JP4160943B2

JP4160943B2 - 鋼板の幅方向伸び率分布測定方法およびその装置

Info

Publication number: JP4160943B2
Application number: JP2004297153A
Authority: JP
Inventors: 久隆宇都; 佳士郎池田; 謙嗣空尾
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2004-10-12
Filing date: 2004-10-12
Publication date: 2008-10-08
Anticipated expiration: 2024-10-12
Also published as: JP2006110552A

Description

この発明は、圧延中に鋼板の幅方向伸び率分布を測定する方法およびその装置に関する。

厚板、熱延板、冷延板などの鋼板の圧延において、端伸び、中伸びその他の圧延機出側での形状不良は入側原板の形状が良好な場合には、長手方向の伸び率が幅方向で異なることにより発生する。これら形状不良の発生を防ぐために、圧延直後の板形状を測定し、板形状制御が行われている。

板形状測定方法として、光学式、分割ロール式その他の方法が実用化されている。光学式は例えば棒状光源で鋼板表面を照射し、その反射像の歪をＣＣＤカメラで撮像し、板形状を測定する。光学式は反射像の歪で板形状を測定するので、高い測定精度が得られず、またミスト、塵埃などが飛散、浮遊する悪環境では、測定精度が低下するという問題があった。分割ロール式は、金属帯に加わる張力を外筒体および複数のコロ体（ロール）を通して固定軸に埋め込まれた荷重センサで測定し、板幅方向の張力分布から板形状を求める（例えば、特許文献１参照）。この分割ロール式は、外筒体およびコロ体を介して荷重を測定するので、測定値は板幅方向になだらかに変化し、板形状の急峻な変化は測定できない。また、固定軸内に荷重センサが埋め込まれているので、荷重センサを個別に点検、保守することは困難であり、また一般的に装置が高価であるという問題もあった。
（特開平６−３４４６５号公報，段落［０００６］）

この発明は、高精度で幅方向伸び率分布を求めることができ、また測定装置のコストが安く、かつメンテナンス性に優れた鋼板の幅方向伸び率分布測定方法およびその装置を提供することを課題としている。

この発明の鋼板の幅方向伸び率分布測定方法は、圧延中に鋼板の幅方向伸び率分布を測定する方法において、ワークロールの入出側にあって対向し、かつ鋼板幅方向に沿って並ぶ複数対の測定位置のそれぞれで鋼板速度を測定し、前記鋼板速度の測定値によりワークロール入出側の鋼板の速度差を求め、前記速度差に基づいて伸び率を求めることを特徴としている。

上記幅方向伸び率分布測定方法において、前記測定位置でそれぞれ鋼板表面に接する板速度測定ロールの回転速度に基づいて鋼板速度を求めることが好ましい。

また、上記幅方向伸び率分布測定方法において、鋼板と板速度測定ロールとの間に滑りが生じないように板速度測定ロールを鋼板に押圧することが好ましい。

さらに、上記幅方向伸び率分布測定方法において、圧延機入側で鋼板に後方張力を付与し、圧延機出側で鋼板に前方張力を付与することが好ましい。

この発明の鋼板の幅方向伸び率分布測定は、ワークロールの入出側にあって対向し、かつ鋼板幅方向に沿って並ぶ複数対の測定位置にそれぞれ配置された入側板速度測定装置および出側板速度測定装置、ならびに前記入出側板速度測定装置による板速度測定値により鋼板のワークロール入出側の速度差を求め、前記速度差に基づいて伸び率を演算する幅方向伸び率分布演算装置を備えたことを特徴としている。

上記幅方向伸び率分布測定装置において、前記入出側板速度測定装置がそれぞれ、鋼板に接する板速度測定ロールおよび板速度測定ロールに接続されたパルスジェネレーターを有し、前記幅方向伸び率分布演算装置がパルスジェネレーターからのパルス信号に基づいてワークロール入出側の鋼板の速度差を求め、前記速度差に基づいて伸び率を演算する構成とすることが好ましい。

また、上記幅方向伸び率分布測定装置において、鋼板と前記板速度測定ロールとの間に滑りが生じないように板速度測定ロールを鋼板に押圧するクランプ装置を設けることが好ましい。

さらに、上記幅方向伸び率分布測定装置において、ワークロール入側で鋼板に後方張力を付与するピンチロール、およびワークロール出側で鋼板に前方張力を付与するピンチロールを設けることが好ましい。

この発明では、ワークロールの入出側にあって対向し、かつ鋼板幅方向に沿って並ぶ複数対の測定位置のそれぞれで鋼板速度を測定し、前記鋼板速度の測定値によりワークロール入出側の鋼板の速度差を求め、前記速度差に基づいて伸び率を求める。したがって、従来の光学式および分割ロール式よりも、高い精度および分解能で幅方向伸び率分布あるいは板形状を測定することができる。この発明は、特に板幅方向に多数の測定が必要となる幅広材（例えば板幅５ｍ材など）の厚板圧延などにおいて有効である。

また、この発明において、鋼板の速度測定に板速度測定ロールを用いると、従来の測定装置に比べ装置コストが安くなり、またメンテナンスが容易となる。

さらに、鋼板と板速度測定ロールとの間に滑りが生じないように板速度測定ロールを鋼板に押圧する、あるいは圧延機入側で鋼板に後方張力を付与し、圧延機出側で鋼板に前方張力を付与することにより、測定精度を更に高めることができる。

図１はこの発明の最良の一形態を示すもので、この発明の幅方向伸び率分布測定方法を実施する鋼板圧延設備１の概略図である。鋼板圧延設備１は、主として、鋼板圧延機２、入側張力付与装置５、出側張力付与装置６および幅方向伸び率分布測定装置２０からなっている。

入側張力付与装置５は、ハウジング７に上ピンチロール１０に圧下力を加える圧下装置８が設けられている。また、ハウジング７には、下ピンチロール１１を昇降して鋼板Ｓの高さ位置を調整する鋼板レベル調整装置９が設けられている。同様に、出側張力付与装置６にも上下ピンチロール１７、１８、圧下装置１４および鋼板レベル調整装置１５が設けられている。これらピンチロールは、回転駆動される。

幅方向伸び率分布測定装置２０は、入側板速度測定装置２１、出側板速度測定装置４１および幅方向伸び率分布演算装置６０からなっている。

入側板速度測定装置２１は、ハウジング２２に次に述べる板速度測定ロール３１に押圧力を加えるクランプ装置２３およびガイドロール２６を昇降して鋼板Ｓを基準高さ位置に合わせる鋼板レベル調整装置２４が設けられている。ガイドロール２６は、無駆動である。また、入側板速度測定装置２１は、複数組の入側板速度測定ユニット３０を備えており、入側板速度測定ユニット３０はそれぞれ、ハウジング２２に互いに独立に保持されている。入側板速度測定ユニット３０は、無駆動の板速度測定ロール３１を有している。板速度測定ロール３１はクランプ装置２３で滑りが生じないように鋼板Ｓに押圧され、鋼板Ｓの移動速度に従って回転する。したがって、板速度測定ロール３１の周速度と鋼板速度とは一致する。板速度測定ロール３１の直径は例えば１００〜２００ｍｍ、幅は２０〜８０ｍｍである。板速度測定ユニットの長さを短くして板速度測定ロール数を多くすると、板幅方向の伸び率の分解能が高くなる。１組の入側板速度測定ユニット３０の長さは、例えば５００〜１０００ｍｍである。

図２に示すように、板速度測定ロール３１は第１カップリング３２を介して伝達ロッド３３の一端が連結されている。板速度測定ロール３１は、伝達ロッド３３と一体となって回転する。伝達ロッド３３の他端に第２カップリング３４を介してパルスジェネレーター３５が連結されている。パルスジェネレーター３５は、ローター（図示しない）が板速度測定ロール３１および伝達ロッド３３と一体となって回転する。

出側板速度測定装置４１は入側板速度測定装置２１と同じ構成となっており、ハウジング４２、クランプ装置４３、鋼板レベル調整装置４４、ガイドロール４６および出側板速度測定ユニット５０を備えている。出側板速度測定ユニット５０は、板速度測定ロール５１、第１カップリング５２、伝達ロッド５３、第２カップリング５４およびパルスジェネレーター５５からなっている。

上記複数組（図３では９組）の入側板速度測定ユニット３０が、図３に示すようにワークロール３の入側にあってワークロール３に隣接し、板幅方向に沿って互いに独立して配置されている。出側板速度測定ユニット５０はワークロール３の出側にあって、これの板速度測定ロール５１が入側板速度測定ユニット３０の板速度測定ロール３１に対向するように配置されており、入出側の板速度測定ユニット３０、５０は対となっている。

幅方向伸び率分布演算装置６０は、入出側板速度測定ユニット３０、５０の対ごとに各パルスジェネレーター３５、５５から出力されたパルス信号に基づき幅方向伸び率分布を演算する。伸び率εは、
ε＝（ＰＬ_Ｄ−ＰＬ_Ｅ）／ＰＬ_Ｄ
で求められる。ただし、ＰＬ_Ｄは出側単位時間当たりパルス数であり、ＰＬ_Ｅは入側単位時間当たりパルス数である。

上記のように構成された装置において、入側ピンチロール１０、１１によりこれらピンチロールとワークロール３との間で鋼板Ｓに後方張力を、出側ピンチロール１７、１８によりこれらピンチロールとワークロール３との間で鋼板Ｓに前方張力を付与しながら鋼板速度を測定する。これら張力を付与することにより、ワークロール前後の鋼板Ｓの姿勢を均一にする。すなわち、鋼板の板厚が厚くなるほど（例えば、厚板６ｍｍ超など）圧延前後で鋼板の反り（圧延方向および幅方向）が発生する場合がある。この場合、鋼板自体の反りに打ち勝つ圧下力を測定ロールに付与する必要があるが、板速度測定ユニットの剛性が高いものが必要となるために圧延機入出側にそれぞれピンチロールを設けて鋼板の反りに対する姿勢を均一にする。これにより、板速度測定ユニットを小型化し、測定精度の向上を図ることができる。なお、鋼板の板厚が薄い（例えば、薄板で０．２ｍｍ程度）の場合、入出側張力をあまりに高めすぎると、この張力が原因で板形状を変更させてしまう可能性があり、板厚および板幅に合わせたピンチロール圧下力およびピンチロール張力の設定が必要となる。

また、入出側板速度測定装置２１、４１のガイドロール２６、４６で鋼板Ｓを基準高さで水平に維持する。このような状態で、ワークロール前後に配置された複数組の板速度測定ユニット３０、５０のそれぞれにおいて、板速度測定ロール３１、５１とパルスジェネレーター３５、５５とで鋼板速度を測定する。測定された鋼板速度はパルス信号として幅方向伸び率分布演算装置６０に出力され、上述の演算で幅方向伸び率分布が求められる。

この実施の形態では、鋼板速度を測定するパルスジェネレーターとして市販品を利用できるので、装置コストが安くなる。また、複数組の板速度測定ユニット３０、５０はそれぞれ互いに独立しているので、パルスジェネレーター３５、５５の交換は容易であり、メンテナンス性に優れている。

この発明は上記実施の形態に限られるものではない。例えば、板速度測定ユニット列は図４に示すように、ワークロール入側に２列、出側に２列、計４列であってもよい。この場合、ワークロール入側において上流側の板速度測定ユニット列３８の板幅方向に隣り合う板速度測定ロールの間に、下流側の板速度測定ユニット列３９の板速度測定ロールが位置するように千鳥形にロールを配置する。同様に、ワークロール出側においても上流側の板速度測定ユニット列５８の板幅方向に隣り合う板速度測定ロールの間に、下流側の板速度測定ユニット列５９の板速度測定ロールが位置するように千鳥形にロールを配置する。このようにして板速度測定ロールの個数を増すことにより、伸び率分布の幅方向の分解能を高めることができる。しかし、板速度測定ユニット列数が増すと、板速度測定ユニット列間の圧延方向の間隔が大きくなり、速度測定位置が圧延方向にずれて板幅方向の伸び率分布に板幅方向同時性データの観点において測定位置に差を生じる。板速度測定ユニットの列数は、上記速度測定位置のずれおよびユニット配置スペースの点から片側で２または３列までが好ましい。なお、図４において板速度測定ユニット列をワークロールの中心線に対して入出側線対称に配置してもよい。この場合、ワークロールからの測定点の位置が入出側で同一になる。

板速度測定ユニットは、鋼板の下面側に配置してもよい。また、板速度測定装置はパルスジェネレーターに限られない。例えば、エンコーダーなどごく汎用的な装置を用いることができる。

この発明の幅方向伸び率分布測定方法を実施する鋼板圧延設備の模式的概略図である。上記設備の幅方向伸び率分布測定装置の一部の平面図である。図１の設備における板速度測定ユニットの配置を示す平面図である。板速度測定ユニットの配置の他の例を示す平面図である。

符号の説明

１圧延設備２鋼板圧延機
３ワークロール５、６張力付与装置
８、１４圧下装置９、１５鋼板レベル調整装置
１０、１７上ピンチロール１１、１８下ピンチロール
２０幅方向伸び率分布測定装置２１、４１板速度測定装置
２３、４３クランプ装置２４、４４鋼板レベル調整装置
２６、４６ガイドロール３０、５０板速度測定ユニット
３１、５１板速度測定ロール３５、５５パルスジェネレーター
３８、３９、５８、５９板速度測定ユニット列

Claims

圧延中に鋼板の幅方向伸び率分布を測定する方法において、ワークロールの入出側にあって対向し、かつ鋼板幅方向に沿って並ぶ複数対の測定位置のそれぞれで鋼板速度を測定し、前記鋼板速度の測定値によりワークロール入出側の鋼板の速度差を求め、前記速度差に基づいて伸び率を求めることを特徴とする鋼板の幅方向伸び率分布測定方法。
前記測定位置でそれぞれ鋼板表面に接する板速度測定ロールの回転速度により鋼板速度を求める請求項１記載の鋼板の幅方向伸び率分布測定方法。
鋼板と板速度測定ロールとの間に滑りが生じないように板速度測定ロールを鋼板に押圧する請求項２記載の鋼板の幅方向伸び率分布測定方法。
圧延機入側で鋼板に後方張力を付与し、圧延機出側で鋼板に前方張力を付与する請求項１、２または３記載の鋼板の幅方向伸び率分布測定方法。
圧延中に鋼板の幅方向伸び率分布を測定する装置において、ワークロールの入出側にあって対向し、かつ鋼板幅方向に沿って並ぶ複数対の測定位置にそれぞれ配置された入側板速度測定装置および出側板速度測定装置、ならびに前記入出側板速度測定装置による板速度測定値により鋼板のワークロール入出側の速度差を求め、前記速度差に基づいて伸び率を演算する幅方向伸び率分布演算装置を備えたことを特徴とする鋼板の幅方向伸び率分布測定装置。
前記入出側板速度測定装置がそれぞれ、鋼板に接する板速度測定ロールおよび板速度測定ロールに接続されたパルスジェネレーターを有し、前記幅方向伸び率分布演算装置がパルスジェネレーターからのパルス信号に基づいてワークロール入出側の鋼板の速度差を求め、前記速度差に基づいて伸び率を演算する請求項５記載の鋼板の幅方向伸び率分布測定装置。
鋼板と前記板速度測定ロールとの間に滑りが生じないように板速度測定ロールを鋼板に押圧するクランプ装置を備えた請求項６記載の鋼板の幅方向伸び率分布測定装置。
ワークロール入側で鋼板に後方張力を付与するピンチロール、およびワークロール出側で鋼板に前方張力を付与するピンチロールを備えた請求項５、６または７記載の鋼板の幅方向伸び率分布測定装置。