JP6013278B2 - 多段圧延機におけるワークロールの撓み及び圧延荷重の測定装置、及びその測定方法 - Google Patents
多段圧延機におけるワークロールの撓み及び圧延荷重の測定装置、及びその測定方法 Download PDFInfo
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Description
さて、このような多段圧延機において、変形抵抗が大きな圧延材、例えばステンレス、チタン、チタン合金、高強度ハイテンなどを圧延する場合を考える。その場合、圧延時の変形抵抗が大きくなるため、圧延材に対する接触面積が小さい小径のワークロールを用いて圧延荷重を低減するなどの手法が採用される。小径ワークロールで圧延する場合は、ワークロールの軸心間に距離的な余裕がほとんどないため、ユニバーサルスピンドルなどを介してワークロールの軸端に回転駆動力を入力することが構造的に困難になる。それゆえ、小径のワークロールを用いる多段圧延機では、ワークロールよりも軸心間の距離に余裕がある中間ロールにまず回転駆動力を伝え、次に中間ロールからワークロールに回転駆動力を伝えて、ワークロールを駆動する中間ロール駆動方式が採用されることが一般的である。
特許文献1には、サーマルクラウン(ロールの熱膨張)やロールの磨耗を測定する装置が開示され、圧延ロールの側面部から変位計測を行いロールプロファイルを測定する方法が述べられている。
本発明に係るワークロールの撓み及び圧延荷重の測定装置の形態は、圧延材を圧延する一対のワークロールと、中間ロール乃至はバックアップロールと、を有する多段圧延機に設けられた測定装置であって、上下方向において一方側が前記ワークロールに接すると共に他方側が中間ロール乃至はバックアップロールに接し且つパスラインに沿った上流側と下流側とに配置されたサポートロールと、前記サポートロールを支持する一体型のフレームとからなるサポートユニットを有しており、前記サポートユニットが、前記一体型のフレームに作用する水平荷重を計測する荷重計を備えていることを特徴とする。
また、本発明に係るワークロールの撓み及び圧延荷重の測定装置の他の形態は、圧延材を圧延する一対のワークロールと、中間ロール乃至はバックアップロールと、を有する多段圧延機に設けられた測定装置であって、上下方向において一方側が前記ワークロールに接すると共に他方側が中間ロール乃至はバックアップロールに接し且つパスラインに沿った上流側と下流側とに配置されたサポートロールと、前記サポートロールを支持する一体型のフレームとからなるサポートユニットを有しており、前記サポートユニットが、前記ワークロールの変位量を計測する変位計を備えていることを特徴とする。
また、本発明に係るワークロールの撓み及び圧延荷重の測定装置の他の形態は、圧延材を圧延する一対のワークロールと、中間ロール乃至はバックアップロールと、を有する多段圧延機に設けられた測定装置であって、上下方向において一方側が前記ワークロールに接すると共に他方側が中間ロール乃至はバックアップロールに接し且つパスラインに沿った上流側と下流側とに配置されたサポートロールと、前記サポートロールを支持する一体型のフレームとからなるサポートユニットを有しており、前記サポートユニットが、前記一体型のフレームに作用する水平荷重を計測する荷重計、及び、前記ワークロールの変位量を計測する変位計を備えていることを特徴とする。
また、本発明に係るワークロールの撓み及び圧延荷重の測定方法の他の形態は、圧延材を圧延する一対のワークロールと、中間ロール乃至はバックアップロールと、を有する多段圧延機に対する測定方法であって、前記圧延機に対して上述の測定装置を配置しておき、前記変位計で計測された距離を基にワークロールの表面変位を測定することを特徴とする。
また、本発明に係るワークロールの撓み及び圧延荷重の測定方法の他の形態は、圧延材を圧延する一対のワークロールと、中間ロール乃至はバックアップロールとを有する多段圧延機に対する測定方法であって、前記圧延機に対して上述の測定装置を配置しておき、前記荷重計で計測された水平荷重を基に、ワークロールに作用する圧延荷重を測定し、及び、変位計で計測された距離を基にワークロールの表面変位を測定することを特徴とする。
なお、以下の説明では、同一の部材には同一の符号を付している。それらの名称及び機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
図1は、本発明の実施形態による多段圧延機1を示したものである。なお、図1の多段圧延機1は4段型であるが、本発明が適用される多段圧延機1の段数は4段に限定されない。6段、12段、20段などの多段圧延機でもよい。
バックアップロール3は、軸受ベアリング等を内蔵した軸支持部を介して、ミルハウジングに回転自在に支持されている。このバックアップロール3には、モータ等からなる駆動機構が接続されており、ワークロール2に回転力を伝達する。
この多段圧延機1は、圧延材Wを右向きに送りつつ圧延を行なった後、圧延方向を左向きに切り替えて次の圧延を行うというように、圧延方向を正逆交互に切り替えながらリバース圧延できるようになっている。
また、多段圧延機1と巻出リール4との間には、巻出リール4から巻き出された圧延材Wの搬送方向を変更しつつ圧延材Wをワークロール2に送る巻出側のデフレクタロール6が設けられている。さらに、多段圧延機1と巻取リール5との間には、ワークロール2から巻き出された圧延材Wの搬送方向を変更しつつ圧延材Wを巻取リール5に送る巻取側のデフレクタロール6が設けられている。
サポートロール10は、その軸心方向に沿って並べられた複数の分割ロール(短尺ロール)14からなり、サポートユニット12の一体型フレーム11は、多段圧延機1に対して支持されていない状態(非支持状態)となっている。
上述のとおり、一体型フレーム11は矩形乃至は長方形のブロックから構成されており、高強度鋼等で構成されている。一体型フレーム11には、前側部(前後方向の一方端側)から後側部(前後方向の他方端側)に亘る長方形状の開口13が形成されている。この開口13は、一体型フレーム11の幅方向に3つ(複数)形成されている。
この図に示すように、サポートロール10(言い換えれば、短尺ロール14の各々)は、一体型フレーム11の厚み方向略中央で回転自在に枢支されており、サポートロール10の上部分は、一体型フレーム11の上面より突出状に張り出しており、サポートロール10の下部分は、一体型フレーム11の下面より突出状に張り出している。
ところで図2(b)に示すように、本実施形態の場合、フレーム11において、前側のサポートロール10と後側のサポートロール10との間の部分(梁部)の上下縁は、円弧状に切り欠いてあるものとされている。この切り欠かれた梁部である切り欠き部15により、サポートロール10に接するワークロール2とサポートユニット12(一体型フレーム11)との干渉を防ぐことが可能となっている。
すなわち、サポートユニット12の切り欠き部(梁部)15には、荷重計16が取り付けられている。荷重計16は歪みゲージから構成されており、梁部15の水平方向(パスラインに沿った前後方向)に沿った歪み量を計測可能とされている。
歪みゲージからなる荷重計16で計測された歪み量と梁部15の形状(断面積など)を基にすれば、4つの梁部15のそれぞれに作用する水平荷重Fを求めることが可能となる。
(Yi)=(αij)×(Pj−Qj) ・・・(1)
この式(1)を逆に解くと、式(2)が得られるので、
Pi=Qi+(αij)−1×(Yj) ・・・(2)
圧延荷重分布Piが求まる。
この撓み測定計は、一体型フレーム11の梁部15に設けられた変位計17と、一体型フレーム11外に設けられた参照板18とから構成されている。本実施形態の場合、変位計17は、各開口13の幅方向略中央であってパスラインに沿った略中央部、言い換えれば、パスラインに沿ってサポートロール10間に配置されている。本実施形態では、開口13は幅方向に3つ設けられている故、撓み測定計である変位計17は、幅方向に3つ存在することになる。本実施形態では、潤滑油等の環境を考慮して静電容量タイプの変位計17を採用している。
このように、変位計17は上方距離と下方距離を測定するものとなっており、変位計17から得られた上方距離と下方距離との合算距離をもって、ワークロール2の撓み量を計測するようにしている。つまり、非圧延時の合算距離と、圧延時の合算距離との差をもって、ワークロール2の撓み量を求めるようにしている。
以上述べたように、サポートユニット12の梁部15に荷重計17を設けると共に、撓み測定計を設けることで、当該サポートユニット12は、ワークロール2の撓み量とワークロール2に作用する圧延荷重とを直接的に計測することが可能となる。
具体的には、圧延中において、サポートユニット12に設けられた荷重計16により、水平荷重Fを求め、求められた水平荷重Fから、荷重計16が設置された場所Yiにおける垂直方向の力Qiを求めることで、上記式(2)により、圧延荷重の分布Piを知ることが可能となる。
このようにすることで、圧延中であっても、サポートユニット12(測定装置)により、ワークロール2の撓み(表面変位)量と圧延荷重とを瞬時に且つ直接的に計測できるようになる。また、得られたワークロール2の撓み量の分布と圧延荷重の分布とから、ワークロール直下(圧延直下)における圧延材の板形状や板クラウンを計測することが可能となる。
2 ワークロール
3 バックアップロール
4 巻出リール
5 巻取リール
6 デフレクタロール
10 サポートロール
11 一体型フレーム
12 サポートユニット
13 開口
14 分割ロール(短尺ロール)
15 切り欠き部(梁部)
16 荷重計
17 変位計
18 参照板
W 圧延材
Claims (8)
- 圧延材を圧延する一対のワークロールと、中間ロール乃至はバックアップロールと、を有する多段圧延機に設けられた測定装置であって、
上下方向において一方側が前記ワークロールに接すると共に他方側が中間ロール乃至はバックアップロールに接し且つパスラインに沿った上流側と下流側とに配置されたサポートロールと、前記サポートロールを支持する一体型のフレームとからなるサポートユニットを有しており、
前記サポートユニットが、前記一体型のフレームに作用する水平荷重を計測する荷重計を備えていることを特徴とする測定装置。 - 圧延材を圧延する一対のワークロールと、中間ロール乃至はバックアップロールと、を有する多段圧延機に設けられた測定装置であって、
上下方向において一方側が前記ワークロールに接すると共に他方側が中間ロール乃至はバックアップロールに接し且つパスラインに沿った上流側と下流側とに配置されたサポートロールと、前記サポートロールを支持する一体型のフレームとからなるサポートユニットを有しており、
前記サポートユニットが、前記ワークロールの変位量を計測する変位計を備えていることを特徴とする測定装置。 - 圧延材を圧延する一対のワークロールと、中間ロール乃至はバックアップロールと、を有する多段圧延機に設けられた測定装置であって、
上下方向において一方側が前記ワークロールに接すると共に他方側が中間ロール乃至はバックアップロールに接し且つパスラインに沿った上流側と下流側とに配置されたサポートロールと、前記サポートロールを支持する一体型のフレームとからなるサポートユニットを有しており、
前記サポートユニットが、前記一体型のフレームに作用する水平荷重を計測する荷重計、及び、前記ワークロールの変位量を計測する変位計を備えていることを特徴とする測定装置。 - 前記サポートユニットは、前記ワークロールとは反対側に前記サポートユニットとは非接触に設けられた参照板を有しており、
前記変位計は、前記ワークロールまでの距離を計測すると共に、前記参照板までの距離を計測するように構成されていて、計測されたワークロールまでの距離及び参照板までの距離を基に、ワークロールの変位量を計測するように構成されていることを特徴とする請求項2に記載の測定装置。 - 前記サポートユニットは、前記ワークロールとは反対側に前記サポートユニットとは非接触に設けられた参照板を有しており、
前記変位計は、前記ワークロールまでの距離を計測すると共に、前記参照板までの距離を計測するように構成されていて、計測されたワークロールまでの距離及び参照板までの距離を基に、ワークロールの変位量を計測するように構成されていることを特徴とする請求項3に記載の測定装置。 - 圧延材を圧延する一対のワークロールと、中間ロール乃至はバックアップロールと、を有する多段圧延機に対する測定方法であって、
前記圧延機に対して請求項1又は3の測定装置を配置しておき、
前記荷重計で計測された水平荷重を基に、ワークロールに作用する圧延荷重を測定することを特徴とする測定方法。 - 圧延材を圧延する一対のワークロールと、中間ロール乃至はバックアップロールと、を有する多段圧延機に対する測定方法であって、
前記圧延機に対して請求項2〜5のいずれかの測定装置を配置しておき、
前記変位計で計測された距離を基にワークロールの表面変位を測定することを特徴とする測定方法。 - 圧延材を圧延する一対のワークロールと、中間ロール乃至はバックアップロールと、を有する多段圧延機に対する測定方法であって、
前記圧延機に対して請求項3又は5の測定装置を配置しておき、 前記荷重計で計測された水平荷重を基に、ワークロールに作用する圧延荷重を測定し、及び、変位計で計測された距離を基にワークロールの表面変位を測定することを特徴とする測定方法。
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