(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧延ロールのネック部の外周面に嵌合される内輪と、この内輪の径方向外側に配置されるとともに外周面がロールチョックに支持される外輪と、前記内輪及び前記外輪の間に転動可能に配置される複数の円筒ころとを備えた支持軸受を、新たな支持軸受に交換する方法であって、
交換前の元の内輪を、当該元の内輪と同一の内輪軌道径で且つ当該元の内輪よりも内輪軌道面の軸方向寸法が大きい新たな内輪に交換し、この新たな内輪と、交換前の元の外輪及び元の円筒ころとによって圧延ロールを支持可能に構成する第１の工程と、
前記元の円筒ころを、当該元の円筒ころよりも軸方向寸法が大きい新たな円筒ころに交換するとともに、前記元の外輪を、当該元の外輪よりも外輪軌道面の軸方向寸法が大きい新たな外輪に交換する第２の工程と、
をこの順で含むことを特徴とする圧延ロール用支持軸受の交換方法。
【請求項２】
前記新たな外輪の外輪軌道径が前記元の外輪の外輪軌道径よりも大きく形成され、前記新たな円筒ころの外径が前記元の円筒ころの外径よりも大きく形成されることを特徴とする請求項１記載の圧延ロール用支持軸受の交換方法。
【請求項３】
前記新たな内輪への交換を、前記圧延ロールの交換時期に合わせて行うことを特徴とする請求項１又は２記載の圧延ロール用支持軸受の交換方法。
【請求項４】
前記元の円筒ころが軸方向に複数列に配置され、前記新たな内輪が軸方向に複数の分割内輪により構成され、前記第１の工程において、前記分割内輪の分割面が、前記元の円筒ころの列間に位置するように配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の圧延ロール用支持軸受の交換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧延ロール用支持軸受の交換方法、特に、定格荷重を増大させた新たな支持軸受に交換する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、鉄鋼製品の需要の拡大に伴い、生産設備とりわけ圧延機の稼働率が増大する傾向にある。この稼働率の増大のため、圧延荷重の増大や圧延スピードの増速化が行われている。
しかし、このような圧延荷重の増大や圧延スピードの増速化によって、圧延ロールを支持する支持軸受の寿命が低下するという問題が発生している。例えば、４段圧延機のバックアップロールを支持する支持軸受は、圧延荷重が１０％増大すると寿命が約２７％低下し、圧延スピードが１０％増大すると寿命が約１０％低下し、さらに、生産量が１０％増大すると寿命が約１０％低下するというデータがある。また、圧延荷重、圧延スピード、及び生産量が各々同時に１０％増大すると、支持軸受の寿命が約４０％低下するというデータもあり、この場合、圧延操業に大きな影響を与える。
【０００３】
支持軸受の寿命を維持乃至延長するため、現在使用している支持軸受を、定格荷重を増大させた新たな支持軸受に交換することが考えられる。しかし、圧延機の全体について一度に支持軸受を交換しようとすると、圧延ロールの本数分の支持軸受を予め準備する必要があるので一時に多大な交換費用が必要になり、また、交換作業のために圧延機を長期間停止しなければならないという問題がある。また、支持軸受の交換には、ロールチョックや圧延ロールの改造（加工）を伴うことがあり、この場合、交換作業により時間がかかり、圧延機の停止期間もより長くなる。
【０００４】
なお、圧延ロールの支持構造に関する技術として、下記特許文献１に開示されているものがある。
【特許文献１】特開２０００−６１５１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたものであり、定格荷重を増大させた支持軸受を段階的に交換可能とすることにより、一時に要する交換費用を少なくし、また、圧延機の停止期間を可及的に短くすることができる圧延ロール用支持軸受の交換方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、圧延ロールのネック部の外周面に嵌合される内輪と、この内輪の径方向外側に配置されるとともに外周面がロールチョックに支持される外輪と、前記内輪及び前記外輪の間に転動可能に配置される複数の円筒ころとを備えた支持軸受を、新たな支持軸受に交換する方法であって、
交換前の元の内輪を、当該元の内輪と同一の内輪軌道径で且つ当該元の内輪よりも内輪軌道面の軸方向寸法が大きい新たな内輪に交換し、この新たな内輪と、交換前の元の外輪及び元の円筒ころとによって圧延ロールを支持可能に構成する第１の工程と、
前記元の円筒ころを、当該元の円筒ころよりも軸方向寸法が大きい新たな円筒ころに交換するとともに、前記元の外輪を、当該元の外輪よりも外輪軌道面の軸方向寸法が大きい新たな外輪に交換する第２の工程と、
をこの順で含むことを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、支持軸受を交換するにあたり、まず第１の工程で内輪を新たなものに交換する。この際、新たな内輪の内輪軌道面の軸方向寸法を元の内輪よりも大きくすることによって、支持軸受の定格荷重を大きくし得る構造とする。そして、新たな内輪の内輪軌道径を元の内輪と同一とすることによって、新たな内輪と、元の円筒ころと、元の外輪との組合せからなる支持軸受により圧延ロールを支持可能に構成する。
次いで、第２の工程で円筒ころ及び外輪を新たなものに交換する。新たな円筒ころ及び外輪は、軸方向寸法が元のものよりも大きくされているので、既に交換してある新たな内輪との組合せによって定格荷重を増大した支持軸受が構成される。したがって、圧延荷重や圧延スピードを増大したとしても、支持軸受の寿命を維持乃至延長することが可能となる。
【０００８】
以上のように、本発明の支持軸受の交換方法では、内輪を交換する第１の工程と、円筒ころ及び外輪を交換する第２の工程とを分けて構成し、第１の工程を終えた段階で支持軸受によって圧延ロールを支持可能としているので、第２の工程を行わなくても圧延機を稼働することができる。したがって、第１の工程と第２の工程とを期間をあけて行うことが可能となり、この場合、第１，第２の各工程において、一時に要する交換費用を少なくすることができるとともに、圧延機を停止する期間を短くすることができる。
また、常態的に、圧延操業中に使用する圧延ロールの一群を他の圧延ロールの一群に交換するロールチェンジ作業を繰り返し行っている場合においては、このロールチェンジ作業後において、不使用状態にある圧延ロールについて、第１の工程あるいは第２の工程を行うことで、実質的に圧延操業を停止する必要がない。
【０００９】
前記新たな外輪の外輪軌道径は、前記元の外輪の外輪軌道径よりも大きく形成され、前記新たな円筒ころの外径は、前記元の円筒ころの外径よりも大きく形成されることが好ましい。これによって新たな支持軸受の定格荷重をより増大することができる。
【００１０】
前記新たな内輪への交換は、前記圧延ロールの交換時期に合わせて行うことが好ましい。一般に、圧延ロールは、所定期間毎にバレル部表面の研磨が行われ、バレル部がある一定の外径にまで減少した場合に新たな圧延ロールに交換される。したがって、このような圧延ロールの交換時期に合わせて内輪を交換し、新たな圧延ロールを、内輪軌道面の軸方向寸法を増大した新たな内輪に合わせた構造としてやれば、新たな支持軸受への移行をスムーズに行うことができる。
【００１１】
前記元の円筒ころが軸方向に複数列に配置され、前記新たな内輪が軸方向に複数の分割内輪により構成されている場合、前記第１の工程において、前記分割内輪の分割面は、元の円筒ころの列間に位置するように配置されることが好ましい。これによって、元の円筒ころは、分割面にかかることなく（オーバーラップすることなく）新たな内輪の内輪軌道面上を円滑に転動することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、定格荷重を増大させた支持軸受を段階的に交換可能とすることにより、一時に要する交換費用を少なくし、圧延機の停止期間を可及的に短くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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、本発明を適用することができるタンデム圧延機１０の概略図である。
このタンデム圧延機１０は、複数台の圧延スタンド（第１〜第５スタンド）１１ａ〜１１ｅを被圧延材１２の流れる方向Ｘに間隔をあけて備えている。各圧延スタンド１１ａ〜１１ｅは、例えば４段圧延機とされており、上下一対のワークロール１３と、上下一対のバックアップロール１４とからなる圧延ロールを備えている。各ロール１３，１４は、それぞれ軸方向の両端部が支持軸受を内蔵したロールチョック１５，１６によって支持されている。
【００１４】
本発明の支持軸受の交換方法は、ワークロール１３及びバックアップロール１４のいずれか又は双方に適用することができるが、以下の説明では、特に、バックアップロール１４の支持軸受に対して本発明を適用した例を説明する。
【００１５】
図２及び図３は、本発明の実施の形態に係る圧延ロール支持構造の要部を示す縦断面図であり、特に図２（ａ）は、支持軸受を交換する前の状態、図２（ｂ）及び図３（ａ）は支持軸受のうち内輪を交換した状態、図３（ｂ）は、さらに円筒ころ及び外輪を交換した状態を示している。
図２（ａ）に示すように、圧延ロール（バックアップロール）１４のネック部２１は、支持軸受２２を介してロールチョック１６に回転可能に支持されている。支持軸受２２は、ロールチョック１６の外輪支持面１６ａに嵌合された外輪２３と、この外輪２３の径方向内側に配置され、ネック部２１の外周面に嵌合された内輪２４と、外輪２３及び内輪２４の間に配置された複数の円筒ころ２５とを有している。
【００１６】
支持軸受２２は、４列円筒ころ軸受とされており、円筒ころ２５が軸方向４列に設けられている。外輪２３は、軸方向２列に設けられ、各外輪２３は、内周面に軸方向２列の外輪軌道面２３ａを備えている。各外輪２３は、軸方向中央部につば部２３ｂを一体的に備え、軸方向両端部につば輪２３ｃを備えている。２列の外輪２３の間に設けられたつば輪２３ｃは間座により構成されている。内輪２４は、２つの分割内輪２４ａ，２４ｂを軸方向に並べて突き合わせることによって構成されている。各分割内輪２４ａ，２４ｂは、それぞれ２つの円筒ころ２５が転動する内輪軌道面２６を外周面に備えている。また、内輪２４は、円筒ころ２５の軸方向移動を規制するつば部を備えておらず、内輪軌道面２６上において円筒ころ２５の軸方向移動が許容されている。
【００１７】
支持軸受２２によって支持される圧延ロール１４のネック部２１は、軸方向外側が小径部２１ａとされ、軸方向内側が大径部２１ｂとされ、小径部２１ａと大径部２１ｂとの間には段部２１ｃが形成されている。小径部２１ａに嵌合された分割内輪２４ａは大径部２１ｂに嵌合された分割内輪２４ｂよりも厚肉とされ、両分割内輪２４ａ，２４ｂの内輪軌道面２６は同一径とされている。
【００１８】
支持軸受２２の内輪２４は、圧延ロール１４とともに回転可能なフィレットリング２９およびスラストカラー３０からなる内輪押さえ部材によって軸方向に位置決めされ、外輪２３は、ロールチョック１６に固定された外輪押さえ部材３１，３２によって軸方向に位置決めされている。フィレットリング２９と外輪押さえ部材３１との間はシール部材３３，３４が設けられている。
【００１９】
次に、支持軸受２２の交換方法について詳細に説明する。
本実施の形態の支持軸受２２の交換方法は、内輪２４を交換する第１の工程と、外輪２３及び円筒ころ２５を交換する第２の工程とを含む。なお、以下の説明においては、交換前の支持軸受２２や圧延ロール１４、これらの構成部材には、頭に「旧」又は「元の」を付け、交換後の支持軸受１２２や圧延ロール１１４、これらの構成部材には、頭に「新」を付けて表すことにする。
【００２０】
第１の工程は、圧延ロール１４を新たなものに交換するタイミングで行われる。一般に圧延ロール１４は、所定期間毎にバレル部１４ａの表面を研磨しながら使用されるため、次第に外径が小さくなり、その外径が所定寸法よりも小さくなった場合に新圧延ロール１１４に交換される。本実施の形態では、このような新圧延ロール１１４への交換時期に合わせて内輪２４を交換する。
【００２１】
第１の工程を行うと、図２（ａ）に示す状態から図２（ｂ）に示す状態になる。すなわち、図２（ａ）に示す旧内輪２４及び旧圧延ロール１４が、図２（ｂ）に示す新内輪１２４及び新圧延ロール１１４に交換される。新内輪１２４の軸方向寸法（内輪軌道面１２６の軸方向寸法）Ａ１は、旧内輪２４の軸方向寸法Ａ０よりも大きくなっている。また、新圧延ロール１１４のネック部１２１の軸方向寸法Ｂ１は、旧圧延ロール１４のネック部２１の軸方向寸法Ｂ０よりも大きくなっている。新圧延ロール１１４のネック部１２１は、旧ネック部２１のような段部２１ｃを備えておらず、外周面が均一に形成されている。
【００２２】
また、新内輪１２４の内輪軌道径Ｃ１は、旧内輪２４の内輪軌道径Ｃ０と同一に形成されている（Ｃ１＝Ｃ０）。したがって、図２（ｂ）に示すように、旧円筒ころ２５が新内輪１２４の内輪軌道面１２６上を転動可能となり、新内輪１２４と、旧円筒ころ２５及び旧外輪２３とによって支持軸受（以下、「中間支持軸受」という）２２２が構成される。
なお、新圧延ロール１１４のネック部１２１の軸方向寸法Ｂ１が増大したこと、及び、新内輪１２４の軸方向寸法Ａ１が増大したことに伴い、スラストカラー１３０も新たなものに交換されている。
【００２３】
このように、新内輪１２４、旧円筒ころ２５、及び旧外輪２３によって中間支持軸受２２２を構成することによって、この中間支持軸受２２２を用いて新圧延ロール１１４を転動可能に支持することができる。したがって、第１の工程が終了した段階で圧延機１０を稼働することができる。
【００２４】
新内輪１２４は、旧内輪２４と同様に軸方向２分割に形成されている。新分割内輪１２４ａ，１２４ｂの突き合わせ面（分割面）１２４ｃは、軸方向中央側の２つの旧円筒ころ２５ａ，２５ｂの間に配置されている。
図４（ａ）は、図２（ａ）における分割面２４ｃ付近を拡大して示す図、図４（ｂ）は、図２（ｂ）における分割面１２４ｃ付近を拡大して示す図である。図４（ａ）に示すように、旧分割内輪２４ａ，２４ｂの突き合わせ面２４ｃは、２つの旧円筒ころ２５ａ，２５ｂ間の略中央位置（支持軸受２２の軸方向中央位置）Ｙに配置されている。これに対して、新分割内輪１２４ａ，１２４ｂの突き合わせ面１２４ｃは、図４（ｂ）に示すように、２つの旧円筒ころ２５ａ，２５ｂ間であるが、前記中央位置Ｙよりも軸方向外側にずれた位置に配置されている。さらに、新分割内輪１２４ａ，１２４ｂは、突き合わせ面１２４ｃの両側の外周面取り部１２４ｄが旧円筒ころ２５ａ，２５ｂにかからないように（オーバーラップしないように）配置されている。これによって、旧円筒ころ２５は、新内輪１２４の内輪軌道面１２６上を円滑に転動することができる。
【００２５】
次に、第２の工程について説明する。この第２の工程を行うと、図３（ａ）に示す状態から図３（ｂ）に示す状態になる。すなわち、図３（ａ）に示す旧円筒ころ２５及び旧外輪２３が、図３（ｂ）に示す新円筒ころ１２５及び新外輪１２３に交換される。なお、図３（ａ）は、図２（ｂ）と同様に第１の工程を終了した段階の中間支持軸受２２２を示している。
新円筒ころ１２５の外径Ｄ１及び軸方向寸法Ｅ１は、旧円筒ころ２５の外径Ｄ０及び軸方向寸法Ｅ０よりも大きくなっている。また、新外輪１２３の外径Ｆ１，外輪軌道径Ｇ１、軸方向寸法（つば輪１２３ｃを含む）Ｈ１は、それぞれ旧外輪２３の外径Ｆ０、外輪軌道径Ｇ０、及び軸方向寸法Ｈ０よりも大きくなっている。また、新円筒ころ１２５の軸方向寸法Ｅ１に応じて、新外輪１２３の外輪軌道面１２３ａの軸方向寸法は旧外輪２３の外輪軌道面２３ａの軸方向寸法より大きくなっている。したがって、新内輪１２４、新円筒ころ１２５、及び新外輪１２３により構成される新支持軸受１２２は、旧支持軸受２２（図２（ａ）参照）に比べて定格荷重が増大している。このように支持軸受１２２の定格荷重を増大することによって、圧延機１０の圧延荷重及び圧延スピードが増大したとしても、支持軸受１２２の寿命を維持乃至延長することが可能となる。
【００２６】
なお、新外輪１２３の外径Ｆ１が増大したことに伴い、新ロールチョック１１６の外輪支持面１１６ａの径（内径）も大きく形成している。外輪支持面１１６ａの径を増大させるには、旧外輪支持面１６ａを機械加工で削り込むことによって大径化するか、又は、ロールチョック１６自体を新たなものに交換することができる。
また、新外輪１２３の軸方向寸法Ｈ１及び外径Ｆ１が増大したことに伴い、外輪押さえ部材１３２も新たなものに交換している。
【００２７】
以上のような旧支持軸受２２から新支持軸受１２２への交換は、例えば、図１に示すように、圧延操業を停止し、又は、ロールチェンジ作業後において不使用状態にある圧延ロールについて、複数の圧延スタンド１１ａ〜１１ｅのいずれか又は全てについて第１の工程のみを行い、その後、この第１の工程を終えた状態で圧延操業を実施し、適宜期間が経過した後（例えば、交換用の新外輪１２３及び新円筒ころ１２５の準備が完了した段階で）、第２の工程を行うことができる。したがって、全ての工程（第１，第２の工程）を一度に行う必要は必ずしも無く、第１，第２の各工程を個別に期間をあけて行うことによって、一時に必要な交換費用を少なくすることができ、より短期間で圧延操業を再開する、又は、実質的に圧延操業を停止することなく継続することができる。
【００２８】
また、第２の工程におけるロールチョック１６の機械加工又は交換については、次のように行うことも可能である。
まず、１つの圧延スタンド（仮に、第１スタンド１１ａとする；図１参照）について、新外輪１２３の外径Ｆ１に合わせた新ロールチョック１１６を予め製作しておく。そして、第１スタンド１１ａに対して第２の工程を行う段階で、旧ロールチョック１６から新ロールチョック１１６に交換する。この際、第２の工程中に旧ロールチョック１６の機械加工を伴わないので、当該第２の工程を短時間で終えることができ、操業停止期間を短くすることができる。
【００２９】
次に、第１スタンド１１ａから取り外した旧ロールチョック１６は、他のスタンド（仮に、第２スタンド１１ｂとする）用の新ロールチョック１１６として用いるために、前述のように外輪支持面１６ａの径を増大させるための機械加工を施す。この機械加工は、第１スタンド１１ａに対する第２の工程を終えた後、操業を再開している間に行う。
そして、第２スタンドに対して第２の工程を行う際に、この第２スタンドの旧ロールチョック１６を、第１スタンド１１ａから取り外して機械加工した新ロールチョック１１６に交換する。この際も、第２の工程中には旧ロールチョック１６の機械加工を伴わないので、当該第２の工程を短時間で終えることができ、操業停止期間を短くすることができる。
【００３０】
以降同様に、第２スタンド１１ｂから取り外した旧ロールチョック１６を機械加工して第３スタンド１１ｃ用の新ロールチョック１１６として用い、第３スタンド１１ｃから取り外した旧ロールチョック１６を機械加工して第４スタンド１１ｄ用の新ロールチョック１１６として用いるといったように、旧ロールチョック１６を順番に流用する。これによって、新たに製作する新ロールチョック１１６は、第１スタンド１１ａ用として用いるものだけで済み、交換に伴う費用を削減することができる。そして、最後の第５スタンド１１ｅから取り外した旧ロールチョック１６は、所定の機械加工を行った後、予備の新ロールチョック１１６として備えておくことができる。
【００３１】
本発明は、上述した実施の形態に限定されることなく適宜変更可能である。例えば、第１の工程は、必ずしも圧延ロールの交換時期に合わせて行わなくてもよい。また、新支持軸受は、新内輪の内輪軌道径、新円筒ころの外径、及び新外輪の外輪軌道径を旧支持軸受と同一とし、新内輪の内輪軌道面、新円筒ころ、及び新外輪の外輪軌道面の軸方向寸法のみを大きくすることによって定格荷重を増大させたものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明を適用することができるタンデム圧延機の概略図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る圧延ロール支持構造の要部を示す縦断面図であり、（ａ）は支持軸受交換前の状態、（ｂ）は支持軸受の内輪を交換した状態を示す。
【図３】本発明の実施の形態に係る圧延ロール支持構造の要部を示す縦断面図であり、（ａ）は支持軸受の内輪を交換した状態、（ｂ）は支持軸受の円筒ころ及び外輪を交換した状態を示す。
【図４】（ａ）は、図２（ａ）における分割面付近の拡大図、（ｂ）は、図２（ｂ）における分割面付近の拡大図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０  圧延機
１４  バックアップロール（圧延ロール）
１６  ロールチョック
２２  支持軸受（旧支持軸受）
２３  外輪（旧外輪）
２４  内輪（旧内輪）
２５  円筒ころ（旧円筒ころ）
１２２  支持軸受（新支持軸受）
１２３  外輪（新外輪）
１２４  内輪（新内輪）
１２５  円筒ころ（新円筒ころ）
【図１】
0005045360.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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