JPH10263657A - ロールプロフィルの測定方法及び測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】圧延中にオンラインでロールプロフィル測定を
行う場合であってもロールプロフィルの計測結果からワ
ークロールの水平撓み分を相殺したサーマルクラウンお
よび摩耗プロフィルを精度良く測定する。 【解決手段】圧延機１の出側及び入側に対し、水平方向
で対向してプロフィルセンサ４ａ，４ｂが配設されてい
る。この二つのセンサ４ａ，４ｂは、ワークロール２の
軸Ｐを挟んだ対称位置に設置され、測定した距離信号を
演算装置５に供給している。演算装置５では、対をなす
両プロフィルセンサ４ａ，４ｂからの信号について、入
側センサ４ｂの測定結果と出側のセンサ４ａの測定結果
とを加算した後に２で除して平均を求め、その平均値を
サーマルクラウンと摩耗の合成プロフィルの測定結果と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、板クラウンおよび
形状の予測精度の向上を可能とする、ロールプロフィル
の測定方法及び測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧延材の板幅方向における板厚精度に対
する要求は年々厳しくなっており、板クラウンの予測モ
デルを使用する圧延操業においては、かかる予測モデル
の精度を高めることが極めて重要になってきている。そ
して、板クラウンの予測には圧延時におけるワークロー
ルのプロフィルを予測する必要がある。

【０００３】従来においては、ワークロールのプロフィ
ルを予測するモデルが使用されていた。つまり、実際に
ワークロールのプロフィルを測定するのではなく、予め
計算によりワークロールのプロフィルを推定し、その推
定したプロフィルを使用していた。

【０００４】ここで、上記ワークロールのプロフィル予
測モデルは、サーマルクラウンとロール摩耗の予測モデ
ルに分けられ、サーマルクラウンの予測モデルは圧延中
の圧延材からの熱伝導、塑性加工発熱、摩擦発熱から差
分による熱伝導モデル等によって、また、ロール摩耗の
予測モデルは、圧延長さ、圧延荷重、ロール径、ロール
材質から実績を踏まえて求められる。

【０００５】しかしながら、これらのモデルにおいて
は、各種の係数、物性値などを実際の圧延に即した値に
調整するのは困難であり、予測モデルによるロールプロ
フィルの推定精度は満足できる段階ではない。

【０００６】一方、ワークロールのサーマルクラウン、
および摩耗を圧延中、または、圧延インターバル中にロ
ールプロフィルセンサで直接計測する方法も種々検討さ
れている。ワークロールのプロフィルが精度良く測定可
能であれば、ロールプロフィルの予測モデルは不要なも
のとなるからである。

【０００７】このとき、ロールプロフィルセンサによる
計測は、圧延機の構造上、ほぼ水平線方向からの計測と
なる。そして、図８に示すようにワークロール２とバッ
クアップロール３との中心軸が互いに水平方向（パスラ
イン方向）にオフセットされている場合、圧延中はワー
クロール２が水平方向に撓むため、圧延中に計測を行っ
た場合、ロールプロフィルの計測結果はワークロール２
の上記水平方向の撓み分を含んだものとなってしまう。
ここで、図８中、４はプロフィルセンサを示し、計測し
た信号を演算装置５に供給している。

【０００８】このロールプロフィルの測定結果からロー
ルの水平撓み分を取り除いてロールプロフィル測定の精
度を向上させる従来の方法としては、例えば、特公平６
−５９４８７号公報に示される方法がある。この方法
は、弾性変形理論に基づいてロールの撓みを算出するも
のである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようなロールプロフィルの測定方法であっても圧延材や
ロールの性状等で変わり得る圧延荷重等の調整項目を必
要とする方式であり、材料物性値等が適切でない場合に
は計算誤差を生じる。

【００１０】また、サーマルクラウンや摩耗の形態によ
り、ワークロール２とバックアップロール３の線圧分布
が異なったものとなるため、水平方向の撓み量も異なっ
たものとなるが、これらが考慮されていない。

【００１１】さらには、近年クラウンの制御能力向上の
ため、上下ロール２を互いにクロスさせて圧延する圧延
機が採用されつつあるが、図９に示すようなロールクロ
ス圧延機においては、ワークロール２に作用する水平力
は軸方向に沿って非対象な分布となり、水平撓みの軸方
向分布も複雑なものとなる。そのため、従来、未だに水
平撓みの計算精度は向上せず、ロールプロフィルの計測
結果を板クラウンの予測に使用できない状況にある。

【００１２】このとき、ロールプロフィルの測定結果に
水平撓みにともなう誤差が乗らないように圧延インター
バル中に測定を行えばこれらの問題は生じないが、ロー
ルプロフィルセンサをロール軸と平行に移動して測定す
る形式では測定時間がかかるため、生産性を阻害してし
まう。また、冷間圧延では一般に圧延材の端部同士を溶
接して連続的に圧延を行う場合が多いため、圧延中にお
けるロールプロフィルの測定が要求される。

【００１３】本発明は、これらの問題点に着目してなさ
れたもので、圧延中にオンラインでロールプロフィル測
定を行う場合であっても、ロールプロフィルの計測結果
からワークロールの水平撓み分を相殺したサーマルクラ
ウンおよび摩耗プロフィルを精度良く測定できるロール
プロフィルの測定方法及び装置を提供することを課題と
している。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明のロールプロフィルの測定方法は、圧延中
にロールプロフィルを測定する方法であって、測定対象
のロールの中心軸を挟んで対向させて圧延機の入側およ
び出側にそれぞれロールプロフィルセンサを配置し、そ
の対をなす二つのプロフィルセンサによる測定結果の平
均をとることで、圧延中に生じる撓み分を相殺した後の
ロールプロフィルを求めることを特徴とするものであ
る。

【００１５】また、請求項２に記載のロールプロフィル
の測定装置は、圧延中にロールプロフィルを測定する測
定装置であって、測定対象のロールの中心軸を挟んで対
向配置する一対のロールプロフィルセンサと、その対を
なす二つのプロフィルセンサから供給された測定信号の
平均を求めることで圧延中に生じる撓み分を相殺した後
のロールプロフィルを演算する演算装置とを備えること
を特徴とするものである。

【００１６】従来のように、ロールに対して周方向一か
所からのみ計測してもロールは回転しているのでロール
の周方向全周のプロフィルは測定可能ではあるが、撓み
はロールの回転には追従していないので、当該一方向か
らの測定のみでは直接、撓み分の測定はできない。この
ため、上記従来例では材料の物性等の起因する調整項を
必要とするが、本発明は、その調整項を不要にし且つ精
度よく撓みを求めるものである。

【００１７】即ち、本発明においては、圧延機の入側及
び出側に、測定対象のロールの中心軸に軸対称に設置さ
れた二つのロールプロフィルセンサを設置して、軸対称
位置のロールプロフィルを測定すると、測定したいサー
マルクラウンおよびロール摩耗に応じたロールプロフィ
ルに混在するワークロールの水平撓み分は、入側のセン
サの計測と出側のセンサの計測とでは逆符号で加算され
ている。

【００１８】このため、入側のセンサの測定結果と出側
のセンサの測定結果との平均を取ることで、ワークロー
ルの水平成分の撓み分が相殺されたサーマルクラウンと
摩耗プロフィルによる合成プロフィルが求められる。

【００１９】ここで、ロールの中心軸に対して軸対称に
上記二つのセンサを設定して、入側のセンサの測定結果
から出側のセンサの測定結果を減算して、２で除したも
のがワークロールの水平撓み分になる。

【００２０】なお、入側および出側の各センサは必ずし
も水平方向（パスライン方向）から測定する必要はな
く、対向配置した両センサを結ぶ線が側面視で上下に傾
いていてもよい。

【００２１】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態の圧
延機及びプロフィル測定装置の関係を示す概略構成図で
ある。

【００２２】圧延機１は、４ロール圧延機であって、上
下の各ワークロール２がバックアップロール３に対し圧
延材のパスライン方向（搬送方向）後方にオフセットし
て設定されている。図１中、Ｌはパスラインを表してい
る。

【００２３】そして、各ワークロール２毎に圧延機１の
出側及び入側に対し、それぞれ水平方向で対向してプロ
フィルセンサ４ａ、４ｂが配設されている。本実施形態
では、上記プロフィルセンサ４ａ、４ｂは、非接触式の
超音波距離計から構成されているとするが、レーザ距離
計や接触式の荷重計その他の周知のプロフィルセンサが
採用可能である。但し、対象とする工程が熱間圧延工程
である場合には、圧延部に対して水や油等が噴射される
など測定環境が悪いため、噴射される水等を利用可能な
上記非接触式の超音波距離計が有利である。

【００２４】上記各ワークロール２のプロフィルを測定
する二つのセンサ４ａ、４ｂは、図２に示すように、ワ
ークロール２の中心軸Ｐを挟んだ対称位置に設置され、
測定した距離信号を演算装置５に供給している。

【００２５】ここで、上記各ロールプロフィルの計測
は、従来と同様に、ロール軸Ｐ方向全域について行う。
つまり、上記図２では、各出側及び入側のセンサ４ａ、
４ｂを、それぞれロール軸Ｐ方向に一つしか図示してい
ないが、実際には、当該ロール軸Ｐ方向に沿って所定間
隔毎に複数配置してロール軸Ｐ方向に沿って計測できる
ようにしたり、当該センサ４ａ、４ｂをロール軸Ｐと平
行に移動可能としてロール軸Ｐ方向全域について計測可
能となっている。

【００２６】演算装置５では、対をなす両プロフィルセ
ンサ４ａ、４ｂからの信号について、入側センサ４ｂの
測定結果と出側のセンサ４ａの測定結果とを加算した後
に２で除して平均を求め、その平均値をサーマルクラウ
ンと摩耗の合成プロフィルの測定結果とする。

【００２７】ここで、上記加算を行う両センサ４ａ、４
ｂからの信号は、ロールの中心軸Ｐに対して対称位置の
信号同士で行う。また、演算装置５は、求めた合成プロ
フィルの測定結果を、上記圧延機１の圧延制御（圧下制
御、ベンディング制御等）の情報として当該圧延機１の
制御装置（図示せず）に供給したり、オンラインロール
グラインダ（図示せず）へ供給して、上記合成プロフィ
ルの測定結果を基に上記制御装置やオンラインロールグ
ラインダを制御することにより、圧延中にワークロール
２のプロフィル調整が可能となる。

【００２８】このように、本実施形態では、対をなすプ
ロフィルセンサ４ａ、４ｂからの信号の平均をとるだけ
で、材料の物性等に影響されることなく、圧延中にワー
クロール２に生じている水平成分の撓みが除去されて、
サーマルクラウン及び摩耗によるロールプロフィルを精
度良く計測することができる。

【００２９】この結果、演算を簡易にしつつも従来より
も精度良くサーマルクラウン及び摩耗によるロールプロ
フィルが測定可能となる。さらに、図９に示すように、
クラウン制御能力の向上のために、上下ロールを互いに
クロスさせて圧下するような場合にように、ワークロー
ル２に作用する軸Ｐ方向の水平力が非対称であっても、
簡易且つ精度良く、撓み分を除去したロールプロフィル
を測定することができる。

【００３０】ここで、上記実施形態においては、対をな
すセンサ４ａ、４ｂを水平に対向配置した例で説明して
いるが、これに限定されない。例えば、図３に示すよう
に、側面視で上下方向に斜めに傾けて二つのセンサ４
ａ、４ｂを対向配置させてもよい。要は、二つのセンサ
４ａ、４ｂがロールの中心軸Ｐを挟んで軸対称に対向配
置させればよい。

【００３１】また、上記実施の形態では対向配置する二
つのセンサ４ａ、４ｂのロール軸Ｐからの距離が等しい
場合で説明しているが、他の設備との干渉を避けるため
に両センサ４ａ、４ｂとロール軸Ｐとの距離が異なる場
合には、その距離の相違分の補正をしたのちに平均をと
ればよい。要は、両センサ４ａ、４ｂがロールの中心軸
であるロール軸Ｐを挟んで対向配置されていれば問題は
ない。

【００３２】

【実施例】板クラウン制御のアクチュエーターとしてロ
ールクロス機構を有する圧延機１において（図９参
照）、上記実施形態で説明したように、圧延機１の入側
および出側にロールプロフィルセンサ４ａ、４ｂを対向
して配設させ、圧延中に計測をおこなった。

【００３３】ここで、圧延荷重は２０００ｔｏｎｆ、ロ
ールクロス角は１．０°である。このときの入側プロフ
ィルセンサ４ｂによる測定結果は、図４に示すようにな
り、出側プロフィルセンサ４ａによる測定結果は、図５
に示すようになった。

【００３４】そして、これらの結果からワークロール２
の水平撓みを求めた結果を図６に示す。これは、入側プ
ロフィルセンサ４ｂによる測定結果から出側プロフィル
センサ４ａによる測定結果を減算した後に２で除したも
のである。

【００３５】また、上記両測定結果を加算した後に２で
除して平均を求め、サーマルクラウン及び摩耗の合成プ
ロフィルを求めたところ、図７中の実線で示す結果を得
た。図７中破線は、非圧延時につまり撓みがない状態で
従来の方式で測定したものである。

【００３６】この図７から分かるように、両者は良く一
致しており、本発明によれば、圧延中であっても簡単な
手段で且つ水平方向の撓み分が確実に除去された状態で
サーマルクラウンおよび摩耗を精度良く測定することが
可能である。

【００３７】

【発明の効果】以上のように、本発明の測定方法及び測
定装置によれば、圧延中においても、簡易な方法によっ
てサーマルクラウンおよび摩耗を精度良く測定すること
が可能であり、したがって、板クラウンの精度向上に有
効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る圧延機及びプロフィ
ル計測装置を示す概略図である。

【図２】本発明の実施の形態に係るワークロールと各プ
ロフィルセンサとの関係を示す平面図である。

【図３】本発明の実施の形態に係る別のプロフィルセン
サの対向配置例を示す概略図である。

【図４】本発明に基づく入側のロールプロフィルセンサ
によるロールプロフィルの測定結果を示す図である。

【図５】本発明に基づく出側のロールプロフィルセンサ
によるロールプロフィルの測定結果を示す図である。

【図６】本発明に基づく測定方法に関するワークロール
水平撓み分を演算した結果を示す図である。

【図７】本発明に基づく撓みを除去したロールプロフィ
ルと非圧延中におけるロールプロフィルとの関係を示す
図である。

【図８】ロールオフセットにともなうワークロールの水
平撓み、及び従来の測定方法を示す概念図であって、
（ａ）は平面図を、（ｂ）は側面図を示す。

【図９】ロールクロス圧延機におけるワークロールの水
平撓み、及び従来の測定方法を適用した場合の概念図で
あって、（ａ）は平面図を、（ｂ）は側面図を示す。

【符号の説明】

１ 圧延機 ２ ワークロール ３ バックアップロール ４ａ、４ｂ プロフィルセンサ ５ 演算装置 Ｌ パスライン Ｐ ロールの中心軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今江 敏夫 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者 後藤 義人 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社千葉製鉄所内 (72)発明者 鈴木 真 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社千葉製鉄所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧延中にロールプロフィルを測定する方
   法であって、測定対象のロールの中心軸を挟んで対向さ
   せて圧延機の入側および出側にそれぞれロールプロフィ
   ルセンサを配置し、その対をなす二つのプロフィルセン
   サによる測定結果の平均をとることで、圧延中に生じる
   撓み分を相殺した後のロールプロフィルを求めることを
   特徴とするロールプロフィルの測定方法。
2. 【請求項２】 圧延中にロールプロフィルを測定する測
   定装置であって、測定対象のロールの中心軸を挟んで対
   向配置する一対のロールプロフィルセンサと、その対を
   なす二つのプロフィルセンサから供給された測定信号の
   平均を求めることで圧延中に生じる撓み分を相殺した後
   のロールプロフィルを演算する演算装置とを備えること
   を特徴とするロールプロフィルの測定装置。