説明

クロップシャーの駆動制御方法

【課題】連続熱間圧延設備で鋼板を圧延する際に生じる先端部のクロップ切断に際し、複数の検出器を使用することなく、クロップ切断長さについての誤差の発生を抑えてクロップ切断を行うクロップシャーの駆動制御方法を提供する。
【解決手段】粗圧延機出側に設置されたクロップ形状読取り装置2でクロップ形状を測定してクロップカット位置を決定するとともに、該クロップ形状読取り装置2で鋼板Bの幅方向位置データを測定して鋼板の横振れ量とキャンバー量を算出し、算出した横振れ量、キャンバー量と前記クロップ形状からの鋼板端検出装置4で検出される鋼板の被検出端位置を予測して該被検出端位置と前記クロップカット位置との距離を算出し、クロップシャー5の駆動タイミングを制御する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、熱間圧延ラインにおいて鋼板の先端部および尾端部のクロップを切断するクロップシャーを駆動制御する方法に関する。
【背景技術】
【0002】
熱間圧延の粗圧延時に生じる鋼板(粗バー)の先端部および尾端部のクロップは、以降の仕上圧延において、ロールに不均等な荷重をかけ、圧延中の鋼板姿勢に大きな影響を与え、不良鋼材の発生の原因となる。そのため、仕上圧延前に、クロップを切断している。一方で、クロップを切断することによる歩留まり低下を抑えるためには、切断長をできるだけ短くすることも必要である。
【0003】
このクロップシャーのクロップ切断制御方法として、特許文献1には、粗圧延機出側に設けたクロップ形状検出装置でクロップ部の形状を検出して鋼板の幅センターライン上における先端からの切断距離を決定し、クロップシャーの入側の搬送テーブルの幅センターに設けられたクロップ部端縁通過検出器で搬送テーブル上を移動する鋼板の被検出端縁位置を検出して切断位置を認知し、且つそのトラッキングを行い、その位置をクロップシャーで切断する方法が開示されている。
【0004】
しかしながら、特許文献1に開示された方法では、次のような課題があった。即ち、クロップシャーの入側のクロップ端縁通過検出器は、搬送テーブルの幅センターに配設された光電式又はレーザー光線式の検出器である。一方、クロップ形状検出装置で得たクロップ形状から切断距離を決定する際に基準とするクロップ先端は、鋼板の幅センターラインとの交点である。鋼板先端の曲がり(キャンバー)や鋼板全体の搬送テーブルのセンターからのずれ(横振れ)のために鋼板先端のセンターラインは搬送テーブルのセンターと一致するとは限らないため、クロップ形状から決定した切断位置と実際の切断位置がずれてしまうことがあった。
【0005】
このような問題を解消するために、特許文献2には、クロップ形状読取装置でクロップ形状を2次元的に読取り、読取ったクロップ形状に基づいて鋼板の最先端から切断位置までの切断距離を算出し、搬送テーブルの搬送方向側位置でかつ搬送方向に直交する方向に配列された複数の光学式鋼板検出器により鋼板の先端部を側方から検出して、クロップシャーの駆動タイミングを制御する方法が開示されている。この方法によれば、鋼板のセンターラインが搬送テーブルのセンターから外れていたとしても、クロップ形状に基づいて決定した切断位置で切断するようにクロップシャーの駆動を制御することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開昭58−45812号公報
【特許文献2】特開平6−63815号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
前掲の特許文献2に開示された方法であれば、確かに切断位置がずれるという問題は解消する。しかしながら、鋼板に反りが生じていても確実に検出するために鋼板検出器を複数配列することとしており、設備費およびメンテナンス費用が高くなってしまう。
【0008】
そこで本発明は、複数の検出器を使用することなく、クロップカット位置のずれを抑制してクロップ切断を行うクロップシャーの駆動制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、その要旨は以下の通りである。
【0010】
(1)粗圧延機出側に配置されたクロップ形状読取り装置で鋼板のクロップ形状を測定してクロップカット位置を決定し、該クロップ形状読取り装置の下流側でクロップシャーの入側の搬送テーブル幅センター部に配置された鋼板端検出装置で鋼板先端の到来を検出し、該鋼板端検出装置の上流側又は下流側に配置された板速計で鋼板の搬送速度を測定して、鋼板が前記鋼板端検出装置から前記クロップシャーまでの距離を搬送される時間を算出し、前記クロップカット位置で切断するように前記クロップシャーの駆動を制御する方法であって、
前記クロップ形状読取り装置で測定した鋼板の幅方向位置データから鋼板の横振れ量およびキャンバー量を算出し、算出した横振れ量およびキャンバー量と前記クロップ形状から前記鋼板端検出装置で検出される鋼板端検出位置を予測し、該鋼板端検出位置と前記クロップカット位置との距離を算出して、前記クロップシャーの駆動タイミングを制御することを特徴とするクロップシャーの駆動制御方法。
【0011】
(2)前記鋼板の横振れ量は、鋼板全長の幅方向位置データを測定した後、鋼板の長手方向ミドル部における鋼板の幅センターラインと搬送テーブルの幅センターとのずれ量を算出して求めることを特徴とする(1)に記載のクロップシャーの駆動制御方法。
【0012】
(3)前記鋼板のキャンバー量は、
前記クロップ形状読取り装置に鋼板先端が到達して演算装置でデータの蓄積を開始した時点の幅方向位置データと、前記粗圧延機の最終スタンドから前記クロップ形状読取り装置までの距離とに基づいて鋼板先端部の初期傾き角度φを算出し、
前記鋼板が一定長さ圧延方向に進んだときの傾き角度φの変化から新たに粗圧延された小片一つ分の粗圧延出側での角度Δangle(i)を求め、
前記小片一つ分の角度Δangle(i)を鋼板ミドル部から先端部に向けて積算して求めた粗圧延終了状態での各小片の角度Rotation(i)から、前記各小片のキャンバー量ΔL(i)を算出し、
前記各小片のキャンバー量ΔL(i)を鋼板ミドル部から先端部に向けて積算すること
により求めることを特徴とする(1)または(2)に記載のクロップシャーの駆動制御方法。
【0013】
本発明においては、粗圧延機出側に配置されたクロップ形状読取り装置で撮像した鋼板先端部の画像データ(クロップ形状)と、前記クロップ形状読取り装置で鋼板の全長にわたって長手方向に連続して測定し所定のピッチで記録した幅方向位置データの値とから、後述する演算式より算出した鋼板のキャンバー量と横振れ量とを組み合わせてクロップシャーの駆動タイミングを求める。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、複数の検出器を使用する必要がないため、少ない設備構成で鋼板先端部の幅方向のずれ量を算出してクロップシャーの駆動タイミングを制御することができ、クロップのカット長さを極力短くし、歩留ロスを削減させることができるとともに、システムの構成が簡略化されコストも安価となり、整備不良、故障等の不具合も減少する。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の実施の形態に係るクロップシャー制御装置の概略構成を示す図であり、(a)は平面図、(b)は側面図である。
【図2】図1のA部の拡大図であり(a)は平面図、(b)は側面図である。
【図3】本発明の実施の形態に係るクロップ形状読取り装置の測定原理図である。
【図4】本発明の実施の形態に係るクロップのカット位置の検出方法を示す説明図である。
【図5】本発明の実施の形態に係る横振れ量算出の手順を示すフローチャートである。
【図6】本発明の実施の形態に係る横振れ量算出の手順を示す説明図である。
【図7】本発明の実施の形態に係る傾き角度φ及び小片の角度angleの算出手順を示す説明図である。
【図8】本発明の実施の形態に係るキャンバー量算出の手順を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
本発明の実施の形態に係る圧延設備は、図1(a)に示すように、エッジャーと呼ばれる縦ロールE3,E4と第3水平ロールR3、第4水平ロール(粗圧延最終スタンド)R4を含む粗圧延機1と、粗圧延機1の出側に設置された例えばCCDカメラからなるクロップ形状読取り装置2と、鋼板Bの搬送テーブル3と、搬送テーブル3のセンターライン上の1点に焦点を合わせてあり、鋼板Bの先端部の到来を検出する鋼板端検出装置4と、鋼板Bの先端部および尾端部のクロップを切断するクロップシャー(クロップ切断機)5と、仕上スタンドF1〜F7(図には、F1〜F3のみ示す。)からなる仕上圧延機6を備えている。
【0017】
クロップ形状読取り装置2の近傍には鋼板Bの搬送速度を計測する板速計10が設置されている。板速計10で計測された鋼板Bの搬送速度とクロップ形状読取り装置2の出力は、演算装置11内の横振れ量・キャンバー量演算部12およびクロップ形状演算部13にそれぞれ入力される。クロップカット位置演算部14では、求められたクロップ形状と横振れ量・キャンバー量に基づいて、クロップカット位置L2’と、鋼板端検出装置4で鋼板端が検出された時点で鋼板端からクロップカット位置までの予測される長さL3が決定され、クロップシャー刃の回転開始タイミング演算装置18に出力される。なお、プロセス計算機15には、製品の板厚、板幅別のテーブル値が格納されており、鋼板1本ごとに設定されたカット基準位置がクロップカット位置演算に用いられる。
【0018】
前記の鋼板端検出器4の近傍には鋼板Bの搬送速度を計測する板速計16が設置されており、計測された鋼板Bの搬送速度と鋼板端検出装置4で検出された鋼板端(先端、尾端)の位置に基づいて、鋼板の速度・進行長算出装置17により板の速度・進行長が算出される。算出された鋼板の速度・進行長と、演算装置11で演算されたクロップカット位置に基づいて、クロップシャー刃の回転開始タイミング演算装置18でクロップシャー刃の回転開始タイミングが演算され、クロップシャー駆動装置19に出力されてクロップシャー5の回転制御が行われる。
【0019】
クロップ形状読取り装置2は、図2および図3に示すように、搬送テーブル3を搬送される鋼板Bの下方に設置された線状の下部光源7からの光が鋼板Bによって遮られるときの明暗を撮像し、クロップの形状と幅を検出する。具体的には、クロップ形状読取り装置2は、例えば図3に示すように、搬送テーブルの幅方向に併設されたCCDカメラ2−1,2−2からなり、それぞれのCCDカメラ2−1,2−2の画素の明暗により鋼板Bの有無の検出を行う。なお、下部光源7の長さは、鋼板Bの幅Wよりも十分に長いものとする。
【0020】
次に、クロップ形状読取り装置2を用いた鋼板Bの形状の認識方法について説明する。この演算は、図1(b)の演算装置11内のクロップ形状演算部13により行われる。
クロップ形状読取り装置2は、鋼板Bの先端部が来ると、各画素の明暗のデータをクロップ形状演算部13へ送出する。クロップ形状読取り装置2の撮像範囲は、例えば図4(a)に示すように搬送テーブル幅方向に座標がx0〜xmaxと割りつけられている。図1に示す粗圧延機1の最終スタンドR4出側に設置された板速計10で鋼板Bの搬送速度を検出し、鋼板の単位移動量毎にクロップ形状読取り装置2からのデータを記録していくことにより、クロップ形状を認識する。クロップ形状画像を図4(b)に示す。同図において、矢印の座標の範囲が鋼板有りとなる。
【0021】
鋼板Bの先端部におけるフィッシュテール部の底の位置探索方法を図4(c)で説明する。図4(b)で認識したクロップ形状画像を基に鋼板ミドル部から先端へ向けて板幅データを探索していき、板幅が複数になる直前の点をフィッシュテール部の底の位置V(Vx,Vy)とする。
鋼板Bのカット位置の設定方法を図4(d)に示す。鋼板Bのフィッシュテール部の底よりL1だけミドル部側の位置をクロップカット位置として設定する。このL1の値は、図1に示すプロセス計算機15において、製品の板厚、板幅別のテーブル値より板1本ごとに設定される。
【0022】
図4(e)は、鋼板幅センターラインと搬送テーブルのセンターラインが一致している場合の、鋼板端検出装置4で検出した鋼板先端からクロップカット位置までのカット長L2の算出方法を示すものである。L2の値は、図1(b)のクロップカット位置演算部14で、クロップ形状演算部で演算した鋼板先端部の画像データ(クロップ形状)に基づいて算出される。まず鋼板Bの長手方向のミドル部から先端へ向けて鋼板Bのセンターライン上を探索し、初めて「板無し」となった点、すなわち「板有り」から「板無し」に変化した点をP(Px,Py)とする。次に、鋼板Bのセンターラインとクロップカット位置の交点Q(Qx,Qy)を決定する。カット長L2は、P〜Q間の長さとして求める。
【0023】
以上は、鋼板幅センターと搬送テーブルのセンターラインが一致している場合であるが、実際には、鋼板Bは、搬送テーブル3のセンターラインに対してずれていたり、先端が曲がったりしている。鋼板端検出装置4を通過する際には、鋼板Bの先端部の幅センターは、搬送テーブル3のセンターラインに対して横振れ量やキャンバー量の分だけずれているので、図4(e)のように求めたカット長L2をもとにクロップシャー5の駆動を制御すると、切断位置がずれてしまう。そこで、図4(f)に示すように、鋼板Bの横振れとキャンバーによるずれ量Lzを後述の手順により算出して、鋼板幅センターからLzだけずれた位置が鋼板端検出装置4によって走査される検出ライン(通過ライン)とする。鋼板Bのミドル部から先端へと向けて検出ライン上を探索し、初めて「板無し」となった点、すなわち「板有り」から「板無し」に変化した点R(Rx,Ry)を求める。
【0024】
次いで、図4(e)と同様に、鋼板端検出装置4の検出ラインとクロップカット位置の交点S(Sx,Sy)を決定し、カット長L2’をR〜S間の長さとして求める。このL2’の値は、図1(b)のクロップ形状演算部で演算した鋼板先端部の画像データ(クロップ形状)に基づき、クロップカット位置演算部14にて算出される。このカット長L2’をもとにクロップシャー5の駆動を制御すれば、大きくずれることなくクロップ切断を行うことができる。
【0025】
鋼板Bのセンターラインと鋼板端検出装置4の通過ラインとのずれ量Lzは次の手順で求める。
図5は横振れ量とキャンバー量の算出手順を示すフローチャート、図6〜図8は横振れ量とキャンバー量の算出手順を示す説明図である。
【0026】
まず、ステップS100において、クロップ形状読取り装置2に鋼板先端が到達すると、鋼板Bの撮像を開始し、撮像結果を逐次、演算装置11の横振れ量・キャンバー量演算部12およびクロップ形状演算部13に送出する。
【0027】
ステップS110では、撮像結果をもとに演算装置11のクロップ形状演算部13で鋼板幅を算出する。算出された鋼板幅が予定板幅に近づいた時点、例えば予定板幅の90%となった時点から、横振れ量・キャンバー量演算部で鋼板幅方向位置データを所定の長さ毎に、例えば300mmピッチで蓄積していく。
【0028】
ステップS120では、鋼板全長の測定完了後、横振れ量・キャンバー量演算部12において、鋼板のミドル部の幅方向位置データによる鋼板幅センターラインと搬送テーブル幅センターとのずれ量を横振れ量TMとして保存する。
【0029】
ステップS130では、横振れ量・キャンバー量演算部12において、鋼板のミドル部の横振れ量TMをバイアス量として、全ての幅方向位置データの値から差し引いて補正し、キャンバー量算出を開始する(図6参照)。
【0030】
ステップS140では、幅方向位置データ蓄積開始時点での鋼板先端部の傾き角度φ(1)を補正後の幅方向位置データから算出する。傾き角度とは最終スタンドR4とクロップ形状読取り装置2の間での鋼板Bの曲がり量を角度で表わしたものである。図7(a)は鋼板先端部の傾き角度のφ(1)の算出方法の説明図であり、幅方向位置データ値TT(1)と、粗圧延機最終スタンドR4とクロップ形状読取り装置2との間の距離Lから式1でi=1として算出する。
φ(i)=2tan-1{TT(i)/L} ・・・・・・・式1
【0031】
ステップS150では、鋼板が300mm進んだ後の補正後幅方向位置データから傾き角度φ(2)を算出し、傾き角度φ(1)とφ(2)から300mm長さの小片1が粗圧延最終スタンドR4から出た直後の曲がり量を角度Δangle(1)として算出する。図7(b)はΔangle(1)の算出方法の説明図であり、まず鋼板Bの傾き角度φ(2)を、幅方向位置データTT(2)と、粗圧延機最終スタンドR4とクロップ形状読取り装置2との間の距離Lから式1でi=2として算出する。次に、300mm進んだ後の小片一つ分の角度Δangle(1)を式2でi=1として求める。
Δangle(i)=φ(i+1)−φ(i)×(L−300)/L・・・式2
【0032】
ステップS160では、300mm間隔で蓄積した幅方向位置データをもとに、ステップS150と同様の計算を繰り返して各小片iの角度Δangle(i)を算出する。
【0033】
ステップS170では、各小片iの粗圧延直後の角度Δangle(i)をミドル部から先端部に向けて積算し、鋼板全体が粗圧延終了した状態での各小片i傾き量を角度Rotation(i)として算出し、さらに角度Rotation(i)から各小片iのキャンバー量ΔL(i)を算出する(図8参照)。
キャンバー量ΔL(i)は次式で表される。
ΔL(i)=300・sin{Rotation(i)}
【0034】
ステップS180では、各小片iのキャンバー量ΔL(i)を積算して、先端部のキャンバー量Lを算出する。すなわち、鋼板Bの最フロント部のキャンバー量を、鋼板Bの各小片のキャンバー量ΔLを積算して算出する。最フロント部のキャンバー量LC(i)は、LC(i)=ΣΔ(i)(i=1〜N)となる。
【0035】
このキャンバー量LC(i)と、ステップS130で差し引いた横振れ量TMとの和をずれ量Lzとして、鋼板先端のクロップ形状からカット長L2’を算出し、鋼板端検出装置4が鋼板先端の到来を検出してから鋼板Bがカット長L2’を通過した時点でクロップシャー5でクロップを切断できるよう、図1に示すクロップシャー刃の回転開始タイミング演算装置で、カット動作(シャーの回転)の開始タイミングを決定する。
【0036】
実際には、鋼板端検出装置4が鋼板先端を検出した後、鋼板の測長を開始し、鋼板端検出装置4の設置位置とクロップシャー5の設置位置との間の距離L0を鋼板B先端が移動し、さらにL2’だけ進んだ時点で、クロップを切断するようにクロップシャー5を駆動する。なお、鋼板Bの測長は、図1に示す板速計16で検出・演算した板速度と板の進行長を用いて行う。
【0037】
クロップシャー駆動装置19は、鋼板端検出装置4が鋼板先端を検出してL3=L0+L2’(mm)進んだ位置でクロップをカットするよう、板速計16による鋼板Bの測長値から、クロップシャー(フライイングクロップシャー)5の刃の回転開始タイミング、回転の速度パターンを決定し、クロップシャー5のドラムの回転を制御する。
【0038】
このようにクロップシャー5の駆動を制御することにより、クロップを所定の位置で精度良く切断することができるため、クロップのカット長さを極力短くすることができる。
なお、本実施例では、横振れ量とキャンバー量を求めるための鋼板幅方向位置データの蓄積ピッチを300mmとしたが、300mmに限定するものではなく、150mm、200mmピッチでも構わない。
【産業上の利用可能性】
【0039】
本発明は、鋼板を圧延する際に生じる先端部のクロップのカット長さを極力短くし、歩留ロスを削減させることのできるクロップ切断方法として、連続熱間圧延設備等の圧延分野において好適に利用することができる。
【符号の説明】
【0040】
B 鋼板
1 粗圧延機
2 クロップ形状読取り装置
2−1〜2−2 CCDカメラ
3 搬送テーブル
4 鋼板端検出装置
5 クロップシャー
6 仕上圧延機
7 下部光源
10 板速計
11 演算装置
12 横振れ量・キャンバー量演算部
13 クロップ形状演算部
14 クロップカット位置演算部
15 プロセス計算機
16 板速計
17 板の速度・進行長算出部
18 クロップシャー刃の回転開始タイミング演算装置
19 クロップシャー駆動装置

【特許請求の範囲】
【請求項1】
粗圧延機出側に配置されたクロップ形状読取り装置で鋼板のクロップ形状を測定してクロップカット位置を決定し、該クロップ形状読取り装置の下流側でクロップシャーの入側の搬送テーブル幅センターに配置された鋼板端検出装置で鋼板先端の到来を検出し、該鋼板端検出装置の上流側又は下流側に配置された板速計で鋼板の搬送速度を測定して、鋼板が前記鋼板端検出装置から前記クロップシャーまでの距離を搬送される時間を算出し、前記クロップカット位置で切断するように前記クロップシャーの駆動を制御する方法であって、
前記クロップ形状読取り装置で測定した鋼板の幅方向位置データから鋼板の横振れ量およびキャンバー量を算出し、算出した横振れ量およびキャンバー量と前記クロップ形状から前記鋼板端検出装置で検出される鋼板端検出位置を予測し、該鋼板端検出位置と前記クロップカット位置との距離を算出して、前記クロップシャーの駆動タイミングを制御することを特徴とするクロップシャーの駆動制御方法。
【請求項2】
前記鋼板の横振れ量は、鋼板全長の幅方向位置データを測定した後、鋼板の長手方向ミドル部における鋼板の幅センターラインと搬送テーブルの幅センターとのずれ量を算出して求めることを特徴とする請求項1に記載のクロップシャーの駆動制御方法。
【請求項3】
前記鋼板のキャンバー量は、
前記クロップ形状読取り装置に鋼板先端が到達して演算装置でデータ蓄積を開始した時点の幅方向位置データと、前記粗圧延機の最終スタンドから前記クロップ形状読取り装置までの距離とに基づいて鋼板先端部の初期傾き角度φを算出し、
前記鋼板が一定長さ圧延方向に進んだときの傾き角度φの変化から進行した小片一つ分の角度Δangle(i)を求め、
前記小片一つ分の角度Δangle(i)を鋼板ミドル部から先端部に向けて積算して求めた粗圧延終了状態での各小片の角度Rotation(i)から、前記各小片のキャンバー量ΔL(i)を算出し、
前記各小片のキャンバー量ΔL(i)を鋼板ミドル部から先端部に向けて積算することにより求めること
を特徴とする請求項1または2に記載のクロップシャーの駆動制御方法。

【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図1】
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【公開番号】特開2012−170997(P2012−170997A)
【公開日】平成24年9月10日(2012.9.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−37453(P2011−37453)
【出願日】平成23年2月23日(2011.2.23)
【出願人】(000006655)新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Fターム(参考)】