JPS6127700B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、形状検出方法に係り、特に、強磁性
体の磁気歪み効果を利用して、薄鋼板、例えばス
トリツプの如き帯状材の幅方向における張力分布
を知ることにより、その形状を検出する形状検出
装置に用いるに好適な、高速で移動する帯状磁性
体の移動方向に沿つて励磁コイルと検出コイルを
配置し、磁気歪み効果を利用して前記帯状磁性体
に加わつている応力及び検出器と帯状磁性体との
空隙を検出することにより、帯状磁性体幅方向の
応力分布を知り、これから帯状磁性体の形状を評
価する形状検出方法の改良に関する。

一般に、圧延鋼板等の帯状材には、ロールの形
状、圧延圧力の不均一等により、その表面に耳伸
び、中伸び等の形状不良（平坦度不良）を生じ
る。従つて、圧延鋼板等の帯材の冷間圧延に際し
ては、その形状を検出して良好に保持すること
が、板厚精度を保持することと共に極めて重要な
ことである。冷間圧延では圧延中高い張力をかけ
て圧延するので、帯状材の形状不良部を直接検知
することはないが、該帯材の幅方向の張力分布を
知ることにより間接的に形状を検出できることは
よく知られている。

薄鋼板の内部応力を検出して、鋼板の形状を検
出する方法としては、主に次に揚げるような３つ
の方法が提案され実施される。

(1) 弦の振動を利用し、長手方向のある地点での
振幅或いは周波数分布を測定し、鋼板幅方向の
張力分布を検出する方法。

(2) 磁気歪み効果を利用し、直接鋼板の応力を検
出する方法。

(3) 鋼板幅方向多分割ロールにより、ロール軸受
にかかる応力を測定し、鋼板の応力分布を接触
式にて求める方法。

しかし、従来は、形状が潜在化している場合
と、顕在化している場合の、両者に有効な形状検
出方は提案されていなかつた。即ち、上記の各方
法の内、(3)の方法においては、形状が顕在化した
時の情報を検知すことはできるが、形状不良の程
度は検知できない。又、(1)の方法では、形が顕在
化した場合、複雑な周波数分析を必要とするた
め、潜在化している形状から顕在化する限界の認
知及び定量化も困難である。一方、(2)の方法は、
原理的には、薄鋼板に加わつている応力及び検出
器と薄鋼板との距離（空隙と称する）を検出して
おり、例えば、特開昭51―3259号にはこの方の一
例が開示されている。これは、第１図及び第２図
に示す如く、２個のＵ字状鉄心１０，１２を直角
に組合わせ、２個のＵ字状鉄心１０，１２の接点
側脚に、応力検出用励磁コイル１４と空隙検出用
波励磁コイル１６とを設け、該空隙検出用励磁コ
イル１６を空隙変化に敏感に応答するように鉄心
の頂面に設置し、又、圧延鋼板１８の圧延方向及
び板幅方向に配置された他脚に、応力検出コイル
２０，２２と空隙検出コイル２４，２６とをそれ
ぞれ設けたものである。

このような形状検出器において、圧延方向に張
力が作用すると、圧延方向透磁率μＲが徐々に増
加するため、板幅方向通過磁束φＴに比べ圧延方
向通過磁速φＲが増加、各方向の検出コイルが検
出する電圧に差が生じる。この電圧の差は圧延鋼
板１８に加つている応力の関係になるので、この
ような形状検出器を第３図に示すように板幅方向
に複数個配置するか、或いは、このような形状検
出器を単体で板幅方向に走査することにより、圧
延鋼板１８の応力分布を求めれば、圧延鋼板の形
状を検出できるのである。

具体的には、第ｉセル又は幅方向位置ｉにおけ
る圧延方向検検出コイルの電圧差をEsi、第ｉセ
ルの零点（鋼板の磁気特性、空隙により異なる）
をEsioとすると、第ｉセルの応力信号σｉは次
式に示す如くとなる。

σｉ＝ｋ（Esi−Esio） ……(1) ここで、ｋは応力感度であり、鋼板の磁気特性
と空隙Egiの関数であるが、発明者らの実験結果
によると、鋼板の磁気特性は、冷間圧延材ではそ
れほど変動せず（精々10％程度の変動）、ほぼ一
定であるので、応力感度ｋは、結局、空Egiの関
数として近似的に次式で表わされる。

ｋ≒ｆ（Egi） ……(2) なお、応力感度ｋを、コイル間偏差に応じて補
正するべく、特開昭51―126169号の明細書中に開
示されているように、形状検出器の応力信号の変
化分ｄσを、実張力変化量ｄμで補正することも
可能である。

次に形式の評価は、一般的には急峻が用いられ
ており、応力差と急峻度の関係は次式により求ま
るものである。

Δσｉ＝MA×｛σｉ｝−σｉ ……(3) ここで、Δσｉは、各セルの相対応力、Ｅはヤ
ング率、λｉは第ｉセルの検出急峻度である。

上記のようにして求められた急峻度λｉにより
形状が定量化されたものである。しかしながら、
この(2)の方法においても形状が顕在化した場合、
空隙Egiが大幅に変動するため、(1)式において、
応力感度ｋがランダムに変動し、空隙補正を連続
的に実施したとしても、精度良く応力を検出する
ことができなかつた。特に、第１図に示したよう
なＬ字型コアを有する形状検出器においては、鋼
板が傾いた時、第ｉセルの圧延方向検出コイルと
板幅方向検出コイルの電圧差Esiが変動するた
め、形状が誤検出されてしまうという問題点を有
した。

本発明は、前記従来の欠点を解消するべくなさ
れたもので、形が潜在化している場合、顕在化さ
れた場合のいずれにおいても、形状不良の程度を
確実に定量化できる形状検出方法を提供すること
を目的とする。

本発明は、高速で移動する帯状磁性体の移動方
向に沿つて励磁コイルと検出コイルを配置し、磁
気歪み効果を利用して前記帯状磁性体に加わつて
いる応力及び検出器と帯状磁性体との空隙を検出
することにより、帯蒸磁体幅方向の応力分布を知
り、その応力差により急峻度を求めて帯状磁性体
を評価する形状検出方法において、空隙信号の変
動が所定値未満である形状潜在状態では、検出さ
れた応力信号をそのまま用いて形状を評価し、一
方、空隙信号の変動が所定値以上である形状顕在
状態では、検出された応力信号を張力信号を張力
計で測定した全張力により補正した絶対応力を用
いて形状を評価するようにして、前記目的を達成
したものでる。

以下、本発明の実施例を詳細に説明する。本発
明においては、前出(2)の方を用いて応力と空隙を
検出し、形状が潜在化されている状態から顕在化
されている状態へ変化する限界は、空隙信号Egi
が所定値以上に変動したかどうかにより判定す
る。即ち、顕在形状の形状不良程度は、空隙信号
Egiの変動量の大小により次式のようにして定量
化できる。

｜Egi−Egio｜＜α ……(5) ｜Egi−Egio｜≧α ……(6) 即ち、空隙信号Egiと所定値Egioの差の絶対値
が所定値α未満である場合には、形状潜在化状態
であると判断し、空隙信号Egiと所定値Egioの差
の絶対値が所定値α以上である場合には、形状顕
在化状態であると判定する。ここで、所定値
Egioは、予め与えておいても良いが、冷間圧延
時において、コイルをミル出側で巻取完了した時
点でロツクオンしても良い。

なお、形状顕在化状態の判定に用いる空隙信号
Egiは、前出第１図及び第２図に示される従来例
のように、応力検出コイルの他に、専用の空隙検
出コイルを設けて検出しても良いし、又、出願人
が既に、特願昭55―103390号提案しているよう
に、十字状コアを有する形状検出器においては、
圧延方向に配置された検出コイルの出力の加算で
得られる圧延方向出力と、板幅方向に配置された
検出コイルの出力の加算で得られる板幅方向出力
の和と、励磁電流信号との差から求められる空隙
信号を用いても良い。

(5)式が成立する形状潜在化状態では、従来(2)の
方法と同様に、前出(1)，(3)，(4)式により形状を評
価する。

一方、前出(6)式が成立する形状顕在化状態で
は、形状が潜在化している他の応力を補正しなけ
れば、鋼板幅方向の絶対的形状不良度を検出する
ことができない。これは、磁歪式形状検出器の原
理において、(1)式の第ｉセルの零点Esioは、鋼
板の磁気特性により大きく異なるため、(1)式によ
り求めた応力は、絶対応力でなく、幅方向の応力
分布の相対値であるからである。

このため、形状顕在化した部分と潜在化してい
る部分を連続的に形状検出するために、本発明で
は、以下に示すような信号の処理を行なつてい
る。尚、以下の説明では、鋼板の幅方向にセルを
複数個設置した場合について説明する。まず形状
が顕在化しているセルの絶対応力は、ストリツプ
長手方向では零である。

一部のセルにおいて形状が顕在化している場
合、形が顕在化していないセルＮ個について、前
出(1)式により求められた各セルの応力σｉを用い
て、鋼板幅方向の応力分布の平均値を算出す
る。

次に、各セル応力を絶対値化するため、既知の
張力計即ち一般的なロードセル方式のテンシヨン
メータロールにより測定されるストリツプの全張
力Ｔにより、各セルの応力σｉと応力分布の平均
値の差Δσ（＝σｉ−）を補正して、絶対応
力σｉを次式により算出する。

σｉ＝μ×Ｂ／Ｎ×Ｗ−Δσ ……(8) ここで、Ｗはセル間のピツチ、μはユニツトテ
ンシヨンであり、このμは、鋼板板厚ｔ、鋼板板
幅Ｂ、全張力Ｔより次式を用いて算出される。

μ＝Ｔ／ｔ・Ｂ ……(9) このようにして求められた絶対応力σｉを用い
て、次式により絶対応力の分布Δσｉ及び急峻度
λｉを求め、形状を評価する。

Δσｉ＝MA×｛σｉ｝−σｉ ……(10) 上記(10)式で絶対応力の最大値Maxσｉとの板幅
方向点で絶対応力σｉの偏差△σｉを求める。こ
の応力偏差△σｉを(1)式に代入して各測定点の急
峻度λｉを求め、形状を評価する。即ち、 ストリツプの中央部分に極大分布傾向を呈す
るときは耳伸び……と形状を評価する。

ストリツプの板端側で極大分布傾向を呈する
ときは中伸び……と形状を評価する。

以上は形状が顕在化している場合であるが、潜
在化している場合は前出(1)，３，４式によりより
同様に形状を評価する。

第４図に、形状が顕在化した場合に補正の具体
的実施例を示す。本実施例は、コールドタンデン
デムミル最終スタンドのロールベンダーを極端に
小さく操作し、耳伸びを顕在化させた場合の各部
分における形状検出器出力（第４図ａ）を示すも
で、第４図ｂに示すような第５スタンドロールベ
ンデイング力の低下に伴ない、第10セルの空隙信
号Egi₁₀（第４図ｃ）が大きく変動し、補正前の
形状出力（実線）は、腹伸びであると誤検出して
いる。これに対して、本発明の補正を行なつた場
合（破線）は、第４図ａの２および３において形
状が顕在化しているセル10側において、耳伸びを
正しく検出できている。なお、第４図ｄは、第２
セルの空隙信号Eg₂の出力を示すものである。

尚、前記実施例においては、形状検出器単体に
より、帯状磁性体に加わつている応力及び検出器
と帯状磁性体との空隙を共に検出するようにされ
ていたが、応力を検出する形状検出器と、空隙変
動を検出する空隙検出器を別体とすることも、勿
論可能でる。

前記実施例は、本発明を、Ｌ字型コアを有する
形状検出器を用いた形状検出装置に適用したもの
であるが、本発明の適用範囲はこれに限定され
ず、例えば、十字型コア、Ｘ字型コアを有する形
状検出器を用いた形状検出装置にも同様に適用で
きることは明らかである。

以上説明した通り、本発明によれば、帯状磁性
体の形状が潜在化している場合、顕在化している
場合のいずれの場合においても、形状不良の程度
を確実に定量化することができ、形状を正確に評
価できるという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の形状検出器の一例を示す平面
図、第２図は、第１図の―線に沿う断面図、
第３図は、形状検出器が板幅方向に並置されて成
る形状検出装置を示す平面図、第４図は、本発明
に係る形状検出方法の実施例が適用されたコール
ドタンデムミルの各部出力波形を示す線図であ
る。 １４……励磁コイル、２０，２２……検出コイ
ル、１８……圧延鋼板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 高速で移動する帯状磁性体の移動方向に沿つ
   て励磁コイルと検出コイルを配置し、磁気歪み効
   果を利用して前記帯磁性体に加わつている応力及
   び検出器と帯状磁性体との空隙を検出することに
   より、帯状磁性体幅方向の応力分布を知り、その
   応力差より急峻度を求めて帯状磁性体の形状を評
   価する形状検出方法において、空隙信号の変動が
   所定値未満である形状潜在化状態では、検出され
   た応力信号をそのまま用いて形状を評価し、一
   方、空隙信号の変動が所定値以上である形状顕在
   化状態では、検出された応力信号を張力計で測定
   した全張力により補正した絶対応力を用いて形状
   を評価するようにしたことを特徴とする形状検出
   方法。