JPH05231850A

JPH05231850A - 圧延材位置検出方法及び装置

Info

Publication number: JPH05231850A
Application number: JP4035350A
Authority: JP
Inventors: Satoru Takatsuka; 哲高塚; Kazuya Sukegawa; 一弥助川; Hiroshi Saeki; 博佐伯; Toshimitsu Shibayama; 利充芝山; Masayoshi Tagawa; 昌良田川
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-02-21
Filing date: 1992-02-21
Publication date: 1993-09-07

Abstract

(57)【要約】【目的】圧延材のロールセンターからのズレ量を測定す
る圧延材位置検出方法において、圧延材の板厚に影響を
受けることがなく精度良く検出できる構成を得る。【構成】圧延ロール１のロール端部８に超音波装置３の
超音波を送・受信する超音波探触子２を設け、ロール表
面を介して圧延材６に表面波を送信し圧延材６の板端か
らの反射エコーを受信するまでの時間を求める。この伝
幡時間より圧延材６の圧延ロール１のセンターからのズ
レ量を計算部４で測定・算出する。反射エコーのノイズ
原因となる圧延ロール１上の超音波探触子２と圧延材６
との間のクーラント冷却液を気体噴射機構５の気体噴射
にて除去する。また複数のロールに超音波探触子２を設
け、上記方法により求めた長手方向複数箇所のズレ量よ
り圧延材６の曲がり形状を算出して蛇行制御部９で精密
な蛇行制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱・冷間の圧延ライン
において、圧延材のロールセンターからのズレ量を測定
する圧延材位置検出方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱・冷間の圧延ラインにおいて、圧延材
は通板方向のロールセンターを通過させるのが装置の制
約上及び圧延材の仕上がり品質上好ましいことは周知で
あり、ロールセンターからのズレを修正する蛇行制御が
適用されている。

【０００３】従来の蛇行制御における圧延材ズレ量を測
定する方法としては、左右の圧延ロール軸受上に設けた
ロードセルにおいて、板がずれた量に比例して左右の荷
重分担が変化した荷重差から算出する方法や、ＩＴＶや
ＣＣＤカメラ等の光学式装置で圧延材のズレ量を測定す
る方法等があった。また最近では、超音波を用いて圧延
材の板幅や蛇行量を検出するものがある。

【０００４】上記従来技術について、荷重差を利用する
方法はロードセルの感度に限界があり、また圧延材幅方
向の温度分布や厚さの不均一によっても荷重差は生じる
ため、検出精度が十分に小さくなく、制御に十分な精度
ではなかった。

【０００５】一方、光学式装置を用いる方法は例えば特
開昭６０−２２３６０４記載の方法があるが、圧延材周
辺に存在する水・水蒸気と圧延材境界の判別が困難であ
った。したがって、水・水蒸気の存在するロール直近で
の測定を避け、２〜３ｍ程度離れた位置でしか測定出来
なかった。このことは、ロール部でのズレ量を制御する
のに直接の制御量を使えない制御系となり、制御の遅れ
誤差の発生となっていた。超音波を用いて圧延中の圧延
材の幅や蛇行量を測定する方法の例としては、特開昭６
１−６５１０８及び特開昭６２−２８９７０７に記載さ
れた方法がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】特開昭６１−６５１０
８に記載された方法は、サイドガイドに対向した位置で
圧延材の幅または蛇行量を測定するものであり、超音波
の伝幡速度の実測、測定点位置の幅・高さ方向可変等の
外的条件による測定誤差減少に努めているが、検出器と
ロール間の蛇行等が問題となり、圧延ロールに対する圧
延材の十分な精度での蛇行検出には至っていない。

【０００７】特開昭６２−２８９７０７に記載された方
法は、圧延ロールを介して超音波パルスを発信し圧延材
側面からの反射エコーを受けて、その時間差から圧延ロ
ールに対する圧延材のズレ量を測定・算出するものであ
るが、この方法ではロール端面よりの超音波の入射角度
を圧延材の側面に指向する極めて狭い範囲に調整するこ
とが必要となる。したがってロール径・長に対応してい
わゆる取付角度である超音波探触子の指向角度の高精度
での調整を要し、また圧延材の厚さが薄くなり側面の面
積が小さくなるとエコーが小さくなり、エコーがノイズ
以下となる場合には計測不能となる限界があった。

【０００８】本発明の目的は、圧延材のロールセンター
からのズレ量を、ロール径・長による超音波探触子の角
度調整の必要がなく、圧延材の板厚に影響を受けること
がなく精度良く検出できる圧延材位置検出方法及び装置
を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、圧延材のロールセンターからのズレ量を
測定する圧延材位置検出方法において、少なくとも１つ
のロール端部に設けられた超音波探触子により表面波を
送・受信し、気体により前記ロール端部から圧延材板端
までの前記ロール面上に存在するクーラント液を除去
し、前記超音波探触子からの信号により前記圧延材のズ
レ量を測定・算出する。

【００１０】前記圧延材位置検出方法において、前記気
体は、望ましくはエアー又は他の気体を使用する。

【００１１】また上記目的を達成するために、本発明
は、圧延材のロールセンターからのズレ量を測定する圧
延材位置検出装置において、少なくとも１つのロール端
部に設けられ超音波を送・受信する超音波探触子と、前
記ロール端部から圧延材板端までの前記ロール面上に存
在するクーラント液を除去する気体噴射機構と、前記超
音波探触子からの信号により前記圧延材のズレ量を測定
・算出する計算装置とを有する。

【００１２】前記圧延材位置検出装置において、前記超
音波探触子で送・受信する超音波の種類は、望ましくは
表面波である。

【００１３】さらに、前記圧延材位置検出装置におい
て、前記気体噴射機構より噴射する気体は、望ましくは
エアーまたは他の気体である。

【００１４】また、前記圧延材位置検出装置において、
前記超音波探触子は、望ましくは圧延ロールまたは前記
圧延ロール前後に設けたロールのうちの少なくとも１つ
に設けられている。

【００１５】さらに、前記圧延材位置検出装置におい
て、望ましくは前記超音波探触子を前記圧延材の長手方
向複数箇所に設け、各箇所における前記圧延材のズレ量
に基づき前記計算装置により該圧延材の曲がり形状を測
定・算出する。

【００１６】

【作用】本発明においては、圧延材板端の検出にロール
表面上を伝播する表面波としての超音波を用いる。表面
波は、伝播される面の凹凸、その上に置かれた固体、液
体を反射波として検出可能である。通常の超音波の如く
物体内部を直進するのに比べ、表面波は滑らかに物体の
表面を伝わるものであり、ロールの表面に送信すればロ
ール径・長に関係なく圧延材端面に届き、受信を可能と
し、また、圧延ロール表面と圧延材の接触線を感知する
ものであり、板厚の大小と表面波のエコー大小は関係な
い。よって、板厚が薄くなっても測定は可能となる。

【００１７】またロール面上にクーラント液がある場合
には、水膜の影響でノイズが発生し、圧延材板端からの
反射エコーの検出が困難となる。本発明では、ロール面
上に存在するクーラント液を気体により除去しながら、
上記表面波での検出を行う。これにより、ノイズのない
正確な検出が可能となる。

【００１８】前記超音波探触子を前記圧延材の長手方向
複数箇所に設け、各箇所における前記圧延材のズレ量に
基づき該圧延材の曲がり形状を測定・算出することによ
り、前記圧延材の曲がりを検出することができ、これに
より圧延材の曲がりを修正することができる。

【００１９】

【実施例】本発明の実施例を図１〜図９を用いて説明す
る。

【００２０】まず、本発明の一実施例による圧延材のズ
レを測定・算出する圧延材位置検出方法を図１により説
明する。図１はその方法を実施する装置の基本構成を示
す概念図であり、圧延材６を圧延する圧延ロール１の端
部８に設けた超音波探触子２、圧延ロール１に気体を噴
射する気体噴射機構５、超音波装置３、計算部４でその
装置が構成されている。超音波装置３の超音波を超音波
探触子２が受信し、圧延中の圧延材６にロール表面を介
して超音波パルスを送信する。そして今度は逆に圧延材
接触部からの反射エコーを超音波探触子２が受信し、超
音波装置３に送信する。計算部４はこの時間差すなわち
伝幡時間により圧延ロール１に対する圧延材６のセンタ
ーからのズレ量を測定・算出する。この際反射エコーの
ノイズ原因となる圧延ロール１上での超音波探触子２と
圧延材６間のクーラント冷却液を気体噴射機構５の気体
噴射にて除去する。圧延材６のセンターからのズレ量Ｃ
Ｌの算出は、超音波探触子２より圧延ロール１のセンタ
ーまでの長さをＬＲ、圧延材６の幅をＭW 、超音波探
触子２から圧延材６板端までの距離をＬA とすると、

【００２１】

【数１】

【００２２】で求められる。ここで距離ＬA は、超音波
探触子２から圧延材６板端までの伝幡時間と、圧延ロー
ル１を介する超音波の伝幡速度から算出できる。

【００２３】上記の方法による測定の精度を確認するた
めにテストを行った。これを図２を用いて説明する。全
長約５００ｍｍのロールモデルブロック上に、３００ｍ
ｍの圧延材に相当する鉄プレートを押しつけ、位置検出
可否のテストを行った。テスト条件は、表面波にはレー
リー波を用い、圧延中を想定して超音波探触子と鉄プレ
ート間のロールモデル上に水を与えた場合と、気体を吹
き付けロール表面の水を除去した場合とについてテスト
を行った。この結果を図３，図４に示す。ロール面上に
水がある場合は、図３に示すように水膜の影響によりノ
イズが発生し鉄プレートからの反射エコー検出は不可能
であった。ー方気体を吹き付けロール面上の水を除去し
た場合は、図４に示すように鉄プレート端から明瞭な反
射エコーが得られ、約±１ｍｍの精度で板端位置を検出
することができた。

【００２４】上記方法を実施する本発明の一実施例によ
る装置の構成を図５に示す。５１はロール軸受５７によ
り支持された圧延ロールであり、本実施例の装置はロー
ル端部５８に設けられた位置検出器６０、超音波装置５
３、計算部５４、蛇行制御部５９で構成されている。圧
延または表面処理される圧延材５６は１対あるいは複数
対の圧延ロール５１により水平方向、垂直方向に案内さ
れる。これら圧延ロール５１と圧延材５６間において、
圧延材５６の幅方向の厚さが不均一であったり、圧延材
５６の長さ方向の曲がり等により圧延材５６の圧延ロー
ル５１に対する横振れ量Ｂが発生する。ロール端部５８
の一方または両方に位置検出器６０を設け、この横振れ
量Ｂを直接測定検出する。超音波装置５３から位置検出
器６０を通じ発生する表面波は圧延ロール５１表面に伝
わり、圧延材５６端面からの反射波を位置検出器６０で
受信し、圧延材５６の圧延ロール５１に対する横振れ量
Ｂを計算部５４で演算する。これにより横振れ量Ｂを零
にするべく蛇行制御部５９で圧延材５６を制御する。そ
の方法としては、例えば図示しない圧下装置により左右
の圧延荷重を制御する。

【００２５】位置検出器６０の取付構造の一例を図６に
示す。ロール端部５８と接触する位置検出器６０の先端
に備えられた超音波探触子５２は、固定部であるロール
軸受５７に保持具６１，６２，６３で固定される。超音
波探触子５２から発生する超音波をロール端部５８に精
度良く伝播するために超音波探触子５２とロール端部５
８を密着する必要があり、保護具６１，６２，６３は３
軸方向に調整可能な構造とする。

【００２６】位置検出器６０の内部構造の一例を図７に
示す。超音波探触子５２はロール端部５８において２方
向可動の揺動型とし、超音波探触子５２とロール端部５
８との密着性を向上させるために超音波探触子５２をバ
ネ押６７で固定されたバネ７３によりロール端部５８に
常に押し付けられる。超音波探触子５２とロール端部５
８とは常に面接触するので、超音波探触子５２の摩耗減
少を目的に位置検出器６０内に外から潤滑剤を連続的に
供給する潤滑剤溝６５を設け、超音波探触子５２とロー
ル端面５８との間に常に潤滑剤が入る構造とする。ま
た、超音波探触子５２とロール端面５８との間に潤滑剤
が入ることにより、超音波探触子５２とロール端面５８
とのわずかな隙間で潤滑剤が超音波伝達の媒質として作
用し、超音波の送受信波の伝達が良好になり位置検出精
度の大巾な向上を図ることができる。また超音波探触子
５２から発生した表面波は圧延ロール５１の表面を伝播
するので、ロール表面上に圧延材５６の表面品質向上の
ために使用される潤滑剤等の異物が付着すると位置検出
精度が低下する。これを防止するべく位置検出器６０に
１個または複数個の気体噴射機構５５を設け、連続的に
気体を噴射し表面波の進行前方の圧延ロール５１の表面
の潤滑剤等の異物を除去することにより、常に圧延ロー
ル５１の表面に表面波が良好に伝達され位置検出精度の
向上を図ることができる。気体噴射機構５５は超音波探
触子５２と一体型とすれば、超音波探触子５２が横ずれ
しても気体噴射機構５５が追従するので常に上記の機能
を保つことが出来る。気体噴射機構５５の元管には気体
の噴射状態を任意に変えられるように、流量調整弁７０
及び圧力調整弁７１を設置する。

【００２７】本実施例によれば圧延材５６のズレ量を圧
延材の板厚に影響を受けることがなく精度良く測定・算
出できる。

【００２８】また本実施例によれば、既設設備の圧延ロ
ール５１に超音波探触子５２と気体噴射機構５５を設け
るだけなので、追加設備費用が安価で済む。

【００２９】次に複数のロールに位置検出器６０を使用
した本発明の他の実施例を図８及び図９により説明す
る。図８において、圧延ロール５１と圧延材５６の表裏
面のいずれか一方が接触するロール８２とにそれぞれ位
置検出器６０が設置されている。この配置により、同時
に長手方向複数箇所での圧延材５６のズレ量を測定・算
出し、これを基に曲がり形状を算出し圧延材５６の曲が
りを検出できる。

【００３０】以下圧延材５６の曲がり形状の算出する方
法を図９を用いて説明する。圧延材５６の位置を測定す
るロールの間隔をＤ1 〜Ｄi とし、それぞれのローラ上
での圧延材５６の検出距離をＬ1 〜Ｌi とする。

【００３１】圧延材５６の曲がり形状を２次曲線近似と
すれば、近似式Ｆ２（ｘ）＝ａｘ²＋ｂｘ＋ｃにおい
て

【００３２】

【数２】

【００３３】上記３式よりＦ2(ｘ) のａ，ｂ，ｃの値が
求められ、これより圧延材５６の形状を表わす式Ｆ2
(ｘ) が得られる。

【００３４】また圧延材５６の曲がり形状を３次曲線近
似とすれば、近似式Ｆ３（ｘ）＝ａｘ³＋ｂｘ²＋ｃｘ
＋ｄにおいて

【００３５】

【数３】

【００３６】上記４式よりＦ3(ｘ) のａ，ｂ，ｃ，ｄの
値が求められ、これより圧延材５６の形状を表わすＦ3
(ｘ) が得られる。

【００３７】圧延材５６の形状は上記の２，３次曲線近
似により求められる値で十分と考えられるが、場合に応
じて検出箇所数を増加してｉ箇所とすればｉ次曲線近似
が可能である。この圧延材５６の曲がり形状の近似値を
圧延材の曲がりを修正する際の蛇行制御に適用する。

【００３８】したがって本実施例によれば圧延材５６の
曲がりを修正することができ、蛇行制御部５９でより精
密な蛇行制御が可能となる。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、超音波として表面波を
用いたので、超音波探触子の角度調整の必要がなくかつ
ロール径・長及び圧延材の板厚に影響を受けることがな
く圧延材のズレ量を精度良く測定・算出できる。また既
設の設備のロールに超音波探触子と気体噴射機構を設け
るだけなので、追加設備費用が安価で済む。さらに圧延
材の曲がり形状を測定・算出して圧延材の曲がり修正が
可能なので、より精密な蛇行制御が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による装置の基本構成を示す
概念図である。

【図２】測定の精度を確認するためのテスト装置を示す
図である。

【図３】ロール面上に水がある場合の測定精度テストの
結果を示す図である。

【図４】ロール面上の水を除去した場合の測定精度テス
トの結果を示す図である。

【図５】本発明の一実施例による装置の構成を示す図で
ある。

【図６】位置検出器の取付構造の一例を示す図である。

【図７】位置検出器の内部構造の一例を示す図である。

【図８】複数のロールに位置検出器を使用した一実施例
による装置の構成を示す図である。

【図９】圧延材の曲がり形状の算出方法を示す図であ
る。

【符号の説明】

１圧延ロール２超音波探触子３超音波装置４計算部５気体噴射機構６圧延材８ロール端部９蛇行制御部１０位置検出器５１圧延ロール５２超音波探触子５３超音波装置５４計算部５５気体噴射機構５６圧延材５８ロール端部５９蛇行制御部６０位置検出器８２ロールＢ横振れ量ＣL 圧延材のズレ量Ｄ1 〜Ｄi ロール間距離Ｌ1 〜Ｌi 検出距離ＬA 検出距離ＬR 探触子より圧延ロールセンターまでの長さＭW 圧延材の幅

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者芝山利充茨城県日立市幸町３丁目１番１号株式会社日立製作所日立工場内 (72)発明者田川昌良茨城県日立市幸町３丁目１番１号株式会社日立製作所日立工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧延材のロールセンターからのズレ量を
測定する圧延材位置検出方法において、気体により前記
ロール端部から圧延材板端までの前記ロール面上に存在
するクーラント液を除去し、少なくとも１つのロール端
部に設けられた超音波探触子により超音波を表面波とし
て送・受信し、前記超音波探触子からの信号により前記
圧延材のズレ量を測定・算出することを特徴とする圧延
材位置検出方法。
【請求項２】請求項１記載の圧延材位置検出方法にお
いて、前記気体はエアーまたは他の気体を使用すること
を特徴とする圧延材位置検出方法。
【請求項３】圧延材のロールセンターからのズレ量を
測定する圧延材位置検出装置において、少なくとも１つ
のロール端部に設けられ超音波を送・受信する超音波探
触子と、前記ロール端部から圧延材板端までの前記ロー
ル面上に存在するクーラント液を除去する気体噴射機構
と、前記超音波探触子からの信号により前記圧延材のズ
レ量を測定・算出する計算装置とを有することを特徴と
する圧延材位置検出装置。
【請求項４】請求項３記載の圧延材位置検出装置にお
いて、前記超音波探触子で送・受信する超音波の種類は
表面波であることを特徴とする圧延材位置検出装置。
【請求項５】請求項３記載の圧延材位置検出装置にお
いて、前記気体噴射機構より噴射する気体はエアーまた
は他の気体であることを特徴とする圧延材位置検出装
置。
【請求項６】請求項３記載の圧延材位置検出装置にお
いて、前記超音波探触子は圧延ロールまたは前記圧延ロ
ール前後に設けたロールのうちの少なくとも１つに設け
られていることを特徴とする圧延材位置検出装置。
【請求項７】請求項３記載の圧延材位置検出装置にお
いて、前記超音波探触子を前記圧延材の長手方向複数箇
所に設け、各箇所における前記圧延材のズレ量に基づき
前記計算装置により該圧延材の曲がり形状を測定・算出
することを特徴とする圧延材位置検出装置。