(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
オンラインロールグラインダによるロール研削を行いつつ圧延を行った後、圧延機から抜き出した圧延ロールの表面をオフライングラインダで研削するにあたり、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経験的に予め求めておき、これから圧延ロール疲労層の深さを予測してロールショップの研削装置に設定しておき、当該圧延ロールで圧延中にオンラインロールグラインダにより研削したロール研削量を記憶しておくと共に、該研削量と予測した前記圧延ロール疲労層の深さとに基づいて前記圧延ロールの残留疲労層深さを求め、その残留疲労層深さ分だけの研削量で前記オフライングラインダによるロール研削を行うことを特徴とする圧延ロール表面の研削方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧延ロール表面の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量を低減してロール原単位を向上させ得る圧延ロール表面の研削方法に関する。
【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圧延製品にロール傷ができて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負荷の大きさに基づいて求められる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、複数種の板幅の材料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。もっとも、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時に、圧延ロール表面の疲労層もある程度は除去されるが、その疲労層除去量は管理されておらず不明である。
【０００９】
結局、局部的凹凸疵除去のためのオンライン全面研削でついでに除去される疲労層よりも圧延中の疲労層の形成速度のほうが大きく、圧延ロール表面に形成された疲労層をオンラインロールグラインダで完全には除去しきれないから、オンライン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。そこで従来の圧延ロール表面の研削方法では、オンラインロールグラインダの使用の有無にかかわらず、圧延ロールの圧延負荷が予め設定した一定の基準量に達したら、当該圧延ロールを圧延機から抜き出して、ロールショップの研削装置により疲労層を完全に研削除去するようにしている。
【００１０】
しかしながら、ロールショップの研削時には、オンラインロールグラインダを使用した場合にそれにより除去される疲労層分は考慮されず、専ら圧延負荷に応じて求めた疲労層の推定深さに基づいてロール研削量が設定されることから、オンラインロールグラインダ使用の操業形態の場合にはロールショップでの過剰研削となり、ロール原単位の悪化を招くという問題点がある。
【００１１】
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、オンラインロールグラインダによる研削とロールショップでの研削とを有効に組合せることにより過剰研削を防止し、もってロール原単位を向上させ得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。
【００１２】
【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ロール研削を行いつつ圧延を行った後、圧延機から抜き出した圧延ロールの表面をオフライングラインダで研削するにあたり、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経験的に予め求めておき、これから圧延ロール疲労層の深さを予測してロールショップの研削装置に設定しておき、当該圧延ロールで圧延中にオンラインロールグラインダにより研削したロール研削量を記憶しておくと共に、該研削量と予測した前記圧延ロール疲労層の深さとに基づいて前記圧延ロールの残留疲労層深さを求め、その残留疲労層深さ分だけの研削量で前記オフライングラインダによるロール研削を行うものである。
【００１３】
本発明によれば、圧延負荷に応じて予測した圧延ロール疲労層の深さからオンラインロールグラインダによる実研削量の合計を差し引いて得られる残留疲労層深さに相当する研削量でロールショップでの研削を行うため、ロールショップでの過剰研削が防止できて、ロール原単位が向上する。
【００１４】
【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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
次に、図１のオンラインロールグラインダ２０と図外のロールショップの研削装置との組合せ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き（図２参照）、これから該当被圧延材を所定距離圧延したときの圧延ロール疲労層の深さＡを予測してロールショップの研削装置に設定しておく。なお圧延負荷としては、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。
【００１８】
一方、当該圧延中に繰り返し実施するオンラインロールグラインダ２０による複数回の全面研削において、圧延サイクル終了までの各回毎の実オンライン研削量をその駆動制御装置のメモリに記憶させる。
【００１９】
すなわち、圧延が開始されて所定圧延ロールによる圧延距離が予め設定した１圧延サイクル分に達するまでの間に、オンラインロールグラインダ２０による所定時間のオンライン研削を複数回実施する。その際、図外の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。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の表面の全面研削が始まる。
【００２０】
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、所定量の研削が終了したらその実研削量が駆動制御装置のメモリに記憶される。その後、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が後退し、更に研削砥石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】
このようにして、オンラインロールグラインダ２０により圧延ロール１の局部的凹凸疵を除去するとき、同ロール面に圧延時に形成された疲労層も研削されるが、圧延時に圧延ロール１に形成された疲労層が全部除去されるわけではないので、圧延距離が増大するにつれて残留疲労層が次第に蓄積していく。そこで、所定回のオンライン研削が行われた後、１圧延サイクルが終了したら、圧延ロール１を圧延機から抜き出してロールショップに運び出し、ロール研削装置により前記残留疲労層を研削する。具体的には、はじめにロールショップの研削装置に設定しておいた圧延ロール疲労層の予測深さＡから、前記駆動制御装置のメモリに記憶されたオンラインロールグラインダ２０による各回毎のオンライン研削量の合計量Ｂを差し引いた値Ｃ（Ｃ＝Ａ−Ｂ）に相当する分だけロールショップの研削を行う。
【００２２】
図３は、本発明法と従来法との１圧延サイクルにおける研削量の違いを比較して示したものである。図中のＡは、オンラインロールグラインダの使用・不使用にかかわらず、１圧延サイクル中に形成された圧延ロール疲労層の深さを表し、従来のロールショップ研削量でもある。図中のＢは、同圧延サイクル時に行ったオンラインロールグラインダによる複数回の研削の合計研削量を表し、結局オンラインロールグラインダにより研削された圧延ロール疲労層の合計深さである。そして、図中のＣが本発明法におけるロールショップ研削量（すなわち残留疲労層の深さ）を表している。この図から明らかなように、本発明の研削法によれば、ロールショップ研削量（Ｃ）が従来のロールショップ研削量（Ａ）よりもオンラインロールグラインダ研削量（Ｂ）の分だけ減少するから、その分ロール原単位が向上する。
【００２３】
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。
【００２４】
また、オンラインにてロールのプロフィールを測定可能なオンラインロールプロフィール計が圧延機内に設置されている場合は、オンラインロール研削を実施前後での該オンラインロールプロフィール計による測定データにもとづいてオンラインロール研削量を正確に求めることもできる。
（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。
【００２５】
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。その１圧延サイクル中に、仕上圧延機に設置したオンラインロールグラインダ２０で１回につき１．５μｍの研削を２０回実施するものとした。すなわち、オンライン研削量の合計は（１．５μｍ／回）×２０回＝３０μｍである。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５０μｍである。
【００２６】
従来法では、１圧延サイクル終了後に、圧延ロール１を抜き出してロールショップに搬出し、そこの研削装置の研削量を前記疲労層深さに相当する５０μｍに設定して研削した。一方、本発明法では、同一の被圧延材を同じ圧延条件で１サイクル圧延した後、ロールショップの研削装置で前記疲労層深さ５０μｍからオンライン合計研削量３０μｍを差し引いた値２０μｍだけ研削して、疲労層を全部除去することができた。
【００２７】
従来法は、オンライン研削量の合計３０μｍを加えると総研削量８０μｍとなり、３０μｍの過剰研削になった。これに対して、本発明法の場合はオンライン研削量とオフライン研削量とを合計した総研削量が５０μｍであり、結局従来法より３０μｍ少ない研削量で疲労層を完全に除去でき、ロール原単位が向上した。
【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、オンラインロールグラインダとロールショップでのロールグラインダとの組合せによる研削で、疲労層の厚さ以上の過剰研削をすることなく完全に除去することができて、その結果圧延ロールの原単位の向上を果たすことができるという効果を奏する。
【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】本発明法の圧延ロール研削量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
【図１】
0003772464.tif 000002
【図２】
0003772464.tif 000003
【図３】
0003772464.tif 000004