JPH026707A - ロール摩耗クラウン分布の検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、鉄鋼製造等に用いられる圧延用ロールの摩耗
クラウンをオンラインで精度よく検出する方法に関する
。

〈従来の技術〉 鉄鋼等の圧延工程で用いられるロールの形状は、被圧延
材の加工熱等による熱膨張（いわゆるサーマルクラウン
）や、被圧延材との摩擦による変形（いわゆる摩耗クラ
ウン）により、刻−刻と変化する。また、ロールペンデ
ィング力を変化させると、ベンディング荷重によるロー
ルのたわみ量（以下、ベンディングクラウンと呼ぶ）が
変化する。

これらのクラウン変化は、被圧延材の形状や品質に多大
な影響を及ぼすので、これらをそれぞれオンラインで検
出し、ロールペンディング力や圧延インターバルなどを
変更することにより、適当な制御を行うことが重要であ
る。このため従来から、ロールの諸クラウン変化を、ロ
ール径、圧延時間、圧延インターバル、ロールペンディ
ング力。

被圧延材の板巾などの値から算出するモデルが研究され
、使用されている。

そのモデルとしては、例えば文献「サーマルクラウンに
及ぼすロールシフトの影響の解析」　（第３５回塑性加
工連合講演会論文集Ｐ、２４３〜２４６）や、文献「熱
延綱板のオンライン制御用プロフィル予測モデルＪ　（
第３７回塑性加工連合講演会論文集Ｐ。

４９〜５２）などで報告されている。

これらモデル式を使ってロールクラウン変化を算出する
場合、゛す′−マルクラウン変化とヘンディングクラウ
ン変化については、実測値との照合を繰り返してモデル
式の諸係数の値を精密に決めることによって、現在、高
精度の計算結果が得られるようになっている。

しかし、摩耗クラウン変化に関しては、モデル式による
計算ではよい精度が得られない。これは、同一材料をロ
ール材質、ロール径、圧延速度、ロールペンディング力
などの同一操業条件の下で圧延した場合でも、ロールの
摩耗量が±３０％近くばらつき、モデル式によって一義
的に計算し推定することが困難であるからである。

一方、ロールクラウン変化を、センサによって直接測定
する方法も種々提案されている。オンラインでロールの
クラウン変化を測定するセンサに関しては、例えば特開
昭６０−２４７，１１３号や特開昭６１１６２７１０号
、特開昭６１９３６０８号公報などがある。

このうち、特開昭６２−９３６０８号は本発明者らが先
に提案したもので、その装置の内容は、第６図に示すよ
うに、ロール１の胴長方向に平行な基準面３ａを備えて
ロールチョック２に取付けられる基準架台３と、基準架
台３のロール軸に平行な方向に沿って張り設けられる基
準ワイヤ４と、基準架台３の基準面３ａにおけるロール
軸に平行な方向に沿う複数位置に固定され、それぞれロ
ール表面までの距離を測定する各主距離計５Ａ〜５Ｊと
、各主距離計５Ａ〜５Ｊのそれぞれとロール軸に直交す
る方向に関して相対変位することのない状態に結合され
、それぞれ基準ワイヤ４までの距離を測定する各副距離
計６Ａ〜６Ｊと、上記各距離計からの距離信号を検出す
る距離検出回路７Ａ〜７Ｊ、８Ａ〜８Ｊと、それらの距
離出力を一時保持して順次演算装２１０へ送り出す信号
処理回路９と、基準架台３を少なくとも隣接する距離計
の配置間隔だけロール軸方向に移動させる架台駆動装置
１１と、基準架台３の移動量を検出する架台移動量検出
装置１２と、各距離検出回路の距離出力と架台移動検出
装置１２の移動量の出力とを入力し、架台の真直度、変
位、傾きの補正を行い、基準面３ａとロール１の表面と
のロール胴長方向における連続的な距離変化分布を演算
する演算装置１０と、演算装置１０の演算結果をロール
プロフィルとして表示する表示装置工３とから構成され
るロールプロフィル測定装置である。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、上記した特開昭６２−９３６０８号によ
ってロールの胴長方向のクラウン分布を測定する場合は
、以下のような課題があった。

■　ロール胴長方向のクラウン分布を測定するためには
、ロール胴長方向に沿って多くのセンサを設ける必要が
あるから、装置が大型化しかつ複雑になり、また価格も
高くなる。なお、小数のセンサをロール胴長方向に走査
することも考えられるが、走査するストロークが大きく
なり、測定精度が低下する問題がある。

■　センサを使って測定できるのは、ロールの諸クラウ
ン変化の和だけであり、たとえば測定データから摩耗ク
ラウンの変化だけを分離して取り出すことはできない。

本発明は、上記のような課題を解決し、簡素で低価格な
センサを使って、しかもロールの胴長方向の摩耗クラウ
ン分布を高精度に検出する方法を掃供することを目的と
する。

く課題を解決するための手段〉 本発明は、圧延ロールの近傍でロール胴長方向に平行に
ロールの中央部とその両端部に向けて配置される少なく
とも３個の非接触距離センサを用いてオンラインで測定
したロール中央部のクラウン変化量と、圧延条件を基に
して算出したロール中央部のザーマルクラウン変化量お
よびロールのたわみによって生ずるクラウン変化量とか
ら、ロールの胴長方向の摩耗クラウン分布をオンライン
で検出することにより、上記目的を達成するものである
。

以下に、本発明の構成について、具体的に説明する。

第１図は、本発明方法に係る一実施例を示す構成図であ
る。図中、従来例と同一部材は同一符号を付して説明を
省略する。

図に示すように、ロール１のロール軸に平行に基準架台
３をロールチョンク２，２などに固定して取イ］け、こ
の基準架台３上に少なくとも３個の例えば超音波距離セ
ンサなどの非接触式の距離センサ５Ａ５Ｂ、５Ｃを等間
隔りにてロール１の表面に向けて配置する。このとき、
中央の距離センサ５Ｂは、ロール胴長方向の中央部１ｂ
に配置し、また、両端の距離センサ５Ａ、５Ｃは、ロー
ル中央部クラウン変化を測定するための基準となるので
、ロール１のクラウン変化が起こらないロール端部１ａ
、Ｉｃ（ｉ近に設置する。すなわち、取付は間ＨＬを十
分大きくとる必要がある。

そして、これらの距離センサ５△、５Ｂ、５Ｃの検出信
号を、距離検出回路７Δ、７Ｂ、７Ｃにそれぞれ入力し
、信号処理回路９を介して演算装置１０へ入力させて演
算させるのである。

〈作　用〉 いま、３個の距離センサ５Ａ、５Ｂ、５Ｃの距離測定値
をｄ＋　、ｄ２．ｄｉ　とすると、ロールの中央部クラ
ウン変化量Ｃｒは、下記（１）式によって求められる。

ｄ＋＋ｄ３ Ｃｒ−ｄｚ　　　　　　　　　（１） 一方、種々の圧延条件すなわち圧延ロール径。

圧延時間、圧延インターバル、ロールペンディング力な
どから、モデル式を用いてロール中央部１ｂにおけるサ
ーマルクラウン変化量Ｔｈおよびベンディングクラウン
変化量δを計算する。このモデル式としては、例えば前
述した文献に記載されているものを使用すればよい。

距離センサ５によるロール中央部１ｂにおけるクラウン
変化量Ｃｒと、モデル式によるロール中央部１ｂのサー
マルクラウン変化量Ｔｈおよびベンディングクラウン変
化量δを用いることにより、ロール中央部１ｂの摩耗ク
ラウン変化量針を下記（２）式によって求めることがで
きる。

Ｈｒ　＝　Ｃｒ−Ｔｈ−δ−−−−・−−一−−−−−
−（２）このように、摩耗クラウン変化置針は、モデル
式だけによって推定することが困難であるため、距離セ
ン９″５により測定したクラウン変化量Ｃｒを用いて算
出するのである。なお、１木のロールにおける被圧延材
木数に対するＣｒ、　Ｔｈ＋δ、および叶の変化の推移
の一例を第２図に示す。

以上の過程により、ロール中央部の摩耗クラウン変化ｌ
Ｗｒが正確に求めることができる。

つぎに、このようにして求められた摩耗クラウン変化置
針を用いて、ロール胴長方向の摩耗クラウン分布を算出
する方法について説明する。

本発明者らは、圧延ロールの摩耗状況について実験を行
い、次の現象を把握した。すなわち、ロール表面の摩耗
は、被圧延材を１本圧延する毎に、主としてその材料と
接触する部分だけ、はぼ−様に進行するということであ
る。したがって、ロール中央部の摩耗クラウン変化置針
と、被圧延材の仮ｉ１　Ｗを用いて、第３図に示す手順
によって、ロール胴長方向に摩耗クラウン分布を算出す
ることができる。

すなわち、 （１）まず、第３図（ａ）に示すように、ロール表面の
形状は、圧延前においては摩耗が生じていないので、摩
耗クラウンはゼロである。

（２）１木目の板巾ＷＩの被圧延材を圧延した後のＨｒ
の値をＷｒ＋とすると、そのときの摩耗クラウン分布は
第３図（ｂ）のようになる。このロール摩耗は、被圧延
材と接触した部分でほぼ一様に生じるので、このような
簡易的な近似が可能である。なお、ロール摩耗において
は、被圧延材の胴長方向両端付近に若干摩耗が大きくな
る現象（いわゆるエツジ摩耗）があるが、これは第４図
（ｂ）のように、エツジ摩耗分としてＶ、、Ｗ、。

ｖ２．ｗ、をそれぞれ適当に定めることにより考慮に入
れることも可能である。ここで、第４図の（ａ）はエツ
ジ摩耗を考慮しない場合、（ｂ）は考慮した場合の摩耗
クラウンをそれぞれ示している。

（３）２木目の板幅Ｗ、（＞Ｗ、とする）の被圧延材を
圧延した後のＷｒの値をＷ’ｒ１＋　Ｈｒ２とすると、
そのときの摩耗クラウン分布は第３図（Ｃ）のように近
似できる。すなわち、１木目圧延後の摩耗クラウンＷｒ
、に、板幅Ｗ２で深さＷｒ、の摩耗分を加算してＷｒ＋
＋　Ｗｒ２として求めるのである。

ロール摩耗は、圧延する毎に順次加算されてゆくので、
このような処理が可能である。

（４）３木目の板幅Ｗ３（Ｗ、＜ｗ、＜ｗ２とする）の
被圧延材を圧延した後の摩耗クラウン分布は、第３図（
ｄ）に示すようになる。ただし、Ｗｒ＝　Ｗｒｌ十Ｗｒ
ｚ＋　Ｗｒ３とする。

（５）以下、４木目以降の被圧延材についても同様にし
て、板幅Ｗｉに対応したロール中央部摩耗量増加分Ｗｒ
ｉを順次加算して摩耗クラウンを算出する。

このようにして、本発明方法によれば、ロール中央部の
クラウン変化量を少なくとも３個の距離センサを用いて
オンラインで測定することができるから、センサをロー
ル胴長方向に走査する必要もないので、センサの信号処
理装置も含めて非常に簡素、コンパクトで低価格な装置
で測定が可能になる。また、センサの走査に伴う測定上
の外乱の影響を受けずにすむ。

そして、このクラウン変化量と、従来のモデル式によっ
て推定するサーマルクラウン変化量およびベンデングク
ラウン変化量とから摩耗クラウン変化量を求めるように
したので、従来例に比べて精度の高い測定が実現できる
。

〈実施例〉 第５図に、本発明方法によるロール摩耗クラウン分布の
計算値を示す。なお、比較のために、実測による測定値
およびモデル式による計算値も併せて示した。

このデータは、被圧延材を７８本圧延した長さ１９００
ｍｍのロールの摩耗クラウン算出結果である。

なお、実測値については、７８本圧延後の使用ロールを
圧延スタンドから抜き出し゛ζロールたわみをゼロにし
た上で、十分冷却してサーマルクラウンをゼロにしてか
ら、接触式センサを用いてそのクラウン分布を測定した
ものである。ここで、この実測値には、ロールの摩耗ク
ラウンのばかイニシャルクラウンも含まれるので、本発
明による計算値およびモデル値にもイニシャルクラウン
を加え、三者の比較がしやすいようにして示している。

この図から明らかなように、本発明による計算値は摩耗
の位置、摩耗の大きさを正確に検出しており、実測値に
比して１０ｐｍ以内の誤差であることがわかる。

なお、モデル式による摩耗クラウン計算値は、実測値に
比べて約３０μｍの誤差を生じている。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば、圧延用ロールの
摩耗クラウンをコンパクトでかつ低価格な装置を用いて
、オンラインで精度よく算出することが可能である。し
たがって、この算出結果を用いてロールペンディング力
や圧延インターバルなどを適宜制御することにより、格
段に品質のよい圧延製品を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明方法に係る一実施例を示す構成図、第
２図は、１本のロールにおける被圧延材木数に対するロ
ール中央部クラウンの変化量の推移の一例を示す特性図
、第３図は、摩耗クラウン分布の算出過程を示す説明図
、第４図は、摩耗クラウン分布算出の他の例を示す説明
図、第５図は、ロール摩耗クラウン分布の測定結果を示
す特性図、第６図は、従来例を示す構成図である。 １・・・ロール、　　　　　２・・・ロールチョック、
３・・・基準架台、　　　　５・・・距離センサ、７・
・・距離検出回路、　９・・・信号処理回路、ｌＯ・・
・演算装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 圧延ロールの近傍でロール胴長方向に平行にロールの中
   央部とその両端部に向けて配置される少なくとも３個の
   非接触距離センサを用いてオンラインで測定したロール
   中央部のクラウン変化量と、圧延条件を基にして算出し
   たロール中央部のサーマルクラウン変化量およびロール
   のたわみによって生ずるクラウン変化量とから、ロール
   の胴長方向の摩耗クラウン分布をオンラインで検出する
   ことを特徴とするロール摩耗クラウン測定方法。