(57)【要約】【課題】ロールショップにおけるバックアップロールの疲労層除去のための研削を不要とする。【解決手段】オンラインロールグラインダによりバックアップロール１の表層を研削する。【選択図】        図１
2004306042.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オンラインロールグラインダを使用してオンラインにてバックアップロール表層を研削することを特徴とするバックアップロール表層研削方法。
【請求項２】
圧延負荷とバックアップロール表層に形成される疲労層の深さとの関係を予め求めておき、バックアップ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って、バックアップロール表層に形成された疲労層の一部若しくは全部を研削して除去することを特徴とする請求項１に記載したバックアップロール表層研削方法。
【請求項３】
バックアップロール表面に砥石が押し付け可能に配置されてバックアップロール表層を研削するオンラインロールグラインダ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オンラインロールグラインダによるバックアップロールの表層を研削する方法およびバックアップロール表層を研削するオンラインロールグラインダに関するものであり、特に、従来行われていたロールショップでの研削を不要とするバックアップロール表層研削方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱間圧延とは、被圧延材金属材料（以下、単に被圧延材と呼ぶ）を、数１００〜千数１００℃に加熱した後、熱間圧延ライン上に抽出し、一対のロールでその被圧延材を挟圧しながらそのロールを回転させることで薄く延ばすことをいう。
図４に一例を示す熱間圧延ライン１００としては、３／４連続と呼ばれるタイプのものが多い。これは、被圧延材１８の搬送方向上流から下流に向かう順に、加熱炉１１０、複数の粗圧延機１１２、クロップシャ１１４、デスケーリング装置１１６、仕上圧延機１１８、冷却ゾーン１２２、コイラー（巻取装置）１２４を順次配置して構成される。
【０００３】
上記粗圧延機１１２は、多くの場合４機配置されて、そのうち一部（多くの場合、１機）を往復圧延するようにし、残る圧延機で一方向圧延を行うようにする。ただし、４機中３機が一方向のタイプに限らず例えば３機中１機が一方向のタイプなども含め、３／４連続という。
なお、粗圧延機、仕上圧延機を構成する圧延機は複数あるのでそれぞれＲｏｕｇｈｅｒ  、Ｆｉｎｉｓｈｅｒの頭文字を取り、各圧延機（スタンド）にナンバーを付与して、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｆ１、Ｆ２    …    Ｆ７などと略称される。コイラーも同様に複数あって、号機ナンバーを付与して、ＤＣ１、ＤＣ２などと略称される。
【０００４】
そして、上記のような熱間圧延ライン１００では、仕上圧延機１１８で被圧延材１８の先端を噛み込んで圧延を開始し、尾端まで圧延し終わり、という動作を断続的に繰り返す操業形態をとるのが通常である。
ここで、熱間圧延の分野では、ワークロール及びバックアップロールを圧延機に組み入れたままで、且つ、高温の被圧延材を圧延する操業を継続したまま、ワークロール及びバックアップロールを圧延機内で回転させた状態で（以下、オンラインで、と称す）、上記ワークロールを研削するオンラインロールグラインダが開発実用化され、被圧延材接続規制の緩和（所謂ロールチャンスフリー）や、ワークロール交換頻度の低減による熱間圧延ライン１００の操業の稼働率向上等に威力を発揮している。
【０００５】
このオンラインロールグラインダは、今まで、仕上圧延機１１８を構成する複数のスタンドのうちの後段スタンドに導入されている。ここで、後段スタンドとは、国内鉄鋼各社で定義は３通りに分かれており、Ｆ４〜Ｆ７までの４スタンドを指すこともあるし、Ｆ５〜Ｆ７までの３スタンドを指すこともあるし、中には仕上圧延機１１８を構成するスタンド数が６つしかないところもあり、そういうところではＦ４〜Ｆ６までの３スタンドを指すこともある。
【０００６】
従来、上記後段スタンドの対義語として呼称される前段スタンドには、オンラインロールグラインダが設置されたことはなかった。前段スタンドとは、前述の各社の後段スタンドに対する反対解釈として、少なくともＦ１からＦ３までの３スタンドはこれに該当する。そして、粗圧延機にもオンラインロールグラインダが設置されたことはない。
【０００７】
従来の仕上圧延機１１８のＦ４、Ｆ５、Ｆ６、Ｆ７に設置されたオンラインロールグラインダの原理は、図５及び図６に示すように、円筒型（カップ型とも称する）の砥石３１を回転させた状態でワークロール１９に押し当て、例えば、スクリューとナット３２による螺合機構を用いて、スクリューを回転させることで、砥石３１をその回転機構ごと、ワークロール１９の軸方向に移動させる、というものである。ワークロール１９の軸方向に砥石３１を移動させることを、特に、オシレートさせる、とも称する。オシレートとは、語源は、往復動作させることであるが、往復動作させる場合のみならず、一方向動作させる場合も含めて、オシレートさせる、と称する。砥石３１をワークロール１９に押し当て、オシレートさせるに際し、砥石３１のワークロール１９への押し当てを実施したりやめたりすれば、ワークロール１９の軸方向の研削領域をワークロール１９の一部領域とすることが簡単にできるが、ワークロール１９のどの領域をどう研削するのか、その研削の仕方が種々研究されている。
【０００８】
例えば、特許文献１には、幅が同じ被圧延材を繰り返して圧延する場合、もしくは広幅から狭幅の被圧延材へと接続する場合、ワークロール１９の被圧延材通板部のみ、もしくは被圧延材の非通板部を含むワークロール１９の全面を研削する方法が提案されている。また、特許文献２には、ワークロール１９の表面の状態に応じて、オンラインロールグラインダを使用してオンラインにてワークロール１９の表面を研削することが記載されている。
【０００９】
しかしながら、いずれの先行技術文献も、ワークロールを対象とするものであり、オンラインロールグラインダを使用してバックアップロールを研削するという発想はない。
ここで、話は変わるが、圧延機で鉄鋼を熱間圧延する際に、ワークロールと転動接触することによる転動疲労によって、バックアップロール表層に次第に疲労層が形成される。この疲労層は、圧延負荷（一般に、圧延量（圧延トン数）や、あるいは、圧延荷重と圧延距離をバックアップロール直径と被圧延材の幅で割り算したものを被圧延材一本毎に加算していった値などで表される）が増大するにつれて上記疲労層の深さ（厚み）が増していく。図２は疲労層深さと圧延負荷（圧延量を用いた）との関係の一例を表したもので、両者は比例している。
【００１０】
この疲労層が深くなると、疲労層内に形成されるクラックに起因してバックアップロール表層の破壊が進み、放置すればバックアップロールの寿命が縮まることになる。また、上記クラックで荒れたバックアップロール表層のままで圧延を続けると、バックアップロールの表層に生じたクラックがワークロールに転写され、さらに被圧延材に転写される結果、製品の表面品質を安定的に確保することが難しくなる。
【００１１】
この対策として、従来は、圧延の終了したバックアップロールを圧延機から抜き出して熱間圧延ライン１００に併設された図示しないロールショップと呼ばれる研削場に搬出し、該バックアップロールを使用しての圧延量や圧延距離に基づいて計算される疲労層の深さ分をロールグラインダにより研削し除去するようにしていた。疲労層を除去したバックアップロールは、再び圧延機に組み込まれて使用されていた。
つまり、バックアップロールの研削は、従来、圧延機から抜き出して別の場所で、すなわちオフラインで行っていたのである。
【００１２】
【特許文献１】
特開平０５−  ０４２３１０号公報
【特許文献１】
特開平１０−３２８７１６号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、オフラインでバックアップロール表層の研削を実施すると、研削の都度、バックアップロール交換作業が必要となり、それに要する時間の分、操業稼働率が低下し、生産性が低下するという問題がある。
本発明は、このような問題に着目してなされたもので、オフラインでのバックアップロール表層の疲労層除去のための研削が不要となる、オンラインロールグラインダによるバックアップロール表層の研削方法及びバックアップロール表層を研削するオンラインロールグラインダを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載した発明は、オンラインロールグラインダを使用してオンラインにてバックアップロール表層を研削することを特徴とするものである。
次に、請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した構成に対し、圧延負荷とバックアップロール表層に形成される疲労層の深さとの関係を予め求めておき、バックアップ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って、バックアップロール表層に形成された疲労層の一部若しくは全部を研削して除去することを特徴とするものである。
次に、請求項３に記載した発明は、バックアップロール表面に砥石が押し付け可能に配置されてバックアップロール表層を研削するオンラインロールグラインダである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
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。
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、圧延機のバックアップロール１の表層を研削する砥石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用モータ７が配設されている。砥石２の駆動軸９と砥石回転用モータの出力軸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。上記砥石２側の軸受箱５はリニアガイドｌｌを介して架台１３に取り付けられており、押付けシリンダ１２の作動によりリニアガイドｌｌで案内されつつ軸方向前後に移動可能となっている。その前進移動（押し付け方向への移動）により、砥石２がバックアップロール１に対して押し付けられる。そして、押付けシリンダ１２の架台１３はバックアップロール１の軸方向に沿って移動可能である。
【００１６】
上記押付けシリンダ１２及び砥石回転用モータ７は、図示しない駆動制御装置の指令により制御される。駆動制御装置は、あらかじめ求めてある、押し付け力と、バックアップロール１の回転数と、砥石２のバックアップロール軸方向への送り量と、を変数とした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、上記押し付け力および上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、押し付け力、バックアップロール１の回転数、砥石２のバックアップロール軸方向への送り量の各実績値から計算により求まる計算上の研削量をメモリに記憶するようになっている。
【００１７】
次に、図１のオンラインロールグラインダ２０によるバックアップロール１の表層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量（ｔ：圧延した被圧延材の本数あるいは重量等で示すことができるが、本実施形態では重量で例示している。）と、その圧延条件においてバックアップロール１の表層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、上記圧延量の他、例えば圧延距離（ｋｍ）や、圧延荷重×圧延距離÷（被圧延材幅×バックアップロール直径）を被圧延材一本毎に加算していった値を採用しても良い。
【００１８】
一方、オンラインロールグラインダ２０による１回のオシレート（片道か往復か適宜定めて良い）で研削可能な最大研削量（研削により除去し得るバックアップロール表層からの深さ）を予め求めておく。
そして、被圧延材の圧延を一本一本行う毎に形成される疲労層の深さを圧延負荷に基づき図２から求め、これを被圧延材一本毎に加算し累積していく。そして、累積値が上記１回のオシレートで研削可能な最大研削量を超える毎に研削を実施するように図示しない駆動制御装置に設定しておく。結果的にバックアップ表層に形成された疲労層の一部若しくは全部が研削して除去されることになる。
【００１９】
ただし、研削を実施するたびに、研削により除去された疲労層の深さ分の値を、研削前の累積値から差し引いた値に変更する。
かくして、圧延を開始し、設定してある圧延量（圧延負荷）に達する毎に、オンラインロールグラインダ２０によるバックアップロール１の表層の研削が開始される。すなわち、駆動制御装置から架台１３上の押付けシリンダ１２へ指令が出て、オンラインロールグラインダ２０が動き、砥石２がその待機位置からバックアップロール１の表層に向かって移動し始める。砥石２が待機位置とバックアップロール１の表面との中間の所定位置に到達すると、砥石回転用モータ７が駆動されて砥石２が回転しはじめる。
【００２０】
続いて、押付けシリンダ１２により砥石２がバックアップロール１の表面に押し付けられて、砥石２によるバックアップロール１の表層の研削が始まる。砥石２は図示しない機構によるバックアップロール１の一端側から他端側へと架台１３のバックアップロール中心軸方向への移動（オシレート）と共に移動しながら研削を行い、詳説しないロジックにより予め設定されているバックアップロール中心軸方向の領域について研削が終了したら、押付けシリンダ１２が後退して砥石２が後退する。その後、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のための研削パターンを比較して示したものであり、図中のＡは従来のロールショップでの疲労層除去のため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バックアップロール表層の研削方法に係る研削パターンを示す図で、圧延負荷が一定量に達する毎に、バックアップロール表層の疲労層を研削して除去するようにしている。
【００２２】
以上のように、本発明によれば、バックアップロール表層に形成される疲労層を、圧延操業中にオンラインロールグラインダにより除去するため、ロールショップでのロールグラインダによるバックアップロールの疲労層除去のための研削が不要となる。その結果、操業の稼働率向上、生産性の向上という効果を奏する。
【００２３】
ここで、上記実施形態の説明においては、疲労層の深さが１回のオシレートで研削可能な最大研削量を超える毎に研削を実施するようにしているが、本発明はこれに限定されるものではない。たとえば、疲労層の深さが１回のオシレートで研削可能な最大研削量に満たない場合であっても、所定深さの疲労層が形成されていると判定したらバックアップロール表層の研削を実施するようにしても良い。また、ワークロールについてもオンラインロールグラインダでの研削を可能としておき、ワークロールの研削タイミングに合わせてバックアップロールのオンラインロールグラインダによる研削を行うようにしても良い。
【００２４】
また、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、バックアップロールの回転数および砥石のバックアップロール軸方向への送り量を変数としたモデル式に従って行っているが、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、押付けシリンダ１２による砥石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ようにしても、精度よく研削量の制御を行うことが可能である。
また、オンラインロールグラインダ２０の構成は、上記説明した構成に限定されない。ワークロールの研削に使用されている種々のオンラインロールグラインダを転用して使用しても構わない。
【００２５】
【実施例】
図４に示すような熱間圧延ライン１００を考える。そして、圧延サイクル中、仕上圧延機１１８及び粗圧延機１１２における、一つ以上のスタンドに組み込まれたバックアップロール１について、１回のオシレートで研削可能な最大研削量を超える疲労層が形成されていると判定すると、そのスタンドで被圧延材１８を圧延しない時間帯（インターバル）でバックアップロール１の表層の研削を実施する。
【００２６】
すなわち、図４に示すように、ビジネスコンピュータ１９０を用いて、オペレータ操作により圧延サイクルを作成する。これが情報伝達ルートＷを通じてプロセスコンピュータ１７０に伝送される。プロセスコンピュータ１７０では、被圧延材１８の材質、粗圧延機１１２、仕上圧延機１１８の各スタンド出側の被圧延材厚、被圧延材幅をはじめとする各種の膨大なデータを記憶、認識している。
【００２７】
これらデータに基いて、プロセスコンピュータ１７０から、制御装置１５０に向けて、どのスタンド（圧延機）のオンラインロールグラインダについて、どの被圧延材１８を圧延する直前に、どのバックアップロール１について研削を実施するか、についての情報が情報伝達ルートＧを通じて伝送される。
そして、例えば、所定本数の被圧延材を圧延し、１回のオシレートで研削可能な最大研削量を超える疲労層が形成されるだけの圧延負荷がバックアップロールに掛かると研削が必要と判定するように、プロセスコンピュータ１７０にプログラムが組まれていて、上記判定がされると、次の被圧延材を圧延する直前に、インターバルで、その圧延機のバックアップロール１の表層をオンラインロールグラインダで研削するように制御する。
【００２８】
あるいはさらに、ワークロール１１３，１１９についてもオンラインロールグラインダで研削可能としておいても良い。その場合、バックアップロール１の表層に所定の深さの疲労層が形成されたと判定したら、そのバックアップロール１を組み込んだスタンドにおけるワークロール１１３，１１９の研削タイミングに合わせて、バックアップロール１の表層の研削も実施するように制御するなどしても良い。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ワークロールと接触するバックアップロール表層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バックアップロールの疲労層除去のための研削が不要となる。その結果、操業の稼働率向上、生産性の向上という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく実施形態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】バックアップ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。
【図４】熱間圧延ラインの概要を示す図である。
【図５】従来のオンラインロールグラインダの概要を示す図である。
【図６】従来のオンラインロールグラインダの概要を示す図である。
【符号の説明】
１      バックアップロール
２      砥石
２０    オンラインロールグラインダ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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