JPH10277606A - バー接合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱間バー接合における接合線位置の誤検出を
減少させ、接合線を確実にかつ効率的に接合することを
実現し、連続熱間圧延における板破断を防止することを
課題とする。 【解決手段】 接合方向に沿ってデスケーリング装置１
４と接合線検出装置１１と接合トーチ８が倣い線と略平
行にこの順番に並んでおり、かつ前記デスケーリング装
置１４と接合線検出装置１１と接合トーチ８が一つの架
台４上に設置されていることを特徴とする連続熱間圧延
用バー接合装置。また、前記デスケーリング装置１４を
使用して、接合始点に相当する位置Ｇの鉛直上方に該デ
スケーリング装置１４が到達した時点またはその時点に
対して若干時間以前の時点から、接合終点に相当する位
置Ｈの鉛直上方に到達した時点またはその時点に対して
若干時間以後の時点までデスケーリングを行いながら接
合を行うバー接合方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シートバーを連続
的に熱間圧延しホットストリップを製造する連続熱間圧
延ラインに好適な連続熱間圧延用バー接合装置の改良に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、熱延鋼板の生産性の向上、品質の
向上を目的に、仕上圧延機の前で熱間バーを接合し連続
的に熱間圧延する方法が提案されている。この技術の中
核となる熱間バー接合装置については、既にＰＣＴ／Ｊ
Ｐ９４／００１２７にて、図３に示すようなレーザー熱
間式バー接合機が提案されている。

【０００３】図３においては、熱間仕上圧延機の入側
で、先行圧延材の後端と後行圧延材の先端を少なくとも
２対のピンチロールあるいはクランパーによって突き合
わせ、熱間バーと速度同期しながら走行する接合台車１
２０は、上面より突合せ線（接合線）を接合線検出セン
サ１２１で検出し、加工へッド倣い制御用サーボシリン
ダ１２２で実照射位置を補正しながらレーザー接合を実
施する。

【０００４】また、接合線検出センサの技術としては、
例えば特開昭６０−１２１０７２号公報及び特開昭６３
−８４８５１号公報の技術がある。これらの接合線検出
センサは、接合トーチ前方の接合線上に、１本あるいは
複数本のレーザースリット光をレーザー発振器から斜め
に投射し、その像を接合線の鉛直上方に設置した撮像装
置によって撮像する光切断方式を利用した構成となって
いる。

【０００５】あるいは、発明者は既に、特願平０７−１
７８３４１号にて、接合線を挟んだ相対する位置に２つ
の照明装置を設け、その反射光を接合線の鉛直上方に設
置した撮像装置で撮像し、得られた画像を画像処理する
ことにより接合線位置を検出する装置を提案している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記の図３に示す装置
において、バーの突き合わせを行う際、ピンチロールあ
るいはクランパーによって先行圧延材と後行圧延材は１
０００℃程度の高温に加熱された状態で強く押しつけら
れるため、接合線付近では先行圧延材、後行圧延材とも
に微小な塑性変形を起こすが、その表面には通板中にス
ケールが形成されているため、前記塑性変形によりその
一部は小さく割れて鋼板表面から剥離した状態となる。
従って、接合線検出装置でこれをそのまま撮像すると、
光切断方式を用いた方法では、割れて表面から剥離した
スケールと表面との微小な段差部分が検出される可能性
がある。すなわち、光切断方式の場合、微分処理等の信
号処理により特に段差部分を接合線位置として検出する
ため、このような微小な段差部分を誤って接合線として
検出してしまう。また、特願平０７−１７８３４１号の
技術にあっては、接合線位置は突合せ部の先行材と後行
材との間の微小なギャップによる影の部分を検出する原
理であるため、同様に微小な段差部による影を誤って接
合線として検出してしまう場合がある。このような場
合、接合トーチの自動倣い機構は接合線上と異なる場所
を倣う結果となるため、接合線部分が接合なされず、結
果的に後段の仕上げ圧延時の板破断につながり、ライン
の長期休止、ロールの破損等大きな損失を招く結果とな
る。

【０００７】従って本発明においては、熱間バー接合に
おける接合線位置の誤検出を減少させ、接合線を確実に
かつ効率的に接合することを実現し、連続熱間圧延にお
ける板破断を防止することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決するために発明されたものであり、熱間仕上げ圧延機
の入側で、先行圧延材の後端と後行圧延材の先端を突き
合わせた後レーザー等により突合せ部を加熱して接合す
る連続熱間圧延用バー接合装置において、バーの突合せ
線すなわち接合線を自動的に倣いながら接合を行うバー
接合装置であって、接合方向に沿ってデスケーリング装
置と接合線検出装置と接合トーチが倣い線と略平行にこ
の順番に並んでおり、かつ前記デスケーリング装置と接
合線検出装置と接合トーチが一つの架台上に設置されて
いることを特徴とするバー接合装置により実現される。

【０００９】また、そのようなバー接合装置であって、
前記デスケーリング装置が高圧のエア源と該エア源から
の高圧エアを接合線付近に接合線と略垂直な方向から吹
き付けるべく設置されたエアノズルからなり、さらに、
デスケーリング装置と接合線検出装置の間には衝立状の
隔壁を有し、前記デスケーリング実行後２秒以上経過後
に倣い線検出を実行する構造を有することを特徴とする
バー接合装置により一層効果的に実現される。

【００１０】さらに、前記デスケーリング装置を使用し
て、接合始点に相当する位置の鉛直上方に該デスケーリ
ング装置が到達した時点またはその時点に対して若干時
間以前の時点から、接合終点に相当する位置の鉛直上方
に到達した時点またはその時点に対して若干時間以後の
時点までデスケーリングを行いながら接合を行うバー接
合方法により効率的に実現される。

【００１１】本発明によれば、接合線検出装置によって
バー表面を撮像する前に、バー表面に小さく割れて剥離
したスケールは高圧エアによって吹き飛ばされるため、
これらの剥離スケールによる微小な段差等がなくなり、
接合線検出装置の誤検出の要因が取り除かれるため、正
確に安定して接合線を検出することが可能になり、接全
線全面にわたり正確に強い接合を実行することができ
る。また、このようなデスゲーリング装置によって吹き
飛ばされたスケール片が隔壁により、直接接合線検出装
置に付着しその視野の妨げとなることを回避できるた
め、このようなスケール付着による接合線検出装置の損
傷あるいは検出異常を防ぐことができる。また、デスケ
ーリング直後は鉄肌が露出するが、この部分は表面反射
に占める正反射の割合が高く、画像処理方式を採用した
場合に正確な検出が困難となるが、２秒以上たつと再び
表面にスケールが付着し、乱反射成分が増加するため、
接合線位置のみが暗く見える画像が得られ、正確な接合
線の検出が可能となる。さらに、前記デスケーリング装
置において、接合始点に相当する位置の鉛直上方に該デ
スケーリング装置が到達した時点またはその時点に対し
て若干時間以前の時点から、接合終点に相当する位置の
鉛直上方に到達した時点またはその時点に対して若干時
間以後の時点までエアを吹き付けながら接合を行うバー
接合方法により必要最小限のエア供給量で上記接合を実
施できる。

【００１２】従って本発明によって、熱間バー接合にお
ける接合線位置の誤検出を減少させ、接合線を確実にか
つ効率的に接合することを実現し、連続熱間圧延におけ
る板破断を防止することが可能となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
用いて説明する。図１は、本発明の全体構成を示す図で
ある。１ａはその先端が既に仕上圧延機に到達している
先行圧延材、１ｂは先行圧延材１ａに続いて通板されて
いる後行圧延材である。圧延材１ａおよび１ｂは熱間バ
ー接合を実施するため、接合線２にて押しつけ突き合わ
されており、この接合線２に倣って接合を行う。３はバ
ー接合機本体であり、圧延材の進行に伴いバーと同期し
て走行する。４はバー接合機本体３の上に設置された接
合線方向に移動可能な移動台車Ａであり、５はその上に
設置された接合線と垂直な方向に移動可能な移動台車Ｂ
である。６は移動台車Ｂからバー表面方向に向かって設
置されたフレームであり、その上に設置された７で示す
レールに沿って８で示す接合トーチヘッドが上下移動可
能な構造となっている。９は地上から伝送されたレーザ
ー光線を導く光導管であり、この中を通ってきたレーザ
ーは接合トーチヘッド８内に設置された集光ミラーによ
って１０に示すごとく微小な光線となってバー表面に投
射され、バーの接合に供される。

【００１４】本図では接合は矢印Ｘの方向になされる。
接合トーチヘッド８の前方には接合線位置を検出するた
めの接合線検出装置のセンサヘッド部１１が設置されて
いる。本センサヘツド部の内部は、１２ａ、１２ｂに示
す接合線２を挟さんで相対する位置に設置された光ファ
イバ投光装置と撮像用ＣＣＤカメラ１３からなってお
り、光ファイバ投光装置１２ａ、１２ｂはバー表面上の
領域Ｐを照明し、そこからの反射光をＣＣＤカメラ１３
で受光することにより、バー表面のうち接合縁部のみが
局所的に暗く見えることを利用して接合線検出を行う。

【００１５】１４は高圧エアノズルであり、バー表面の
接合線直近に向かって高圧のエアを接合動作中常時吹き
付け、接合線付近にバーから剥離して存在するスケール
を吹き飛ばす。本エアノズルヘ１４は導管１５を経由し
てエア源１６よりエアが供給される。その途中に設置さ
れた電磁弁１７は通常閉であるが、移動台車Ａに設置さ
れた位置センサにより鋼板の端部Ｇ点の鉛直上方にエア
ノズル１４が到達したことを検出された時点から開とな
り、鋼板端部Ｈ点の鉛直上方にエアノズル１４が到達し
たことを検出された時点には閉となる。１８はセンサ下
部に設置された隔壁であり、センサ下部とエアノズル１
４付近および接合光線１０の近傍領域で発生する微小な
スケール粉や、接合時のプラズマ、スプラッシュ等から
接合線検出装置を保護するとともにその視野にこれらの
外乱要因が進入するのを防ぐ。また、この場合導管１９
を通ってエアがセンサヘッド部に供給されており、該エ
アを隔壁１８内に放出することにより、隔壁１８内を外
部に対して正圧に保つことにより、スケール粉等の進入
を防いでいる。

【００１６】図２はデスケーリング状況の違いによる接
合線検出画像の違いを示す図面である。図２（ａ）はデ
スケーリング実施前のサンプル表面の様子をスケッチし
たものである。２０が接合線であり、２１、２２、２
３、２４、２５、２６が剥離の見られるスケールであ
り、２７は表面上のしわである。図２（ｂ）は本サンプ
ルをデスケーリングせずに撮像した撮像画像に対し微分
フィルタ処理を施すことによりエッジ抽出処理を行い、
その結果を適当なしきい値で２値化した画像である。２
８ａ、２８ｂ、２８ｃが接合線部分であり、２９はしわ
であり、その他の線はすべて表面上に剥離したスケール
のエッジ部をとらえたものである。従って、スケールエ
ッジ部がノイズとなり、接合線部分のみを正確に抽出す
るのは困難である。図２（ｃ）はデスケーリング実施後
のサンプル表面の様子をスケッチしたものである。３０
が接合線であり、３１はしわである。剥離したスケール
はすべてなくなっているが、他の線で示す剥離後の微小
な段差３４が見られる。図２（ｄ）はデスケーリング実
施２秒後の撮像画像に対しエッジ抽出処理を施した画像
である。３２ａ，３２ｂ、３２ｃが接合線部分であり、
３３はしわであり、３４は前記微小な段差部分を検出し
たものである。図２（ｂ）に比べて大幅に検出数が減っ
ており、例えば図の縦方向に投影処理を行い、そのピー
ク位置をとれば安定して接合線の検出が可能である。従
って、デスケーリングによって接合線検出がより正確に
安定して可能となる。

【００１７】次に図２（ｅ）は図２（ｄ）の原画像（エ
ッジ抽出処理未実施、撮像画像）における、図２（ｃ）
上Ａ−Ａラインでの輝度分布を示した図である。縦軸が
輝度を表し、上が明るく、下が暗い方向を示す。横軸は
Ａ−Ａライン上の各位置を示す。３５が接合線部であ
り、この部分のみが鋭い暗黒部となって明瞭に現れる。
図２（ｆ）は同じ場所をデスケーリング実施後１秒にて
撮像したものである。３６が接合線部分であるが、その
付近に幅広い暗黒部３７が存在する。これはデスゲーリ
ング実施直後には表面に鉄肌が露出するため正反射成分
が支配的になり、光の照明具合から接合線付近の反射光
が接合線検出器に戻ってこないため、この部分が幅広く
暗く見える。従って、前記と同様エッジ抽出をした後２
値化をすると、図２（ｇ）に模式的に示すように３８の
エッジのみが検出され、接合線部分３６は検出されな
い。この場合のエッジ抽出結果を図２（ｃ）上の点線３
９に示す。実際の接合線部分３０ではなく、その近傍部
分を接合線と誤って検出している。

【００１８】なお、デスケーリング実施後２秒以上たっ
て撮像した場合は前記図２（ｄ）および（ｅ）とほぼ同
様の画像となった。従って、デスケーリング後２秒以上
たった後に撮像するのが適当である。

【００１９】本結果から本実施例においては図１におけ
る接合線検出装置とエアノズルの距離は接合実施時の接
合線方向のノズルの移動速度５０mm／sec に対し、２秒
の間隔がかせげる距離として１００mm以上離れることが
必要であった。本実施例では１１０mmを適用した。

【００２０】

【発明の効果】本発明によって、熱間バー接合における
接合線位置の誤検出を減少させ、接合線を確実にかつ効
率的に接合することを実現し、連続熱間圧延における板
破断を防止することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の全体構成を示す図面である。

【図２】デスケーリング状況の違いによる接合線検出画
像の違いを示す図面である。 （ａ）：デスケーリング実施前のサンプル表面の様子を
スケッチしたもの。 （ｂ）：デスケーリングせずに撮像した撮像画像に対し
エッジ抽出処理を行い、その結果を２値化した画像。 （ｃ）：デスケーリング実施後のサンプル表面の様子を
スケッチしたもの。 （ｄ）：デスケーリング実施２秒後の撮像画像に対しエ
ッジ抽出処理を施した画像。 （ｅ）：デスケーリング実施２秒後の撮像原画像におけ
る、図２（ｃ）上Ａ−Ａライン位置での輝度分布。 （ｆ）：デスケーリング実施１秒後の撮像原画像におけ
る、図２（ｃ）上Ａ−Ａライン位置での輝度分布図。 （ｇ）：図２（ｆ）おけるエッジのみを模式的に示す
図。

【図３】レーザー熱間式バー接合機の全体構成図であ
る。

【符号の説明】

１ａ：先行圧延材 １ｂ：後行圧延材 ２：接合線 ３：バー接合機本
体 ４：移動台車Ａ ５：移動台車Ｂ ６：フレーム ７：レール ８：接合トーチヘッド ９：先導管 １０：光線 １１：接合線検出
装置のセンサヘッド部 １２ａ：光フアイバ投光装置 １２ｂ：光ファイ
バ投光装置 １３：撮像用ＣＣＤカメラ １４：高圧エアノ
ズル １５：導管 １６：エア源 １７：電磁弁 １８：隔壁 １９：導管 ２０：接合線 ２１：剥離の見られるスケール ２２：剥離の見ら
れるスケール ２３：剥離の見られるスケール ２４：剥離の見ら
れるスケール ２５：剥離の見られるスケール ２６：剥離の見ら
れるスケール ２７：表面上のしわ ２８ａ：接合線部
分 ２８ｂ：接合線部分 ２８ｃ：接合線部
分 ２９：しわ ３０：接合線 ３１：しわ ３２ａ：接合線部
分 ３２ｂ：接合線部分 ３２ｃ：接合線部
分 ３３：しわ ３４：微小な段差
部分 ３５：接合縁部 ３６：接合線部分 ３７：暗黒部 ３８：エッジ ３９：エッジ抽出結果

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹下 幸一郎 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱間仕上げ圧延機の入側で、先行圧延材
   の後端と後行圧延材の先端を突き合わせた後レーザー等
   により突合せ部を加熱して接合する連続熱間圧延用バー
   接合装置において、バーの突合せ線（接合線）を自動的
   に倣いながら接合を行うバー接合装置であって、接合方
   向に沿ってデスケーリング装置と接合線検出装置と接合
   トーチが接合線と略平行にこの順番に並んでおり、かつ
   前記デスケーリング装置と接合線検出装置と接合トーチ
   が一つの架台上に設置されていることを特徴とするバー
   接合装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のバー接合装置であって、
   前記デスケーリング装置が高圧のエア源と該エア源から
   の高圧エアを接合線付近に接合線と略垂直な方向から吹
   き付けるべく設置されたエアノズルをもつことを特徴と
   するバー接合装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２記載のバー接合
   装置であって、前記デスケーリング装置と接合線検出装
   置の間には衝立状の隔壁を有することを特徴とするバー
   接合装置。
4. 【請求項４】 請求項１、２または３記載のバー接合装
   置であって、前記デスケーリング実行後２秒以上経過後
   に接合線検出を実行する接合線検出装置を有することを
   特徴とするバー接合装置。
5. 【請求項５】 熱間仕上げ圧延機の入側で、先行圧延材
   の後端と後行圧延材の先端を突き合わせた後レーザー等
   により突合せ部を加熱して接合する連続熱間圧延バー接
   合方法において、接合方向に沿ってデスケーリング装置
   と接合線検出装置と接合トーチとを接合線と略平行にこ
   の順番に配置し、デスケーリング装置が接合始点に相当
   する位置の鉛直上方に到達した時点またはその時点に対
   して若平時間以前の時点から、接合終点に相当する位置
   の鉛直上方に到達した時点またはその時点に対して若干
   時間以後の時点までデスケーリングを行いながら接合を
   行うバー接合方法。