JP5351381B2 - 芯ズレ検出方法、検出設備、及び圧延方法 - Google Patents

Description

本発明は、棒材若しくは線材からなる鋼材を圧延する際の芯ズレの検出方法、その検出設備及びその検出結果を利用した圧延方法に関する。

従来、圧延時の芯ズレの検出としては、例えば特許文献１に記載の装置がある。この装置では、レーザ光源と受光器を使用して圧延前に圧延ラインの芯ズレを測定している。
しかし、特許文献１のような方法で、操業前に圧延ロールの芯出しを行っても、圧延ロールの孔型に鋼材を案内するガイドがずれていることで、対を成す圧延ロールの孔型に対して通材する鋼材が芯ズレを起こしている場合がある。上記芯ズレによって圧延ロールに対して鋼材が片当たりなどすると、鋼材の圧延精度がその分悪くなる。特に仕上げ圧延時にその影響が大きくなる。

このため、従来にあっては、圧延操業中に対象とする圧延機出側にて、圧延機から出てパスラインに沿って移動している高温の鋼材（熱延鋼材）に対して、作業者が、芯ズレ検出用の木片を押し当てて焼き型を採取し、その焼き型の具合によって、圧延ロールに対する鋼材の実際の芯ズレを検出し、その検出した芯ズレが無くなるように、対象とする圧延機入側のガイド若しくは圧延ロールの位置調整を行っている。

ここで、上記芯ズレ検出用の木片は、例えば長方形形状の木片であって、その木片の一辺を熱延鋼材に押し当てることで、熱延鋼材と接触した木片の部分に、鋼材の外形輪郭に応じた円弧状の焼け跡（焼き型）が残る。押し当てる位置は、圧延された後の非圧下面部分を中心に実施される。このとき、圧延機の対向する圧延ロールの芯に対してガイドの芯があっていない場合、木片の焼き型に残ったオーバル部の幅に偏りが発生し、その偏りから芯ズレを検出することが可能である。
特開２００６−５５８６１号公報

しかし、上記芯ズレ検出用の木片を使用した従来技術は、簡易な方法ではあるが、圧延中における、搬送される、つまり移動中の熱延鋼材に対して、作業者が近づいて木片を押し当てて焼き型を採取するので、熟練を要すると共に、移動中の熱延鋼材に木片を直接押し当てることから危険性を伴う作業となる。

なお、上記のような芯ズレの検出は、対象とする鋼材に応じたロールやガイドの型替えのたびに発生する作業である。
本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、棒鋼や線鋼の熱間圧延で、より安全で簡易に圧延作業中に芯ズレを精度良く測定することが可能とすることを課題としている。

上記課題を解決するために、本発明のうち請求項１に記載した発明は、パスラインに沿って送られてくる線材もしくは棒材からなる鋼材を、対を成す圧延ロールで圧延する際の当該鋼材の上記圧延ロールに対する芯ズレを検出する芯ズレ検出方法であって、
上記圧延ロールの出側で、パスラインを挟んで当該圧延ロールの非圧下方向と同方向に対向配置されたカメラにより上記圧延ロールの孔型と接触していない非圧下面を含む上記鋼材の表面を撮影し、圧下面に対して非圧下面の鋼材表面温度が低いことによる非圧下面と圧下面との色の異なりから、上記対を成す圧延ロールで圧延された鋼材表面における、上記対を成す圧延ロールで圧下された対を成す圧下面の間に位置する対を成す非圧下面を検出して検出面とし、その対を成す検出面の幅の違いに基づき芯ズレを検出することを特徴とするものである。
なお、非圧下面の幅は、鋼材表面の形状で判別するのではなく、温度差に基づいて判別する。

次に、請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した構成に対し、パスラインに沿って送られてくる線材もしくは棒材からなる鋼材を、ガイドで圧延ロール間に案内して圧延する圧延方法において、上記請求項１に記載した芯ズレ検出方法により検出した対を成す検出面の幅の偏差量に応じて、上記ガイドの位置調整を行うことを特徴とするものである。
次に、請求項３に記載した発明は、パスラインに沿って送られてくる線材もしくは棒材からなる鋼材を、対を成す圧延ロールで圧延する際の当該鋼材の上記圧延ロールに対する芯ズレを検出する芯ズレ検出設備であって、
上記対を成す圧延ロールの出側にパスラインを挟んで当該圧延ロールの非圧下方向と同方向に対向配置され、上記圧延ロールの孔型と接触していない非圧下面を含む上記鋼材の表面を非接触で撮影する一対のカメラを有し、
圧下面に対して非圧下面の鋼材表面温度が低いことによる非圧下面と圧下面との色の異なりから、当該対を成す圧延ロールに圧下された対をなす圧下面間で対を成す非圧下面を検出面とし、その対を成す検出面の幅を目視することができるよう上記一対のカメラの撮影した画像を映し出す画像表示部を備えることを特徴とするものである。

本発明によれば、対称位置にある対を成す圧下面若しくは非圧下面からなる検出面同士の幅の違い（大きさや位置の違い）に基づき芯ズレを検出することで、非接触で且つ圧延操業中に芯ズレの検出を簡易に実施することが可能となる。

次に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１は、本実施形態に係る棒鋼の熱間圧延設備を示す概要構成図である。
（構成）
加熱炉で加熱された棒材からなる鋼材１が、図１に示すように、複数の圧延機Ａ〜♯１６で順番に圧延されて目的とする棒鋼の形状に成形される。本実施形態では、圧延機が１８スタンド並列している例であり、鋼材１の径や材質などによって、第１２スタンド、第１４スタンド、若しくは第１６スタンドが最終仕上げのスタンドとなるように設定されている。

各圧延機は、模式図である図２のように、上下若しくは左右で対を成す２ロールの圧延ロール３，４で圧延するものである。その各圧延ロール３，４には、鋼材１に対応した孔型が形成されている。また、各圧延ロール３，４の入側には、それぞれ一対のガイドロールからなるガイド５が配置されていて、パスラインに沿って送られてきた鋼材１は、ガイド５によって圧延ロール３，４に案内され、続けて一対の圧延ロール３，４の対向する孔型で圧延されて出側に向けて送られる。一対のガイド５の対向方向は、対応する一対の圧延ロール３，４の対向方向と９０度向きをずらして配置されている。例えば圧延ロール３，４が上下に配置されている場合には、ガイド５は左右に配置されている。

なお、各スタンドの圧延ロール３，４の向きは、前段のスタンドの圧延ロールの向きと９０度ずれて配置されている。すなわち、各段スタンドの圧延ロール３，４の向きは、上下の向きと左右の向きとが交互に配置された構成となっている。そして、本実施形態では、最終スタンドとなる第１２スタンド、第１４スタンド、及び第１６スタンドにおける対を成す圧延ロール３，４が、左右に対向配置されている。

そして、その仕上げ圧延機となりうる第１２スタンド、第１４スタンド、及びは第１６スタンドを構成する圧延機の出側には、それぞれ芯ズレ検出用のカメラ６が設置されている。各圧延機の出側に配置されるカメラ６は、例えばＣＣＤカメラからなり、パスラインを挟んで上下に対向配置されて、各カメラ６の受光部は、その撮像方向をパスラインに向けて配置されている。すなわち、一対のカメラ６の対向方向が、対象とする圧延機の非圧下方向と同方向に設定されている。なお、一対のカメラ６は、パスラインに対して対称に配置されていて、鋼材１の中心がパスラインに一致している状態では、各カメラ６の受光部から鋼材１表面までの距離が等しくなるように設定されている。

これによって、各カメラ６は、圧延機の出側にて、棒鋼表面の上面側及び下面側を撮影、つまりロールの孔型と接触していない非圧下面１ａを含む棒鋼表面を上下からそれぞれ撮影することが可能となる。
上記対を成すカメラ６は、制御部からの指令によって同期をとって撮影を行い、撮影した画像データを有線若しくは無線にて、それぞれ液晶などからなる画像表示部７に出力する。

画像表示部７は、カメラ毎に上側カメラ６用と下側カメラ６用の２台あっても良いし、一台の画像表示部７の表示面に、並べて若しくは重ねて２つの画像データを表示するようになっていても良い。
なお、画像表示部７の表示面には、目盛りが付してあることが好ましい。目盛りが表示されている場合には、表示された画像の位置や大きさを容易に視認することが可能となる。目盛りは、目盛りが付してある透明なシートを表示面に重ねても良いし、画像の表示に目盛りの画像と入力した画像とを重ねて表示するようにしても良い。

（作用・効果）
上記実施形態では、加熱炉から出た鋼材１（熱延鋼材１）が複数段の圧延機で順番に圧延されることで断面の外形輪郭が徐々に多角形から円形に近づく。そして最終スタンドの圧延機で上下から圧延されて当該圧延機から出た鋼材１は、その表面を上下方向からそれぞれ対を成すカメラ６で撮影されて、画像表示部７に映し出される。図３が、その画像の例である。

ここで、鋼材１表面は、圧延ロール３，４で圧延された圧下面１ｂに対して非圧下面１ａの鋼材表面温度が低いために、圧延機出側では、図３のように、鋼材１の表面における非圧下面１ａは圧下面１ｂと異なる色の帯状の部分として視認することが可能である。
このため、画像表示部７に表示された鋼材１表面の上面視の画像と下面視の画像には、それぞれ軸方向に沿って延びる帯状の非圧下面１ａを目視することができ、その帯部分の幅を測定することで、上下で対をなす各非圧下面１ａの幅の位置や大きさをことが出来る。

そして、上下の非圧下面１ａの幅の大きさが同じであれば、上下に芯ズレしていることが無く、圧延ロール３，４の芯とガイド５のガイド５の芯が一致していると見なせる。一方、上下の非圧下部分の幅の位置が異なっている（偏っている）と、圧延ロール３，４に対して鋼材１の芯が上下にずれている、つまり圧延ロール３，４の芯に対してガイド５の芯が上下にずれていると見なすことが出来る。

例えば、圧延機出側からみて、対をなす圧延ロール３，４の芯に対し、例えば鋼材１が上側にずれて送られて圧延される場合には（図２参照）、鋼材１は上側が相対的に圧延ロール３，４の孔型に多く接触して圧延されることとなる。このため、撮影された上側の画像中における非圧下面１ａの帯は、幅が小さいものとなって表示される。一方、撮影された下側の画像中の非圧下面１ａの帯は、下側から撮影しているために、上側の非圧下面１ａの帯よりも幅が大きいものとなって表示される。

このように上下の撮影した画像の非圧下面の幅の差によって、圧延ロール３，４に対する鋼材１の芯ズレの量、つまり圧延ロール３，４入側に配置されたガイド５の圧延ロール３，４に対する実際の芯ズレ量が推定され、その推定値に基づいてガイド５の位置調整を行う。
このように、熱延鋼材１に対して非接触で芯ズレを検出するので、安全であり、しかも、簡易かつ精度良く芯ズレを検出することが出来る。

なお、本実施形態では、目視によって芯ズレを測定して手作業でガイド５調整を行うので、画像表示部７を圧延ラインの近くで且つ安全と思われる場所に設定して、位置調整が早期に出来るようにすると良い。
ここで、カメラ６としてＣＣＤカメラを例示したが、上記実施形態は鋼材１表面の形状では無く、温度差を検出するものであるので赤外線カメラなどの熱感知装置などを使用しても良い。

また、上記実施形態では、最終スタンドでの芯出しでの処理を例示しているが、最終スタンド以外の圧延機においても出側位置に一対のカメラを設置して上記の検出方法にて芯出しをするようにしても良い。
また、上述のように、少なくとも非圧下面１ａの偏りによって芯ズレを検出するので、一台のカメラ６が撮影した画像中の非圧下面１ａの幅（帯）についての大小によって芯ズレを判定しても良いが、本実施形態では、鋼材１の揺れなどを考慮して、上下の非圧下面１ａ間でのその幅に関する相対評価で芯ズレを検出するようにして、芯ズレの検出の精度を向上させている。

ここで、上記実施形態では、カメラ６の撮影画像として静止画を想定して説明しているが、動画であっても良い。リアルタイムに上下の検出面の幅の差を連続して確認しながらガイド５などの位置調整を行うようにしても良い。
また、一対のカメラ６で撮影した撮影画像について、画像制御部にて画像処理を行って、上記幅や位置の偏りを数値などに変換して出力しても良い。

本発明に基づく実施形態に係る熱間圧延ラインを示す概要構成図である。 圧延機出側からみた各部材の配置関係を示す模式図である。 圧延機出側の鋼材表面を上側から見た図である。

符号の説明

１ 鋼材
１ａ 圧下面
１ｂ 非圧下面
３，４ 圧延ロール
５ ガイド
６ カメラ
７ 画像表示部

Claims (3)

1. パスラインに沿って送られてくる線材もしくは棒材からなる鋼材を、対を成す圧延ロールで圧延する際の当該鋼材の上記圧延ロールに対する芯ズレを検出する芯ズレ検出方法であって、
   上記圧延ロールの出側で、パスラインを挟んで当該圧延ロールの非圧下方向と同方向に対向配置されたカメラにより上記圧延ロールの孔型と接触していない非圧下面を含む上記鋼材の表面を撮影し、圧下面に対して非圧下面の鋼材表面温度が低いことによる非圧下面と圧下面との色の異なりから、上記対を成す圧延ロールで圧延された鋼材表面における、上記対を成す圧延ロールで圧下された対を成す圧下面の間に位置する対を成す非圧下面を検出して検出面とし、その対を成す検出面の幅の違いに基づき芯ズレを検出することを特徴とする芯ズレ検出方法。
2. パスラインに沿って送られてくる線材もしくは棒材からなる鋼材を、ガイドで圧延ロール間に案内して圧延する圧延方法において、
   上記請求項１に記載した芯ズレ検出方法により検出した対を成す検出面の幅の偏差量に応じて、上記ガイドの位置調整を行うことを特徴とする圧延方法。
3. パスラインに沿って送られてくる線材もしくは棒材からなる鋼材を、対を成す圧延ロールで圧延する際の当該鋼材の上記圧延ロールに対する芯ズレを検出する芯ズレ検出設備であって、
   上記対を成す圧延ロールの出側にパスラインを挟んで当該圧延ロールの非圧下方向と同方向に対向配置され、上記圧延ロールの孔型と接触していない非圧下面を含む上記鋼材の表面を非接触で撮影する一対のカメラを有し、
   圧下面に対して非圧下面の鋼材表面温度が低いことによる非圧下面と圧下面との色の異なりから、当該対を成す圧延ロールに圧下された対をなす圧下面間で対を成す非圧下面を検出面とし、その対を成す検出面の幅を目視することができるよう上記一対のカメラの撮影した画像を映し出す画像表示部を備えることを特徴とする芯ズレ検出設備。

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