JP5348275B2 - スラブの研削方法及び研削装置 - Google Patents
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スラブのエッジ部の面取り加工を自動研削により行う場合には、幅の変動や幅可変連続鋳造により幅方向両側のエッジ部が直線でないスラブや、幅方向両側のエッジ部が搬送方向に対して斜めである(斜行している)スラブに対応するため、表面瑕の研削に比べ砥石の位置を正確に制御することが必要になる。従来は、砥石の位置を高精度に制御することが困難であったため、グラインダ上に設置された運転室にオペレータが搭乗し、運転室からスラブのエッジ部を目視により確認しながら手動操作により砥石又はスラブを移動させて研削するのが一般的であった。
例えば、特許文献2には、オンラインでスラブの4点のコーナーを検出するスラブ形状の自動認識に際し、検出した4点とスラブの仕様とを比較して誤検出の有無を調べ、誤検出値が1点のみの場合には他の3点の検出値を用いて誤検出値を修正するスラブ形状自動認識バックアップ方法が開示されている。
特許文献3には、グラインダによってスラブ表面を研削してスラブの表面手入れを行うに際し、前記スラブの搬送方向と直交する搬送直交方向の所定の位置からスラブまでの距離を前記スラブの全周にわたって計測することにより前記スラブの形状及び位置を認識し、その認識結果に応じて砥石がスラブより脱落しないように砥石の移動を制御するスラブ表面手入れ用のグラインダ研削方法及びスラブ表面手入れ用のグラインダ研削装置が開示されている。
特許文献4には、赤熱鋼材の表面に対向して受光面に光選択手段を有する受光信号変換装置を配設し、受光信号変換装置の一部に鋼材に対して斜めの投射光を発する照明装置を配設し、受光信号変換装置からの信号により、赤熱鋼材表面に存在する欠陥部を検出し、検出した結果による欠陥に関する信号により除去装置を作動させる鋼材の表面手入れ装置が開示されている。
特許文献2に記載のスラブ形状自動認識バックアップ方法では、コーナーの4点を認識し、その間を直線と認識するため、幅可変スラブ等のエッジ位置の認識に用いることができない。
特許文献4に記載の鋼材の表面手入れ装置では、計測結果をスラブのエッジ部の面取り研削加工に用いることに関しては記載がない。
a<v2<b、及び0.2≦|v2/v1|≦√3
(a、bは装置構成で決まる定数)
なお、「√3」は3の平方根を表す(以下同じ)。
さらに、スラブを上方から撮像した画像を用いて計測したスラブの形状のデータを用いて、距離計測手段により計測された距離のデータに含まれる異常値の検出及び補正を行うので、スラブの形状を高精度に計測することができる。
また、請求項4に記載のスラブの研削装置においては、形状計測手段がグラインダ装置から離れた位置に設けられているため、研削時の火花等の影響を受けることなく、高精度にスラブの形状の計測を行うことができる。
ここで、図1は本発明の一実施の形態に係るスラブの研削装置の概略説明図、図2は同スラブの研削装置に用いられるグラインダ装置の概略説明図、図3は同スラブの研削装置におけるデータ処理の流れを示す説明図、図4はレーザ距離計とスラブの距離の関係を示す説明図、図5はスラブのエッジと砥石の軌跡との関係を示す説明図、図6はスラブの屈折点近傍及びエッジ部側面近傍の説明図、図7はv1、v2と研削面形状の良否との関係を示すグラフ、図8はスラブの幅方向及び圧延方向両側のエッジ部の研削、並びにエッジ部以外の表面瑕の除去を同時に行う場合の砥石の軌跡を示す説明図である。
図1に示すように、スラブの研削装置10は、搬送路の一例であるチェーンコンベア16を跨ぐように配置され、チェーンコンベア16上を跨がって搬送されるスラブ17を上方から撮像した画像を用いてスラブ17の幅方向両側のエッジ部を識別し、スラブ17の形状を計測する形状計測手段11、形状計測手段11の下流側の床面に、スラブ17を跨ぐように配置され、チェーンコンベア16に平行に配置されたレール14上を、図示しない門型台車用移動手段を介してスラブ17の搬送方向であるX方向に移動可能な門型台車12、及び門型台車12上をX方向に直交するY方向に移動可能なグラインダ装置13とを備える。
ローラーテーブル15上を搬送されたスラブ17は、ローラーテーブル15と直交方向にスラブ17を搬送するチェーンコンベア16によって、スラブの研削装置10に搬送される。
スラブ17の大きさに特に制限はないが、本実施の形態において、幅1000〜1600mm、厚さ120〜300mm、長さ5000〜10000mmのスラブを用いた。
門型台車12は、脚部25、脚部25上に設けられた枠体26、及び門型台車12全体をレール14に案内されてX方向に移動させる図示しない門型台車用移動手段を備えている。なお、門型台車12の移動方法に特に制限はなく、各種の手段によって自走式としてもよく、あるいは、ラックアンドピニオン、ねじ伝動、チェーンやワイヤを利用した巻き掛け伝動等の任意の公知の機械的手段を用いることができる。門型台車12のX方向への移動速度は、例えば0.5〜15m/分である。
グラインダ装置13において、シリンダ21は、油圧シリンダでもエアシリンダでもよい。また、グラインダ装置用移動手段についても、門型台車用移動手段と同様に自走式としてもよく、あるいは、ねじ伝動や巻き掛け伝動等の任意の機械的手段を用いることができる。グラインダ装置13のY方向への移動速度は、例えば0〜30m/分である。
砥石20は、鋼板の研削加工に通常用いられる任意の材質のものを用いることができる。砥石20の径は、例えば700〜900mmである。
異常値が補正された距離のデータは、制御手段28に転送される。制御手段28は、演算手段27より転送された距離のデータ及び砥石位置検知装置からの信号に基づいて、門型台車用移動手段、グラインダ装置用移動手段、砥石20の位置及び回転数、及びシリンダ21の押圧力を制御し、スラブ17の幅方向両端エッジ部の研削を行う。
工程Aにおいて、光学的検査装置19は、チェーンコンベア16によって搬送されたスラブ17を上方から撮像して得られた画像データを用いて、背景との輝度の差によってスラブ17のエッジ部を識別し、エッジ上の所定間隔毎の標本点について、その位置座標を形状のデータとして記憶する。次に、工程Bにおいて、第1のレーザ距離計22及び第2のレーザ距離計23は、グラインダ装置架台24と共にY方向に移動しながら、図4に示すように、第1のレーザ距離計22とスラブ17の一方の側面との距離LA、及び第2のレーザ距離計23とスラブ17の他方の側面との距離LBを、スラブ17の圧延方向(次工程でスラブが圧延される方向をいう。以下同じ)の全長にわたって所定間隔毎の標本点について計測し、その値を距離のデータとして記憶する。
まず、演算手段27により、光学的検査装置19により計測されたY座標が等しい2つの標本点のX座標の差を演算し、各Y座標におけるスラブ17の幅L1を求める。
次に、演算手段27により、各Y座標について、第1のレーザ距離計22より計測されたLA、及び第2のレーザ距離計23により計測されたLBを用いて、L2=d−(LA+LB)を演算する。ここで、dは、第1のレーザ距離計22と第2のレーザ距離計23との距離である。
ある標本点について|L1−L2|>Dとなる場合、その標本点における距離のデータ(座標値)に異常値が含まれると判定し、異常値の補正を行う。異常値の補正は、例えば、異常値を含む標本点のX座標を、隣接する標本点のX座標で置換することにより行われる。
このようにして補正した距離のデータを、補正後の距離のデータとして記憶する。
スラブ17の幅方向両端のエッジが直線であり、かつその向きがY方向に平行である場合には、砥石20をY方向にのみ移動させることにより、幅方向及び厚み方向の切削量を常に一定(例えば、10mm)に保つことができる。その結果、スラブ17上面と砥石20による研削面との稜線は、常にスラブ17の圧延方向と平行になる。
以上述べたように、砥石20によるスラブ17のエッジ部の研削量は圧延方向の全般にわたって一定とはならず、局所的に変動する。
屈折点における切削面の形状の変動が著しくなると、急峻なエッジが形成されるため、圧延加工時における瑕の発生率が増大する。したがって、全ての屈折点において、θを常にある一定の値以下に保つか、θがある一定の値より大きい屈折点で隣接する線分のうち短い方(砥石20がX方向に移動した際に形成される)の長さλを一定の値以下に保たないと、スラブ17の圧延加工時に、前記した切削面の形状の変動が著しい屈折点近傍に形成された急峻なエッジ部分の倒れ込みが発生し、製品における新たな瑕の発生原因となりうる。
表1に示すように、λの大きさによらずθを60度以下に保つか、あるいはθが60度を超えた部分についてもλを25mm以下に保つことができれば、スラブ17の圧延加工時におけるエッジの倒れこみの発生率を0.5%以下に抑制できることがわかった。
表2に示すように、αを20度以上70度以下に保ち、かつWを10mm以上40mm以下(製品歩留まりの向上の観点から、Wは10mm以上30mm以下であることがより好ましい)に保つことができれば、スラブ17の圧延加工時におけるエッジシーム瑕の発生率を0.5%以下に抑制できることがわかった。
さらに、門型台車12をX方向に移動させる際のグラインダ装置13のY方向への移動速度v1、及び門型台車12のX方向への移動速度v2とθとの関係についても検討した結果、v1とv2との間に、0.2≦|v2/v1|≦√3なる関係が成り立つように門型台車12及びグラインダ装置13の移動速度を制御した場合に、θを60度以下に保つことができることもわかった。特に、図7に示すように、0.2≦|v2/v1|≦1なる関係が成り立つ場合には、研削面の形状が良好である(図7中で、「面形状○」と記載)。1<|v2/v1|≦√3なる関係が成り立つ場合には、研削面には若干の段差や不連続面が見られるものの、θは60度以下に保たれていた(図7中で、「面形状△」と記載)。
なお、グラインダ装置のX方向への移動速度v2については、装置構成で定まる下限値a、及び上限値bが存在するので、a<v2<bなる関係が成り立つ範囲内で、v1及びv2を制御手段28により制御する必要がある。
まず、(1)グラインダ装置13をY方向に移動させながら、第1のレーザ距離計22及び第2のレーザ距離計23により、スラブ17の側面までの距離の計測を行う。
次に、(2)回転する砥石20を、表面瑕の位置まで移動させ、シリンダ21で押圧して研削を行い、表面瑕(図8中の斜線部)を除去する。
最後に、(3)スラブ17の幅方向及び圧延方向両側のエッジ部の研削を行う。
例えば、前記実施の形態のスラブの研削装置では、形状計測手段及びグラインダ装置を、ローラーテーブルに直交するチェーンコンベア上に配置したが、ローラーテーブル上に配置してもよい。
また、前記実施の形態のスラブの研削装置において、砥石の押圧手段としてギアやリンク機構を利用した機械的な手段を用いてもよい。
前記実施の形態のスラブの研削装置においては、1台のグラインダ装置を用いて面取り加工を行っているが、2台のグラインダ装置を同時に用いて、スラブの幅方向両側のエッジ部の面取り加工を同時に行うような構成とすることもできる。
さらに、前記実施の形態ではレーザ距離計をグラインダ装置と共にY方向に移動させて距離の計測を行ったが、スラブをY方向に移動させて計測を行うこともできる。
Claims (4)
- 搬送路上を跨がって搬送されるスラブを上方から撮像した画像を用いて、該スラブの幅方向両側のエッジ部を識別し、該スラブの形状を計測する工程Aと、
前記スラブの幅方向外側にあって、所定の距離位置に配置された距離計測手段を用いて、前記スラブの幅方向の両側面までの距離を前記スラブの全長にわたって計測する工程Bと、
前記工程Aにおいて計測された前記スラブの形状のデータを用いて、前記工程Bにおいて計測された前記距離のデータに含まれる異常値を検出してその補正を行う工程Cと、
前記工程Cにおいて補正された前記距離のデータを用いて、前記スラブの搬送方向であるX方向及び該X方向に直交するY方向に移動可能な砥石を制御して、前記スラブのエッジ部の面取り加工を行う工程Dとを備えることを特徴とするスラブの研削方法。 - 請求項1記載のスラブの研削方法において、前記スラブの上面と前記砥石による研削面とがなす角度αについて、常に20°≦α≦70°なる関係が成立し、かつ前記研削面の幅Wについて、常に10mm≦W≦40mmなる関係が成立するように、前記砥石の前記X方向及びY方向の移動速度を制御することを特徴とするスラブの研削方法。
- 請求項2記載のスラブの研削方法において、前記工程Dにおいて、前記スラブの側面と短円筒状の前記砥石の中心との前記X方向の距離が一定の研削距離範囲を外れた場合に、前記砥石の前記Y方向への移動速度v1及び前記X方向への移動速度v2が以下の式を満足するように前記砥石の前記X方向及びY方向の移動速度を制御して、前記砥石を前記研削距離範囲内に配置することを特徴とするスラブの研削方法。
a<v2<b、及び0.2≦|v2/v1|≦√3
(a、bは装置構成で決まる定数) - 搬送路上を跨がってX方向に搬送されるスラブを上方から撮像した画像を用いて、該スラブの幅方向両側のエッジ部を識別し、該スラブの形状を計測する形状計測手段と、
前記形状計測手段よりも下流側で前記スラブを跨ぐように配置され、前記X方向に沿って進退可能な門型台車と、
前記門形台車に前記スラブの幅より長い距離を有して配置されて、内側にある前記スラブの幅方向の両側面までの距離を前記スラブの全長にわたって計測する対となる第1、第2の距離計測手段と、
前記門型台車上で前記X方向とは直交するY方向に移動可能に移動手段を介して前記門型台車に搭載され、前記スラブの幅方向両側のエッジ部の面取り加工を同時又は順次行う砥石を備えたグラインダ装置と、
前記形状計測手段によって計測された前記スラブの形状のデータを用いて、前記距離計測手段により計測された前記距離のデータに含まれる異常値を検出してその補正を行う演算手段と、
前記演算手段によって補正された前記距離のデータを用いて、前記門型台車のX方向の移動速度及び前記移動手段のY方向の移動速度を制御する制御手段とを備えることを特徴とするスラブの研削装置。
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