JP3777719B2 - オンラインロールグラインダによる圧延ロール表面の研削方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧延ロールのオンラインロールグラインダによるロール表面研削方法の改良に係り、特に、オフラインのロールショップでの研削を不要とするロール表面研削方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧延機で鋼片を熱間圧延する際に、圧延ロールの被圧延材と接触するロール面には次第に疲労層が発生する。この疲労層は、圧延負荷（一般に、圧延量，圧延距離または両者の積等で表される）が増大するにつれてロール表面からの深さ（厚み）が増していく。図２は疲労層深さと圧延負荷（圧延距離を用いた）との関係の一例を表したもので、両者は比例している。
【０００３】
このような疲労層が進行すると、疲労層内に形成されるクラックに起因してロール表面の破壊が進み、放置すれば圧延ロールの寿命が縮まることになる。また、前記クラックで荒れたロール面のままで圧延すると、被圧延材に転写される結果、安定した製品品質を常時確保することが困難になる。そこで対策として、従来は、圧延の終了したロールを圧延機から取り外してオフラインにあるロールショップに搬出し、当該圧延ロールの圧延量または圧延距離に基づいて求められた疲労層の厚さ分をロールグラインダにより研削し除去している。疲労層を除去した圧延ロールは、再び圧延機に組み込まれて使用される。
【０００４】
一方、上記疲労層の形成とは別に、圧延ロールの被圧延材と接触する部分に機械的な摩耗が生じる。この摩耗も圧延と共に進行して、被圧延材と接触しない非摩耗部分との間に段差（摩耗段差）が形成され、ロールプロフィールが変化して行く。この摩耗段差の生じる範囲は被圧延材の板幅の範囲である。しかして実際の圧延操業では、被圧延材の板幅範囲は例えば８００〜１５００ｍｍと狭幅〜広幅にわたるから、摩耗の範囲も被圧延材の板幅に応じて変化する。仮に、狭幅材を圧延してその板幅範囲で摩耗段差を生じた圧延ロールを用いて次により広幅材の圧延を行うと、既に生じている狭幅の摩耗部分とその外側の非摩耗部分との段差を含むロールプロフィールが広幅製品に転写されて良好な製品が得られなくなる。そこで、ある板幅材の圧延で生じた摩耗段差が板幅の異なる次の圧延に及ぼす影響をできるだけ防止するために、複数種の板幅のものを圧延するに際しては、圧延順序がなるべく広幅材から狭幅材へとなるように規制して操業を行うようにしている。しかし圧延順序を規制しても摩耗段差は進行するから、やがて限度に達する。限度を越すと、上記疲労層除去の場合と同じく、圧延ロールを圧延機から外し、オフラインのロールショップのロールグラインダでロール研削をして摩耗段差によるロールプロフィールの変形を修正している。
【０００５】
しかし近年、このような圧延順序規制が生産性の向上を阻害することに鑑み、圧延機内にロール研削装置（ロールグラインダ）を配置したオンラインロール研削技術が実用化され、オンラインでのロール研削が行われるようになっている。
【０００６】
オンラインロール研削では、主に次の二つの様式の研削が行われる。
（１）通板部の外側を研削することにより前記摩耗段差を削除する部分研削。
（２）全ロール表面を研削することにより、ロール表面に局部的に生ずる凹凸疵を除去する全面研削。
【０００７】
このオンラインロール研削技術の実用化により、前述の圧延材板幅についての圧延順序規制が緩和できるとともに、前記凹凸疵に起因した圧延材の表面疵を防止できるので、熱間圧延ラインの生産能力の向上および製造される熱延鋼板の品質の向上が期待できる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来のオンラインロールグラインダによるロール表面研削方法の場合、その目的とするところは、圧延中にオンラインで圧延ロールの摩耗段差の除去（部分研削）及びロール表面の平滑化（全面研削）によりロールプロフィールを修正することにあるが、実際には、オンラインロールグラインダによるロール表面研削（全面研削）時に、圧延ロール表面の疲労層もある程度は除去される。しかし、前記全面研削は、局部的に生じた凹凸疵の除去が目的であるため、圧延ロール表面の略全長にわたりある厚みで形成される疲労層を全部除去する程の研削量ではなく、疲労層を完全には除去しきれない。そのため、オンラインロールグラインダによるロール全面研削を繰り返しながら圧延を行っても、その間に疲労層の蓄積が進行する。
【０００９】
すなわち、従来のオンラインロールグラインダによる圧延ロール表面の研削方法は、摩耗段差除去や局部的に生じた凹凸疵の除去はできても圧延ロール面の疲労層を完全に除去することはできないため、圧延ロールの稼働がある圧延負荷に達したら当該圧延ロールをわざわざ圧延機から外して、その圧延負荷に応じて形成された疲労層の厚さ分をロールショップの研削装置により研削除去しない限り、常時安定した圧延製品品質が得られず、またロール寿命も短くなってしまうという問題点がある。
【００１０】
そこで本発明は、このような従来の問題点を解決するべくなされたものであり、ロールショップにおける圧延ロールの疲労層除去の研削を不要とするオンラインロールグラインダによる圧延ロール表面の研削方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係るオンラインロールグラインダによる圧延ロール表面の研削方法は、オンラインロールグラインダによる圧延ロール表面の研削方法において、圧延負荷と該圧延負荷に応じて形成される圧延ロール疲労層の深さとの関係を予め経験的に求めておき、圧延ロールの圧延負荷が所定量に達する毎に、オンラインロールグラインダにより当該圧延ロール疲労層を全て研削除去することを繰り返すものである。
【００１２】
本発明によれば、予め経験的に求めた圧延負荷と圧延ロール疲労層の深さとの関係を用いて、圧延負荷が所定量に達する毎に、所定時間のオンラインロールグラインダによるロール面の研削を繰り返す。こうして、オンラインでの研削のたびに、ロールの摩耗段差のみならず圧延により形成されたロール面の疲労層を全部除去することにより、従来必須とされたロールショップでの疲労層除去の研削が不要となり、その分、生産性が向上すると共に設備費の低減が可能であり、しかも常時安定した製品品質が得られるとともに圧延ロールの寿命も延びる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明に係るオンラインロール研削装置（オンラインロールグラインダ）の一実施形態の概要を示す説明図である。
【００１４】
先ず、そのオンラインロールグラインダ２０の装置構成を説明すると、図１において、圧延機の圧延ロール（ワークロール）１の面を研削する研削砥石２は、軸受３を介して軸受箱５に回転自在に支承されている。その研削砥石２と同軸上に、軸受４を介して軸受箱６に支承された砥石回転モータ７が配設されている。研削砥石の駆動軸９と砥石回転モータの出力軸ｌ０とはスプライン付ユニバーサルジョイント８により回転自在に連結されている。前記研削砥石２側の軸受箱５はリニアガイトｌｌを介して架台１３に取り付けられており、押し付けシリンダ１２の作動によりリニアガイトｌｌで案内されつつ軸方向前後に移動する。その前進移動により、研削砥石２が圧延ロール１に対して押し付けられる。そして、押し付けシリンダ１２の架台１３は圧延ロール１の軸方向に沿って移動可能である。
【００１５】
前記押し付けシリンダ１２及び砥石回転モータ７は、図示しない駆動制御装置の指令により作動を制御される。駆動制御装置は、あらかじめ求めてある、押し付け力とロール回転数と研削砥石の圧延ロール軸方向への送り量とを変数とした実研削量についてのモデル式に従って、所定研削量の研削が行われるように、前記押し付け力および前記送り量を制御する。そして、駆動制御装置は、研削を行った際には研削量をメモリに記憶するようになっている。
【００１６】
次に、図１のオンラインロールグラインダ２０による圧延ロール表面の研削方法について説明する。
はじめに、圧延条件の異なる被圧延材毎に、圧延負荷として例えば圧延距離（ｋｍ）と、その圧延条件において圧延ロール１の表面に形成される疲労層の深さとの関係を経験的に求めておく（図２参照）。圧延負荷としては、その他例えば圧延量（コイル本数あるいは重量等）や圧延量×圧延距離を採用しても良い。
【００１７】
一方、ある被圧延材の圧延サイクルにおいて、当該圧延中に実施するオンラインロールグラインダ２０による研削で、１回のロール研削で可能な最大研削量（研削により除去し得るロール面の深さ）を予め求めておく。
【００１８】
そして、所定材質・寸法の被圧延材の圧延サイクルを行うにあたり、１圧延サイクルで形成される筈の疲労層の全厚さを図２から求め、これを上記オンラインロールグラインダの最大研削量以内の所定研削量で除し、当該圧延サイクル中に実施するオンラインロールグラインダ研削の研削ピッチ（研削実施までの圧延距離）を算出してオンラインロールグラインダ２０の図示しない駆動制御装置に設定しておく。
【００１９】
かくして、圧延を開始し、設定してある圧延距離に達する毎にオンラインロールグラインダ２０によるオンライン研削が開始される。すなわち、駆動制御装置から架台１３の駆動装置へ指令されて、オンラインロールグラインダ２０の架台１３が動き、研削砥石２がその待機位置から圧延ロール１の表面に向かって移動する。研削砥石２が予め設定された所定位置に到達すると、砥石回転モータ７が駆動されて研削砥石２が回転しはじめる。
【００２０】
続いて、押し付けシリンダ１２の作動で研削砥石２が圧延ロール１の面に押しつけられて、研削砥石２による圧延ロール１の表面の研削が始まる。
研削砥石２は圧延ロール１の一端側から他端側へと架台１３の移動と共に移動しながら研削を行い、予め設定されている所定量の研削が終了したら、押し付けシリンダ１２が後退方向へと作動して研削砥石２が後退する。その後、研削砥石２は架台１３と共に待機位置ヘ移動して、次の研削に備える。
【００２１】
図３は、本発明法と従来法との疲労層除去研削のパターンを比較して示すものであり、図中のＡは従来のロールショップでの疲労層除去の研削パターンである。図中のＢは、本発明のオンラインロールグラインダによる圧延ロール表面の研削方法の研削パターンを示す図で、圧延負荷が一定量に達する前に、その圧延負荷で形成されたロール面の疲労層を研削して全部除去することを小刻みに繰り返すものである。
【００２２】
なお、以上に説明した本発明の実施の形態において、オンラインロールグラインダによる研削量の制御は、押し付け力，ロール回転数および研削砥石のロール軸方向への送り量を変数として含んだモデル式に基づいて行っているが、本発明における研削量の制御はこれに限定されるものではなく、例えば、押し付けシリンダ１２による研削砥石２の押し付け方向への移動量を、リニアエンコーダ等の直線位置センサを利用して制御することによっても、精度よく該研削量の制御を行うことが可能である。
【００２３】
（実施例）
以下に、具体例として、実際の熱間圧延ラインを使用して実施した実験の結果を示す。
【００２４】
使用した圧延機は、７スタンドの仕上圧延機群を備えたホットストリップミルで、その最終スタンドを基準にして被圧延材の圧延距離を設定した。圧延サイクルは圧延本数で１００コイル、圧延距離で１２０ｋｍを１サイクルとした。仕上圧延機にオンラインロールグラインダ２０を設置しない（使用しない）場合を従来法、オンラインロールグラインダ２０を使用した場合を本発明法として、同一の被圧延材を同じ圧延条件で圧延した。その１サイクル圧延で圧延ロールに形成される疲労層の深さは、図２の直線の関係から求めた値が６０μｍである。
【００２５】
従来法では、オンラインロールグラインダ２０が無いため、前記１サイクルの圧延終了後に、圧延ロール１を外してロールショップに搬出しオフラインで６０μｍの表面研削により疲労層を全て除去できた。
【００２６】
これに対して、オンラインロールグラインダ２０を用いた本発明法の場合は、前記１サイクルにおいて、予め求めた数値に基づき設定した圧延距離５ｋｍ毎に２．５μｍのオンライン研削を実施した。この設定値は、１サイクルの圧延内でオンラインロールグラインダ２０（この場合の一回のオンライン研削での研削能力は圧延ロール１本につき深さ２．５μｍ）による厚さ６０μｍのオンライン研削を終了させるように設定したもので、２．５μｍ×（１２０ｋｍ／５ｋｍ）＝６０μｍの関係にある。
【００２７】
このようにして、本発明法によれば、１圧延サイクルにおいて形成された深さ６０μｍの疲労層が、その間のオンライングラインダによる複数回（２４回）の全面研削で完全に除去され、その結果、従来のオフラインのロールショップでの研削を省略することができた。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、圧延により圧延ロール表面に形成される疲労層を、圧延中にオンラインロールグラインダにより完全に除去するため、ロールショップでのロールグラインダによる圧延ロールの疲労層除去の研削が不要となる。その結果、圧延生産性の向上、設備費の低減のみならず圧延製品の品質安定化、圧延ロール寿命の延長等実用上大きな効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るオンラインロール研削装置（オンラインロールグラインダ）の一実施形態の概要を示す説明図である。
【図２】圧延ロールに形成される疲労層の深さと圧延負荷との関係を示す図である。
【図３】本発明法の疲労層除去の研削パターンと従来法のそれとを比較して示す図である。
【符号の説明】
１ 圧延ロール
２ 研削砥石
２０ オンラインロールグラインダ

Claims (1)

1. オンラインロールグラインダによる圧延ロール表面の研削方法において、圧延負荷と該圧延負荷に応じて形成される圧延ロール疲労層の深さとの関係を予め経験的に求めておき、圧延ロールの圧延負荷が所定量に達する毎に、オンラインロールグラインダにより当該圧延ロール疲労層を全て研削して除去することを繰り返すオンラインロールグラインダによる圧延ロール表面の研削方法。

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