JP4530915B2 - 板速度計 - Google Patents

Description

本発明は、圧延鋼板等の板の走行速度を精度よく測定することができるパージノズルを備えた板速度計に関するものである。

鋼板の圧延ラインにおいては、板厚を制御するために圧延ロールの入側と出側において鋼板速度を正確に測定する必要があり、従来からレーザ光線を用いた板速度計が設置されている。これはレーザ光線を鋼板表面に走行方向に傾斜させて照射し、反射光の周波数が走行速度に応じて変化するドップラー効果を利用して鋼板速度を測定する装置である。

ところが、圧延ロールには大量のクーラント液が噴射されるため、鋼板表面にはクーラント液の被膜が形成されている。このため鋼板表面におけるレーザ光線の反射状態が変動し、速度測定精度が低下する。そこで特許文献１に示されるように、パージエアが供給されるハウジングの内部にレーザ速度計を収納し、高圧のパージエアをノズルから鋼板表面に吹き付けてレーザ照射面からクーラント液を排除しながら速度測定する工夫が従来からなされている。

このパージエアは鋼板表面で必要な面圧（例えば８ｈPa)を確保しようとすると、３０ｍ/ｓ以上の流速が必要である。このため、パージノズルからの高圧空気の噴出に伴い９０ｄＢに近い大きな騒音が発生し、圧延機周辺の現場環境を悪化させていた。

また、高速圧延中は塑性加工により単位時間に発生する熱量が大きくなるためミストや水滴が多くなり、鋼板速度も速いために鋼板表面に形成されるクーラント液の密度は低くなるが、低速圧延時には逆に鋼板表面のクーラント液の密度は高くなり、レーザ照射面のみのパージ面圧を局所的に高めてもクーラント液の被膜を完全に排除することができない。従って従来はレーザ照射面のみならず、その周辺部分にも大量のパージエアを吹き付けていたため、大量の圧縮空気を消費し、動力費が嵩むという問題もあった。
特開２００２−２１４３４５号公報

従って本発明の主たる目的は、パージエアによる騒音を大幅に抑制しつつ、正確な速度測定が可能な板速度計を提供することである。また本発明の他の目的は、圧縮空気の消費量を抑制しつつ、鋼板速度が速い場合にも遅い場合にも常に正確な速度測定が可能な板速度計を提供することである。

上記の課題を解決するためになされた本発明は、パージエアが供給されるハウジングの内部にレーザ速度計を収納し、ハウジングの端部に設けた中空のパージノズルの内部から板の表面にレーザ光線を照射する板速度計において、パージノズルを先細のノズルとするとともに、この先細のノズルから噴出されるパージエアの外側位置における板表面上のパージエア面圧を確保するためのサイドパージノズルを、パージノズルの外側に設けたことを特徴とするものである。なお、サイドパージノズルによるサイドパージ領域を、ノズル中心を挟んで板進行方向の前後２箇所に形成するか、円周状に形成することが好ましい。

本発明によれば、パージノズルを先端が細く絞られたノズルとしてレーザ照射面近傍の半径１０mm程度と狭い領域の面圧を局所的に高め、またこの先細ノズルから噴出されるパージエアの外側位置、例えば半径３０〜５０ｍｍの領域におけるパージ面圧をサイドパージノズルによって確保するようにした。この結果、広範な面にパージ面圧を加えていた従来のものに比較して騒音が１０〜１５ｄＢも低下し、圧縮空気の消費量も半減した。しかも鋼板表面のクーラント液密度の高い低速圧延時においても、従来と同等の測定精度を確保することができた。

以下に、本発明の好ましい実施形態を説明する。
図１は本発明の実施形態を示す概略的な断面図であり、１は中空のハウジング、２はその内部に収納されたレーザ速度計、３は速度計測される板で、この実施形態では鋼板である。なお図１では上側だけを示したが、板速度計は板３の下面にも配置することが可能である。

レーザ速度計２自体は従来から知られているものであって、走行する板３の進行方向に対して数度傾けて２本のレーザ光線を板３に照射し、表面からの反射光をそれぞれ受光する。一方のレーザ光線はドップラー効果により周波数が高い側にシフトし、反対側のレーザ光線はドップラー効果により周波数が低い側にシフトすることを利用して、これらのシフト量から板３の走行速度を求めるものである。測定方法については様々な工夫がなされているが、本発明の要点ではないので説明を省略する。

ハウジング１の端部には、板３に向かって突出する中空のパージノズル４が設けられている。本発明ではパージノズル４は従来のようなストレートなノズルではなく、途中にテーパ部５を有し、基部よりも先端部の径が小さい先細のノズルとなっている。ハウジング１の上部にはパージエア供給口６が設けられており、供給された高圧空気はハウジング１の内部を通過し、パージノズル４の先端から板３の表面に噴出し、板３の表面に形成されたクーラント液の被膜を排除し、レーザ光線がクーラント液の被膜に影響されることなく反射されるようにしている。そのパージエアの噴出速度は、ノズル先端から１００ｍｍの位置で３０ｍ/ｓ以上とすることが好ましい。

このように本発明では先細のパージノズル４を使用し、レーザ照射面周辺のごく狭い領域、例えばレーザ光線の反射点を中心とした半径１０〜１５ｍｍ程度の狭い領域にパージエアを集中させる。好ましい実施形態では、先細のパージノズル４の先端径を２７ｍｍとして２７ｍｍ径の領域にパージエアを集中させている。この結果、クーラント液の被膜を排除するための面圧を確保するに要するパージエア量が大幅に減少するとともに、騒音レベルを低下させることができる。

しかし、先細で小口径のパージノズル４を使用すると、図２に示すように中心部は所定の面圧を確保できても、周縁部の面圧は従来ノズルを用いた場合よりも大幅に低下し、特にクーラント液の被膜密度の高い低速圧延時にはエアパージ能力が不足し、クーラント液の被膜によって速度測定精度が低下するおそれがある。この問題を回避するために、本発明ではパージノズル４の外側にサイドパージノズル７が設けられている。

サイドパージノズル７は先細のパージノズル４の中心の外側位置、例えば半径３０〜５０ｍｍの領域における板表面上のパージエア面圧を確保するためのものであり、図３に示すように少なくとも板３の走行方向の前後２箇所にサイドパージ領域８を形成するようにしても、図４に示すように円周状のサイドパージ領域８を形成するようにしてもよい。この実施形態では、サイドパージノズル７の前後両側に多数の細孔を直線状に形成して図３のようなサイドパージ領域８を形成形成している。サイドパージエアはサイドパージエア供給口９からサイドパージノズル７に供給される。

図５はこの実施形態における、板走行方向のパージエアの面圧分布を示すグラフである。図示のごとくサイドパージ面圧は先細のパージノズル４により形成される中心部面圧の８０％以上のレベルにあることが好ましい。エア噴出量を抑制しつつ高いサイドパージ面圧を得るためには、サイドパージノズル７からの噴出角度を板面の法線に対して４５°以下とすることが好ましく、この実施形態では噴出角度は３０°である。噴出角度が４５°を超えると板面でサイドパージ面圧を確保するために必要なエア噴出量が増加し、騒音低減効果が低下する。図５のように面圧ピークを板走行方向に二重に形成すれば、クーラント液の被膜密度の高い低速圧延時にも板表面からクーラント液の被膜を確実に排除し、従来と同様の高精度で板走行速度の測定が可能となる。

図１に示した構造の板速度計を鋼板の冷間圧延機のスタンド間に取りつけ、鋼板の走行速度を測定した。パージノズル４は全長５００ｍｍ、基部径５０ｍｍで途中のテーパ部により、先端径を２７ｍｍとした。サイドパージノズル７は一辺が５０ｍｍの正方形状のブロックであり、板進行方向の前後両端に直径２ｍｍの孔を１４個ずつ直線状に形成し、図３に示す通り走行方向の前後２箇所にサイドパージ領域８を形成した。

レーザ照射面の面圧は最大１０ｈＰａ，サイドパージ領域の面圧は最大９ｈＰａであり、サイドパージ面圧の最大位置は中心点から約４０ｍｍである。この結果、騒音が従来の９０ｄＢから７５ｄＢにまで大幅に低下し、た圧縮空気の消費量も約４割にまで削減された。しかも鋼板表面のクーラント液密度の高い低速圧延時においても、従来と同等の測定精度を確保することができた。

本発明の実施形態を示す概略的な断面図である。 パージノズルを先細のノズルとした場合の面圧分布を示すグラフである。 本発明の実施形態におけるサイドパージ領域を示す平面図である。 他の実施形態におけるサイドパージ領域を示す平面図である。 本発明の実施形態における面圧分布を示すグラフである。

符号の説明

１ ハウジング
２ レーザ速度計
３ 板（鋼板）
４ パージノズル
５ テーパ部
６ パージエア供給口
７ サイドパージノズル
８ サイドパージ領域
９ サイドパージエア供給口

Claims (3)

1. パージエアが供給されるハウジングの内部にレーザ速度計を収納し、ハウジングの端部に設けた中空のパージノズルの内部から板の表面にレーザ光線を照射する板速度計において、パージノズルを先細のノズルとするとともに、この先細のノズルから噴出されるパージエアの外側位置における板表面上のパージエア面圧を確保するためのサイドパージノズルを、パージノズルの外側に設けたことを特徴とする板速度計。
2. サイドパージノズルによるサイドパージ領域を、ノズル中心を挟んで板進行方向の前後２箇所に形成したことを特徴とする請求項１記載の板速度計。
3. サイドパージノズルによるサイドパージ領域を、ノズル中心の周囲に円周状に形成したことを特徴とする請求項１記載の板速度計。

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