を示す図である。

【図５】鋼板の傾きがドップラー振動振幅に及ぼす影響
を示した図である。

【図６】パスライン変動がドップラー信号振幅に及ぼす
影響を示した図である。

【図７】オフラインでの評価試験にて得られたドップラ
ー波形であり、（ａ）は通常の測定波形、（ｂ）はスチ
ールベルトをばたつかせた場合の波形を示した図であ
る。

【図８】オンラインにて調査した結果であり、板厚毎に
測定不良が生じ始めるルーパ角度を示した図である。

【図９】オンラインにて得られたドップラー波形であ
り、（ａ）は板厚の薄いコイルを測定した場合のドップ
ラー波形、（ｂ）は板厚の厚いコイルを測定した場合の
ドップラー波形を示した図である。

【図１０】静止状態が測定可能なレーザードップラー速
度計の構成を示した図である。

【図１１】出口下ガイド上を流れる冷却水対策を検討す
るための、オフラインの再現試験装置の概略図である。

【図１２】オフラインでの再現試験で得られた、模擬出
口下ガイドに模擬測定孔を開け、模擬出口下ガイド下面
とパージノズルとの間に２０ｍｍ隙間がある場合の試験
結果を示した図であり、（ａ）は模擬出口下ガイド上を
流れてきた水の挙動を示す図、（ｂ）はその際のレーザ
ー透過率を示した図である。

【図１３】オフラインでの再現試験で得られた、模擬出
口下ガイドに模擬測定孔を開け、模擬出口下ガイド内に
筒体を設け、模擬出口下ガイド下面とパージノズルとの
間に２０ｍｍ隙間がある場合の試験結果を示した図であ
り、（ａ）は模擬出口下ガイド上を流れてきた水の挙動
を示す図、（ｂ）はその際のレーザー透過率を示した図
である。

【図１４】オフラインでの再現試験で得られた、模擬出
口下ガイドに模擬測定孔を開け、模擬出口下ガイド内に
筒体を設け、模擬出口下ガイドの模擬測定孔（筒体）内
にパージノズル先端を１０ｍｍ挿入した場合の試験結果
を示した図であり、（ａ）はガイド上を流れてきた水の
挙動を示す図、（ｂ）は、その際のレーザー透過率を
示した図である。

【図１５】本発明に係る熱延鋼板の通板速度測定装置の
一実施例を示す概略説明図である。

【図１６】図１１における環境箱の構造を説明する図で
ある。

【図１７】図１１における出口下ガイドの測定孔とパー
ジノズルとの相対位置関係を説明する図である。

【図１８】出口下ガイドに設ける測定孔の設置位置の説
明図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。

【図１９】５０ｋＨｚ以下をカットするバンドパスフィ
ルターを設けないで熱延鋼板の通板速度を測定した結果
の一例を示す図で、（ａ）は通板速度、（ｂ）はその時
の測定成功率を示す。

【図２０】５０ｋＨｚ以下をカットするバンドパスフィ
ルターを設けた本発明に係る熱延鋼板の通板速度測定装
置を用いて熱延鋼板の通板速度を測定した結果を示す図
で、（ａ）は通板速度、（ｂ）はその時の測定成功率を
示す。

【図２１】静止状態を測定可能なレーザードップラー速
度計を用いた本発明に係る熱延鋼板の通板速度測定装置
を用いて熱延鋼板の通板速度を測定した結果を示す図
で、（ａ）は通板速度、（ｂ）はその時の測定成功率を
示す。

【符号の説明】

２１通板速度測定装置２２ルーパ２３ストリップクーラントノズル２４出口下ガイド２４ａ測定孔２５鋼板２６速度計２７バンドパスフィルター２８ワークロール２９環境箱３０内箱３０ａ蓋３０ｂ供給口３１外箱３１ｂ供給口３１ｄ水抜孔３１ｅレーザー光路３１ｆ天井３２パージノズル３４筒体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01P 3/36 G01S 17/58 B21B 37/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のミルスタンドを有する熱間仕上げ
圧延工程において、熱延鋼板の通板速度を測定する装置
であって、光のドップラー効果を利用して通板速度を測
定するレーザードップラー速度計をミルスタンド間に設
置し、このレーザードップラー速度計には、検出した受
光生信号中の低周波ノイズをカットすべくハイパスフィ
ルター若しくはバンドパスフィルターを設け、レーザー
ドップラー速度計の熱延鋼板側に、レーザードップラー
速度計の光軸とほぼ同軸に、熱延鋼板に向けてパージ用
エアーを噴出するパージノズルを設け、このパージノズ
ルから熱延鋼板の表面又は裏面に向けて噴出したパージ
用エアーにより、パージノズルと熱延鋼板の間にパージ
領域を形成し、このパージ領域を測定光路となすように
したことを特徴とする熱延鋼板の通板速度測定装置。
【請求項２】ハイパスフィルター若しくはバンドパス
フィルターは、レーザードップラー速度計により検出し
た受光生信号の内、５０ｋＨｚ以下をカットするもので
あることを特徴とする請求項１記載の熱延鋼板の通板速
度測定装置。
【請求項３】レーザードップラー速度計は、片側のレ
ーザー光の周波数をもう片方のレーザー光の周波数に対
してＦ _M （Ｈｚ）だけ変調させた周波数変調型のレーザ
ードップラー速度計を用い、かつ、その変調周波数Ｆ _M
が５０ｋＨｚ超であることを特徴とする請求項１又は２
記載の熱延鋼板の通板速度測定装置。
【請求項４】レーザードップラー速度計は、予想され
るルーパ角度変動による鋼板角度変動域のほぼ半分の角
度だけ同方向に傾けて設置されていることを特徴とする
請求項１〜３の何れか記載の熱延鋼板の通板速度測定装
置。
【請求項５】請求項１〜４の何れか記載の熱延鋼板の
通板速度測定装置を用いて、圧延中の熱延鋼板の通板速
度をミルスタンド間において測定する方法であって、測
定値に、ルーパ角度実績に応じてｃｏｓθの補正を行う
ことを特徴とする熱延鋼板の通板速度測定方法。
【請求項６】レーザードップラー速度計は、ルーパ角
度変動による鋼板パスライン変動幅が１００ｍｍ以内と
なる場所に設置されていることを特徴とする請求項１〜
４の何れか記載の熱延鋼板の通板速度測定装置。
【請求項７】レーザードップラー速度計は、ミルスタ
ンド間に配置されたルーパを挟んでストリップクーラン
トノズルと反対側に設置されていることを特徴とする請
求項１〜４、６の何れか記載の熱延鋼板の通板速度測定
装置。
【請求項８】レーザードップラー速度計は、ミルスタ
ンドの出側に配置された出口下ガイドの下方に設けら
れ、前記出口下ガイドの隙間、若しくは、出口下ガイド
に設けられた測定孔を通してパスラインの下面から熱延
鋼板の通板速度を測定すべく、出口下ガイドの下方に設
けられていることを特徴とする請求項１〜４、６、７の
何れか記載の熱延鋼板の通板速度測定装置。
【請求項９】出口下ガイドの測定孔内に筒体を設けた
ことを特徴とする請求項８記載の熱延鋼板の通板速度測
定装置。
【請求項１０】パージノズルの先端が、出口下ガイド
の測定孔内に設けた筒体に１ｃｍ以上挿入した状態で設
置されていることを特徴とする請求項９記載の熱延鋼板
の通板速度測定装置。
【請求項１１】少なくともノズル先端部がゴム製であ
ることを特徴とする請求項１０記載の熱延鋼板の通板速
度測定装置。
【請求項１２】ワークロールを冷却したクーラント
を、駆動側又はワーク側のどちらか一方に向かって流
し、前記クーラントの流れと反対の側に偏心した位置に
設けた測定孔を通してパスライン下面側から熱延鋼板の
通板速度を測定することを特徴とする請求項８〜１１の
何れか記載の熱延鋼板の通板速度測定装置を用いた熱延
鋼板の通板速度測定方法。
【請求項１３】請求項１記載の熱延鋼板の通板速度測
定装置において、外箱と内箱からなる内外二重構成され
た環境箱の内箱に、レーザードップラー速度計を内装し
たことを特徴とする請求項７〜１１の何れか記載の熱延
鋼板の通板速度測定装置。
【請求項１４】外箱は、側壁の所定位置に測定時にお
けるパージ用エアーの供給部を、底面に開閉可能な水抜
孔を、天井にパージ用エアーの噴出部を兼ねたレーザー
光路を設け、また、内箱は、天井に開閉可能な蓋を、側
壁の所定位置或いは底面に非測定時におけるパージ用エ
アーの供給部を設けたことを特徴とする請求項１３記載
の熱延鋼板の通板速度測定装置。
【請求項１５】外箱の天井を取外し可能な構成とした
ことを特徴とする請求項１３又は１４記載の熱延鋼板の
通板速度測定装置。