JPH07115139B2 - 連続鋳造用ロール対間隔測定方法・装置 - Google Patents

連続鋳造用ロール対間隔測定方法・装置

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JPH07115139B2
JPH07115139B2 JP13574090A JP13574090A JPH07115139B2 JP H07115139 B2 JPH07115139 B2 JP H07115139B2 JP 13574090 A JP13574090 A JP 13574090A JP 13574090 A JP13574090 A JP 13574090A JP H07115139 B2 JPH07115139 B2 JP H07115139B2
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正幸 相馬
外喜男 山本
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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に向かっ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。
(ii)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。
(iii)特公昭54−23337号公報 渦電流方式の変位セ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。
(iv)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。
〈この発明が解決しようとする課題〉 前述の(i)、(ii)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)、(ii)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
にロールギャップが異なる時には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。
(iii)の非接触式の測定器の場合も、(ii)の場合と
同様に真のロールギャップの測定が難しい。
(iv)の場合には、1本のロール測定に、5本程のロー
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くなされた
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300mm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、これらの距離測定値の中から移動
方向に一対の距離測定値の極小値を求め、この極小値あ
るいは極小値付近の距離測定値を距離測定近似値とし、
この距離測定近似値から、前記移動方向に一対の距離測
定値と前記傾斜計からの傾斜角θとロール径rとロール
ギャップ値Lとの幾何学的関係を表す式を用いて、ロー
ルギャップ値L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1と、前
記移動体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、このデータ処理装置
6の測定データを使用し、距離測定値の中から移動方向
に一対の距離測定値の極小値を求め、この極小値あるい
は極小値付近の距離測定値を距離測定近似値とし、この
距離測定近似値から、前記移動方向に一対の距離測定値
と前記傾斜計からの傾斜角θとロール径rとロールギャ
ップ値Lとの幾何学的関係を表す式を用いて、ロールギ
ャップ値Lを算出する手段を有するデータ解析装置12か
ら構成する。
距離計1は、接触式でも可能であるが、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時的影響を受けるた
め精度的に良くなく、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、フロッピーへデ
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1A1〜1B2により近似的にロールギャップ
が求められる。移動体Mの中央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
ま真値となる。
通常は垂直という保証はないので、極小値付近の距離測
定近似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O系のロールRに対し
て、l1、l2、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=r1で表わされるから、
ロール周上のP1(x1,y1)、P2(x2,y2)はl1、l2、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
O、O′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。
〈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、フロッピーデイスク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ー10、バッテリー11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の中央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、各値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)。
l1:1系距離計のロールギャップ値 l2:2系距離計のロールギャップ値 b1、b1′:1系距離計の実測値 b2、b2′:2系距離計の実測値 θ:センサー系の傾斜角 θ: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=θ−(π/2−θ) ……(0) L+r+r′=r′cosα′ +rcosα+l1cosθ ……(1) l1sinθ=−rsinα +r′sinα′ ……(2) L+r+r′=r′cosα′ +rcosα+l2cosθ ……(3) l2sinθ=−rsinα +r′sinα′ ……(4) 測定値:θ,l1,l2,b1,b2,b1′,b2′ 定数値:r,r′,a 未知数:L,α,α′,α,α′ テイラー展開 なお、ロール系の傾斜角θ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図参照)。
(i)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(l1+l2)の極小値を求める。この極小値を
構成する距離測定値l1およびl2がロールギャップ測定近
似値となる。
(ii)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。
(iii)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値を計算する。
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)式の関係式で解くこ
とができる。但し、これらの関係式は必ずしも演繹的に
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。
まず最初にテイラー展開(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xiとし、xi+1=xi−f
(xi)/f′(xi)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。
(iv)これらの計算は、極小値付近において、数データ
〜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):3δ=1.3mm 本発明方式(レーザ距離計):3δ=0.2mm 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O点、測定点のそれぞれを
O1,O2,O3とし、さらにロール上の測定点をP0〜P3とす
ると、 r1 2=(x-x1)2+(y-y1)2 ……(1′) r2 2=(x-x2)2+(y-y2)2 ……(2′) (1′)より (3′)より(x1,y1)が、(4′)より(x2,y2)が求ま
る。これによりロール間距離Lは、 ロール間の傾きθは、 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。
(ii)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。
(iii)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VI−VI線断面図、VII−VII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13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……リセットPB、9……充電用端子 10……シーケンサー、11……バッテリー 12……データ解析装置、13……ロギング

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項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、これらの距離測定値
    の中から移動方向に一対の距離測定値の極小値を求め、
    この極小値あるいは極小値付近の距離測定値を距離測定
    近似値とし、この距離測定近似値から、前記移動方向に
    一対の距離測定値と前記傾斜計からの傾斜角とロール径
    とロールギャップ値との幾何学的関係を表す式を用い
    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. 【請求項2】ロールキャビティ内を移動する移動体に、
    ロール対の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使用し、距離測定値
    の中から移動方向に一対の距離測定値の極小値を求め、
    この極小値あるいは極小値付近の距離測定値を距離測定
    近似値とし、この距離測定近似値から、前記移動方向に
    一対の距離測定値と前記傾斜計からの傾斜角とロール径
    とロールギャップ値との幾何学的関係を表す式を用い
    て、ロールギャップ値を算出する手段を有するデータ解
    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
    ロール対間隔測定装置。
JP13574090A 1990-05-25 1990-05-25 連続鋳造用ロール対間隔測定方法・装置 Expired - Lifetime JPH07115139B2 (ja)

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