JP3561499B2

JP3561499B2 - ロールプロフィールの測定方法および装置

Info

Publication number: JP3561499B2
Application number: JP2001391380A
Authority: JP
Inventors: 末親本田; 忠稲谷
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2001-12-25
Filing date: 2001-12-25
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2021-12-25
Also published as: JP2003191003A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、測定対象の圧延ロールを圧延機から取り外すことなくセットしたままの状態で簡単かつ正確にプロフィールの測定を行うことができるロールプロフィールの測定方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、鋼板の圧延方法として鋼板を一対のワークロールと、該ワークロールを後方側から押圧するバックアップロールを備えた圧延機により行う方法が広く知られている。この場合、バックアップロールはワークロールに対して正確な押圧力を付与し品質の確保と安定した通板を保証するように、その表面（プロフィール）は精密に管理されていることが必要となる。そこで従来では、経験則から求めた一定通板量を超えた場合にロールプロフィールの測定を行い使用の継続の可否の決定、あるいは次回ロール交換時期の予測データ採り等をしていた。
【０００３】
しかしながら、従来ロールプロフィールの測定は圧延機のロールスタンドから外へ取り出して行っており、各種配管等を全て取り外す必要があるうえに、バックアップロール自身も非常に重くクレーンを必要とする等の事情から、取り外しから測定完了まで１〜２日かかるものであった。しかもこの間、圧延ラインを停止させているので、ロールプロフィールの測定は原則として定修時などのラインを長時間止める時しか行うことができないという問題点があった。また、ロールプロフィールの測定をマイクロメータによる手作業で行う方法は短時間で測定しようとするとピッチが粗くなり、正確性に欠けるという問題点があった。更には、圧延ラインを通過する鋼鈑が硬質のものである場合にはバックアップロールの摩耗も予想以上に激しくなり、経験則から求めた一定通板量のみで交換のタイミングをみた場合には圧延不良を発生させるという問題点もあった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記のような従来の問題点を解決して、測定対象の圧延ロールを圧延機から取り外すことなくロールスタンドにセットしたままの状態でプロフィールの測定を行うことができ、また測定精度も高くかつ簡単に短時間で測定することができるロールプロフィールの測定方法および装置を提供することを目的として完成されたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためになされた本発明は、測定対象の圧延ロールを圧延機から取り外すことなくセットしたままの状態でロールプロフィールを測定する方法であって、ロールの長さ方向に液面上に微粒子粉末を均一に浮遊させて粉末層を形成し、該粉末層で変位計からの信号を反射させて距離を測定するようにした液体基準器を設けるとともに、該液体基準器に沿って走行する非接触式の変位計とロール表面に接触するダイヤルゲージを設け、この変位計およびダイヤルゲージをロールの長さ方向に移動させながら変位計から液体基準器までの距離と、ダイヤルゲージによるロール表面までの距離をロール全長にわたって測定し、両者の距離差から真のロール表面高さを算出してロール全長のプロフィールを得るようにしたことを特徴とするロールプロフィールの測定方法と、測定対象の圧延ロールを圧延機から取り外すことなくセットしたままの状態でロールプロフィールを測定する装置であって、ロールの長さ方向に走行レール付きの枠状基台をセットし、この基台の下面に液体基準器を取り付けるとともに、前記走行レールに案内され基台の枠内を液体基準器に沿って走行する非接触式の変位計を設け、またロール表面に接触しながらロールの長さ方向に走行するダイヤルゲージを液体基準器を中心にロールの円周方向に２個設けたことを特徴とするロールプロフィールの測定装置である。
【０００６】
また、ダイヤルゲージを液体基準器を中心にしてロールの円周方向に２個設け、これら２個のダイヤルゲージで得られる測定値の平均値をロール表面までの距離としてロール表面高さを算出するようにすることも好ましく、これを請求項２に係る発明とする。また、液体基準器およびロール全長のプロフィールが水平となるように補正値を加えて各測定点の距離差を計算するようにすることも好ましく、これを請求項３に係る発明とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照しつつ本発明の好ましい実施の形態を示す。
図１は、バックアップロール２０のプロフィールを測定する場合を示すもので、図中１はロールの長さ方向にセットした枠状の基台、２は該基台１上に設けられた走行レール、３はこの基台１の下面に取り付けられた液体基準器である。
なお、前記基台１および走行レール２としては、鋼材を使用している。さらに、軽量化のためにアルミ材も使用することができる。また、基台１は四隅に設けられた取付用支持部材１ａ、１ａを介してバックアップロール２０に載置されている。支持部材１ａは高さ調整可能とすることが好ましい。
【０００８】
前記液体基準器３としては、図４に示されるように、油や水等の液体３ａを充填した液面上に、例えばアルミニウムの微粒子粉末を均一に浮遊させて粉末層３ｂを形成したもので、液面が水平面となることを利用して基準面として利用するものであり、前記粉末層３ｂ上で変位計４からの信号を反射するよう構成されている。なお、前記液体３ａとしては、測定中に液面が揺れることのないように粘性の高い鉱物油を使用することが好ましい。
【０００９】
また、基台１の下面には液体基準器３の他に、前記走行レール２に案内されて基台１の枠内を液体基準器３に沿って走行する非接触式の変位計４、およびロール表面に接触しながらロールの長さ方向に走行するダイヤルゲージ５が設けられている。
この非接触式の変位計４としては、例えば測定精度を上げるためスポット径が６０μｍ程度の口径の小さなレーザー変位計が用いられ、またダイヤルゲージ５としては一般的なものが用いられる。なお図示のものでは、ダイヤルゲージ５は後述するように、測定誤差をなくすように液体基準器３を中心にロールの円周方向に２個設けたものとしてある。
【００１０】
これら変位計４とダイヤルゲージ５は、図１〜２に示されるように、走行レール２を移動するブラケット６を介して基台１に取り付けられているとともに、該ブラケット６にロール長さ方向への走行用モータ７が取り付けられていて、前記変位計４およびダイヤルゲージ５を測定スパンの設定値に従ってロール長さ方向へ移動できるよう構成されている。また、これら変位計４とダイヤルゲージ５は、ロールに対して同一円周上に位置するよう配置されており、ロール軸方向に対して同一位置で測定するよう構成されている。
【００１１】
なお、変位計４には信号処理装置（図示せず）が接続されており、この信号処理装置により変位計４からの信号を基に解析を行い、ロール頂部のプロフィールを計算したうえ画面に出力するよう構成されている。
【００１２】
次に、上記の測定装置によりロールプロフィールを測定する方法について説明する。
先ず、ロールスタンドから一対のワークロール（図示せず）を取り出した後、液体基準器３と、この液体基準器３に沿って走行する非接触式の変位計４、およびロール表面に接触しながらロールの長さ方向に走行するダイヤルゲージ５を設けた基台１を、ロールスタンドに取り付けたままの状態にあるバックアップロール２０上にセットする。
次いで、この変位計４およびダイヤルゲージ５を初期位置へセットした後、ロールの長さ方向に移動させることにより、図３に示されるように、変位計４から液体基準器３までの距離（ｈ_０）、およびロール表面までの距離（ｈ_１）をロール全長にわたって測定する。即ち、図４に示されるように、液体基準器３は水平面である液面３ａ上にアルミ紛の微粒子粉末を均一に浮遊させて粉末層３ｂを形成したものであり、該粉末層３ｂで変位計からの信号を反射させることで基準となる距離を測定する。一方、ダイヤルゲージ５をロール表面に接触させることでロール表面までの距離（ｈ_１）を正確に測定する。
このようにして得られたデータは、信号処理装置へ入力されると二つの距離差（ｈ_０−ｈ_１）が計算される。この距離差（ｈ_０−ｈ_１）は、基準線となる液体基準器３に対する相対的なロール表面高さに相当するので、これをプロッターに出力すればロール全長の正確なプロフィールが得られる。
【００１３】
なお、本発明の対象としているロールプロフィールの測定精度は、誤差範囲がマイクロメータを用いた手計測との比較で、２０μｍ以内と極めてシビアなものである。従って、ロール上にセットした測定装置自身が歪んでいる場合には正確なプロフィールの測定ができないこととなるため、補正値を加えて各測定点の距離差を計算するようにしている。
即ち、図３に示されるように、バックアップロール２０に対して基台１が真っ直ぐにセットされた状態にあれば問題はないが、自重により若干右または左に傾いてセットされた場合は、単一のダイヤルゲージ５のみではロール表面までの距離（ｈ_１）を正確に測定することができないため、補正する必要がある。この場合は、図示のようにダイヤルゲージ５を、液体基準器３を中心にロールの円周方向に２個設け、各々のダイヤルゲージ５の測定値（ｈ_１１とｈ_２２）を求めて、これから［数１］で平均値を求めれば、左右の誤差成分が相殺されて正確なロール表面までの距離（ｈ_１）が得られることとなる。
また、装置自身のロール長さ方向に生じるロール端部の高さの違いがプロフィールの傾きとなって現れるので、水平方向に補正する。この場合は、液体基準器３およびロール端部の計測点を基準として［数２］で導き、各測定点に補正を加えた後、距離差（ｈ_０−ｈ_１）の計算を行うことで水平なプロフィールを得ることができる。
【００１４】
【数１】

【数２】

【００１５】
なお、以上の説明は上下一対のバックアップロールのうち、下側のロールプロフィールを測定する場合について行ったが、上側のロールプロフィールを測定する場合は、昇降台車上に本装置のダイヤルゲージのみを上向きにセットして同様の手順で行うことが可能である。このように本発明では、測定対象の圧延ロールを圧延機から取り外すことなくロールスタンドにセットしたままの状態でプロフィールの測定を短時間で、かつ正確に行うことができ、この結果、従来のように安全を見込んで早めにロール交換する必要もなくぎりぎりの線まで圧延ロールを継続使用できるので生産性の向上とコストダウンを図れることとなる。更には、圧延する鋼鈑の種類が変わったとしても常に圧延ロールのプロフィールを簡単にチェックできるので、クラウン量低下による圧延不良を発生させることも確実に防止できることとなる。
【００１６】
【実施例】
圧延機の下側バックアップロール（直径１４８０ｍｍ、長さ１７２７ｍｍ）を圧延機から取り外すことなくセットしたままの状態とし、本発明の装置を用いてプロフィールを測定したところ、図５のグラフに示されるような結果が得られた。一方、同一のロールを圧延機から取り外して従来方式のロール研摩台のダイヤルゲージを使用して測定した結果は、図６のグラフに示されるとおりであった。なお、液体基準器の液体には４０℃の環境下で３９ｓｔ（ストーク）の粘性を持つ鉱物油を用い、この液面上にアルミニウムをスタンプ法により平均粒度が１２μｍの鱗片状に粉砕した微粒子粉末（見掛密度：約０．４〜０．８ｇ／ｃｍ^３、真比重約１．５〜２．０）を用いた。
これら２つのグラフの比較から、本発明に係る測定方法の計測精度が、２０μｍ以内の誤差範囲であることが確認でき、信頼性の高いものであることが立証できた。また、計測に要した時間は１５分で大幅な時間短縮が可能なことも確認できた。
【００１７】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、本発明は測定対象の圧延ロールを圧延機から取り外すことなくロールスタンドにセットしたままの状態でプロフィールの測定を行うことができ、また測定精度も高くかつ簡単に短時間で測定することができるものである。
よって本発明は従来の問題点を一掃したロールプロフィールの測定方法および装置として、産業の発展に寄与するところは極めて大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す斜視図である。
【図２】本発明の要部を示す斜視図である。
【図３】変位計の円周方向への作動を説明する図である。
【図４】変位計の長さ方向への作動を説明する斜視図である。
【図５】本発明によりロールプロフィールを測定した結果を示すグラフである。
【図６】従来例によりロールプロフィールを測定した結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１基台
２走行レール
３液体基準器
３ａ液体
３ｂ粉末層
４変位計
５ダイヤルゲージ
２０バックアップロール

Claims

測定対象の圧延ロールを圧延機から取り外すことなくセットしたままの状態でロールプロフィールを測定する方法であって、ロールの長さ方向に液面上に微粒子粉末を均一に浮遊させて粉末層を形成し、該粉末層で変位計からの信号を反射させて距離を測定するようにした液体基準器を設けるとともに、該液体基準器に沿って走行する非接触式の変位計とロール表面に接触するダイヤルゲージを設け、この変位計およびダイヤルゲージをロールの長さ方向に移動させながら変位計から液体基準器までの距離と、ダイヤルゲージによるロール表面までの距離をロール全長にわたって測定し、両者の距離差から真のロール表面高さを算出してロール全長のプロフィールを得るようにしたことを特徴とするロールプロフィールの測定方法。
ダイヤルゲージを液体基準器を中心にしてロールの円周方向に２個設け、これら２個のダイヤルゲージで得られる測定値の平均値をロール表面までの距離としてロール表面高さを算出するようにした請求項１に記載のロールプロフィールの測定方法。
液体基準器およびロール全長のプロフィールが水平となるように補正値を加えて各測定点の距離差を計算するようにした請求項１または２に記載のロールプロフィールの測定方法。
測定対象の圧延ロールを圧延機から取り外すことなくセットしたままの状態でロールプロフィールを測定する装置であって、ロールの長さ方向に走行レール付きの枠状基台をセットし、この基台の下面に液体基準器を取り付けるとともに、前記走行レールに案内され基台の枠内を液体基準器に沿って走行する非接触式の変位計を設け、またロール表面に接触しながらロールの長さ方向に走行するダイヤルゲージを液体基準器を中心にロールの円周方向に２個設けたことを特徴とするロールプロフィールの測定装置。