JPH0954046A - 圧延ロールの光学式表面観察装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転中の圧延ロールの表面を水柱形成ノズル
による水柱を介して撮像し、得られた圧延ロール表面静
止画像によりロール表面状態をオンラインで観察する装
置において、水柱内に生じた気泡を速やかに水柱外に排
出し、気泡に邪魔されることなく正確に圧延ロールの表
面状態を観察できるようにすること。 【解決手段】 水柱形成ノズル２０は、ノズル本体２１
の先端に、樹脂線材よりなるブラシ繊維を繊維先端をノ
ズル前方に向けノズル先端口を囲むように植設して、圧
延ロール表面に向かう水の一部をその水柱外にブラシ繊
維同士の隙間より水漏れさせる気泡除去用ブラシ２２を
取り付けたものとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、圧延ロールの光
学式表面観察装置に関し、鋼板の熱間圧延工程におい
て、ロール冷却水が散水されながら回転している圧延中
の圧延ロールのロール表面を水柱形成ノズルによる水柱
を介してＣＣＤカメラ等の撮像装置によって撮像し、そ
の圧延ロール表面静止画像により圧延中のロール表面状
態をオンラインで観察してロール表面の肌荒れ状態を把
握できるようにした、圧延ロールの光学式表面観察装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】鋼板の熱間仕上げ圧延機における前段ス
タンドのワークロール（圧延ロール）の表面には、圧延
にともなって黒皮が生成する。この黒皮には亀甲状の微
細な割れが生じており、圧延条件によっては、この黒皮
が剥離しロール表面にクレータ状の凹みがロール周方向
に沿って帯状に生じ、図６に示すような、ロールバンデ
ィング（Ｒｏｌｌ Ｂａｎｄｉｎｇ）と呼ばれる肌荒れ
状態となる。このロールバンディングのような肌荒れが
生じたワークロールで圧延が行われると、その表面の凹
みが転写された部分が、後段スタンドのワークロールで
押圧され、鋼板にかみ込みスケール疵が発生する。

【０００３】このため、適宜、熱間仕上げ圧延機を止め
てスタンドからワークロールを引き出し、作業者による
ロール表面の直接目視検査を行い、ロールバンディング
のようなスケール疵発生の原因となる肌荒れがあると
き、あるいはロールバンディング発生の恐れのある肌荒
れのときにはロールの交換を行うようになされていた。
ところが、作業者の直接目視観察によるこのような検査
では、検査の都度、ワークロールの取り外し、組み込み
に多くの時間と労力を要し、生産性の低下を招くという
不具合があった。

【０００４】そこで、本出願人は、前記不具合を解消す
るために、ロール冷却水が散水されながら回転している
圧延中の圧延ロールのロール表面を、水柱形成ノズルに
よる水柱を介してＣＣＤカメラ等の撮像装置によって撮
像し、その得られたロール表面静止画像により圧延中の
ロール表面状態をオンラインで観察してロール表面の肌
荒れ状態を把握できるようにした装置を提案している
（特開平５−１０８８８号）。

【０００５】なお、潤滑油などによる汚れを含んだロー
ル冷却水の飛散によりＣＣＤカメラの視界が遮られるこ
とを防ぐために、水柱形成ノズルによって流動水で形成
した水柱を介してロール表面を撮像するようにしてい
る。

【０００６】図４は従来の圧延ロールの光学式表面観察
装置の要部の構成を示す構成説明図、図５は図４に示す
水柱形成ノズルの斜視図である。

【０００７】従来の光学式表面観察装置（光学式表面検
査装置）は、図４に示すように、圧延ロールＷの側に対
応する前面に窓部としての透明な窓ガラス板１ａが嵌め
込まれた箱形のハウジングボックス１と、その先端（前
端）を圧延ロール表面に近接させてハウジングボックス
１に装着され、加圧水が供給されてハウジングボックス
１の窓ガラス板１ａと圧延ロール表面との間に流動水に
よる水柱を形成する水柱形成ノズル３０と、ハウジング
ボックス１内に配設され、圧延ロール表面に窓ガラス板
１ａ及び水柱を通して照明光を照射するストロボ照明光
源としての環状キセノンランプ３と、ハウジングボック
ス１内に配設され、照明光が照射されている圧延ロール
Ｗの表面を窓ガラス板１ａ及び水柱を通して撮像する撮
像装置としてのＣＣＤカメラ２とを備えている。

【０００８】前記環状キセノンランプ３は、高輝度で閃
光時間が約１５μｓ程度と短いものであり、斜方照明を
行うべくＣＣＤカメラ２を取り囲むように設けられてい
る。ＣＣＤカメラ２は、複数のレンズを用いて開口数が
小さく焦点距離を長くした焦点深度の深いレンズ系を有
し、２次元配列されたＣＣＤ（Charge Coupled Device
）撮像素子を用いたものである。また、ハウジングボ
ックス１は、図示しない移動装置に取り付けられて支持
されており、圧延ロールＷに対して進退可能、かつ、圧
延ロールＷの長手方向（軸方向）に移動可能となされて
いる。

【０００９】前記水柱形成ノズル３０は、図５に示すよ
うに、ハウジングボックス１に後端側が取り付けられた
円筒状の案内部材３３と、この案内部材３３に前後方向
に摺動可能に嵌め込まれ、ハウジングボックス１の窓ガ
ラス板１ａと連通するノズル先端口（水噴出口）を有す
る円筒状のノズル本体３１と、このノズル本体３１を前
向きに付勢するとともに、案内部材３３に設けられた加
圧水供給管接続部３３ｂより加圧水が供給されたとき
に、この加圧水が圧延ロール表面に及ぼす力に基づく反
発力により、ノズル本体３１が圧延ロールＷの表面に対
して微小間隔ｄをあけて後退し得る付勢力を有するコイ
ルバネ３２とにより構成されている。

【００１０】そして、加圧水が水柱形成ノズル３０に供
給されると、ノズル先端口から水が噴出して圧延ロール
Ｗの表面と窓ガラス板１ａとの間に水柱が形成される。
そして、ノズル先端口から噴出される水が圧延ロール表
面に及ぼす力による反発力が、この例では、ノズル本体
３１のスカート状縁部３１ｂ及び環状接続部３１ａに主
に作用することにより、ノズル本体３１は、コイルバネ
３２の付勢力とつり合うまで所定寸法後退し、圧延ロー
ル表面から例えば約１ｍｍ程度の間隔ｄをあけて位置さ
れる。

【００１１】このようにして水柱形成ノズル３０により
水柱が形成され、ＣＣＤカメラ６により、ロール冷却水
が散水されながら例えば表面周速度２００ｍ／分程度で
回転している圧延中の圧延ロールＷのロール表面が、環
状キセノンランプ３の点灯（閃光）に同期して窓ガラス
板１ａ及び水柱を通して撮像され、そのロール表面静止
画像信号が図示しない信号処理装置に出力される。検査
員はモニタ表示された静止画像を見て圧延ロールＷの表
面状態を観察するようにしている。なお、ＣＣＤカメラ
２による観察視野（撮像視野）は、例えば、５ｍｍ×５
ｍｍである。

【００１２】図７は圧延ロールのロール表面静止画像の
一例をスケッチした図であり、圧延ロール表面の黒皮に
生じた亀甲状の微細な割れ（図７の（ａ）に示す）や、
黒皮が剥離してロールバンディングが発生した状態（図
７の（ｂ）に示す）を明確に把握することができる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の圧延ロールの光学式表面観察装置では、水柱を安定
に保持するために水柱形成ノズルのノズル先端と圧延ロ
ール表面との間隔を微小に設定するようにしたものであ
るから、水柱内に発生した気泡が水柱内で閉じ込められ
て排出され難く、水柱内に滞留する気泡により視界の一
部が遮られ、撮像装置によって気泡そのものが写し出さ
れて撮像が失敗することがあった。このため、圧延ロー
ルの表面状態を正確かつ確実に観察できないことがある
という欠点があった。

【００１４】そこでこの発明は、ロール冷却水が散水さ
れながら回転している圧延ロール表面を水柱形成ノズル
による水柱を介して撮像し、その得られたロール表面静
止画像により圧延中のロール表面状態をオンラインで観
察するに際し、水柱内に生じた気泡を速やかに水柱外に
排出し、水柱内の気泡による撮像の失敗を防止して気泡
に邪魔されることなく正確に圧延ロールの表面状態を観
察することができる圧延ロールの光学式表面観察装置を
提供することをその課題とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
のこの本発明による圧延ロールの光学式表面観察装置
は、窓部を有するハウジングボックスと、このハウジン
グボックスに装着され、回転している圧延ロール表面に
先端を近接させて加圧水を噴出し、前記ハウジングボッ
クスの窓部と圧延ロール表面間に水柱を形成する水柱形
成ノズルと、前記ハウジングボックス内に配設され、照
明光が照射されている圧延ロール表面を前記窓部及び前
記水柱を通して撮像する撮像装置とを備え、前記撮像装
置により圧延ロール表面静止画像を得る圧延ロールの光
学式表面観察装置において、前記水柱形成ノズルは、ノ
ズル本体の先端に、樹脂線材よりなるブラシ繊維を繊維
先端をノズル前方に向けノズル先端口を囲むように植設
して、圧延ロール表面に向かう水の一部をその水柱外に
ブラシ繊維同士の隙間より水漏れさせる気泡除去用ブラ
シを取り付けたものであることを特徴とするものであ
る。

【００１６】前記特徴を有する光学式表面観察装置にお
いては、圧延ロール表面に向かう水の一部は、気泡除去
用ブラシのブラシ繊維同士の隙間より水柱外に放射状に
水漏れする。この水漏れを生じさせることにより、水柱
内に発生した気泡は、ブラシ繊維側に引き寄せられて、
水漏れとともに水柱内から速やかに排出される。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながらこの発
明について説明する。図１はこの発明による圧延ロール
の光学式表面観察装置の全体構成を示す構成説明図、図
２は図１に示す水柱形成ノズルの斜視図である。ここ
で、前記図４に示される従来の装置と同一部分には図４
と同一の符号を付すことによりその説明を省略する。

【００１８】図１に示すように、この発明による光学式
表面観察装置は、ハウジングボックス１と、このハウジ
ングボックス１を圧延ロールＷに対して進退移動させる
とともに、圧延ロールＷの長手方向（ロール軸方向）に
移動させる移動装置４と、ハウジングボックス１に装着
された後述する気泡除去用ブラシ２２付きの水柱形成ノ
ズル２０と、ハウジングボックス１内に配設されたスト
ロボ照明光源としての環状キセノンランプ３と、ハウジ
ングボックス１内に配設された撮像装置としてのＣＣＤ
カメラ２と、このＣＣＤカメラ２により得られたロール
表面静止画像信号を記憶させる画像記憶装置としてのフ
レームメモリ６と、ロール表面静止画像信号を画像表示
する画像表示装置としてのＣＲＴディスプレイ７と、環
状キセノンランプ３の点灯に同期してＣＣＤカメラ２か
らのロール表面静止画像信号を取り込み、このロール表
面静止画像信号をＣＲＴディスプレイ７に与えて画像表
示させるとともに、必要に応じてフレームメモリ６に格
納する信号処理制御を行う信号処理装置５とにより構成
されている。８はロール表面静止画像表示用のイメージ
プリンタである。

【００１９】前記移動装置４は、圧延ロールＷの長手方
向に平行に設けられ、図示しないモータによって正逆回
転される送りねじ軸４ａと、送りねじ軸４ａの回転に従
って圧延ロールＷの長手方向に移動される移動ブロック
４ｂと、この移動ブロック４ｂの上面に設けられ、圧延
ロールＷに対して伸縮するピストンロッドでハウジング
ボックス１を支持するエアシリンダ４ｃとにより構成さ
れており、熱間仕上げ圧延機の圧延スタンド間に設置さ
れる。前記信号処理装置５、フレームメモリ６、ＣＲＴ
ディスプレイ７及びイメージプリンタ８は、検査室内に
設置される。

【００２０】前記水柱形成ノズル２０は、図２に示すよ
うに、円筒状をなすノズル本体２１の先端に気泡除去用
ブラシ２２を装着してなるものである。気泡除去用ブラ
シ２２は、環状の基材２２ａに、弾力性があり、かつ強
度の大きいプラスチック（例えばポリカーボネイト）製
樹脂線材よりなる多数のブラシ繊維２２ｂを、その繊維
先端をノズル前方に向けノズル先端口を囲むように円筒
状に植設してなるものである。気泡除去用ブラシ２２
は、基材２２ａに塗布した接着剤によりノズル本体２１
に取り付けられている。ノズル本体２１には、加圧水を
供給するための加圧水供給管（図示省略）が接続させる
加圧水供給管接続部２１ａが設けられている。

【００２１】次に、このように構成された圧延ロールの
光学式表面観察装置の動作を説明する。ロール交換作業
が終了し、圧延ロールＷとしてロール表面研削が施され
た新たなものが圧延スタンドにセットされ、ロール冷却
水が散水されながら熱間圧延が開始されると、まず、移
動装置４の図示しないモータによって送りねじ軸４ａを
回転させて、移動ブロック４ｂを圧延ロールＷの長手方
向における最初の観察対応位置に移動させる。次いでエ
アシリンダ４ｃのピストンロッドを伸長して、水柱形成
ノズル２０が装着されたハウジングボックス１を、圧延
ロールＷのロール表面に向けて予め定められた一定距離
前進させて位置決めする。

【００２２】水柱形成ノズル２０に加圧水が供給される
と、ハウジングボックス１の窓ガラス板１ａとロール冷
却水が散水されながら表面周速度２００ｍ／分程度で回
転中の圧延ロール表面との間に水柱が形成される。そし
て、検査員の操作で撮像指令信号が信号処理装置５に入
力にされると、信号処理装置５からの指令により環状キ
セノンランプ３が点灯され、この点灯に同期してＣＣＤ
カメラ２によって回転中の圧延ロールＷの表面が静止化
されたロール表面静止画像信号が得られる。

【００２３】この場合、水柱形成ノズル２０はその先端
に気泡除去用ブラシ２２を備えているので、図３に示す
ように、圧延ロール表面に向かう水の一部は、気泡除去
用ブラシ２２のブラシ繊維同士の隙間より水柱外に放射
状に水漏れＷＬする。この水漏れＷＬを生じさせること
により、水柱内に発生した気泡Ｂは、ブラシ繊維２２ｂ
側に引き寄せられて、水漏れＷＬとともに水柱内から速
やかに排出される。これにより、水柱内の気泡Ｂによる
撮像の失敗を防止して気泡Ｂに邪魔されることなく正確
に圧延ロールの表面状態を表す画像を得ることができ
る。

【００２４】ＣＣＤカメラ２からのロール表面静止画像
信号は、信号処理装置５を介してＣＲＴディスプレイ７
に与えられて、位置検出用のエンコーダによるロール端
部からの観察位置と撮像時刻とともに、ＣＲＴディスプ
レイ７に表示され、また、必要に応じてフレームメモリ
６に格納される。検査員は、モニタ表示されたロール表
面静止画像を見て圧延中の圧延ロール表面状態を観察
し、ロール表面の肌荒れ状態をオンラインで把握でき
る。

【００２５】このようにして、ハウジングボックス１を
圧延ロールＷの長手方向における所定の観察位置に順次
移動させ、ロール冷却水が散水されながら回転している
圧延ロールＷの表面が、水柱形成ノズル２０による水柱
を通してＣＣＤカメラ２によって撮像される。

【００２６】なお、ロール交換により圧延スタンドに表
面研削程度の異なる圧延ロールが新たにセットされて圧
延ロールのロール径が前回のものより変化したり、ある
いは圧下動作により圧延ロールが上下動したりして、ノ
ズル本体２１先端と圧延ロール表面との間隔距離が変化
した場合にも、水柱形成ノズル２０はその先端に可撓性
を有する気泡除去用ブラシ２２を備えたものであるか
ら、たとえ圧延ロールと接触してブラシ繊維部分が多少
曲がっても水柱を安定に保持することができ、水柱形成
ノズル２０と圧延ロール表面との間隔距離の調整が粗く
ても差し支えないという利点もある。

【００２７】

【発明の効果】以上述べたように、この発明による圧延
ロールの光学式表面観察装置によると、ロール冷却水が
散水されながら回転している圧延ロール表面を水柱形成
ノズルによる水柱を介して撮像し、得られた圧延ロール
表面静止画像により圧延中のロール表面状態をオンライ
ンで観察するようにした光学式表面観察装置において、
水柱形成ノズルはその先端に気泡除去用ブラシを取り付
けた構成にしたものであるから、水柱内に生じた気泡を
速やかに水柱外に排出することができる。これにより、
水柱内の気泡による撮像の失敗を防止して気泡に邪魔さ
れることなく、圧延中の圧延ロールの表面状態を正確に
オンラインで観察することができ、熱間圧延における圧
延ロール交換時期の適正化、熱間圧延における操業条件
の変化とロールバンディング発生状態との関係調査、及
び、熱延鋼板のスケール疵の低減のための操業条件の解
析に寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による圧延ロールの光学式表面観察装
置の全体構成を示す構成説明図である。

【図２】図１に示す水柱形成ノズルの斜視図である。

【図３】この発明に係る水柱形成ノズルの作用を説明す
るための説明図である。

【図４】従来の圧延ロールの光学式表面観察装置の要部
の構成を示す構成説明図である。

【図５】図４に示す水柱形成ノズルの斜視図である。

【図６】ワークロールの表面に発生したロールバンディ
ングの様子を説明するための説明図である。

【図７】圧延ロールのロール表面静止画像の一例をスケ
ッチした図であり、その（ａ）は圧延ロール表面の黒皮
に生じた亀甲状の微細な割れを示す図であり、（ｂ）は
黒皮が剥離してロールバンディングが発生した状態を示
す図である。

【符号の説明】

１…ハウジングボックス １ａ…窓ガラス板 ２…ＣＣ
Ｄカメラ ３…環状キセノンランプ ４…移動装置 ４
ａ…送りねじ軸 ４ｂ…移動ブロック ４ｃ…エアシリ
ンダ ５…信号処理装置 ６…フレームメモリ ７…Ｃ
ＲＴディスプレイ ８…イメージプリンタ ２０…水柱
形成ノズル ２１…ノズル本体 ２１ａ…加圧水供給管
接続部 ２２…気泡除去用ブラシ ２２ａ…基材 ２２
ｂ…ブラシ繊維 Ｗ…圧延ロール Ｂ…気泡 ＷＬ…水
漏れ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 窓部を有するハウジングボックスと、こ
   のハウジングボックスに装着され、回転している圧延ロ
   ール表面に先端を近接させて加圧水を噴出し、前記ハウ
   ジングボックスの窓部と圧延ロール表面間に水柱を形成
   する水柱形成ノズルと、前記ハウジングボックス内に配
   設され、照明光が照射されている圧延ロール表面を前記
   窓部及び前記水柱を通して撮像する撮像装置とを備え、
   前記撮像装置により圧延ロール表面静止画像を得る圧延
   ロールの光学式表面観察装置において、 前記水柱形成ノズルは、ノズル本体の先端に、樹脂線材
   よりなるブラシ繊維を繊維先端をノズル前方に向けノズ
   ル先端口を囲むように植設して、圧延ロール表面に向か
   う水の一部をその水柱外にブラシ繊維同士の隙間より水
   漏れさせる気泡除去用ブラシを取り付けたものであるこ
   とを特徴とする圧延ロールの光学式表面観察装置。