JP3033485B2 - オンラインロール研削の制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に、圧延機に圧
延ロールを組み込んだまま、圧延ロール表面に研削液を
投射して圧延ロールの研削を行うオンラインロール研削
の制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、圧延の継続により圧延ロ
ール表面は摩耗し、ロール軸方向のロール表面形状（以
下、ロールプロフィールという）および粗さが変化す
る。このような状態で、圧延を続行することは、製品形
状、例えば板厚の不均一性を招くことになるため、避け
ねばならない。

【０００３】この対処法として、圧延対象を広巾材から
狭巾材に順に圧延していく圧延スケジュールを用いる方
法があるが、生産に待ちが生じ、生産性が低下するとと
もに、需要に対応した迅速な圧延生産管理が困難とな
る。

【０００４】したがって、従来から、圧延ラインに圧延
ロールを組み込んだままで、圧延ロール表面に研削液を
投射して研削を行う圧延ロールのオンライン研削方法が
実施されてきた。このオンライン研削方法とは、圧延機
にロールを組み込んだままで、ロールを回転させるとと
もに、研削前のロールプロフィールを実測もしくは予測
し、このロールプロフィールに基づいて、ロール軸方向
に移動する研削液噴射ノズルから、研削液を適宜噴射さ
せてロール表面の研削を行うというものである。

【０００５】例えば、特公昭６１−２６４７１号公報
（以下、先行例１という）には、圧延機内に組み込まれ
た圧延ロール表面に存在する摩耗端部をセンサにより検
出し、この摩耗端部に砥粒スラリーノズルから噴射され
る砥粒スラリーを、別個に噴射される高圧水により衝突
させて、圧延ロール表面の研削を行う圧延ロールの研摩
装置が開示されている。

【０００６】また、特開昭６３−８４７０６号公報（以
下、先行例２という）には、圧延実績および研削実績を
基に決定された研削量を達成すべく、研掃材と高圧水と
をノズル内で混合したのち、圧延機スタンド内で回転中
のロール表面に投射させて研削を行う圧延ロールの研削
法が開示されている。

【０００７】このようなオンライン研削方法を適確に実
施するためには、研削前のロールプロフィールを把握す
ることが重要である。例えば、先行例１のように、ロー
ルプロフィールをセンサ等によって実測するという方法
があるが、圧延機周辺の測定環境が、熱、水蒸気、粉塵
および振動の発生等により極めて悪いことを考慮すれ
ば、高精度な測定は望めない。そこで、ロールプロフィ
ールを算出する方法として、本出願人は先に、特開昭６
１−８８９０６号公報（以下、先行例３という）におい
ては、圧延履歴に基づいてロールプロフィールを算出す
る技術を、特開平３−１６１１０６号公報（以下、先行
例４という）においては、ワークロールとバックアップ
ロールとの接触摩耗量および上下のワークロール間での
接触摩耗量を勘案してロールプロフィールを算出する技
術を、さらに、特開平５−１２３７２０号公報（以下、
先行例５という）においては、ロール一本毎のロール表
面硬度の固体差、ロール半径方向のロール表面硬度の
差、および連続使用時間によるロール表面硬度の変化を
勘案してロールプロフィールを算出する技術を提案し
た。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、 （１）前記先行例２、３、４および５においては、「圧
延後のロールは、比較的高温なために、ロール径方向に
膨張（以下、熱膨張という）している」ことが考慮され
ていない。したがって、研削前のロールプロフィールを
正確に算出することができず、誤差を生じる。この誤差
は、必然的に研削後のロールプロフィールに誤差を生じ
させることになる。

【０００９】（２）さらに、前記各先行例は、「ロール
は、研削液の投射によって冷却され、ロール径方向の収
縮（以下、冷却収縮という）が起こる」ことが考慮され
ていない。

【００１０】したがって、本発明の課題は、研削液の投
射によるロールの冷却に伴うロール径の減小を加味する
ことにより、適切なロールプロフィールを得ることがで
きる制御性に優れたオンラインロール研削の制御方法を
提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決した本発
明のうち、請求項１に記載の発明は、図１に明示されて
いるように、圧延機に圧延ロールを組み込んだまま、圧
延ロール表面に研削液を投射して研削を行うとともに、
圧延実績に基づいてロール摩耗プロフィールを予測して
現状のロールプロフィールを予測し、この現状ロールプ
ロフィールと研削後のロール温度分布に対して設定され
る目標ロールプロフィールとの偏差に基づいてロールプ
ロフィール制御量を決定し、他方で、研削液による研削
能力に伴うロールプロフィール制御能力の予測に基づい
て、前記ロールプロフィール制御量を与えるべく、研削
液のロール長手方向の投射パターンを決定して研削を行
うオンラインロール研削の制御方法であって： 前記現状のロールプロフィールの予測を；ロール摩耗プ
ロフィール予測と、圧延実績からロール温度分布の予測
を行い、このロール温度分布から得たロールヒートアッ
ププロフィールの予測とに基づいて行い、前記ロールプ
ロフィール制御能力の予測を；ロール温度を考慮しない
研削液の研削能力と、前記ロール温度分布を基礎とする
研削液の投射に伴うロール径の収縮量とに基づいて行
う、ことを特徴とするオンラインロール研削の制御方法
である。

【００１２】請求項２に記載の発明は、図２に明示され
ているように、圧延機に圧延ロールを組み込んだまま、
圧延ロール表面に研削液を投射して研削を行うととも
に、圧延実績に基づいてロール摩耗プロフィールを予測
して現状のロールプロフィールを予測し、この現状ロー
ルプロフィールと研削後のロール温度分布に対して設定
される目標ロールプロフィールとの偏差に基づいてロー
ルプロフィール制御量を決定し、他方で、研削液による
研削能力に伴うロールプロフィール制御能力の予測に基
づいて、前記ロールプロフィール制御量を与えるべく、
研削液のロール長手方向の投射パターンを決定して研削
を行うオンラインロール研削の制御方法であって： 前記現状のロールプロフィールの予測を；ロール摩耗プ
ロフィール予測と、ロール温度分布の実測を行い、この
ロール温度分布から得たロールヒートアッププロフィー
ルの予測とに基づいて行い、前記ロールプロフィール制
御能力の予測を；ロール温度を考慮しない研削液の研削
能力と、前記ロール温度分布を基礎とする研削液の投射
に伴うロール径の収縮量とに基づいて行う、ことを特徴
とするオンラインロール研削の制御方法である。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明者の知見によれば、図３の
（ａ）のロールプロフィールを有する摩耗した圧延ロー
ルを平坦化させるに際して、非摩耗部分に対して研削液
の投射によって圧延ロール表面を深さＤ分だけ研削を行
う場合、図３の（ｂ）に示すように、ロール径の冷却収
縮を考慮せずに前記深さＤ分の研削液の投射を行うと、
冷却収縮代に相当する深さｄが加算したロールプロフィ
ールを示す結果となる。したがって、ロールプロフィー
ルを平坦化させることができない。

【００１４】これに対して、本発明に従って、図３の
（ｃ）に示すように、予め冷却収縮代に相当する深さｄ
を見越して、最終的にロールプロフィールが平坦化され
るように、深さＤ₁ 分の研削液の投射を行えば、最終的
に得られるプロフィールは平坦なものとすることができ
る。

【００１５】以下、本発明に係るオンラインロール研削
制御方法を図面を参照しながら詳説する。

【００１６】（第１例） 本発明に係るオンラインロール研削制御方法の第１の態
様は、図１のフローチャートに示すように、圧延ライン
に圧延ロールを組み込んだまま、まず、圧延実績を基に
ロール摩耗プロフィールを予測する。ロール摩耗プロフ
ィールの予測に関しては、例えば、特開平３−２９０１
８１号公報に開示されているような、圧延条件ならびに
被圧延材の長さおよび幅を含む圧延履歴、ワークロール
とバックアップロールの摩耗量、上下ワークロール間で
の接触摩耗量、ロール一本毎のロール表面硬度の固体
差、ロール半径方向のロール表面硬度の差、および連続
使用時間によるロール表面硬度の変化を考慮した計算方
法を用いるのが好適である。

【００１７】また、同じく圧延実績からロールの長手方
向温度分布を予測する。この予測ロールの温度分布を基
に、圧延による温度上昇に伴うロールの膨張量に基づく
ロールヒートアッププロフィールが予測される。

【００１８】次に、ロール摩耗プロフィールおよびロー
ルヒートアッププロフィールを総和して、研削前の現状
のロールプロフィールを予測する。本発明においては、
温度上昇に伴うロールヒートアッププロフィールをロー
ル摩耗プロフィールに加算しているため、現状のロール
プロフィールを高精度に求めることができる。

【００１９】次いで、現状のロールプロフィールと研削
後のロール温度分布に対して設定される目標ロールプロ
フィールとの偏差に基づいて、ロールプロフィール制御
量を決定する。

【００２０】他方、先の予測ロール温度分布と使用する
研削液の温度を基にして、ロール軸方向各位置における
ロール冷却能力（収縮度：図３の（ｃ）の符号ｄに相当
する）を予測する。このロール冷却能力は、ロール軸方
向各位置における、研削液の単位投射時間当たりのロー
ル温度の降下度を示すものであり、図４に示されるよう
に、ロール温度と研削液温度との差で決定される。

【００２１】この予測ロール冷却能力と、研削実績また
は実験により求めたある基準温度下におけるロール軸方
向各位置におけるロール研削能力（単位投射時間当たり
の研削深さ）とを加算し、これをロールプロフィール制
御能力として予測する。

【００２２】かくして、得られたロールプロフィール制
御量とロールプロフィール制御能力とに基づいて、ロー
ルプロフィール制御量をロールプロフィール制御能力で
除すことにより、ロール軸方向各位置における研削液投
射パターンが決定する。

【００２３】（第２例） ところで、本発明に係るオンラインロール研削制御方法
において、ロールの温度分布を予測計算によることなく
実測により求めることもでき、この実測により求める場
合には、図２に示されるフローチャートに従うことがで
きる。

【００２４】すなわち、この例においては、直接圧延ロ
ールの長手方向温度分布を求めて、これをヒートアップ
プロフィール予測に用いるとともに、ロールの冷却能力
の予測にも用いるものである。他のフローは図１と同様
である。

【００２５】＜実施例＞ 以下、本発明に係るオンラインロール研削制御方法の一
実施例を示す。

【００２６】（１）研削液の投射データ 本実施例では、表１に示されるように、研掃材として砂
鉄（粒径；50〜100 μ）を用い、45l/min で供給される
70MPa の高圧水に5kg/min の割合で混入した後、ロール
表面に投射させた。この際の投射距離は100mm 、投射角
度は60°とした。

【００２７】本実施例では、単位時間当たりの研掃材の
混入量、単位時間当たりの高圧水の供給量および高圧水
の圧力を一定として研削液の投射時間を変化させて研削
量を調節しているが、他の例として、単位時間当たりの
研掃材の混入量、単位時間当たりの高圧水の供給量およ
び高圧水の圧力を変化させることでもよい。

【００２８】

【表１】

【００２９】（２）圧延ロールについて 本実施例に供した圧延ロールは、圧延の継続によって磨
耗したものである。その研削前のロールプロフィール
は、図５に示されるように、中央の圧延部位が凹状に磨
耗（以下、摩耗部という）し、摩耗端部は長さ150 μm
であった。また、ロールの温度分布は、図６に示される
ように、摩耗部が約７０℃で一定、摩耗端部から外側に
向かって疑似放物線的に約60℃程度まで低下する分布態
様を示した。

【００３０】このような圧延ロールに対して、前述の研
削液の投射データに従って、従来法および本発明の方法
により研削を行った。以下に、その比較を記す。

【００３１】（１）従来法による研削制御 従来法に従って研削制御を行った場合の、ロールプロフ
ィール制御量、ロールプロフィール制御能力および研削
液投射パターンを、それぞれ図７、図８および図９に示
す。図示しない目標ロールプロフィールは、摩耗部を摩
耗端部外側に延長するように決定した。この結果、ロー
ルプロフィール制御量は、摩耗部は０で一定となり、摩
耗端部から外側に１５０μm で一定となった。したがっ
て、ロール軸方向の研削液投射パターンも同様に摩耗部
および摩耗端部から外側に一定となった。この理由を説
明すれば、従来法では、ロールの冷却収縮が考慮されて
いないため、ロールプロフィール制御量が一定である場
合には、ロールプロフィール制御能力はロール研削度に
等しい。ロール研削度はロール軸方向でほぼ一定である
ため、ロールプロフィール制御能力は、摩耗部および摩
耗端部から外側に一定となったのである。

【００３２】（２）本発明の方法による研削制御 一方、本発明の研削制御方法によって研削制御を行った
場合のロールプロフィール制御量、ロールプロフィール
制御能力および研削液投射パターンを、それぞれ図１
０、１１および１２に示す。図示しない目標ロールプロ
フィールは、前述の従来法と同じとした。ロールプロフ
ィールは、従来法と同様に、摩耗部は０で一定、摩耗端
部から外側に１５０μm で一定となった。しかし、ロー
ルプロフィール制御能力は、摩耗では０で一定となった
が、摩耗端部から外側では疑似放物線的に降下する態様
を示した。これは、図６にしめされるように、ロール軸
方向の温度分布が、摩耗部は７０℃で一定、摩耗端部か
ら外側では６０℃まで疑似放物線的に降下していのと対
応している。本発明の制御方法では、ロールプロフィー
ル制御能力は、ロール冷却収縮度およびロール研削度の
総和である。ロール研削度はロール軸方向でほぼ一定で
あり、ロール冷却収縮度はロール温度に依存することか
ら、ロールプロフィール制御能力はロールの温度分布と
対応した態様を示すのである。したがって、研削液投射
パターンは、ロールプロフィール制御能力に対して疑似
対称的に変化する。

【００３３】（３）研削結果の比較 この結果、研削後のロールプロフィールは、従来法で
は、図１３に示されるように、摩耗端部外側において冷
却収縮量の分だけ研削超過となった。しかし、本発明の
制御方法では、図１４に示されるように、従来法のよう
な摩耗端部から外側の研削超過は起こらず、摩耗部およ
び摩耗端部から外側のロール径が等しくなった。図１３
および図１４を比較すれば、研削後のロールプロフィー
ルの誤差は従来法の約1/3 に減小したことがわかる。さ
らに、ロールの冷却収縮を考慮しているため、全体的な
ロールプロフィール制御能力は、従来法と比較して大き
くなった。

【００３４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、高精度なオンラインロール研削の制御を行う
ことができる。

【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の制御方法
を示すフローチャートである。

【図２】そのロールの温度分布を実測する場合のフロー
チャートである。

【図３】本発明および従来法を比較的に示すロール断面
のグラフである。

【図４】研削液のロール冷却度を示すグラフである。

【図５】研削前のロール径を示すロール断面のグラフで
ある。

【図６】ロールの温度分布を示すロール断面のグラフで
ある。

【図７】従来法によるロールプロフィール制御量を示す
ロール断面のグラフである。

【図８】そのロールプロフィール制御能力を示すロール
断面のグラフである。

【図９】その研削液投射パターンを示すロール断面のグ
ラフである。

【図１０】本発明によるロールプロフィール制御量を示
すロール断面のグラフである。

【図１１】そのロールプロフィール制御能力を示すロー
ル断面のグラフである。

【図１２】その研削液投射パターンを示すロール断面の
グラフである。

【図１３】従来法によるロールの研削結果を示すロール
断面のグラフである。

【図１４】本発明によるロールの研削結果を示すロール
断面のグラフである。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧延機に圧延ロールを組み込んだまま、圧
   延ロール表面に研削液を投射して研削を行うとともに、 圧延実績に基づいてロール摩耗プロフィールを予測して
   現状のロールプロフィールを予測し、この現状ロールプ
   ロフィールと研削後のロール温度分布に対して設定され
   る目標ロールプロフィールとの偏差に基づいてロールプ
   ロフィール制御量を決定し、 他方で、研削液による研削能力に伴うロールプロフィー
   ル制御能力の予測に基づいて、前記ロールプロフィール
   制御量を与えるべく、研削液のロール長手方向の投射パ
   ターンを決定して研削を行うオンラインロール研削の制
   御方法であって： 前記現状のロールプロフィールの予測を；ロール摩耗プ
   ロフィール予測と、圧延実績からロール温度分布の予測
   を行い、このロール温度分布から得たロールヒートアッ
   ププロフィールの予測とに基づいて行い、 前記ロールプロフィール制御能力の予測を；ロール温度
   を考慮しない研削液の研削能力と、前記ロール温度分布
   を基礎とする研削液の投射に伴うロール径の収縮量とに
   基づいて行う、 ことを特徴とするオンラインロール研削の制御方法。
2. 【請求項２】圧延機に圧延ロールを組み込んだまま、圧
   延ロール表面に研削液を投射して研削を行うとともに、 圧延実績に基づいてロール摩耗プロフィールを予測して
   現状のロールプロフィールを予測し、この現状ロールプ
   ロフィールと研削後のロール温度分布に対して設定され
   る目標ロールプロフィールとの偏差に基づいてロールプ
   ロフィール制御量を決定し、 他方で、研削液による研削能力に伴うロールプロフィー
   ル制御能力の予測に基づいて、前記ロールプロフィール
   制御量を与えるべく、研削液のロール長手方向の投射パ
   ターンを決定して研削を行うオンラインロール研削の制
   御方法であって： 前記現状のロールプロフィールの予測を；ロール摩耗プ
   ロフィール予測と、ロール温度分布の実測を行い、この
   ロール温度分布から得たロールヒートアッププロフィー
   ルの予測とに基づいて行い、 前記ロールプロフィール制御能力の予測を；ロール温度
   を考慮しない研削液の研削能力と、前記ロール温度分布
   を基礎とする研削液の投射に伴うロール径の収縮量とに
   基づいて行う、 ことを特徴とするオンラインロール研削の制御方法。