JPH0847707A - 熱間圧延機における板厚測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は板厚計を圧延機に接近した位置に設置
することなく精度の高い圧延材の板厚を測定することが
できる熱間圧延機における板厚測定方法を提供すること
を目的とする。 【構成】圧延機の入側および出側において圧延機に近接
した位置に第一および第二の板速計を設け、圧延機の入
側に板厚計を設け、さらにこの板厚計と同位置またはこ
の位置に対して圧延機から離れた位置に第三の板速計を
設け、板厚計によって圧延材の入側板厚を測定するとと
もに、第三の板速計が圧延材の移動速度を測定して、圧
延材の板厚測定部分が圧延機に到達する時期を求め、こ
の時々刻々の圧延材の入側板厚と、第一および第二の板
速計が測定した圧延機を通過する圧延材の入側速度およ
び出側速度とから、圧延機の入側と出側のマスフロー一
定の原則に基づいて圧延材の出側板厚を推定することを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は熱間圧延機における板厚
測定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】金属板の熱間工程においては、圧延材の
圧延後の板厚精度を保証するために、圧延中の圧延材の
板厚を測定して目標とする板厚になるように圧延ロール
の圧下量や圧延材に対する張力を調整する板厚制御が行
われている。

【０００３】従来、最も一般的に利用されている板厚測
定方法は、熱間圧延機の出側に板厚計を設置し、この板
厚計で測定した板厚を目標板厚と比較し、その偏差を制
御量としてフィードバックして圧下量、張力を増減して
板厚を目標値に制御するモニターＡＧＣ（オートマティ
ック・ゲージ・コントロール）である。

【０００４】この方法は圧延材の厚さを実際に測定する
ために制御精度が高いという利点がある。そして、圧延
機出口から板厚測定位置までの圧延材の移送時間による
測定の遅れが制御精度に悪影響を及ぼすので、板厚計を
圧延機の圧延ロールに対してできるだけ接近した位置、
例えば２ｍ以内に設けることが必要となる。

【０００５】また、他の板厚測定方法として、圧延機の
弾性を利用して圧延荷重と圧下位置の情報から圧延材の
板厚を推定するゲージメータＡＧＣがある。 ｈ0 ＝（Ｐ／Ｋ）＋Ｓ0 ＋ＧＭＣ ただし、ｈ0 ：出側板厚、Ｓ0 ：圧下位置、Ｐ：圧延荷
重、Ｋ：圧延機ばね、ＧＭＣ：ゲージメータ補正項。

【０００６】なお、ゲージメータＡＧＣにおいても板厚
の絶対値の保証のためには板厚計を設けることが必要で
あり、ゲージ板厚測定ポイントを板厚計で測定し、この
両者の比較によりゲージメータ補正項を修正学習する方
式で精度の維持を図っているが、この学習方式ではゲー
ジメータ補正項のパス毎の時々刻々の変化に対応しきれ
ず充分な板厚精度を得るのは困難であり、ゲージメータ
方法に比較して板厚精度が不充分である。

【０００７】これらのことから一般にはゲージメータＡ
ＧＣが単独で用いられることはまれであり、モニターＡ
ＧＣを併用して圧延材の板厚測定を行うことが要望され
ている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】金属板の熱間圧延のう
ち、特に板厚の厚い圧延材を圧延する領域を持っている
熱間粗圧延機、厚板圧延機などの圧延機、すなわち鉄鋼
または非鉄金属の可逆式熱間圧延機であって、５０mm以
上の板厚の圧延材を通過させる能力を有する圧延機にお
いては、板厚５０mmを超える厚板の圧延材を圧延する時
に圧延ロールの出側付近で板反りが生じることがある。
そして、圧延材が板反りが発生した場合、圧延機出側に
おいて圧延ロールの付近に設けられる機器に衝突して機
器を破損させる可能性がある。特に可逆式熱間圧延機に
おいては、圧延材の進行方向がパス毎に反転するため
に、ミルの前後面のどちらも出側となり、どちらも衝突
の可能性がある。

【０００９】一方、この厚板熱間圧延で精度良く圧延材
の板厚を測定できる板厚計として一般的にＸ線板厚計お
よびγ線板厚計が知られている。この板厚計は圧延材の
通路の上方および下方に発射部および受け部を設けて、
発射部から発射した放射線を圧延材を通して受け部で受
けて圧延材の板厚を測定するものである。しかし、この
γ線板厚計は放射性物質を内蔵しているために、発射部
および受け部が万一破損した場合には放射線漏れが生じ
てその取り扱いが危険になる可能性がある。また、Ｘ線
板厚計についても高価な装置であり、破損した場合の修
復は容易でない。

【００１０】そして、モニターＡＧＣを行うためにこれ
らの板厚計を圧延ロールの付近に設けた場合、板厚５０
mmを超える厚板の圧延材を圧延する時に、圧延ロールの
付近で板反りが生じて圧延ロールの付近に設けられる板
厚計に圧延材が衝突して板厚計が破損する恐れがある。
この場合には前述したようγ線板厚計から放射線漏れが
生じてその取り扱いが危険になる可能性があり、また、
Ｘ線板厚計の破損板厚測定不可能という事態が発生する
可能性がある。

【００１１】そこで、厚板の圧延材を圧延するに際して
は、板厚計を圧延ロールに対して２ｍ以内に接近した場
所に設けることが困難であり、一般には圧延ロールから
１０ｍ以上離れた位置に設けられている。このため、板
厚測定に際しては、先端部の制御およびフィードバック
制御の遅れ時間増大の問題が発生し、モニターＡＧＣで
はかえって精度が低下するために、やむをえずゲージメ
ータＡＧＣを利用している。

【００１２】また、近年になり鉄鋼厚板圧延機などでは
圧延ロールに近接した２ｍないし３ｍの箇所に板厚計を
設けることが行われているが、この場合には圧延材の板
反りから保護するために板厚計を頑丈な構造物の内部に
設置してあり、この結果スペース制約、費用などの点で
負担が大きいという難点がある。

【００１３】さらに、アルミニウム用の熱間粗圧延機で
は特に圧延材の板厚が厚く，厚さが４００ｍｍ〜６００
ｍｍに達するものであるために圧延機の入側および出側
のガードのストロークが長くなることによる防護構造設
置上の制約も含め一層困難な現状にある。

【００１４】このため、板厚計を利用したモニターＡＧ
Ｃは、冷間圧延や熱間圧延の薄板の圧延に限定して採用
されていた。すなわち、従来では圧延機近くに板厚計を
設置することは困難で、板厚計を圧延機に対して遠方に
設置し、さらにこの板厚計をゲージメータ板厚によるＡ
ＧＣと併用していた。

【００１５】本発明は前記事情に基づいてなされたもの
で、板厚計を圧延機に接近した位置に設置することなく
精度の高い圧延材の板厚を測定することができる熱間圧
延機における板厚測定方法を提供することを目的とす
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明の熱間圧延機における板厚測定方法は、鉄鋼ま
たは非鉄金属の可逆式熱間圧延機であって、５０mm以上
の板厚の圧延材を通過させる能力を有する圧延機におい
て、板厚を制御する当該パスにおける圧延機の入側およ
び出側において圧延機に近接した位置に第一および第二
の板速計を設け、前記圧延機の入側より３ｍ以遠の位置
に板厚計を設け、さらにこの板厚計と同位置またはこの
位置に対して前記圧延機から離れた位置に第三の板速計
を設け、前記板厚計によって前記圧延機に向けて移動さ
れる圧延材の入側板厚を測定するとともに、前記第三の
板速計が前記圧延材の移動速度を測定して、前記圧延材
の板厚測定部分が前記圧延機に到達する時期を求め、且
つこの時々刻々の前記圧延材の入側板厚と、前記第一お
よび第二の板速計が測定した前記圧延機を通過する前記
圧延材の入側速度および出側速度とから、前記圧延機の
入側および出側におけるマスフロー一定の原則に基づい
て前記圧延材の出側板厚を推定することを特徴とする。

【００１７】

【作用】マスフロー一定の原則とは、体積速度一定の原
則ともいい、圧延ロールの入側より圧延ロールに入って
行く圧延材における体積（板厚と速度の積）と、同じ時
間に圧延ロールから出てくる圧延材における体積（板厚
と速度の積）とが等しいという原則であり、これは金属
材料の非圧縮性に起因するものである。

【００１８】板速計は光学的なもので、圧延材の通路の
上側、または下側のいずれか一方に発光部を設けて速度
を測定するものであるから、圧延材の板反りに影響され
ることなく圧延ロールに近接した位置に設けることがで
き、しかも強固な保護用の設備を必要としない。

【００１９】板厚計は圧延ロールから離れた箇所に設け
られることにより、圧延材の板反りに影響されることが
ない。圧延ロールから離れた箇所に設けられた板厚計に
より入側の板厚を測定することは、従来板厚の移送遅れ
演算が膨大となって測定精度に面で問題があるために採
用されなかったが、近年板速計の精度が向上したことと
相俟って、板厚計近傍と圧延ロール近傍の入側および出
側に夫々板速計を設けることによってこの問題を解決し
ている。

【００２０】これらのことから、従来熱間圧延において
厚板の圧延材を圧延する時に、圧延ロールに近接した箇
所に板厚計を設けることができないという理由により採
用することができなかったモニターＡＧＣを採用して圧
延材の板厚測定を行うことができ、モニターＡＧＣによ
り測定することができる。

【００２１】すなわち、本発明によれば、圧延機に近接
して板厚計を設置できない状況の圧延機において、マス
フロー板厚を用いたＡＧＣを適用したため大きな効果を
挙げることができる。従来、マスフロー板厚の測定その
ものも、圧延機に近接して板厚計を設置できないために
圧延材の前後部で測定不能部分が発生するので、このよ
うな条件の圧延機では適用されていなかったが、本発明
では適正なセンサの選定と配列により実用可能な精度で
測定することができる。

【００２２】

【実施例】本発明の一実施例について図１を参照して説
明する。この実施例は熱間可逆式厚板圧延機における圧
延材の板厚制御を対象にしている。圧延材の板厚は１０
ｍｍ以上を対象にしている。

【００２３】熱間可逆式厚板圧延機について述べる。図
中１は圧延材Ｐである金属板を圧延する一対の圧延ロー
ル、２は圧延ロール１を回転駆動するモータ、３は圧延
ロール１の回転数を測定する周波数発電機、４は圧延ロ
ール１を圧下させる圧下装置、５はこの圧下装置４によ
り駆動された圧延ロール１の圧下量を測定する圧下量検
出装置、６は圧延時に圧延材Ｐにより圧延ロール１に加
わる荷重の大きさを測定する荷重検出装置、７は圧延ロ
ール１に対して図示左側に位置する圧延材Ｐを搬送する
テーブルローラ、８は圧延ロール１に対して図示右側に
位置する圧延材Ｐを搬送するテーブルローラである。

【００２４】この圧延機は、一方では圧延材Ｐが圧延ロ
ール１に対して右側から左側へテーブルローラ７に載せ
られて搬送されて圧延ロール１を通過して圧延された
後、さらにテーブルローラ８に載せられて搬送され（左
行パス）、他方では圧延材Ｐが圧延ロール１に対して左
側から右側へテーブルローラ８に載せられて搬送されて
圧延ロール１を通過して圧延された後、さらにテーブル
ローラ７に載せられて搬送される（右行パス）。そし
て、この往復を数回にわたり行う。圧延材Ｐの圧延時の
板厚は圧下装置４により圧延ロール１の圧下量を調整し
て行う。

【００２５】本発明の方法を実施するに際しては、一対
の圧延ロール１の右側および左側、すなわち圧延材Ｐを
右側から左側に移動して圧延を行う場合には入側および
出側、圧延材Ｐを左側から右側に移動して圧延を行う場
合には出側および入側において、圧延機に対して例えば
２ｍ以内の位置に夫々第一および第二の板速計１１、１
２を設ける。これら板速計１１、１２の設置位置は圧延
ロール１を中心として対称的とする。また、各板速計１
１、１２は圧延材Ｐの搬送路の下側においてテーブルロ
ーラ７、８に位置して設ける。

【００２６】これら板速計１１、１２は例えばレーザ光
を圧延材Ｐに対して照射し、その反射状態で圧延材Ｐの
移動速度を測定するレーザドップラ方式のものであり、
現在の板速計の技術によれば環境の外乱に強く、測定レ
ンジの広いものを得ることができる。

【００２７】また、一対の圧延ロール１の右側、すなわ
ち圧延材Ｐを右側から左側に移動して圧延を行う場合に
は入側には、板速計１１に対して一対の圧延ロール１よ
り遠方の位置に板厚計１３が設けられている。この板厚
計１３は放射線式のものが用いられている。この板厚計
１３に対して一対の圧延ロール１より遠方の位置に第三
の板速計１４が設けられている。この板速計１４はレー
ザドップラ方式のものが用いられている。あるいは板速
計１４は板厚計１３と同じ位置に設ける。

【００２８】さらに、一対の圧延ロール１の左側、すな
わち圧延材Ｐを左側から右側に移動して圧延を行う場合
には入側には、板速計１２に対して一対の圧延ロール１
より遠方の位置に板厚計１５が設けられている。この板
厚計１５は放射線式のものが用いられている。この板厚
計１５に対して一対の圧延ロール１より遠方の位置に板
速計１６が設けられている。この板速計１６はレーザド
ップラ方式のものが用いられている。板速計１６はある
いは板厚計１５と同じ位置に設ける。

【００２９】また、２１は演算回路で、各板速計１１。
１２、１４、１６からの情報および各板厚計１３、１５
からの情報を受けて圧延材Ｐの板厚を演算する。２２は
制御回路で、これは演算回路２１の情報を受けてあらか
じめ設定した設定した基準板厚値と比較してそのずれを
修正するように圧下装置４に対して駆動量を指示する。
圧下装置４はこの指示に基づいて所定量駆動される。圧
下量検出装置５および荷重検出装置６の情報は制御回路
２２に送られる。

【００３０】次にこの圧延機において圧延材の板厚を制
御する方法について説明する。一例として左行パスの場
合について説明する。左行パスの場合には圧延ロール１
に対して右側が入側、左側が出側となる。圧延材Ｐが圧
延ロール１に対して右側から左側へテーブルローラ７に
載せられて搬送されて圧延ロール１を通過して圧延され
た後、さらにテーブルローラ８に載せられて搬送され
る。

【００３１】先ず板厚計１３が通過する圧延材Ｐの板厚
を測定する。また、板速計１４は圧延材Ｐの速度を測定
し、演算回路２１はこの測定値を用いて板厚計１３が板
厚を測定した圧延材Ｐの板厚測定部分の移動量を計算す
る。これにより演算回路２１は時々刻々に圧延ロール１
に到達した圧延材Ｐの各部分の入側での板厚ｈi を計算
する。

【００３２】これと同時に圧延ロール１の入側および出
側に設けられた板速計１１、１２により入側および出側
における圧延材Ｐの進行速度Ｖｉ、Ｖ0 を測定する。こ
の時、圧延ロール１の入側および出側におけるマスフロ
ー一定の原則により出口板厚ｈ0 は、入側および出側の
圧延材Ｐの板幅をＷｉ、Ｗ0 とすると、ｈ0 ×Ｗ0 ×Ｖ
0 ＝ｈｉ×Ｗｉ×Ｖｉが成立する。

【００３３】すなわち、ｈ0 ＝（Ｗｉ／Ｗ0 ）×（Ｖｉ
／Ｖ0 ）×ｈｉとして、出側板厚をｈ0 を推定すること
ができる。演算回路２１はこの式に基づいて出側板厚を
ｈ0を計算する。

【００３４】ここで、圧延ロール１の入側および出側の
圧延材Ｐの板幅Ｗｉ、Ｗ0 は実測しても良いが、圧延実
績より回帰したモデルを用いて近似することにより充分
な精度（±０．２％）を得ることが可能であり、圧延ロ
ール１に近接した位置での測定での困難さを勘案すると
幅広がりモデルを用いて、Ｗｉ／Ｗ0 ＝ｆ（Ｗｉ、ｈ
ｉ、ｈ0 、Ｒ、μ、Ｋm ）を各パス毎に係数として与え
る方が有利である。

【００３５】また、出側の圧延材Ｐの速度Ｖ0 について
は、ロールの周速×（１＋先進率）を用いて近似し、実
測に置き換えることも考えられるが、先進率の予測精度
は±０．６％程度と充分でなく、現状では出側板速計算
位置到達までの先端部にのみに対する過度的推定として
の使用に限られる。

【００３６】そして、この測定結果に基づいて圧延材Ｐ
の板厚制御を行う。すなわち、演算回路２１が制御回路
２２に出側板厚情報を送り、制御回路２２はこれに基づ
いて制御量を演算して圧下装置４に指示をする。

【００３７】このようにして圧延ロールに近接した位置
に設けた板厚計で圧延材Ｐの板厚を測定することに代え
て、上記方法で推定した出側板厚ｈ0 を用いてフィード
バックによる板厚制御を行うことにより、圧延ロールに
近接した位置に板厚計を設けた場合と同等の精度で板厚
測定することができる。

【００３８】また、圧延材Ｐを右行パスで圧延する場合
にも同様の作用で同様の効果を得ることができる。な
お、この場合前の左行パスの時にマスフロー一定の原則
により求めた板厚と、出側の板速計１２で求めたその板
厚測定部分の位置のデータをもって右行パス時入側板厚
計１５、および板速計１６の具体的なデータに代えるこ
とも可能である。

【００３９】本実施例の方法では、板速計は光学的なも
ので、圧延材Ｐの通路の上側、または下側のいずれか一
方に発光部を設けて速度を測定するものであるから、圧
延材の板反りに影響されることなく圧延ロールに近接し
た位置に設けることができ、しかも強固な保護用の設備
を必要としない。

【００４０】板厚計は圧延ロールから離れた箇所に設け
られることにより、圧延材の板反りに影響されることが
ない。圧延ロールから離れた箇所に設けられた板厚計に
より入側の板厚を測定することは、従来板厚の移送遅演
算が膨大となって測定精度に面で問題があるために採用
されなかったが、近年板速計の精度が向上したことと相
俟って、板厚計の近傍および圧延ロールの近傍の入側お
よび出側に夫々板速計を設けることによってこの問題を
解決している。

【００４１】これらのことから、従来可逆式熱間圧延機
において厚板の圧延材を圧延する時に、圧延ロールに近
接した箇所に板厚計を設けることができないという理由
により採用することができなかったモニターＡＧＣを採
用して圧延材の板厚測定を行うことができ、モニターＡ
ＧＣにより測定することができる。

【００４２】すなわち、本発明によれば、圧延機に近接
して板厚計を設置できない状況の圧延機において、マス
フロー板厚を用いたＡＧＣを適用したため大きな効果を
挙げることができる。従来、マスフロー板厚の測定その
ものも、圧延機に近接して板厚計を設置できないために
圧延材の前後部で測定不能部分が発生するので、このよ
うな条件の圧延機では適用されていなかったが、本発明
では適正なセンサの選定と配列により実用可能な精度で
測定することができる。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように本発明の熱間圧延機
における板厚測定方法によれば、鉄鋼または非鉄金属の
可逆式熱間圧延機であって、５０mm以上の板厚の圧延材
を通過させる能力を有する圧延機において、板速計を圧
延機間近に設置することが可能であり、且つ圧延材の連
続性により圧延機入側および出側の速度と同じものを測
定できて、板厚計を圧延機に接近した位置に設置するこ
となくモニターＡＧＣにより精度の高い圧延材の板厚を
測定することができる このため、従来困難であった圧板圧延機の間近への板厚
計の設置を行わずに高精度、遅れ時間減少、圧延材の先
端無制御の部分の減少を可能とする。

【図面の簡単な説明】

【図１】熱間圧延機における板厚測定方法の一実施例を
示す説明図。

【符号の説明】

１…圧延ロール、 １１…板速計、１２…板速
計、 １３…板厚計、１４…板速計、
１５…板厚計、１６…板速計。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｂ 11/06 Ｚ Ｇ０１Ｐ 3/36 Ｅ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鉄鋼または非鉄金属の可逆式熱間圧延機
   であって、５０mm以上の板厚の圧延材を通過させる能力
   を有する圧延機において、板厚を制御する当該パスにお
   ける圧延機の入側および出側において圧延機に近接した
   位置に第一および第二の板速計を設け、前記圧延機の入
   側より３ｍ以遠の位置に板厚計を設け、さらにこの板厚
   計と同位置またはこの位置に対して前記圧延機から離れ
   た位置に第三の板速計を設け、前記板厚計によって前記
   圧延機に向けて移動される圧延材の入側板厚を測定する
   とともに、前記第三の板速計が前記圧延材の移動速度を
   測定して、前記圧延材の板厚測定部分が前記圧延機に到
   達する時期を求め、且つこの時々刻々の前記圧延材の入
   側板厚と、前記第一および第二の板速計が測定した前記
   圧延機を通過する前記圧延材の入側速度および出側速度
   とから、前記圧延機の入側および出側におけるマスフロ
   ー一定の原則に基づいて前記圧延材の出側板厚を推定す
   ることを特徴とする熱間圧延機における板厚測定方法。