JPH06344012A

JPH06344012A - 圧延ロールのオンライン研削方法と装置およびオンラインロール研削を行う圧延システム

Info

Publication number: JPH06344012A
Application number: JP13732393A
Authority: JP
Inventors: Toshifumi Minamimura; 敏文南村; Akira Hiraoka; 晃平岡
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-06-08
Filing date: 1993-06-08
Publication date: 1994-12-20

Abstract

(57)【要約】【目的】圧延動作を中断することなく初期プロフィルを
回復し、ロール寿命の延長できるオンラインロール研削
方法と装置を提供する。【構成】各スタンドのワークロール１ａ，ｂ〜４ａ，ｂ
のプロフィルを測定器１１ａ，ｂで測定する。研削制御
手段１２は、この実測プロフィルと予め記憶手段１３に
記憶されている目標プロフィルを比較し、ワークロール
の摩耗量がベンディング制御可能な許容値より小いさく
且つ、所定量を超えているときに、この所定量を圧延中
に研削するように、各スタンドに組込まれているロール
研削装置１０ａ，ｂを制御する。これにより、ワークロ
ールの非接触部が研削される。一方、圧延機のアイドル
タイムに、接触部を含み目標プロフィルによる研削を行
う。この研削タイミングは、摩耗量が許容値を超えると
きまたは無条件となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は圧延ロールのオンライン
研削方式に関し、特に圧延ロールの接触部と非接触部の
研削タイミングに関する。

【０００２】

【従来の技術】圧延機に組み込まれた圧延用ロールは、
一定量の圧延をした後あるいは劣化の程度が甚だしいと
きに、圧延を中断して新ロールに交換される。このロー
ル交換中の圧延作業の停止は生産効率の向上にとって障
害となっている。

【０００３】近時、圧延ラインにロール研削装置を組み
込み、圧延ロールに発生した段差をオンラインで研削、
修正して、ロール寿命を伸ばし、ロール交換回数を低減
する提案が種々なされ、一部は実施されている。その多
くは圧延材がロールに噛み込んでいないアイドルタイム
中に平滑研削をするものである。

【０００４】ところで、圧延時のロールプロフィール
は、圧延ロールのクラウン形状、被圧延材の熱による変
形、ロールベンディング装置によるベンディング力の相
乗によって得られる。

【０００５】したがって、圧延中のオンラインロール研
削には、単なる平滑研削ではなく、ロールクラウンの変
化に対する考慮が必要となる。このような一つに、特開
昭５８−１５１９０３号公報に開示されている「圧延ロ
ールのオンライン曲面研削方法」がある。

【０００６】この例では、圧延材を噛み込み中の圧延ロ
ールの初期プロフィルを記憶しておき、圧延の進行に応
じ変化したプロフィールを随時、または定期的に初期プ
ロフィルに修正するように、研削装置を制御している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、噛
み込み中の圧延ロールの初期プロフィルを維持すること
で、ロールクラウンの変化にも対応している。しかし、
研削タイミングや研削範囲にたいする考慮がないので、
研削作業能率や研削精度のうえで、実現上の問題が多
い。

【０００８】本発明の目的は、圧延と並行した効率よい
研削で初期プロフィルを回復し、ロール寿命が延長でき
るオンラインロール研削方法と装置を提供することにあ
る。

【０００９】本発明の他の目的は、圧延中断のないオン
ラインロール研削により、生産性の高い圧延制御システ
ムを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の問題点を
克服するために、一方で、ロールクラウンの修復に対応
すると共に、他方で、ワークロールの接触部／非接触部
に適した研削タイミングを考慮することにより成し得た
ものである。

【００１１】すなわち、組込み状態でワークロールの研
削を行う圧延ロールのオンライン研削方法において、周
期的にワークロールのプロフィルを測定し、この実測プ
ロフィルと予め記憶されている目標プロフィル（初期ク
ラウン）を比較し、ワークロールの摩耗量がベンディン
グ制御の許容値より小さい所定量を超える度に、その所
定量分を圧延中に研削することを特徴とする。

【００１２】これにより研削されるワークロールの範囲
は主として非接触部となるが、研削範囲を非接触部と境
界付近に限定して、圧延動作中の研削の安全を図るよう
にしてもよい。

【００１３】また、非圧延中に（アイドルタイム）、目
標プロフィルになるよう研削することを特徴とする。こ
の研削タイミングは、摩耗量が前記許容値を超える場合
としてもよい。これにより研削されるワークロールの範
囲は接触部を含み、ワークロールの全域について行われ
る。ただし、接触部と境界付近のみを目標プロフィルに
よる高精度研削とし、他は精度を低くして、概ねプロフ
ィルに沿うようにしてもよい。

【００１４】さらに、ワークロールの摩耗量に応じてベ
ンディング量を制御するロールベンディング調整装置
と、組込み状態でワークロールの摩耗を研削するオンラ
インロール研削装置を備えた圧延システムにおいて、圧
延中に実測されたワークロールのプロフィルからロール
摩耗量を求め、この摩耗量によるロール変形を修正する
ベンディング制御量を前記ロールベンディング調整装置
に出力すると共に、前記摩耗量が前記ロールベンディン
グ調整装置による制御可能な許容値を超えているか否か
判定し、超えていない場合は圧延を継続しながら、前記
許容値より小さい所定量を研削するように制御する制御
装置を具備することを特徴とする。

【００１５】

【作用】ワークロールの非接触部は研削精度が低くてよ
く、前記所定量の研削は圧延中であっても十分に対応可
能である。一方、接触部の範囲は材料形状に直接影響す
るので、目標プロフィルに基づく高精度な研削が必要
で、非圧延時（アイドルタイム）でなければ対応が難し
い。

【００１６】本発明によれば、非接触部（または、接触
部との境界付近を含む非接触部）は、接触部との段差が
所定量（たとえば研削装置の１回／所定時間の研削量）
を超える度に圧延作業と並行して研削されるので、圧延
中のクラウン量の変化が、ロールベンディング調整装置
の制御可能範囲に維持できる。

【００１７】これにより、ベンディング調整装置の制御
限界に達する時間が、圧延中に非接触部を研削しない場
合に比べ大幅に延長できるので、ロール接触部を含む高
精度な研削は、アイドルタイム中に実行するのみで対応
できる。

【００１８】なお、上記における接触部、非接触部の研
削範囲は必ずしも設定を必要としない。すなわち、圧延
中における前記所定量の研削は、結果的に非接触部と境
界付近に限られる。一方、非圧延時のプロフィル研削
は、もっとも摩耗している接触部の修復プロフィルに従
って全域に及ぶからである。もちろん、主に接触部とそ
の付近に範囲限定して行うことも可能である。

【００１９】このような本発明によれば、効率のよい研
削で初期プロフィルを回復し、ロール寿命が延長できる
オンラインロール研削が可能になる。

【００２０】また、圧延作業の中断がないオンラインロ
ール研削とロール寿命の伸長により、圧延システムの生
産性の向上におおきく寄与できる。

【００２１】

【実施例】次に本発明を図面に示す実施例に基づいて具
体的に説明する。

【００２２】図２は、本発明が適用される圧延システム
の概略の全体構成を示したものである。本発明において
圧延スタンドの数は任意であるが、同図に示す圧延スタ
ンド１〜４には、それぞれバックアップロールと組み合
わされた上ワークロールａ，下ワークロールｂを具備し
ている。さらに、各圧延スタンドの近くには、被圧延材
５の各スタンドの前、後の板速を検出する板速度検出器
６−ａ〜６−ｅと、板厚を検出する板厚検出器７−ａ〜
７−ｅが設けられている。

【００２３】板速度検出器６および板厚検出器７の各値
はデータ収集装置８にて周期的にサンプリングされ、そ
のデータは制御装置９に送られる。制御装置９は周知の
板厚制御や形状制御を行うもので、圧延中にワークロー
ルのクラウンを調整するベンディング調整装置（図示な
し）の制御手段を有し、さらに、本発明によるロール研
削制御手段が付加される。

【００２４】図３は、圧延ロール中ロールのプロフィル
（クラウン）を示す模式図である。（Ａ）は初期クラウ
ンを示し、圧延ロールはもともと所定のクラウン形状を
有している。（Ｂ）は被圧延材より熱吸収して変形した
サーマルクラウン、（Ｃ）は圧延荷重によるロールたわ
み、（Ｄ）はロールベンディング調整装置のベンディン
グ力によるロールの曲りを示し、これら（Ａ）〜（Ｄ）
の相乗によって総合プロフィルが得られる。

【００２５】圧延時の実際のロール形状には、上記
（Ｂ）や（Ｃ）のみならず、ロール表面の不均一摩耗に
よる変形が加わる。ロールベンディング装置は、この不
均一摩耗による変形も吸収し、圧延材が所定形状（板ク
ラウン）の品質精度を維持するように制御する。しか
し、摩耗量が制御限界を超えると、圧延材の品質劣化を
生じるので、ロール研削、更にはロール交換が必要にな
る。

【００２６】図１は、本発明のオンラインロール研削シ
ステムの一実施例で、その全体構成を示したものであ
る。ロール研削装置１０ａ、１０ｂと、ロールプロフィ
ル検出器１１ａ，１１ｂは、それぞれ各スタンドの上ワ
ークロール１ａ〜４ａおよび下ワークロール１ｂ〜４ｂ
に近接して、所定の部位に調節可能に設置されている。

【００２７】ロールプロフィル検出器１１は、後述する
ように、上ロールおよび下ロールの軸長方向に沿って所
定ピッチで配置された複数の計測プローブ１１０からな
り、データ収集装置８によって周期的にサンプリングさ
る。各プローブの測定値（ロール径）は、制御装置９の
機能であるロール研削制御手段１２のプロフィル演算手
段１２１により、各スタンドの上及び下ワークロールの
プロフィルが求められる。

【００２８】ロール研削制御手段１２は、ロール摩耗が
ないまたは極めて少ないイニシャル時に、圧延中（被圧
延材噛み込み状態）のロールプロフィルを測定し、これ
を目標プロフィルとして記憶手段１３に格納する。以
後、各ロールの実測プロフィールと目標プロフィール
を、プロフィール比較手段１２２で比較しながら、比較
結果に応じて研削制御指令出力手段１２３から、ロール
研削装置１０の各々に研削指令信号を出力する。

【００２９】図４は、本実施例によるロール研削制御の
処理手順を示すフローチャートである。圧延中に所定周
期でロールのプロフィルが実測される（ｓ１０１）。こ
の実測プロフィルからロールのクラウン量を計算する
（ｓ１０２）。つぎに、記憶されている目標プロフィル
と比較し（ｓ１０３）、クラウン量の変化分がロールベ
ンディング調整装置の制御可能範囲である所定許容値を
超えているか判定する（ｓ１０４）。この許容値は、ベ
ンディング調整装置の制御限界にたいして十分余裕をも
って設定される。

【００３０】つぎに、許容値以内ではあるが所定量を超
えているか判定する（ｓ１０５）。この所定量は、研削
装置１０の研削能力やロール摩耗速度などを考慮して設
定される。たとえば、研削装置１０が１回で、又は、所
定時間で検索可能な研削量となる。

【００３１】所定量を超えているときは、そのつど、非
接触部の実測プロフィル面からこの所定量に相当する分
を圧延中に研削する（ｓ１０６）。この場合、ロールの
非接触部を主にした研削範囲を指定し、その範囲の研削
装置を動作させる。なお、研削範囲を指定しないで全研
削装置を動作させても、非接触部プロフィル面からの所
定量に相当する分の研削は、所定量より摩耗のある接触
部には及ばず、結果的に非接触部とその付近のみの研削
になる。

【００３２】一方、ｓ１０４で許容値を超えている場合
は、圧延機がアイドルタイム中であるか判定し（ｓ１０
７）、アイドルタイムであれば、目標プロフィルに基づ
く研削を行う（ｓ１０８）。この場合、ロール接触部と
境界付近を高精度の目標プロフィル研削、他を概ね目標
プロフィルに従う低精度の研削としてもよい。なお、ｓ
１０８の研削は、許容値を超えている否かにかかわら
ず、アイドルタイムまたは所定時間間隔のアイドルタイ
ムには、必ず行うようにしてもよい。

【００３３】ロール接触部の研削は、もともと研削砥石
を被圧延材の噛み込み位置の外に配置しているので、理
論的には圧延中でも実行可能である。しかし、接触部は
圧延材の品質に直接影響するので、研削精度を確保する
ためには、圧延機がアイドルタイム中であることが望ま
しい。このため、研削に際しては、板速度検出器６の出
力などから非圧延中であることを確認しておこなう。

【００３４】図５は、摩耗によるロールプロフィル（実
線）と研削プロフィル（斜線部）の推移を示したもので
ある。点線は初期プロフィルである。

【００３５】（ａ）は初期プロフィル、（ｂ）は圧延に
より摩耗したプロフィルで、ｈc は中央部の摩耗量であ
る。この例の摩耗量ｈc₁はベンディング調整装置の制御
許容値ｈ_B より小さい。ｈ_K は研削量で、通常ｈ_B の１
／ｎ（ｎは正数）に設定される。（ｃ）は、（ｂ）の斜
線部が研削された後のプロフィルで、摩耗量はｈc₁−ｈ
_K に減少している。（ｄ）では、再び摩耗量がｈc₂＞ｈ
_K になり、斜線部ｈ_K を研削することになる。

【００３６】上記した（ａ）〜（ｄ）は圧延中である
が、（ｅ）〜（ｆ）はアイドルタイムの研削例で、摩耗
量ｈc₃が許容値ｈ_B を超える場合である。研削量はｈc₃
相当となり、目標プロフィルに基づいた曲面研削が行わ
れる。

【００３７】このように、本実施例によれば、ロール接
触部の摩耗による非接触部との段差が一定量になれば、
圧延中にそのつど研削装置１０を作動してこの段差を除
去している。したがって、ベンディング装置の制御限界
に達する時間が伸長されるので、接触部の研削は被圧延
材が中断するアイドルタイムのみでも十分間に合うよう
になる。そして、少なくともアイドルタイムの研削は、
目標プロフィルに基づく曲面研削によって修正されるの
で、圧延精度を維持できるロール寿命が大幅に延長でき
る。

【００３８】図６は、ロールの軸方向に、複数の砥石１
０１ａ〜ｈを配置した状態を示している。各砥石の形状
は、たとえば部分拡大図のように平行四辺形とすると、
互いの研削領域がラップするので砥石間の研削残りがな
い。

【００３９】図７は、図６の各砥石を作動させるドライ
ブ回路を示している。中央部の砥石１０１ａから対称の
位置にある砥石１０１ｂ〜１０１ｈの各組は、同じ研削
指令信号によって同時に作動される。研削指令信号は、
ロール研削制御装置１２から、上記したステップｓ１０
６においては接触部プロフィルから所定量を研削し、ｓ
１０８においては目標プロフィールに修復する指令が出
力される。

【００４０】圧延中の所定量研削は、実測されている非
接触部のプロフィルの延長面上で行うので、研削範囲は
非接触部と境界部付近に限られるので、安全上からは該
当する砥石のみ動作させればよい。もちろん、各砥石を
一斉に動作しても研削結果はほぼ同じになる。

【００４１】アイドルタイム中の研削は、研削実行中の
プロフィルを目標プロフィルと比較しながら、目標プロ
フィルに従う研削をロール全領域について行う。この場
合、高精度な研削は境界部を含む接触部のみとし、非接
触部は接触部に比べ精度を低くしてもい。

【００４２】各砥石は、操作シリンダー１０２によって
ロール面に押しつけられて研削を行う。シリンダー１０
２は磁力、油圧、空気圧などで作動する。たとえば、磁
気ソレノイドの構成であれば、制御指令信号１０３ａの
出力によって接点１０４ａがオンしている期間、電源線
１０５から電流が供給され、操作シリンダー１０２ａは
砥石１０１ａをロール面に押しつける。

【００４３】上記例で砥石１０１は、ロール軸方向に密
に配置されているが、所定ピッチで配置し、その間を移
動しながら研削するようにしてもよい。また、上記計測
プローブ１１１と砥石１０１は一体的に配置するように
してもよい。

【００４４】

【発明の効果】本発明は、精度の要求されない非接触部
を圧延中に少量ずつ研削し、ベンディング調整装置によ
る制御限界への到達時間を伸長しているので、目標プロ
フィルに従う接触部の研削頻度が低減し研削時間も削減
されるので、アイドルタイム中に対応できる。

【００４５】これによれば、長時間にわたり目標プロフ
ィルを維持するオンライン研削が可能になるので、ロー
ルの寿命が延びて組替え周期も長くなる。また、研削は
圧延動作と並行して行い、圧延を中断することがないの
で、圧延システムの生産性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるロール研削制御装置の１実施例を
示し、その全体構成図である。

【図２】本発明のオンラインロール研削方式を適用する
圧延システムの概略構成図である。

【図３】圧延ロールのプロフィールを概念的に示す説明
図である。

【図４】圧延動作と並行して行われるロール研削制御の
処理手順を示すフローチャートである。

【図５】ロールの摩耗状況と研削状況を説明する模式図
である。

【図６】研削砥石の配置図である。

【図７】研削砥石のドライブ回路を示す接続図である。

【符号の説明】

１〜４…ワークロール、５…圧延材、６…速度検出装
置、７…板厚検出装置、８…データ収集装置、９…圧延
制御装置、１０…ロール研削装置、１１…プロフィール
計測装置、１２…ロール研削制御装置、１３…記憶装
置、１０１…砥石、１０２…シリンダー。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】組込み状態でワークロールの研削を行う圧
延ロールのオンライン研削方法において、所定の周期でワークロールのプロフィルを測定し、この
実測プロフィルと予め記憶されている目標プロフィル
（初期クラウン）を比較し、ワークロールの摩耗量がベ
ンディング制御の可能な所定許容値より小さい所定量を
超えているときに、圧延中にワークロールの非接触部ま
たは非接触部を主とする範囲を、前記所定量相当分だけ
研削することを特徴とする圧延ロールのオンライン研削
方法。
【請求項２】請求項１において、前記所定許容値はベン
ディング制御の制御限界より小さく、前記所定量は１回
または一定時間の研削量に相当する圧延ロールのオンラ
イン研削方法。
【請求項３】請求項１または２において、前記摩耗量が
前記所定許容値を超えているときは、非圧延時（アイド
ルタイム）にワークロールの接触部または全範囲を、前
記目標プロフィルに修復する研削を行うことを特徴とす
る圧延ロールのオンライン研削方法。
【請求項４】請求項１または２または３において、前記
ワークロールの摩耗量は、中央部の摩耗量またはロール
クラウン変化量として求められる圧延ロールのオンライ
ン研削方法。
【請求項５】組込み状態でワークロールの研削を行う圧
延ロールのオンライン研削方法において、所定の周期でワークロールのプロフィルを測定し、この
実測プロフィルと予め記憶されている目標プロフィルを
比較し、ワークロールの摩耗量がベンディング制御の可
能な所定許容値より小さい所定量を超えるときは圧延中
に前記所定量分研削し、非圧延時には前記目標プロフィ
ルに研削することを特徴とする圧延ロールのオンライン
研削方法。
【請求項６】ワークロールのプロフィル測定器と研削手
段を圧延スタンドに組み込み、稼働中に測定された実測
プロフィルに応じてワークロールを研削する圧延ロール
のオンライン研削装置において、予めワークロールの目標プロフィル（初期クラウン）を
記憶する記憶装置と、この目標プロフィルと前記実測プロフィルを比較し、ワ
ークロールの摩耗量がベンディング調整の可能な所定許
容値より小さい所定量を超える場合は、ワークロールの
非接触部または非接触部を主とする範囲を前記所定量だ
け圧延中に研削するように制御する研削制御装置と、を
具備することを特徴とする圧延ロールのオンライン研削
装置。
【請求項７】請求項６において、前記研削制御装置は、
ワークロールの摩耗量が前記所定許容値を超える場合
は、少なくともワークロールの接触部を、非圧延中（ア
イドルタイム）に前記目標プロフィルに基づいて研削す
るように制御することを特徴とする圧延ロールのオンラ
イン研削装置。
【請求項８】ワークロールの摩耗量に応じてベンディン
グ量を制御するロールベンディング調整装置と、組込み
状態でワークロールの摩耗を研削するオンラインロール
研削装置を備えた圧延システムにおいて、圧延中に実測されたワークロールのプロフィルからロー
ル摩耗量を求め、この摩耗量によるロール変形を修正す
るベンディング制御指令を前記ロールベンディング調整
装置に出力すると共に、前記摩耗量が前記ロールベンデ
ィング調整装置による許容値を超えているか否か判定
し、超えていない場合は圧延を継続しながら、前記許容
値より小さい所定量を研削する制御指令を出力し、超え
ている場合は圧延機のアイドルタイムに前記目標プロフ
ィールに基づく研削を行う制御指令を出力する制御装置
を具備することを特徴とする圧延システム。