JPH0433758A

JPH0433758A - 連続鋳造用ロール対間隔測定方法・装置

Info

Publication number: JPH0433758A
Application number: JP13574090A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Soma; 相馬　正幸; Tokio Yamamoto; 山本　外喜男
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1990-05-25
Filing date: 1990-05-25
Publication date: 1992-02-05
Anticipated expiration: 2010-12-13
Also published as: JPH07115139B2

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〉この発明は、連続鋳造機のロールキャビティを構成する
ロール対の間隔を測定する方法およびその装置に関する
ものである。

〈従来技術〉鋼などの連続鋳造機においては、鋳片を案内するローラ
エプロン等のロール対の間隔が不揃いであると、鋳片品
質に悪影響を与えるため、ロールアライメントが重要管
理項目となっている。このロールアライメントの管理は
、ロール対の間隔または鋳込方向のロール配列を測定す
ることにより行なわれており、従来においては、次のよ
うな測定方法が提案されている。

（ｉ）　　第１５図に示すように、凸状の接触面を有し
、スプリング等によりロールＲに向かつて付勢された測
定子５０をダミーバー等に一対で配置し、ロールギャッ
プを通過する時の測定子５０の押込み量を差動トランス
５１等により検出し、ロールギャップ量を測定する方法
。

ＯＤ　　特公昭５９−２３９０４号公報第１７図に示す
ように、互いに独立して揺動し、ロールＲに対して付勢
された一対の開閉アーム５２をダミーバーに取付け、ロ
ールにより押し込まれる開閉アームの変位量をセルシン
等の回転角センサー５３で検出し、この回転角を変換し
てロールギャップ量を測定する方法。測定された回転角
はワイヤレス等により信号変換装置５４に送られ、デー
タ処理装置５５でデータ処理されて記録部により出力さ
れる。

ＧｉＤ　　特公昭５４−２３３３７号公報渦電流方弐の
変方式ンサーをダミーバーリンクの中央部に表裏一対で
設置し、ロールまでの距離を連続的に測定し、最小値を
測定値とする方法。

（財）特公昭６０−４６６４３号公報特別の形状の測定装置を用いてロール３本の位置測定を
行ない、ロール設定値と実測のロール位置との比較によ
り異常またはロールアライメントの誤差を測定する方法
。

くこの発明が解決しようとする課題〉前述の（ｉ）、Ｇｉ）の接触式の測定器の場合、可動部
があるため、可動部に異物の混入等があり、測定不良の
原因となっている。また、ロールと測定子の接触により
測定子が摩耗して測定精度の劣化をきたす問題がある。

また、（ｉ）、ＯＤの従来方式の場合、原理的にみて必
ずしも真のロールギャップを測定していると言えない場
合がある。

（ｉ）の方式の場合、測定子がロール中心間軸が正確に
垂直の時、初めて真の測定値が測定できるが、第１６図
に示すように、ダミーバーのリンク等はその構造上、傾
斜角θで傾斜した状態で測定されることが多く、この場
合には近似値を測定していることになる。

また、（ｉｉ）の方式の場合、第１８図に示すように、
ロールギャップがロール毎に一定である場合には、測定
系のθが変化しても開閉アーム５２の形状を考慮するこ
とにより、その変動を吸収することができるが、（Ｂ）
のようにロールギヤツブが異なる時にはθが変化すると
同一のロールギャップ値であっても測定値が変化してし
まい、正確な値が出ない。

ＯｉＤの非接触式の測定器の場合も、（１１）の場合と
同様に真のロールギャップの測定が難しい。

（ロ）の場合には、１本のロール測定に、５本捏のロー
ルにまたがった装置を固定して測定し、次のロール測定
時には装置を移動させる必要があり、非常に手間のかか
る作業となり、短時間の段取替え等に利用できない。

この発明は、前述のような問題点を解消すべ（なされた
もので、その目的は、接触・可動部分をなくすことによ
り異物・摩耗等による測定精度の劣化を防止することが
できると共に、比較的簡単な構成により測定系の傾斜に
よる誤差を解消してロールギャップ値を正確に測定し得
るロール対間隔測定方法およびその装置を提供すること
にある。

〈課題を解決するための手段〉本来ロールギャップを正確に測定するには、ロールと測
定器の相対位置関係が判明していないと求めることがで
きないが、悪環境下に設置されるダミーバーに測定器を
設けて精密な相対位置の測定を行なうことは非常に困難
である。

また、ダミーバーに設置しない場合においても、ロール
間隔１本単位で固定して測定するには、ロールギャップ
そのものがせいぜい３００ｒｆｆｆＩＩ程度しかないな
どから非常に時間を要し現実的でない。

そこで、本発明は、ロール配列と測定器の相対座標系を
２段の距離計システムにより知ることにより、近似的に
測定できたロールギャップ値を真のロールギャップ値に
補正しようとするものであり、第１図、第２図に示すよ
うに、ロールキャビティ内を移動するダミーバーまたは
専用測定治具などの移動体Ｍに、非接触式距離計１をロ
ール対の各ロールに対向させて、かつ移動方向に一対で
配設すると共に、移動体Ｍの傾斜を検出する傾斜計３を
設け、前記非接触式距離計１によりロール外周との距離
を同時に連続測定し、この距離測定値の極小値を求める
と共に、極小値付近の距離測定近似値を、傾斜計３から
の傾斜角θとロール径ｒにより補正してロールギャップ
値を得るようにしたものである。

このような方法を実施する装置は、ロールキャビティ内
を移動する移動体Ｍに、ロール対の各ロールに対向させ
て、かつ移動方向に一対で配設され、ロール外周までの
距離を検出し得る非接触式距離計１と、移動体Ｍに設け
られ、移動体Ｍの傾斜を検出し得る傾斜計３と、前記非
接触式距離計１と傾斜計３からの検出値を格納するデー
タ処理装置６と、データ処理装置６の測定データを補正
、演算するデータ解析装置１２から構成する。

距離計１は、接触代でも可能であるが、可動部分をなく
し摩耗等による測定精度の劣化を防止し、またメンテナ
ンス性を考慮すると非接触式がよい。非接触式として、
レーザ方式、渦流方式、超音波方式などがあるが、渦流
方式はロールの摩耗亀裂等により経済的影響を受けるた
め精度的に良（なく、超音波方式は雰囲気温度の影響が
あるので温度補正を要するため、レーザ方式が好ましい
。また、オンライン（鋳込開始時）で測定する場合には
、スプレー等の影響があるので、防水処理が必要である
。通常の場合においてはパージを行なえば充分測定がで
きる。

データ処理装置６は、この内部で演算できるものであれ
ばよいが、スペース的な制約などからデータの収集ない
しはデータ加工（平均処理）してワイヤレス等で出力す
るまでにとどめるのが良い。

実施例では、データ収集のみを行ない、フロンピーヘデ
ータ出力させ、測定完了でフロッピーを取り出し、デー
タ解析装置１２により演算させ出力する方式とした。

また、ダミーバー設置の場合には、電源の供給がやりに
くいため、バッテリ方式とするのが好ましい。この場合
、ダミーバーが測定開始点に達すると電源をＯＮにする
スイッチ、センサーを設けておく。

〈作　用〉非接触式距離計ＩＡ、〜ＩＢｚにより近似的にロールギ
ャップが求められる。移動体Ｍの中実軸とロール中心間
を結ぶ線が完全に垂直であれば、測定近似値の極小値が
そのまま真価となる。

通常は垂直という保証はないので、極小値付近の距離測
定近位値を傾斜角とロール径により真のロールギャップ
値に補正する。極小値付近の一つのデータを用いてもよ
いが、異常値を除外するため数〜数十のデータを用いる
のが好ましい。

補正は次のような関係によりなされる。すなわち、第３
図に示すように、ある任意の点で○系のロールＲに対し
て、β３、！２、θが判明したとすると、ロール外周上
の座標は（ｘ−ａ）２＋　（ｙ−ｂ）２＝ｒ２で表わさ
れるから、ロール周上のＰ、（ｘ＋＋ｙ＋）、Ｐ２　（
Ｘｚ、Ｖｚ）は１１．１２、θより表わすことができ、
ロール半径ｒが判明していれば、点○、○“　が判明し
て相対位置が把握できることになる。これにより、正確
なロールギャップ値が測定できなくても、測定近似値を
補正することにより正確なロールギャップ値を得ること
ができる。

く実　施　例〉以下、この発明を図示する一実施例に基づいて説明する
。第５図ないし第７図に示すように、ダミーバーの単位
リンクまたは測定専用治具などの移動体Ｍに、レーザ距
離計１、距離計変換器２、傾斜計３、圧力検出器４をロ
ール軸方向に一列に配設すると共に、移動体移動方向に
間隔をおいて、フロッピーディスク５が収納されるデー
タ処理装置６、信号変換器７・リセットＰＢ８・充電用
端子９を有するシーケンサ−１０、バッテリーＩＩを配
設する。また、オフラインには、データ解析装置１２、
ロギング１３を設置する（第４図参照）。

レーザ距離計１は、移動体移動方向に一対とし、上ロー
ルと下ロールを測定可能に、またロールキャビティの幅
方向の中央部と両端部を測定可能に設置する。また、検
出ビームが移動体Ｍの中実軸と直交するようにする。傾
斜計３は、移動体Ｍの鉛直に対する傾斜角を検出するセ
ンサーであり、移動体Ｍがロールキャビティ内を約９０
°以上傾転することから、検出範囲をカバーすべく（検
出精度を高めるべく）、１５゜用と７５°用の二つを用
いる（第８図参照）。

以上のような構成において、各個を次のように設定する
と、以下に示す補正式が成立する（第９図参照）。

！１　：１系距離計のロールギャップ値！２　：２系距
離計のロールギャップ値ｂ１、ｂｌｏ　：１系距離計の
実測値ｂ２、ｂ２’：２系距離計の実測値 θＩ　：センサー系の傾斜角 θ２　：ロール系の傾斜角ｒ、ｒ’：ロール半径ａ：１系センサーと２系センサーとの距離Ｌ：真のロー
ルギャップ値 θ−θ２−（π／２−θＩ）　　　　・、・・・　（０
）Ｌ十ｒ　＋　ｒ’　＝　−ｒ’ｃＯｓαｌ’十ｒｃｏ
ｓ　αｔ　＋１．　ｃｏｓθ・・・・・（１）ｆＩｓｉ
ｎ　θ−−ｒｓｉｎ　αＩ＋　ｒ　’ｓｉｎα＋’　　　＝・・・（２）Ｌ＋　ｒ
　＋　ｒ’　　＝　−ｒ’ｃＯｓｔＪ’＋ｒｃｏｓ　α
ｚ＋ｆｚｃｏｓ　θ　・・・・・　（３）１２ｓｉｎ　
θ＝−ｒｓｉｎαｚ＋ｒ　’ｓｉｎα２’　　・・・・・（４）（ｂ＋　　
　ｂｚ）”＋ａ” ・　　　　　α蔦　−α２＝２　ｒｓｔｎ　　（）　”＝　　（５）測定値：θ、
２□、ｆｅｚ、ｂ、、ｂｚ、ｂ＋’　、ｂｚ。

定数値：ｒ、　　ｒ’、ａ未知数：Ｌ、α８．α１゛、α２．α２゛テイラー展開 α２　　α４００３“＝１　２　＋　　“４ｊ　　　””’“なお、
ロール系の傾斜角θ２は、上下ロールの中心点を結んだ
線の水平に対する角度であり、各ロール対について予め
算出される一定の値である。

測定は、鋳込開始前に治具を移動させて、または鋳込開
始時のダミーバーの挿入もしくは引抜と同時に行ない、
測定データをフロッピーディスク５に収納し、データ解
析装置１２で次のように処理する（第１１の参照）。

（１）　　レーザ距離計１の測定値は、第１０図に示す
ようになり、最初に（ｉ！、ｌ＋Ｉ！、２）の極小値。

を求める。この極小値がロールギャップ測定近似値にな
る。

（１ｉ）　　この極小値により何本目のロールギャップ
を測定しているか判断される。

ＧｉＤ　　何本目のロールかが判明すると、測定近似値
に対して補正をかけ真価を計算する。

計算式は前述の（０）〜（６）式による。ここで、未知
数は５つあるので、（１）〜（６）弐の関係式で解くこ
とができる。但し、これらの関係式は必ずしも演鐸的に
解くことはできないので、近似式により解くのが最も良
い。

まず最初にティラー展開（θ、α、α゛は小さいとする
）により多項式近似を行なって多元多項式とし、さらに
αの１元高次連立方程式に直す。次いで、ニュートン・
ラプソンの近似法（近似値をＸ、とし、Ｘ４＋＋　＝＝
）（、ｆ　（Ｘｉ　）／ｆ”（Ｘ、）を繰り返す反復法
）等によりαを求める。αが求められれば、これらから
Ｌが求められる。

（ロ）　これらの計算は、極小値付近において、数デー
タル２０データ程度行ない、異常値のスクリーニングを
行なう。この異常値は、ロールが局部的にみると、必ず
しも円形になっていず、若干のひずみ（亀裂、へこみな
ど）があるために発生するもので、基本的には３δ以外
は除外する。残りの補正値の平均値をロールギャップ値
とする。

第１２図に示すのは、本発明方式と従来方式（差動トラ
ンス方式）の計測値を比較したグラフであり、本発明に
よれば測定精度が確実に向上しているのがわかる。数値
的には手測定を正とすると、従来方式（差動トランス）：３６−１．３皿本発明方式
（レーザ距離計）：３６−０．２皿また、測定精度が向
上したことにより、スラブ品質の向上がみられ、疵発生
率が減少した（第１３図参照）。

さらに、測定時間も従来方式では約３０分かかっていた
のが、本発明では非接触式であるため、１０分間（単独
装置の場合）で測定が可能となった。また、本装置にか
かる保守工数についても、従来およそ２工数／月かかっ
ていたものが、０．２４工数／月に減少した。

なお、本発明の装置を用いてロールアライメントの測定
も精度良く行なうことができる。

第１４図に示すように、原点を０点、測定点のそれぞれ
をＯｌ、０□、０３とし、さらにロール上の測定点をＰ
。〜Ｐ３とすると、ｒ＋”　−（Ｘ　　ＸＩ）２＋　（ｙ　）’＋）２＝（
１’）ｒ２Ｚ−（ｘ−χ２）２−（ｙ−ｙ２）２・・（
２゛）（１゛）より（３゛）より（ｘ＋、ｙ＋）が、（４゛）より（χ２＋
　ｙ　ｚ）が求まる。これによりロール間距離りは、Ｌ
−（ＸＩ−Ｘｚ）２＋　（３’＋　　３’ｚ）２０一ル
間の傾きθ３は、 θ３−θ＝ａｒｃ　ｔａｎ　　（）Ｘｌ　　　　　Ｘｚ、°、θ３−θ＋ａ　ｒｃ　ｔａｎ　（０′９１）ＸＩ
　　　　　Ｘ２より求まる。

〈発明の効果〉前述のとおり、本発明は、非接触式距離計を移動体移動
方向に二段に設けると共に、傾斜計により移動体の傾斜
を検出し、極小値付近の距離測定近似値を傾斜角とロー
ル径により補正してロールギャップ値を得るようにした
ため、次のような効果を奏する。

（ｉ）　　比較的簡単な構成により測定系の傾斜による
誤差を解消でき、ロールギャップ値の測定精度を大幅に
向上させることができる。これにより連続鋳造設備の保
守管理基準に対する良否判定が容易に行え、スラブ品質
の向上を図ることができる。

Ｇｉ）　　非接触式であるため、接触・可動部分がなく
異物・摩耗等による測定精度の劣化を防止することがで
きる。

ＧｉＤ　　各ロールの正確なロール位置値を短時間に容
易に測定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置を示す概略図、第２図は本発明の
方法を示すフローチャート、第３図は本発明の測定点、
位置関係を示す概略図、第４図、第５図は本発明の一実
施例を示す全体概略図、平面図、第６図、第７図は第５
図のＶｌ−■線断面図、■−■線断面図、第８図は傾斜
計を示す概略図、第９図は補正計算例を示す概略図、第
１０図はローラエプロンと距離計測定値の関係を示す説
明図、第１１図は一実施例のフローチャート、第１２図
は従来と本発明のロールギャップ値を示すグラフ、第１
３図は疵発生率を示すグラフ、第１４図はロールアライ
メントの測定例を示す概略図、第１５図は従来の測定子
による測定を示す概略図、第１６図はその作動状態を示
す概略図、第１７図は従来のアームによる測定を示す概
略図、第１８図はその作動状態を示す概略図である。１・・・レーザ距離計、　２・・・距離計変換器３・・
・傾斜計、　　　　４・・・圧力検出器５・・・フロッ
ピーディスク６・・・データ処理装置、７・・・信号変換器８・・・
リセッ）ＰＢ、　９・・・充電用端子１０・・・シーケ
ンサ−１１１・・・ハンテリー１２・・・データ解析装
置、１３・・・ロギング第１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ロールキャビティ内を移動する移動体に、非接触
式距離計をロール対の各ロールに対向させて、かつ移動
方向に一対で配設すると共に、移動体の傾斜を検出する
傾斜計を設け、前記非接触式距離計によりロール外周と
の距離を同時に連続測定し、この距離測定値の極小値を
求めると共に、極小値付近の距離測定近似値を、前記傾
斜計からの傾斜角とロール径により補正してロールギャ
ップ値を得ることを特徴とする連続鋳造用ロール対間隔
測定方法。
（２）ロールキャビティ内を移動する移動体に、各ロー
ルに対向させて、かつ各ロール毎に移動方向に一対で配
設され、ロール外周までの距離を検出し得る非接触式距
離計と、前記移動体に設けられ、移動体の傾斜を検出し得る傾斜計と、前記非接触式距離計と傾斜計からの検出値を格納するデータ処理装置と、このデータ処理装置の測定データを補正、演算するデータ解析装置から構成されていることを特徴
とする連続鋳造用ロール位置測定装置。