熱間圧延設備
【課題】被圧延材のウェッジ比率を変化させる仕上圧延スタンドを特定し、適切に被圧延材の蛇行を防止することができる熱間圧延設備を提供する。
【解決手段】熱間圧延ラインの各仕上圧延スタンド間で、被圧延材８の尾端平面形状をそれぞれ検出し、検出した尾端平面形状から各仕上圧延スタンド出側での被圧延材８のウェッジ比率を算出する。そして、入側と出側とでウェッジ比率が許容値以上変化している仕上圧延スタンドを特定し、そのウェッジ比率変化量に基づいて、ウェッジ比率を抑制すべく、特定した仕上圧延スタンド及び当該仕上圧延スタンドよりも下流側に配置された仕上圧延スタンドの少なくとも１つの作業側と駆動側とのロール開度差を補正する。
【解決手段】熱間圧延ラインの各仕上圧延スタンド間で、被圧延材８の尾端平面形状をそれぞれ検出し、検出した尾端平面形状から各仕上圧延スタンド出側での被圧延材８のウェッジ比率を算出する。そして、入側と出側とでウェッジ比率が許容値以上変化している仕上圧延スタンドを特定し、そのウェッジ比率変化量に基づいて、ウェッジ比率を抑制すべく、特定した仕上圧延スタンド及び当該仕上圧延スタンドよりも下流側に配置された仕上圧延スタンドの少なくとも１つの作業側と駆動側とのロール開度差を補正する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱間圧延ラインでの圧延時における被圧延材の蛇行を防止する熱間圧延設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱間圧延においては、仕上圧延機での圧延時に被圧延材の蛇行がしばしば問題になる。被圧延材の尾端が蛇行すると、圧延スタンドの入側に設置されているサイドガイドに被圧延材が接触し、被圧延材が折れ重なって圧延されてしまう、所謂絞り込みという現象が起こる場合がある。絞り込みによってワークロールが損傷してしまうと、後続の別の被圧延材にその疵が転写されて表面欠陥となるため、当該ワークロールを交換する必要があり、これがライン稼働率の低下を誘発する。このように、仕上圧延機における蛇行は、生産性や表面品質の大きな悪化要因となっている。
【０００３】
このような蛇行を防止する技術として、例えば特許文献１の蛇行防止方法がある。この技術は、仕上圧延機の中間スタンド間にて、被圧延材の長手方向における端部の平面形状を測定し、該平面形状からウェッジ比率（幅方向両端の板厚差／幅方向中央位置での板厚）を求め、次材の端部において当該ウェッジ比率を抑制すべく、上記中間スタンド間よりも上流側にある仕上圧延スタンドのレベリング量（左右の圧下量差）を制御するものである。すなわち、ここでは、クロップシャーでのカットにより仕上圧延機入側では長手方向の伸び量が作業側と駆動側で線対称であるという仮定の下、中間スタンド間にて測定した平面形状をもとに作業側もしくは駆動側の形状が変化していることを認識した場合に、ウェッジ比率が変化したと認識している。
【０００４】
また、仕上圧延機における圧延方法として、例えば特許文献２に記載の技術がある。この技術は、第１圧延機において、ウェッジ比率が０となるように作業側と駆動側とでレベリングの値を調整すると共に、入側のサイドガイドで幅方向の調整を行い、第２圧延機以降では、ウェッジ比率がなくなったものとして、作業側と駆動側とで実質的に等しいワークロールの間隙に調整するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２８５６９５号公報
【特許文献２】特開２００８−４３９７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載の技術にあっては、中間スタンド間にてウェッジ比率が変化していることを認識しても、当該変化を認識した圧延機間よりも上流側のどの圧延機でウェッジ比率が変化したかは特定することができない。そのため、次材の圧延時に、ウェッジ比率を抑制すべくレベリング量を制御する際には、上流圧延機のレベリング開度を等分して設定するしかない。したがって、当材では該圧延機の入側と出側でウェッジ比率が変化していなかった圧延機において、次材では入側と出側でウェッジ比率が変化し、蛇行発生による通板トラブルが生じるおそれがあった。
【０００７】
また、上記特許文献２に記載の技術にあっては、被圧延材の蛇行量・ウェッジ量、幅方向の温度差等の被圧延材による要因や、作業側と駆動側のミル剛性差等の圧延機による要因を完全に網羅することは困難であり、第２圧延機以降において蛇行が発生しても、どの圧延機で蛇行が発生したかを特定することができず、次材の圧延において蛇行を抑止するレベリングを設定することができなかった。
そこで、本発明は、被圧延材のウェッジ比率を変化させる仕上圧延スタンドを特定し、適切に被圧延材の蛇行を防止することができる熱間圧延設備を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明に係る熱間圧延設備は、複数の仕上圧延スタンド出側を検出位置として、熱間圧延ライン外から各検出位置を通過する被圧延材の長手方向端部の平面形状をそれぞれ検出する平面形状検出手段と、前記平面形状検出手段で検出した各平面形状に基づいて、前記各検出位置での前記被圧延材のウェッジ比率を算出するウェッジ比率算出手段と、前記ウェッジ比率算出手段で算出したウェッジ比率に基づいて、隣り合う２つの検出位置間でのウェッジ比率の変化量を算出し、当該ウェッジ比率の変化量が許容値以上であるとき、当該ウェッジ比率の変化量に基づいて、次材において前記ウェッジ比率を抑制すべく、前記２つの検出位置間に配置された仕上圧延スタンド及び当該仕上圧延スタンドよりも下流側に配置された仕上圧延スタンドの少なくとも１つの作業側と駆動側とのロール開度差を制御するロール開度制御手段と、を備えることを特徴としている。
【０００９】
このように、複数の仕上圧延スタンド出側にて被圧延材の平面形状を検出し、検出した平面形状から仕上圧延スタンド出側でのウェッジ比率をそれぞれ算出するので、入側と出側とで被圧延材のウェッジ比率が変化する、即ち被圧延材の蛇行を発生させている仕上圧延スタンドを特定することができる。そして、特定した仕上圧延スタンド及び当該仕上圧延スタンドよりも下流側に配置された仕上圧延スタンドの少なくとも１つのロール開度差を調整するので、もともと蛇行を発生させていない仕上圧延スタンドのロール開度差を変更することなく、ウェッジ比率を抑制することができる。したがって、適切に被圧延材の蛇行を防止することができる。
【００１０】
さらに、上記において、前記検出位置は、各仕上圧延スタンドの出側にそれぞれ設定することを特徴としている。
これにより、入側と出側とで被圧延材のウェッジ比率が変化する仕上圧延スタンドを正確に特定することができる。そのため、より適切に被圧延材の蛇行を防止することができる。
【００１１】
また、上記において、前記平面形状検出手段は、前記平面形状として、前記被圧延材の幅方向中央位置での長手方向の長さと、前記被圧延材の長手方向端部における作業側と駆動側との長手方向の伸び差を検出し、前記ウェッジ比率算出手段は、前記被圧延材の幅方向所定位置での長手方向の長さに対する、前記被圧延材の長手方向端部における作業側と駆動側との長手方向の伸び差の比率を、前記ウェッジ比率として算出することを特徴としている。
このように、被圧延材の長手方向の片伸び量とウェッジ比率との間に相関関係があることを利用するので、比較的簡易な方法で精度良くウェッジ比率を算出することができる。
【００１２】
さらに、上記において、前記平面形状検出手段は、前記熱間圧延ライン外で且つ該熱間圧延ラインに沿う位置に配置され、前記各検出位置を通過する前記被圧延材の表面画像を連続的に撮像する撮像手段と、前記撮像手段で撮像した前記被圧延材の連続的な表面画像から、前記被圧延材の長手方向端部を撮像した端部画像を検出する端部検出手段と、前記端部検出手段で検出した端部画像内におけるエッジ部を抽出するエッジ部抽出手段と、を備え、前記エッジ部抽出手段で抽出したエッジ部に基づいて、前記被圧延材の前記平面形状を検出することを特徴としている。
【００１３】
このように、熱間圧延ライン外に撮像手段を配置するので、熱間圧延ライン内に配置する場合のように撮像手段に耐熱及び耐蒸気等の対策を講ずる必要がなく、安価な装置で被圧延材の平面形状を検出することができる。さらに、熱間圧延ライン外で撮像手段のメンテナンスが可能であるため、ライン稼働中もメンテナンス作業を行うことができる。したがって、メンテナンス作業のためにラインを長時間停止させる必要がなくなり、ライン稼働率を確保することができる。
【００１４】
また、上記において、前記端部検出手段は、前記撮像手段で撮像した前記被圧延材の連続的な表面画像を２値化処理した２値化連続画像における白色画素の分布が、前記端部画像の条件を満足する分布となっている領域を前記端部画像として検出することを特徴としている。
これにより、被圧延材の連続表面画像から精度良く端部画像を検出することができるので、精度良くウェッジ比率を算出することができる。
【００１５】
さらにまた、上記において、前記撮像手段は、前記熱間圧延ラインの圧延方向での配置位置が、前記検出位置に対して所定距離オフセットした位置となるように配置されており、前記平面形状検出手段は、前記エッジ部抽出手段で抽出したエッジ部に対応するエッジ画像を、前記撮像手段の配置位置と前記検出位置との関係に基づいて補正する補正手段を備えることを特徴としている。
【００１６】
これにより、被圧延材の端部を圧延方向に対して斜め方向から見たエッジ画像を、圧延方向に対して直交する方向から見たエッジ画像に変換することができる。したがって、実際にはクロップが発生していないにもかかわらず、撮像手段の配置位置と被圧延材の撮像位置との関係によって被圧延材の幅方向の一端側が伸びているように見える場合であっても、ウェッジ比率を誤算出してしまうのを防止することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、複数の仕上圧延スタンド出側でのウェッジ比率をそれぞれ算出するので、入側と出側とでウェッジ比率が変化する仕上圧延スタンドを特定することができる。そのため、ウェッジ比率を抑制すべく作業側と駆動側とのロール開度差を補正する仕上圧延スタンドを適切に選定することができる。したがって、被圧延材の蛇行を適切に防止し、生産性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態における熱間圧延設備の構成を示す図である。
【図２】画像処理装置で実行する尾端平面形状検出処理手順を示すフローチャートである。
【図３】尾端検出原理を説明する図である。
【図４】エッジ検出原理を説明する図である。
【図５】尾端平面形状の長手方向の定義を示す図である。
【図６】被圧延材の厚さ方向の定義を示す図である。
【図７】長手方向の体積変化を示す図である。
【図８】厚さ方向の体積変化を示す図である。
【図９】長手方向の伸び差とウェッジ比率との相関関係を示す図である。
【図１０】制御装置で実行するロール開度制御処理手順を示すフローチャートである。
【図１１】本実施形態の動作を説明する図である。
【図１２】画角合わせ前後の視点を示す図である。
【図１３】画角合わせ原理を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（構成）
図１は、本実施形態における熱間圧延設備の構成を示す図である。
図中、符号１は熱間圧延設備である。この熱間圧延設備１は、熱間圧延ライン上流側から加熱炉２、サイジングプレス３、複数の粗圧延スタンド（Ｒ１〜Ｒ３）からなる粗圧延機４、クロップシャー５、複数の仕上圧延スタンド（Ｆ１〜Ｆ７）からなる仕上圧延機６、巻き取り設備７を備えている。また、符号８は被圧延材である。
【００２０】
この熱間圧延設備１は、熱間圧延ラインを搬送される被圧延材８の尾端の平面形状を検出する平面形状検出装置１０と、平面形状検出装置１０の検出結果をもとに所定の仕上圧延スタンドの作業側と駆動側のロール開度差を制御するロール開度制御装置２０とを備える。平面形状検出装置１０は、複数台のカメラ１１と、画像処理装置１２とを備える。
複数台のカメラ１１は、それぞれ熱間圧延ラインの外部で且つ熱間圧延ラインに沿う位置に設置されており、熱間圧延ライン外から各仕上圧延スタンド間を通過する被圧延材８の表面画像を連続的に撮像し、被圧延材８の連続画像として取得する。すなわち、各仕上圧延スタンド出側をそれぞれ検出位置として、カメラ１１で被圧延材８を撮像する。このカメラ１１は、例えば、近赤外線対応カメラであり、仕上圧延スタンド間の被圧延材８の通過速度に応じたシャッター速度（例えば、１／１０００ｓ）に設定されている。
【００２１】
各カメラ１１で取得した連続画像は、画像処理装置１２に入力される。画像処理装置１２は、図示しないＣＰＵやメモリ等を有するマイクロコンピュータやパーソナルコンピュータなどの計算機によって構成され、後述する尾端平面形状検出処理を実行する。この尾端平面形状検出処理により、被圧延材８の連続画像について画像処理を施し、被圧延材８の尾端の平面形状を検出する。画像処理装置１２で検出された尾端平面形状はメモリに保存される。
【００２２】
次に、画像処理装置１２で実行する尾端平面形状検出処理について説明する。
図２は、尾端平面形状検出処理手順を示すフローチャートである。
先ずステップＳ１で、画像処理装置１２は、カメラ１１で取得した被圧延材８の連続画像を取得し、ステップＳ２に移行する。
ステップＳ２では、画像処理装置１２は、前記ステップＳ１で取得した連続画像をもとに尾端検出処理を行う。はじめに、取得した連続画像に対して尾端検出処理の対象範囲を設定し、設定した尾端検出対象範囲の画素毎の輝度情報を得る。そして、尾端検出対象範囲に対して、予め設定した白色画素判定閾値Ｘを用いて２値化処理を行う。例えば、図３（ａ）に示す連続画像（原画像）を取得した場合、尾端検出対象範囲αに対して２値化処理を行い、図３（ｂ）に示す２値化画像を得る。
【００２３】
次に、２値化した画像において列（幅方向）毎に白色画素数を計測する。すると、例えば図３（ｃ）に示すような、圧延方向を横軸、白色画素数を縦軸とした計測結果が得られる。そして、この尾端検出対象範囲αにおいて、圧延方向最下流（図３では右端）の白色画素数である右端白色画素数、白色画素数が“０”の列の有無、白色画素数の合計をそれぞれ求める。
【００２４】
次に、ステップＳ３では、画像処理装置１２は、前記ステップＳ２の尾端検出処理結果に基づいて、尾端検出対象範囲αの画像が尾端を撮像した尾端画像であるか否かを判定する。具体的には以下の３項目を確認し、すべての条件を満足する場合にその画像を尾端画像と判定する。
［１］右端白色画素数が定数（幅方向の画素数のＹ％）以上ある。
［２］白色画素数が０個の列がある。
［３］白色画素数の合計が定数Ｚ以上ある。
【００２５】
そして、尾端ではないと判定した場合には前記ステップＳ１に移行し、尾端であると判定した場合にはステップＳ４に移行する。
ステップＳ４では、画像処理装置１２は、前記ステップＳ１で取得した連続画像をもとにエッジ検出処理を行う。先ず、取得した連続画像に対してエッジ検出処理の対象範囲を設定し、設定したエッジ検出対象範囲の画素毎の輝度情報を得る。例えば、図４（ａ）に示す連続画像（原画像）を取得した場合、エッジ検出対象範囲βの画素毎の輝度情報は図４（ｂ）に示すようになる。なお、ここでは説明を簡単にするために、画素を非常に粗くして示している。また、エッジ検出対象範囲βを、上述した尾端検出対象範囲αと同一とする。
【００２６】
次に、エッジ検出対象範囲βにおいて、画素毎の水平輝度差を算出する。水平輝度差は、圧延方向下流の数ピクセル（Ｋピクセル）の合計輝度値から、圧延方向上流の数ピクセル（Ｋピクセル）の合計輝度値を引くことで算出する。すなわち、Ｋ＝１として図４（ｂ）に示す輝度情報をもとに水平輝度差を算出すると、図４（ｃ）に示す結果が得られる。そして、行（圧延方向）毎に水平輝度差の最大値を選定すると、図４（ｃ）の網かけで示すように、エッジ検出対象範囲βにおけるエッジ部が描写できる。
【００２７】
次に、ステップＳ５では、画像処理装置１２は、前記ステップＳ４のエッジ検出処理結果をもとに尾端平面形状を検出する。ここでは、仕上圧延機６の第ｉスタンド出側での尾端平面形状として、図５に示すように、板幅Ｗｉと、第ｉスタンド出側で換算したときの板幅中央位置での板の長さＬｉと、幅方向両端部からそれぞれ一定距離ΔＷずつ内側の位置での長手方向の伸び差ｄＬｉとを検出する。この図５では、作動側（図５の下側）が駆動側（図５の上側）よりも長く伸びた例を示している。ここで、Ｌｉ＞＞ｄＬｉであり、例えば、Ｌｉは尾端の変形が及ぶ範囲（被圧延材８の幅の１．５倍〜２倍）の長手方向の長さを用いることもできる。また、板幅Ｗｉは長さ方向の変動に対して無視できるものとする。
【００２８】
次に、ステップＳ６では、画像処理装置１２は、前記ステップＳ５で検出した尾端平面形状をメモリに保存し、尾端平面形状検出処理を終了する。
このように、熱間圧延ライン外に設置したカメラ１１によって、熱間圧延ラインの各仕上圧延機間でそれぞれ被圧延材８を連続的に撮像し、被圧延材８の尾端通過時にはその平面形状を検出し、画像処理装置１２内のメモリに保存する。
【００２９】
そして、ロール開度制御装置２０は、画像処理装置１２で検出した各仕上圧延スタンド間での尾端平面形状をもとに、各仕上圧延スタンド出側での被圧延材８のウェッジ比率を算出し、圧延前後でウェッジ比率が変化している仕上圧延スタンドを特定する。そして、当該ウェッジ比率の変化量に基づいて、次材においてウェッジ比率が抑制されるように、特定した仕上圧延スタンド及び当該仕上圧延スタンドよりも下流側に配置された仕上圧延スタンドの少なくとも１つの作業側と駆動側のロール開度差を補正する。
【００３０】
先ず、被圧延材８のウェッジ比率の算出原理について説明する。
図６は、被圧延材８の厚さ方向の定義を示す図である。この図６に示すように、第ｉスタンド出側での被圧延材８の厚さ方向の形状は、板幅Ｗｉ、板幅中央位置での板厚Ｈｉ、幅方向両端部からそれぞれ一定距離ΔＷずつ内側の位置での板厚差ｄＨｉによって表される。なお、この図６は、作動側（図６の左側）が駆動側（図６の右側）よりも厚い例を示している。また、Ｈｉ＞＞ｄＨｉであり、板幅Ｗｉは長さ方向の変動に対して無視できるものとする。
【００３１】
図７に示すように、長手方向において伸び差のある部分（網掛け部分）の体積ＶＬは、次式で表すことができる。
ＶＬ＝Ｈｉ・Ｗｉ・ｄＬｉ・１／２ ………（１）
同様に、図８に示すように、厚さ方向の差がある部分（網掛け部分）の体積ＶＨは、次式で表すことができる。
ＶＨ＝ｄＨｉ・Ｗｉ・Ｌｉ・１／２ ………（２）
ここで、図７に示す板全体の体積は（Ｈｉ・Ｗｉ・Ｌｉ＋ＶＬ）、図８に示す板全体の体積は（Ｈｉ・Ｗｉ・Ｌｉ＋ＶＨ）と表すことができるため、次式が成り立つ。
ＶＬ＝ＶＨ ………（３）
上記（３）式に、上記（１）及び（２）式を代入して変形すると、次式が成り立つ。
ｄＬｉ／Ｌｉ＝ｄＨｉ／Ｈｉ ………（４）
上記（４）式は、被圧延材８の端部における長手方向の伸び差が、ウェッジ比率と同等の指標として扱えることを示している。
【００３２】
仕上圧延スタンド（Ｆ５）の前後で片伸び量の変化とウェッジ比率の変化との関係を調査したところ、図９に示す結果が得られた。ここでは、試料として絞りが発生しやすい材料を用いて解析を実施した。なお、片伸び量とは、作業側の長手方向の伸び量と駆動側の長手方向の伸び量との差であり、作業側の最尾端が駆動側の最尾端に対して伸びている場合、片伸び量変化はプラスの値となる。この図９に示すように、片伸び量変化とウェッジ比率変化とは負の相関関係にあることがわかった。ここで、iスタンドにおける片伸び比率は下記により定義している。
（ｉスタンドにおける片伸び比率）＝（ｉスタンド出側作業側伸び量［ｍｍ］−ｉスタンド駆動側出側伸び量［ｍｍ］）＊（ｉスタンド出側板厚［ｍｍ］）
なお、上記において出側板厚をかけているのは、板厚による伸び量の違いを解消するためである。
【００３３】
そこで、本実施形態では、ロール開度制御装置２０で、被圧延材８の尾端が第ｉスタンドを通過したときに、画像処理装置１２で第ｉスタンド出側の尾端平面形状として長手方向の伸び差ｄＬｉ及び板の長さＬｉを検出し、ｄＬｉ／Ｌｉ（＝ｄＨｉ／Ｈｉ）を第ｉスタンド出側でのウェッジ比率ψiとして算出する。このように、各仕上圧延スタンドの出側でのウェッジ比率をそれぞれ算出する。
【００３４】
そして、各仕上圧延スタンドについて、入側と出側でのウェッジ比率の変化量（ψi-1−ψi）を監視し、ウェッジ比率変化量（ψi-1−ψi）に異常がある場合には、当該異常を検出した第ｉスタンド及び当該第ｉスタンドよりも下流側に配置された仕上圧延スタンドを対象としてロール開度差を補正する。
図１０は、ロール開度制御装置２０で実行するロール開度制御処理手順を示すフローチャートである。
【００３５】
先ずステップＳ１１で、ロール開度制御装置２０は、画像処理装置１２で検出した第ｉスタンド出側の尾端平面形状（長手方向の伸び差ｄＬｉ及び板の長さＬｉ）を取得し、ステップＳ１２に移行する。なお、ｉの初期値は“１”である。
ステップＳ１２では、ロール開度制御装置２０は、前記ステップＳ１１で取得した尾端平面形状に基づいてｄＬｉ／Ｌｉを算出し、ステップＳ１３に移行する。
ステップＳ１３では、ロール開度制御装置２０は、前記ステップＳ１２で算出したｄＬｉ／Ｌｉを、第ｉスタンド出側での被圧延材８のウェッジ比率ψiとして算出し、ステップＳ１４に移行する。
【００３６】
ステップＳ１４では、ロール開度制御装置２０は、先ず、第（ｉ−１）スタンド出側でのウェッジ比率ψi-1と第ｉスタンド出側でのウェッジ比率ψiとの差、すなわち第ｉスタンドの入側と出側でのウェッジ比率変化量（ψi-1−ψi）を算出する。なお、上述したように、被圧延材８の両端部はクロップシャー５によって平面形状が矩形となるように切断整形されているため、第１スタンドＦ１の入側でのウェッジ比率ψ0＝０とする。
【００３７】
そして、ウェッジ比率変化量｜ψi-1−ψi｜が許容値δi以上であるか否かを判定する。ここで、許容値δiは、被圧延材８の蛇行が発生しない程度のウェッジ比率変化量に設定する。｜ψi-1−ψi｜＜δiである場合には後述するステップＳ１６に移行し、｜ψi-1−ψi｜≧δiである場合にはステップＳ１５に移行する。
ステップＳ１５では、ロール開度制御装置２０は、第ｉスタンド以降のロール開度設定について、以下の補正を行う。
ｄＳｋ＝ｄＳｋ０−ｇｋ（ψi-1−ψi） ………（５）
ここで、ｉ≦ｋ≦Ｎ（Ｎは、仕上圧延スタンドの台数（図１ではＮ＝７））であり、ｄＳｋは第ｋスタンドの補正後の左右圧下量差指令値、ｄＳｋ０は第ｋスタンドの補正前の左右圧下量差指令値である。
【００３８】
また、ｇｋは、第ｋスタンドのウェッジ比率変化（ψi-1−ψi）に対する影響係数であり、０≦ｇｋ≦１である。第ｋスタンドをロール開度の補正対象とする場合にはｇｋ＞０とし、第ｋスタンドをロール開度の補正対象としないときはｇｋ＝０とする。特に、ウェッジ比率変化（ψi-1−ψi）が生じている第ｉスタンドについては、当該ウェッジ比率変化（ψi-1−ψi）を無くしたいため、ｇｋ＝１とする。
【００３９】
ステップＳ１６では、ロール開度制御装置２０は、仕上圧延スタンド番号ｉをインクリメントしてからステップＳ１７に移行する。
ステップＳ１７では、ロール開度制御装置２０は、仕上圧延スタンド番号ｉが、仕上圧延スタンドの総数に相当する所定値Ｎに達しているか否かを判定する。そして、ｉ＝Ｎでない場合には前記ステップＳ１１に移行し、ｉ＝Ｎである場合にはステップＳ１８に移行する。
【００４０】
ステップＳ１８では、ロール開度制御装置２０は、補正後の左右圧下量差指令値ｄＳｋをもとに、第ｉスタンドから第Ｎスタンドまでのロール開度を調整し、ロール開度制御処理を終了する。
なお、図１において、カメラ１１が撮像手段に対応し、カメラ１１及び画像処理装置１２が平面形状検出手段に対応し、ロール開度制御装置２０がロール開度制御手段に対応している。また、図２において、ステップＳ２が端部検出手段に対応し、ステップＳ４がエッジ部抽出手段に対応している。
【００４１】
（動作）
次に、本実施形態の動作について説明する。
熱間圧延設備１において、加熱炉２によって数百〜千数百℃に加熱された被圧延材８は、サイジングプレス３によって所定幅にプレスされた後、粗圧延機４により圧延されて帯状に延ばされる。そして、その被圧延材８は、クロップシャー５によって先端及び尾端のクロップが切断除去され、先端平面形状及び尾端平面形状が矩形に整形された後、仕上圧延機６により圧延される。このとき、図１１に示すように、熱間圧延ライン外に設置された７台のカメラ１１は、仕上圧延機６の各仕上圧延スタンドの出側を通過する被圧延材８を連続的に撮像する。
【００４２】
各カメラ１１で撮像した被圧延材８の表面画像は一定周期で画像処理装置１２に入力され、画像処理装置１２で尾端検出処理が行われる。例えば、第３スタンドＦ３出側を撮像対象としたカメラ１１が、第３スタンドＦ３と第４スタンドＦ４との間で被圧延材８の中央部を撮像しているときは、撮像した表面画像における尾端検出対象範囲αを２値化処理しても（図２のステップＳ２）、白色画素数が“０”となる列は存在しない。そのため、画像処理装置１２は、このとき撮像した画像は尾端画像ではないと判断する（ステップＳ３でＮｏ）。
【００４３】
その後、被圧延材８の尾端が、第３スタンドＦ３と第４スタンドＦ４との間を通過し、第３スタンドＦ３出側を撮像対象としたカメラ１１がこれを撮像すると、２値化画像において、［１］右端白色画素数が定数（幅方向の画素数のＹ％）以上あり、［２］白色画素数が０個の列があり、［３］白色画素数の合計が定数Ｚ以上あることになる。そのため、画像処理装置１２は、このとき撮像した表面画像は尾端画像であると判断する（ステップＳ３でＹｅｓ）。
【００４４】
このように、本実施形態では、被圧延材８を熱間圧延ライン外からカメラ１１によって連続的に撮像し、得られた連続画像の輝度情報を解析することで、熱間圧延ライン上の各仕上圧延スタンド間を通過する被圧延材８の尾端を検出する。その際、連続画像を所定の白色画素判定閾値Ｘを用いて２値化処理し、２値化画像における白色画素の分布が尾端画像の条件（上記条件［１］〜［３］）を満足するときに尾端であると判断する。
【００４５】
本実施形態のように、熱間圧延ラインの各仕上圧延スタンド間を通過する被圧延材８を撮像する場合、その画像はライン内の温度や水蒸気によって輝度変動が比較的小さいものとなる。そのため、２値化処理を行わずに尾端を検出しようとすると見逃しが発生してしまう。２値化処理を用いて尾端検出処理を行うことで、連続画像から精度良く尾端検出を行うことができる。
【００４６】
画像処理装置１２は、撮像した表面画像が尾端画像であると判断すると、この画像のエッジ部を抽出する（ステップＳ４）。そして、このとき得られたエッジ画像から、被圧延材８の尾端平面形状の指標となる板の長さＬｉ（第３スタンドＦ３出側の場合、Ｌ３）と長手方向の伸び差ｄＬｉ（第３スタンドＦ３出側の場合、ｄＬ３）とを検出し（ステップＳ５）、これをメモリに記憶する（ステップＳ６）。
【００４７】
第３スタンドＦ３出側において、図１１中に示すように、被圧延材８の尾端の平面形状が矩形状となっている場合、被圧延材８の駆動側及び作業側の何れにおいても伸びは発生していない。そのため、この場合には、伸び差ｄＬ３＝０となる。
したがって、このとき画像処理装置１２が第３スタンドＦ３出側で検出した尾端平面形状をロール開度制御装置２０が取得すると（図１０のステップＳ１１）、ロール開度制御装置２０は、第３スタンドＦ３出側でのウェッジ比率ψ3＝ｄＬ３／Ｌ３＝０を算出する（ステップＳ１２及びＳ１３）。
【００４８】
その後、被圧延材８の尾端が第４スタンドＦ４を通過すると、第４スタンドＦ４と第５スタンドＦ５との間でカメラ１１が尾端画像を撮像する。すると、画像処理装置１２は、その尾端画像から、尾端平面形状として第４スタンドＦ４出側での板の長さＬ４と長手方向の伸び差ｄＬ４とを検出する。この第４スタンドＦ４出側においても、図１１中に示すように、被圧延材８の尾端の平面形状が矩形状となっている場合、伸び差ｄＬ４＝０となる。したがって、このとき画像処理装置１２が第４スタンドＦ４出側で検出した尾端平面形状をロール開度制御装置２０が取得すると（ステップＳ１１）、ロール開度制御装置２０は、第４スタンドＦ４出側でのウェッジ比率ψ4＝ｄＬ４／Ｌ４＝０を算出する（ステップＳ１２及びＳ１３）。
【００４９】
上記の例では、第３スタンドＦ３出側でのウェッジ比率ψ3と、第４スタンドＦ４出側でのウェッジ比率ψ4とは共に“０”であるため、第４スタンドＦ４前後でのウェッジ比率の変化量（ψ3−ψ4）は“０”となる（ステップＳ１４でＮｏ）。したがって、この場合には、第４スタンドＦ４の前後でウェッジ比率の変化が正常であるとして、第４スタンドＦ４〜第７スタンドＦ７のロール開度差の調整は行わない。
【００５０】
その後、被圧延材８の尾端が第５スタンドＦ５を通過すると、第５スタンドＦ５と第６スタンドＦ６との間でカメラ１１が尾端画像を撮像する。すると、画像処理装置１２は、その尾端画像から、尾端平面形状として第５スタンドＦ５出側での板の長さＬ５と長手方向の伸び差ｄＬ５とを検出する。この第５スタンドＦ５出側において、図１１中に示すように、被圧延材８の尾端の平面形状が矩形状となっていない場合、伸び差ｄＬ５≠０となる。したがって、このとき画像処理装置１２が第５スタンドＦ５出側で検出した尾端平面形状をロール開度制御装置２０が取得すると（ステップＳ１１）、ロール開度制御装置２０は、第５スタンドＦ５出側でのウェッジ比率ψ5＝ｄＬ５／Ｌ５≠０を算出する（ステップＳ１２及びＳ１３）。
【００５１】
この第５スタンドＦ５の前後で、被圧延材８が蛇行していると判断できる程度のウェッジ比率変化が生じている場合、｜ψ4−ψ5｜は許容値δ5以上となる（ステップＳ１４でＹｅｓ）。したがって、この場合には、第５スタンドＦ５の前後でウェッジ比率の変化が異常であるとして、第５スタンドＦ５〜第７スタンドＦ７のロール開度差の調整を行う。
このとき、ウェッジ比率の変化量（ψ4−ψ5）に基づいて、当該ウェッジ比率変化が無くなるように、ウェッジ比率変化が異常となっている仕上圧延スタンド以降の第５スタンドＦ５〜第７スタンドＦ７の左右圧下量差指令値ｄＳ５〜ｄＳ７を補正する（ステップＳ１５）。その際、左右圧下量差指令値ｄＳ５〜ｄＳ７は、第５スタンドＦ５〜第７スタンドＦ７の、第５スタンド前後でのウェッジ比率変化（ψ4−ψ5）に対する影響を考慮して補正する。
【００５２】
その後、被圧延材８の尾端が第６スタンドＦ６及び第７スタンドＦ７を通過しても、第６スタンドＦ６及び第７スタンドＦ７の出側における尾端平面形状が、図１１中に示すように、第５スタンドＦ５出側における尾端平面形状と同じである場合、ウェッジ比率ψ6及びψ7は、それぞれウェッジ比率ψ5と等しくなる。そのため、第６スタンドＦ６前後でのウェッジ比率の変化量（ψ5−ψ6）及び第７スタンドＦ７前後でのウェッジ比率の変化量（ψ6−ψ7）は、それぞれ“０”となる（ステップＳ１４でＮｏ）。したがって、この場合には、第６スタンドＦ６及び第７スタンドＦ７のロール開度差の調整は行わない。
【００５３】
すなわち、上記の例では、ロール開度制御装置２０は、最終的に第５スタンドＦ５〜第７スタンドＦ７に対して、第５スタンドＦ５前後でのウェッジ比率変化量（ψ4−ψ5）に基づいた左右圧下量差指令値ｄＳ５〜ｄＳ７が設定される。そのため、ロール開度制御装置２０は、当材の仕上圧延が完了した後、次材の先端が第１スタンドＦ１に達するまでに、第５スタンドＦ５〜第７スタンドＦ７の左右圧下量差を補正する（ステップＳ１８）。これにより、次材では、第５スタンドＦ５の前後でウェッジ比率変化が生じなくなり、被圧延材８は蛇行せずに熱間圧延ラインを搬送されることになる。
【００５４】
ところで、熱間圧延ラインを搬送される被圧延材の尾端平面形状を認識する際には、熱間圧延ライン内に設置したカメラ等を用いるのが一般的であったが、熱間圧延ライン内は熱や蒸気等の問題により設置環境が悪いため、当該ライン内にカメラを設置するには、カメラに耐熱及び耐蒸気等様々な対策を講ずる必要がある。そのため、その分高いコストを必要とする。また、ライン内でカメラのメンテナンスを行う必要があるため、ライン稼働中はメンテナンス作業を行うことができない。すなわち、メンテナンス作業にはラインの長時間停止が伴うため、生産性が低下する。
【００５５】
これに対して、本実施形態では、熱間圧延ライン外に設置したカメラ１１によって熱間圧延ラインを搬送される被圧延材８を撮像することで、被圧延材８の尾端平面形状を検出することができる。このように、被圧延材８を撮像するカメラ１１を設置環境の良い熱間圧延ライン外に設置するので、カメラに耐熱及び耐蒸気等の対策を講ずる必要がなく、その分のコストを削減することができる。また、熱間圧延ライン外でカメラ１１のメンテナンス作業を行うことができるので、ライン稼働中もメンテナンスが可能となる。このように、費用面とメンテナンス面とで好適な構成とすることができる。
【００５６】
また、仕上圧延機６の各仕上圧延スタンド前後での被圧延材のウェッジ比率変化を監視するので、ウェッジ比率変化量が異常となる仕上圧延スタンドを正確に特定することができる。したがって、特定した仕上圧延スタンドと当該仕上圧延スタンドよりも下流側に配置した仕上圧延スタンドとの左右圧下量差を、上記ウェッジ比率変化量に基づいて、ウェッジ比率を抑制するように補正すれば、次材の圧延において確実に被圧延材の蛇行を抑止することができる。さらに、もともと蛇行を発生させていなかった上流側の仕上圧延スタンドのレベリングは変更しないようにすることができるので、新たな蛇行を発生させてしまうおそれがない。
【００５７】
（効果）
このように、上記実施形態では、各仕上圧延スタンド間で被圧延材の平面形状を検出し、検出した平面形状から各仕上圧延スタンド出側でのウェッジ比率をそれぞれ算出するので、各仕上圧延スタンドの前後でのウェッジ比率の変化量を監視することができる。そして、ウェッジ比率の変化量が許容値以上となる仕上圧延スタンドを特定することで、被圧延材の蛇行を発生させている仕上圧延スタンドを正確に特定することができる。
【００５８】
また、特定した仕上圧延スタンド及び当該仕上圧延スタンドよりも下流側に配置された仕上圧延スタンドのロール開度差を、当該ウェッジ比率の変化量に基づいて補正するので、もともと蛇行を発生させていない上流側の仕上圧延スタンドのロール開度差を変更することなく、適切にウェッジ比率を抑制することができる。したがって、次材において適切に被圧延材の蛇行を防止することができる。
さらに、ウェッジ比率の算出に際し、被圧延材の長手方向の片伸び量の変化とウェッジ比率の変化との間に相関関係があることを利用するので、比較的簡易な方法で精度良くウェッジ比率を算出することができる。
【００５９】
また、熱間圧延ライン外に撮像手段を配置して熱間圧延ラインを搬送される被圧延材を撮像するので、撮像手段に耐熱及び耐蒸気等の対策を講ずる必要がなく、安価に構成することができると共に、熱間圧延ラインの稼動時においても撮像手段のメンテナンスが可能となる。さらに、温度や水蒸気等の撮像手段への外乱を排除することができるので、精度よく尾端平面形状を検出することができる。
【００６０】
また、尾端平面形状検出処理に際し、撮像手段で撮像した被圧延材の連続的な表面画像から、被圧延材の尾端を撮像した尾端画像を検出した後、検出した尾端画像内におけるエッジ部を検出するエッジ検出処理を行う。このとき、撮像手段で撮像した前記被圧延材の連続的な表面画像を２値化処理した２値化連続画像における白色画素の分布に基づいて尾端画像を検出するので、熱間圧延ラインを搬送される被圧延材の尾端を精度良く検出することができる。また、尾端画像に対してエッジ検出処理を行うので、尾端平面形状を正確に描写することができる。
以上のように、精度良く尾端平面形状を検出することができるので、検出した尾端平面形状から精度良くウェッジ比率を算出することができる。その結果、被圧延材の蛇行を適切に防止し、絞りトラブルの発生を抑止することができる。
【００６１】
（応用例）
なお、上記実施形態においては、カメラ１１の圧延方向での配置位置が、尾端平面形状の検出位置と一致している場合について説明したが、設備上の制約がある場合には、カメラ１１の圧延方向での配置位置を、尾端平面形状の検出位置に対して所定距離オフセットさせて配置する場合がある。この場合には、図２のステップＳ５でエッジ画像に対して画角合わせ処理を行ってから、尾端平面形状を検出するようにする。画角合わせ処理は、圧延方向に対して斜め方向（図１２の実線で示す位置）から撮像したオリジナル画像を、圧延方向に対して直交する方向（図１２の破線で示す位置）から撮像した画像に変換する処理である。
【００６２】
図１３は、画角合わせ原理を示す図である。図１３に示すように、先ず、オリジナル画像の圧延方向（ｘ方向）両端のエッジ延長線の交点Ｐを求める。次に、交点Ｐを通り画像に対して垂直な直線Ｌ１を計算する。次に、交点Ｐとオリジナル画像の圧延方向最上流で幅方向最も手前の点（引き伸ばし点）Ｑとを通る直線Ｌ２を計算する。最後に、オリジナル画像の各ラインについて、直線Ｌ１と直線Ｌ２との間の画像を引き伸ばす。なお、画角合わせ処理に際し、正方形等のサンプル板を撮像したサンプル画像から、予め画角合わせ処理のための各ラインの補正量（引き伸ばし量）を決定しておき、当該補正量を用いて上記エッジ画像の画角合わせ処理を行うものとする。
【００６３】
このように、エッジ検出処理により得られたエッジ画像を、カメラ１１の配置位置と被圧延材８の尾端平面形状の検出位置との関係に基づいて補正する画角合わせ処理を行い、その結果を被圧延材８の尾端平面形状を示すエッジ画像とする。そのため、被圧延材８の尾端を圧延方向に対して斜め方向から見たエッジ画像を、圧延方向に対して直交する方向から見たエッジ画像に変換して、片伸び量を検出することができる。したがって、尾端平面形状を正確に認識してウェッジ比率を正確に算出することができる。
【００６４】
（変形例）
なお、上記実施形態においては、被圧延材８の尾端平面形状の検出位置に対応させて複数台のカメラ１１を設ける場合について説明したが、カメラ１１の台数は検出位置の数に対して少なく設定してもよい。この場合、例えば、仕上圧延スタンドＦ１−Ｆ２間を撮像した後、カメラ１１を移動して仕上圧延スタンドＦ２−Ｆ３間を撮像するなど、１台のカメラ１１で複数の検出位置を撮像するようにする。これにより、カメラ１１を多数設けなくて済むので、安価な設備とすることができる。
【００６５】
また、上記実施形態においては、被圧延材８の尾端部に関して説明したが、尾端部に代えて先端部にも適用可能である。
さらに、上記実施形態においては、各仕上圧延スタンドの前後でウェッジ比率変化を監視するものとし、各仕上圧延スタンドの出側を被圧延材８の平面形状の検出位置とする場合について説明したが、当該検出位置が複数の仕上圧延スタンドの出側で設定されていれば本発明を適用することができる。この場合にも、隣り合う２つの検出位置間でのウェッジ比率の変化量を算出し、当該ウェッジ比率の変化量が許容値以上であるか否かを判定する。そして、ウェッジ比率の変化量が許容値以上であるとき、当該ウェッジ比率の変化量に基づいて、次材においてウェッジ比率を抑制すべく、上記２つの検出位置間に配置された仕上圧延スタンド及び当該仕上圧延スタンドよりも下流側に配置された仕上圧延スタンドの作業側と駆動側とのロール開度差を補正すればよい。これにより、ウェッジ比率変化量が異常となる仕上圧延スタンドを絞り込むことができるので、上記実施形態に近い効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００６６】
１…熱間圧延設備、２…加熱炉、３…サイジングプレス、４…粗圧延機、５…クロップシャー、６…仕上圧延機、７…巻き取り設備、８…被圧延材、１０…平面形状検出装置（平面形状検出手段）、１１…カメラ（撮像手段）、１２…画像処理装置、２０…ロール開度制御装置（ロール開度制御手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱間圧延ラインでの圧延時における被圧延材の蛇行を防止する熱間圧延設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱間圧延においては、仕上圧延機での圧延時に被圧延材の蛇行がしばしば問題になる。被圧延材の尾端が蛇行すると、圧延スタンドの入側に設置されているサイドガイドに被圧延材が接触し、被圧延材が折れ重なって圧延されてしまう、所謂絞り込みという現象が起こる場合がある。絞り込みによってワークロールが損傷してしまうと、後続の別の被圧延材にその疵が転写されて表面欠陥となるため、当該ワークロールを交換する必要があり、これがライン稼働率の低下を誘発する。このように、仕上圧延機における蛇行は、生産性や表面品質の大きな悪化要因となっている。
【０００３】
このような蛇行を防止する技術として、例えば特許文献１の蛇行防止方法がある。この技術は、仕上圧延機の中間スタンド間にて、被圧延材の長手方向における端部の平面形状を測定し、該平面形状からウェッジ比率（幅方向両端の板厚差／幅方向中央位置での板厚）を求め、次材の端部において当該ウェッジ比率を抑制すべく、上記中間スタンド間よりも上流側にある仕上圧延スタンドのレベリング量（左右の圧下量差）を制御するものである。すなわち、ここでは、クロップシャーでのカットにより仕上圧延機入側では長手方向の伸び量が作業側と駆動側で線対称であるという仮定の下、中間スタンド間にて測定した平面形状をもとに作業側もしくは駆動側の形状が変化していることを認識した場合に、ウェッジ比率が変化したと認識している。
【０００４】
また、仕上圧延機における圧延方法として、例えば特許文献２に記載の技術がある。この技術は、第１圧延機において、ウェッジ比率が０となるように作業側と駆動側とでレベリングの値を調整すると共に、入側のサイドガイドで幅方向の調整を行い、第２圧延機以降では、ウェッジ比率がなくなったものとして、作業側と駆動側とで実質的に等しいワークロールの間隙に調整するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２８５６９５号公報
【特許文献２】特開２００８−４３９７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載の技術にあっては、中間スタンド間にてウェッジ比率が変化していることを認識しても、当該変化を認識した圧延機間よりも上流側のどの圧延機でウェッジ比率が変化したかは特定することができない。そのため、次材の圧延時に、ウェッジ比率を抑制すべくレベリング量を制御する際には、上流圧延機のレベリング開度を等分して設定するしかない。したがって、当材では該圧延機の入側と出側でウェッジ比率が変化していなかった圧延機において、次材では入側と出側でウェッジ比率が変化し、蛇行発生による通板トラブルが生じるおそれがあった。
【０００７】
また、上記特許文献２に記載の技術にあっては、被圧延材の蛇行量・ウェッジ量、幅方向の温度差等の被圧延材による要因や、作業側と駆動側のミル剛性差等の圧延機による要因を完全に網羅することは困難であり、第２圧延機以降において蛇行が発生しても、どの圧延機で蛇行が発生したかを特定することができず、次材の圧延において蛇行を抑止するレベリングを設定することができなかった。
そこで、本発明は、被圧延材のウェッジ比率を変化させる仕上圧延スタンドを特定し、適切に被圧延材の蛇行を防止することができる熱間圧延設備を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明に係る熱間圧延設備は、複数の仕上圧延スタンド出側を検出位置として、熱間圧延ライン外から各検出位置を通過する被圧延材の長手方向端部の平面形状をそれぞれ検出する平面形状検出手段と、前記平面形状検出手段で検出した各平面形状に基づいて、前記各検出位置での前記被圧延材のウェッジ比率を算出するウェッジ比率算出手段と、前記ウェッジ比率算出手段で算出したウェッジ比率に基づいて、隣り合う２つの検出位置間でのウェッジ比率の変化量を算出し、当該ウェッジ比率の変化量が許容値以上であるとき、当該ウェッジ比率の変化量に基づいて、次材において前記ウェッジ比率を抑制すべく、前記２つの検出位置間に配置された仕上圧延スタンド及び当該仕上圧延スタンドよりも下流側に配置された仕上圧延スタンドの少なくとも１つの作業側と駆動側とのロール開度差を制御するロール開度制御手段と、を備えることを特徴としている。
【０００９】
このように、複数の仕上圧延スタンド出側にて被圧延材の平面形状を検出し、検出した平面形状から仕上圧延スタンド出側でのウェッジ比率をそれぞれ算出するので、入側と出側とで被圧延材のウェッジ比率が変化する、即ち被圧延材の蛇行を発生させている仕上圧延スタンドを特定することができる。そして、特定した仕上圧延スタンド及び当該仕上圧延スタンドよりも下流側に配置された仕上圧延スタンドの少なくとも１つのロール開度差を調整するので、もともと蛇行を発生させていない仕上圧延スタンドのロール開度差を変更することなく、ウェッジ比率を抑制することができる。したがって、適切に被圧延材の蛇行を防止することができる。
【００１０】
さらに、上記において、前記検出位置は、各仕上圧延スタンドの出側にそれぞれ設定することを特徴としている。
これにより、入側と出側とで被圧延材のウェッジ比率が変化する仕上圧延スタンドを正確に特定することができる。そのため、より適切に被圧延材の蛇行を防止することができる。
【００１１】
また、上記において、前記平面形状検出手段は、前記平面形状として、前記被圧延材の幅方向中央位置での長手方向の長さと、前記被圧延材の長手方向端部における作業側と駆動側との長手方向の伸び差を検出し、前記ウェッジ比率算出手段は、前記被圧延材の幅方向所定位置での長手方向の長さに対する、前記被圧延材の長手方向端部における作業側と駆動側との長手方向の伸び差の比率を、前記ウェッジ比率として算出することを特徴としている。
このように、被圧延材の長手方向の片伸び量とウェッジ比率との間に相関関係があることを利用するので、比較的簡易な方法で精度良くウェッジ比率を算出することができる。
【００１２】
さらに、上記において、前記平面形状検出手段は、前記熱間圧延ライン外で且つ該熱間圧延ラインに沿う位置に配置され、前記各検出位置を通過する前記被圧延材の表面画像を連続的に撮像する撮像手段と、前記撮像手段で撮像した前記被圧延材の連続的な表面画像から、前記被圧延材の長手方向端部を撮像した端部画像を検出する端部検出手段と、前記端部検出手段で検出した端部画像内におけるエッジ部を抽出するエッジ部抽出手段と、を備え、前記エッジ部抽出手段で抽出したエッジ部に基づいて、前記被圧延材の前記平面形状を検出することを特徴としている。
【００１３】
このように、熱間圧延ライン外に撮像手段を配置するので、熱間圧延ライン内に配置する場合のように撮像手段に耐熱及び耐蒸気等の対策を講ずる必要がなく、安価な装置で被圧延材の平面形状を検出することができる。さらに、熱間圧延ライン外で撮像手段のメンテナンスが可能であるため、ライン稼働中もメンテナンス作業を行うことができる。したがって、メンテナンス作業のためにラインを長時間停止させる必要がなくなり、ライン稼働率を確保することができる。
【００１４】
また、上記において、前記端部検出手段は、前記撮像手段で撮像した前記被圧延材の連続的な表面画像を２値化処理した２値化連続画像における白色画素の分布が、前記端部画像の条件を満足する分布となっている領域を前記端部画像として検出することを特徴としている。
これにより、被圧延材の連続表面画像から精度良く端部画像を検出することができるので、精度良くウェッジ比率を算出することができる。
【００１５】
さらにまた、上記において、前記撮像手段は、前記熱間圧延ラインの圧延方向での配置位置が、前記検出位置に対して所定距離オフセットした位置となるように配置されており、前記平面形状検出手段は、前記エッジ部抽出手段で抽出したエッジ部に対応するエッジ画像を、前記撮像手段の配置位置と前記検出位置との関係に基づいて補正する補正手段を備えることを特徴としている。
【００１６】
これにより、被圧延材の端部を圧延方向に対して斜め方向から見たエッジ画像を、圧延方向に対して直交する方向から見たエッジ画像に変換することができる。したがって、実際にはクロップが発生していないにもかかわらず、撮像手段の配置位置と被圧延材の撮像位置との関係によって被圧延材の幅方向の一端側が伸びているように見える場合であっても、ウェッジ比率を誤算出してしまうのを防止することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、複数の仕上圧延スタンド出側でのウェッジ比率をそれぞれ算出するので、入側と出側とでウェッジ比率が変化する仕上圧延スタンドを特定することができる。そのため、ウェッジ比率を抑制すべく作業側と駆動側とのロール開度差を補正する仕上圧延スタンドを適切に選定することができる。したがって、被圧延材の蛇行を適切に防止し、生産性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態における熱間圧延設備の構成を示す図である。
【図２】画像処理装置で実行する尾端平面形状検出処理手順を示すフローチャートである。
【図３】尾端検出原理を説明する図である。
【図４】エッジ検出原理を説明する図である。
【図５】尾端平面形状の長手方向の定義を示す図である。
【図６】被圧延材の厚さ方向の定義を示す図である。
【図７】長手方向の体積変化を示す図である。
【図８】厚さ方向の体積変化を示す図である。
【図９】長手方向の伸び差とウェッジ比率との相関関係を示す図である。
【図１０】制御装置で実行するロール開度制御処理手順を示すフローチャートである。
【図１１】本実施形態の動作を説明する図である。
【図１２】画角合わせ前後の視点を示す図である。
【図１３】画角合わせ原理を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（構成）
図１は、本実施形態における熱間圧延設備の構成を示す図である。
図中、符号１は熱間圧延設備である。この熱間圧延設備１は、熱間圧延ライン上流側から加熱炉２、サイジングプレス３、複数の粗圧延スタンド（Ｒ１〜Ｒ３）からなる粗圧延機４、クロップシャー５、複数の仕上圧延スタンド（Ｆ１〜Ｆ７）からなる仕上圧延機６、巻き取り設備７を備えている。また、符号８は被圧延材である。
【００２０】
この熱間圧延設備１は、熱間圧延ラインを搬送される被圧延材８の尾端の平面形状を検出する平面形状検出装置１０と、平面形状検出装置１０の検出結果をもとに所定の仕上圧延スタンドの作業側と駆動側のロール開度差を制御するロール開度制御装置２０とを備える。平面形状検出装置１０は、複数台のカメラ１１と、画像処理装置１２とを備える。
複数台のカメラ１１は、それぞれ熱間圧延ラインの外部で且つ熱間圧延ラインに沿う位置に設置されており、熱間圧延ライン外から各仕上圧延スタンド間を通過する被圧延材８の表面画像を連続的に撮像し、被圧延材８の連続画像として取得する。すなわち、各仕上圧延スタンド出側をそれぞれ検出位置として、カメラ１１で被圧延材８を撮像する。このカメラ１１は、例えば、近赤外線対応カメラであり、仕上圧延スタンド間の被圧延材８の通過速度に応じたシャッター速度（例えば、１／１０００ｓ）に設定されている。
【００２１】
各カメラ１１で取得した連続画像は、画像処理装置１２に入力される。画像処理装置１２は、図示しないＣＰＵやメモリ等を有するマイクロコンピュータやパーソナルコンピュータなどの計算機によって構成され、後述する尾端平面形状検出処理を実行する。この尾端平面形状検出処理により、被圧延材８の連続画像について画像処理を施し、被圧延材８の尾端の平面形状を検出する。画像処理装置１２で検出された尾端平面形状はメモリに保存される。
【００２２】
次に、画像処理装置１２で実行する尾端平面形状検出処理について説明する。
図２は、尾端平面形状検出処理手順を示すフローチャートである。
先ずステップＳ１で、画像処理装置１２は、カメラ１１で取得した被圧延材８の連続画像を取得し、ステップＳ２に移行する。
ステップＳ２では、画像処理装置１２は、前記ステップＳ１で取得した連続画像をもとに尾端検出処理を行う。はじめに、取得した連続画像に対して尾端検出処理の対象範囲を設定し、設定した尾端検出対象範囲の画素毎の輝度情報を得る。そして、尾端検出対象範囲に対して、予め設定した白色画素判定閾値Ｘを用いて２値化処理を行う。例えば、図３（ａ）に示す連続画像（原画像）を取得した場合、尾端検出対象範囲αに対して２値化処理を行い、図３（ｂ）に示す２値化画像を得る。
【００２３】
次に、２値化した画像において列（幅方向）毎に白色画素数を計測する。すると、例えば図３（ｃ）に示すような、圧延方向を横軸、白色画素数を縦軸とした計測結果が得られる。そして、この尾端検出対象範囲αにおいて、圧延方向最下流（図３では右端）の白色画素数である右端白色画素数、白色画素数が“０”の列の有無、白色画素数の合計をそれぞれ求める。
【００２４】
次に、ステップＳ３では、画像処理装置１２は、前記ステップＳ２の尾端検出処理結果に基づいて、尾端検出対象範囲αの画像が尾端を撮像した尾端画像であるか否かを判定する。具体的には以下の３項目を確認し、すべての条件を満足する場合にその画像を尾端画像と判定する。
［１］右端白色画素数が定数（幅方向の画素数のＹ％）以上ある。
［２］白色画素数が０個の列がある。
［３］白色画素数の合計が定数Ｚ以上ある。
【００２５】
そして、尾端ではないと判定した場合には前記ステップＳ１に移行し、尾端であると判定した場合にはステップＳ４に移行する。
ステップＳ４では、画像処理装置１２は、前記ステップＳ１で取得した連続画像をもとにエッジ検出処理を行う。先ず、取得した連続画像に対してエッジ検出処理の対象範囲を設定し、設定したエッジ検出対象範囲の画素毎の輝度情報を得る。例えば、図４（ａ）に示す連続画像（原画像）を取得した場合、エッジ検出対象範囲βの画素毎の輝度情報は図４（ｂ）に示すようになる。なお、ここでは説明を簡単にするために、画素を非常に粗くして示している。また、エッジ検出対象範囲βを、上述した尾端検出対象範囲αと同一とする。
【００２６】
次に、エッジ検出対象範囲βにおいて、画素毎の水平輝度差を算出する。水平輝度差は、圧延方向下流の数ピクセル（Ｋピクセル）の合計輝度値から、圧延方向上流の数ピクセル（Ｋピクセル）の合計輝度値を引くことで算出する。すなわち、Ｋ＝１として図４（ｂ）に示す輝度情報をもとに水平輝度差を算出すると、図４（ｃ）に示す結果が得られる。そして、行（圧延方向）毎に水平輝度差の最大値を選定すると、図４（ｃ）の網かけで示すように、エッジ検出対象範囲βにおけるエッジ部が描写できる。
【００２７】
次に、ステップＳ５では、画像処理装置１２は、前記ステップＳ４のエッジ検出処理結果をもとに尾端平面形状を検出する。ここでは、仕上圧延機６の第ｉスタンド出側での尾端平面形状として、図５に示すように、板幅Ｗｉと、第ｉスタンド出側で換算したときの板幅中央位置での板の長さＬｉと、幅方向両端部からそれぞれ一定距離ΔＷずつ内側の位置での長手方向の伸び差ｄＬｉとを検出する。この図５では、作動側（図５の下側）が駆動側（図５の上側）よりも長く伸びた例を示している。ここで、Ｌｉ＞＞ｄＬｉであり、例えば、Ｌｉは尾端の変形が及ぶ範囲（被圧延材８の幅の１．５倍〜２倍）の長手方向の長さを用いることもできる。また、板幅Ｗｉは長さ方向の変動に対して無視できるものとする。
【００２８】
次に、ステップＳ６では、画像処理装置１２は、前記ステップＳ５で検出した尾端平面形状をメモリに保存し、尾端平面形状検出処理を終了する。
このように、熱間圧延ライン外に設置したカメラ１１によって、熱間圧延ラインの各仕上圧延機間でそれぞれ被圧延材８を連続的に撮像し、被圧延材８の尾端通過時にはその平面形状を検出し、画像処理装置１２内のメモリに保存する。
【００２９】
そして、ロール開度制御装置２０は、画像処理装置１２で検出した各仕上圧延スタンド間での尾端平面形状をもとに、各仕上圧延スタンド出側での被圧延材８のウェッジ比率を算出し、圧延前後でウェッジ比率が変化している仕上圧延スタンドを特定する。そして、当該ウェッジ比率の変化量に基づいて、次材においてウェッジ比率が抑制されるように、特定した仕上圧延スタンド及び当該仕上圧延スタンドよりも下流側に配置された仕上圧延スタンドの少なくとも１つの作業側と駆動側のロール開度差を補正する。
【００３０】
先ず、被圧延材８のウェッジ比率の算出原理について説明する。
図６は、被圧延材８の厚さ方向の定義を示す図である。この図６に示すように、第ｉスタンド出側での被圧延材８の厚さ方向の形状は、板幅Ｗｉ、板幅中央位置での板厚Ｈｉ、幅方向両端部からそれぞれ一定距離ΔＷずつ内側の位置での板厚差ｄＨｉによって表される。なお、この図６は、作動側（図６の左側）が駆動側（図６の右側）よりも厚い例を示している。また、Ｈｉ＞＞ｄＨｉであり、板幅Ｗｉは長さ方向の変動に対して無視できるものとする。
【００３１】
図７に示すように、長手方向において伸び差のある部分（網掛け部分）の体積ＶＬは、次式で表すことができる。
ＶＬ＝Ｈｉ・Ｗｉ・ｄＬｉ・１／２ ………（１）
同様に、図８に示すように、厚さ方向の差がある部分（網掛け部分）の体積ＶＨは、次式で表すことができる。
ＶＨ＝ｄＨｉ・Ｗｉ・Ｌｉ・１／２ ………（２）
ここで、図７に示す板全体の体積は（Ｈｉ・Ｗｉ・Ｌｉ＋ＶＬ）、図８に示す板全体の体積は（Ｈｉ・Ｗｉ・Ｌｉ＋ＶＨ）と表すことができるため、次式が成り立つ。
ＶＬ＝ＶＨ ………（３）
上記（３）式に、上記（１）及び（２）式を代入して変形すると、次式が成り立つ。
ｄＬｉ／Ｌｉ＝ｄＨｉ／Ｈｉ ………（４）
上記（４）式は、被圧延材８の端部における長手方向の伸び差が、ウェッジ比率と同等の指標として扱えることを示している。
【００３２】
仕上圧延スタンド（Ｆ５）の前後で片伸び量の変化とウェッジ比率の変化との関係を調査したところ、図９に示す結果が得られた。ここでは、試料として絞りが発生しやすい材料を用いて解析を実施した。なお、片伸び量とは、作業側の長手方向の伸び量と駆動側の長手方向の伸び量との差であり、作業側の最尾端が駆動側の最尾端に対して伸びている場合、片伸び量変化はプラスの値となる。この図９に示すように、片伸び量変化とウェッジ比率変化とは負の相関関係にあることがわかった。ここで、iスタンドにおける片伸び比率は下記により定義している。
（ｉスタンドにおける片伸び比率）＝（ｉスタンド出側作業側伸び量［ｍｍ］−ｉスタンド駆動側出側伸び量［ｍｍ］）＊（ｉスタンド出側板厚［ｍｍ］）
なお、上記において出側板厚をかけているのは、板厚による伸び量の違いを解消するためである。
【００３３】
そこで、本実施形態では、ロール開度制御装置２０で、被圧延材８の尾端が第ｉスタンドを通過したときに、画像処理装置１２で第ｉスタンド出側の尾端平面形状として長手方向の伸び差ｄＬｉ及び板の長さＬｉを検出し、ｄＬｉ／Ｌｉ（＝ｄＨｉ／Ｈｉ）を第ｉスタンド出側でのウェッジ比率ψiとして算出する。このように、各仕上圧延スタンドの出側でのウェッジ比率をそれぞれ算出する。
【００３４】
そして、各仕上圧延スタンドについて、入側と出側でのウェッジ比率の変化量（ψi-1−ψi）を監視し、ウェッジ比率変化量（ψi-1−ψi）に異常がある場合には、当該異常を検出した第ｉスタンド及び当該第ｉスタンドよりも下流側に配置された仕上圧延スタンドを対象としてロール開度差を補正する。
図１０は、ロール開度制御装置２０で実行するロール開度制御処理手順を示すフローチャートである。
【００３５】
先ずステップＳ１１で、ロール開度制御装置２０は、画像処理装置１２で検出した第ｉスタンド出側の尾端平面形状（長手方向の伸び差ｄＬｉ及び板の長さＬｉ）を取得し、ステップＳ１２に移行する。なお、ｉの初期値は“１”である。
ステップＳ１２では、ロール開度制御装置２０は、前記ステップＳ１１で取得した尾端平面形状に基づいてｄＬｉ／Ｌｉを算出し、ステップＳ１３に移行する。
ステップＳ１３では、ロール開度制御装置２０は、前記ステップＳ１２で算出したｄＬｉ／Ｌｉを、第ｉスタンド出側での被圧延材８のウェッジ比率ψiとして算出し、ステップＳ１４に移行する。
【００３６】
ステップＳ１４では、ロール開度制御装置２０は、先ず、第（ｉ−１）スタンド出側でのウェッジ比率ψi-1と第ｉスタンド出側でのウェッジ比率ψiとの差、すなわち第ｉスタンドの入側と出側でのウェッジ比率変化量（ψi-1−ψi）を算出する。なお、上述したように、被圧延材８の両端部はクロップシャー５によって平面形状が矩形となるように切断整形されているため、第１スタンドＦ１の入側でのウェッジ比率ψ0＝０とする。
【００３７】
そして、ウェッジ比率変化量｜ψi-1−ψi｜が許容値δi以上であるか否かを判定する。ここで、許容値δiは、被圧延材８の蛇行が発生しない程度のウェッジ比率変化量に設定する。｜ψi-1−ψi｜＜δiである場合には後述するステップＳ１６に移行し、｜ψi-1−ψi｜≧δiである場合にはステップＳ１５に移行する。
ステップＳ１５では、ロール開度制御装置２０は、第ｉスタンド以降のロール開度設定について、以下の補正を行う。
ｄＳｋ＝ｄＳｋ０−ｇｋ（ψi-1−ψi） ………（５）
ここで、ｉ≦ｋ≦Ｎ（Ｎは、仕上圧延スタンドの台数（図１ではＮ＝７））であり、ｄＳｋは第ｋスタンドの補正後の左右圧下量差指令値、ｄＳｋ０は第ｋスタンドの補正前の左右圧下量差指令値である。
【００３８】
また、ｇｋは、第ｋスタンドのウェッジ比率変化（ψi-1−ψi）に対する影響係数であり、０≦ｇｋ≦１である。第ｋスタンドをロール開度の補正対象とする場合にはｇｋ＞０とし、第ｋスタンドをロール開度の補正対象としないときはｇｋ＝０とする。特に、ウェッジ比率変化（ψi-1−ψi）が生じている第ｉスタンドについては、当該ウェッジ比率変化（ψi-1−ψi）を無くしたいため、ｇｋ＝１とする。
【００３９】
ステップＳ１６では、ロール開度制御装置２０は、仕上圧延スタンド番号ｉをインクリメントしてからステップＳ１７に移行する。
ステップＳ１７では、ロール開度制御装置２０は、仕上圧延スタンド番号ｉが、仕上圧延スタンドの総数に相当する所定値Ｎに達しているか否かを判定する。そして、ｉ＝Ｎでない場合には前記ステップＳ１１に移行し、ｉ＝Ｎである場合にはステップＳ１８に移行する。
【００４０】
ステップＳ１８では、ロール開度制御装置２０は、補正後の左右圧下量差指令値ｄＳｋをもとに、第ｉスタンドから第Ｎスタンドまでのロール開度を調整し、ロール開度制御処理を終了する。
なお、図１において、カメラ１１が撮像手段に対応し、カメラ１１及び画像処理装置１２が平面形状検出手段に対応し、ロール開度制御装置２０がロール開度制御手段に対応している。また、図２において、ステップＳ２が端部検出手段に対応し、ステップＳ４がエッジ部抽出手段に対応している。
【００４１】
（動作）
次に、本実施形態の動作について説明する。
熱間圧延設備１において、加熱炉２によって数百〜千数百℃に加熱された被圧延材８は、サイジングプレス３によって所定幅にプレスされた後、粗圧延機４により圧延されて帯状に延ばされる。そして、その被圧延材８は、クロップシャー５によって先端及び尾端のクロップが切断除去され、先端平面形状及び尾端平面形状が矩形に整形された後、仕上圧延機６により圧延される。このとき、図１１に示すように、熱間圧延ライン外に設置された７台のカメラ１１は、仕上圧延機６の各仕上圧延スタンドの出側を通過する被圧延材８を連続的に撮像する。
【００４２】
各カメラ１１で撮像した被圧延材８の表面画像は一定周期で画像処理装置１２に入力され、画像処理装置１２で尾端検出処理が行われる。例えば、第３スタンドＦ３出側を撮像対象としたカメラ１１が、第３スタンドＦ３と第４スタンドＦ４との間で被圧延材８の中央部を撮像しているときは、撮像した表面画像における尾端検出対象範囲αを２値化処理しても（図２のステップＳ２）、白色画素数が“０”となる列は存在しない。そのため、画像処理装置１２は、このとき撮像した画像は尾端画像ではないと判断する（ステップＳ３でＮｏ）。
【００４３】
その後、被圧延材８の尾端が、第３スタンドＦ３と第４スタンドＦ４との間を通過し、第３スタンドＦ３出側を撮像対象としたカメラ１１がこれを撮像すると、２値化画像において、［１］右端白色画素数が定数（幅方向の画素数のＹ％）以上あり、［２］白色画素数が０個の列があり、［３］白色画素数の合計が定数Ｚ以上あることになる。そのため、画像処理装置１２は、このとき撮像した表面画像は尾端画像であると判断する（ステップＳ３でＹｅｓ）。
【００４４】
このように、本実施形態では、被圧延材８を熱間圧延ライン外からカメラ１１によって連続的に撮像し、得られた連続画像の輝度情報を解析することで、熱間圧延ライン上の各仕上圧延スタンド間を通過する被圧延材８の尾端を検出する。その際、連続画像を所定の白色画素判定閾値Ｘを用いて２値化処理し、２値化画像における白色画素の分布が尾端画像の条件（上記条件［１］〜［３］）を満足するときに尾端であると判断する。
【００４５】
本実施形態のように、熱間圧延ラインの各仕上圧延スタンド間を通過する被圧延材８を撮像する場合、その画像はライン内の温度や水蒸気によって輝度変動が比較的小さいものとなる。そのため、２値化処理を行わずに尾端を検出しようとすると見逃しが発生してしまう。２値化処理を用いて尾端検出処理を行うことで、連続画像から精度良く尾端検出を行うことができる。
【００４６】
画像処理装置１２は、撮像した表面画像が尾端画像であると判断すると、この画像のエッジ部を抽出する（ステップＳ４）。そして、このとき得られたエッジ画像から、被圧延材８の尾端平面形状の指標となる板の長さＬｉ（第３スタンドＦ３出側の場合、Ｌ３）と長手方向の伸び差ｄＬｉ（第３スタンドＦ３出側の場合、ｄＬ３）とを検出し（ステップＳ５）、これをメモリに記憶する（ステップＳ６）。
【００４７】
第３スタンドＦ３出側において、図１１中に示すように、被圧延材８の尾端の平面形状が矩形状となっている場合、被圧延材８の駆動側及び作業側の何れにおいても伸びは発生していない。そのため、この場合には、伸び差ｄＬ３＝０となる。
したがって、このとき画像処理装置１２が第３スタンドＦ３出側で検出した尾端平面形状をロール開度制御装置２０が取得すると（図１０のステップＳ１１）、ロール開度制御装置２０は、第３スタンドＦ３出側でのウェッジ比率ψ3＝ｄＬ３／Ｌ３＝０を算出する（ステップＳ１２及びＳ１３）。
【００４８】
その後、被圧延材８の尾端が第４スタンドＦ４を通過すると、第４スタンドＦ４と第５スタンドＦ５との間でカメラ１１が尾端画像を撮像する。すると、画像処理装置１２は、その尾端画像から、尾端平面形状として第４スタンドＦ４出側での板の長さＬ４と長手方向の伸び差ｄＬ４とを検出する。この第４スタンドＦ４出側においても、図１１中に示すように、被圧延材８の尾端の平面形状が矩形状となっている場合、伸び差ｄＬ４＝０となる。したがって、このとき画像処理装置１２が第４スタンドＦ４出側で検出した尾端平面形状をロール開度制御装置２０が取得すると（ステップＳ１１）、ロール開度制御装置２０は、第４スタンドＦ４出側でのウェッジ比率ψ4＝ｄＬ４／Ｌ４＝０を算出する（ステップＳ１２及びＳ１３）。
【００４９】
上記の例では、第３スタンドＦ３出側でのウェッジ比率ψ3と、第４スタンドＦ４出側でのウェッジ比率ψ4とは共に“０”であるため、第４スタンドＦ４前後でのウェッジ比率の変化量（ψ3−ψ4）は“０”となる（ステップＳ１４でＮｏ）。したがって、この場合には、第４スタンドＦ４の前後でウェッジ比率の変化が正常であるとして、第４スタンドＦ４〜第７スタンドＦ７のロール開度差の調整は行わない。
【００５０】
その後、被圧延材８の尾端が第５スタンドＦ５を通過すると、第５スタンドＦ５と第６スタンドＦ６との間でカメラ１１が尾端画像を撮像する。すると、画像処理装置１２は、その尾端画像から、尾端平面形状として第５スタンドＦ５出側での板の長さＬ５と長手方向の伸び差ｄＬ５とを検出する。この第５スタンドＦ５出側において、図１１中に示すように、被圧延材８の尾端の平面形状が矩形状となっていない場合、伸び差ｄＬ５≠０となる。したがって、このとき画像処理装置１２が第５スタンドＦ５出側で検出した尾端平面形状をロール開度制御装置２０が取得すると（ステップＳ１１）、ロール開度制御装置２０は、第５スタンドＦ５出側でのウェッジ比率ψ5＝ｄＬ５／Ｌ５≠０を算出する（ステップＳ１２及びＳ１３）。
【００５１】
この第５スタンドＦ５の前後で、被圧延材８が蛇行していると判断できる程度のウェッジ比率変化が生じている場合、｜ψ4−ψ5｜は許容値δ5以上となる（ステップＳ１４でＹｅｓ）。したがって、この場合には、第５スタンドＦ５の前後でウェッジ比率の変化が異常であるとして、第５スタンドＦ５〜第７スタンドＦ７のロール開度差の調整を行う。
このとき、ウェッジ比率の変化量（ψ4−ψ5）に基づいて、当該ウェッジ比率変化が無くなるように、ウェッジ比率変化が異常となっている仕上圧延スタンド以降の第５スタンドＦ５〜第７スタンドＦ７の左右圧下量差指令値ｄＳ５〜ｄＳ７を補正する（ステップＳ１５）。その際、左右圧下量差指令値ｄＳ５〜ｄＳ７は、第５スタンドＦ５〜第７スタンドＦ７の、第５スタンド前後でのウェッジ比率変化（ψ4−ψ5）に対する影響を考慮して補正する。
【００５２】
その後、被圧延材８の尾端が第６スタンドＦ６及び第７スタンドＦ７を通過しても、第６スタンドＦ６及び第７スタンドＦ７の出側における尾端平面形状が、図１１中に示すように、第５スタンドＦ５出側における尾端平面形状と同じである場合、ウェッジ比率ψ6及びψ7は、それぞれウェッジ比率ψ5と等しくなる。そのため、第６スタンドＦ６前後でのウェッジ比率の変化量（ψ5−ψ6）及び第７スタンドＦ７前後でのウェッジ比率の変化量（ψ6−ψ7）は、それぞれ“０”となる（ステップＳ１４でＮｏ）。したがって、この場合には、第６スタンドＦ６及び第７スタンドＦ７のロール開度差の調整は行わない。
【００５３】
すなわち、上記の例では、ロール開度制御装置２０は、最終的に第５スタンドＦ５〜第７スタンドＦ７に対して、第５スタンドＦ５前後でのウェッジ比率変化量（ψ4−ψ5）に基づいた左右圧下量差指令値ｄＳ５〜ｄＳ７が設定される。そのため、ロール開度制御装置２０は、当材の仕上圧延が完了した後、次材の先端が第１スタンドＦ１に達するまでに、第５スタンドＦ５〜第７スタンドＦ７の左右圧下量差を補正する（ステップＳ１８）。これにより、次材では、第５スタンドＦ５の前後でウェッジ比率変化が生じなくなり、被圧延材８は蛇行せずに熱間圧延ラインを搬送されることになる。
【００５４】
ところで、熱間圧延ラインを搬送される被圧延材の尾端平面形状を認識する際には、熱間圧延ライン内に設置したカメラ等を用いるのが一般的であったが、熱間圧延ライン内は熱や蒸気等の問題により設置環境が悪いため、当該ライン内にカメラを設置するには、カメラに耐熱及び耐蒸気等様々な対策を講ずる必要がある。そのため、その分高いコストを必要とする。また、ライン内でカメラのメンテナンスを行う必要があるため、ライン稼働中はメンテナンス作業を行うことができない。すなわち、メンテナンス作業にはラインの長時間停止が伴うため、生産性が低下する。
【００５５】
これに対して、本実施形態では、熱間圧延ライン外に設置したカメラ１１によって熱間圧延ラインを搬送される被圧延材８を撮像することで、被圧延材８の尾端平面形状を検出することができる。このように、被圧延材８を撮像するカメラ１１を設置環境の良い熱間圧延ライン外に設置するので、カメラに耐熱及び耐蒸気等の対策を講ずる必要がなく、その分のコストを削減することができる。また、熱間圧延ライン外でカメラ１１のメンテナンス作業を行うことができるので、ライン稼働中もメンテナンスが可能となる。このように、費用面とメンテナンス面とで好適な構成とすることができる。
【００５６】
また、仕上圧延機６の各仕上圧延スタンド前後での被圧延材のウェッジ比率変化を監視するので、ウェッジ比率変化量が異常となる仕上圧延スタンドを正確に特定することができる。したがって、特定した仕上圧延スタンドと当該仕上圧延スタンドよりも下流側に配置した仕上圧延スタンドとの左右圧下量差を、上記ウェッジ比率変化量に基づいて、ウェッジ比率を抑制するように補正すれば、次材の圧延において確実に被圧延材の蛇行を抑止することができる。さらに、もともと蛇行を発生させていなかった上流側の仕上圧延スタンドのレベリングは変更しないようにすることができるので、新たな蛇行を発生させてしまうおそれがない。
【００５７】
（効果）
このように、上記実施形態では、各仕上圧延スタンド間で被圧延材の平面形状を検出し、検出した平面形状から各仕上圧延スタンド出側でのウェッジ比率をそれぞれ算出するので、各仕上圧延スタンドの前後でのウェッジ比率の変化量を監視することができる。そして、ウェッジ比率の変化量が許容値以上となる仕上圧延スタンドを特定することで、被圧延材の蛇行を発生させている仕上圧延スタンドを正確に特定することができる。
【００５８】
また、特定した仕上圧延スタンド及び当該仕上圧延スタンドよりも下流側に配置された仕上圧延スタンドのロール開度差を、当該ウェッジ比率の変化量に基づいて補正するので、もともと蛇行を発生させていない上流側の仕上圧延スタンドのロール開度差を変更することなく、適切にウェッジ比率を抑制することができる。したがって、次材において適切に被圧延材の蛇行を防止することができる。
さらに、ウェッジ比率の算出に際し、被圧延材の長手方向の片伸び量の変化とウェッジ比率の変化との間に相関関係があることを利用するので、比較的簡易な方法で精度良くウェッジ比率を算出することができる。
【００５９】
また、熱間圧延ライン外に撮像手段を配置して熱間圧延ラインを搬送される被圧延材を撮像するので、撮像手段に耐熱及び耐蒸気等の対策を講ずる必要がなく、安価に構成することができると共に、熱間圧延ラインの稼動時においても撮像手段のメンテナンスが可能となる。さらに、温度や水蒸気等の撮像手段への外乱を排除することができるので、精度よく尾端平面形状を検出することができる。
【００６０】
また、尾端平面形状検出処理に際し、撮像手段で撮像した被圧延材の連続的な表面画像から、被圧延材の尾端を撮像した尾端画像を検出した後、検出した尾端画像内におけるエッジ部を検出するエッジ検出処理を行う。このとき、撮像手段で撮像した前記被圧延材の連続的な表面画像を２値化処理した２値化連続画像における白色画素の分布に基づいて尾端画像を検出するので、熱間圧延ラインを搬送される被圧延材の尾端を精度良く検出することができる。また、尾端画像に対してエッジ検出処理を行うので、尾端平面形状を正確に描写することができる。
以上のように、精度良く尾端平面形状を検出することができるので、検出した尾端平面形状から精度良くウェッジ比率を算出することができる。その結果、被圧延材の蛇行を適切に防止し、絞りトラブルの発生を抑止することができる。
【００６１】
（応用例）
なお、上記実施形態においては、カメラ１１の圧延方向での配置位置が、尾端平面形状の検出位置と一致している場合について説明したが、設備上の制約がある場合には、カメラ１１の圧延方向での配置位置を、尾端平面形状の検出位置に対して所定距離オフセットさせて配置する場合がある。この場合には、図２のステップＳ５でエッジ画像に対して画角合わせ処理を行ってから、尾端平面形状を検出するようにする。画角合わせ処理は、圧延方向に対して斜め方向（図１２の実線で示す位置）から撮像したオリジナル画像を、圧延方向に対して直交する方向（図１２の破線で示す位置）から撮像した画像に変換する処理である。
【００６２】
図１３は、画角合わせ原理を示す図である。図１３に示すように、先ず、オリジナル画像の圧延方向（ｘ方向）両端のエッジ延長線の交点Ｐを求める。次に、交点Ｐを通り画像に対して垂直な直線Ｌ１を計算する。次に、交点Ｐとオリジナル画像の圧延方向最上流で幅方向最も手前の点（引き伸ばし点）Ｑとを通る直線Ｌ２を計算する。最後に、オリジナル画像の各ラインについて、直線Ｌ１と直線Ｌ２との間の画像を引き伸ばす。なお、画角合わせ処理に際し、正方形等のサンプル板を撮像したサンプル画像から、予め画角合わせ処理のための各ラインの補正量（引き伸ばし量）を決定しておき、当該補正量を用いて上記エッジ画像の画角合わせ処理を行うものとする。
【００６３】
このように、エッジ検出処理により得られたエッジ画像を、カメラ１１の配置位置と被圧延材８の尾端平面形状の検出位置との関係に基づいて補正する画角合わせ処理を行い、その結果を被圧延材８の尾端平面形状を示すエッジ画像とする。そのため、被圧延材８の尾端を圧延方向に対して斜め方向から見たエッジ画像を、圧延方向に対して直交する方向から見たエッジ画像に変換して、片伸び量を検出することができる。したがって、尾端平面形状を正確に認識してウェッジ比率を正確に算出することができる。
【００６４】
（変形例）
なお、上記実施形態においては、被圧延材８の尾端平面形状の検出位置に対応させて複数台のカメラ１１を設ける場合について説明したが、カメラ１１の台数は検出位置の数に対して少なく設定してもよい。この場合、例えば、仕上圧延スタンドＦ１−Ｆ２間を撮像した後、カメラ１１を移動して仕上圧延スタンドＦ２−Ｆ３間を撮像するなど、１台のカメラ１１で複数の検出位置を撮像するようにする。これにより、カメラ１１を多数設けなくて済むので、安価な設備とすることができる。
【００６５】
また、上記実施形態においては、被圧延材８の尾端部に関して説明したが、尾端部に代えて先端部にも適用可能である。
さらに、上記実施形態においては、各仕上圧延スタンドの前後でウェッジ比率変化を監視するものとし、各仕上圧延スタンドの出側を被圧延材８の平面形状の検出位置とする場合について説明したが、当該検出位置が複数の仕上圧延スタンドの出側で設定されていれば本発明を適用することができる。この場合にも、隣り合う２つの検出位置間でのウェッジ比率の変化量を算出し、当該ウェッジ比率の変化量が許容値以上であるか否かを判定する。そして、ウェッジ比率の変化量が許容値以上であるとき、当該ウェッジ比率の変化量に基づいて、次材においてウェッジ比率を抑制すべく、上記２つの検出位置間に配置された仕上圧延スタンド及び当該仕上圧延スタンドよりも下流側に配置された仕上圧延スタンドの作業側と駆動側とのロール開度差を補正すればよい。これにより、ウェッジ比率変化量が異常となる仕上圧延スタンドを絞り込むことができるので、上記実施形態に近い効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００６６】
１…熱間圧延設備、２…加熱炉、３…サイジングプレス、４…粗圧延機、５…クロップシャー、６…仕上圧延機、７…巻き取り設備、８…被圧延材、１０…平面形状検出装置（平面形状検出手段）、１１…カメラ（撮像手段）、１２…画像処理装置、２０…ロール開度制御装置（ロール開度制御手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の仕上圧延スタンド出側を検出位置として、熱間圧延ライン外から各検出位置を通過する被圧延材の長手方向端部の平面形状をそれぞれ検出する平面形状検出手段と、
前記平面形状検出手段で検出した各平面形状に基づいて、前記各検出位置での前記被圧延材のウェッジ比率を算出するウェッジ比率算出手段と、
前記ウェッジ比率算出手段で算出したウェッジ比率に基づいて、隣り合う２つの検出位置間でのウェッジ比率の変化量を算出し、当該ウェッジ比率の変化量が許容値以上であるとき、当該ウェッジ比率の変化量に基づいて、次材において前記ウェッジ比率を抑制すべく、前記２つの検出位置間に配置された仕上圧延スタンド及び当該仕上圧延スタンドよりも下流側に配置された仕上圧延スタンドの少なくとも１つの作業側と駆動側とのロール開度差を制御するロール開度制御手段と、を備えることを特徴とする熱間圧延設備。
【請求項２】
前記検出位置は、各仕上圧延スタンドの出側にそれぞれ設定することを特徴とする請求項１に記載の熱間圧延設備。
【請求項３】
前記平面形状検出手段は、前記平面形状として、前記被圧延材の幅方向中央位置での長手方向の長さと、前記被圧延材の長手方向端部における作業側と駆動側との長手方向の伸び差を検出し、
前記ウェッジ比率算出手段は、前記被圧延材の幅方向所定位置での長手方向の長さに対する、前記被圧延材の長手方向端部における作業側と駆動側との長手方向の伸び差の比率を、前記ウェッジ比率として算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の熱間圧延設備。
【請求項４】
前記平面形状検出手段は、
前記熱間圧延ライン外で且つ該熱間圧延ラインに沿う位置に配置され、前記各検出位置を通過する前記被圧延材の表面画像を連続的に撮像する撮像手段と、
前記撮像手段で撮像した前記被圧延材の連続的な表面画像から、前記被圧延材の長手方向端部を撮像した端部画像を検出する端部検出手段と、
前記端部検出手段で検出した端部画像内におけるエッジ部を抽出するエッジ部抽出手段と、を備え、
前記エッジ部抽出手段で抽出したエッジ部に基づいて、前記被圧延材の前記平面形状を検出することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の熱間圧延設備。
【請求項５】
前記端部検出手段は、前記撮像手段で撮像した前記被圧延材の連続的な表面画像を２値化処理した２値化連続画像における白色画素の分布が、前記端部画像の条件を満足する分布となっている領域を前記端部画像として検出することを特徴とする請求項４に記載の熱間圧延設備。
【請求項６】
前記撮像手段は、前記熱間圧延ラインの圧延方向での配置位置が、前記検出位置に対して所定距離オフセットした位置となるように配置されており、
前記平面形状検出手段は、
前記エッジ部抽出手段で抽出したエッジ部に対応するエッジ画像を、前記撮像手段の配置位置と前記検出位置との関係に基づいて補正する補正手段を備えることを特徴とする請求項４又は５に記載の熱間圧延設備。
【請求項１】
複数の仕上圧延スタンド出側を検出位置として、熱間圧延ライン外から各検出位置を通過する被圧延材の長手方向端部の平面形状をそれぞれ検出する平面形状検出手段と、
前記平面形状検出手段で検出した各平面形状に基づいて、前記各検出位置での前記被圧延材のウェッジ比率を算出するウェッジ比率算出手段と、
前記ウェッジ比率算出手段で算出したウェッジ比率に基づいて、隣り合う２つの検出位置間でのウェッジ比率の変化量を算出し、当該ウェッジ比率の変化量が許容値以上であるとき、当該ウェッジ比率の変化量に基づいて、次材において前記ウェッジ比率を抑制すべく、前記２つの検出位置間に配置された仕上圧延スタンド及び当該仕上圧延スタンドよりも下流側に配置された仕上圧延スタンドの少なくとも１つの作業側と駆動側とのロール開度差を制御するロール開度制御手段と、を備えることを特徴とする熱間圧延設備。
【請求項２】
前記検出位置は、各仕上圧延スタンドの出側にそれぞれ設定することを特徴とする請求項１に記載の熱間圧延設備。
【請求項３】
前記平面形状検出手段は、前記平面形状として、前記被圧延材の幅方向中央位置での長手方向の長さと、前記被圧延材の長手方向端部における作業側と駆動側との長手方向の伸び差を検出し、
前記ウェッジ比率算出手段は、前記被圧延材の幅方向所定位置での長手方向の長さに対する、前記被圧延材の長手方向端部における作業側と駆動側との長手方向の伸び差の比率を、前記ウェッジ比率として算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の熱間圧延設備。
【請求項４】
前記平面形状検出手段は、
前記熱間圧延ライン外で且つ該熱間圧延ラインに沿う位置に配置され、前記各検出位置を通過する前記被圧延材の表面画像を連続的に撮像する撮像手段と、
前記撮像手段で撮像した前記被圧延材の連続的な表面画像から、前記被圧延材の長手方向端部を撮像した端部画像を検出する端部検出手段と、
前記端部検出手段で検出した端部画像内におけるエッジ部を抽出するエッジ部抽出手段と、を備え、
前記エッジ部抽出手段で抽出したエッジ部に基づいて、前記被圧延材の前記平面形状を検出することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の熱間圧延設備。
【請求項５】
前記端部検出手段は、前記撮像手段で撮像した前記被圧延材の連続的な表面画像を２値化処理した２値化連続画像における白色画素の分布が、前記端部画像の条件を満足する分布となっている領域を前記端部画像として検出することを特徴とする請求項４に記載の熱間圧延設備。
【請求項６】
前記撮像手段は、前記熱間圧延ラインの圧延方向での配置位置が、前記検出位置に対して所定距離オフセットした位置となるように配置されており、
前記平面形状検出手段は、
前記エッジ部抽出手段で抽出したエッジ部に対応するエッジ画像を、前記撮像手段の配置位置と前記検出位置との関係に基づいて補正する補正手段を備えることを特徴とする請求項４又は５に記載の熱間圧延設備。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−７５３２６（Ｐ２０１３−７５３２６Ａ）
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１７９６９（Ｐ２０１１−２１７９６９）
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]