JP2017094334A - 多段圧延機のロール用軸受検査部品、多段圧延機、及び多段圧延機のロール用軸受の損傷検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】バッグアップロールに組み込まれた軸受を多段圧延機から取り外すことなく、複数の軸受の外輪表面の損傷を検出することができる多段圧延機のロール用軸受検査部品、多段圧延機、及び多段圧延機のロール用軸受の損傷検出方法を提供する。【解決手段】多段圧延機１０は、第２中間ロール１４の取付位置に取り付け可能なロール用軸受検査部品３０を備える。ロール用軸受検査部品３０は、支持体３１と、支持体３１の軸方向溝３３に軸方向に移動可能に保持された複数の渦電流センサ４０を備える。渦電流センサ４０は、バックアップロール１５の複数の軸受２０の外輪２２の外周面２２ｂの損傷の有無を同時に検査する。【選択図】図２

Description

本発明は、多段圧延機のロール用軸受検査部品、多段圧延機、及び多段圧延機のロール用軸受の損傷検出方法に関し、より詳細には、バックアップロール用軸受を多段圧延機に組み付けた状態のまま、該軸受の損傷の有無を検査することができる多段圧延機のロール用軸受検査部品、多段圧延機、及び多段圧延機のロール用軸受の損傷検出方法に関する。

従来、鉄鋼材による板材を製造する圧延機は、圧延時に鉄鋼材を圧迫挟持して圧延するワークロールと、該ワークロールの撓みを防止して均一な厚みの板材を得るため、ワークロールの外周面を転動自在に支える一段または複数段の中間ロールと、該中間ロールをその外側で支えてワークロールの撓みを防止するバックアップロールと、からなる多段圧延機が多く用いられている。

多段圧延機用のバックアップロールには、一般的に複列円筒ころ軸受が広く採用されている。このバックアップロール用軸受は、外輪の外周面が中間ロールに直接接触し、高速回転、水、高温、激しい振動、重荷重などの厳しい使用環境で用いられるため、外輪の外周面に圧痕、かじり、キズ、クラックなどの損傷が生じることがある。このため、上記損傷の進展を抑制すべく、外周面の表面には定期的に再研磨が行われている。

特許文献１には、渦電流センサを用いて軸受鋼中の疲労による残留オーステナイトの変化を測定することで軸受負荷状態を診断するようにした軸受負荷状態診断方法が開示されている。また、特許文献２には、渦電流測定装置により、使用前後における軸受のインピーダンス変化を測定して、軸受の残存寿命を予測する方法が開示されている。

特許第４０１３０５６号公報 国際公開特許第２０１１／０７４６５４号公報

ところで、バックアップロール用軸受の外輪の外周面の損傷は、軸受機能を著しく低下させ、損傷が進展した場合、操業ラインの突発停止等の問題に発展する虞がある。また、外輪の外周面を再研磨すると、再研磨による焼き戻りなどが生じ、該焼き戻り部分から早期はく離やクラックが発生することがある。このため、該軸受の外輪の外周面の損傷を簡単に検出して、使用時や再研磨時の損傷を抑制することが求められている。

また、特許文献１の技術は軸受の負荷状態を診断する、特許文献２の技術は金属疲労の進行度を測定するものであり、いずれも、バックアップロール用軸受の外輪の外周面の損傷を検出するものではない。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、バッグアップロールに組み込まれた軸受を多段圧延機から取り外すことなく、複数の軸受の損傷を検出することができる多段圧延機のロール用軸受検査部品、多段圧延機、及び多段圧延機のロール用軸受の損傷検出方法を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） 多段圧延機のバックアップロールを構成する軸受を検査する多段圧延機のロール用軸受検査部品であって、
少なくとも一つの渦電流センサと、
中間ロール用取付位置に取り付け可能で、且つ、前記渦電流センサを軸方向に移動可能に保持する支持体と、
を有することを特徴とする多段圧延機のロール用軸受検査部品。
（２） 前記渦電流センサは、前記バックアップロールの複数の前記軸受の外周面をそれぞれ検出可能な複数の渦電流センサを備え、
前記支持体は、前記複数の渦電流センサを軸方向に移動可能に保持することを特徴とする（１）に記載の多段圧延機のロール用軸受検査部品。
（３） 前記支持体は、前記渦電流センサを軸方向に移動可能に保持するように、軸方向に沿って形成される軸方向溝を備えて円柱状に形成されることを特徴とする（１）または（２）に記載の多段圧延機のロール用軸受検査部品。
（４） 被圧延部材を圧延するワークロールと、前記ワークロールをそれぞれ支持する少なくとも２段の中間ロール及びバックアップロールと、を備え、前記バックアップロールは複数の軸受を有する多段圧延機であって、
（１）〜（３）のいずれかに記載のロール用軸受検査部品は、前記バックアップロールに対向する前記中間ロールの取付位置に取り付け可能であることを特徴とする多段圧延機。
（５） 前記ロール用軸受検査部品は、前記渦電流センサが複数の前記バックアップロールの前記複数の軸受の外輪の外周面と対向可能となるように回転可能に配置され、
前記渦電流センサは、前記複数のバックアップロールの前記複数の軸受の外輪の外周面の損傷の有無を検出可能であることを特徴とする（４）に記載の多段圧延機。
（６） 前記軸受は、円筒ころ軸受であることを特徴とする（４）または（５）に記載の多段圧延機。
（７） 被圧延部材を圧延するワークロールと、前記ワークロールをそれぞれ支持する少なくとも２段の中間ロール及びバックアップロールと、を備え、前記バックアップロールは複数の軸受を有する多段圧延機のロール用軸受損傷検出方法であって、
前記バックアップロールに対向する前記中間ロールの取付位置の少なくとも一箇所に、（１）〜（３）のいずれかに記載のロール用軸受検査部品を取り付ける工程と、
前記渦電流センサによって、前記バックアップロールの前記複数の軸受の外輪の外周面の損傷の有無を検出する工程と、
を備えることを特徴とする多段圧延機のロール用軸受の損傷検出方法。
（８） 前記検出工程は、前記バックアップロールの回転及び前記渦電流センサの軸方向移動を行いながら、前記バックアップロールの前記複数の軸受の外輪の外周面全面の損傷の有無を検出することを特徴とする（７）に記載の多段圧延機のロール用軸受の損傷検出方法。
（９） 前記検出工程は、前記支持体の回転を行いながら、前記ロール用軸受検査部品と対向する複数の前記バックアップロールの前記複数の軸受の外輪の外周面の損傷の有無を検出することを特徴とする（７）または（８）に記載の多段圧延機のロール用軸受の損傷検出方法。

本発明の多段圧延機のロール用軸受検査部品、多段圧延機、及び多段圧延機のバックアップロール用軸受の損傷検出方法によれば、バッグアップロールに組み込まれた軸受を多段圧延機から取り外すことなく、複数の軸受の外輪の外周面の損傷を検出することができる。

本発明に係る多段圧延機の圧延ロール部の断面図である。 （ａ）は多段圧延機のロール用軸受検査部品により軸受の外輪表面の損傷の有無を検出する状態を示す要部断面図、（ｂ）は多段圧延機のロール用軸受検査部品の平面図、（ｃ）は多段圧延機のロール用軸受検査部品の側面図である。 図１に示す多段圧延機の第２中間ロールを多段圧延機のロール用軸受検査部品に交換した状態の多段圧延機の断面図である。

以下、本発明の一実施形態に係る多段圧延機、及びそのロール用軸受検査部品について、図面に基づいて詳細に説明する。
図１に示すように、多段圧延機１０は、ハウジング１１内に複数種の圧延ロール群が設けられており、搬送される鉄鋼材（被圧延部材）Ｐを、圧延ロール群によって均一な厚みに圧延する。圧延ロール群は、鉄鋼材Ｐを圧延する一対のワークロール１２と、一対のワークロール１２を回転自在に支持する複数（図１に示す実施形態では上下各２個、総計４個）の第１中間ロール１３と、これら第１中間ロール１３を回転自在に支持する複数（図１に示す実施形態では上下各３個、総計６個）の第２中間ロール１４とを備えている。各第２中間ロール１４は、バックアップロール軸１６に組み付けられて複数の軸受２０によって構成される複数（図１に示す実施形態では上下各４個、総計８個）のバックアップロール１５によってバックアップされている。なお、複数の軸受２０は、通常、１つのバックアップロール１５に対して、６〜８個取り付けられているが、図２では、軸方向一端側の３個のみ図示している。

第２中間ロール１４は、ハウジング１１内の取付位置に転がり軸受を介して回動自在に支持されている。

また、バックアップロール１５は、軸受２０間に配置されたサドル１８等を介してハウジング１１に取付けられている。サドル１８は、不図示の偏心軸に嵌合するサドル受け（図示せず）を介してバックアップロール１５をバックアップロール軸１６と直交方向に位置制御して、鉄鋼材Ｐの板厚を制御するようになっている。なお、各バックアップロール軸１６は、常時静止した状態（非回転状態）に維持されている。

軸受２０は、図２に示すように、バックアップロール軸１６に嵌合固定され、外周面に内輪軌道面２１ａを有する内輪（静止輪）２１と、内輪２１に対向して回転可能に配置され、内周面に一対の外輪軌道面２２ａを有する外輪（回転輪）２２と、内輪軌道面２１ａと外輪軌道面２２ａとの間に転動自在に複列で配置された複数の円筒ころ（転動体）２３と、各円筒ころ２３を等間隔に保持する保持器２４と、内輪２１の軸方向両側に設けられた一対のスペーサ２５と、を備え、外輪回転で使用される複列円筒ころ軸受である。

このような多段圧延機１０において、軸受２０の外輪２２は、複数の第２中間ロール１４に圧接しており、該第２中間ロール１４と共に回転可能に位置決めされている。この場合、各外輪２２からの圧力が第２中間ロール１４から第１中間ロール１３を介して一対のワークロール１２に作用することで、ワークロール１２の撓みが防止されている。これにより、搬送される鉄鋼材Ｐは、一対のワークロール１２によって均一な厚みに圧延される。

なお、軸受２０は、図示しない潤滑油供給源からの潤滑油が圧縮エアによって搬送されることで供給される、所謂オイルミスト方式により潤滑される。

このようなバックアップロール１５の外輪２２は、高温、高荷重などの過酷な環境で使用されるため、外周面２２ｂが損傷する可能性がある。このため、従来は、軸受２０を多段圧延機１０から取り外して外輪２２の外周面２２ｂを定期的に再研磨するなどのメンテナンス作業を行うのが一般的であった。しかし、本実施形態の多段圧延機１０は、検査対象となるバックアップロール１５の外輪２２に対向配置された第２中間ロール１４を、ロール用軸受検査部品３０に交換することで、軸受２０を多段圧延機１０から取り外さずに、且つ複数の軸受２０の外輪２２の外周面２２ｂの損傷の有無を同時に検査可能としている。

図２に示すように、ロール用軸受検査部品３０は、第２中間ロール１４と略同じ直径を有し、第２中間ロール１４と交換可能な円柱状の支持体３１を備える。支持体３１の両端部３１ａ（図２では、軸方向一端部のみ示す）は、転がり軸受１９を介してハウジング１１内に組付け可能である。即ち、ロール用軸受検査部品３０は、第２中間ロール１４に代えて組付け可能となっている。
なお、転がり軸受１９は、本実施形態のように、支持体３１の両端部３１ａに嵌合して、ロール用軸受検査部品３０を構成し、ハウジング１１内の中間ロール取付位置に取り付けられてもよい。或いは、転がり軸受１９をロール用軸受検査部品３０と第２中間ロール１４との共用部品とし、転がり軸受１９自体が中間ロール取付位置を構成して、ロール用軸受検査部品３０の支持体３１の両端部３１ａを嵌合させるようにしてもよい。

支持体３１の外周面には、軸方向に沿って略コの字形の軸方向溝３３が形成されている。軸方向溝３３内には、バックアップロール１５が有する軸受２０と同数の渦電流センサ４０が配設されている。各渦電流センサ４０は、それぞれ軸受２０の外輪２２に対向して配置され、外輪２２の外周面２２ｂに沿って軸方向に移動可能である。また、各渦電流センサ４０は、支持体３１と共に回転する。

渦電流センサ４０は、外輪２２の外周面２２ｂに対向配置された不図示のコイルを有し、該コイルに励磁電流を流したとき、外輪２２の外周面２２ｂに誘導される渦電流によって生じるコイルのインピーダンスの変化を検出可能である。コイルのインピーダンスは、外輪２２の外周面２２ｂの損傷（キズ、クラック、はく離など）状態により変化するため、インピーダンスの変化を検出することで外周面２２ｂの損傷の有無、及び損傷の程度を検出することができる。各渦電流センサ４０のコイルは、配線４１を介して不図示のインピーダンス測定装置に接続されている。
また、焼き戻りの部分から早期はく離が発生することがあるが、渦電流センサ４０は、早期はく離を検出できるため、焼き戻りが発生する箇所の特定も可能となる。

次に、軸受２０の外輪２２の外周面２２ｂの損傷の有無を検査する具体的方法について説明する。
先ず、図３に示すように、検査対象となるバックアップロール１５、例えば、バックアップロール１５Ａに対向する第２中間ロール１４を、ロール用軸受検査部品３０（３０Ａ）に交換し、支持体３１に保持された渦電流センサ４０をバックアップロール１５Ａに対向して配置する。これにより、１つの外輪２２に１つの渦電流センサ４０が対向配置される。このとき、ロール用軸受検査部品３０Ａの支持体３１は、バックアップロール１５Ａの外輪２２の外周面２２ｂに当接してもよく、また、外輪２２の外周面２２ｂから離間して隙間を介して対向してもよい。

次いで、バックアップロール１５Ａの外輪２２を回転させると共に、渦電流センサ４０を軸方向に移動させて、各外輪２２の外周面２２ｂの全面に亘ってインピーダンス値を測定する。測定されたインピーダンス値と、予め決められている合否判定の基準インピーダンス値とを比較して、測定インピーダンス値が基準インピーダンス値と同じか、大きい場合には、外輪２２の外周面２２ｂに損傷があると判断し、軸受２０の交換、或いは外輪２２の再研磨などの処置が行われる。

なお、渦電流センサ４０の検査領域は、一定の検出幅があるので、検出幅を連続させて、または一部が重複するように渦電流センサ４０を移動させることで、外周面２２ｂの全面を検査することができる。

また、各外輪２２の外周面２２ｂには、それぞれ１つの渦電流センサ４０が対向配置されているので、１回の検査工程で複数の外輪２２を同時に検査することができる。更に、バックアップロール１５（軸受２０）を多段圧延機１０から取り外さずに検査することができ、検査効率が大幅に向上する。

続いて、隣接するバックアップロール１５（１５Ｂ）の検査を行うには、ロール用軸受検査部品３０Ａの支持体３１を回転させて、各渦電流センサ４０をバックアップロール１５Ｂの外輪２２に対向させた後、上記と同様に、バックアップロール１５Ｂの外輪２２を回転させると共に、渦電流センサ４０を軸方向に移動させ、コイルのインピーダンス変化を検出してバックアップロール１５Ｂの外輪２２の外周面２２ｂを検査する。

図３に示すように、ロール用軸受検査部品３０を用いて、バックアップロール１５Ａ及び１５Ｂに対向する第２中間ロール１４を検査した後、バックアップロール１５Ｃ及び１５Ｄに対向する第２中間ロール１４、バックアップロール１５Ｅ及び１５Ｆに対向する第２中間ロール１４、及びバックアップロール１５Ｇ及び１５Ｈに対向する第２中間ロール１４を、それぞれロール用軸受検査部品３０に順に交換して検査することで、上下８本のバックアップロール１５Ａ〜１５Ｈが有する各外輪２２の外周面２２ｂを、多段圧延機１０から取り外すことなく、且つ同時に検査することができ、検査工数を大幅に削減することができる。

なお、上述した説明では、ロール用軸受検査部品３０の支持体３１に、軸受２０と同数の渦電流センサ４０が一列に配置されたものとして説明したが、支持体３１に２本の軸方向溝３３を形成して、それぞれが軸受２０と同数の渦電流センサ４０をＶ字型に２列配置し、互いに隣接するバックアップロール１５Ａ及び１５Ｂに同時に対向させれば、バックアップロール１５Ａ及び１５Ｂの各外輪２２の外周面２２ｂを同時に検査することができる。
また、４本のロール用軸受検査部品３０（３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ）を用意してバックアップロール１５Ａ〜１５Ｈを４本ずつ同時に検査することで、さらなる検査時間の短縮を行うことができる。

以上説明したように、本実施形態の多段圧延機のロール用軸受検査部品３０によれば、第２中間ロール１４の取付位置に取り付け可能な支持体３１と、支持体３１の軸方向溝３３に軸方向に移動可能に保持された複数の渦電流センサ４０を備える。したがって、支持体３１を第２中間ロール１４の取付位置に取り付けることで、渦電流センサ４０は、バックアップロール１５の複数の軸受２０の外輪２２の外周面２２ｂの損傷の有無をそれぞれ検出可能である。これにより、軸受２０を多段圧延機１０から取り外すことなく、複数の外輪２２の外周面２２ｂを同時に検査することができる。

また、本実施形態の多段圧延機１０は、鉄鋼材Ｐを圧延するワークロール１２と、ワークロール１２を支持する第１中間ロール１３及び第２中間ロール１４と、複数の円筒ころ軸受２０を有するバックアップロール１５と、を備える。ロール用軸受検査部品３０は、第２中間ロール１４の取付位置に取り付け可能であり、ロール用軸受検査部品３０の渦電流センサ４０が、バックアップロール１５の複数の軸受２０の外輪２２の外周面２２ｂと対向して回転可能に配置されて、複数の軸受２０の外輪２２の外周面２２ｂの損傷の有無を検出可能であるので、軸受２０を多段圧延機１０から取り外すことなく、複数の外輪２２の外周面２２ｂを同時に検査することができる。

また、本実施形態のロール用軸受の損傷検出方法によれば、第２中間ロール１４の取付位置にロール用軸受検査部品３０を取り付ける工程と、渦電流センサ４０によって、バックアップロール１５の複数の軸受２０の外輪２２の外周面２２ｂの損傷の有無を検出する工程と、を備え、検出工程は、バックアップロール１５の回転及び渦電流センサ４０の軸方向移動を行いながら、或いは、支持体３１の回転を行いながら、ロール用軸受検査部品３０と対向するバックアップロール１５の複数の軸受２０の外輪２２の外周面２２ｂ全面の損傷の有無を検出するので、効率よく外輪２２の外周面２２ｂの損傷の有無を検出することができる。

尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
例えば、本発明の支持体は、本実施形態のような円柱状に限定されるものでなく、中間ロール用取付位置に取り付け可能で、且つ、前記渦電流センサを軸方向に移動可能に保持する構成であれば、他の形状であってもよい。
また、本発明のロール用軸受検査部品は、支持体に対して軸方向に移動可能な少なくとも一つの渦電流センサを有する構成であってもよい。

１０ 多段圧延機
１２ ワークロール
１３ 第１中間ロール（中間ロール）
１４ 第２中間ロール（中間ロール）
１５，１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ，１５Ｅ，１５Ｆ，１５Ｇ，１５Ｈ バックアップロール
２０ 軸受（円筒ころ軸受）
２２ 外輪
２２ｂ 外周面
３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ ロール用軸受検査部品
３１ 支持体
３３ 軸方向溝
４０ 渦電流センサ
Ｐ 鉄鋼材（被圧延部材）

Claims (9)

1. 多段圧延機のバックアップロールを構成する軸受を検査する多段圧延機のロール用軸受検査部品であって、
   少なくとも一つの渦電流センサと、
   中間ロール用取付位置に取り付け可能で、且つ、前記渦電流センサを軸方向に移動可能に保持する支持体と、
   を有することを特徴とする多段圧延機のロール用軸受検査部品。
2. 前記渦電流センサは、前記バックアップロールの複数の前記軸受の外周面をそれぞれ検出可能な複数の渦電流センサを備え、
   前記支持体は、前記複数の渦電流センサを軸方向に移動可能に保持することを特徴とする請求項１に記載の多段圧延機のロール用軸受検査部品。
3. 前記支持体は、前記渦電流センサを軸方向に移動可能に保持するように、軸方向に沿って形成される軸方向溝を備えて円柱状に形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の多段圧延機のロール用軸受検査部品。
4. 被圧延部材を圧延するワークロールと、前記ワークロールをそれぞれ支持する少なくとも２段の中間ロール及びバックアップロールと、を備え、前記バックアップロールは複数の軸受を有する多段圧延機であって、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載のロール用軸受検査部品は、前記バックアップロールに対向する前記中間ロールの取付位置に取り付け可能であることを特徴とする多段圧延機。
5. 前記ロール用軸受検査部品は、前記渦電流センサが複数の前記バックアップロールの前記複数の軸受の外輪の外周面と対向可能となるように回転可能に配置され、
   前記渦電流センサは、前記複数のバックアップロールの前記複数の軸受の外輪の外周面の損傷の有無を検出可能であることを特徴とする請求項４に記載の多段圧延機。
6. 前記軸受は、円筒ころ軸受であることを特徴とする請求項４または５に記載の多段圧延機。
7. 被圧延部材を圧延するワークロールと、前記ワークロールをそれぞれ支持する少なくとも２段の中間ロール及びバックアップロールと、を備え、前記バックアップロールは複数の軸受を有する多段圧延機のロール用軸受損傷検出方法であって、
   前記バックアップロールに対向する前記中間ロールの取付位置の少なくとも一箇所に、請求項１〜３のいずれか１項に記載のロール用軸受検査部品を取り付ける工程と、
   前記渦電流センサによって、前記バックアップロールの前記複数の軸受の外輪の外周面の損傷の有無を検出する工程と、
   を備えることを特徴とする多段圧延機のロール用軸受の損傷検出方法。
8. 前記検出工程は、前記バックアップロールの回転及び前記渦電流センサの軸方向移動を行いながら、前記バックアップロールの前記複数の軸受の外輪の外周面全面の損傷の有無を検出することを特徴とする請求項７に記載の多段圧延機のロール用軸受の損傷検出方法。
9. 前記検出工程は、前記支持体の回転を行いながら、前記ロール用軸受検査部品と対向する複数の前記バックアップロールの前記複数の軸受の外輪の外周面の損傷の有無を検出することを特徴とする請求項７または８に記載の多段圧延機のロール用軸受の損傷検出方法。

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