JPH06258251A - 圧延ロールの表面検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 回転中の圧延ロールについて、その肌荒れの
度合い、及び圧延ロール表層部金属の劣化の度合いを知
る。 【構成】 回転している圧延ロールＷの外周面の像を撮
像装置20により撮像し、得られた圧延ロール表面静止画
像をＣＲＴディスプレイ33にて表示する。一方、渦電流
センサ41により、圧延ロールＷの圧延ロール表層部金属
の結晶粒径の大きさの差異を、検出コイルのインピーダ
ンス変化による振幅成分出力の差異として取り出す。渦
電流センサ41の振幅成分出力は、圧延ロール表層部金属
の結晶粒径の大きさに比例し、その結晶粒径の大きさ
は、ロール表層部金属の劣化の進行に従って大きくな
る。判定処理装置44は、渦電流センサ41の振幅成分出力
と劣化限度に対応する設定値とを比較し、圧延ロールＷ
がそのロール表層部金属の劣化が進行してロール交換時
期に達した否かを判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、鋼板熱延ラインにお
ける熱間仕上げ圧延機の圧延ロールの表面検査に適用さ
れる、圧延ロールの表面検査装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、鋼板熱延ラインにおける
熱間仕上げ圧延機は、通常、６〜７の仕上げスタンドを
備えている。この熱間仕上げ圧延機の初段仕上げスタン
ドF1とそれに続くF2，F3の仕上げスタンドにおいては、
クロム（Cr）成分が多いハイクロムロールが用いられる
ことから、その金属製の圧延ロール（ワークロール）の
外周面には圧延にともなって黒皮が生成される。この黒
皮には圧延による時間的経過にともなってその数がしだ
いに増える亀甲状の微細な割れが生じる。そして、圧延
ロール外周面は、圧延条件によっては、部分的に前記黒
皮が剥離してクレータ状の凹みがその周方向に沿って帯
状に生じ、図３に示すような、ロールバンディング（Ro
ll Banding）と呼ばれる肌荒れ状態となる。このロール
バンディングが生じた圧延ロールで圧延が行われると、
ロール外周表面の凹みが転写された部分が後段スタンド
の圧延ロールで押圧され、鋼板にかみ込みスケール疵が
発生する。

【０００３】このため、熱間仕上げ圧延機を適宜止めて
スタンドから圧延ロールを引き出し、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発生
の恐れのある肌荒れ状態のときには、その圧延ロールの
交換を行うようにしている。このような作業者の直接目
視による検査では、検査の都度、圧延ロールの取り外し
とその組み込みに多くの時間と労力を要し、また、圧延
作業の再開に際しロールのウォームアップも必要とな
り、生産性の低下を招くという不具合がある。

【０００４】そこで、本出願人は、先に、前記不具合を
解消するために、圧延ロールの光学式表面検査装置を提
案している（特願平 3−165648号）。この装置は、圧延
時において、ロール冷却水が散水されながら回転してい
る圧延ロールの表面静止画像を得、その圧延ロール表面
静止画像を目視観察することで前記圧延ロールの肌荒れ
の度合いを知り得るようにしたものである。

【０００５】前記従来の光学式表面検査装置は、その構
成説明図の図２に示すように、移動装置10、圧延時にお
いてロール冷却水が散水されながら回転している圧延ロ
ールＷの外周面の像を撮像し、圧延ロール表面静止画像
を得るための撮像装置20、制御装置31、画像記憶装置と
してのフレームメモリ32、及び、画像表示装置としての
ＣＲＴディスプレイ33とにより構成されている。

【０００６】より詳細には、鋼板熱延ラインにおける熱
間仕上げ圧延機の第２段目の仕上げスタンドF2の圧延ロ
ール（ワークロール）Ｗと次段の仕上げスタンドF3の圧
延ロール（図示省略）との間に、移動装置10が設けられ
ている。移動装置10は、圧延ロールＷの長手方向（ロー
ル軸方向）と平行に設けられ、図示しないモータによっ
て正逆回転される送りねじ軸11と、送りねじ軸11の回転
に従って圧延ロールＷの長手方向に沿って移動される移
動ブロック12と、この移動ブロック12の上面に設けられ
たエアシリンダ13とにより構成されている。

【０００７】前記エアシリンダ13のロッド先端部に撮像
装置20が取り付けられている。撮像装置20は、圧延ロー
ルＷの外周面と相対するその前面に透明な窓ガラス板21
ａが嵌め込まれた箱形をなすハウジングボックス21の内
側に、２次元配列されたＣＣＤ（Charge Coupled Devic
e ）撮像素子を用いたＣＣＤカメラ22と、圧延ロールＷ
の外周面に照明光を照射するストロボ照射光源としての
環状のキセノンランプ23とを配設するとともに、ハウジ
ングボックス21の前面に水柱形成ノズル24を取り付けて
なるものである。

【０００８】水柱形成ノズル24は、図に示すように、ハ
ウジングボックス21の窓ガラス板21ａに連通する水噴出
口を有し、加圧された水が供給されたときに窓ガラス板
21ａ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Ｗとの間に水柱を形成するためのものである。こ
れにより、汚れを含んだロール冷却水によって窓ガラス
板21ａが汚染されることを防ぎ、圧延ロール表面静止画
像が不鮮明になることを防止するようにしている。円筒
状をなす水柱形成ノズル24は、光を通し透明度を持つア
クリル樹脂を用いて製作されており、ハウジングボック
ス21の前面に取り付けられた状態で、図示しない供給源
からの加圧された水が加圧水供給管24ａを介して内側に
導入されるようになっている。

【０００９】制御装置31は、外部からの検査開始信号を
受けてＣＣＤカメラ22の垂直同期信号に同期させて環状
のキセノンランプ23を点灯させるとともに、ＣＣＤカメ
ラ22からのロール表面静止画像信号をフレームメモリ32
に取り込み、検査員のスイッチ操作に従ってフレームメ
モリ32に記憶（格納）されているロール表面静止画像信
号をＣＲＴディスプレイ33に取り出す制御を行う装置で
ある。制御装置31、フレームメモリ32、及びＣＲＴディ
スプレイ33は、検査室内に配置されるようになってい
る。

【００１０】次に動作を説明すると、撮像装置20が圧延
ロールＷに対しその長手方向における所要の検査位置に
位置決めされると、ＣＣＤカメラ22の同期信号と環状の
キセノンランプ23の点灯とが制御装置31によって同期制
御される。キセノンランプ23からの照明光は、窓ガラス
板21ａ、水柱形成ノズル24による水柱を通って圧延ロー
ル外周面に照射される。ＣＣＤカメラ22は、窓ガラス板
21ａ及び水柱を通して、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の外周面の像を撮像し静止化
されたその圧延ロール表面静止画像信号を出力する。こ
の画像信号はフレームメモリ32に格納される。移動装置
10によって撮像装置20を圧延ロールＷの長手方向に沿っ
て移動させながら所定ピッチごとに前記のような動作が
順次繰り返し行われる。

【００１１】圧延ロール外周面の撮像が終了した後、検
査員のスイッチ操作により、フレームメモリ32に格納
（記憶）されていた圧延ロール表面静止画像信号が撮像
位置に応じて一画面分ごと順次取り出され、ＣＲＴディ
スプレイ33に静止画像として表示される。検査員は、モ
ニタ表示された圧延ロール表面静止画像を目視観察する
ことにより、圧延ロールの肌荒れの度合いを検査するよ
うにしている。図４は、圧延ロールの外周面を撮像して
得られる圧延ロール表面静止画像の一例をスケッチした
ものであって、圧延ロール外周面の黒皮に生じた亀甲状
亀裂（割れ）の様子を示す図である。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、圧延ロール
においては、前述した肌荒れによるロールバンディング
の他に、圧延ロール表層部金属が劣化し、それにより圧
延ロール表層部金属が部分的に剥離・欠落するという現
象が発生することがある。この圧延による時間的経過に
ともなう圧延ロール表層部金属の劣化は、圧延ロールの
金属表面下１mm程度の深さにおける結晶粒の粗大化と、
この粗大化にともなう結晶粒界部分の酸化の進行に起因
するものである。

【００１３】前記従来の光学式表面検査装置では、圧延
時における回転中の圧延ロールについて、撮像装置によ
って得たそのロール表面静止画像を目視観察することで
肌荒れの度合いを知り得るが、圧延ロール表層部金属の
劣化の度合いに関する情報を得られるようにはなってい
なかった。特に、再使用するためにロール表面が研削さ
れた再生ロールにおいては、前記劣化の度合いに関する
情報が必要とされる。このようなことから、圧延ロール
表層部金属の劣化が進行してロール交換時期に達したこ
とを自動的に検知できる機能を備えたものが要請されて
いる。

【００１４】この発明は、前記の事情に鑑みてなされた
ものであって、圧延時における回転中の圧延ロールにつ
いて、撮像装置によって得たその圧延ロール表面静止画
像を目視観察することで肌荒れの度合いを知り得るとと
もに、その圧延ロール表層部金属の劣化が進行してロー
ル交換時期に達したことを自動的に検知できる、圧延ロ
ールの表面検査装置を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、この発明による圧延ロールの表面検査装置は、金
属製の圧延ロールの外周面へ照明光を照射するストロボ
照射光源を有し、回転している前記圧延ロールの外周面
の像を、前記ストロボ照射光源の点灯に同期して撮像す
る撮像装置と、この撮像装置によって得られた圧延ロー
ル表面静止画像を表示する画像表示装置と、前記圧延ロ
ールの外周面に近接して位置され、その圧延ロールの圧
延ロール表層部金属の結晶粒径の大きさの差異を、検出
コイルのインピーダンス変化による振幅成分出力の差異
として取り出すための渦電流センサと、この渦電流セン
サの振幅成分出力に基づいて、前記圧延ロールがその圧
延ロール表層部金属の劣化が進行してロール交換時期に
達したことを検知する判定処理装置とを備えたことを特
徴とする。

【００１６】

【作用】この発明による圧延ロールの表面検査装置にお
いては、圧延時における回転中の圧延ロールの外周面の
像が撮像装置によって撮像され、得られた圧延ロール表
面静止画像が画像表示装置にて表示される。これによ
り、圧延ロール表面静止画像を目視観察することで前記
圧延ロールの肌荒れの度合いを知り得る。

【００１７】一方、渦電流センサにより、圧延ロールの
ロール表層部金属の結晶粒径の大きさの差異が、検出コ
イルのインピーダンス変化による振幅成分出力の差異と
して取り出される。渦電流センサの振幅成分出力は、圧
延ロール表層部金属の結晶粒径の大きさに比例し、その
結晶粒径の大きさは、前述したように、圧延による時間
的経過にともなう圧延ロール表層部金属の劣化の進行に
従って大きくなる。そして判定処理装置により、渦電流
センサの振幅成分出力と、例えば圧延ロール表層部金属
の劣化の限度を示す結晶粒径における渦電流センサの振
幅成分出力に相当する予め設定された設定値とを比較す
ることで、圧延ロールがその圧延ロール表層部金属の劣
化が進行してロール交換時期に達したことが検知され
る。

【００１８】

【実施例】以下、この発明の実施例について説明する。
図１はこの発明の一実施例による圧延ロールの表面検査
装置の構成説明図である。ここで、この実施例において
は、前記図２に示される従来の装置と同一部分には図２
と同一の符号を付して説明を省略し、異なる点について
説明する。

【００１９】図１において、41は渦電流センサである。
渦電流センサ41は、渦電流センサヘッド41ａと振幅成分
検出器41ｂとにより構成されており、圧延ロールＷの表
層部金属の結晶粒径の大きさの差異を、検出コイルのイ
ンピーダンス変化による振幅成分出力の差異として取り
出すためのものである。渦電流センサヘッド41ａは、同
図に示すように、撮像装置20のハウジングボックス21に
一端側が固定された支持用アーム42を介して、その断面
円形先端面が圧延ロールＷの外周面に対し所定間隔を隔
てて近接して位置するように配設されている。

【００２０】渦電流センサヘッド41ａは、励起用コイル
と検出コイルと抵抗とによって構成された交流ブリッ
ジ、及び、この交流ブリッジの出力を増幅する増幅器と
を備えた公知の構成になるものである。振幅成分検出器
41ｂは、渦電流センサヘッド41ａの出力信号の振幅のみ
を検波し、振幅成分出力としてこの実施例では所定期間
におけるその最大値を順次出力し得るようにされてい
る。渦電流センサ41の振幅成分検出器41ｂからの振幅成
分出力の値は、圧延ロール表層部金属の結晶粒径の大き
さに比例するので、圧延による時間的経過にともなって
圧延ロール表層部金属の劣化が進行し、それにより結晶
粒が粗大化する（結晶粒径が大きくなる）にしたがって
大きくなることになる。なお、渦電流センサヘッド41ａ
は、その発振周波数が200 Ｈｚ〜10ｋＨｚの範囲で可変
調整でき、センサヘッド直径寸法が20mmのものを使用し
た。

【００２１】前記振幅成分検出器41ｂからの振幅成分出
力は、Ａ／Ｄコンバータ43を介して判定処理装置44に所
定のタンミングごとに入力されるようになっている。判
定処理装置44は、例えばマイクロコンピュータで構成で
き、入力として、渦電流センサ41の振幅成分検出器41ｂ
からの振幅成分出力と、設定器45からの劣化限界設定値
が入力され、圧延ロールＷがロール交換時期に達したこ
とを表すメッセージをＣＲＴディスプレイ33に与えるよ
うになされている。設定器45にて予め設定される劣化限
界設定値は、圧延ロール表層部金属の劣化の限度を示す
結晶粒径における渦電流センサ41の振幅成分出力に相当
するものである。なお、振幅成分検出器41ｂ、Ａ／Ｄコ
ンバータ43、判定処理装置44、及び設定器45は、検査室
内に設けられるものである。

【００２２】次に図１を参照しながら動作を説明する。
従来と同様にして、移動装置10によって撮像装置20を圧
延ロールＷの長手方向に沿って移動させながら所定ピッ
チごとに、撮像装置20のＣＣＤカメラ22により、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の外
周面の像を撮像する。ＣＣＤカメラ22からの圧延ロール
表面静止画像信号は、フレームメモリ32に順次格納され
る。一方、ロール長手方向に沿って所定ピッチにて撮像
装置20による撮像が行われるごとに、渦電流センサ41の
振幅成分検出器41ｂからの振幅成分出力（信号）が、Ａ
／Ｄコンバータ43を介して判定処理装置44のメモリに順
次格納される。

【００２３】移動装置10をロール長手方向に沿って移動
させ所定ピッチごとに行う前記のような動作が終了する
と、検査員のスイッチ操作により、フレームメモリ32に
格納されていた圧延ロール表面静止画像信号が撮像位置
に応じて一画面分ごと順次取り出され、ＣＲＴディスプ
レイ33に静止画像として表示される。検査員は、モニタ
表示された圧延ロール表面静止画像を目視観察すること
により、圧延ロールの肌荒れの度合いを知ることができ
る。

【００２４】一方、判定処理装置43は、メモリから前記
所定ピッチごとに検出された渦電流センサ41の振幅成分
出力を順次読み出し、この渦電流センサ41の振幅成分出
力と、設定器45にて設定された前記劣化限界設定値とを
比較する。そして判定処理装置43は、比較の結果、渦電
流センサ41の振幅成分出力が前記劣化限界設定値よりも
大きい場合には、圧延ロールＷがその圧延ロール表層部
金属の劣化が進行してロール交換時期に達した状態にあ
るものと判断して、その旨を示す「ロールを交換せよ」
等のメッセージをＣＲＴディスプレイ33に表示させる。

【００２５】このようにして、圧延時における回転中の
圧延ロールについて、撮像装置によって得たその圧延ロ
ール表面静止画像を目視観察することで肌荒れの度合い
を知り得るとともに、その圧延ロール表層部金属の劣化
が進行してロール交換時期に達したことを自動的に検知
することができる。

【００２６】

【発明の効果】以上の説明より理解されるように、この
発明による圧延ロールの表面検査装置によると、圧延時
における回転中の圧延ロールについて、撮像装置によっ
て得たその圧延ロール表面静止画像を目視観察すること
で肌荒れの度合いを知り得るとともに、その圧延ロール
表層部金属の劣化が進行してロール交換時期に達したこ
とを自動的に検知することができ、これにより、鋼板熱
延ラインにおける圧延ロールの肌荒れによる鋼板のかみ
込みスケール疵の発生を防止することに寄与し得るとと
もに、圧延ロールのロール表層部金属がその劣化によっ
て部分的に剥離・欠落するという圧延ロールの事故の防
止にも寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例による圧延ロールの表面検
査装置の構成説明図である。

【図２】従来の圧延ロールの光学式表面検査装置の構成
説明図である。

【図３】圧延ロール外周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図である。

【図４】圧延ロールの外周面を撮像して得られる圧延ロ
ール表面静止画像の一例をスケッチしたものであって、
圧延ロール外周面の黒皮に生じた亀甲状亀裂（割れ）の
様子を示す図である。

【符号の説明】

10…移動装置 11…送りねじ軸 12…移動ブロック 13
…エアシリンダ 20…撮像装置 21…ハウジングボック
ス 21ａ…窓ガラス板 22…ＣＣＤカメラ 23…キセノ
ンランプ 24…水柱形成ノズル 31…制御装置 32…フ
レームメモリ 33…ＣＲＴディスプレイ 41…渦電流センサ 41ａ…渦
電流センサヘッド 41ｂ…振幅成分検出器 43…Ａ／Ｄ
コンバータ 44…判定処理装置 45…設定器 Ｗ…圧延
ロール

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属製の圧延ロールの外周面へ照明光を
   照射するストロボ照射光源を有し、回転している前記圧
   延ロールの外周面の像を、前記ストロボ照射光源の点灯
   に同期して撮像する撮像装置と、この撮像装置によって
   得られた圧延ロール表面静止画像を表示する画像表示装
   置と、前記圧延ロールの外周面に近接して位置され、そ
   の圧延ロールの圧延ロール表層部金属の結晶粒径の大き
   さの差異を、検出コイルのインピーダンス変化による振
   幅成分出力の差異として取り出すための渦電流センサ
   と、この渦電流センサの振幅成分出力に基づいて、前記
   圧延ロールがその圧延ロール表層部金属の劣化が進行し
   てロール交換時期に達したことを検知する判定処理装置
   とを備えたことを特徴とする圧延ロールの表面検査装
   置。