JPH07248222A

JPH07248222A - 熱延鋼板の形状測定方法

Info

Publication number: JPH07248222A
Application number: JP4021994A
Authority: JP
Inventors: Naoki Nakada; 直樹中田; Hiroyuki Ogawa; 博之小川; Hiroshi Kuwako; 浩桑子; Tokuharu Ishibashi; 徳春石橋; Norio Kanemoto; 規生金本
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1994-03-11
Filing date: 1994-03-11
Publication date: 1995-09-26

Abstract

(57)【要約】【目的】熱延鋼板の冷却後の形状を測定する方法を提
供する。【構成】熱間圧延後に水冷した鋼板の幅方向の表面温
度を、その中央部と両端部の少なくとも３個所について
連続的に測定し、該各測定点について基準測定時間Δｔ
内での平均温度を時々刻々算出し、算出された各平均温
度値の中から最も高い値を示す測定位置を選択し、選択
された測定位置における測定温度の最大値と最小値との
温度差δを求め、この温度差δがあらかじめ与えられた
基準温度差δ_Sに比較して等しいか大きい場合は形状不
良ありと判定し、中央部の平均温度値が両端部の平均温
度値より大きい場合は腹波と判定し、また両端部とも平
均温度が中央部より大きい場合は両耳波と判定し、端部
の片方が中央部より小さい場合は片耳波と判定し、さら
に左端部平均温度値が右端部平均温度値より大きい場合
は左端耳波を、逆の場合は右端耳波と判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱延鋼板の形状測定方
法に係り、特に熱延鋼板の冷却後の形状を測定する方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、形状の良好な熱延鋼板を製造する
ことは、圧延製品の品質を確保するのみでなく、圧延機
への通板やコイラへの巻き取りなどを安定に行い、高い
歩留りを維持するためにも重要なことである。従来、熱
間圧延ラインでの鋼板形状は、たとえば仕上スタンド出
側に取付けた形状計を用いて測定するとか、あるいはオ
ペレータの目視によって判定され、それらの情報に基づ
いてワークロールベンダなどを介して調整されながら圧
延が行われていた。

【０００３】一方、近年の計測技術の発達はめざまし
く、形状測定装置の熱間圧延ラインへの導入の試みも盛
んである。そのひとつとして、仕上スタンド出側で鋼板
の幅方向に複数のレーザ距離計を配置して、鋼板との距
離を測定して形状を判定する方法が知られている。ま
た、仕上スタンド間で鋼板幅方向の張力分布を測定する
ことによって形状を判定する技術もある。

【０００４】また、仕上圧延後の形状が良好であっても
冷却が幅方向で均一に行われない場合は、冷却中に熱応
力によって鋼板が歪みその形状が悪化するから、巻き取
りが安定して行えなくなるなどの問題が生じる。そこ
で、鋼板は幅方向に均一に冷却する必要があるが、この
ことは均一な材質を得るためにも重要なことである。こ
のような鋼板の冷却に用いられる冷却設備としては、通
常、冷却水を供給するノズルが等間隔に配置されてお
り、また鋼板の端部が過度に冷却されるのを防ぐための
マスキング装置が設置されているもの（たとえば特開昭
59− 24511号公報参照）もある。

【０００５】冷却後の鋼板は、たとえば放射温度計によ
って幅方向中央の表面温度が測定され、目標の巻き取り
温度を得るために、フィードバックなどの制御によって
冷却設備からの冷却水の供給量が調整される。この場
合、前記温度計に加えて幅方向の温度測定が可能な放射
温度計が設置されることが多い。しかし、冷却設備を通
過した後、すなわち巻き取り前の鋼板の形状を直接測定
する装置が設置されることが少なく、通常はテレビモニ
タを通して目視で形状を判断しているにすぎないのであ
る。

【０００６】また、従来の技術で製造可能な熱延鋼板の
最小板厚は1.2 mm程度であったが、圧延速度の高速化と
かエンドレス圧延の採用や通板安定化技術の進歩によっ
て、板厚が0.8 〜1.0 mm程度の熱延鋼板の製造も可能と
なりつつある。これによって、従来必ず通過させていた
冷間圧延工程を省略し得る製品品種も増大し、大幅な製
造コストの削減が可能となっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たような従来技術においては、冷却設備を通過後の鋼板
の形状測定装置の設置がなされておらずに、幅方向での
冷却むらによって生じる形状不良の監視はテレビモニタ
を通して目視により判断するしか手段がなかったから、
製品製造中におけるオペレータの形状監視作業の負荷が
大きくなることが避けられないという問題があった。

【０００８】また、前記したように従来よりも板厚が薄
い製品を製造する場合は、わずかな幅方向の冷却むらで
も形状不良につながるから、冷却後の形状の測定を行い
ながら安定させるべき冷却条件を設定することがますま
す重要となる。これに対し、冷却設備の出側にも、仕上
スタンド出側と同様に鋼板幅方向に複数のＸ線距離計を
設置して、形状を測定する方法も考えられるが、設備コ
ストが高くなるという問題が生じるから実現が困難であ
る。

【０００９】ところで、冷却中の鋼板の形状が乱れて凹
凸が生じると、図５に示すように、鋼板１の両端部の凸
部１ａ上面では供給された冷却水２が滞留しにくくなる
ため冷却能力が低下する。また、通常は冷却ゾーンの出
側ではサイドスプレーなどにより鋼板上面に滞留する水
（以下、載り水という）を側方に吹き飛ばしているが、
水は低い方に集まるから形状が悪い鋼板の上には載り水
が残ることがある。

【００１０】こうした場合、この後も載り水が局所的な
水冷を行ってしまい、鋼板の長手方向にも冷却むらが生
じてしまう。したがって、冷却中、冷却むらによってい
ったん形状不良が生じると、これがさらに冷却むらを拡
大し、ますます形状を悪化させるという悪循環となるの
である。本発明は、上記のような従来技術の有する課題
を解決した熱延鋼板の形状測定方法を提供することを目
的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の熱延鋼板の形状
測定方法は、熱延鋼板の冷却後の形状を測定する方法で
あって、熱間圧延後に水冷した鋼板の幅方向の表面温度
を、その中央部と両端部の少なくとも３個所について連
続的に測定する工程と、前記各測定点について基準測定
時間Δｔ内での平均温度を時々刻々算出する工程と、こ
れら算出された各平均温度値の中から最も高い値を示す
測定位置を選択する工程と、選択された測定位置におけ
る測定温度の最大値と最小値との温度差δを求める工程
と、この温度差δがあらかじめ与えられた基準温度差δ
_Sに比較して等しいかあるいは大きい場合は形状不良あ
りと判定し、温度差δが基準温度差δ_Sよりも小さい場
合は形状良好と判定する工程とからなることを特徴とす
る。

【００１２】また、本発明の熱延鋼板の形状測定方法
は、前記形状不良ありと判定する工程に続けて、中央部
の平均温度値が両端部の各平均温度値より大きい場合は
腹波と判定し、小さい場合は耳伸びと判定する工程と、
前記耳伸びと判定する工程の後に、両端部とも平均温度
が中央部よりも大きい場合に両耳波と判定し、端部の片
方が中央部よりも小さい場合は片耳波と判定する工程と
を付加してなることを特徴とする。

【００１３】

【作用】本発明によれば、熱間圧延後に水冷された鋼
板の表面温度をその幅方向に３点以上連続的に測定する
ことによって、鋼板の形状を精度よく判定することが可
能となる。以下に、形状の測定原理について詳細に説明
する。すなわち、通常、鋼板幅方向で温度が高い部分
は、他の部分に比べて熱収縮が小さいため、実質的な鋼
板長さが長くなる。ところが、鋼板各部分は互いに拘束
しあって幅方向で長さが変化することができない。たと
えば実質的な鋼板長さが長い高温部では、圧縮の熱応力
がはたらく。この圧縮応力がある程度大きくなると座屈
が起こり、凹凸（形状不良）が発生する。

【００１４】凹凸がいったん発生すると載り水は凹部に
滞留しやすくなり、この部分を冷却する。また、一方
で、凸部には水が載りにくくなるから、他の部分と比べ
て冷却能力が著しく低下する。このように、凹凸がある
場所では幅方向のみならず長手方向でも冷却むらが発生
する。これに対し、凹凸のない部分では載り水が一様に
滞留するため、安定した冷却能力が維持できる。

【００１５】つまり、座屈が起こり凹凸が発生しやすい
箇所は、幅方向のうち最も温度の高い部分であり、ここ
では長手方向にもある程度の温度変動があると考えてよ
い。また、形状不良には腹波、両耳波、片耳波の３種類
があるのが一般的であるから、これらを判別して測定す
るためには少なくとも鋼板中央部と両端の３箇所での温
度測定が必要である。

【００１６】つぎに、本発明による形状測定の手順につ
いて説明する。ある基準測定時間Δｔ内で鋼板中央部および左右両
端部の３箇所における各測定点での表面温度Ｔ_C，
Ｔ_LE，Ｔ_REを連続的に測定する。各測定点での平均温度Ｔ_C ^*，Ｔ_LE ^*，Ｔ_RE ^*を時
々刻々算出する。算出した各平均温度値の中から最も高い値を示す測
定位置を選択する。選択された測定位置における測定温度の最大値と最
小値との温度差δを求める。この温度差δがあらかじめ与えられた基準温度差δ
_Sに比較して等しいかあるいは大きい場合は形状不良あ
りと判定し、その他の場合は形状良好と判定する。中央部の平均温度値Ｔ_C ^*が左右両端部の平均温度
値Ｔ_LE ^*，Ｔ_RE ^*より大きい場合は形状が腹波と判定
し、その他の場合は耳伸びと判定する。さらに、耳伸びと判定した後に、左右両端部の平均
温度値Ｔ_LE ^*，Ｔ_RE ^*が中央部の平均温度値Ｔ_C ^*より
も大きい場合は形状が両耳波であると判定し、その他の
場合は片耳波と判定する。

【００１７】上記の手順を図１にまとめて示した。な
お、上記の基準測定時間Δｔの大きさとしては、鋼板が
４〜５m 程度走行する時間とすればよい。これは、形状
不良部分の凹凸が繰り返される単位長さがたかだか４〜
５m 程度であるからである。また、形状不良の判定基準
である基準温度差δ_Sは20℃程度にするのがよい。これ
は、鋼板には長手方向にも多少は温度差があるが、これ
を誤って形状不良と判定してしまうこともあり、δ_Sを
非常に小さくとることは好ましくないからである。逆
に、δ_Sを40〜50℃程度の大きな値にすると、形状不良
があっても検出できなくなるという問題が生じる恐れが
ある。

【００１８】このように、幅方向で温度の高い部分を検
出し、長手方向の温度変動も調べながら鋼板形状を判定
するから、測定は非常に正確に行われる。これによっ
て、レーザ距離計などの高価な測定装置を別途取付ける
ことも必要がなくなったうえ、形状の監視作業が不要と
なり、省力化を図ることも可能である。また、測定した
データを用いれば、巻き取り時の形状に関するコイル管
理も可能となる。さらに、これらのデータを学習するこ
とによって、幅方向で均一な最適の冷却条件を求めるこ
とができるから、形状を安定させることも可能となる。

【００１９】

【実施例】以下に、本発明の実施例について図面を参照
して説明する。図２は、本発明の形状測定装置を熱間圧
延ラインの冷却設備出側に適用した例を示す概要図であ
る。図に示すように、熱間仕上圧延機３で圧延された鋼
板１は冷却設備４で冷却されながらコイラ５で巻き取ら
れるのであるが、その際、冷却設備４の入側（熱間仕上
圧延機３の出側）に設置されたＸ線板厚計６、形状測定
装置７、入側放射温度計８によって、板厚、形状、表面
温度がそれぞれ測定される。

【００２０】また冷却設備４の出側（コイラ５の入側）
に設けられた出側放射温度計９によって冷却後の表面温
度が測定される。この出側放射温度計９は鋼板１の幅方
向の温度分布を連続的に測定することができ、その測定
信号は演算装置10に入力される。そして、演算装置10で
中央位置と左右両端部の温度が読み取られ、前記した
〜の手順でデータ処理がなされる。

【００２１】このように構成された装置を用いて、低炭
素鋼からなる板厚４mmで板幅1000mmの鋼板が目標巻き取
り温度を550 ℃とし、速度600 mpm で走行する場合の冷
却後の幅方向温度分布を測定した。このとき、データの
サンプリングタイムは0.05sec とし、形状を判断する基
準測定時間Δｔは0.5secとし、基準温度差δ_Sを20℃と
した。

【００２２】これらの測定の結果に基づき、演算装置８
において、幅方向３点の測定温度の平均値を求め、それ
らの大小を比較するとともに、各測定点での温度変動が
判定基準である基準温度差δ_Sを超えるかどうかの判定
を行った。すなわち、選択された測定位置における測定
温度の最大と最小の差がδ_Sに対して等しいかあるいは
大きい場合に形状不良と判定した。また、前記測定温度
の最大と最小の差がδ _Sよりも小さい場合には形状が良
好であると判定した。なお、形状不良の判定基準は、表
１に示すように決定した。

【００２３】

【表１】

【００２４】つぎに、形状不良と判定されたものの具体
的温度パターンについて説明する。図３(a) ，(b) は鋼
板温度の時間変化の測定パターンを示すもので、また、
図４(a) 〜(e) は幅方向温度分布の測定パターンを示す
ものであり、これら図３および図４の測定パターンと鋼
板形状との対応について、以下に具体的に説明する。 (1) 腹波形状のとき；鋼板幅方向温度分布は中央部が両
端部よりも高い図４(a)のパターンと、全体的に平坦な
図４(b) のパターンの繰り返しとなった。このとき、鋼
板幅方向の中央部での温度の経時変化は20℃以上の振れ
がある図３(b) のパターンのように、また左右の各端部
での温度の経時変化は振れがほとんどない図３(a) のパ
ターンのようになった。 (2) 両耳波のとき；鋼板幅方向温度分布は全体的に平滑
な図４(b) のパターンと、両端部が中央部よりも高い図
４(c) のパターンの繰り返しとなった。このとき、中央
部での温度の経時変化は幅方向中央部で図３(a) のパタ
ーンのように、また左右の各端部では図３(b) のパター
ンのようになった。 (3) 片耳波（左端）の場合；幅方向温度分布は全体的に
平滑な図４(b) のパターンと、左端部が中央部や右端部
よりも高い図４(d) のパターンの繰り返しで、中央部お
よび右端部での温度の経時変化は図３(a) 、左端部での
温度の経時変化は図３(b) のパターンとなった。 (4) 片耳波（右端）の場合；幅方向温度分布は全体的に
平滑な図４(b) のパターンと、右端部が中央部や左端部
よりも高い図４(e) のパターンの繰り返しで、中央部お
よび左端部での温度の経時変化は図３(a) 、右端部での
温度の経時変化は図３(b) のパターンとなった。

【００２５】これらの結果を表２にまとめて示した。

【００２６】

【表２】

【００２７】このように測定した結果は、その検出精度
は従来の複数のレーザ距離計を用いた形状測定装置の精
度とほぼ同等であり、満足し得るものであった。これに
より、従来行われていた目視による形状の監視作業の必
要がなくなるから、オペレータの形状監視負荷を軽減す
ることが可能となった。さらに、巻き取り時の形状に関
するコイル管理が自動で行えるようになり、これらの得
られたデータを学習することによって、幅方向で均一な
冷却を行う操業条件を確立し得るから、冷却の不均一が
起因となって発生する形状不良を著しく低減することが
できる。

【００２８】なお、上記実施例では鋼板幅方向の３点の
温度分布を放射温度計を用いて測定するとして説明した
が、本発明はこれに限るものではなく、たとえば従来用
いられている巻き取り温度計のような特定の領域（たと
えば鋼板中央位置のみとか）の温度が測定可能な温度計
を幅方向に複数台設置して温度測定を行ってもよいし、
あるいは鋼板中央部と両端部の中間位置などを含む多点
での温度測定を行い、クォータ波なども判別するように
してもよい。

【００２９】また、本実施例では、幅方向温度分布が測
定できる温度計を冷却設備の出側に設置するとして説明
したが、この温度計は冷却設備の中間位置に配置しても
よい。この場合は、温度計の設置箇所よりも搬送方向上
流で冷却された鋼板の形状測定が可能となる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
熱間圧延後に水冷された鋼板の温度を幅方向に３点以上
連続的に測定することによって、鋼板の形状を判定する
ことができるから、従来行われていた目視による形状の
監視作業の必要がなく、オペレータの負荷を軽減するこ
とが可能となるとともに、さらには冷却設備へのフィー
ドバック制御などを採用することにより、冷却の不均一
が起因となって発生する形状不良を低減することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による形状測定の手順を示す流れ図であ
る。

【図２】本発明の形状測定装置を熱間圧延ラインの冷却
設備出側に適用した例を示す概要図である。

【図３】(a) ，(b) は鋼板温度の時間変化の測定パター
ンを示す特性図である。

【図４】(a) 〜(e) は幅方向温度分布の測定パターンを
示す特性図である。

【図５】鋼板の凹凸形状を示す斜視図である。

【符号の説明】

１鋼板２冷却水３熱間仕上圧延機４冷却設備５コイラ６Ｘ線板厚計７形状測定装置８入側放射温度計９出側放射温度計 10 演算装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者桑子浩千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社千葉製鉄所内 (72)発明者石橋徳春千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社千葉製鉄所内 (72)発明者金本規生千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社千葉製鉄所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱延鋼板の冷却後の形状を測定する方
法であって、熱間圧延後に水冷した鋼板の幅方向の表面
温度を、その中央部と両端部の少なくとも３個所につい
て連続的に測定する工程と、前記各測定点について基準
測定時間Δｔ内での平均温度を時々刻々算出する工程
と、これら算出された各平均温度値の中から最も高い値
を示す測定位置を選択する工程と、選択された測定位置
における測定温度の最大値と最小値との温度差δを求め
る工程と、この温度差δがあらかじめ与えられた基準温
度差δ_Sに比較して等しいかあるいは大きい場合は形状
不良ありと判定し、温度差δが基準温度差δ_Sよりも小
さい場合は形状良好と判定する工程と、からなることを
特徴とする熱延鋼板の形状測定方法。
【請求項２】前記形状不良ありと判定する工程に続
けて、中央部の平均温度値が両端部の各平均温度値より
大きい場合は腹波と判定し、小さい場合は耳伸びと判定
する工程と、前記耳伸びと判定する工程の後に、両端部
とも平均温度が中央部よりも大きい場合に両耳波と判定
し、端部の片方が中央部よりも小さい場合は片耳波と判
定する工程と、を付加してなることを特徴とする請求項
１記載の熱延鋼板の形状測定方法。