JP4236518B2 - 板材の精整方法および精整装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
請求項に係る発明は、鋼板をはじめとする板材の製造過程において、板材の平坦度を矯正等するとともに剪断機等で板材の長さや幅を整える、板材の精整方法および精整装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
圧延工程を経由させて製造した鋼板等の板材は、その平坦度を矯正されるとともに、長さ方向および幅方向に切断され縦・横の寸法を整えられることによって製品にされる。すなわち、剪断（シャーリング）や機械加工（ミーリング）を含むいわゆる精整処理（仕上げ工程）を経て、所定寸法の製品にされる。
【０００３】
精整処理の主要工程である板材の剪断作業は、従来、レーザー光線や水銀灯などの光線ラインマーカーによる光マークを目安に用いる作業員の操作によって行われてきた。光線ラインマーカーによる光マークとして鋼板の上面に剪断線を表示し、その箇所に剪断手段の剪断部（刃物の位置）を一致させたうえで剪断を行うのである。しかし、このようにするには位置合わせ等の作業に熟練が必要であり、作業員の技能の優劣によってクロップ長さの精度や剪断作業の所要時間が異なり、生産効率の低下や製品の剪断不良が発生する場合もあった。
【０００４】
これに対し、下記の特許文献１・２などには、鋼板のクロップ（前端および後端にある不整形の部分）の剪断、または両側の縁部（いわゆる耳の部分）の剪断を自動的に行って上記の不都合を解消するという提案がなされている。それらの概要は、熱間圧延により製造した鋼板のプロフィル（外形）を平面形状認識手段によって計測し、その計測結果をもとに当該鋼板の剪断箇所を決定し、鋼板位置の検出手段や移動量の検出手段を用いながらその決定した箇所に鋼板の位置合わせをして剪断をする、というものである。
【特許文献１】
特許第３３６１６８１号公報
【特許文献２】
特許第３３５９４８７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記した特許文献１・２では、鋼板のプロフィルを計測する平面形状認識手段は、鋼板の圧延ラインの後にあるクーリングベッド（冷却床）の、さらに下流側に設置される。これは、圧延後に鋼板の温度が十分に下がったのちに平面形状を計測することにほかならないので、計測後は温度降下による鋼板の長さ変化がほとんどなく、したがって計測結果をそのまま剪断箇所の決定に使用できる。そのため、簡単なデータ処理によって精整処理作業の自動化が実現されるという利点がある。
【０００６】
しかし、熱間圧延された板材は、時間が経過して冷却が進むにつれ、温度や内部応力の分布に起因して、前後の端部（クロップの付近）に上反りが発生するなど変形を起こしやすい。そのため、上記のように板材の温度が下がったのちにその平面形状を計測する場合には、その板材の正確な外形や寸法を認識できない可能性が高くなる。平面形状認識手段は、搬送テーブルの上方等から、水平な搬送面上に投影される板材の周縁の位置を検出するものであるから、板材の三次元的な変形を把握することができないのである。
【０００７】
平面形状認識手段による計測結果は、その板材の外形や寸法・重量等を直接・間接に示すもので、剪断箇所等を決定するうえでの極めて重要なデータである。したがって、同手段によって上記のとおり正確な形状・寸法を計測できない場合があるということは、その後に行う精整処理や重量計算等を十分な精度で行うことが全く不可能にもなり得ることに直結する。
【０００８】
請求項に係る発明は、以上の点を考慮してなしたもので、板材についてつねに正確な形状を把握でき、精整処理等を安定した高い精度で行うことを可能にする精整方法および精整装置を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載した板材の精整方法は、熱間圧延され冷却された板材につき、精整処理手段により寸法（長さ・幅）を整える板材の精整方法であって、板材における精整処理箇所を、
a) ホットレベラーを出たのちクーリングベッドに入る前の板材について計測した平面形状データをもとに、
b) 平面形状を計測した上記の時点と精整処理を行う時点との間での、板材の温度降下に基づく収縮長さ（収縮寸法）を考慮して決定する
ことを特徴とする。
なお、上にいう「板材」とは、鉄鋼や非鉄金属にてなるものを含む種々の板状材料をさす。「冷却された板材」は、クーリングベッドを経由したのちの板材をさし、常温にまで冷却されたものには限らない。「精整処理手段」は、板材を切断する剪断手段や、板材の端面を削り取るミーリング手段等をいう。「精整処理箇所」は、剪断箇所やミーリングを行う箇所をさす。また、板材の「平面形状」とは、板材の周縁の形状（外形）をいい、その形状に関する寸法を含む。このような点は、上記および他の請求項において同様とする。
【００１０】
この精整方法によれば、板材の平面形状をつねに正確に計測でき、その板材に対する精整処理等を安定した高い精度で行うことができる。
【００１１】
板材の平面形状をつねに正確に計測することができるのは、この精整方法が、上記a)のとおり、ホットレベラーを出たのちクーリングベッドに入る前の板材について平面形状を計測するものだからである。ホットレベラーは、熱間圧延が終わってまもない高温状態の板材について平坦度を高めるための装置であり、クーリングベッドは板材を空冷するものである。したがって、上記のa)は、ホットレベラーにより平坦にされたばかりであって冷却の進行により変形が発生する前の板材について平面形状を計測することにほかならない。板材の平坦度が極めて高い時点においてその平面形状を計測するのであるから、正確な計測結果が得られることは言うまでもない。こうして得た平面形状データに基づく以上、その後に行う精整処理や重量計算等を十分な精度で行えるのも当然である。
【００１２】
精整処理等を高精度に行えるのは、上記b)のとおり収縮長さを考慮して精整処理箇所を決定するからでもある。板材の平面形状を上記a)のようにクーリングベッドの前で計測する場合、クーリングベッド等での冷却の進行により、温度降下による長さの収縮が必ず相当程度発生する。鋼板の場合、長さ１０ｍのものが１００℃低下するごとに約１０ｍｍの収縮を起こすので、精度に及ぼす影響は大きい。しかしながら、請求項の精整方法では、平面形状を計測した時点と精整処理を行う時点との間での板材の温度降下に基づく収縮長さを考慮し、そのうえで精整処理箇所を決定するので、温度降下による収縮の影響によって精整処理の精度が低下することが避けられる。なお、精整処理箇所の決定は、別途入力された所要製品の寸法等に関する情報をも重ねて考慮することにより好適に行える。
【００１３】
請求項２に記載した板材の精整方法はとくに、前記b)の温度降下を、上記両時点（平面形状を計測した時点と精整処理を行う時点）での実測にはよらず、平面形状を計測した時点またはそれより前（板材の搬送経路における上流）の時点での実測温度と、それ以降、精整処理を行う時点までの経過時間とによって推定することを特徴とする。
【００１４】
この精整方法によれば、板材の温度計測の必要回数を減らすことができ、温度の計測に要するコストを削減することができる。温度計測の必要回数を減らせるのは、先にb)に述べた温度降下を、一つの実測温度と、その実測の時点から精整処理時点までの経過時間とによって推定するからである。冷却の方法や状況（季節ごとの冷却強さなど）のほか、板材の材質や厚さ、および一つの実測温度が決まれば、その板材については経過時間と温度降下との関係がほぼ決まるため、この方法によっても十分な精度で上記の温度降下を推定でき、もって精整処理箇所を正確に決定できる。板材の温度計測は、接触式の温度センサを用いる場合には板材の移動にともなって長期の安定計測が難しく、非接触の温度センサを用いる場合にはセンサ自体が高価であるため、いずれの場合にも低コストでの計測が難しい。その点、経過時間を計測して温度降下幅を推定することは、コスト的に極めて有利である。
【００１５】
板材の温度降下は時間に対し直線的な関係にしたがって変化するわけではない（図４を参照）ので、二時点の間の経過時間を用いて温度降下を推定する場合、ある時点での実測温度をもデータとすることが精度上必要である。実測温度は、上記二時点のうち後の方である精整処理を行う時点で計測して採用データとすることも可能だが、上記したとおり、平面形状を計測した時点かそれよりも前の時点で実測温度を計測する方が有利である。板材の温度は、平面形状を計測した時点かそれよりも前の時点では温度そのものが高くて時間あたりの変化が大きいのに対し、精整処理を行う時点（つまりクーリングベッドを経た後）では時間あたりの変化が小さい（図２を参照）ことから、前者において温度を実測する方が温度降下の推定に関する精度が格段に高くなるからである。
【００１６】
請求項３に記載した板材の精整装置は、熱間圧延され冷却された板材につき、精整処理手段により寸法を整える板材の精整装置であって、下記を含めて構成したものである。
・ 圧延機の下流にあるホットレベラーの直後位置に、板材の平面形状認識手段とともに板材の基準時温度のセンサを設け、
・ 精整処理手段の位置（その直前部分を含む）に板材の精整時温度のセンサを付設し、
・ 平面形状認識手段が計測した板材の平面形状と、その板材につき上記二つのセンサによって測定される上記各位置間での温度降下とに基づいて当該板材の精整処理箇所を決定し、決定した箇所が精整処理手段の処理部（刃物の位置等）に一致するようにその板材または精整処理手段の位置（相対位置）を操作する演算制御手段を設ける。
【００１７】
この精整装置では、請求項１に示した精整方法を実施することができる。つぎのようにして板材の精整処理を行えるからである。
▲１▼ ホットレベラーの直後位置に設けた平面形状認識手段により、ホットレベラーにて平坦にされた板材について平面形状を計測する。また、やはりホットレベラーの直後位置に設けた上記のセンサにより、板材の基準時温度を検出する。
▲２▼ 計測した平面形状を、演算制御手段が、その板材における精整処理箇所の決定のための基礎データとして記憶する。
▲３▼ その板材を、クーリングベッドにおいて冷却したうえ、精整処理手段に向けて送る。
▲４▼ 精整処理手段に付設したセンサによって、板材の精整時温度を検出する。
▲５▼ 上記▲１▼・▲４▼の検出により測定される板材の温度降下（基準時温度と精整時温度の差）に基づいて、演算制御手段が、温度降下による長さの収縮量を求め、上記▲２▼で記憶した基礎データにこれを含めて（別途入力された所要製品の寸法等に関する情報をも重ね合わせて）精整処理箇所を決定する。
▲６▼ 板材を搬送等する手段や精整処理位置を調整する手段を上記の演算制御手段が操作し、上記▲５▼で決定した精整処理箇所を精整処理手段の処理部（刃物の位置等）に一致させたうえ、精整処理手段によってその板材を精整処理する。
【００１８】
請求項１等に記載した精整方法を実施できることから、この装置によれば、板材の平面形状をつねに正確に計測でき、その板材に対する精整処理等を安定した高い精度で行うことができる。
【００１９】
請求項４に記載した板材の精整装置は、熱間圧延され冷却された板材につき、精整処理手段により寸法を整える板材の精整装置であって、下記を含めて構成したものである。
・ 圧延機の下流にあるホットレベラーの直後位置に、板材の平面形状認識手段とともに板材の基準時温度のセンサを設け、
・ 一の（つまりある特定の）板材が上記センサによる温度（基準時温度）の検出位置から精整処理手段に達するまでの経過時間を測定する時間検出器を付設し、
・ 上記温度のセンサおよび時間検出器の検出データにより、平面形状認識手段の位置から精整処理手段の位置に達するまでの板材の温度降下を導き、当該温度降下と上記平面形状認識手段が計測した板材の平面形状とに基づいて当該板材の精整処理箇所を決定し、決定した箇所が精整処理手段の処理部に一致するようにその板材または精整処理手段の位置を操作する演算制御手段を設ける。
【００２０】
この精整装置では、請求項２に示した精整方法を実施することができる。上記▲１▼〜▲６▼と同様の手順であって、うち▲４▼および▲５▼を下記の▲４▼’および▲５▼’に代えるものにより、板材の精整処理を円滑に行えるからである。
▲４▼’ 板材の精整時温度を検出することに代えて、上記の時間検出器が、当該板材が基準時温度の検出位置から精整処理手段に達するまでの経過時間を測定する。
▲５▼’ 演算制御手段が、前記▲１▼で検出（つまり実測）された板材の基準時温度と、上記▲４▼’で測定した経過時間とから、平面形状を計測した時点と精整処理を行う時点との間での板材の温度降下を推定する。この推定はたとえば、クーリングベッド等での冷却方法・冷却状況と板材の材質・厚さ、および冷却前の基準時温度をパラメータとする、経過時間と板材の温度（温度降下）との関係（たとえば図４の曲線ＴA）を演算制御手段が記憶しておき（またはそのつど演算し）、該当値を導き出すことによって行う。こうして温度降下を推定すると、板材の相当する収縮長さを求め、これを▲２▼のデータ（および所要製品の情報等）とともに演算過程に含めることにより、精整処理箇所を決定する。
請求項２に記載した精整方法を実施できることから、この装置では、板材の温度計測の必要回数が少なく、当該計測に要するコストが低い。
【００２１】
請求項５に記載した精整装置は、熱間圧延され冷却された板材につき、精整処理手段により寸法を整える板材の精整装置であって、下記を含めて構成したものである。
・ 圧延機とその下流にあるホットレベラーとの間に板材の初期温度のセンサを配置するとともに、ホットレベラーの直後位置に板材の平面形状認識手段を設け、
・ 一の板材が上記センサによる温度（初期温度）の検出位置から平面形状認識手段に達するまで、および、その板材が同じ温度（初期温度）の検出位置から精整処理手段に達するまでの各経過時間を測定する時間検出器を付設し、
・ 上記温度（初期温度）のセンサおよび時間検出器の検出データにより、平面形状認識手段の位置から精整処理手段の位置に達するまでの板材の温度降下を導き、当該温度降下と上記平面形状認識手段が計測した板材の平面形状とに基づいて当該板材の精整処理箇所を決定し、決定した箇所が精整処理手段の処理部に一致するようにその板材または精整処理手段の位置を操作する演算制御手段を設ける。
【００２２】
この精整装置によっても、請求項２に示した精整方法を実施できる。前記▲１▼〜▲６▼と同様の手順であって、その▲１▼、▲４▼および▲５▼を下記の▲１▼”、▲４▼”および▲５▼”に代えるものにより、板材の精整処理を円滑に行えるからである。
▲１▼” 圧延機とホットレベラーとの間に配置したセンサにより、板材の初期温度を検出する。また、ホットレベラーの直後位置に設けた平面形状認識手段により、平坦にされた状態の板材につき平面形状を計測する。
▲４▼” 板材の精整時温度を検出することに代えて、上記の時間検出器が、当該板材が上記初期温度の検出位置から平面形状認識手段に達するまで、および、初期温度の検出位置から精整処理手段に達するまでの各経過時間を測定する。
▲５▼” 演算制御手段が、上記▲１▼”で検出（つまり実測）された板材の初期温度と、上記▲４▼”で測定された経過時間とから、平面形状を計測した時点から精整処理を行う時点までの板材の温度降下を推定する。この推定は、基本的には前記▲５▼’に準じて行うが、ここでは、初期温度の実測値と、初期温度の検出位置から平面形状認識手段に達するまでの経過時間と、同じ初期温度の検出位置から精整処理手段に達するまでの経過時間とを用い、平面形状を計測した時点および精整処理を行う時点での各温度を求めたうえ、両温度の差として温度降下を導き出すとよい。こうして温度降下を推定すると、板材の相当する収縮長さを求め、それを演算過程に含めて適切な精整処理箇所を最終決定できる。
この精整装置でも、請求項２に記載した精整方法を実施できるため、板材の温度計測の必要回数が少なく、当該計測に要するコストが低い。圧延機とホットレベラーとの間には、レベリング条件の決定等のために本来的に板材用の温度センサが配置されることから、この請求項の装置によれば、専ら精整処理のための温度センサは一つも配置する必要がなく、したがってコスト上とくに有利だといえる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
発明の実施についての一形態を図１および図２に示す。図１は、板材Ａに対する精整装置１０とその前後の設備配置を示す平面図であり、図２（ａ）・（ｂ）は、先端部（クロップ）付近が上反りした板材Ａについて寸法関係等を示す概念図である。図示の例は、熱間圧延された厚鋼板（厚さが約４．５〜５０ｍｍ程度のもの）を板材Ａとして精整処理するラインを示している。
【００２４】
図１の設備配置を概説するとつぎのとおりである。まず、符号１は加熱炉、３は熱間圧延機、４はホットレベラーである。板材Ａは、加熱炉１において加熱され、圧延ラインとしての搬送テーブル２により搬送され、圧延機３で薄く延ばされたうえ、ホットレベラー４において平坦度（平面度）を矯正される。ホットレベラー４を出た直後の板材Ａの温度は通常、概ね８００〜９００℃である。圧延機３とホットレベラー４との間には、ホットレベラー４でのレベリング条件の決定用データを得るべく、図示のように温度センサ３ａ（たとえば非接触式・放射温度計）が配置されている。
熱間圧延とレベリングとを経た板材Ａは、図中右方のクーリングベッド（冷却床）５に載せられ、剪断ラインとしての搬送テーブル６寄りにゆっくりと送られる。クーリングベッド５を移動する間に、板材Ａは放冷して２００℃前後にまで温度降下する。
剪断ラインには、搬送テーブル６に沿って剪断のための三組の精整処理手段が配置されている。すなわち、クロップ剪断機３０と幅精整剪断機４０、および長さ精整剪断機５０である。クロップ剪断機３０は、板材Ａの先端を検出して送り量を調整するクロップ検出部３１と剪断部３２とを含むもので、板材Ａのうち、矩形状になっていない前後各端部（クロップ）を剪断する。幅精整剪断機４０は、板材Ａの幅方向位置等を調整するアライニング部４１と、板材Ａについて両側の縁部を剪断するダブルサイドシャー４２、所定幅に分割するように剪断するスリッター４３、および、両側の縁部端面を円筒状回転刃の側面で切削加工するエッジミーリングマシン４４を備え、板材Ａに対し長さ方向に加工を施してその幅を整える。長さ精整剪断機５０は、板材Ａの送り量を調整する測長部５１とディバイディングシャー５２とを含み、板材Ａに対し幅方向の剪断を行ってその長さを整える。
長さ精整剪断機５０の下流にはコールドレベラー７がある。上記のうち一または複数の精整処理手段によって剪断等された板材Ａは、搬送テーブル６によりコールドレベラー７に送られ、製品とされるべく平坦に仕上げられる。なお、搬送テーブル１および６は、図２（ａ）に示すように搬送用の多数のローラ６ａ等により構成されている。
なお、各剪断機やそれらを含む設備は、たとえばスリッター４３、エッジミーリングマシン４４を省いて簡略化した構成にし、あるいは他の剪断機（たとえば丸刃タイプの、板厚２５ｍｍ以下専用の高速エッジトリーマー）を追加した構成にすることもあり得る。
【００２５】
図１に示すこの精整装置１０は、各剪断機３０・４０・５０による剪断（精整処理）を板材Ａ中の適切な箇所で精度よく行うことができるよう、下記のように構成している。
【００２６】
第一に、板材Ａの平面形状（外形および寸法）を把握するための平面形状認識手段２０を、上記したホットレベラー４の直後の位置（ホットレベラー４の出口から５ｍ程度以内）に設置している。ホットレベラー４により平坦にされたばかりであって、クーリングベッド５等での冷却にともなう変形が発生していない板材Ａについて計測をすることにより、正確な平面形状データを得るためである。
【００２７】
平面形状認識手段２０が計測したデータは、各剪断機３０・４０・５０での剪断箇所を定めるべく演算制御手段６０に伝送する。演算制御手段６０は、伝送された平面形状データや、別途入力される製品所要寸法等から各剪断機３０・４０・５０による板材Ａの剪断箇所（精整処理箇所）を定める。たとえば、図１中の板材Ａについて、クロップ剪断機３０により箇所ａ１・ａ２を剪断し、幅精整剪断機４０により箇所ｂ１・ｂ２を剪断し、長さ精整剪断機５０により箇所ｃ１・ｃ２・ｃ３・ｃ４を剪断すること等を暫定的に定める。演算制御手段６０は、そのほか、決定した各箇所で実際に剪断が行えるように板材Ａの送り量等をコントロールする機能をも果たす。
【００２８】
なお、平面形状認識手段２０はたとえば、板材Ａの送り量を逐次に把握するためのセンサ（図示省略）と、その送り量に対応づけて各位置での縁部の位置を検知する一次元の光学センサ（同）、さらには、それらのセンサによる検知信号をもとに平面形状データ等を編集する演算部（同）などとを組み合わせることにより構成する。
【００２９】
剪断箇所の精度向上のための第二の構成は、平面形状認識手段２０の出口と各精整処理手段（剪断機３０・４０・５０）の入口とに、図１のとおり温度センサ２５・３５・４５・５５をそれぞれ設け、それらの出力を演算制御手段６０に伝えるようにしたことである。平面形状認識手段２０によって板材Ａの平面形状データを得たのち実際に剪断を行うまでには、板材Ａには６００〜７００℃程度の温度降下が生じ、寸法も相当に収縮する。そこで演算制御手段６０は、平面形状を計測した時点（基準時）と各精整処理を行う時点（精整時）とについて板材Ａの温度をセンサ２５・３５等に測定させ、両者の差（基準時と各精整時との間の温度降下幅）を求めたうえ、板材Ａの各部の収縮長さを計算するのである。そうした収縮長さを考慮して、演算制御手段６０は、前記のように暫定的に定める板材Ａの剪断箇所に補正を加え、板材Ａが各剪断機３０・４０・５０の直前にきたとき、そこでの板材Ａの剪断箇所を最終決定する。そして演算制御手段６０は、決定した各剪断箇所が各剪断機３０・４０・５０の剪断処理部（剪断等のマシン３２・４２・４３・４４・５２の各刃物の位置）に一致させるよう、クロップ検出部３１・アライニング部４１・測長部５１により板材Ａの送り等をコントロールし、当該一致をさせたうえで剪断を実行させる。
【００３０】
温度センサ２５・３５・４５・５５としては、たとえば、高温測定を行いやすい非接触式の放射温度計を使用する。このような温度センサによって板材Ａの基準時における温度と精整時における温度とが検出され、その間の温度降下が明らかになると、その値（温度降下の幅）に板材Ａの熱膨張係数と該当部分の寸法とを乗じれば、該当部分の収縮長さが求められる。
【００３１】
剪断箇所の精度を高めるための第三の構成は、クロップ剪断機３０のうち板材Ａの先端を検出して送り量を調整するクロップ検出部３１に、板材Ａの先端の高さを検出する先端高さ検出部３１ａを設け、この信号をも演算制御手段６０に送ってクロップ剪断の精度向上に役立たせることである。クロップ剪断機３０が切り落とす板材Ａのクロップ（前後端部）の付近には、板材Ａの温度や応力の不均一分布に起因して図２（ａ）のような上反りが発生しやすく、その発生時には、平面形状データとしてのクロップ付近の寸法Ｌ1と実際の寸法Ｌ0とが相違することになる。そこで、先端高さ検出部３１ａによって板材Ａの先端Ａｘの高さｈを検出し、その高さｈをもとに寸法Ｌ0・Ｌ1間の差を推定し、それに応じた補正をすることによってクロップ剪断の箇所を決定するのである。なお、上反りの範囲である長さＬ1は、圧延機・圧延条件・板材Ａの材質・厚さ等によってほぼ決まっているので、蓄積したデータをあてはめることができる。そのため、特定の圧延機・圧延条件で得た特定種類の板材Ａについてその先端Ａｘの高さｈが分かれば、上反りによる板材Ａの長さ変化を適切な精度で求められる。
【００３２】
先端高さ検出部３１ａの具体的構成は、受光素子であるフォトダイオードを一次元に密に配列した光学的センサを、長手方向を上下に向けて搬送テーブル６の片側（左右いずれか）に配置し（図２（ａ）を参照）、それと対向する側に、やはり上下に向けた投光機器を配置したものである。板材Ａの先端Ａｘがこの検出部３１ａを通ると、投光機器からの光の一部が板材Ａにて遮られることから、その先端Ａｘの通過が光学的センサにて検出される。こうして得た高さｈに関するデータをもとに、演算制御手段５０は、板材Ａの上反りを図２（ａ）のように円弧に近似し、上反りによる板材Ａの長さ変化δ（＝Ｌ0−Ｌ1）をつぎの計算式によって演算する。
δ ＝ （Ｌ1 2＋ｈ2）tan-1（ｈ／Ｌ1）／ｈ−Ｌ1
【００３３】
なお、差δを求めるためのこの計算式は、板材Ａの先端付近を抽象した図２（ｂ）に基づいてつぎのように導かれるものである。まず、三角形ＯＳＴが三角形ＳＵＶと相似であることから、辺ＯＳの長さ、すなわち板材Ａのうち上反りした部分の円弧（近似円弧）の半径ｒは、
ｒ ＝ （Ｌ1 2＋ｈ2）／２ｈ
である。一方、角度ＳＯＵの大きさθ（rad）は、角度ＵＳＶの２倍に等しく、
θ ＝ ２tan-1（ｈ／Ｌ1）
であるから、上反り部分の円弧の長さ、すなわち図２（ａ）にいう長さＬ0は、
となる。したがって、これとＬ1との差δは、上の式のとおりとなる。
ただし、上反りによる板材Ａの長さ変化は、その先端の高さとともに、上反りした部分（先端以外）の各点の高さや水平位置、または曲率等に関するデータをも基礎にして求めるのも好ましい。
【００３４】
以上に述べた精整装置１０では、板材Ａの精整処理に関してつぎのような利点がある。すなわち、
a) ホットレベラー４による矯正処理を受けた直後の、平坦度の高い板材Ａについて平面形状を計測するので、板材Ａについて正確な把握ができる。したがって、その後の精整処理等において、誤った平面形状データに基づく不慮のエラーが生じがたい。
b) 平面形状を計測した基準時からの温度降下による板材Ａの寸法変化を、基準時温度を検出する温度センサ２５の信号と精整時温度を検出する各温度センサ２５・３５・４５の信号とに基づいて演算し、これを補正に用いるため、温度降下による誤差が生じがたい。
c) 板材Ａのクロップを剪断する際には、クロップ付近に生じやすい上反りを考慮した補正をも行うので、上反りに起因した長さの誤差も抑制される。
【００３５】
図３および図４には、発明の実施についての他の形態を示す。図３は、板材Ａの精整装置１０’とその前後の設備配置を示す平面図であり、図４は、精整装置１０’が扱う板材Ａの一つについて経過時間と温度との関係を示す線図である。
【００３６】
図３の装置１０’も、熱間圧延された厚鋼板（厚さが約４．５〜５０ｍｍ程度のもの）を板材Ａとして同様の精整処理をするものである。圧延ラインとしての搬送テーブル２に沿って加熱炉１や圧延機３、ホットレベラー４、平面形状認識手段２０を配置していること、圧延ラインの下流にクーリングベッド５があり、それに続く剪断ラインとしての搬送テーブル６に沿って、クロップ剪断機３０・幅精整剪断機４０・長さ精整剪断機５０およびコールドレベラー７を配置していることなど、図１に示した精整装置１０と同じである。図３の精整装置１０’では、図１の装置１０と相違のない部分に同一の符号を付け、説明の繰り返しを省略することとする。
【００３７】
図３の精整装置１０’が図１の装置１０と相違する点は、精整処理手段である剪断機３０・４０・５０のそれぞれに温度センサを配置することに代えて、図示のとおり時間検出器２６を設けたことにある。時間検出器２６には、板材Ａのそれぞれについて、形状認識手段２０に設けた温度センサ２５による基準時温度の検出位置から各剪断機３０・４０・５０の入口位置に達するまでの経過時間を測定させ、それを演算制御手段６０に入力させる。各剪断機３０・４０・５０の入口位置に板材Ａが到達したことは、たとえば各位置にリミットスイッチを配置すること等により検知させるとよい。時間検出器２６を当該各リミットスイッチ等の信号に連動させて機能させれば、上記した経過時間の測定が可能になる。
【００３８】
材質および厚さが等しい板材Ａを、気温がほぼ同じ季節に、クーリングベッド５等での冷却方法を変更することなくホットレベラー４以降に搬送する場合、温度降下のしかたはほぼ一定であり、たとえば図４の曲線ＴAにしたがう。このような曲線（またはそれに相当する温度と経過時間との関係）に関するデータを、冷却状況や板材Ａの材質・厚さ、冷却開始時の温度（基準時温度）のそれぞれに対応させて演算制御手段６０に多数記憶させておき、条件に合わせて当該曲線等を選定させたうえ、上記のように測定して得た経過時間をあてはめることによって、図３の各剪断機３０・４０・５０の入口位置における板材Ａの各温度（精整時温度）を適切な精度で推定できるわけである。
【００３９】
こうして基準時温度を実測するとともに精整時温度を推定すれば、演算制御手段６０は、板材Ａについて平面形状を計測した時点から各剪断機３０・４０・５０で精整処理するまでの板材Ａの収縮を把握でき、これを各剪断機３０・４０・５０における剪断箇所の補正に採用することができる。そのため、図３の精整装置１０’においても、温度降下に起因する精整処理箇所のエラーが生じがたい。図１の例で使用した温度センサ３５・４５・５５が不要であることから、図３の精整装置１０’にはコスト上のメリットも付随する。
【００４０】
温度センサの必要数をさらに削減するとすれば、図３の精整装置１０’において平面形状認識手段２０に付設した温度センサ２５を取りやめ、これに代えて、圧延機３とホットレベラー４との間に設けられている温度センサ３ａを使用するのもよい。そのセンサ３ａが検出する板材Ａの初期温度、すなわちホットレベラー４に入る前の温度を演算制御手段６０に伝え、同手段６０が、その初期温度と時間検出器２６が検出する経過時間とから、板材Ａについて平面形状を計測した時点から各剪断機３０・４０・５０で精整処理するまでの板材Ａの温度降下および収縮長さを推定するのである。推定した収縮長さをもとに各剪断機３０・４０・５０における剪断箇所を補正すれば、精度の高い好ましい箇所で板材Ａの剪断が行える。
【００４１】
【発明の効果】
請求項１に記載した板材の精整方法によれば、板材の平面形状をつねに正確に計測でき、その板材に対する精整処理等を安定した高い精度で行うことが可能である。ホットレベラーによって平坦にされたばかりの板材について平面形状を計測するからであり、また、精整処理を行うまでの収縮長さを考慮して精整処理箇所を決定するからでもある。
【００４２】
請求項２に記載の精整方法によれば、とくに、板材の温度計測の必要回数を減らすことができ、温度計測に要するコストを削減することができる。温度計測の必要回数を減らせるのは、板材の温度降下を、一つの実測温度と、その実測の時点から精整処理時点までの経過時間とによって推定するからである。
【００４３】
請求項３に記載した板材の精整装置によれば、請求項１に示した精整方法を実施することができ、したがって、板材の平面形状をつねに正確に計測でき、その板材に対する精整処理等を安定した高い精度で行うことができる。
【００４４】
請求項４に記載した板材の精整装置では、請求項２に示した精整方法を実施することができ、したがって、板材の温度計測の必要回数が少なく、当該計測に要するコストが低い。
請求項５の精整装置なら、専ら精整処理のために用いる温度センサは配置する必要がないので、板材の温度計測の回数がさらに少なく、コスト上とくに有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の実施についての一形態として、板材Ａに対する精整装置１０とその前後の設備配置を示す平面図である。
【図２】図２（ａ）・（ｂ）は、先端部（クロップ）付近が上反りした板材Ａについて寸法関係等を示す概念図である。
【図３】発明の実施についての他の形態を示す図で、板材Ａの精整装置１０’とその前後の設備配置を示す平面図である。
【図４】精整装置１０’が扱う板材Ａの一つについて経過時間と温度との関係を示す線図である。
【符号の説明】
２・６ 搬送テーブル
３ 熱間圧延機
４ ホットレベラー
５ クーリングベッド
１０・１０’ 精整装置
２０ 平面形状認識手段
３０ クロップ剪断機（精整処理手段）
４０ 幅精整剪断機（精整処理手段）
５０ 長さ精整剪断機（精整処理手段）
６０ 演算制御手段
２５・３５・４５・５５・３ａ 温度センサ
２６ 時間検出器
Ａ 板材
【発明の属する技術分野】
請求項に係る発明は、鋼板をはじめとする板材の製造過程において、板材の平坦度を矯正等するとともに剪断機等で板材の長さや幅を整える、板材の精整方法および精整装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
圧延工程を経由させて製造した鋼板等の板材は、その平坦度を矯正されるとともに、長さ方向および幅方向に切断され縦・横の寸法を整えられることによって製品にされる。すなわち、剪断（シャーリング）や機械加工（ミーリング）を含むいわゆる精整処理（仕上げ工程）を経て、所定寸法の製品にされる。
【０００３】
精整処理の主要工程である板材の剪断作業は、従来、レーザー光線や水銀灯などの光線ラインマーカーによる光マークを目安に用いる作業員の操作によって行われてきた。光線ラインマーカーによる光マークとして鋼板の上面に剪断線を表示し、その箇所に剪断手段の剪断部（刃物の位置）を一致させたうえで剪断を行うのである。しかし、このようにするには位置合わせ等の作業に熟練が必要であり、作業員の技能の優劣によってクロップ長さの精度や剪断作業の所要時間が異なり、生産効率の低下や製品の剪断不良が発生する場合もあった。
【０００４】
これに対し、下記の特許文献１・２などには、鋼板のクロップ（前端および後端にある不整形の部分）の剪断、または両側の縁部（いわゆる耳の部分）の剪断を自動的に行って上記の不都合を解消するという提案がなされている。それらの概要は、熱間圧延により製造した鋼板のプロフィル（外形）を平面形状認識手段によって計測し、その計測結果をもとに当該鋼板の剪断箇所を決定し、鋼板位置の検出手段や移動量の検出手段を用いながらその決定した箇所に鋼板の位置合わせをして剪断をする、というものである。
【特許文献１】
特許第３３６１６８１号公報
【特許文献２】
特許第３３５９４８７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記した特許文献１・２では、鋼板のプロフィルを計測する平面形状認識手段は、鋼板の圧延ラインの後にあるクーリングベッド（冷却床）の、さらに下流側に設置される。これは、圧延後に鋼板の温度が十分に下がったのちに平面形状を計測することにほかならないので、計測後は温度降下による鋼板の長さ変化がほとんどなく、したがって計測結果をそのまま剪断箇所の決定に使用できる。そのため、簡単なデータ処理によって精整処理作業の自動化が実現されるという利点がある。
【０００６】
しかし、熱間圧延された板材は、時間が経過して冷却が進むにつれ、温度や内部応力の分布に起因して、前後の端部（クロップの付近）に上反りが発生するなど変形を起こしやすい。そのため、上記のように板材の温度が下がったのちにその平面形状を計測する場合には、その板材の正確な外形や寸法を認識できない可能性が高くなる。平面形状認識手段は、搬送テーブルの上方等から、水平な搬送面上に投影される板材の周縁の位置を検出するものであるから、板材の三次元的な変形を把握することができないのである。
【０００７】
平面形状認識手段による計測結果は、その板材の外形や寸法・重量等を直接・間接に示すもので、剪断箇所等を決定するうえでの極めて重要なデータである。したがって、同手段によって上記のとおり正確な形状・寸法を計測できない場合があるということは、その後に行う精整処理や重量計算等を十分な精度で行うことが全く不可能にもなり得ることに直結する。
【０００８】
請求項に係る発明は、以上の点を考慮してなしたもので、板材についてつねに正確な形状を把握でき、精整処理等を安定した高い精度で行うことを可能にする精整方法および精整装置を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載した板材の精整方法は、熱間圧延され冷却された板材につき、精整処理手段により寸法（長さ・幅）を整える板材の精整方法であって、板材における精整処理箇所を、
a) ホットレベラーを出たのちクーリングベッドに入る前の板材について計測した平面形状データをもとに、
b) 平面形状を計測した上記の時点と精整処理を行う時点との間での、板材の温度降下に基づく収縮長さ（収縮寸法）を考慮して決定する
ことを特徴とする。
なお、上にいう「板材」とは、鉄鋼や非鉄金属にてなるものを含む種々の板状材料をさす。「冷却された板材」は、クーリングベッドを経由したのちの板材をさし、常温にまで冷却されたものには限らない。「精整処理手段」は、板材を切断する剪断手段や、板材の端面を削り取るミーリング手段等をいう。「精整処理箇所」は、剪断箇所やミーリングを行う箇所をさす。また、板材の「平面形状」とは、板材の周縁の形状（外形）をいい、その形状に関する寸法を含む。このような点は、上記および他の請求項において同様とする。
【００１０】
この精整方法によれば、板材の平面形状をつねに正確に計測でき、その板材に対する精整処理等を安定した高い精度で行うことができる。
【００１１】
板材の平面形状をつねに正確に計測することができるのは、この精整方法が、上記a)のとおり、ホットレベラーを出たのちクーリングベッドに入る前の板材について平面形状を計測するものだからである。ホットレベラーは、熱間圧延が終わってまもない高温状態の板材について平坦度を高めるための装置であり、クーリングベッドは板材を空冷するものである。したがって、上記のa)は、ホットレベラーにより平坦にされたばかりであって冷却の進行により変形が発生する前の板材について平面形状を計測することにほかならない。板材の平坦度が極めて高い時点においてその平面形状を計測するのであるから、正確な計測結果が得られることは言うまでもない。こうして得た平面形状データに基づく以上、その後に行う精整処理や重量計算等を十分な精度で行えるのも当然である。
【００１２】
精整処理等を高精度に行えるのは、上記b)のとおり収縮長さを考慮して精整処理箇所を決定するからでもある。板材の平面形状を上記a)のようにクーリングベッドの前で計測する場合、クーリングベッド等での冷却の進行により、温度降下による長さの収縮が必ず相当程度発生する。鋼板の場合、長さ１０ｍのものが１００℃低下するごとに約１０ｍｍの収縮を起こすので、精度に及ぼす影響は大きい。しかしながら、請求項の精整方法では、平面形状を計測した時点と精整処理を行う時点との間での板材の温度降下に基づく収縮長さを考慮し、そのうえで精整処理箇所を決定するので、温度降下による収縮の影響によって精整処理の精度が低下することが避けられる。なお、精整処理箇所の決定は、別途入力された所要製品の寸法等に関する情報をも重ねて考慮することにより好適に行える。
【００１３】
請求項２に記載した板材の精整方法はとくに、前記b)の温度降下を、上記両時点（平面形状を計測した時点と精整処理を行う時点）での実測にはよらず、平面形状を計測した時点またはそれより前（板材の搬送経路における上流）の時点での実測温度と、それ以降、精整処理を行う時点までの経過時間とによって推定することを特徴とする。
【００１４】
この精整方法によれば、板材の温度計測の必要回数を減らすことができ、温度の計測に要するコストを削減することができる。温度計測の必要回数を減らせるのは、先にb)に述べた温度降下を、一つの実測温度と、その実測の時点から精整処理時点までの経過時間とによって推定するからである。冷却の方法や状況（季節ごとの冷却強さなど）のほか、板材の材質や厚さ、および一つの実測温度が決まれば、その板材については経過時間と温度降下との関係がほぼ決まるため、この方法によっても十分な精度で上記の温度降下を推定でき、もって精整処理箇所を正確に決定できる。板材の温度計測は、接触式の温度センサを用いる場合には板材の移動にともなって長期の安定計測が難しく、非接触の温度センサを用いる場合にはセンサ自体が高価であるため、いずれの場合にも低コストでの計測が難しい。その点、経過時間を計測して温度降下幅を推定することは、コスト的に極めて有利である。
【００１５】
板材の温度降下は時間に対し直線的な関係にしたがって変化するわけではない（図４を参照）ので、二時点の間の経過時間を用いて温度降下を推定する場合、ある時点での実測温度をもデータとすることが精度上必要である。実測温度は、上記二時点のうち後の方である精整処理を行う時点で計測して採用データとすることも可能だが、上記したとおり、平面形状を計測した時点かそれよりも前の時点で実測温度を計測する方が有利である。板材の温度は、平面形状を計測した時点かそれよりも前の時点では温度そのものが高くて時間あたりの変化が大きいのに対し、精整処理を行う時点（つまりクーリングベッドを経た後）では時間あたりの変化が小さい（図２を参照）ことから、前者において温度を実測する方が温度降下の推定に関する精度が格段に高くなるからである。
【００１６】
請求項３に記載した板材の精整装置は、熱間圧延され冷却された板材につき、精整処理手段により寸法を整える板材の精整装置であって、下記を含めて構成したものである。
・ 圧延機の下流にあるホットレベラーの直後位置に、板材の平面形状認識手段とともに板材の基準時温度のセンサを設け、
・ 精整処理手段の位置（その直前部分を含む）に板材の精整時温度のセンサを付設し、
・ 平面形状認識手段が計測した板材の平面形状と、その板材につき上記二つのセンサによって測定される上記各位置間での温度降下とに基づいて当該板材の精整処理箇所を決定し、決定した箇所が精整処理手段の処理部（刃物の位置等）に一致するようにその板材または精整処理手段の位置（相対位置）を操作する演算制御手段を設ける。
【００１７】
この精整装置では、請求項１に示した精整方法を実施することができる。つぎのようにして板材の精整処理を行えるからである。
▲１▼ ホットレベラーの直後位置に設けた平面形状認識手段により、ホットレベラーにて平坦にされた板材について平面形状を計測する。また、やはりホットレベラーの直後位置に設けた上記のセンサにより、板材の基準時温度を検出する。
▲２▼ 計測した平面形状を、演算制御手段が、その板材における精整処理箇所の決定のための基礎データとして記憶する。
▲３▼ その板材を、クーリングベッドにおいて冷却したうえ、精整処理手段に向けて送る。
▲４▼ 精整処理手段に付設したセンサによって、板材の精整時温度を検出する。
▲５▼ 上記▲１▼・▲４▼の検出により測定される板材の温度降下（基準時温度と精整時温度の差）に基づいて、演算制御手段が、温度降下による長さの収縮量を求め、上記▲２▼で記憶した基礎データにこれを含めて（別途入力された所要製品の寸法等に関する情報をも重ね合わせて）精整処理箇所を決定する。
▲６▼ 板材を搬送等する手段や精整処理位置を調整する手段を上記の演算制御手段が操作し、上記▲５▼で決定した精整処理箇所を精整処理手段の処理部（刃物の位置等）に一致させたうえ、精整処理手段によってその板材を精整処理する。
【００１８】
請求項１等に記載した精整方法を実施できることから、この装置によれば、板材の平面形状をつねに正確に計測でき、その板材に対する精整処理等を安定した高い精度で行うことができる。
【００１９】
請求項４に記載した板材の精整装置は、熱間圧延され冷却された板材につき、精整処理手段により寸法を整える板材の精整装置であって、下記を含めて構成したものである。
・ 圧延機の下流にあるホットレベラーの直後位置に、板材の平面形状認識手段とともに板材の基準時温度のセンサを設け、
・ 一の（つまりある特定の）板材が上記センサによる温度（基準時温度）の検出位置から精整処理手段に達するまでの経過時間を測定する時間検出器を付設し、
・ 上記温度のセンサおよび時間検出器の検出データにより、平面形状認識手段の位置から精整処理手段の位置に達するまでの板材の温度降下を導き、当該温度降下と上記平面形状認識手段が計測した板材の平面形状とに基づいて当該板材の精整処理箇所を決定し、決定した箇所が精整処理手段の処理部に一致するようにその板材または精整処理手段の位置を操作する演算制御手段を設ける。
【００２０】
この精整装置では、請求項２に示した精整方法を実施することができる。上記▲１▼〜▲６▼と同様の手順であって、うち▲４▼および▲５▼を下記の▲４▼’および▲５▼’に代えるものにより、板材の精整処理を円滑に行えるからである。
▲４▼’ 板材の精整時温度を検出することに代えて、上記の時間検出器が、当該板材が基準時温度の検出位置から精整処理手段に達するまでの経過時間を測定する。
▲５▼’ 演算制御手段が、前記▲１▼で検出（つまり実測）された板材の基準時温度と、上記▲４▼’で測定した経過時間とから、平面形状を計測した時点と精整処理を行う時点との間での板材の温度降下を推定する。この推定はたとえば、クーリングベッド等での冷却方法・冷却状況と板材の材質・厚さ、および冷却前の基準時温度をパラメータとする、経過時間と板材の温度（温度降下）との関係（たとえば図４の曲線ＴA）を演算制御手段が記憶しておき（またはそのつど演算し）、該当値を導き出すことによって行う。こうして温度降下を推定すると、板材の相当する収縮長さを求め、これを▲２▼のデータ（および所要製品の情報等）とともに演算過程に含めることにより、精整処理箇所を決定する。
請求項２に記載した精整方法を実施できることから、この装置では、板材の温度計測の必要回数が少なく、当該計測に要するコストが低い。
【００２１】
請求項５に記載した精整装置は、熱間圧延され冷却された板材につき、精整処理手段により寸法を整える板材の精整装置であって、下記を含めて構成したものである。
・ 圧延機とその下流にあるホットレベラーとの間に板材の初期温度のセンサを配置するとともに、ホットレベラーの直後位置に板材の平面形状認識手段を設け、
・ 一の板材が上記センサによる温度（初期温度）の検出位置から平面形状認識手段に達するまで、および、その板材が同じ温度（初期温度）の検出位置から精整処理手段に達するまでの各経過時間を測定する時間検出器を付設し、
・ 上記温度（初期温度）のセンサおよび時間検出器の検出データにより、平面形状認識手段の位置から精整処理手段の位置に達するまでの板材の温度降下を導き、当該温度降下と上記平面形状認識手段が計測した板材の平面形状とに基づいて当該板材の精整処理箇所を決定し、決定した箇所が精整処理手段の処理部に一致するようにその板材または精整処理手段の位置を操作する演算制御手段を設ける。
【００２２】
この精整装置によっても、請求項２に示した精整方法を実施できる。前記▲１▼〜▲６▼と同様の手順であって、その▲１▼、▲４▼および▲５▼を下記の▲１▼”、▲４▼”および▲５▼”に代えるものにより、板材の精整処理を円滑に行えるからである。
▲１▼” 圧延機とホットレベラーとの間に配置したセンサにより、板材の初期温度を検出する。また、ホットレベラーの直後位置に設けた平面形状認識手段により、平坦にされた状態の板材につき平面形状を計測する。
▲４▼” 板材の精整時温度を検出することに代えて、上記の時間検出器が、当該板材が上記初期温度の検出位置から平面形状認識手段に達するまで、および、初期温度の検出位置から精整処理手段に達するまでの各経過時間を測定する。
▲５▼” 演算制御手段が、上記▲１▼”で検出（つまり実測）された板材の初期温度と、上記▲４▼”で測定された経過時間とから、平面形状を計測した時点から精整処理を行う時点までの板材の温度降下を推定する。この推定は、基本的には前記▲５▼’に準じて行うが、ここでは、初期温度の実測値と、初期温度の検出位置から平面形状認識手段に達するまでの経過時間と、同じ初期温度の検出位置から精整処理手段に達するまでの経過時間とを用い、平面形状を計測した時点および精整処理を行う時点での各温度を求めたうえ、両温度の差として温度降下を導き出すとよい。こうして温度降下を推定すると、板材の相当する収縮長さを求め、それを演算過程に含めて適切な精整処理箇所を最終決定できる。
この精整装置でも、請求項２に記載した精整方法を実施できるため、板材の温度計測の必要回数が少なく、当該計測に要するコストが低い。圧延機とホットレベラーとの間には、レベリング条件の決定等のために本来的に板材用の温度センサが配置されることから、この請求項の装置によれば、専ら精整処理のための温度センサは一つも配置する必要がなく、したがってコスト上とくに有利だといえる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
発明の実施についての一形態を図１および図２に示す。図１は、板材Ａに対する精整装置１０とその前後の設備配置を示す平面図であり、図２（ａ）・（ｂ）は、先端部（クロップ）付近が上反りした板材Ａについて寸法関係等を示す概念図である。図示の例は、熱間圧延された厚鋼板（厚さが約４．５〜５０ｍｍ程度のもの）を板材Ａとして精整処理するラインを示している。
【００２４】
図１の設備配置を概説するとつぎのとおりである。まず、符号１は加熱炉、３は熱間圧延機、４はホットレベラーである。板材Ａは、加熱炉１において加熱され、圧延ラインとしての搬送テーブル２により搬送され、圧延機３で薄く延ばされたうえ、ホットレベラー４において平坦度（平面度）を矯正される。ホットレベラー４を出た直後の板材Ａの温度は通常、概ね８００〜９００℃である。圧延機３とホットレベラー４との間には、ホットレベラー４でのレベリング条件の決定用データを得るべく、図示のように温度センサ３ａ（たとえば非接触式・放射温度計）が配置されている。
熱間圧延とレベリングとを経た板材Ａは、図中右方のクーリングベッド（冷却床）５に載せられ、剪断ラインとしての搬送テーブル６寄りにゆっくりと送られる。クーリングベッド５を移動する間に、板材Ａは放冷して２００℃前後にまで温度降下する。
剪断ラインには、搬送テーブル６に沿って剪断のための三組の精整処理手段が配置されている。すなわち、クロップ剪断機３０と幅精整剪断機４０、および長さ精整剪断機５０である。クロップ剪断機３０は、板材Ａの先端を検出して送り量を調整するクロップ検出部３１と剪断部３２とを含むもので、板材Ａのうち、矩形状になっていない前後各端部（クロップ）を剪断する。幅精整剪断機４０は、板材Ａの幅方向位置等を調整するアライニング部４１と、板材Ａについて両側の縁部を剪断するダブルサイドシャー４２、所定幅に分割するように剪断するスリッター４３、および、両側の縁部端面を円筒状回転刃の側面で切削加工するエッジミーリングマシン４４を備え、板材Ａに対し長さ方向に加工を施してその幅を整える。長さ精整剪断機５０は、板材Ａの送り量を調整する測長部５１とディバイディングシャー５２とを含み、板材Ａに対し幅方向の剪断を行ってその長さを整える。
長さ精整剪断機５０の下流にはコールドレベラー７がある。上記のうち一または複数の精整処理手段によって剪断等された板材Ａは、搬送テーブル６によりコールドレベラー７に送られ、製品とされるべく平坦に仕上げられる。なお、搬送テーブル１および６は、図２（ａ）に示すように搬送用の多数のローラ６ａ等により構成されている。
なお、各剪断機やそれらを含む設備は、たとえばスリッター４３、エッジミーリングマシン４４を省いて簡略化した構成にし、あるいは他の剪断機（たとえば丸刃タイプの、板厚２５ｍｍ以下専用の高速エッジトリーマー）を追加した構成にすることもあり得る。
【００２５】
図１に示すこの精整装置１０は、各剪断機３０・４０・５０による剪断（精整処理）を板材Ａ中の適切な箇所で精度よく行うことができるよう、下記のように構成している。
【００２６】
第一に、板材Ａの平面形状（外形および寸法）を把握するための平面形状認識手段２０を、上記したホットレベラー４の直後の位置（ホットレベラー４の出口から５ｍ程度以内）に設置している。ホットレベラー４により平坦にされたばかりであって、クーリングベッド５等での冷却にともなう変形が発生していない板材Ａについて計測をすることにより、正確な平面形状データを得るためである。
【００２７】
平面形状認識手段２０が計測したデータは、各剪断機３０・４０・５０での剪断箇所を定めるべく演算制御手段６０に伝送する。演算制御手段６０は、伝送された平面形状データや、別途入力される製品所要寸法等から各剪断機３０・４０・５０による板材Ａの剪断箇所（精整処理箇所）を定める。たとえば、図１中の板材Ａについて、クロップ剪断機３０により箇所ａ１・ａ２を剪断し、幅精整剪断機４０により箇所ｂ１・ｂ２を剪断し、長さ精整剪断機５０により箇所ｃ１・ｃ２・ｃ３・ｃ４を剪断すること等を暫定的に定める。演算制御手段６０は、そのほか、決定した各箇所で実際に剪断が行えるように板材Ａの送り量等をコントロールする機能をも果たす。
【００２８】
なお、平面形状認識手段２０はたとえば、板材Ａの送り量を逐次に把握するためのセンサ（図示省略）と、その送り量に対応づけて各位置での縁部の位置を検知する一次元の光学センサ（同）、さらには、それらのセンサによる検知信号をもとに平面形状データ等を編集する演算部（同）などとを組み合わせることにより構成する。
【００２９】
剪断箇所の精度向上のための第二の構成は、平面形状認識手段２０の出口と各精整処理手段（剪断機３０・４０・５０）の入口とに、図１のとおり温度センサ２５・３５・４５・５５をそれぞれ設け、それらの出力を演算制御手段６０に伝えるようにしたことである。平面形状認識手段２０によって板材Ａの平面形状データを得たのち実際に剪断を行うまでには、板材Ａには６００〜７００℃程度の温度降下が生じ、寸法も相当に収縮する。そこで演算制御手段６０は、平面形状を計測した時点（基準時）と各精整処理を行う時点（精整時）とについて板材Ａの温度をセンサ２５・３５等に測定させ、両者の差（基準時と各精整時との間の温度降下幅）を求めたうえ、板材Ａの各部の収縮長さを計算するのである。そうした収縮長さを考慮して、演算制御手段６０は、前記のように暫定的に定める板材Ａの剪断箇所に補正を加え、板材Ａが各剪断機３０・４０・５０の直前にきたとき、そこでの板材Ａの剪断箇所を最終決定する。そして演算制御手段６０は、決定した各剪断箇所が各剪断機３０・４０・５０の剪断処理部（剪断等のマシン３２・４２・４３・４４・５２の各刃物の位置）に一致させるよう、クロップ検出部３１・アライニング部４１・測長部５１により板材Ａの送り等をコントロールし、当該一致をさせたうえで剪断を実行させる。
【００３０】
温度センサ２５・３５・４５・５５としては、たとえば、高温測定を行いやすい非接触式の放射温度計を使用する。このような温度センサによって板材Ａの基準時における温度と精整時における温度とが検出され、その間の温度降下が明らかになると、その値（温度降下の幅）に板材Ａの熱膨張係数と該当部分の寸法とを乗じれば、該当部分の収縮長さが求められる。
【００３１】
剪断箇所の精度を高めるための第三の構成は、クロップ剪断機３０のうち板材Ａの先端を検出して送り量を調整するクロップ検出部３１に、板材Ａの先端の高さを検出する先端高さ検出部３１ａを設け、この信号をも演算制御手段６０に送ってクロップ剪断の精度向上に役立たせることである。クロップ剪断機３０が切り落とす板材Ａのクロップ（前後端部）の付近には、板材Ａの温度や応力の不均一分布に起因して図２（ａ）のような上反りが発生しやすく、その発生時には、平面形状データとしてのクロップ付近の寸法Ｌ1と実際の寸法Ｌ0とが相違することになる。そこで、先端高さ検出部３１ａによって板材Ａの先端Ａｘの高さｈを検出し、その高さｈをもとに寸法Ｌ0・Ｌ1間の差を推定し、それに応じた補正をすることによってクロップ剪断の箇所を決定するのである。なお、上反りの範囲である長さＬ1は、圧延機・圧延条件・板材Ａの材質・厚さ等によってほぼ決まっているので、蓄積したデータをあてはめることができる。そのため、特定の圧延機・圧延条件で得た特定種類の板材Ａについてその先端Ａｘの高さｈが分かれば、上反りによる板材Ａの長さ変化を適切な精度で求められる。
【００３２】
先端高さ検出部３１ａの具体的構成は、受光素子であるフォトダイオードを一次元に密に配列した光学的センサを、長手方向を上下に向けて搬送テーブル６の片側（左右いずれか）に配置し（図２（ａ）を参照）、それと対向する側に、やはり上下に向けた投光機器を配置したものである。板材Ａの先端Ａｘがこの検出部３１ａを通ると、投光機器からの光の一部が板材Ａにて遮られることから、その先端Ａｘの通過が光学的センサにて検出される。こうして得た高さｈに関するデータをもとに、演算制御手段５０は、板材Ａの上反りを図２（ａ）のように円弧に近似し、上反りによる板材Ａの長さ変化δ（＝Ｌ0−Ｌ1）をつぎの計算式によって演算する。
δ ＝ （Ｌ1 2＋ｈ2）tan-1（ｈ／Ｌ1）／ｈ−Ｌ1
【００３３】
なお、差δを求めるためのこの計算式は、板材Ａの先端付近を抽象した図２（ｂ）に基づいてつぎのように導かれるものである。まず、三角形ＯＳＴが三角形ＳＵＶと相似であることから、辺ＯＳの長さ、すなわち板材Ａのうち上反りした部分の円弧（近似円弧）の半径ｒは、
ｒ ＝ （Ｌ1 2＋ｈ2）／２ｈ
である。一方、角度ＳＯＵの大きさθ（rad）は、角度ＵＳＶの２倍に等しく、
θ ＝ ２tan-1（ｈ／Ｌ1）
であるから、上反り部分の円弧の長さ、すなわち図２（ａ）にいう長さＬ0は、
ただし、上反りによる板材Ａの長さ変化は、その先端の高さとともに、上反りした部分（先端以外）の各点の高さや水平位置、または曲率等に関するデータをも基礎にして求めるのも好ましい。
【００３４】
以上に述べた精整装置１０では、板材Ａの精整処理に関してつぎのような利点がある。すなわち、
a) ホットレベラー４による矯正処理を受けた直後の、平坦度の高い板材Ａについて平面形状を計測するので、板材Ａについて正確な把握ができる。したがって、その後の精整処理等において、誤った平面形状データに基づく不慮のエラーが生じがたい。
b) 平面形状を計測した基準時からの温度降下による板材Ａの寸法変化を、基準時温度を検出する温度センサ２５の信号と精整時温度を検出する各温度センサ２５・３５・４５の信号とに基づいて演算し、これを補正に用いるため、温度降下による誤差が生じがたい。
c) 板材Ａのクロップを剪断する際には、クロップ付近に生じやすい上反りを考慮した補正をも行うので、上反りに起因した長さの誤差も抑制される。
【００３５】
図３および図４には、発明の実施についての他の形態を示す。図３は、板材Ａの精整装置１０’とその前後の設備配置を示す平面図であり、図４は、精整装置１０’が扱う板材Ａの一つについて経過時間と温度との関係を示す線図である。
【００３６】
図３の装置１０’も、熱間圧延された厚鋼板（厚さが約４．５〜５０ｍｍ程度のもの）を板材Ａとして同様の精整処理をするものである。圧延ラインとしての搬送テーブル２に沿って加熱炉１や圧延機３、ホットレベラー４、平面形状認識手段２０を配置していること、圧延ラインの下流にクーリングベッド５があり、それに続く剪断ラインとしての搬送テーブル６に沿って、クロップ剪断機３０・幅精整剪断機４０・長さ精整剪断機５０およびコールドレベラー７を配置していることなど、図１に示した精整装置１０と同じである。図３の精整装置１０’では、図１の装置１０と相違のない部分に同一の符号を付け、説明の繰り返しを省略することとする。
【００３７】
図３の精整装置１０’が図１の装置１０と相違する点は、精整処理手段である剪断機３０・４０・５０のそれぞれに温度センサを配置することに代えて、図示のとおり時間検出器２６を設けたことにある。時間検出器２６には、板材Ａのそれぞれについて、形状認識手段２０に設けた温度センサ２５による基準時温度の検出位置から各剪断機３０・４０・５０の入口位置に達するまでの経過時間を測定させ、それを演算制御手段６０に入力させる。各剪断機３０・４０・５０の入口位置に板材Ａが到達したことは、たとえば各位置にリミットスイッチを配置すること等により検知させるとよい。時間検出器２６を当該各リミットスイッチ等の信号に連動させて機能させれば、上記した経過時間の測定が可能になる。
【００３８】
材質および厚さが等しい板材Ａを、気温がほぼ同じ季節に、クーリングベッド５等での冷却方法を変更することなくホットレベラー４以降に搬送する場合、温度降下のしかたはほぼ一定であり、たとえば図４の曲線ＴAにしたがう。このような曲線（またはそれに相当する温度と経過時間との関係）に関するデータを、冷却状況や板材Ａの材質・厚さ、冷却開始時の温度（基準時温度）のそれぞれに対応させて演算制御手段６０に多数記憶させておき、条件に合わせて当該曲線等を選定させたうえ、上記のように測定して得た経過時間をあてはめることによって、図３の各剪断機３０・４０・５０の入口位置における板材Ａの各温度（精整時温度）を適切な精度で推定できるわけである。
【００３９】
こうして基準時温度を実測するとともに精整時温度を推定すれば、演算制御手段６０は、板材Ａについて平面形状を計測した時点から各剪断機３０・４０・５０で精整処理するまでの板材Ａの収縮を把握でき、これを各剪断機３０・４０・５０における剪断箇所の補正に採用することができる。そのため、図３の精整装置１０’においても、温度降下に起因する精整処理箇所のエラーが生じがたい。図１の例で使用した温度センサ３５・４５・５５が不要であることから、図３の精整装置１０’にはコスト上のメリットも付随する。
【００４０】
温度センサの必要数をさらに削減するとすれば、図３の精整装置１０’において平面形状認識手段２０に付設した温度センサ２５を取りやめ、これに代えて、圧延機３とホットレベラー４との間に設けられている温度センサ３ａを使用するのもよい。そのセンサ３ａが検出する板材Ａの初期温度、すなわちホットレベラー４に入る前の温度を演算制御手段６０に伝え、同手段６０が、その初期温度と時間検出器２６が検出する経過時間とから、板材Ａについて平面形状を計測した時点から各剪断機３０・４０・５０で精整処理するまでの板材Ａの温度降下および収縮長さを推定するのである。推定した収縮長さをもとに各剪断機３０・４０・５０における剪断箇所を補正すれば、精度の高い好ましい箇所で板材Ａの剪断が行える。
【００４１】
【発明の効果】
請求項１に記載した板材の精整方法によれば、板材の平面形状をつねに正確に計測でき、その板材に対する精整処理等を安定した高い精度で行うことが可能である。ホットレベラーによって平坦にされたばかりの板材について平面形状を計測するからであり、また、精整処理を行うまでの収縮長さを考慮して精整処理箇所を決定するからでもある。
【００４２】
請求項２に記載の精整方法によれば、とくに、板材の温度計測の必要回数を減らすことができ、温度計測に要するコストを削減することができる。温度計測の必要回数を減らせるのは、板材の温度降下を、一つの実測温度と、その実測の時点から精整処理時点までの経過時間とによって推定するからである。
【００４３】
請求項３に記載した板材の精整装置によれば、請求項１に示した精整方法を実施することができ、したがって、板材の平面形状をつねに正確に計測でき、その板材に対する精整処理等を安定した高い精度で行うことができる。
【００４４】
請求項４に記載した板材の精整装置では、請求項２に示した精整方法を実施することができ、したがって、板材の温度計測の必要回数が少なく、当該計測に要するコストが低い。
請求項５の精整装置なら、専ら精整処理のために用いる温度センサは配置する必要がないので、板材の温度計測の回数がさらに少なく、コスト上とくに有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の実施についての一形態として、板材Ａに対する精整装置１０とその前後の設備配置を示す平面図である。
【図２】図２（ａ）・（ｂ）は、先端部（クロップ）付近が上反りした板材Ａについて寸法関係等を示す概念図である。
【図３】発明の実施についての他の形態を示す図で、板材Ａの精整装置１０’とその前後の設備配置を示す平面図である。
【図４】精整装置１０’が扱う板材Ａの一つについて経過時間と温度との関係を示す線図である。
【符号の説明】
２・６ 搬送テーブル
３ 熱間圧延機
４ ホットレベラー
５ クーリングベッド
１０・１０’ 精整装置
２０ 平面形状認識手段
３０ クロップ剪断機（精整処理手段）
４０ 幅精整剪断機（精整処理手段）
５０ 長さ精整剪断機（精整処理手段）
６０ 演算制御手段
２５・３５・４５・５５・３ａ 温度センサ
２６ 時間検出器
Ａ 板材
Claims (5)
- 熱間圧延され冷却された板材について、精整処理手段により寸法を整える板材の精整方法であって、
板材における精整処理箇所を、ホットレベラーを出たのちクーリングベッドに入る前の板材について計測した平面形状データをもとに、平面形状を計測した上記の時点と精整処理を行う時点との間での、板材の温度降下に基づく収縮長さを考慮して決定することを特徴とする板材の精整方法。 - 上記の温度降下を、上記両時点での実測にはよらず、平面形状を計測した時点またはそれより前の時点での実測温度と、それ以降、精整処理を行う時点までの経過時間とによって推定することを特徴とする請求項１に記載した板材の精整方法。
- 熱間圧延され冷却された板材について、精整処理手段により寸法を整える板材の精整装置であって、
圧延機の下流にあるホットレベラーの直後位置に、板材の平面形状認識手段とともに板材の基準時温度のセンサが設けられ、
精整処理手段の位置に板材の精整時温度のセンサが付設されていて、
平面形状認識手段が計測した板材の平面形状と、その板材につき上記二つのセンサによって測定される上記各位置間での温度降下とに基づいて当該板材の精整処理箇所を決定し、決定した箇所が精整処理手段の処理部に一致するようにその板材または精整処理手段の位置を制御する演算制御手段が設けられている
ことを特徴とする板材の精整装置。 - 熱間圧延され冷却された板材について、精整処理手段により寸法を整える板材の精整装置であって、
圧延機の下流にあるホットレベラーの直後位置に、板材の平面形状認識手段とともに板材の基準時温度のセンサが設けられ、
一の板材が上記センサによる温度検出位置から精整処理手段に達するまでの経過時間を測定する時間検出器が付設されていて、
上記温度のセンサおよび時間検出器の検出データにより、平面形状認識手段の位置から精整処理手段の位置に達するまでの板材の温度降下を導き、当該温度降下と上記平面形状認識手段が計測した板材の平面形状とに基づいて当該板材の精整処理箇所を決定し、決定した箇所が精整処理手段の処理部に一致するようにその板材または精整処理手段の位置を制御する演算制御手段が設けられている
ことを特徴とする板材の精整装置。 - 熱間圧延され冷却された板材について、精整処理手段により寸法を整える板材の精整装置であって、
圧延機とその下流にあるホットレベラーとの間に板材の初期温度のセンサが配置されるとともに、ホットレベラーの直後位置に板材の平面形状認識手段が設けられ、
一の板材が上記のセンサによる温度検出位置から平面形状認識手段に達するまで、および、その板材が同じ温度検出位置から精整処理手段に達するまでの各経過時間を測定する時間検出器が付設されていて、
上記温度のセンサおよび時間検出器の検出データにより、平面形状認識手段の位置から精整処理手段の位置に達するまでの板材の温度降下を導き、当該温度降下と上記平面形状認識手段が計測した板材の平面形状とに基づいて当該板材の精整処理箇所を決定し、決定した箇所が精整処理手段の処理部に一致するようにその板材または精整処理手段の位置を制御する演算制御手段が設けられている
ことを特徴とする板材の精整装置。
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