JP2001300611A

JP2001300611A - スリッパメタル状態監視方法およびこれを適用した圧延方法

Info

Publication number: JP2001300611A
Application number: JP2000117595A
Authority: JP
Inventors: Yasutomo Yamanaka; 泰智山中; Kunihiro Doden; 邦廣怒田; Michio Tanaka; 倫夫田中; Shinji Tanaka; 伸治田中; Shinji Inamura; 信二稲村
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2000-04-19
Filing date: 2000-04-19
Publication date: 2001-10-30
Anticipated expiration: 2020-04-19
Also published as: JP3546803B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、モータに接続した可変長スピンド
ルと、圧延機のロール軸とを接続してモータから圧延機
に回転駆動を伝達する、スリッパメタル方式ジョイント
のスリッパメタル状態監視方法に関する。【解決手段】可変長スピンドルのスピンドル長さとロ
ール軸のロールレベルとから求まる可変長スピンドルの
水平面に対する傾斜角θと、前記モータの回転数Ｎ、電
流Ｉ、電圧Ｅ、から、スリッパメタルの接触面圧Ｐと摺
動速度Ｖを算出し、それらの積であるＰＶ値を積分し、
更に、積分したＰＶ値を圧延時間で除した値を基にして
スリッパメタルの状態を監視する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モータに接続した
スピンドルと、圧延機のロール軸とを接続してモータか
ら圧延機に回転駆動を伝達する、スリッパメタル方式ジ
ョイントのスリッパメタルの状態、特に、焼付きの有無
を監視するスリッパメタル状態監視方法、および、その
スリッパメタル状態監視方法を適用した圧延方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】スリッパメタル方式のジョイントは、伝
達トルクが大きく、耐衝撃荷重にも優れ、傾斜角度を大
きくとれる特徴があり、分塊圧延機、厚板圧延機等の大
型圧延機から線材圧延機等の小型圧延機まで幅広く採用
されている。図２に、スリッパメタル方式のジョイント
を適用した圧延機の一例を示す。

【０００３】圧延材料９（ここでは、Ｈ型鋼を例示す
る。）は、圧延機の上下のロール１に挟持されて圧延さ
れる。上下のロール１は、圧延機の軸受15に担持され、
ロール側ジョイント２を介してスピンドル４に接続され
ている。そして、スピンドル４の他端は、モータ側ジョ
イント12を介して図示しないモータに繋がるモータ軸と
接続されている。ここで、スピンドル４は、通常、可変
長構造とされており、サイズ替え等で圧延機の大きさや
ロールレベル等が変わった場合にも対応できるようにさ
れている。

【０００４】また、通常、スピンドル４は、モータ側ジ
ョイント12の軸方向の移動が固定されて接続され、固定
ジョイントとされている。そして、スピンドルの傾斜に
ともなう軸方向の支点間長さの変動に対しては、ロール
側ジョイント２を軸方向に摺動可能として、ここにスリ
ッパメタルが適用されている。スリッパメタルを適用し
たロール側ジョイント２のロール軸側のカップリングを
フォークカップリング21と称し、スピンドル側をスピン
ドルカップリング22と称する。

【０００５】図３に示すように、一対のスリッパメタル
23はスリッパピン24の両端に係合され、スピンドルカッ
プリング22に組み込まれる。そして、フォークカップリ
ング21をスピンドルカップリング22に挿入して両者を接
続する。このように接続することで、スピンドルに自由
に傾斜をもたせることを可能とする。スピンドル４の傾
斜角は、最大10゜程度まで傾斜可能として設計される
が、傾斜角が大きいほど１回転ごとのスリッパメタルの
摺動量と摺動速度が大きくなり、スリッパメタルの摩耗
量が大きくなり、寿命が短くなることから、傾斜角はで
きるだけ小さくすることが好ましい。

【０００６】スリッパメタルの材質としては、耐摩耗
性、耐衝撃性、耐疲労性、低摩擦性等が要求されること
から、一般に、アルミニウム青銅鋳物、高力黄銅鋳物等
が使用されている。なお、小型圧延機等では、メタルで
はなく、フェノール樹脂系、ナイロン樹脂系等の合成樹
脂製のスリッパが使用される場合もある。スリッパメタ
ルの温度は、圧延機駆動に伴うスピンドルの負荷が上昇
するにしたがって高くなり、ついには焼付き等のトラブ
ルに進展する。そのため、スリッパメタルの温度を監視
して焼付き等を防止することが重要である。

【０００７】例えば、特開平1-245906号公報では、スリ
ッパメタルに熱電対を埋設し、その熱電対で測温した温
度データをスピンドルに取り付けた発信器を介して発信
し、機側に設けた受信器で受信してスリッパメタルの温
度を監視するミルスピンドルスリッパメタルの測温方法
が開示されている。また、特開平8-57507 号公報では、
温度センサからの出力信号を変調する送信器と送信アン
テナよりなる送信手段を、両カップリングと、カップリ
ングに連結されるスピンドルその他回転駆動体の適所に
設けるとしており、具体的には、モータ軸に取り付けた
例を開示している。

【０００８】また、温度センサとして放射温度計を用
い、非接触でスリッパメタルの温度を監視することも行
われている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、スリッ
パメタルに熱電対を埋設し、スピンドル等の回転体に発
信器を取り付けるには設備改造が必要となる。また、回
転体に取り付けるため、メンテナンスの負荷が大きく、
安定した測定を行うことも困難であった。一方、放射温
度計での測温にも以下の問題がある。

【００１０】すなわち、圧延材料の厚みやロールの種類
によってスリッパメタルの位置が異なるため、放射温度
計での測温を自動化するためには、放射温度計を固定式
とすることはできない。自動化のためには、複数のセン
サでスリッパメタルの移動範囲をカバーするか、スリッ
パメタルの位置を検出して放射温度計を自動追尾させる
ことが必要となり、設備規模が大きくなる。一方、人手
によって放射温度計をスリッパメタルに向けて追尾させ
ることは運転要員の大きな負荷となる。また、放射温度
計での測定では、圧延機周辺に発生する蒸気の影響によ
って誤測定する場合があることも問題であった。

【００１１】本発明は、温度センサの設置等の設備改造
が不要であり、簡便、かつ、精度の高いスリッパメタル
の状態監視を可能とするスリッパメタル状態監視方法を
提供することを目的とする。また、その監視方法を適用
して圧延を行う圧延方法を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】スリッパメタルへの負荷
は、スリッパメタルの接触面圧Ｐと摺動速度Ｖの積であ
るＰＶ値を利用して監視できることが知られている。ま
た、ＰＶ値を一定時間保持すれば、スリッパメタルの温
度と相関があることも既によく知られている。ここで、
スリッパメタルの接触面圧Ｐと摺動速度Ｖは、スピンド
ルの水平面に対する傾斜角θと、駆動用のモータの回転
数Ｎと伝達トルクによって決定される。さらに、伝達ト
ルクは、モータの電流Ｉと電圧Ｅと回転数Ｎから算出可
能である。

【００１３】ただし、圧延速度と圧延時間は、各パス毎
に変化するため、単にＰＶ値を監視するだけでは正確な
スリッパメタルの状態監視を行うことはできない。ま
た、瞬間的に上昇したＰＶ値を誤判定する場合も発生す
る。本発明者等は、ＰＶ値そのものを監視するのではな
く、ＰＶ値を積分し、更に、積分したＰＶ値を圧延時間
で除した値を基にして監視することで正確な監視を行え
ることを見出した。

【００１４】すなわち、本発明は、モータに接続して水
平面に対して傾斜した可変長スピンドルと、圧延機のロ
ール軸とを接続してモータから圧延機に回転駆動を伝達
する、スリッパメタル方式ジョイントのスリッパメタル
状態監視方法であって、前記スリッパメタルの接触面圧
Ｐと摺動速度Ｖの積であるＰＶ値を積分し、更に、積分
したＰＶ値を圧延時間で除した値を基にして前記スリッ
パメタルの状態を監視することを特徴とするスリッパメ
タル状態監視方法によって上記課題を解決したのであ
る。

【００１５】また、本発明は、各圧延材料毎に複数パス
の圧延を行うリバース圧延機に適用する上記記載のスリ
ッパメタル状態監視方法であって、前記ＰＶ値の積分を
各パス毎に行い、得られた各パス毎の積分値を積算して
各圧延材料毎の総和を求め、該総和を前記圧延材料毎の
圧延時間で除した値を基にして前記スリッパメタルの状
態を監視することを特徴とするスリッパメタル状態監視
方法によって上記課題を解決したのである。さらに、前
記ＰＶ値の積分を各パス毎に行い、得られた各パス毎の
積分値を該パスの圧延時間で除した値を積算して各圧延
材料毎の総和を求め、該総和を基にして前記スリッパメ
タルの状態を監視するようにしてもよいことを見出し
た。

【００１６】なお、上記いずれかのスリッパメタル状態
監視方法において、前記圧延機近傍の雰囲気温度を測定
し、該雰囲気温度を加味して前記スリッパメタルの状態
を監視することを好適とする。さらに、本発明は、上記
いずれかのスリッパメタル状態監視方法を適用して圧延
を行う圧延方法であって、前記スリッパメタルの状態を
異常と判定した際に、圧延の一時停止、圧延速度の低
減、圧延間隔の延伸のいずれかひとつ以上の対策をとる
ことを特徴とする圧延方法によって上記課題を解決した
のである。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明のスリッパメタル状態監視
方法を、図１の例に基づき説明する。まず、ＰＶ値の演
算について説明する。ＰＶ値は、スピンドル４の水平面
に対する傾斜角θと、駆動用のモータ５の回転数Ｎと伝
達トルクによって決定される。さらに、伝達トルクは、
モータの電流Ｉと電圧Ｅと回転数Ｎから算出される。

【００１８】ここで、スピンドル４の水平面に対する傾
斜角θは次のように求められる。圧延ロール１の大きさ
と位置は被圧延材料９のサイズ等によって異なる。その
ため、スピンドル４は伸縮自在の可変長スピンドルとさ
れており、その長さは、スピンドル長測定手段６によっ
て計測される。一方、圧延ロール１のロールレベルもサ
イズによって異なるため、そのレベルはロールレベル測
定手段３で測定される。そして、スピンドル長測定手段
６で測長したスピンドル長さと、ロールレベル測定手段
３で測定したロールレベルとが演算装置10に入力され、
スピンドル４の水平面に対する傾斜角θの演算が行われ
る。なお、スピンドル長測定手段とロールレベル測定手
段としては、特にその測定手段を限定するものではな
く、スピンドル、あるいは、ロールチョックに組み込ん
だ組込み式の測長器を用いてもよく、また、外部に設置
する接触式、非接触式の測長器としてもよい。さらに、
ロール組み替えを行う作業者がメジャー等で手で測定
し、演算装置10に入力するようにしてもよい。

【００１９】一方、スピンドル４を介してそれぞれの圧
延ロール１を駆動しているモータ５の回転数Ｎ、電流
Ｉ、電圧Ｅも演算装置に取り込まれる。また、スリッパ
メタル寸法から定まる定数（α、β）８については、あ
らかじめ演算装置10に設定しておくようにする。演算装
置10では、以上の入力を基に、スリッパメタルの接触面
圧Ｐと摺動速度Ｖを式、Ｐ＝α×Ｉ×Ｅ／Ｎ、Ｖ＝β×Ｎ×θ、から算出し、接触面圧Ｐと摺動速度Ｖの積であるＰＶ値
を求める。

【００２０】このＰＶ値は、スリッパメタルの負荷を表
す指標であり、スリッパメタルの監視に用いられてき
た。しかしながら、瞬間的な変動が大きく、このままで
は有効な監視を行うための指標として用いることができ
ないのが現状であった。そこで、本発明においては、こ
の求めたＰＶ値を積分し、更に、積分したＰＶ値を圧延
時間で除した値を基にして前記スリッパメタルの状態を
監視するようにしたのである。こうすることで、パス毎
に異なる圧延速度や圧延時間に影響されることなく、安
定した指標を得ることができるようになった。なお、圧
延時間は、例えば、ロールチョック等に設けたロードセ
ル等の信号を基にして得られる圧延中信号を演算装置10
に取り込み、圧延中の時間を計時することで、容易に算
出することができる。

【００２１】なお、前記ＰＶ値の積分を各パス毎に行
い、得られた各パス毎の積分値を積算して各圧延材料毎
の総和を求め、該総和を前記圧延材料毎の圧延時間Ｔz
で除した値、すなわち、Ｋ1 ＝Σ（∫（ＰＶ）dt）／Ｔ
z 、を基にして前記スリッパメタルの状態を監視するよ
うにしてもよい。

【００２２】更に、前記ＰＶ値の積分を各パス毎に行
い、得られた各パス毎の積分値を該パスの圧延時間Ｔp
で除した値を積算して各圧延材料毎の総和、すなわち、
Ｋ2 ＝Σ（∫（ＰＶ）dt／Ｔp ）、を基にして前記スリ
ッパメタルの状態を監視することも可能である。スリッ
パメタルの実際の温度上昇は、上記の負荷がスリッパメ
タルに与えられてから数十秒〜数分後となる。本発明
は、この温度上昇をあらかじめ正確に捉えることを可能
とするものでもある。

【００２３】なお、スリッパメタルの状態監視において
は、演算装置10に別途設定を行う限界温度７を参照して
監視を行うことを好適とする。ここで、限界温度７とは
スリッパメタルの焼付きが発生しない限界の温度であ
る。ここで、ＰＶ値の積分を行うことを特徴とする上記
の方法は、直接温度をモニタする方式ではないため、圧
延機周辺の雰囲気温度が異なる場合、その雰囲気温度に
応じた補正を行うようにすることが好ましい。

【００２４】例えば、あらかじめスリッパメタルの焼付
きが70℃程度で発生することがわかっている場合におい
て、スリッパメタルの状態監視の限界温度を60℃と設定
した場合を想定する。このとき、上記のＫ値（Ｋ1 、も
しくは、Ｋ2 の値）として、温度上昇換算で30℃に相当
する値が得られたとすると、雰囲気温度25℃では55℃相
当となり、限界温度まで未だ５℃の温度余裕があるのに
対し、雰囲気温度が30℃の夏場などの場合は、Ｋ値相当
分のみで直ちに60℃の限界温度に到達してしまうことに
なる。

【００２５】そのため、図１に示すように、圧延機近傍
の雰囲気温度を雰囲気温度計16で測定し、該雰囲気温度
を加味して前記スリッパメタルの状態を監視することを
好適とする。以上の方法によって、スリッパメタルの状
態が異常と判断された場合は、例えば図１に示すよう
に、警報出力11を行い作業者への注意喚起を行う。

【００２６】ところで、上記のスリッパメタルの状態監
視方法を圧延時に適用することが好適である。すなわ
ち、上記のスリッパメタルの状態監視方法を適用した圧
延方法として、前記スリッパメタルの状態を異常と判定
した際には、圧延の一時停止、圧延速度の低減、圧延間
隔の延伸のいずれかひとつ以上の対策をとることで圧延
操業を円滑に行うことが可能である。特に本圧延方法
は、自動化ライン等における圧延ライン制御に適用する
のに好適である。

【００２７】なお、本発明は、Ｈ型鋼や厚板のリバース
圧延に好適に実施可能であるが、その他、スリッパメタ
ルを適用したジョイントを用いて回転駆動を伝達する機
械設備一般に適用できるものであることは言うまでもな
い。

【００２８】

【実施例】本発明のスリッパメタル状態監視方法を、Ｈ
型鋼圧延に適用した実施例について説明する。本実施例
では、各材料毎に５パスのリバース圧延を行うものとし
た。図４のグラフに、圧延時のＰＶ値の時間変化を示
す。図４は、横軸を時間ｔとし、縦軸に演算したＰＶ値
（Pa・ｍ／min ）を示している。また、各材料毎の圧延
時間（５パス分）をＴz とし、パス毎の圧延時間をＴp
とする。

【００２９】各パスは、圧延材料の先端噛み込み時（0.
2 〜0.3 秒程度）にＰＶ値が大きく振れ、その後２〜３
秒間の圧延が継続するパターンとなり、そのパターンが
繰り返される。ここで、図４に示したパターンに基づく
圧延に表１のケース１〜４それぞれのスリッパメタル状
態監視方法を適用し、スリッパメタルの焼付き有無の調
査を行った。

【００３０】

【表１】

【００３１】ここで、ケース１は、放射温度計でスリッ
パメタルの測温を行う従来の方式である。この場合、圧
延機周辺にたちこめる蒸気の影響で温度を誤検出する事
態が発生し、結果的にスリッパメタルの焼付きを発生さ
せた。一方、ケース２は、本発明の方式であって、Ｋ1
＝Σ（∫（ＰＶ）dt）／Ｔzの式に基づきスリッパメタ
ルの状態を監視するものである。また、ケース３は、Ｋ
2 ＝Σ（∫（ＰＶ）dt／Ｔp ）の式を基にして前記スリ
ッパメタルの状態を監視するものである。ケース２、ケ
ース３いずれの場合もスリッパメタルの焼付きは一切発
生せず、スリッパメタルの良好な監視を行えることが確
認できた。

【００３２】また、ケース４は、ケース２のＫ1 ＝Σ
（∫（ＰＶ）dt）／Ｔz の式に基づいてスリッパメタル
の状態を監視する方式に、さらに、圧延機周辺の雰囲気
温度を加味した場合を示すものである。本ケース４でも
スリッパメタルの焼付きは一切発生せず、しかも、焼付
き発生の限界温度を更に厳密に管理可能であることを確
認することができた。

【００３３】

【発明の効果】本発明によって、温度センサの設置等の
設備改造を行うことなく、既存の設備のみで、精度の高
いスリッパメタルの状態監視を可能とすることができ
た。また、本発明を適用した圧延方法によって、異常発
生前に、圧延中のオンラインで的確なアクションをとる
ことが可能となり、圧延操業の稼働率向上を実現するこ
とができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスリッパメタル状態監視方法を説明す
る模式図である。

【図２】本発明のスリッパメタル状態監視方法を適用す
る圧延機の模式図である。

【図３】スリッパメタルの構造を説明する斜視図であ
る。

【図４】圧延時の各パスでのＰＶ値の推移を示すグラフ
である。

【符号の説明】

１圧延ロール２ロール側ジョイント３ロールレベル測定手段４（可変長）スピンドル５モータ６スピンドル長測定手段７限界温度設定器８定数設定器９圧延材料（Ｈ型鋼） 10 演算装置 11 警報出力器 12 モータ側ジョイント 13 モータ軸 15 （圧延機）軸受 16 雰囲気温度計 21 フォークカップリング 22 スピンドルカップリング 23 スリッパメタル 24 スリッパピン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田中倫夫岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地なし）川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者田中伸治岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地なし）川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者稲村信二岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地なし）川崎製鉄株式会社水島製鉄所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】モータに接続して水平面に対して傾斜し
た可変長スピンドルと、圧延機のロール軸とを接続して
モータから圧延機に回転駆動を伝達する、スリッパメタ
ル方式ジョイントのスリッパメタル状態監視方法であっ
て、前記スリッパメタルの接触面圧Ｐと摺動速度Ｖの積
であるＰＶ値を積分し、更に、積分したＰＶ値を圧延時
間で除した値を基にして前記スリッパメタルの状態を監
視することを特徴とするスリッパメタル状態監視方法。
【請求項２】各圧延材料毎に複数パスの圧延を行うリ
バース圧延機に適用する請求項１に記載のスリッパメタ
ル状態監視方法であって、前記ＰＶ値の積分を各パス毎
に行い、得られた各パス毎の積分値を積算して各圧延材
料毎の総和を求め、該総和を前記圧延材料毎の圧延時間
で除した値を基にして前記スリッパメタルの状態を監視
することを特徴とするスリッパメタル状態監視方法。
【請求項３】各圧延材料毎に複数パスの圧延を行うリ
バース圧延機に適用する請求項１に記載のスリッパメタ
ル状態監視方法であって、前記ＰＶ値の積分を各パス毎
に行い、得られた各パス毎の積分値を該パスの圧延時間
で除した値を積算して各圧延材料毎の総和を求め、該総
和を基にして前記スリッパメタルの状態を監視すること
を特徴とするスリッパメタル状態監視方法。
【請求項４】前記圧延機近傍の雰囲気温度を測定し、
測定した該雰囲気温度を加味して前記スリッパメタルの
状態を監視することを特徴とする請求項１〜３のいずれ
かに記載のスリッパメタル状態監視方法。
【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載のスリッ
パメタル状態監視方法を適用して圧延を行う圧延方法で
あって、前記スリッパメタルの状態を異常と判定した際
に、圧延の一時停止、圧延速度の低減、圧延間隔の延伸
のいずれかひとつ以上の対策をとることを特徴とする圧
延方法。