JP3483866B2 - オンライン圧延ロール研削方法及び装置並びに圧延機列 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明はオンライン圧延ロール研
削方法及び装置並びに圧延機列に係り、特に、圧延ロー
ルを圧延に最適な形状及び表面性状に研削するのに適し
たオンライン圧延ロール研削方法及び装置並びにオンラ
イン圧延ロール研削装置を備えた圧延機列に関する。 【０００２】 【従来の技術】一般に板圧延機の圧延ロールはスラブ材
を圧延すると、圧延部分のみが摩耗し非圧延部分との段
差が生じてしまう。このため、幅広のスラブから幅狭の
スラブに順番を付けて圧延するなど圧延上の制約があっ
た。この問題を解決すべく多くのオンラインロール研削
方法及び装置が提案されている。 【０００３】例えば、特開平５−１０４１１５号公報
「オンラインロールグラインダー装置におけるロール研
削方法」には、ロールプロフィール演算装置を備え、オ
ンラインにて測定したロールプロフィールと目的とする
ロールプロフィールとの差を求め、この差からロール軸
方向のオシレート毎に砥石の押付位置を決定し、かつ研
削位置を変更するようにした研削方法が提案されている
（以下、第１の従来技術という）。 【０００４】また、特公平３−７３３６４号公報「圧延
ロール研削法」には、圧延ロールの軸線に沿って配設さ
れた複数の研削体を用い、圧延材の通板部（圧延部）は
ロール表面の肌あれが除去できる程度に研削し、非通板
部との段差部は研削体の押付け力を通板部に比較し大き
くする研削方法が述べられている（以下、第２の従来技
術という）。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術には次のような問題がある。 【０００６】板圧延機の圧延ロールはスラブ材を圧延す
ると、圧延部分のみが摩耗し非圧延部分との段差が生じ
てしまうが、このとき、同一幅のスラブ材を圧延すると
圧延材の板端部にあたる位置が圧延部の他の部分より更
に摩耗量が増え、局部摩耗段差を生じる。このため、そ
れが圧延材に転写し、圧延材端部が他の部分より板厚の
厚いエッジビルドアップが生じ、板厚が不均一になる。 【０００７】上記第１の従来技術では、圧延ロールの摩
耗したロールプロフィールをオンラインにて測定し、所
定のロールプロフィールとの差があれば、その差の大小
により圧延ロールへの研削体の押付け研削する位置と研
削しない位置を演算して決め、研削を行なう。この方法
によれば、エッジビルドアップの原因となる局部摩耗段
差は研削除去できるが、圧延材通板部のロール表面には
研削された部分と研削されない部分とができ、ロール表
面が不均一な粗さとなり良好な表面性状が得られない。 【０００８】上記第２の従来技術では、通板部は肌あれ
を除去する程度の研削力なので、圧延材の板端部位置に
できる圧延ロールの局部摩耗段差を除去することができ
ない。このため、圧延ロールに局部摩耗段差が残り、上
記のエッジブルドアップ自体を防止することができな
い。また、この従来技術では、圧延ロールの軸線に沿っ
て配設された複数の研削体を用いて研削するので、複数
の研削体の研削位置がロール表面上で重なり合う位置に
ラップマークが生じ、はやり良好なロール表面性状が得
られない。 【０００９】ところで、上記のように圧延ロールの研削
に際して、ロール表面粗さが不均一になったり、ラップ
マーク等が発生して表面性状が悪化すると、それが圧延
材に転写し、圧延材の表面品質に影響を及ぼす。特に、
圧延された板材がそのまま製品となる連続熱間圧延機列
の最終スタンドや調質圧延機では、研削された後のロー
ル表面性状が圧延材表面に転写すると、圧延材表面に光
沢差が出たり、研削目や複数個の砥石のラップマークが
見えたりするため、圧延材の表面品質に影響を及ぼすよ
うな研削条件を避けて研削することが強く要望されてい
る。 【００１０】本発明の第１の目的は、圧延ロールを表面
粗さや研削ムラのない良好な表面性状に研削することの
できるオンライン圧延ロール研削方法及び装置並びにそ
のオンライン圧延ロール研削装置を備えた圧延機列を提
供することである。 【００１１】本発明の第２の目的は、連続熱間圧延機列
の最終スタンドや調質圧延機で圧延ロールを研削して
も、良好な表面品質を持つ圧延材を圧延できるオンライ
ン圧延ロール研削方法及び装置並びにそのオンライン圧
延ロール研削装置を備えた圧延機列を提供することであ
る。 【００１２】 【発明を解決するための手段】上記第１及び第２の目的
を達成するために、本発明の研削方法は、圧延機内にお
いて圧延ロールに対して平面型またはカップ型の回転砥
石を有する研削ユニットを設け、前記回転砥石を回転さ
せながら該回転砥石の片側一方のみを前記圧延ロールに
接触するよう前記圧延ロールに押し付け、ロール軸方向
に移動することにより前記圧延ロールを研削するオンラ
イン圧延ロール研削方法において、前記研削ユニットの
回転砥石として、立方晶窒化硼素砥粒またはダイアモン
ド砥粒をレジンボンドで結合した環状の砥粒層を片側に
有するものを使用し、前記砥粒のサイズを１７０／２０
０番から２００／２３０番のいずれかにし、前記環状の
砥粒層の径方向の幅を３０ｍｍ〜５０ｍｍとし、前記研
削ユニットを連続熱間圧延機列の最終スタンドまたは調
質圧延機に設置し圧延ロールを研削するものである。 【００１３】 【００１４】 【００１５】 また、上記第１及び第２の目的を達成す
るために、本発明の研削装置は、圧延機内において圧延
ロールに対して平面型またはカップ型の回転砥石を有す
る研削ユニットを設け、前記回転砥石を回転させながら
該回転砥石の片側一方のみを前記圧延ロールに接触する
よう前記圧延ロールに押し付け、ロール軸方向に移動す
ることにより前記圧延ロールを研削するオンライン圧延
ロール研削装置において、前記研削ユニットの回転砥石
として、立方晶窒化硼素砥粒またはダイアモンド砥粒を
レジンボンドで結合した環状の砥粒層を片側に有するも
のを使用し、前記砥粒のサイズを１７０／２００番から
２００／２３０番のいずれかにし、前記環状の砥粒層の
径方向の幅を３０ｍｍ〜５０ｍｍとし、前記研削ユニッ
トを連続熱間圧延機列の最終スタンドまたは調質圧延機
に設置したものである。 【００１６】 【００１７】 【００１８】 また、上記第１及び第２の目的を達成す
るために、本発明の圧延機列は、圧延機内において圧延
ロールに対して平面型またはカップ型の回転砥石を有す
る研削ユニットを設け、前記回転砥石を回転させながら
該回転砥石の片側一方のみを前記圧延ロールに接触する
よう前記圧延ロールに押し付け、ロール軸方向に移動す
ることにより前記圧延ロールを研削するオンライン圧延
ロール研削装置であって、前記研削ユニットの回転砥石
として、立方晶窒化硼素砥粒またはダイアモンド砥粒を
レジンボンドで結合した環状の砥粒層を片側に有するも
のを使用し、前記砥粒のサイズを１７０／２００番から
２００／２３０番のいずれかにし、前記環状の砥粒層の
径方向の幅を３０ｍｍ〜５０ｍｍとしたオンライン圧延
ロール研削装置を、最終スタンドに設置したものであ
る。 【００１９】 本発明では、回転砥石の砥粒層を立方晶
窒化硼素砥粒またはダイアモンド砥粒をレジンボンドで
結合したもので作り、砥粒のサイズを１７０／２００番
から２００／２３０番のいずれかにすることにより、長
時間、良好な表面性状に圧延ロールを研削することがで
きるようになり、連続熱間圧延機列の最終スタンドや調
質圧延機のオンライン圧延ロール研削装置に取り付けら
れる回転砥石に必要な研削能力と砥石寿命を達成するこ
とができる。 【００２０】特に、最終スタンドや調質圧延機の圧延ロ
ールの表面性状は研削する回転砥石に取り付けらた砥粒
のサイズによっても影響され、砥粒サイズが細かくなれ
ばそれに伴って圧延ロールの表面性状は良好となる。し
かし、あまり細かな砥粒サイズの砥石では砥石の寿命が
短すぎ、実際のオンライン圧延ロール研削装置には使用
できない。 【００２１】本発明では、回転砥石の砥粒層を立方晶窒
化硼素砥粒またはダイアモンド砥粒をレジンボンドで結
合したもので作り、砥粒のサイズを１７０／２００番及
び２００／２３０番のいずれかにすることにより、長時
間、良好な表面性状に圧延ロールを研削することができ
るようになり、連続熱間圧延機列の最終スタンドや調質
圧延機のオンライン圧延ロール研削装置に取り付けられ
る回転砥石に必要な研削能力と砥石寿命を達成すること
ができる。 【００２２】更に、回転砥石をロール軸方向に移動する
速度を速くしても、砥石の送りマークが圧延ロール表面
に残らないようにする必要がある。 【００２３】本発明では、研削ユニットの回転砥石とし
て、立方晶窒化硼素砥粒またはダイアモンド砥粒をレジ
ンボンドで結合した環状の砥粒層を有するものを用い、
環状の砥粒層の径方向の幅を３０ｍｍ〜５０ｍｍとする
ことにより、砥石移動速度を速くしながら送りマークを
残さず良好な表面性状に研削するとともに、砥石寿命の
確保でき、更に均一に目詰りを起こすことなく研削する
ことができる。これにより連続熱間圧延機列の最終スタ
ンドや調質圧延機のオンライン圧延ロール研削装置に取
り付けられる回転砥石に必要な研削能力と砥石寿命を達
成することができる。 【００２４】 【００２５】 【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。まず、本発明の第１の実施例を図１〜図１０により
説明する。図１及び図２において、本実施例に関わる圧
延機は圧延材Ｓを延伸する一対の圧延ロール（上下作業
ロール）１ａ，１ａと、圧延ロール１ａ，１ａを支持す
る一対の圧延ロール（上下補強ロール）１ｂ，１ｂ（一
方のみ図示）とを有する４段圧延機である。圧延ロール
１ａ，１ａは軸受箱３，３により保持され、これら軸受
箱３，３は操作側及び駆動側のスタンド４，４に組み込
まれている。圧延機入側には入側ガイド１０が配置さ
れ、圧延材Ｓの圧延ロール１ａへのガイドを行う。圧延
時発生する圧延ロール１ａ，１ａの熱を冷却するクーラ
ントヘッダ１５（一方のみ図示）が設けられ、圧延時発
生する圧延ロール１ａ，１ａの熱を冷却する。 【００２６】このような圧延機に本実施例のオンライン
圧延ロール研削装置が設けられている。オンライン圧延
ロール研削装置は、１本の作業ロール１ａに複数個、こ
の実施例では２個設置された研削ユニット５，５を有し
ている。 【００２７】各研削ユニット５は、図３及び図４に示す
ように、作業ロール１ａを研削する円盤状の回転砥石２
０、この回転砥石２０を砥石回転軸２１を介して回転さ
せる砥石駆動装置２２、圧延ロール１ａに回転砥石２０
を押しつける砥石送り装置２３、回転砥石２０を圧延ロ
ール１ａの軸方向に移動させるトラバース装置２４を備
えている。 【００２８】回転砥石２０は、ボス５２ａを有する薄板
円盤５２と、薄板円盤５２の反ボス側の側面に固定され
た環状の砥粒層５１とを有し、薄板円盤５２はボス５２
ａの部分で砥石回転軸２１に取付けられている。また、
薄板円盤５２は圧延ロールからの振動を吸収するための
弾性体機能を有しており、圧延ロール１ａと砥粒層５１
間の接触力により撓み量が変わる構造となっている。 【００２９】砥粒層５１は超砥粒である立方晶窒化硼素
砥粒（一般的にはＣＢＮと呼ばれている）又はダイアモ
ンド砥粒を、レジンボンドを結合材に用いて固めて作ら
れている。また、薄板円盤５２の材質は砥粒層５１の超
砥粒からの研削熱を容易に放熱する目的と可動部質量を
少なくする目的のため、アルミ材又はアルミ合金で作ら
れている。 【００３０】砥石回転軸２１は、図３に示すように、回
転砥石２０の片側一方のみを圧延ロール１に接触させる
ため、圧延ロール１ａの軸心に直角な線に対して０．５
°〜１．０°程度の微小角傾いて設置されている。これ
により、砥粒層５１と作業ロール１ａとの接触線が砥石
中央から見て一方の側のみに形成され、薄板円盤５２は
弾性体機能を有効に発揮することができる。 【００３１】砥石駆動装置２２は、図３に示すように、
回転砥石２０を所定の砥石周速になるよう回転駆動する
液圧モータ５４（電気モータでもよい）と、液体モータ
５４の出力軸５４ａの回転を砥石回転軸２１に伝えるプ
ーリシャフト５４ｂ及びベルト５５とを有し、出力軸５
４ａとプーリシャフト５４ｂとは平行スプライン５４ｃ
を介して連結されている。プーリシャフト５４ｂはボデ
ー５９に回転自在に支持されている。砥石回転軸２１は
スライド型のラジアル軸受２１ａ，２１ｂを介してボデ
ー５９内に回転自在にかつ軸方向に移動可能に支持され
ている。砥石回転軸２１の反回転砥石側には回転砥石２
０と作業ロール１ａの接触力を測定するロードセル５３
が配置されている。 【００３２】ボデー５９はケース２５に収納されてお
り、液圧モータ５４はケース２５に取り付けられてい
る。また、ボデー５９は、図４に示すように、ケース２
５の底部にスライドベアリング２５ａを介して砥石回転
軸２１の軸方向に移動可能に搭載されている。 【００３３】砥石送り装置２３は、図３に示すように、
ケース２５に取り付けられた送りモータ５７と、送りモ
ータ５７の回転でボデー５９を作業ロール１ａの接離方
向に移動させ、回転砥石２０、砥石回転軸２１及びロー
ドセル５３を一緒に前後送りするバックラッシュレスタ
イプの予圧式ボールねじ５６と、送りモータ５７の回転
角度を検出するエンコーダ５７ａとを有している。予圧
式ボールねじ５６の代わりにバックラッシュレスタイプ
の歯車機構を用いてもよい。 【００３４】トラバース装置２４は、図４に示すよう
に、ケース２５に取り付けられたトラバースモータ５８
と、トラバースモータ５８の回転軸に装着され、ラック
１４と噛み合うピニオン５８ａと、ケース２５の上面に
取り付けられ、１対のガイドレール７ａ，７ｂと係合す
る２対のガイドローラ２６（図２参照）と、トラバース
モータ５８の回転数を検出するエンコーダ５８ｂとを有
している。ガイドレール７ａ，７ｂは、図２に示すよう
に、圧延ロール１ａの入側に圧延ロール１ａの軸心に沿
って差し渡されたレールフレーム７に取り付けられてい
る。ラック１４はガイドレール７ａの反圧延ロール側の
側面に形成されている。このように研削ユニット５は、
ガイドローラ２６及びガイドレール７ａ，７ｂを介して
レールフレーム７に支えられながら、トラバースモータ
５８の回転とピニオン５８ａとラック１４の噛合いによ
りスムーズにロール軸心方向に移動可能としてある。 【００３５】ロール研削ユニット５は、圧延ロール１ａ
の交換時に操作側の軸受箱３と干渉しないようにする必
要がある。このため、レールフレーム７の両端は、図２
に示すようにスタンド４に取付けられたガイド９に摺動
可能に支持され、研削ユニット５はレールフレーム７の
両端近傍にそれぞれ設けられた操作側及び駆動側のレー
ル移動装置３０（図１参照）によりレールフレーム７と
一緒に圧延ロール１ａの接離方向に移動できるようにな
っている。各レール移動装置３０は先端がレールフレー
ム７にピン結合された油圧シリンダ１１を備えている。 【００３６】砥石送り装置２２の送りモータ５７及びト
ラバース装置２４のトラバースモータ５８は図３に示す
ように制御装置１３ａにより制御される。砥石駆動装置
２２の液圧モータ５４は油圧回路１３ｃから供給される
流体により駆動され、油圧回路１３ｃも制御装置１３ａ
により制御される。また、ロードセル５３、砥石送り装
置２３のエンコーダ５７ａ及びトラバース装置２４のエ
ンコーダ５８ｂの検出信号は情報処理装置１３ｂに送ら
れ処理され、その結果が制御装置１３ａに送られる。 【００３７】以上のように構成した本実施例では、回転
砥石２０を砥石駆動装置２２で積極的に高速で駆動する
ことにより、研削能力と砥石寿命を高め長時間研削する
ことができる。また、本実施例では、特開平６−４７６
５４号公報に記載のように回転砥石２０は圧延ロールの
有する振動を容易に吸収し、ビビリを生じさせることな
く長時間正しく研削することができるため、研削能力と
砥石寿命を更に高めるのに有効である。 【００３８】すなわち、圧延ロール１ａは圧延速度にも
依るが１０から１５０Ｃ／Ｓの振動数を有しながら振動
している。オンライン研削装置として従来オフライン研
削装置で一般的な円筒型砥石を有するロールグラインダ
ーを取り付けた場合、円筒型砥石と圧延ロールは砥石表
面の砥粒を介して接触し、ロール表面の金属と砥粒がぶ
つかりながら研削を行うようになる。 【００３９】砥粒と圧延ロール表面金属が接触した時は
圧延ロールは研削され、次の瞬間砥石は圧延ロールから
離れ砥粒は空を切り回転する。このような不連続研削が
ビビリ現象の原因となり、凹凸のある圧延ロール表面及
び断面となってしまう。 【００４０】圧延ロールの振動と同じ振動を砥石がすれ
ば、砥石と圧延ロールの接触力の変化は発生しない。し
かし、砥石と砥石フレーム全体を圧延ロールと同調する
よう振動させることは、圧延ロール振動が１５０ｃ／ｓ
と高周波のため追従が難しい。圧延ロールの振動を砥石
と砥石フレーム全体で逃そうとせず、砥石自体に弾性体
機能を持たせて振動を砥石の撓みで吸収すれば、可動部
の質量が小さくなるため圧延ロールの振動に速やかに追
従し、砥石と圧延ロール間の接触力の変動は小さくな
る。 【００４１】本実施例では、回転砥石２０の一部である
薄板円盤５２に弾性体機能を持たせることで砥石自体に
弾性体機能を持たせ、この回転砥石２０を砥粒層５１の
周速が外周で１０００ｍ／ｍｉｎから１６００ｍ／ｍｉ
ｎになるよう回転しながら、回転する圧延ロール１ａに
押しつけ撓ませる。圧延ロール１ａは上記のように前後
に振動している。この振動によって回転砥石２０は押さ
れるが、そのとき薄板円盤５２が撓み、圧延ロール１ａ
からの振動を瞬時に吸収する。これにより、砥粒層５１
と圧延ロール１ａ間の接触力の変動は薄板円盤５２の撓
みで生ずる弾性力の小さな範囲となり、ビビリ現象をな
くすことができる。 【００４２】また、本実施例では、薄板円盤５２の弾性
体機能を有効に発揮させるために、図３に示すように砥
粒層５１と圧延ロール１ａとの接触位置が砥石中央から
一方の側のみに形成されるように砥石回転軸２１を傾け
ている。このようにすれば、圧延ロール１ａへの押し付
け力で片持ち梁の形で薄板円盤５２が撓み、圧延ロール
１ａからの振動を容易に吸収することができる。 【００４３】また、本実施例では、砥粒層５１を支える
台金である薄板円板５２に弾性体機能を持たせているの
で、圧延ロールからの振動で可動する質量は砥粒層５１
と薄板円板５２のみとなり、しかも砥粒層５１に少ない
重量で長時間の研削が可能な研削比（工作物の減少体積
／砥石減少体積）の高い超砥粒（立方晶窒化硼素砥粒又
はダイアモンド砥粒）を用いているため、可動部の質量
が非常に小さくなり、回転砥石２０の固有振動数が高く
なる。このため、振動する圧延ロールを共振によるビビ
リ現象を生じさせずに長時間正しく研削することができ
る。 【００４４】次に、本実施例の研削方法を図５〜図８を
用いて説明する。 【００４５】図５にオンラインで測定したロールプロフ
ィールを示す。この図に示すように、圧延ロールは圧延
により圧延部（通板部）と非圧延部で摩耗により段差が
でき、同一幅の鋼板を連続圧延すると、圧延部の圧延材
端部にあたる部分が圧延部の他の部分より多く摩耗す
る。また、一般的に圧延部はサーマルクラウンを持ちな
がら均一に摩耗して行く。 【００４６】図６に同一幅の圧延材を圧延したときのロ
ールプロフィールの他の例を示す。この例はオフライン
で計測したロールプロフィールであり、サーマルクラウ
ンは消失している。図中、破線が実測ロールプロフィー
ルであり、実線が理論上（計算上）のロールプロフィー
ルである。この図から分かるように、同一幅の圧延材
（鋼板）Ｓを２０本以上圧延し続けると、圧延部と非圧
延部間に摩耗段差ａが生じる。また、同一幅の鋼板を連
続圧延すると、圧延材端部Ｓｅにあたる部分が他の通板
部より多く摩耗し、圧延材Ｓの端部Ｓｅから所定長さｃ
の部分に段差ｂの局部摩耗が生じる。この局部摩耗は圧
延材の板端部が早く冷却し他の部分より硬くなること
や、板端部の荷重集中により生じるものであり、長さｃ
は板厚、板材質等により変化するが、本願発明者等の検
討によれば一般的に２０ｍｍから５０ｍｍの範囲にあ
る。その長さｃの部分より内側はほぼ均一に摩耗する。 【００４７】オンラインで測定したロールプロフィール
を模式化して図７に示す。図中、Ａは圧延ロール１ａの
端部位置を、Ｂは圧延材Ｓの板端部Ｓｅより局部摩耗の
長さｃだけ内側の位置を、Ｃは圧延ロール１ａのロール
軸方向中央位置を、Ｄは圧延材Ｓの板端部Ｓｅの位置を
それぞれ示す。 【００４８】本実施例の研削方法では、まず、圧延によ
り生じた摩耗段差ａ及び局部摩耗段差ｂを除去するた
め、圧延材Ｓ板端部Ｓｅにあたる部分より外側のＡ−Ｄ
の範囲では目標ロールプロフィールと実測ロールプロフ
ィールとの差から必要研削量を求め、この必要研削量か
ら圧延ロール１ａと回転砥石２０の接触力を演算し、こ
れを設定接触力として研削する。局部摩耗の長さｃの部
分、すなわちＤ−Ｂの範囲も摩耗による形状変化が大き
いので、同様に目標ロールプロフィールと実測ロールプ
ロフィールとの差により圧延ロール１ａと回転砥石２０
の接触力を制御して研削する。 【００４９】一方、局部摩耗の長さｃの部分より内側の
Ｂ−Ｂの範囲ではサーマルクラウンのあるほぼ一定の曲
率を持ったロールプロフィールとなるので、圧延ロール
１ａと回転砥石２０の接触力を変えず一定の接触力で研
削する。 【００５０】以上のようにして研削したときの接触力の
変化を図８に示す。圧延ロール１ａの研削範囲を圧延部
の両端から局部摩耗長さｃを含む所定長さだけ内側のロ
ール軸方向位置Ｂを境界にしてロール軸方向外側の第１
の範囲Ａ−Ｂとロール軸方向内側の第２の範囲Ｂ−Ｂと
に分け、第１の範囲Ａ−Ｂでは目標ロールプロフィール
と実測ロールプロフィールとの差により圧延ロール１ａ
と回転砥石２０の接触力を制御して研削し、第２の範囲
Ｂ−Ｂでは圧延ロール１ａと回転砥石２０の接触力が一
定になるように制御して研削する。第２の範囲を一定の
接触力で研削することにより、圧延部は表面粗さにムラ
のない良好な表面性状に研削される。 【００５１】ここで、圧延部のほぼ均一に摩耗する部分
である第２の範囲Ｂ−Ｂの研削能力は圧延材Ｓの端部Ｓ
ｅによる局部摩耗段差ｂ（図６参照）を除去できること
が必要である。すなわち、一般的に圧延材Ｓの端部Ｓｅ
でできる局部摩耗段差ｂは１コイル圧延すると０．３か
ら０．６μｍｍ生じる。この段差を研削除去可能な研削
能力になるよう制御する。研削能力は圧延ロール１ａと
回転砥石２０の接触力（回転砥石２０の押付け力）、回
転砥石２０の圧延ロール１ａの軸方向移動速度（トラバ
ース速度）、または回転砥石２０の回転数から決まる。
したがって、第２の範囲Ｂ−Ｂでの一定の接触力は、圧
延材端部位置にできる局部摩耗段差ｂを除去できる研削
能力となるように設定される。 【００５２】以上のように圧延ロール１ａを研削するこ
とにより、サーマルクラウンの形を変えることなく、摩
耗により生じたロールプロフィールの段差部を平坦にす
ることができる。 【００５３】本実施例の圧延ロール研削装置は以上の研
削方法を実施するものであり、その制御手順を図９にフ
ローチャートで示す。これら制御手順は情報処理装置１
３ｂにプログラムとして予め格納されている。 【００５４】まず、２つの研削ユニット５，５の回転砥
石２０を作業ロール１ａに押し付けながらロール軸方向
に移動させ、ロール全長のプロフィールを測定する（ス
テップ１００）。このオンラインの研削装置を用いて行
なうロールプロフィール測定方法は特開平６−４７６５
４号公報に記載の方法を用いることができ、その一例に
ついて後述する。次に、目標ロールプロフィールと実測
ロールプロフィールとの差からＡ−Ｂ間の必要研削量を
求め、この必要研削量から圧延ロール１ａと回転砥石２
０の接触力を演算し、これを設定接触力とする（ステッ
プ１０１）。目標ロールプロフィール及びＢの位置は予
め情報処理装置１３ｂに記憶してある。次いで２つの研
削ユニット５，５の回転砥石２０を作業ロール１ａに押
し付けながらロール軸方向に移動させ、研削を開始する
（ステップ１０２）。このとき、情報処理装置１３ｂは
トラバースモータ５８のエンコーダ５８ｂの検出信号か
らロール軸方向の研削位置を常時認識しており（ステッ
プ１０３）、研削位置がＡ−Ｂ間にあるときにはロード
セル５３により測定された圧延ロール１ａと回転砥石２
０との接触力が上記のように演算され設定された接触力
となるように砥石送り装置２３の送りモータ５７の送り
量を制御する（ステップ１０４）。また、研削位置がＢ
−Ｃ間にあるときはロードセル５３で測定された接触力
が一定の接触力になるように砥石送り装置２３の送りモ
ータ５７の送り量を制御する（ステップ１０５）。その
一定の接触力も予め情報処理装置１３ｂに記憶してあ
る。ロール全長の研削が完了すると研削回数をカウント
し（ステップ１０６，１０７）、研削回数が指定回数に
達したかどうかを判定する（ステップ１０８）。指定研
削回数とは例えば５〜６回であり、この回数も予め情報
処理装置１３ｂに記憶してある。研削回数が指定回数に
達しない場合はステップ１０２に戻って上記のステップ
１０３〜１０８の処理を繰り返し、指定回数に達すると
ステップ１００に戻って再びロールプロフィールを測定
し、上記のステップ１０１〜１０８の処理を繰り返す。
以上のロール研削を圧延中継続して実施する。 【００５５】ステップ１００におけるロールプロフィー
ル測定の処理手順の一例を図１０を用いて説明する。こ
の処理手順も情報処理装置１３ｂにプログラムとして格
納されている。まず、一方の研削ユニット５の回転砥石
２０を作業ロール１ａの操作側端部に押し付ける（ステ
ップ３００）。次で、トラバースモータ５８を回転し研
削ユニット５ａをロール軸方向に移動する（ステップ３
０１）。この移動の間、ロードセル５３で砥粒層５１と
作業ロール１ａとの接触力を測定し、その接触力が一定
となるように送りモータ５７で送り位置を制御し（ステ
ップ３０２）、送りモータ５７のエンコーダ５７ａから
の信号により回転砥石２０の送り量を算出する（ステッ
プ３０３）。これと同時に、トラバースモータ５８のエ
ンコーダ５８ｂからの信号により研削ユニット５ａのロ
ール軸方向の位置を測定する（ステップ３０４）。そし
て、ロール軸方向の位置と回転砥石の送り量からロール
プロフィールを算出する（ステップ３０５）。他方の研
削ユニット５についても同様の手順を実施し、ロールプ
ロフィールを算出する（ステップ３０６）。ただし、ロ
ール軸方向の移動は駆動側端部から行なう。２つの研削
ユニット５，５の移動により求めたロールプロフィール
を合成し、作業ロール１ａの全長のプロフィールを決定
する（ステップ３０７）。以上によりオンライン研削装
置を利用し、圧延ロールのプロフィールをオンラインで
測定することができる。 【００５６】なお、オンライン研削装置を利用してロー
ルプロフィールを測定する方法として、特開平６−４７
６５４号公報に記載のように送り位置を固定し、接触力
の変化を測定する方法であってもよい。また、専用のオ
ンラインプロフィルメータを設置し、その検出値を用い
てもよい。 【００５７】以上により本実施例によれば、エッジビル
ドアップの原因となる局部摩耗段差を残さずかつサーマ
ルクラウンの形を変えることなく、圧延に最適なロール
プロフィール及び表面性状に圧延ロールを研削すること
ができる。 【００５８】また、連続熱間圧延機列の最終スタンドや
調質圧延機では、オンライン圧延ロール研削装置により
研削された圧延ロールのロールプロフィールや表面性状
により圧延材の板厚の均一性や、圧延材表面の光沢及び
表面粗度が大きく影響を受ける。本実施例のオンライン
圧延ロール研削装置を連続熱間圧延機列の最終スタンド
や調質圧延機に設け圧延ロールを研削することにより、
均一な板厚及び良好な表面品質を持つ圧延材を製造する
ことができる。 【００５９】本発明の第２の実施例を図１１により説明
する。 【００６０】第１の実施例では、圧延材Ｓの端部Ｓｅよ
り所定長さだけ内側のロール軸方向位置Ｂを境にして内
側の第２の範囲Ｂ−Ｃでは接触力を一定にして研削する
ことにより、Ｂ−Ｃの範囲では摩耗した形状と同じ形状
に研削される。したがって、この方法は、Ｂ−Ｃの範囲
で左右均一に摩耗した場合に都合の良い方法である。し
かし、Ｂ−Ｃの範囲で均一に摩耗せず、左右不均一に摩
耗する場合は左右対称のロールプロフィールになるよう
に研削する必要があり、そのためこの範囲でも目標ロー
ルプロフィールを設定し、目標ロールプロフィールと実
測ロールプロフィールとの差から圧延ロール１ａと回転
砥石２０の接触力を場所によって変えて研削する必要が
ある。しかし、この場合でも圧延ロール１ａと回転砥石
２０の接触力の差を場所によって大きくし過ぎると、圧
延部の場合は圧延ロール１ａ表面性状が場所によって変
わり、これが圧延材Ｓに転写し表面品質を悪化させる恐
れがある。 【００６１】本実施例の研削方法では、目標ロールプロ
フィールと実測ロールプロフィールとの差が同じであっ
てもロール端部のＡ−Ｂの範囲と圧延部のＢ−Ｃの範囲
では圧延ロール１ａと回転砥石２０の接触力を演算する
ゲインを変えることにより、ロール端部はより大きな接
触力の差になり、圧延部は小さな接触力の差にとなるよ
うにする。圧延部の接触力を演算するゲインを小さくす
ることにより、測定されたロールプロフィールに誤差が
有った場合でも、研削によるロールプロフィール誤差も
小さくなるため、圧延部でのロール表面性状の変化が少
なくなり、良好な表面品質を持つ圧延材を製造すること
ができる。 【００６２】図１１に上記の研削方法を実施するための
圧延ロール研削装置の制御手順をフローチャートで示
す。 【００６３】まず、第１の実施例と同様に２つの研削ユ
ニット５，５の回転砥石２０を作業ロール１ａに押し付
けながらロール軸方向に移動させ、ロール全長のプロフ
ィールを測定する（ステップ５００）。次に、目標ロー
ルプロフィールと実測ロールプロフィールとの差からＡ
−Ｂ間及びＢ−間の必要研削量を求め、この必要研削量
からＡ−Ｂ間よりＢ−Ｃ間の方が同じロールプロフィー
ル差に対する接触力の変化が小さくなるように接触力設
定ゲインＧを変えて接触力を演算し、これを設定接触力
とする（ステップ５０１）。すなわち、目標ロールプロ
フィールをＺ（ｘ）、実測ロールプロフィールをＺ′
（ｘ）、接触力変換定数をＫ、ゲインをＧ１，Ｇ２とす
ると、Ａ−Ｂ間では、 Ｐ（ｘ）＝ＫＧ１｛Ｚ（ｘ）−Ｚ′（ｘ）｝ …（１） で接触力Ｐ（ｘ）を演算し、Ｂ−Ｃ間では、 Ｐ（ｘ）＝ＫＧ２｛Ｚ（ｘ）−Ｚ′（ｘ）｝ …（２） で接触力Ｐ（ｘ）を演算する。ここで、｛Ｚ（ｘ）−
Ｚ′（ｘ）｝は目標ロールプロフィールと実測ロールプ
ロフィールとの差、すなわち必要研削量であり、ゲイン
Ｇ１、Ｇ２はＧ１＞Ｇ２の関係にある。一例としてＧ１
＝１，Ｇ２＝０．５に設定する。上記の式（１）及び
（２）はゲインＧ１，Ｇ２、Ｂの位置とともに予め情報
処理装置１３ｂに記憶してある。 【００６４】次いで２つの研削ユニット５，５の回転砥
石２０を作業ロール１ａに押し付けながらロール軸方向
に移動させ、研削を開始する（ステップ５０２）。この
とき、情報処理装置１３ｂはトラバースモータ５８のエ
ンコーダ５８ｂの検出信号からロール軸方向の研削位置
を常時認識しており、研削位置がＡ−Ｂ間にあるときに
はロードセル５３により測定された圧延ロール１ａと回
転砥石２０との接触力が上記の式（１）で演算され設定
された接触力となるように砥石送り装置２３の送りモー
タ５７の送り量を制御し、研削位置がＢ−Ｃ間にあると
きはロードセル５３で測定された接触力が上記のしき
（２）で演算された接触力となるように砥石送り装置２
３の送りモータ５７の送り量を制御する（ステップ５０
３）。ロール全長の研削が完了すると研削回数をカウン
トし（ステップ５０４，５０５）、研削回数が指定回数
に達したかどうかを判定する（ステップ５０６）。指定
研削回数とは例えば５〜６回であり、この回数も予め情
報処理装置１３ｂに記憶してある。研削回数が指定回数
に達しない場合はステップ５０２に戻って上記のステッ
プ５０３〜５０６の処理を繰り返し、指定回数に達する
とステップ５００に戻って再びロールプロフィールを測
定し、上記のステップ５０１〜５０６の処理を繰り返
す。以上のロール研削を圧延中継続して実施する。 【００６５】以上により本実施例によっても、エッジビ
ルドアップの原因となる局部摩耗段差を残さずかつサー
マルクラウンの形を変えることなく、圧延に最適なロー
ルプロフィール及び表面性状に圧延ロールを研削するこ
とができる。また、連続熱間圧延機列の最終スタンドや
調質圧延機の圧延ロールを研削しても、圧延材の表面品
質を良好に保つオンラインの研削が可能となる。 【００６６】本発明の第３の実施例を図１２〜図１５に
より説明する。本実施例は本発明のオンライン圧延ロー
ル研削装置を備えた圧延機を連続熱間圧延機列の最終ス
タンドに設置したものである。 【００６７】図１２において、本実施例の連続熱間圧延
機列は、第１スタンドから第６スタンドまでの６台の圧
延機８０〜８５をタンデムに配列して構成され、最終ス
タンド（第６スタンド）の圧延機８５に本発明のオンラ
イン圧延ロール研削装置が設けられている。この圧延ロ
ール研削装置は上下の圧延ロール１ａ，１ａに対してそ
れぞれ１個づつ配置された研削ユニット５を有してい
る。研削ユニット５の構成を含む圧延ロール研削装置の
その他の構成は、圧延ロール１ａの全長を１個の研削ユ
ニット５で研削するように制御するように制御装置１３
ａ及び情報処理装置１３ｂ（図３参照）が機能する点を
除いて第１の実施例と同じである。 【００６８】また、図１３において、研削ユニット５の
回転砥石２０は、第１の実施例で説明したように、薄板
円盤５２と、薄板円盤５２の側面に取り付けられ、立方
晶窒化硼素砥粒又はダイアモンド砥粒を、レジンボンド
を結合材に用いて固めて作られた環状の砥粒層５１とを
有しているが、砥粒層５１の砥粒のサイズは１７０／２
００番及び２００／２３０番のいずれかである。更に、
環状の砥粒層５１の径方向の幅（砥石幅）Ｗは３０ｍｍ
〜５０ｍｍとされている。 【００６９】連続熱間圧延機列の最終スタンドにオンラ
イン圧延ロール研削装置を設けた場合、他のスタンドと
異なり研削した圧延ロール１ａ表面性状が圧延材Ｓに転
写するので、オンライン圧延ロール研削装置は研削能力
を高める以上に、圧延ロール１ａ表面性状を良好に維持
することが望まれる。 【００７０】図１４に砥石の砥粒粒度の違いによるロー
ル表面研削粗度の違いについての実験結果を示す。この
図の各砥粒粒度毎の矢印の範囲がロール表面粗度の範囲
を示す。また、図１５に砥石の砥粒粒度の違いと研削比
（工作物の破研削量／砥石の摩耗量）の違いの関係につ
いての実験結果を示す。各砥粒粒度毎の矢印の範囲が研
削比の範囲を示す。これらの実験結果における研削条件
は以下のようである。 ロール（被研削材）：ニッケルグレンロール ロール回転速度：３００〜６００ｍ／ｍｉｎ 砥石回転速度：１２００ｍ／ｍｉｎ 接触力：３００Ｎ 砥石トラバース速度：１０〜２０ｍｍ／ｓ アップカット研削（ロールの回転方向と砥石回転方向が
逆の状態で研削） 砥石幅：４０ｍｍ。 【００７１】本願発明者等の検討によれば、最終スタン
ドにオンライン圧延ロール研削装置によって研削された
圧延ロール１ａ表面性状は平均粗さＲａ０．９μｍｍか
ら１．０μｍｍ以上の凹凸のある表面状態になると、こ
の凹凸が研削目として圧延材Ｓに転写することが分かっ
た。このため、これを避けるために、圧延ロール１ａ表
面性状を平均粗さＲａ０．９μｍｍから１．０μｍｍ以
下の凹凸の状態に研削する必要があり、図１４より立方
晶窒化硼素（ＣＢＮ）またはダイアモンド砥粒でできた
砥粒層５１の砥粒の粒度は＃１７０／２００を含めこれ
より細かいことが必要となる。一方、砥粒の粒度を細か
くすれば圧延ロール１ａの平均粗さは向上するが、図１
５に示すように砥粒の磨減は急激に早くなる。これは砥
粒が小さくなると結合材がレジンボンドなので砥粒を支
える力が小さくなり、容易に砥粒が脱落し砥粒層５１の
摩耗が早くなるからである。砥粒粒度が＃２３０／２７
０以上細かくなると砥石寿命は２，３日となり、頻繁に
砥石の交換が必要となるので、砥石交換のために圧延を
止める必要が生じ、オンラインロール研削装置の効果が
大きく失われる。 【００７２】以上より、回転砥石２０における砥粒層５
１の砥粒粒度を１７０／２００番か２００／２３０番と
することにより、最終スタンドのオンライン圧延ロール
研削装置に取り付けられる回転砥石２０に必要な研削能
力と砥石寿命を達成することができる。 【００７３】 また、本願発明者等の検討によれば、圧
延ロール１ａの１回転中に回転砥石がロール軸方向に移
動する距離が砥粒層５１の幅、すなわち砥石幅Ｗの１／
３以上になると、砥石の送りマークが発生しやすいこと
が分かった。例えば、ロール径７００ｍｍ、ロール回転
速度３００ｍ／ｍｉｎのとき、砥石幅Ｗを２０ｍｍ，３
０ｍｍ，４０ｍｍにして砥石幅Ｗの１／３だけ移動する
時の回転砥石２０のロール軸方向移動速度（許容砥石移
動速度）は、それぞれ、 砥石幅Ｗ２０ｍｍ許容砥石移動速度１５ｍｍ／ｓ ３０ｍｍ２２．７ｍｍ／ｓ ４０ｍｍ３０ｍｍ／ｓ ５０ｍｍ３７．５ｍｍ／ｓ ６０ｍｍ４５．４ｍｍ／ｓ となり、砥石幅Ｗが広いほど送りマークを残さず砥石移
動速度を速くすることができる。 【００７４】一方、回転砥石２０は砥粒層５１の砥粒粒
度や圧延ロール１ａと回転砥石２０の接触力を同じにし
ても、砥石幅Ｗによって砥石の寿命が異なる。例えばＣ
ＢＮ砥粒で＃１７０／２００の砥石で圧延ロール１ａを
研削しても、砥石幅２０ｍｍでは研削比５０に対し、砥
石幅４０ｍｍでは研削比１２０となる。つまり砥石幅が
広い方が上記のように砥石移動速度を速くできるだけで
なく、研削比が大きくなり、このため同じ研削能力を要
求される場合、砥石幅が広い方が砥石寿命が長いことに
なる。しかし、砥石幅Ｗを広くしすぎると環状の砥粒層
５１の外周部と内周部とで研削速度差が大きくなり、均
一に接触して研削するのが難しくなったり、研削速度が
相対的に遅くなる内側に目詰りが生じたりする。 【００７５】以上より、砥石幅Ｗは３０ｍｍから５０ｍ
ｍが良く、特に４０ｍｍ前後が最適であり、これにより
砥石移動速度を速くしながら送りマークを残さず良好な
表面性状に圧延ロール１ａを研削できるとともに、砥石
寿命の確保でき、更に均一に目詰りを起こすことなく研
削することができる。 【００７６】連続圧延設備の最終スタンドでは上記のよ
うな砥粒層５１を取り付けた回転砥石２０を用いて研削
することにより、研削されロール表面が圧延材Ｓに研削
目等を転写するのを防ぐことができる。しかし、１本の
圧延ロール１ａに対して複数個の回転砥石２０を用いて
研削すると、回転砥石２０が圧延ロール１ａ表面上でラ
ップする所が生ずる。このラップした位置の圧延ロール
１ａの表面性状が他とは微少ながら異なってくる。本実
施例では、圧延材Ｓの表面性状の厳しい上記最終スタン
ドの圧延機では１本の圧延ロール１ａに対し１個の回転
砥石２０で圧延ロール１ａの一方の端部から他方の端部
まで研削する。これにより良好な表面品質を持つ圧延材
Ｓを圧延することができる。 【００７７】なお、第３の実施例では圧延材Ｓの表面性
状の厳しい圧延機として連続熱間圧延設備の最終スタン
ドに本発明を適用したが、圧延材Ｓの表面性状の厳しい
圧延機であればそれ以外にも本発明は適用することがで
きる。例えば、図示はしないが調質圧延機に本発明を適
用しても同様の効果が得られる。 【００７８】以上本発明の好ましい実施例を幾つか説明
したが、上記実施例本発明の精神の範囲内で種々変更可
能である。例えば、上記実施例では回転砥石として薄板
円盤に環状の砥粒層を取り付けた平面型の回転砥石を有
するものとしたが、基礎円板にカップ型の砥石部材を取
り付けたカップ型の回転砥石にも本発明を同様に適用
し、同様の効果を得ることができる。 【００７９】 【発明の効果】本発明によれば、研削により圧延ロール
表面は常に肌荒れのない表面性状を維持できるので、摩
耗段差の改善と表面粗さの改善により、同一幅材の圧延
を制限なく連続的に行なうことができる。 【００８０】また、連続圧延設備の最終スタンドや調質
圧延機の圧延ロールをオンラインで研削しても、圧延ロ
ールの表面性状が圧延材表面に転写して光沢差や研削目
により表面品質が低下することがなく、良好な表面品質
を持つ圧延材を製造することができる。 【００８１】

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の第１の実施例によるオンライン圧延ロ
ール研削装置を備えた圧延機の要部の部分断面側面図で
有る。 【図２】図１に示す圧延機の一部分を切除して示す部分
断面平面図である。 【図３】研削ユニットの水平断面図を制御装置及び情報
処理装置とともに示す図である。 【図４】研削ユニットの垂直断面図である。 【図５】オンラインロール研削装置を用いて測定したロ
ールプロフィールを示す図である。（社団法人「日本鉄
鋼協会」西山記念技術講座「ロールプロフィール変更装
置を有する圧延機」住友金属 益居 健氏著より。） 【図６】同一幅の圧延材を圧延したときのロールプロフ
ィールを示す図である。（社団法人「日本鉄鋼協会」西
山記念技術講座「ロールプロフィール変更装置を有する
圧延機」住友金属 益居 健氏著より。） 【図７】オンラインで測定したロールプロフィールを模
式化して示す図である。 【図８】図７に示すロールプロフィールを持つ圧延ロー
ルを第１の実施例により研削するときの接触力の変化を
示す図である。 【図９】第１の実施例による圧延ロール研削装置の制御
手順を示すフローチャートである。 【図１０】図９のフローチャートにおけるロールプロフ
ィール測定処理手順の詳細を示すフローチャートであ
る。 【図１１】本発明の第２の実施例による圧延ロール研削
装置の制御手順を示すフローチャートである。 【図１２】本発明の第３の実施例による連続熱間圧延機
列の概略図である。 【図１３】回転砥石の正面図である。 【図１４】回転砥石の砥粒粒度とロール表面研削粗度の
関係を示す図である。 【図１５】回転砥石の砥粒粒度と研削比の関係を示す図
である。 【符号の説明】 １ａ：圧延ロール（上下作業ロール） １ｂ：圧延ロール（上下補強ロール） ３：軸受箱 ４：スタンド ５：研削ユニット ７：トラバース用レールフレーム １３ａ：制御装置 １３ｂ：情報処理装置 １４：ラック ２０：回転砥石 ２１：砥石回転軸 ２２：砥石駆動装置 ２３：砥石送り装置 ２４：トラバース装置 ５８：トラバース用モータ ８５：連続熱間圧延機列の最終スタンド

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】圧延機内において圧延ロールに対して平面
   型またはカップ型の回転砥石を有する研削ユニットを設
   け、前記回転砥石を回転させながら該回転砥石の片側一
   方のみを前記圧延ロールに接触するよう前記圧延ロール
   に押し付け、ロール軸方向に移動することにより前記圧
   延ロールを研削するオンライン圧延ロール研削方法にお
   いて、 前記研削ユニットの回転砥石として、立方晶窒化硼素砥
   粒またはダイアモンド砥粒をレジンボンドで結合した環
   状の砥粒層を片側に有するものを使用し、前記砥粒のサ
   イズを１７０／２００番から２００／２３０番のいずれ
   かにし、前記環状の砥粒層の径方向の幅を３０ｍｍ〜５
   ０ｍｍとし、前記研削ユニットを連続熱間圧延機列の最
   終スタンドまたは調質圧延機に設置し圧延ロールを研削
   することを特徴とするオンライン圧延ロール研削方法。 【請求項２】圧延機内において圧延ロールに対して平面
   型またはカップ型の回転砥石を有する研削ユニットを設
   け、前記回転砥石を回転させながら該回転砥石の片側一
   方のみを前記圧延ロールに接触するよう前記圧延ロール
   に押し付け、ロール軸方向に移動することにより前記圧
   延ロールを研削するオンライン圧延ロール研削装置にお
   いて、 前記研削ユニットの回転砥石として、立方晶窒化硼素砥
   粒またはダイアモンド砥粒をレジンボンドで結合した環
   状の砥粒層を片側に有するものを使用し、前記砥粒のサ
   イズを１７０／２００番から２００／２３０番のいずれ
   かにし、前記環状の砥粒層の径方向の幅を３０ｍｍ〜５
   ０ｍｍとし、前記研削ユニットを連続熱間圧延機列の最
   終スタンドまたは調質圧延機に設置したことを特徴とす
   るオンライン圧延ロール研削装置。 【請求項３】圧延機内において圧延ロールに対して平面
   型またはカップ型の回転砥石を有する研削ユニットを設
   け、前記回転砥石を回転させながら該回転砥石の片側一
   方のみを前記圧延ロールに接触するよう前記圧延ロール
   に押し付け、ロール軸方向に移動することにより前記圧
   延ロールを研削するオンライン圧延ロール研削装置であ
   って、前記研削ユニットの回転砥石として、立方晶窒化
   硼素砥粒またはダイアモンド砥粒をレジンボンドで結合
   した環状の砥粒層を片側に有するものを使用し、前記砥
   粒のサイズを１７０／２００番から２００／２３０番の
   いずれかにし、前記環状の砥粒層の径方向の幅を３０ｍ
   ｍ〜５０ｍｍとしたオンライン圧延ロール研削装置を、
   最終スタンドに設置したことを特徴とする圧延機列。