JPH05312652A - 圧延ロール表面温度測定装置 - Google Patents

圧延ロール表面温度測定装置

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JPH05312652A
JPH05312652A JP4120670A JP12067092A JPH05312652A JP H05312652 A JPH05312652 A JP H05312652A JP 4120670 A JP4120670 A JP 4120670A JP 12067092 A JP12067092 A JP 12067092A JP H05312652 A JPH05312652 A JP H05312652A
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JP
Japan
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rolling roll
temperature
roll
measuring device
rolling
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JP4120670A
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English (en)
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Akinori Sagawa
顕範 寒川
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B38/00—Methods or devices for measuring, detecting or monitoring specially adapted for metal-rolling mills, e.g. position detection, inspection of the product
    • B21B38/006—Methods or devices for measuring, detecting or monitoring specially adapted for metal-rolling mills, e.g. position detection, inspection of the product for measuring temperature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B2267/00—Roll parameters
    • B21B2267/12—Roll temperature

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Radiation Pyrometers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 例えば熱間圧延ロール等の圧延ロールの表面
温度を正確に測定することができる測定装置を提供す
る。 【構成】 固定軸9と、固定軸9に長手方向に間隔を設
けて外装された2つの軸受71、72と、2つの軸受71、72
により回動自在に支持された金属スリーブ6とを備えた
圧延ロール表面温度測定装置であって、さらに、少なく
とも2つの軸受71、72の間の固定軸9に設けられた、金
属スリーブ6の内面の温度を測定する非接触方式の温度
センサ10を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば熱間圧延ロール
等の圧延ロールの表面温度測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】薄板の熱間圧延では、成品である熱延鋼
板に対して高い平坦度およびクラウン精度が要求され
る。ところで、熱間圧延を行うと被圧延材から伝播する
熱のため、熱間圧延ロールが熱膨張・変形する現象であ
る、いわゆるヒートクラウンが発生する。ヒートクラウ
ンが生じたままの状態で熱間圧延を続けると、成品の平
坦度およびクラウン精度を所定の値に確保できなくな
る。そこで、ヒートクラウン量を所定の値に補正する必
要があるが、従来は、圧延中にベンダその他の制御手段
を用いてヒートクラウン量の補正を行っていた。ヒート
クラウン量は熱間圧延ロールの温度の関数であるため、
ヒートクラウン量の補正を行うには、まず熱間圧延ロー
ルの温度を正確に把握しなければならない。
【0003】ところが、従来より、熱間圧延ロールの表
面温度の測定は容易でないため、実験データなどから予
め求めておいた予測式を用いることにより、ヒートクラ
ウン量の算出・推定を行っていた。この方法では、ヒー
トクラウン量の算出・推定にロール冷却水の水温やロー
ル表面状態の変化等の条件を用いていたが、例えば、ロ
ール冷却水の水温は季節により変動するといったよう
に、これらの条件は現実には様々な外乱因子に影響され
て一定しないため、予測式により算出されるヒートクラ
ウン量は実際のヒートクラウン量と一致せず、正確な推
定は困難であった。
【0004】近年に至り、圧延ロールの表面温度を直接
的に実測する技術が種々提案されている。圧延ロールの
表面温度を直接的に実測する技術、またはこの技術に類
する熱延鋼板の表面温度の測定技術として、温度セン
サを測温ロールの内部に埋め込んで測温ロールと熱延鋼
板とを接触させる技術と、温度センサを圧延ロールに
近接もしくは接触させて配置する技術とが知られてい
る。
【0005】測温センサを測温ロールの内部に埋め込
む技術 特開平2−255219号公報にはロール軸方向に沿って複数
の温度センサを周部に埋設した測温ロールを熱延鋼板に
接触させることにより熱延鋼板の温度測定を行う技術
が、実開平2−27538 号公報には補償導線が接触された
熱起電力発生部を設けた回転ロールを熱延鋼板に接触さ
せることにより熱延鋼板の温度測定を行う技術が、それ
ぞれ提案されている。
【0006】温度センサを圧延ロールに近接もしくは
接触させる技術 特開昭58−223027号公報には圧延ロール表面に気体を噴
出して冷却水を排除しながら圧延ロールに近接して設け
た熱放射線式温度センサにより圧延ロールの温度測定を
行う技術が、実開昭62−195729号公報にはロール軸線方
向に所要の間隔で温度センサ (ファイバースコープ) を
配設することにより圧延ロールの温度測定を行う技術
が、それぞれ提案されている。
【0007】図2は、実開昭62−195729号公報により提
案されたロール温度測定装置の一例を示す説明図であ
る。図2(a) は圧延ロール1の軸方向と直交する面の説
明図であり、図2(b) は側面図である。すなわち、圧延
ロール1に近接させてファイバースコープ5を圧延ロー
ル軸方向に複数設置し、ファイバースコープ5が検知し
た信号を信号処理回路 (図示しない) へ出力することに
より圧延ロール1の表面温度を測定するものである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】 温度センサを測温ロールの内部に埋め込み測温ロール
と熱延鋼板とを接触させる技術は、熱延鋼板の温度測定
を行う技術であるため、このままでは圧延ロールの温度
測定に利用することはできないが、この測温ロールを圧
延ロールとして用いること、すなわち圧延ロールの内部
に温度センサを埋め込むことにより圧延ロールの温度測
定を簡単に行うことができると一見考えられる。しか
し、これでは温度センサを埋め込んだ部分の機械的強度
が低下してしまい、圧延ロールとしての使用には耐えな
い。
【0009】また、この技術において、単に測定対象を
熱延鋼板から圧延ロールに変更することも考えられる。
図3は、特開平2−255219号公報により提案された板温
度測定装置を圧延ロール表面温度測定装置として転用し
た場合の構成の一例を示す説明図である。図3(a) はロ
ール軸方向と直交する面の断面図であり、図3(b) は図
3(a) のB−B断面図であり、図3(c) は温度センサ3
の出力を示すグラフである。すなわち、圧延ロール1に
接触するようにして温度センサ3を埋設した測温ロール
2を配置し、温度センサ3が検知した図3(c) に示す波
形の信号をスリップリング4を介して信号処理回路 (図
示しない) へ出力する。しかし、測定対象である圧延ロ
ール1の回転に伴って温度センサ3 (一般的には熱電
対) も回転してしまう。したがって、温度センサ3が圧
延ロール1と接触している瞬間は外乱の影響を受けずに
測定できるが、温度センサ3が圧延ロール1と接触して
次に接触するまでの間は温度センサ3の信号が途切れて
しまう(図3(c) 参照)。また、信号の取り出しにはス
リップリング4を介する必要があるためそのメンテナン
ス性の点で問題もある。そのため、測定精度を常時正常
な状態に維持することが容易ではなく、実用化は困難で
ある。なお、温度センサ3として放射温度計を用いるこ
とも考えられるが、この場合には先端部の光学系のメン
テナンス等も問題であった。
【0010】図2により例示したような、圧延ロール
1の表面に温度センサであるファイバースコープ5を近
接・配置させる技術では、測定対象の圧延ロール1とフ
ァイバースコープ5 (一般には放射温度計) とが接触し
ないため、ファイバースコープ5は固定したままでよい
が、圧延ロール1の表面との間に間隙が生じるためにロ
ール冷却水等による外乱が生じ易く、正確な測定は困難
である。ここに、本発明の目的は、例えば熱間圧延ロー
ル等の圧延ロールの表面温度を正確に測定することがで
きる測定装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】ロールの表面温度の計測
は、一般的には、バックアップロールではなくワークロ
ールに対して行う必要がある。本発明者は、前述のよう
に圧延ロールに温度センサーを直接的に埋め込むとロー
ル表面の機械的強度が低下し圧延そのものができなくな
ることに着目し、温度センサを圧延ロールに近接もしく
は接触させる技術を基本的な考え方として、さらに検討
を重ねた。
【0012】一方、圧延時の圧延ロールのヒートクラウ
ンの検討を目的とした場合には、圧延ロールが一周する
間の温度変化を連続的に測定することよりも時間経過に
伴う圧延ロール表面の平均温度を測定することが重要で
あり、温度センサの応答性はさほど高くなくともよいこ
とを知見した。本発明者は、以上の知見に基づいて、圧
延ロールの表面の平均温度の測定を目的として圧延ロー
ル表面温度測定装置について種々検討を重ねた結果、本
発明を完成した。
【0013】ここに、本発明の要旨とするところは、一
般には円柱状である固定軸と、この固定軸に長手方向に
間隔を設けて外装された少なくとも2以上の軸受と、少
なくとも2以上のこれらの軸受により回動自在に支持さ
れた金属スリーブとを備えた圧延ロール表面温度測定装
置であって、さらに、これら少なくとも2以上の軸受の
間の固定軸に設けられた、前記金属スリーブの内面の温
度を測定する非接触方式の温度センサを備えたことを特
徴とする圧延ロール表面温度測定装置である。
【0014】
【作用】以下、本発明を作用効果とともに詳述する。本
発明は、略述すれば、一般に円柱状である固定軸の少な
くとも一箇所に、非接触方式の温度センサを配置し、こ
の温度センサを挟むようにして固定軸に長手方向に間隔
を設けて少なくとも2以上の軸受を固定軸に外装し、こ
れらの軸受にさらに金属スリーブを外装して、構成され
ている。すなわち、温度センサは、金属スリーブの内面
を測温できるように固定されており、金属スリーブが被
測温材である圧延ロールと接触・回転したときに、固定
されたままの状態で、常に圧延ロールと接触した地点に
おける金属スリーブの内面の温度を測定できるように配
置される。なお、非接触式の温度センサは特定のものに
は制限されず、公知のものを適用できる。また、固定軸
の設置法等は本発明では何ら限定を要さない。
【0015】したがって、本発明によれば、温度センサ
および測定信号出力系を回動させる必要がないため、ス
リップリング等を用いる必要がない。また、測温素子と
して非接触方式の温度センサを用いているため、測定に
よる温度センサの損傷を心配する必要がない。さらに、
温度センサの測温部は金属スリーブの内面であって測温
部近傍は金属スリーブにより囲まれた部位であるため、
ロール冷却水等の外乱を受けることもない。したがっ
て、本発明によれば、圧延ロールの表面温度を連続的に
長時間にわたって高精度で測定することができる。
【0016】なお、このような構造の圧延ロール表面温
度測定装置では、直接的に圧延ロールの表面温度を測定
する場合に比較して応答性は悪化するものの、ロールの
測温の目的は前述のように圧延時の圧延ロールのヒート
クラウン量を計算するために圧延ロールの平均表面温度
を求めることにあるため、全く問題とはならない。逆
に、測温時の外乱が少ない分だけ、測定データの数値処
理が簡略化され易いという利点がある。さらに、本発明
を実施例を参照しながら説明するが、これは本発明の例
示であり、これにより本発明が限定されるものではな
い。
【0017】
【実施例】図1は、本発明にかかる圧延ロール表面温度
測定装置の一例の構造を示す説明図であり、同図(a) は
ロール軸方向と直交する面の断面図であり、同図(b) は
同図(a) のA−A断面図である。
【0018】本発明にかかる圧延ロール表面温度測定装
置は、円柱状の固定軸9と、固定軸9に長手方向に間隔
を設けて外装された2つの軸受71および72と、軸受71お
よび72により回動自在に支持された金属スリーブ6とを
備え、さらに、2つの軸受71および72の間の固定軸9に
は、金属スリーブ6の内面の温度を測定する非接触方式
の温度センサ10が設けられている。この本発明にかかる
圧延ロール表面温度測定装置が圧延ロール1に接触して
いる。なお、同図において、符号8は軸受内輪を示す。
【0019】すなわち、圧延ロール1からの熱を受ける
金属スリーブ6は、圧延ロール1の回転に伴って回転す
る。金属スリーブ6は、長手方向に間隔を設けて外装さ
れた2つのベアリング71、72を介して軸受内輪8および
固定軸9に回転自在に取り付けられている。2つの軸受
71および72の間の固定軸9には、非接触式の温度センサ
ー10が取り付けられる。そして、2つのベアリング71お
よび72の間から圧延ロール1と接触した地点における金
属スリーブ6の内面温度を測定する。
【0020】このような構成の本発明にかかる圧延ロー
ル表面温度測定装置を、実際の圧延機の1/3 縮尺のモデ
ル圧延機からなるテスト装置に組み込み、圧延ロールの
測温テストを実施した。装置の概要を図4に示す。同図
に示すように、上下対称な1対の圧延ロールからなる2
段圧延機の上側の圧延ロール13として、ロール内部を空
洞とし、そこへリボンヒータおよび温度計を組み込んで
温度コントロール可能としたダミー圧延ロールを用い
た。
【0021】上側の圧延ロール13の表面温度測定のた
め、本発明にかかる圧延ロール表面温度測定装置と、比
較例として、図2に示す非接触式温度計をロール表面に
近接して設置した圧延ロール表面温度測定装置 (比較例
1) および図3に示す熱電対を組み込んだ圧延ロール表
面温度測定装置 (比較例2) とを用いて、圧延ロール13
の表面温度をそれぞれ測定して、その結果を比較した。
さらに、ワークロールに冷却水をかけながらの測定も併
せて行い、各圧延ロール表面温度測定装置の測定精度に
対する外乱の影響も調査した。結果を図5および図6に
グラフにまとめて示す。図5は水冷を行わない場合を、
図6は水冷を行った場合をそれぞれ示す。
【0022】各測定装置を比較すると、非接触式温度計
をロール表面に近接設置した圧延ロール表面温度測定装
置 (比較例1) は、応答性が良いうえに連続的に圧延ロ
ールの表面温度を測定でき、その構造も簡単である。し
かし、圧延ロールへ冷却水をかけながら測定を行うとロ
ール表面への水の付着の影響により正確な測温ができな
くなる。また、測定後の調査によれば、温度センサの先
端部に設けられた光学系に汚れが認められ、長時間の測
定では耐久性やメンテナンス性の点で問題であった。
【0023】また、熱電対を組み込んだ圧延ロール表面
温度測定装置 (比較例2) は応答性に関しては最も優れ
るが、測定データにノイズが多く、また圧延ロールと熱
電対センサとが接触している瞬間しか測定できないた
め、測定データの取扱い・処理が面倒である。本発明に
かかる圧延ロール表面温度測定装置は、連続して測定可
能であり測定データにノイズがほとんど見られなかっ
た。また、構造が簡単であり冷却水を掛けながらの測定
でも水の影響を全く受けていない。さらに、測定後の調
査によれば、メンテナンス性は、センサが固定式であり
直接外部環境にさらされない密閉構造であるため比較例
よりも優れる。応答性は、比較例2には及ばないものの
特に問題となるほどではなく、圧延ロールの平均温度を
求めるには充分であった。
【0024】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
圧延ロールの表面温度を長時間にわたって簡単・確実に
測定することができ、この測定データに基づいて計算し
たヒートクラウンにより、高精度のクラウン制御を行う
ことができる等、熱間圧延における成品の寸法精度の向
上に多大な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる圧延ロール表面温度測定装置の
一例の構造の説明図であり、同図(a) はロール軸方向と
直交する面の断面図であり、同図(b) は同図(a) のA−
A断面図である。
【図2】実開昭62−195729号公報により提案されたロー
ル温度測定装置の一例を示す説明図である。図2(a) は
圧延ロール1の軸方向と直交する面の説明図であり、図
2(b) は側面図である。
【図3】特開平2−255219号公報により提案された板温
度測定装置を圧延ロール表面温度測定装置として転用し
た場合の構成の一例を示す説明図であり、図3(a) はロ
ール軸方向と直交する面の断面図であり、図3(b) は図
3(a) のB−B断面図であり、図3(c) は温度センサ3
の出力を示すグラフである。
【図4】圧延ロールの測温テストを実施した際に用いた
装置の概要を示す説明図である。
【図5】実施例において、各圧延ロール表面温度測定装
置の測定精度に対する外乱の影響も調査した結果を示す
グラフであり、測定時に圧延ロールの水冷を行わない場
合の結果を示す。
【図6】実施例において、各圧延ロール表面温度測定装
置の測定精度に対する外乱の影響も調査した結果を示す
グラフであり、測定時に圧延ロールの水冷を行った場合
の結果を示す。
【符号の説明】
1 : 圧延ロール 2 : ロール表面温度測定装置 3 : 温度センサ 4 : スリップリング 5 : 放射温度計 6 : 金属スリーブ 71 、72: 軸受 8 : 軸受内輪 9 : 固定軸 10 : 温度センサ 11 : 水冷ノズル 12 : 本発明にかかロール表面温
度測定装置 13 : 上側圧延ロール

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 固定軸と、該固定軸に長手方向に間隔を
    設けて外装された少なくとも2以上の軸受と、少なくと
    も2以上の前記軸受により回動自在に支持された金属ス
    リーブとを備えた圧延ロール表面温度測定装置であっ
    て、さらに、少なくとも2以上の前記軸受の間の前記固
    定軸に設けられた、前記金属スリーブの内面の温度を測
    定する非接触方式の温度センサを備えたことを特徴とす
    る圧延ロール表面温度測定装置。
JP4120670A 1992-05-13 1992-05-13 圧延ロール表面温度測定装置 Withdrawn JPH05312652A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009229073A (ja) * 2008-03-19 2009-10-08 Yazaki Corp 検出方法及び検出装置
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