(57)【要約】      （修正有）【課題】搬送ロールの寿命延長方法に関し、特に搬送ロールのロールネック部の疲労折損を未然に防止することによる、搬送ロールの寿命延長方法を提供する。【解決手段】熱間圧延ライン内の搬送ロール１のロールネック部11近傍のロール面にグリスを介して超音波探傷子６を設置し、これを用いてロールネック部のクラック進展状況を検査し、該検査の結果に基づいてロールネック部の補修を行う。グリスは超音波探傷子６とその直下のテーパロール面の間に潤滑層を形成し、超音波信号を伝達するとともに、超音波探傷子６がロールネック部11近傍のロール面に接触して摩損や焼付きを起こすことを防止するための潤滑の役割を果たす。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱間圧延ライン内の搬送ロールのロールネック部近傍のロール面にグリスを介して超音波探傷子を設置し、これを用いてロールネック部のクラック進展状況を検査し、該検査の結果に基づいてロールネック部の補修を行うことを特徴とする搬送ロールの寿命延長方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、搬送ロールの寿命延長方法に関し、特に搬送ロールのロールネック部の疲労折損を未然に防止することによる、搬送ロールの寿命延長方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼板を加熱炉で加熱し圧延機で圧延する熱間圧延工程において、鋼板を搬送するために一般的に搬送ロールが用いられており、直線ライン上に並列に配置された回転ロール上を鋼板が搬送されることにより、加熱炉から途中圧延機を介してコイラーまで通板される。この搬送ロールは一般的に直径４００〜４５０ｍｍ程度のものが用いられ、その本数は一般的な熱間圧延ラインで６００〜８００本が設置されている。
【０００３】
従来、搬送ロールの問題点として、ロールバレル部（被搬送材の通過経路と重なるロール部位）のヒートクラックによるロールの割損や、鋼板へのロール疵の転写といったものがある。
これらの問題に対し、ロールの表面材料変更の面から改善のアプローチがなされている。例えば特許文献１、特許文献２では、ロール表面に適切な溶射材料を溶射して、良好な機械的性質を持つ皮膜を形成させることにより、ロールの耐久性を向上させる手法が開示されている。一方、ロールバレル部のクラックの早期発見やロールの寿命判定に関する技術の提案もあり、例えば、特許文献３では、両端支持された回転軸材の中央部をジャッキアップして同中央部のクラックを開口状態にして非破壊検査の検出能力を向上させる手法が開示され、また、特許文献４では、炉内搬送ロールの寿命を、ロール胴体部への打撃による加振に対する応答特性に基づいて判定する手法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２５５７３８号公報
【特許文献２】特開２００６−２９０５４７号公報
【特許文献３】特開昭６１−９９８６１号公報
【特許文献４】特許第４１７２１５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のような従来から認識されていた搬送ロールの問題点に加え、発明者らは搬送ロールに関する更なる問題点として、ロールネック部の疲労クラックによる折損が多くの場合において発生し得ることを見出した。これは圧延機から圧延され吐出してくる鋼板がしばしば下反りしているため、圧延機からの吐出力が下反り鋼板先端部を伝って搬送ロールに負荷されることによってロールネック部に疲労クラックが進展するものである。すなわち、下反り先端部の突き当たり負荷が５００〜１０００回／日程度繰り返し負荷される、つまり数年間のうちに１００万回程度の繰り返し応力が、ロール最弱部であるロールネック部に負荷されることによりロールが疲労折損する。特に搬送ロールネック部は鋼板の酸化スケールの飛散や水蒸気雰囲気による摩耗、腐食により表面粗さが粗く、局部的に応力集中が発生しやすい状況下にあり、許容応力を著しく低下させるため、ロールネック部では疲労限を超える負荷が発生している。
【０００６】
以上のようなロールネック部の問題に対し、有効な対策となる知見は現在みられない。これは従来知見では上記問題が認識されていないことから具体的な対策は講じられておらず、現状は、上記のヒートクラック問題に対応した定期的なロール交換によってロールを更新している。しかしながら、これはロール交換のコストがかかることや取替周期を定量的に決定するのが困難であることから、非効率的である。また、鋼板突き当たり負荷の大きい圧延ミル出側直近の搬送ロールは、ロール寿命がロールバレル部のヒートクラックではなくロールネック部の疲労折損に律速されるため、しばしばロールネック部の疲労クラックに起因したロール折損によるライン停止を余儀なくされている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した搬送ロールの問題背景に鑑み、発明者らが検討を行った結果、鋼板突き当たり負荷の大きい圧延ミル出側直近の搬送ロールに対して、オンラインでクラック検査を行えるシステムを導入することによってロールネック部の疲労折損を未然に防止することが可能であることを見出した。
すなわち、本発明は、熱間圧延ライン内の搬送ロールのロールネック部近傍のロール面にグリスを介して超音波探傷子を設置し、これを用いてロールネック部のクラック進展状況を検査し、該検査の結果に基づいてロールネック部の補修を行うことを特徴とする搬送ロールの寿命延長方法である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、従来搬送ロールのロールネック部の疲労折損を未然に防止することが困難であった問題に対し、オンラインでロールネック部のクラック検査が可能となることにより疲労折損の予見が可能となり、ロールの延命化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施対象とされた搬送ロールの１例を示す概略図
【図２】図１のＡ部を拡大して示す概略図
【図３】本発明によるロールネック部補修要領の１例を示す線図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、本発明の実施対象とされた搬送ロールの１例を示す概略図である。本例の搬送ロール１は、熱間圧延ラインの粗圧延機（図示省略）の出側直近に設置されており、そのロール両端部は、基礎４に固定されたチョック２で回転可能に支持され、その回転はモータ３で駆動されて、ロールバレル部上の被圧延材（鋼板）10を搬送する。ロールバレル部の両端に連なるロールネック部は防塵カバー５で被覆されている。
【００１１】
図１のＡ部を拡大して図２に示す。Ａ部の反対側のロール端部も図２と同様の形態とされる。超音波探傷子６はロールネック部11近傍のロールテーパ面からわずかに離して設置される。また、超音波探傷子６の付近には、超音波探傷子６とその直下のロールテーパ面の間に介在させるグリスを塗布するためのグリス塗布ノズル８を配設し、給脂（グリス給油）配管９からグリス給油を行う。グリスは超音波探傷子６とその直下のテーパロール面の間に潤滑層を形成し、超音波信号を伝達するとともに、超音波探傷子６がロールネック部11近傍のロール面に接触して摩損や焼付きを起こすことを防止するための潤滑の役割を果たす。かかる役割を果たすに好適なグリスとしては、耐熱・耐水・せん断安定性などに優れる汎用性の高いリチウムグリス、あるいはこれに二硫化モリブデンなどの固体潤滑剤や極圧添加剤を配合したものが挙げられる。
【００１２】
超音波探傷子６直下のロールテーパ面から探傷対象とされる疲労強度最低部であるロールネック部11への超音波探傷方向12は、前記ロールテーパ面から斜めの方向となるので、超音波探傷子６としては斜角探傷子を使用するのが好ましい。
超音波探傷子６からの探傷情報信号は、防塵カバー５に開けた穴に通して配線した信号伝送線７によりプロセスコンピュータ等の情報集積端末へ送られ、通常の超音波探傷信号解析手法により解析されて、クラック進展長さが導出される。
【００１３】
一方、搬送ロールの材質、特性、形状、使用回数（使用頻度）などの違いを考慮した疲労影響主因のクラック進展限界の閾値を求めておき、該閾値の近傍までクラックが進展した（クラック進展長さが閾値の近傍に入った）ならば、搬送ロールのロールネック部を補修する。この補修ではクラック切削除去を行う。さらに必要に応じて当該切削箇所に溶接肉盛を行う。
【００１４】
これにより、ロールネック部は疲労クラックがない状態に復帰するので、搬送ロールの寿命が延びることになる。
本発明では、被圧延材先端部との衝突頻度が同程度に高い複数の搬送ロールのうちから選んだ１本のロールに超音波探傷子を常設して定期的に（例えば１箇月程度の周期で）クラック検査を行い、その検査結果を他のロールと共有させてもよく、また、１個の超音波探傷子を複数の搬送ロール全部に順次着脱してクラック検査を行うようにしてもよい。その場合は、防塵カバー全てに超音波探傷子の取付け取外しを容易化する案内手段（装入用孔など）を設けておくとよい。また、１本のロールに超音波探傷子を常設する場合は、給脂のタイミングを超音波探傷子の信号状態で判別するようにしてもよい。
【００１５】
なお、上記実施の形態では鋼板の熱間圧延ラインへ適用した形態を例に挙げて説明したが、本発明は、鋼板以外の被圧延材例えば形鋼、棒鋼等の熱間圧延ラインへも自明に適用して実施可能であり、かかる実施の形態も本発明に包含されることはいうまでもない。
【実施例】
【００１６】
鋼板の熱間圧延ラインにおける搬送ロールの交換は、従来、ロールバレル部にヒートクラックが発生した時に行うものとしており、このヒートクラック発生に律速されたロール寿命はほぼ３４年であった。しかし、粗圧延機出側直近の複数の搬送ロール（計６〜１２本）は、ヒートクラック発生よりもロールネック部の疲労クラック進展による折損が早期に起こり、この折損によりロール寿命は長くとも１２年程度と、ヒートクラック発生律速の場合に比して格段に短いものとなっていた。
【００１７】
そこで、前記粗圧延機出側直近の複数の搬送ロール（対象ロール群と称する）に対して本発明を実施し、本実施例とした。本実施例では、前記対象ロール群内から無作為に選択される１本（検査対象個体と称する）について、図２に例示したのと同様の形態で、ロールネック部近傍のロール面にグリスを介して超音波探傷子を設置（ここでは着脱容易な形態で設置）し、これを用いてロールネック部のクラック進展状況を検査し、該検査の結果に基づいてロールネック部の補修を行うようにした。前記設置および前記検査は約１箇月間隔で実施するものとし、また、前記検査対象個体は同月間隔で順次変更するようにした。グリスとしてはリチウムグリスを用いた。超音波探傷子としては斜角探傷子を用い、探傷箇所がロールネック部となるように超音波探傷方向を設定するようにした。
【００１８】
前記検査により、前述のようにクラック進展長さが導出される。
一方、前記検査対象個体について、ロールの材質、特性、形状、使用回数（使用頻度）を稼動実績データの平均値で代表させる前提条件下で、シミュレーション計算によりロールネック部における疲労クラック伝播傾向を求めると、図３に示すように、クラック進展長さは使用年数と共に増加するが、クラック進展長さが２０ｍｍを超えたあたりから増加の程度（クラック進展速度）が大きくなるという傾向が得られた。
【００１９】
そこで、クラック進展長さの閾値（クラック進展限界と称する）を２０ｍｍと定め、前記検査によるクラック進展長さの導出値が前記クラック進展限界以上となったら、前記検査対象個体について、ロールネック部の補修を行うようにした。なお、この補修は、ロールネック部を、クラック進展長さに等しい深さまでグラインダで切削し、さらに必要に応じて当該切削部分に溶接肉盛を施すものとした。
【００２０】
この措置により、前記対象ロール群内の各ロールはいずれも、ロールネック部において疲労クラックが閾値以上の長さに進展した時期に、当該疲労クラックを切削除去されて、図３のように、疲労クラックのない状態から再使用され、これが繰り返されることになるから、それぞれのロール寿命が、従来のロールネック部疲労折損律速の場合における最長１２年程度から、ヒートクラック発生律速の場合における３４年程度へと、大幅に延長することが期待される。
【符号の説明】
【００２１】
１  搬送ロール（テーブルロール）
２  チョック
３  モータ
４  基礎
５  防塵カバー
６  超音波探傷子（斜角探傷子）
７  信号伝送線
８  グリス塗布ノズル
９  給脂（グリス給油）配管
10  被圧延材（鋼板、被搬送材）
11  ロールネック部（疲労強度最低部）
12  超音波探傷方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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