JP7315029B2 - 圧延ロールの研削合否判定装置、圧延ロールの研削合否判定方法、及び金属帯の圧延方法 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の一実施形態であるロール研削機の構成を示す図である。図1に示すように、本実施形態において使用するロール研削機は、円筒型研削砥石を用いたロール研削機により構成されている。ロール研削機の研削対象となる圧延ロール1は、圧延機にて使用された後にクレーン等を用いてロールショップに運搬される。その後、圧延ロール1は、軸受箱から抜き出し、自然放冷により常温まで冷却された後、1本ずつロール研削機にセットされる。
図2は、本発明の一実施形態である圧延ロールの研削合否判定装置の構成を示すブロック図である。本実施形態の圧延ロールの研削合否判定装置は、ロール研削機により圧延ロール1の研削を終了した後、又は圧延ロール1の研削工程の途中に、圧延ロール1の研削状態の合否判定を行う装置である。この合否判定は、研削した圧延ロール1を圧延機に組み込んで金属帯の圧延を行うのに適するか否かの判定を意味する。
振動計データ取得部31aは、ロール研削機に設置される振動計13から振動データを取得する。振動計13が検出する信号は、振動変位、振動速度又は振動加速度である。振動変位は振動速度の時間積分により算出でき、振動速度は振動加速度を時間積分することで算出できる。従って、振動計13の出力はいずれの信号でもよく、後述する振動情報取得部31bにおいて適宜振動情報に変換される。
振動情報取得部31bは、振動計データ取得部31aにおいて平均化処理が行われた振動計13の時系列データを、ロール研削時の振動周波数とその振動の強度を表すスペクトル値の関係を表す振動情報に変換する。例えば、振動計13により振動加速度データが収集される場合であって、振動情報として振動速度を用いる場合には、振動情報取得部31bは、平均化処理が行われた振動計13の時系列の振動加速度データを時間積分して振動速度の時系列データに変換する。そして、振動情報取得部31bは、変換された振動速度の時系列データに対して高速フーリエ変換方式の周波数解析を行い、振動信号に含まれる周波数成分とそのスペクトル値を得て、圧延ロール1の研削時の振動情報とする。
スペクトル上限設定部31cは、圧延ロール1を使用する圧延機での使用態様に基づいて決定される特定周波数帯及びスペクトル上限値を設定する。ここで、「圧延機での使用態様」とは、圧延ロール1が圧延機に組み込まれて圧延に使用される際の態様であって、ロール種別及び適用スタンドを含む情報をいう。ロール種別は、圧延ロール1がワークロールであるかバックアップロールであるかという区分であり、スタンドで使用される際の機能又は配置に基づく区分をいう。なお、6段式圧延機の場合には、中間ロールを区分として追加してもよい。さらに上ロールであるか下ロールであるかを区分してもよい。圧延ロール1として圧延機のスタンド内のどの位置で使用されるかによって、チャタリング発生への影響度が異なるからである。
研削合否判定部31dは、ロール研削機の研削時の振動情報から上記の特定周波数帯におけるスペクトル値を特定し、そのスペクトル値とスペクトル上限値とを比較して、特定されたスペクトル値がスペクトル上限値を超える場合に不合格、超えない場合を合格と判定する。なお、特定周波数帯を2以上設定する場合には、いずれかの特定周波数帯におけるスペクトル値がスペクトル上限値を超える場合に不合格としてもよく、いずれの特定周波数帯におけるスペクトル値もスペクトル上限値を超える場合に不合格としてもよい。圧延機における過去の操業実績に基づいて適宜設定することができる。
本実施形態では、スペクトル上限設定部31cでの特定周波数帯の設定は、研削対象となる圧延ロール1を用いた圧延機のチャタリング発生周波数に基づいて設定されることが好ましい。これは、圧延機におけるチャタリング発生周波数を、ロール研削機における研削時の周波数に変換することにより行うことができる。
実施例1として、4段式圧延機により構成される5スタンドの連続式冷間圧延機において、第4スタンドのバックアップロールをロール研削する際に、圧延ロールのロール研削の合否判定を行った。ロール研削の対象とする圧延ロールの寸法は、直径1260~1451mm、バレル長1750mm、軸を含めた全長2300mmであった。ロール研削機の研削砥石はアルミナ系砥石を用い、研削時の砥石径が480~915mm、砥石幅は100mmであった。研削砥石の回転数は510rpmに設定し、研削砥石を回転させるモータの電流値が粗研削時に140A、仕上研削時には仕上研削工程の第1パスは80Aとなるように砥石切込み量を設定して研削パスと共に徐々に下げていった。
実施例2として、4段式圧延機から構成される4スタンドの連続式冷間圧延機に使用される圧延ロールに本発明を適用した例を示す。本実施例の圧延機は、上記実施例1の圧延機とは異なる圧延機であり、上記実施例1の圧延機に使用する圧延ロールとロール径は同程度であるが、バレル長は上記実施例1のそれより短い圧延ロールが使用される。本実施例では、このような4スタンドの連続式冷間圧延機の第3スタンドのバックアップロールを対象として、圧延ロールを研削する際に合否判定を行った。
2 研削砥石
3 研削ヘッド
4 二軸テーブル
5 ロールチャック
6 ロール回転モータ
7 芯押し台
8 受け台
9a,9b ガイド
10 砥石回転用モータ
11 プーリー
12 ベルト
13 振動計
21 ロール研削機の制御用計算機
22 ビジネスコンピュータ
23 ロール研削機の制御用コントローラ
31 圧延ロールの研削合否判定装置
31a 振動計データ取得部
31b 振動情報取得部
31c スペクトル上限設定部
31d 研削合否判定部
41 ワークロール
42 バックアップロール
43a テンションメータロール
43b デフレクターロール
44 駆動装置
45 ハウジング
47 ロードセル
48 板厚計
S 鋼板
Claims (10)
- ロール研削機に設置された振動計を用いて、該ロール研削機を用いて圧延ロールを研削した際の振動計データを取得する振動計データ取得部と、
前記振動計データの周波数解析により、前記圧延ロールの研削時の振動情報を取得する振動情報取得部と、
前記圧延ロールの種別及び適用スタンドに基づいて決定される特定周波数帯及びスペクトル上限値を設定するスペクトル上限設定部と、
前記振動情報の前記特定周波数帯におけるスペクトル値と前記スペクトル上限値とに基づいて前記圧延ロールの研削の合否を判定する研削合否判定部と、
を備える、圧延ロールの研削合否判定装置。 - 前記振動情報取得部が取得する前記圧延ロールの研削時の振動情報は、前記圧延ロールの粗研削工程の研削パスから選択される1又は2以上の研削パスにおける振動情報である、請求項1に記載の圧延ロールの研削合否判定装置。
- 前記スペクトル上限設定部は、前記圧延ロールを用いる圧延機のチャタリング発生周波数に基づいて前記特定周波数帯を設定する、請求項1又は2に記載の圧延ロールの研削合否判定装置。
- ロール研削機に設置された振動計を用いて、該ロール研削機を用いて圧延ロールを研削した際の振動計データを取得する振動計データ取得ステップと、
前記振動計データの周波数解析により、前記圧延ロールの研削時の振動情報を取得する振動情報取得ステップと、
前記圧延ロールの種別及び適用スタンドに基づいて決定される特定周波数帯及びスペクトル上限値を設定するスペクトル上限設定ステップと、
前記振動情報の前記特定周波数帯におけるスペクトル値と前記スペクトル上限値とに基づいて前記圧延ロールの研削の合否を判定する研削合否判定ステップと、
を含む、圧延ロールの研削合否判定方法。 - 前記振動情報取得ステップにおいて取得される前記圧延ロールの研削時の振動情報は、前記圧延ロールの粗研削工程の研削パスから選択される1又は2以上の研削パスにおける振動情報である、請求項4に記載の圧延ロールの研削合否判定方法。
- 前記粗研削工程における1研削パスあたりの砥石切込み量が30~200μmである、請求項5に記載の圧延ロールの研削合否判定方法。
- 前記粗研削工程における砥石回転用モータの電流値が砥石幅1mmあたり1.0~1.6Aである、請求項5に記載の圧延ロールの研削合否判定方法。
- 前記スペクトル上限設定ステップは、前記圧延ロールを用いる圧延機のチャタリング発生周波数に基づいて前記特定周波数帯を設定するステップを含む、請求項4又は5に記載の圧延ロールの研削合否判定方法。
- 前記圧延機は、タンデムミルの最終スタンド又は最終スタンドの一つ上流側のスタンドのいずれかの圧延機であり、前記圧延ロールは当該圧延機のバックアップロールである、請求項8に記載の圧延ロールの研削合否判定方法。
- 請求項4~9のうち、いずれか1項に記載の圧延ロールの研削合否判定方法を用いて、圧延機に組み込む圧延ロールを決定する圧延ロール決定ステップと、
前記圧延ロール決定ステップにより決定された圧延ロールを組み込んだ圧延機により金属帯の圧延を行う圧延ステップと、
を含む、金属帯の圧延方法。
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