JPH0611311A - 熱間圧延材の長さ測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被圧延材の長さを高精度で迅速に測定する。 【構成】 熱間圧延機１の出側に設けた被圧延材３の移
動速度を検出するレーザ・ドップラー式速度計６と、そ
の下流に熱間圧延機からそれぞれ所定距離を置いて配設
した少なくとも２個以上の熱塊検出器７、８と、測長完
了信号を出力する圧延荷重計２と、測長完了信号が出力
された時点までに被圧延材先端が通過した最下流の熱塊
検出器と熱間圧延機間距離に、被圧延材先端が通過した
最下流の熱塊検出器の被圧延材先端検出から測長完了ま
での間のレーザ・ドップラー式速度計６の実測長値を加
算して被圧延材長さを演算出力する測長制御部５からな
る。 【効果】 高精度のレーザ・ドップラー式速度計を用
い、熱間圧延材の長さを迅速、高精度で安定して測定で
き、製品歩留を向上できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、熱間圧延される被圧
延材、例えば熱間鋼管圧延機での延し長さ、あるいは冷
間圧延機での鋼管、鋼板、棒鋼等の長さを測定する装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱間鋼管圧延機においては、ミル制御と
してプロセスコンピュータによる学習制御に基づいて、
延し長さおよび肉厚一定制御が実施されている。この延
し長さおよび肉厚一定制御を行う際には、延し長さの測
定は不可欠であり、延し長さの測定精度によって、制御
性に影響するだけでなく、製管歩留にも影響を与えるこ
ととなる。

【０００３】このため、従来から各種の材料長さ測定方
法が提案されている。例えば、走行材料が仕上げロール
に噛み込まれた時点を基準に該仕上げロールの回転数の
計測を開始させること、走行材料の先頭部が予め設定し
た材料基準長Ｌの位置に達した時点を検出してこの間の
仕上げロールの回転計数値ＰＬを得ること、走行材料の
最後尾部が仕上げロールを通過した時点を捉え材料全体
が通過した時間に相当する該仕上げロールの回転数値Ｐ
ｌを得ること、既に得た数値を数式ｌ＝Ｌ×Ｐｌ／ＰＬ
に導入して材料の全長ｌを得る方法（特開昭４９−１２
３３５３号公報）、製品の押出速度を一定にした状態で
予め設定しておいたＡ、Ｂ、２点間を製品の先端が通過
する時間をパルス数で検出して基準値を求め、さらに押
出された製品がＢ点を通過後パルス終了迄のパルス数と
上記基準値とより製品の全押出長さを求める方法（特公
昭５１−３７０６９号公報）、加熱走行体の走行方向に
沿って、加熱走行体の発する可視光線あるいは赤外線を
受光する受光素子を少なくとも２個以上一定間隔を置い
て配置すると共に、一の受光素子から二の受光素子位置
に至る加熱走行体の周波数分布の移動時間を求めて加熱
走行体の走行速度を検出し、受光素子の受光開始から受
光終了までの間の加熱走行体の走行速度を時間について
積分して加熱走行体の長さを検出する（特開昭５０−９
０３６０号公報）、熱間スラブに接触して回転し、その
回転数によりスラブ長さを測定する測定ローラと、搬送
テーブルに沿って配置された一対のスラブ端検出器と、
前記測定ローラの高さ変動検出器を備え、スラブ端が前
記一対のスラブ端検出器間を搬送される間の測定ローラ
の測長結果と該スラブ端検出器間距離から測定ローラの
滑りによる測長誤差率を出力し、また、測定ローラの測
長出力を前記高さ変動検出器の出力で補正してスラブ水
平長を出力する（特開昭６０−１３１４１７号公報）、
熱間可逆圧延機の下流側に被圧延材の搬送速度を検出す
る速度検出手段を設け、この速度検出手段からの信号を
被圧延材が該速度検出手段の直下を通過している間積分
し、その積分値から被圧延材の長さを計測する（特開昭
６０−２２５０１３号公報）等の提案が行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の方法は、いずれ
もロールのスリップに起因する誤差や、速度検出器が正
常に機能しているかどうかチェックする機構を備えてお
らず、被圧延材の長さを高精度で迅速に測定することは
困難である。

【０００５】この発明の目的は、被圧延材の長さ測定に
用いる速度検出器の機能チェック機構を有し、被圧延材
の長さを高精度で迅速に測定できる熱間圧延材の長さ測
定装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく鋭意試験研究を行った。その結果、速度検
出器としてレーザ・ドップラー式速度計を使用し、かつ
被圧延材先端を検出する少なくとも二つ以上の熱塊検出
器を圧延ロールからそれぞれ所定距離で設け、圧延ロー
ルから少なくとも二つ以上の、被圧延材先端が通過した
最下流の熱塊検出器までの圧延ロールからの距離に、被
圧延材先端が通過した最下流の熱塊検出器の被圧延材先
端から測長完了までの間のレーザ・ドップラー式速度計
から入力される被圧延材の検出速度を積分して求めた長
さを、加算することによって、被圧延材の長さを高精度
で迅速に測定できることを究明し、この発明に到達し
た。

【０００７】すなわちこの発明は、熱間圧延機の出側に
設けた被圧延材の移動速度を検出するレーザ・ドップラ
ー式速度計と、その下流に熱間圧延機からそれぞれ所定
距離を置いて配設した少なくとも２個以上の熱塊検出器
と、測長完了信号を出力する圧延荷重計と、測長完了信
号が出力された時点までに被圧延材先端が通過した最下
流の熱塊検出器と熱間圧延機間距離に、被圧延材先端が
通過した最下流の熱塊検出器の被圧延材先端検出から測
長完了までの間のレーザ・ドップラー式速度計の実測長
値を加算して被圧延材長さを演算出力する測長制御部か
らなる熱間圧延材の長さ測定装置である。

【０００８】この発明における測長制御部は、少なくと
も２個以上の熱塊検出器間の所定距離を被圧延材が通過
時に、レーザ・ドップラー式速度計から入力される被圧
延材の検出速度を積分して求めた長さ（Ｌ₀）を、２個
以上の熱塊検出器間の距離（Ｌ_X）と比較し、Ｌ_X／Ｌ₀
が所定値以内の場合、測長完了信号が出力された時点ま
でに被圧延材先端が通過した最下流の熱塊検出器の被圧
延材先端検出から測長完了までの間のレーザ・ドップラ
ー式速度計の実測長値をＬ_X／Ｌ₀で補正した値を、測長
完了信号が出力された時点までに被圧延材先端が通過し
た最下流の熱塊検出器と熱間圧延機間距離に加算して測
長値とし、Ｌ_X／Ｌ₀が所定値を超える場合は異常警報を
出力する機能を有する。

【０００９】

【作用】この発明において使用するレーザ・ドップラー
式速度計は、被圧延材表面に上方から一定角度を成して
２軸のレーザ光を照射し、被圧延材表面に２軸のレーザ
光が交わることによりドップラー効果で反射光は被圧延
材速度に比例した周波数が発生し、それを信号処理して
速度に変換するものである。この発明において使用する
少なくとも二つ以上の熱塊検出器は、被圧延材の炎によ
る誤動作を防止するため、熱塊検出器受光レンズ手前に
メッシュフィルターおよび光量を減衰させるための光学
フィルターを設け、輻射量を減少させて炎による検出素
子最大値より上限に動作設定値を決定し得るようにし
て、被圧延材先端の炎による誤動作を防止する。これに
よって検出素子アナログ出力、動作設定値表示が可能と
なる。この発明における測長完了信号を出力する圧延荷
重計は、好ましくはワッシャ型ロードセルを使用し、圧
延ロールワーク側およびドライブ側に２台設置し、この
信号を加算して合計の圧延荷重値を求める。被圧延材が
圧延ロールを抜けた時の荷重信号は、図２に示すとお
り、急峻に下降するから、動作設定値を比較的低くして
測長完了の動作信号とする。

【００１０】この発明における被圧延材の測長は、測長
完了信号が出力された時点までに被圧延材先端が通過し
た最下流の熱塊検出器と熱間圧延機間距離に、被圧延材
先端が通過した最下流の熱塊検出器の被圧延材先端検出
から測長完了までの間のレーザ・ドップラー式速度計の
実測長値を加算して被圧延材長さを測長制御部で演算出
力する。したがって、この発明装置における被圧延材長
さ測定誤差は、測長完了信号が出力された時点までに被
圧延材先端が通過した最下流の熱塊検出器と熱間圧延機
間距離は固定であるから、被圧延材先端が通過した最下
流の熱塊検出器の被圧延材先端検出から測長完了までの
間のレーザ・ドップラー式速度計の検出速度を積分して
求めた実測長値のみとなり、測定精度が大幅に向上す
る。

【００１１】また、この発明における測長制御部は、少
なくとも２個以上の熱塊検出器間の所定距離を被圧延材
が通過時に、レーザ・ドップラー式速度計から入力され
る被圧延材の検出速度を積分して求めた長さ（Ｌ₀）
を、２個以上の熱塊検出器間の距離（Ｌ_X）と比較し、
Ｌ_X／Ｌ₀が所定値以内の場合、測長完了信号が出力され
た時点までに被圧延材先端が通過した最下流の熱塊検出
器の被圧延材先端検出から測長完了までの間のレーザ・
ドップラー式速度計の実測長値（ｌ）をＬ_X／Ｌ₀で補正
した値を、測長完了信号が出力された時点までに被圧延
材先端が通過した最下流の熱塊検出器と熱間圧延機間距
離に加算して測長値とし、Ｌ_X／Ｌ₀が所定値を超える場
合は異常警報を出力する機能を有するから、測長システ
ムが正常に作動しているか確認、合否判定を行うことが
でき、精度管理を図ることができる。

【００１２】

【実施例】

実施例１ 以下にこの発明装置を熱間鋼管圧延機における熱間鋼管
の測長に実施した図１に基づいて詳細に説明する。図１
は熱間鋼管測長装置の制御系統図である。図１におい
て、１は熱間鋼管圧延機の圧延ロール、２は圧延ロール
１の圧延荷重測定用ワッシャ型ロードセルで、圧延鋼管
３が圧延ロール１を抜けた時の荷重信号の急峻な下降に
よる測長完了信号を圧延荷重計制御部４から測長制御部
５に出力する。６は圧延ロール１の下流側に圧延鋼管３
の上方１ｍの位置に設置したレーザ・ドップラー式速度
計で、圧延鋼管３表面に上部から一定角度で２軸のレー
ザビームを照射し、圧延鋼管３表面で２軸のレーザビー
ムが交わることによるドップラー効果で、反射光は圧延
鋼管３の速度に比例した周波数を発生し、受光部に戻っ
てくるのでそれを信号処理して速度に変換して測長制御
部５に出力する。

【００１３】７は圧延ロール１の中心から固定長さＬ₁
下流側に設置した第一の熱塊検出器、８は圧延ロール１
の中心から固定長さＬ₂下流側で、第一の熱塊検出器７
と所定距離Ｌ_x離して設置した第二の熱塊検出器で、こ
れら熱塊検出器７、８は、それぞれ圧延鋼管３の先端を
検出すると制御アンプ９、１０を介して動作信号を測長
制御部５に出力する。また、測長制御部５には、前記固
定長さＬ₁、Ｌ₂、Ｌ_xが予め設定入力されている。図示
しないプッシャーで圧延鋼管３後端を押し、圧延鋼管３
先端を圧延ロール１に噛み込ませ、圧延ロール１の圧下
回転によって延伸圧延された圧延鋼管３が進行する。

【００１４】上記圧延鋼管３の伸ばし長さ測定装置を用
いて圧延鋼管３の長さを測定する場合、測長制御部５
は、圧延鋼管３先端がレーザ・ドップラー式速度計６に
到達すると速度測定開始を指令して速度測定を開始し、
第一の熱塊検出器７が圧延鋼管３の先端を検出して制御
アンプ９を介して動作信号が入力されると、設定入力さ
れている固定長さＬ₁をプリセットする。測長制御部５
は、圧延鋼管３先端が第二の熱塊検出器８に到達するま
でにロードセル２の圧延荷重に基づき圧延荷重計制御部
４を介して測長完了信号が入力されると、圧延鋼管３の
長さＬを、Ｌ＝Ｌ₁＋ｌにより演算する。ただしｌは第
一の熱塊検出器７が圧延鋼管３の先端を検出し、制御ア
ンプ９を介して動作信号が入力されてから測長完了信号
が入力されるまでの時間でのレーザ・ドップラー式速度
計６の実測長値である。

【００１５】測長制御部５は、第二の熱塊検出器８が圧
延鋼管３の先端を検出し、制御アンプ１０を介して動作
信号が入力されると、予め設定入力されている固定長さ
Ｌ₁をリセットし、固定長さＬ₂をプリセットする。つい
で測長制御部５は、ロードセル２の圧延荷重に基づき圧
延荷重計制御部４を介して測長完了信号が入力される
と、圧延鋼管３の長さＬを、Ｌ＝Ｌ₂＋ｌにより演算す
る。ただしｌは第二の熱塊検出器８が圧延鋼管３の先端
を検出し、制御アンプ１０を介して動作信号が入力され
てから測長完了信号が入力されるまでの時間でのレーザ
・ドップラー式速度計６の実測長値である。

【００１６】また、測長制御部５は、レーザ・ドップラ
ー速度計６が正常に作動しているかを判定するため、第
一の熱塊検出器７と第二の熱塊検出器８間の基準長さＬ
₀を得るため、圧延毎に第一の熱塊検出器７が圧延鋼管
３の先端を検出し、制御アンプ９を介して動作信号が入
力されると測長を開始し、第二の熱塊検出器８から圧延
鋼管３の先端を検出し、制御アンプ１０を介して動作信
号が入力されると測長完了として、この間のレーザ・ド
ップラー速度計６から入力される速度値を積分して基準
長さＬ₀を演算する。そして測長制御部５は、圧延毎実
測した基準長さＬ₀が予め設定入力されている第一の熱
塊検出器７と第二の熱塊検出器８間の固定長さＬ_xの上
限下限範囲内であれば、測長が良好と判断する。また、
測長制御部５は、基準長さＬ₀が予め設定入力されてい
る第一の熱塊検出器７と第二の熱塊検出器８間の固定長
さＬ_xの上限下限範囲を外れた場合は、ドップラー反射
光が受光部に十分戻ってこない等の理由により、レーザ
・ドップラー速度計６の測定不良と判定し、警報を出力
する。

【００１７】さらに測長制御部５は、上記圧延毎実測し
た基準長さＬ₀に基づいて、演算した圧延鋼管３の長さ
Ｌを、Ｌ＝Ｌ₂＋Ｌ_m（Ｌ₀／Ｌ_x）により演算補正する。
ただし、Ｌ_mは第二の熱塊検出器８が圧延鋼管３の先端
を検出し、制御アンプ１０を介して測長制御部５に動作
信号が入力されてから、圧延荷重制御部４を介して測長
完了信号が入力されるまでの時間でのレーザ・ドップラ
ー式速度計６の実測長値である。この場合、熱塊検出器
は、第一の熱塊検出器７と第二の熱塊検出器８の２台で
あるため、圧延鋼管３の長さＬが、Ｌ₁＜Ｌ＜Ｌ₂の場
合、上記補正はできないが、第一の熱塊検出器７の上流
に熱塊検出器を設けることによって補正することができ
る。

【００１８】さらに、熱塊検出器を数多く設置すれば、
固定長さに加算される制御アンプを介して動作信号が入
力されてから測長完了信号が入力されるまでの時間での
レーザ・ドップラー式速度計６の実測長値の誤差が小さ
くなり、より高精度で圧延鋼管３の長さを測定すること
ができる。さらにまた、測長制御部５から圧延鋼管３の
測長結果を学習制御による伸し長さ、肉厚一定制御のミ
ル制御用プロセスコンピュータに入力すれば、伸し長
さ、肉厚一定制御の精度が向上し、製管歩留を向上する
ことができる。

【００１９】実施例２ マンネスマンマンドレルミル方式の熱間製管圧延機のマ
ンドレルミルに、ドイツ国、ＭＥＳＳＭＥＴＡＬＬＵＧ
ＩＥ社製の表１に示す仕様のレーザ・ドップラー式速度
計を設置し、プラグミルのメインロール中心から５３０
０ｍｍの位置に第一の熱塊検出器を、プラグミルのメイ
ンロール中心から９３００ｍｍの位置に第二の熱塊検出
器を設置し、測定対象鋼管長さ１０〜３２ｍの圧延鋼管
の測長を実施し、測定精度を測定した。また、従来のタ
ッチロール方式についても同様に圧延鋼管の測長を実施
し、測定精度を測定した。その結果、本発明装置による
測定精度は、±３０〜１００ｍｍであったが、タッチロ
ール方式の測定精度は、±１００〜３００ｍｍであっ
た。

【００２０】

【表１】 検出精度 ±０．１％ 測定範囲 ０．２〜２０ｍ／ｓｅｃ 速度換算時間 約５ｍｓｅｃ レーザ型式 Ｈｅ−Ｎｅレーザ ５ｍＷ出力 検出器 光学フィルタ、集光レンズ透過後アバラ
ンシェダイオードで検出 測定距離 鋼管表面〜速度検出器間１０００ｍｍ±
５０ｍｍ 付加装置 検出器 冷却用ハウジング（２重構造） 検出器 エアーパージユニット、照射、受光部表面ガラ
ス面へのエアーパージ実施

【００２１】

【発明の効果】以上述べたとおり、この発明装置によれ
ば、高精度のレーザ・ドップラー式速度計を用いること
によって、熱間圧延材の長さを迅速、高精度で安定して
測定することができ、製品歩留を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の一例を示す熱間鋼管測長装置
の制御系統図である。

【図２】圧延荷重計を用いた測長完了信号の出力方法の
説明図である。

【符号の説明】

１ 圧延ロール ２ ロードセル ３ 圧延鋼管 ４ 圧延荷重制御部 ５ 測長制御部 ６ レーザ・ドップラー式速度計 ７、８ 熱塊検出器 ９、１０ 制御アンプ Ｌ 鋼管長さ Ｌ₁、Ｌ₂、Ｌ_x 固定長さ Ｌ₀ 基準長さ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱間圧延機の出側に設けた被圧延材の移
   動速度を検出するレーザ・ドップラー式速度計と、その
   下流に熱間圧延機からそれぞれ所定距離を置いて配設し
   た少なくとも２個以上の熱塊検出器と、測長完了信号を
   出力する圧延荷重計と、測長完了信号が出力された時点
   までに被圧延材先端が通過した最下流の熱塊検出器と熱
   間圧延機間距離に、被圧延材先端が通過した最下流の熱
   塊検出器の被圧延材先端検出から測長完了までの間のレ
   ーザ・ドップラー式速度計の実測長値を加算して被圧延
   材長さを演算出力する測長制御部からなる熱間圧延材の
   長さ測定装置。
2. 【請求項２】 測長制御部が、少なくとも２個以上の熱
   塊検出器間の所定距離を被圧延材が通過する時間にレー
   ザ・ドップラー式速度計から入力される被圧延材の検出
   速度を積分して求めた長さ（Ｌ₀）を、２個以上の熱塊
   検出器間の所定距離（Ｌ_X）と比較し、Ｌ_X／Ｌ₀が所定
   値以内の場合、測長完了信号が出力された時点までに被
   圧延材先端が通過した最下流の熱塊検出器の被圧延材先
   端検出から測長完了までの間のレーザ・ドップラー式速
   度計の実測長値をＬ_X／Ｌ₀で補正した値を、測長完了信
   号が出力された時点までに被圧延材先端が通過した最下
   流の熱塊検出器と熱間圧延機間距離に加算して測長値と
   し、Ｌ_X／Ｌ₀が所定値を超える場合は異常警報を出力す
   る機能を有する請求項１記載の熱間圧延材の長さ測定装
   置。