JPS5910488B2 - 圧延機ロ−ル間の接触圧力分布の測定法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は圧延機ロール間の接触圧力分布を測定する方法
に関する。

圧延機ロールにおいては、ロール間の接触圧力分布が常
に一定になつていることが重要で、これが保たれなくな
ると製品の品質、形状が損われるようになる。

また、ロールの寿命も短・くなる。−例として作業ロー
ルと補強ロール間の接触圧力分布が不均一になつた四重
圧延機では、局部的に大きな接触圧力が作用したところ
の補強ロールにスポーリングと呼ばれる剥離が生じ、ロ
ール寿命が極端に低下した事実が認められている。この
接触圧力分布の不均一は、ロールの摩耗、熱変形、たわ
み変形などが主要な原因となつている。しかしながら、
現在までのところ、組立てられたロール間の接触圧力分
布を測定する方法は見出されていない。もしも、組立て
られたロール間の接触圧力分布を測定することができる
ならば、接触圧力分布の不均一性を著しく高めないうち
に、ロールを補修することが可能になり、ロールの寿命
を延長しつつ製品の品質、形状を保証することができる
ようになる。

また、圧延機の特性やロールの摩耗特性を推定するため
に役立たせることもできるようになる。本発明の目的は
、組立てられた圧延機ロール間の接触圧力分布を測定し
て、ロールを早期に補修できるようにすることにある。

本発明は本質的には、圧延機の運転停止時に、上記圧延
機に組込まれたロール間の歪を歪ゲージ 一で測定して
接触圧力分布を求めることにある。

このようにすれば、組立てられた圧延機ロール間の接触
圧力分布を測定することができ、接触圧力を著しく高め
ないうちにロールを補修することが可能になる。したが
つて、ロールの寿命を延長しつつ製品の品質および形状
を保証できるようになる。本発明において、圧延機の運
転停止時とはロールが回転していない状態を意味してお
り、圧延作業の途中あるいは終了の別を問わない。

ロール間の歪を歪ゲージで債リ定するときには、ロール
に荷重をかけて該ロールを歪ゲージ側に押しつけること
が望ましい。

歪ゲージをロール間に挿入するときには、その複数個を
金属製ビームの所定の位置に固定する。

こうすればロール間の接触圧力分布を速やかに測定する
ことができる。この場合、金属製ビームは歪ゲージの基
材と弾性係数が等しいかあるいは近似したもので作る。

第１図および第２図は本発明の一実施例で、接触圧力測
定装置の構造を示している。歪ゲージ２は基材（以下、
圧力測定子と云う）に取り付けられ、それらは圧力測定
子１と実質的に等しい弾性係数を有する金属製ビーム３
内に埋め込まれている。

圧力測定子１のロール間に挟まれる厚さと該位置におけ
る金属製ビーム３の厚さとはほ〜等しくなつている。歪
ゲージ２にはリード線４が接続されており、そのリード
線は金属製ビーム３に設けた引き出し口５を経て外部へ
引き出され、歪測定メータ６へ連結されている。

７は１つの歪測定メータによつて各圧力測定子の歪をす
べて測定するため、必然的に必要となつてくる切換スイ
ツチである。

この切換スイツチは、それぞれのリード線をそれぞれの
歪測定メータに接続しておくならば必要でなくなる。歪
ゲージ２を取り付けた圧力測定子１を埋め込んだ金属製
ビーム３は、圧力測定子１がロール表面と接触するよう
に圧延機ロール間に挿入される。

第３図および第４図は、四重圧延機の補強ロール８と作
業ロール９間に金属製ビーム３を挿入した状態を示した
ものである。１０は被圧延材である。

この状態あるいは更にロールに荷重をかけると、圧力測
定子１に歪が加わり、それが歪測定メータに記録される
。測定精度の高い接触圧力分布を得るには、口ール全体
に均等に荷重のかかることが必要であり、この荷重を受
ける金属製ビーム３はロール間に挟まれる厚さが該位置
における圧力測定子１の厚さと実質的に等しいことが必
要になる。

金属製ビーム３はロール間に安定して挿入されるために
適当な幅をもつていることが望まれる。

安定に挿入するための一手段として第５図に示すように
金属製ビーム３の側面に板ばね１１を設けるのも望まし
いことである。圧力測定子１と金属製ビーム３との間に
隙間があつたり、弾性係数に大きな違いがあつたりする
と、それらが測定誤差となつてあられれるので、それら
の差はできるだけ少なくすべきである。

特に弾性係数については両者ほＫ等しくし、圧力測定子
１が鋼製のときには金属製ビーム３も鋼製とし、鋳鉄対
鋼、鋼または鋳鉄対非鉄合金の組合せは避けるべきであ
る。鋼対鋼の組合せならば、材料組成が違つていても弾
性係数にはそれほど大きな違いが現れないので、十分高
い測定精度を保証することができる。歪ゲージ２は圧力
測定子１に１個取り付けるだけで十分である。

しかし、圧力測定子の側面の両側に貼つた方が圧力測定
子１の幅の中央に荷重がかからなかつたときの歪調整と
荷重位置の判定を行なうのに都合がよい。圧延機はその
使用中、ロールに冷水を散布するのが普通である。

したがつて、ロール間に金属製ビームを挿入するに際し
ては、歪ゲージに防湿処理を施しておくのが望ましい。
また、防湿のためのコーテイングは引き出し口まで行な
うのが特に望ましい。これによりリード線の固定を強め
ることができる。測定された歪はそのままロール間の接
触圧力の判定に用いてよい。

しかし、一般に接触圧力は線圧（ロール軸方向の単位長
さ当たりの荷重）で示されるので、測定された歪から線
圧を求める方法について以下に説明する。ロールの軸方
向にＸ１接線方向にｙ座標をとり、矩形状の圧力測定子
を用いた場合に、圧力測定子の大きさをｘ方向にＡ，．
ｙ方向にｂとすると、圧力測定子に作用する荷重Ｐｓは
次式で求められる。

ここで、Ｆ（ｘ）、Ｇ（ｙ）はＸ．ｙ方向の接触圧力分
布を表わす繭数、ｗは金属製ビームとロールの接触幅で
ある。また、応力と歪の間にはフツク（ＨＯＯｋｅ）の
法則がなり立つものとしてさらに圧力測定子の軸方向へ
の幅ａを圧力変化を無視できるほどに小さくするかまた
は幅ａにおける平均圧力を考えればＦ（ｘ）＝一定とお
いて（２）式を（１）式に代入してＧ（ｙ）が得られる
。

従つて線圧Ｐ（ｘ）は次式により求められる。第６図は
５６インチ四重熱間連続圧延機における測定結果の１例
を示したものである。

接触圧力分布の測定は作業ロールが３時間、補強ロール
が６日間使用された直後すなわち圧延機の運転停止時に
金属製ビームを第３図に示す如く両ロール間に挿入し、
５００トンおよび１５００トンの荷重をかけて圧力測定
子にかかる歪を測定することで行なつた。

その結果、第６図から明らかなようにロール胴端部の接
触圧力は胴中央部に比較して異常に高いことが判り、胴
端部に発生するスポーリング現象を実験的に証明するこ
とができた。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば組立て
られた状態において、圧延機ロール間の接触圧力分布を
測定することができる。

このため測定精度の信頼性が高められる。また、この測
定結果に基いて適正クラウン、チヤンフアの設定、スポ
ーリングを防止するための経済的な改削量の決定などを
行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による接触圧力測定装置の平
面図、第２図は同じく正面図、第３図はロール間の接触
圧力を測定するための構成を示す正面図、第４図は同じ
く側面図、第５図は本発明の他の実施例を示す側面図、
および第６図は圧延機ロール間の接触圧力分布測定結果
の具体例を示す曲線図である。 符号の説明、１・・・・・・圧力測定子、２・・・・・
・歪ゲージ、３・・・・・・金属製ビーム、４・・・・
・・リード線、５・・・・・・引き出し口、６・・・・
・・歪測定メータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 圧延機の運転停止時に上記圧延機に組込まれたロー
   ル間に、歪ゲージを有する複数個の基材を、上記基材と
   弾性係数が実質的に等しくかつ上記ロール間に挾まれる
   厚さが該位置における上記基材の厚さと実質的に等しい
   金属製ビーム内の所定の位置に固定して挿入し、上記ロ
   ール間の歪を上記歪ゲージで測定して接触圧力分布を求
   めることを特徴とする圧延機ロール間の接触圧力分布の
   測定法。