JPH1177119A - 圧延ロールの研削方法及び研削装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鋼帯の熱間圧延工程で、圧延機内でオンライ
ンで圧延ロールのプロフィルを測定し、表面をオンライ
ン研削する際、圧延ロールに発生する振動を抑え、ロー
ル研削装置のプロフィル測定精度や研削精度が悪化する
のを防止する。 【解決手段】 圧延ロール１の胴長方向の両端及び／又
は中央を、ロール押し付け装置７を用いて、圧延方向又
は逆圧延方向の水平分力を有する一方向に押し付け、圧
延ロール１に振動が発生するのを防止しながら、圧延ロ
ール１の表面をオンライン研削する。軸受け箱押し付け
装置１２で作業側及び駆動側の軸受け箱９を圧延方向又
は逆圧延方向の水平分力を有する一方向に押し付けるこ
とにより、軸受け箱９とハウジング４との間で発生する
ガタ振動をも抑制することが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼帯の熱間圧延工
程でオンラインの圧延ロールのプロフィル測定装置とオ
ンラインのロール研削装置を備えた圧延機内で圧延ロー
ルの表面を研削する方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】鋼帯の熱間圧延工程では、通常、仕上圧
延機で約５００〜２，０００トン程度、粗圧延機で３
０，０００〜１００，０００トン程度の圧延の後、圧延
ロールの研削を行う。圧延時、圧延ロールの表面では、
圧延材との間で発生する相対滑りに起因する摩耗が進行
する。図４は圧延ロールの段差摩耗の状態を示す図で、
約４０，０００トン圧延した後の粗圧延機のロールプロ
フィルの例を示す。ロールプロフィルは、圧延材の通板
部と未通板部との摩耗差によって段差状になっており、
この摩耗差の段差が大きくなると、圧延材にロールプロ
フィルが転写され、必要な板プロフィルが得られなかっ
たり、板圧延時にエッジ部の形状乱れを起こし、板エッ
ジ部の局部的な折れ曲がり、いわゆる絞りなどを引き起
こし、最悪の場合は、ミスロール等のトラブルの原因と
なる。そこで、ある一定量の圧延を行った後には、圧延
ロールを圧延機から抜き出し、新しい圧延ロールに組替
える必要があった。

【０００３】ところが、この組替え作業中は圧延ができ
ないので、生産能率の低下、加熱炉の保熱ロスや圧延機
の駆動モーターの空転電力ロスなどの各種原単位を悪化
させるなどの問題があった。すなわち、この組替え作業
の頻度が多いほど、生産能率や原単位ロスが発生するこ
とになる。そこで、圧延ロール組替えまでの圧延量を増
し、組替え頻度を軽減する方法として、特開平６−６３
６１６号公報には圧延機にロール研削装置を組み込む技
術が記載されている。

【０００４】特開平６−６３６１６号公報に記載されて
いる圧延ロールの研削装置は、圧延機の上部及び下部の
圧延ロールを圧延機から抜き出すことなく研削するも
の、すなわち、油圧や電動によって複数の砥石を回転駆
動させる（ロール回転に従動する無駆動の装置も記載さ
れている）とともに、圧延機のハウジングあるいは水切
り板装置から支持された横行用のガイドビームに沿っ
て、この砥石を圧延ロールの胴長方向に移動させて圧延
ロールの表面を所定のプロフィルに研削するものであ
る。この研削装置を利用すれば、圧延ロールの未通板部
を通板部の摩耗量と同程度までに研削することができ、
圧延ロールの表面に生じた段差摩耗を平滑なプロフィル
に修復することが可能である。さらに、この研削装置の
持つ研削誤差を検出してフィードバックすれば、より精
度良く平滑なロールプロフィルに修復することができ
る。特開平６−６３６１６号公報では、砥石を取り付け
ている砥石板を一定圧力で押付けながらロール軸方向に
移動させ、ロールプロフィル変化に伴う砥石板の変位量
をもとにロールプロフィルを推定演算し、補正研削する
方法が記載されている。

【０００５】その他のロールプロフィル測定装置として
は、研削装置をロール軸方向に移動させる際に、水柱を
圧延ロール表面に噴出させながらその内部に超音波を発
信し、その反射波を受信するまでの時間から圧延ロール
表面までの距離を測定し、ロールプロフィルを推定演算
する装置もある。

【０００６】これらの装置を駆使すれば、圧延機から圧
延ロールを抜き出した後にオフラインのロール研削装置
で研削する従来の研削方法と同程度の研削性能が得ら
れ、圧延ロール組替え頻度を大幅に軽減させることがで
きる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術は、い
ずれも圧延ロールの絶対位置が変化しないことを前提と
して、圧延ロールとロール研削装置との相対位置の変化
からそのプロフィルを推定し、それを基にロール研削量
を補正することで精度の高い研削が行えるとしている。
すなわち、圧延機に組み込む前に正確に測った圧延ロー
ルのプロフィルと、圧延機に組み込んで研削装置のプロ
フィル測定装置で測定したものとを比較して、その差分
を補正量として記憶しておけば、圧延時に測定したロー
ルプロフィルから摩耗量が正確に推定可能であるとして
いる。

【０００８】上記補正量の意味は、圧延ロールの絶対位
置が変化しないという前提の基に、つまり、圧延ロール
を圧延機に組み込んで受ける機械たわみは一定で圧延機
に組み込んでいる間は変わらないものとして、研削装置
本体が圧延ロールの軸方向に移動する際に、本体の剛性
不足に起因して発生する機械たわみを補正することであ
る。

【０００９】ところが、実際には、圧延における研削精
度は必ずしも満足のいくものではないことがわかった。
圧延材を圧延している圧延時と圧延していない非圧延時
とに分けてロール研削の精度を比較してみると、圧延時
の方が研削精度が良く、非圧延時は研削精度のバラツキ
が大きいことがわかった。

【００１０】本発明は、このような問題を解消するもの
であって、設備ガタを解消し、圧延ロール組替え頻度を
軽減する精度のよい圧延ロールの研削方法及び研削装置
を提供する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は以下の〜の
通りである。

【００１２】 鋼帯の熱間圧延工程で、圧延機内でオ
ンラインの圧延ロールのプロフィルを測定し、圧延ロー
ルの表面をオンライン研削する方法において、該圧延ロ
ールの胴長方向の両端及び／又は中央を少なくとも圧延
方向又は逆圧延方向の水平分力を有する一方向に押し付
けることを特徴とする圧延ロールの研削方法。

【００１３】 鋼帯の熱間圧延工程でオンラインの圧
延ロールのプロフィル測定装置とオンラインのロール研
削装置を備えた圧延機内で圧延ロールの表面を研削する
装置において、該圧延ロールの胴長方向の両端及び／又
は中央を少なくとも圧延方向又は逆圧延方向の水平分力
を有する一方向に押し付ける手段を設けたことを特徴と
する圧延ロールの研削装置。

【００１４】 鋼帯の熱間圧延工程でオンラインの圧
延ロールのプロフィル測定装置とオンラインのロール研
削装置を備えた圧延機内で圧延ロールの表面を研削する
装置において、該圧延ロールのロール軸を支持する作業
側及び駆動側の軸受け箱を少なくとも圧延方向又は逆圧
延方向の水平分力を有する一方向に押し付ける手段を設
けたことを特徴とする圧延ロールの研削装置。

【００１５】 鋼帯の熱間圧延工程でオンラインの圧
延ロールのプロフィル測定装置とオンラインのロール研
削装置を備えた圧延機内で圧延ロールの表面を研削する
装置において、該圧延ロールの胴長方向の両端及び／又
は中央を少なくとも圧延方向又は逆圧延方向の水平分力
を有する一方向に押し付ける手段、及びロール軸を支持
する作業側及び駆動側の軸受け箱を少なくとも圧延方向
又は逆圧延方向の水平分力を有する一方向に押し付ける
手段を設けたことを特徴とする圧延ロールの研削装置。

【００１６】 押し付ける手段に押し付け方向の圧延
ロール表面の変動量を測定する位置検出装置を設けたこ
とを特徴とする前記、又はの圧延ロール研削装
置。

【００１７】 位置検出装置から検出される圧延ロー
ル表面の変動量をもとに研削量を一定にする研削装置の
押し付け力又は回転速度の演算手段を有することを特徴
とする前記の圧延ロールの研削装置。

【００１８】圧延時と非圧延時との研削・測定精度の差
異の原因を解析した結果、研削中に圧延ロールの振動が
大きい場合に研削精度が悪化していることを見いだし
た。その原因を以下に詳述する。

【００１９】４重式圧延機は、図５に示すように、圧延
ロール１と補強ロール２との間に約６ｍｍ程度のオフセ
ット量を設定するのが一般的である。これは、圧延力に
よって圧延ロール１を補強ロール２を介して圧延方向に
押し付け、圧延ロール１及びその軸受け箱の圧延時の振
動を防止するためであり、圧延力の水平分力、いわゆる
オフセット分力Ｆは数１の式で表される。

【００２０】

【数１】Ｆ＝δ／（Ｄｗ＋Ｄｂ）＊２＊Ｐ Ｆ ；オフセット分力（ｔｏｎ） δ ；オフセット量（ｍｍ） Ｄｗ；圧延ロール径（ｍｍ） Ｄｂ；補強ロール径（ｍｍ） Ｐ ；圧延力（ｔｏｎ）

【００２１】例えば、圧延力３，０００トンで圧延中の
圧延ロール及び軸受け箱の受けるオフセット分力Ｆは、
例えば、圧延ロール及び補強ロール径が各々１２００ｍ
ｍ、１６００ｍｍの場合、約１３トンにもなる。ところ
が、非圧延時の圧延ロールに作用する圧延力に相当する
力は、上下圧延ロール間のギャップを一定に保つロール
バランス力のみになるため、圧延時の圧延力に比べ約８
０トン程度と小さくなり、オフセット分力Ｆも約０．３
トン程度にしかならない。すなわち、圧延時には圧延ロ
ール及び軸受け箱はオフセット分力Ｆによりハウジング
に強固に押し付けられているが、非圧延時には大きな力
では押し付けられておらず、約０．３トン以上の力が作
用すれば容易に圧延ロール位置が変動・振動することに
なる。

【００２２】一方、圧延ロールは電動モーターからスピ
ンドルを経由して回転されるが、その際にスピンドルは
設備ガタ等の要因により同心円中心からずれて回転し、
ある周期で振動しており、それが圧延ロールにも伝達さ
れて圧延ロールの振動になることが知られている。

【００２３】また、ロール軸と軸受け箱の内部に格納さ
れているベアリングとの間には約０．２〜０．４ｍｍ程
度のクリアランスがあり、上記のスピンドルによる外力
が作用すると、そのクリアランス内で圧延ロールが振れ
廻り、圧延ロールの絶対位置が変動してロールプロフィ
ル測定値やそれを基に研削する時の大きな誤差要因とな
ることが判明した。

【００２４】さらに、ハウジングライナー面とロール軸
受箱に取り付けられているライナー面との間には、圧延
時のミル伸びを吸収するためにクリアランスが１．０〜
２．０ｍｍ程度設けてあるため、ロール軸と軸受け箱の
内部に格納されているベアリングとの間の場合と同様に
誤差要因となり得る。また、このライナー面は、圧延時
の咬み込み衝撃による偏摩耗等を大きく受け、全面が均
一になっておらず、振動発生時にはさらなる誤差要因に
なることが想定される。

【００２５】以上のことから、圧延ロールの変動・振動
がロールプロフィル測定の大きな誤差要因となり、特
に、非圧延時には圧延ロール及び軸受け箱の振動が発生
しやすく、ロール研削の精度悪化を招いていることが判
明した。

【００２６】また、圧延機内の研削装置は仕上圧延機を
中心に使用されているが、品質の厳格化に伴い、今後は
粗圧延機にも適用される方向である。粗圧延機では圧延
材長さが短いことから、圧延時間が短く非圧延時間の割
合が大きくなる。従って、主に非圧延時に研削すること
が多くなり、上述したように圧延ロール振動による研削
誤差が大きな問題となる。

【００２７】本発明者らは、熱間圧延における研削精度
を上げ、生産能率と原単位を向上させるため、実験と検
討を重ねた結果、設備ガタが圧延ロール振動の重要な要
因であり、圧延ロール振動は圧延時に対しオフセット分
力が小さくなる非圧延時に大きくなること、そしてこの
振動は一方向に押付けることで軽減させることができる
ことを新たに知見し、本発明に至った。そして、本発明
では、軸受け箱内部のベアリングに対して圧延ロールを
一方向から押し付けることにより、ロール振れ量を最小
にすることができ、圧延ロールの位置の変動を最小限に
押さえることが可能となるので、研削精度、プロフィル
測定精度の悪化を引き起こす振動、特に非圧延時に圧延
ロールを研削する場合に発生するロール振動を軽減させ
ることが可能となる。

【００２８】

【発明の実施の形態】圧延ロールの両端部は圧延材がほ
とんど通板されない部位で摩耗量が小さく、ほとんど初
期状態を維持していると考えることができる。従って、
両端部は時間の経過とともに作業側・駆動側の状態に変
化が現れるというようなこともなく外乱となりにくいこ
とと、ベアリングのある両端を直接押す方が確実である
ことからも、圧延ロールの押し付け位置は、圧延ロール
の両端部とすることが望ましい。しかし、十分な押し付
け力で圧延ロール全体を押し付け可能であれば、押し付
け位置が圧延ロール中央であってもよい。

【００２９】また、軸受け箱に付着しているライナーと
ハウジングライナー間のクリアランス変動は、上記の圧
延ロールの押し付けと同様に、圧延ロールの両端を支持
している軸受け箱を押し付けることで抑えることができ
る。ロール押し付け装置によって、軸受け箱本体も一緒
に押し付けられることを期待するよりも、圧延ロールを
押し付ける装置とは別に軸受け箱本体を押し付ける装置
を設け、押し付けるのがより確実で望ましい。

【００３０】さらに、押し付け方向は、圧延ロールと補
強ロールとの間にオフセット量が設けられている場合
は、そのオフセット分力の作用する方向と同一方向にす
るのが望ましい。非圧延時のみに研削を行うことを前提
とすれば、非圧延時のオフセット分力以上の力で押し付
けることで、オフセット分力の作用方向とは反対側に配
置することも可能である。

【００３１】また、圧延時には圧延材のスキッドマーク
変動や圧延材と圧延ロールとの間で発生する自励振動な
どの非圧延時にはない外乱が発生することを考慮する必
要がある。これに対しては、上記ロール押し付け装置に
位置検出装置を組み込み、その変動量を検出して研削量
を一定にするように押付圧又は回転速度等の研削設定条
件の補正量を演算してロール研削装置にフィードバック
し、これらの外乱を抑制することにした。

【００３２】すなわち、これらの外乱が発生すると、圧
延ロールの変動に連動してロール研削装置の砥石の研削
押し付け力が変動するため、結果としてロール研削量が
ばらついてしまう。一方、砥石の研削押し付け力が変動
する場合として、ロール軸方向の摩耗差による圧延ロー
ル表面のプロフィル変化が存在する場合がある。研削に
より圧延ロール表面のプロフィルを平滑にする場合、そ
のプロフィルに沿って砥石の研削押し付け力が変動する
のは当然であり、摩耗の進行している部位では研削の押
し付け力が小さくなることになる。ところが、圧延ロー
ルの絶対位置が振動等によって変動すると砥石の研削押
し付け力が変動してしまい、研削装置本体が研削押し付
け力を一定に保つために研削押し付け力を増加させる指
令を出すことになり、結局不必要な補正をすることにな
る。これは、圧延ロール表面のプロフィル変化による圧
力変動であるのか圧延ロールの絶対位置が振動等によっ
て変動したことによる圧力変動であるのかの分離が不可
能であるために研削誤差を発生させることになるわけ
で、上記位置検出装置によってその分離が可能となる。

【００３３】このギャップ変動は、ロール押し付けシリ
ンダーに作動トランス等の位置検出装置を直結あるいは
間接的に設置することで検出することが可能である。ロ
ール押し付け手段としては、シリンダーの他、スクリュ
ー回転等のその他の押し付け位置変更手段も採用でき
る。同様に、位置検出装置として、作動トランス以外の
例えば回転式の位置検出装置を用いても全く差し支えな
い。

【００３４】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。

【００３５】図１は、本発明のロール研削装置を組み込
んだ圧延機の平面図で、図２は、本発明のロール研削装
置の部分詳細図である。圧延ロール１は作業側及び駆動
側の軸端を軸受け箱９で支持され、ロール研削装置５が
圧延ロール１の胴長方向に移動しながら圧延ロール１を
研削してゆく。ロール研削装置５は入側又は出側に配置
するが、図示の例は粗圧延機を想定しており、入側のエ
ッジャー（図示せず）との干渉を避けるために出側に配
置している。

【００３６】ロール押し付け装置７は摩耗等の影響が少
ない圧延ロール１の両端の一定位置を押し付けることが
できるように配置されており、圧延ロール表面と接触す
るロール押し付けユニット１０とロール押し付けシリン
ダー１１から構成されている。図示の例では、ロール押
し付けユニット１０の先端に圧延ロール表面への傷入り
を防止する目的で高強度のローラーを採用し、圧延ロー
ル面に沿うようにリンクを介した首振り構造を具備して
いるが、圧延ロール端部であることから、工具鋼等の板
状ユニットを直接圧延ロール面に押し当てるものであっ
ても、大きな傷の発生等の問題がない場合は何ら機能上
問題ない。

【００３７】ロール押し付けシリンダー１１には油圧シ
リンダーを利用して油圧力で押し付ける例を図示してい
るが、空圧又は電動モーターとスクリューを用いること
でも同様の効果が得られる。後述する位置補正を行う場
合には、高い追従性が要求されることから、サーボ制御
を行える装置構成とすることが望ましい。

【００３８】軸受け箱押し付け装置１２は、ハウジング
４内にハウジング内格納部１３を設け、軸受け箱押し付
けシリンダー１４を格納している。押し付け力は軸受け
箱９が上下に移動する際に大きな抵抗とならないように
設定する必要がある。

【００３９】図１、図２では、位置検出装置を図示して
いないが、ロール押し付け装置７、軸受け箱押し付け装
置１２のいずれにも位置検出装置を設置してあり、一定
圧力で押し付けているので、圧延ロール１あるいは軸受
け箱９の位置変動を直接検出することが可能である。研
削装置の研削量は砥石粒度、砥石の回転速度及び砥石押
し付け力等によって決まるが、このうち砥石押し付け力
はロールの位置変動によって直接影響を受けるため、ロ
ールの変動量を検出する必要がある。

【００４０】図３は、本発明のロール研削装置の正面図
と制御ループを示す。ロール押し付け装置７に設置した
位置検出装置８で圧延ロール１の変動量を検出し、演算
装置１５でこの検出量に見合うだけの研削量修正値に補
正量を加えた研削量をロール研削装置５にフィードバッ
クする。この補正量は、前述したように、圧延機に組み
込む前に正確に測った圧延ロール１のプロフィルと圧延
機に組み込んで研削装置のプロフィル測定装置で測定し
たプロフィルの差分であり、あらかじめ測定し記憶され
ている。

【００４１】ロール押し付け装置７、軸受け箱押し付け
装置１２に設置している位置検出装置８の各々の位置変
動検出値をあわせることで、圧延ロール側の振動部位が
正確にとらえられるため、より精度の高い補正が可能と
なる。もちろん、ロール押し付け装置のみを設置する場
合でも前述したように軸受け箱を同時に押さえつけるこ
とが期待できるため、高い補正精度を得ることが可能で
ある。

【００４２】上記実施例では、位置検出装置８はロール
押し付け装置７及び軸受け箱押し付け装置１２に設けて
いるが、ロール押し付け装置７あるいは軸受け箱押し付
け装置１２のどちらか一方だけ設けても良い。

【００４３】

【発明の効果】本発明によれば、圧延ロールとベアリン
グ部とのクリアランスや軸受け箱ライナーとハウジング
ライナーとのギッャプに起因して圧延ロールに発生する
振動を抑え、圧延ロール変動量によってロール研削装置
のプロフィル測定精度や研削精度が悪化するのを防止
し、精度の高い研削精度を得ることが可能である。ま
た、圧延ロール組替え頻度を軽減し、生産能率の向上を
図れるとともに、圧延ロール組替え作業中の加熱炉の保
熱ロスを防止でき、圧延機の駆動モーターの空転電力ロ
スなどの原単位を軽減できる、工業的に極めて優れた発
明である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のロール研削装置を組み込んだ圧延機の
平面図である。

【図２】本発明のロール研削装置の部分詳細図である。

【図３】本発明のロール研削装置の正面図と制御ループ
図である。

【図４】圧延ロールの段差摩耗の状態を表す圧延ロール
のプロフィルを示す図である。

【図５】４重式圧延機のオフセット量の概念を示す図で
ある。

【符号の説明】 １ 圧延ロール ２ 補強ロール ３ 圧延材 ４ ハウジング ５ ロール研削装置 ６ 砥石 ７ ロール押し付け装置 ８ 位置検出装置 ９ 軸受け箱 １０ ロール押し付けユニット １１ ロール押し付けシリンダー １２ 軸受け箱押し付け装置 １３ ハウジング内格納部 １４ 軸受け箱押し付けシリンダー １５ 演算装置

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼帯の熱間圧延工程で、圧延機内でオン
   ラインの圧延ロールのプロフィルを測定し、圧延ロール
   の表面をオンライン研削する方法において、該圧延ロー
   ルの胴長方向の両端及び／又は中央を少なくとも圧延方
   向又は逆圧延方向の水平分力を有する一方向に押し付け
   ることを特徴とする圧延ロールの研削方法。
2. 【請求項２】 鋼帯の熱間圧延工程でオンラインの圧延
   ロールのプロフィル測定装置とオンラインのロール研削
   装置を備えた圧延機内で圧延ロールの表面を研削する装
   置において、該圧延ロールの胴長方向の両端及び／又は
   中央を少なくとも圧延方向又は逆圧延方向の水平分力を
   有する一方向に押し付ける手段を設けたことを特徴とす
   る圧延ロールの研削装置。
3. 【請求項３】 鋼帯の熱間圧延工程でオンラインの圧延
   ロールのプロフィル測定装置とオンラインのロール研削
   装置を備えた圧延機内で圧延ロールの表面を研削する装
   置において、該圧延ロールのロール軸を支持する作業側
   及び駆動側の軸受け箱を少なくとも圧延方向又は逆圧延
   方向の水平分力を有する一方向に押し付ける手段を設け
   たことを特徴とする圧延ロールの研削装置。
4. 【請求項４】 鋼帯の熱間圧延工程でオンラインの圧延
   ロールのプロフィル測定装置とオンラインのロール研削
   装置を備えた圧延機内で圧延ロールの表面を研削する装
   置において、該圧延ロールの胴長方向の両端及び／又は
   中央を少なくとも圧延方向又は逆圧延方向の水平分力を
   有する一方向に押し付ける手段、及びロール軸を支持す
   る作業側及び駆動側の軸受け箱を少なくとも圧延方向又
   は逆圧延方向の水平分力を有する一方向に押し付ける手
   段を設けたことを特徴とする圧延ロールの研削装置。
5. 【請求項５】 押し付ける手段に押し付け方向の圧延ロ
   ール表面の変動量を測定する位置検出装置を設けたこと
   を特徴とする請求項２、３又は４記載の圧延ロール研削
   装置。
6. 【請求項６】 位置検出装置から検出される圧延ロール
   表面の変動量をもとに研削量を一定にする研削装置の押
   し付け力又は回転速度の演算手段を有することを特徴と
   する請求項５記載の圧延ロールの研削装置。