JP4715095B2 - オンラインロールグラインダおよびそれを用いた圧延機ワークロールの研削方法 - Google Patents

Description

本発明は、オンラインロールグラインダおよびそれを用いた圧延機ワークロールの研削方法に関する。

金属板（金属帯を含む、以下同じ）、中でも、帯鋼に代表される薄鋼板は、溶製後、鋳造されてスラブにされ、しかる後、熱間圧延、冷間圧延を経て製造され、あるいは更に鍍金処理を施される等する。

図１は従来から多くある熱間圧延ライン４の設備列の一例を示す。加熱炉５により１０００〜１３００℃に加熱された厚み１５０〜３００ｍｍの金属材料（以下、被圧延材６）は、例えばＲ１〜Ｒ３の３スタンドの粗圧延機群７、例えばＦ１〜Ｆ７の７スタンドの仕上圧延機群１０により厚み１〜２５ｍｍまで圧延されて薄く延ばされる。

数百〜千数百℃の高温の被圧延材６を圧延する熱間圧延における圧延機の上下ワークロール１４、１５（以下、ロール）は、高温の被圧延材６と接触する際の熱負荷と摩擦力により、被圧延材６との接触部分において、ロール表面が摩耗する。この摩耗は、被圧延材６に各種の幅があることに伴って、何本もの被圧延材６を圧延するうちに、被圧延材６との接触頻度の高いロール１４、１５の胴長方向中央域と接触頻度の低い胴長方向両端域との大体の境界部分に段差ができるような進展のしかたをするが、ロール１４、１５の表層に発生した段差が被圧延材６に転写しない様、ロール１４、１５の胴長方向両端域を研削して胴長方向中央域との段差を解消し、平坦化することを目的に、特許文献１、特許文献２、特許文献３等のように、熱間圧延操業を継続しつつロールを圧延機内で研削する、オンラインロールグラインダ１１が熱間圧延ラインにおける仕上圧延機１０の後段スタンド（全６乃至７スタンドのうちの後方３スタンドを指す）に対し、実用化されてきている。

又、ロールの胴長方向両端域を研削するだけでなく、被圧延材６との接触頻度の高いロール１４、１５の胴長方向中央域においても摩耗量のばらつきによる段差を平坦化するために、ロール１４、１５の胴長方向中央域を研削する技術も実用化されてきている。

図において、１はビジネスコンピュータ、２はプロセスコンピュータ、３は制御装置、８はデスケーリング装置、９はクロップシャー、１２は冷却ゾーン、１３はコイラーである。

特開平０８−０３９１１５号公報 特開平０７−３１４０１８号公報 特開平０６−３３５７１６号公報

しかし、先に述べた従来のオンラインロールグラインダを用いても、ビルドアップ、ロースポット、ハイスポットと呼ばれる熱間圧延後の製品金属帯の厚みが幅方向に平坦でないことに起因する不良の問題は解消されていない。また、オンラインロールグラインダを用いることによって、逆にこうした不良が頻発する場合があることがわかってきており、問題となってきていた。このような場合には、オンラインロールグラインダを不使用とせざるを得ず、ロール表面の摩耗による段差が被圧延材に転写しない様、ロールを頻繁に交換する必要が生じたり、同じロールを用いて圧延する本数が、ある本数を超える場合に、被圧延材の幅接続を広幅から狭幅に移行する場合だけに制限せざるを得ず、操業上の大きな制約になっていた。

本発明の課題は、オンラインロールグラインダでの研削によって生じる圧延後の製品金属帯の厚みが幅方向に平坦でない不良の発生を抑制し、ロールを頻繁に交換する必要を無くし、被圧延材の幅接続の制限を緩和乃至撤廃することで、操業上の制約を緩和して、大幅な生産性向上、ロールのランニングコスト低減を図ることにある。

本発明は、砥石、砥石の回転装置、及び、砥石を圧延機のワークロールに押し付ける押付装置を備えた研削ユニットと、該研削ユニットを前記ワークロールの胴長方向に移動させるオシレート装置と、を有するオンラインロールグラインダにおいて、前記押付装置が油圧シリンダであり、該油圧シリンダの油圧配管のヘッド側に油だまり、ロッド側にアキュムレータを設置し、更に、前記押付装置の押付方向の機械抵抗を下記式の範囲内とすることにより、前記課題を解決したものである。

又、本発明は、砥石、砥石の回転装置、及び、砥石を圧延機のワークロールに押し付ける押付装置を備えた研削ユニットと、該研削ユニットを前記ワークロールの胴長方向に移動させるオシレート装置と、を有するオンラインロールグラインダにおいて、前記押付装置が油圧シリンダであり、更に、回転装置と砥石をつなぐ連結軸にスプラインを備え、前記油圧シリンダのシールを樹脂製とすると共に、前記スプラインをボールスプラインとし、更に、前記油圧シリンダの油圧配管のヘッド側に油だまり、ロッド側にアキュムレータを設置したものである。

又、前記油圧シリンダに位置センサを設置したものである。

本発明は、又、前記研削ユニットがワークロールの胴長方向に複数設置されたオンラインロールグラインダを用いて、隣り合う研削ユニットのロール胴長方向研削範囲のラップ量を５〜１０ｍｍとすることを特徴とするオンラインロールグラインダによる圧延機ワークロールの研削方法を提供するものである。

本発明によれば、オンラインロールグラインダでのロールの研削によって生じる圧延後の製品金属帯の厚みが幅方向に平坦でない不良の発生を抑制し、ロールを頻繁に交換する必要を無くし、被圧延材の幅接続の制限の緩和乃至撤廃による大幅な生産性向上、ロールのランニングコスト低減を図れる。

先述の図１に従来から多くある熱間圧延ライン４の設備列の一例を示した。本発明を適用すべき熱間圧延ラインは必ずしもこれに限るものではなく、本発明は、熱間圧延ラインのみならず、冷間圧延ラインにも適用できるが、便宜上、図１に示す熱間圧延ライン４を対象とした場合を例に、以下に本発明に至る経緯について説明する。

仕上圧延機群１０の後方４スタンド（図１の例ではＦ４〜Ｆ７）にオンラインロールグラインダ１１が設置されている。

図２はオンラインロールグラインダ１１の構造を示している。上下のロール１４、１５それぞれに対し、ロール胴長方向に２個の研削ユニット１７を設けている。該研削ユニット１７はセパレータ１８により結合され、オシレート装置１９により、研削ユニット１７、セパレータ１８一体にてロール胴長方向に移動する。２個の研削ユニット１７は、それぞれロール胴長の中央部を境に片側ずつを研削し、ロール胴長の全範囲を研削する。

図３は研削ユニット１７の構造を示す図である。研削ユニット１７は、砥石２０、押付装置２１、回転装置２２から構成される。回転装置２２により砥石２０を回転しつつ押付装置２１のロッド２１Ｒにより砥石２０をロール１４または１５に押し付けることでロール１４又は１５の研削を実施する。

回転装置２２と砥石２０とをつなぐ連結軸２３は、図３の右側に示したＡ−Ａ断面で見るとわかる通り、スプライン（２６）と呼ばれる溝加工を施した形状をしており、回転装置側の軸２４と砥石２０側の軸２５がスプライン部でかみあうことにより、回転装置２２と砥石２０の間の距離が変わっても、軸方向に互いに位置がずれ、回転方向の力を砥石２０に伝えることができる。

押付装置２１は油圧シリンダを用いており、砥石ホルダ２７を油圧シリンダにより前後させる。

砥石ホルダ２７と砥石２０の間には軸受２８が設置してあり、砥石２０を回転させながら、押し付けが可能となっている。また、油圧シリンダのシール部２９にはゴム製のＵパッキンが使用されている。

押付装置２１は必ずしも油圧シリンダでなくても、サーボモータ、ステッピングモータ等、砥石２０のロール１４、１５への押付と、押付方向の位置決めが可能なアクチュエータであれば、どのようなものでも良いが、油圧シリンダが構造簡単で設置スペースも小さくて済むため最も好ましい。また、パッキンは、ゴム製に限らず、樹脂製、あるいは金属製であっても良い。

尚、本発明にいう機械抵抗とは、押付装置２１が油圧シリンダの場合は、油圧シリンダのロッド２１Ｒとシール部２９のパッキンとの摺動抵抗等を意味し、油圧モータやステッピングモータの場合は、ベーンとケーシングとの間の摩擦等や、モータ軸とケーシングの間のベアリングの摩擦等を意味し、いずれの場合も、スプライン２４の摺動抵抗等も含み、とにかく機械的に抵抗になるものに該当する場合について用いる。

図４は押付装置２１が油圧シリンダである場合の油圧の配管系統図を示す。圧力ライン３４から供給される油圧シリンダ３０のヘッド側の圧力は、比例減圧弁３１で制御され、又、同じく圧力ライン３４から供給される油圧シリンダ３０のロッド側の圧力は、減圧弁３２で制御される。又、ヘッド側、ロッド側とも、配管内に油が封じ込められた状態で圧縮された場合に異常な高圧とならない様にリリーフ弁３３を有しており、配管内の圧力が、リリーフ弁３３の設定圧力以上になると、リリーフ弁３３及びタンクライン３５を通し、図示しないタンクに油を逃がし、圧力を低減させる構造である。リリーフ弁３３の設定圧は、常時作動させることのない様、ヘッド側、ロッド側とも比例減圧弁３１、減圧弁３２の設定圧より１０乃至１５％高く設定されている。図において、ＰＴは油圧の圧力センサである。

図５は、このようなオンラインロールグラインダ１１によるロールの研削方法を示している。圧延することにより、ロール表面３６は、被圧延材との接触部分が摩耗する。この摩耗は、被圧延材に各種の幅があることに伴って、何本もの被圧延材６を圧延するうちに、被圧延材６との接触頻度の高いロール胴長方向３７の中央域と接触頻度の低いロールの胴長方向両端域との大体の境界部分に段差ができるような進展の仕方をしている。又、ロール胴長方向中央域においても、不均一な摩耗に起因する段差が矢印で示すように随所に発生している。オンラインロールグラインダは、こうした段差が被圧延材６に転写しない様、図１に示したプロセスコンピュータ２からの指令により、ロール胴長方向両端域の段差研削範囲３８を研削してロール胴長方向中央域との段差を解消して平坦化することを目的とする段差研削、全面研削範囲３９を研削して摩耗量のばらつきによる段差を平坦化することを目的とする全面研削という２種類の研削を実施することによりロール表面３６の凹凸を除去する。

図６は、こうしたオンラインロールグラインダによる研削を実施しても発生する製品厚みの幅方向不均一による不良の例を示している。図６（ａ）では、厚みが幅中央部を境に１１μｍ変化している。図６（ｂ）では、幅端部に厚み減少部が見られる。図６（ｃ）では、幅中央部に７μｍの厚み減少部が見られる。こうした厚みの段差は、会社にもよるが、５μｍ内外以上となるとロースポット、ハイスポットと呼ばれる不良となり、切り捨てにより大きく歩留まりを低下させてしまう。図６は幅方向断面での板厚分布を示しているだけであるが、実際には長手方向にずっと被圧延材が延在するわけであるから、それら不良部全長を切り捨てざるを得ないからである。

図７は、図６の不良が発生した際の、仕上圧延機群１０の最終圧延機であるＦ７スタンドのロール表面の状況を示している。製品厚みの段差に対応する位置に、やはり段差が発生しているのが分かる。発明者らは、こうした段差の発生原因が従来のオンラインロールグラインダにあることを見出した。

図８は、従来のオンラインロールグラインダによる、図７に示すような各種のロール表面の段差の発生原因を、その形態に関連づけて、３つの類型に分けて示したものである。発明者らは、オンラインロールグラインダによる研削量の誤差、２個の研削ユニットの幅中央部でのラップ量の誤差により、こうした段差が発生することを見出し、本発明をなすに至った。

ちなみに図８中、ロール表面３６（研削後）と研削前のそれとで囲まれた部分に相当する、符号４０で示す研削範囲は、図５で示した段差研削範囲３８と、全面研削範囲３９を足し合わせた研削範囲を意味するが、研削後のロール表面３６（研削後）には、段差が発生してしまう場合があり、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、その段差の発生原因を、その形態に関連づけて、３つの類型に分けて示したものである。図において、４１は、２つの研削ユニットのラップ量、４２は、該ラップ量の誤差に起因する段差である。

図９は、研削前後のロール径を測定することによって評価した従来のオンラインロールグラインダの設定した研削量と実績の研削量との差を比較して示した図である。設定と実績では、±３０％程度も違う場合もあり、しかも、その違いはばらついている。発明者らの対象としている熱間圧延ライン４にて、金属帯の製品板厚の精度を左右する最終Ｆ７スタンドでは、１本のロールに対する研削量（研削深さ）は最大で５０μｍ程度としていることから、その場合、１５μｍ（５０μｍ×０．３）程度の研削量の誤差が発生しうることになる。２個の研削ユニットの研削量の差としては、設定に対する実績の誤差がそれぞれ±３０％発生すると考えると、最大３０μｍ（１５μｍ×２）となるから、図７（ａ）、（ｂ）に示す段差プロフィールは容易に発生しうることが分かる。

図７（ｃ）の２個の研削ユニットでの研削時におけるロール胴長方向中央部でのラップ量の誤差の発生原因について、図１０に示す。図３に示す研削ユニット２個にてロール胴長方向中央部を境に片側ずつを研削すると説明したが、ロール胴長方向中央部に未研削部が残らぬ様、図８（ｃ）に示すように２個の研削ユニットの研削範囲を砥石とロール接触幅の約半分のラップ量４１（２０ｍｍ程度）だけラップさせている。図中細い線は研削前のロール表面３６のプロフィルを簡素化して示したものである。図１０に戻り、研削前、ロール胴長方向端にオンラインロールグラインダ１１が寄った状態にあり、押付装置を後退させておくことにより、ロールから所定の距離だけ離してあった研削ユニット１７のうちの片方４４は、オシレート装置１９によりロール胴長方向に移動しつつ、研削を開始すべきロール胴長方向位置から研削を開始できるよう、少し手前でプロセスコンピュータ２からの砥石前進指令により、押付装置によりロール側に前進を開始する。ロールに接触したと制御装置３が認識する時点から研削が開始されるが、接触による荷重の起立をトリガーにすると、荷重センサの値はばらつくため、前進開始からのタイマ値とせざるを得ない。前進開始から接触までの時間の実績がタイマ値からずれると、ロール胴長方向での研削位置がずれ、ある位置をとってみると研削深さが所望の値からずれることになる。オシレートが進み、ロール胴長方向中央部に近い後半を研削しようとする頃になると、もう片方の研削ユニット４３がロール側に前進を開始する。前進開始から接触までの時間のずれ方はもう一方の研削ユニット４４と異なる場合が少なくない。すると、図８（ａ）に示すようなラップ部での段差が発生する。

図８（ａ）に示すようなラップ部の段差は、研削状態４４にある研削ユニットに比べ、待機状態４３にある研削ユニットの方が前進開始から接触までにより短い時間しか要しない場合に発生する。

一方、図８（ｂ）に示すようなプロフィールは、何らかの理由により、研削状態４４にある研削ユニットも待機状態４３にある研削ユニットもロール側への前進開始から接触までの時間が所望の値よりも短くて過研削になる場合、図８（ｃ）に示すようなプロフィールは何らかの理由により、研削状態４４にある研削ユニットも待機状態４３にある研削ユニットもロール側への前進開始から接触までの時間が所望の値よりも長くて研削不足になる場合を示している。このような場合、ロール胴長方向中央部には、２つの研削ユニットのラップ量に、所望の値からの誤差が発生しやすく、すると、それに起因して、ロール胴長方向中央部に凸状の段差４２が発生しやすい。

図１１は、砥石前進開始の指令から、ロールに接触するまでの時間のばらつきを調査した結果であるが、従来のオンラインロールグラインダにおいては、σ＝０．１４秒程度もばらつくことが分かった。オシレート装置によるロール胴長方向の移動速度が１２０ｍｍ／秒程度であることよりロール胴長方向の研削位置のずれは１７ｍｍ（１２０ｍｍ／秒×０．１４秒）、ロール胴長方向中央部でのラップ量の誤差は、２個の研削ユニットの誤差の合計であるから、３４ｍｍ程度は容易に発生し、２０ｍｍ程度のラップ量では、容易に未研削部が残ることが分かる。又、ラップ部は２個の研削ユニットにより研削する原理上、１個の研削ユニットにて研削するロール胴長方向のその他の範囲より本来過研削となるため、ラップ量が大きくなる時は勿論、２０ｍｍ程度の設定値通りであっても、段差を発生させる可能性があった。

このように、従来のオンラインロールグラインダは、圧延後の製品金属帯の厚みが幅方向に平坦でない不良を発生させる場合がある、という点で十分ではなかった。

（第１、第２、第３発明の説明）
図１２は、こうした問題を解決し、圧延後の製品金属帯の厚みが幅方向に平坦でない不良の発生を抑制できる、本発明のオンラインロールグラインダの研削ユニットの構造である。押付装置２１のシール部を、従来、ゴム製であったものを、樹脂製のシール５１としている。また、回転装置２２と砥石２０とを繋ぐ連結軸２３は、スプライン形状をしているが、回転装置２２側の軸と砥石２０側の軸のスプライン溝の間に砥石２０と回転装置２２の間の距離が変動した時に転動する鋼鉄製の玉を配置したボールスプライン５２を設置している。また、押付装置２１のシリンダ部に、位置センサ６０を設置している。

図１３は、本発明のオンラインロールグラインダの、押付装置２１の油圧シリンダ３０周辺の油圧の配管系統図を示している。従来の系統図に較べ、油圧シリンダ３０のヘッド側に容量１０Ｌの油たまり５３、ロッド側に容量５Ｌのアキュムレータ５４を設置している。

なお、押付装置２１のシリンダ部に、位置センサ６０を設置することで、図７（ａ）のような段差は少なくとも抑制できる。タイマ値によると、前進指令からロールへの接触に時間的なばらつきが出ることは避けられないが、この点、位置センサ６０の出力が、押付装置後退限での砥石２０の研削面からロール表面までの機械的な距離（ロール径を測定することで幾何学的にわかる）に達したなら、砥石の前進を停止するようにすれば、研削深さに２個の研削ユニットで差が出にくくなるからである。砥石２０の研削面からロール表面までの機械的な距離は、複数ある中の１つの研削ユニットの前進指令から荷重検出（ある荷重の閾値を超えたことを油圧の圧力センサＰＴの出力を以って検出する）までの位置センサ６０の出力の変化から見た移動量を以って制御装置３で記憶におき、他の研削ユニットが前進指令を受けてからその移動量だけ前進したときに砥石２０に接触したものとする、という具合に運用することもできる。

しかし、位置センサを用いて制御したとしても、絶対的な押付装置の前進速度が所望の値より速かったり、遅かったりすると、図７（ｂ）、（ｃ）のような段差は、抑制されることなく依然として発生する問題が残る。発明者らは、これをいかにして抑制するか、を考え、本発明に想到した。

ここで、本発明の要点の話にうつるが、発明者らは、回転装置２２、押付装置２１の押付方向の機械抵抗を下記式を満たすように従来のオンラインロールグラインダより低減することで、研削誤差が格段に低減することを見出した。

機械抵抗低減による研削精度向上のメカニズムを図１４に示す。砥石２０のロール１４、１５への押付は、押付装置２１である油圧シリンダによって行われることは、先述したが、ロールへの押付力５５は、油圧シリンダの出力５７から、回転装置、押付装置の押付方向の機械抵抗５６を差し引いた値となり、機械抵抗が変動するとロール１４、１５への押付力も変動してしまう。

又、油圧シリンダが（ａ）前進方向か（ｂ）後退方向かによっても機械抵抗の方向が異なり、砥石２０のロール１４、１５への押付力が変動してしまう。このことは、日常生活上も経験する通り、抵抗のあるものを介して何かを押そうとすると、機械抵抗の分を差し引いた力でしか押せないことと、逆に、押す力を緩めるときは、ドンと押し戻されるように抵抗の分が加わってくることからも容易に理解できる通り、油圧シリンダを前進方向に押し付けるときは機械抵抗を差し引いた値がロールへの押付力５５となり、後退方向に押し付ける（押し戻される）ときは機械抵抗を足し合わせた値がロールへの押付力５５となる。上記した式は、仕上圧延機最終圧延機であるＦ７スタンドの出側での被圧延材の板厚誤差を許容値以下とするために押付装置の押付方向の機械抵抗をいくら以下に抑えるべきかを示したものであり、今、対象としている圧延機の、押付力の設定値や、仕上圧延機出側での被圧延材の板厚誤差の許容量が大きいほど大きく、今、対象としている圧延機の、ワークロールの最大研削深さや、ワークロール表層の段差が仕上圧延機の最終圧延機であるＦ７スタンドの出側での被圧延材の板厚に転写する割合が大きいほど小さい。

この転写割合ηは、仕上圧延機各圧延機ごとに値をとる。最終圧延機であるＦ７スタンド以外の圧延機における転写割合は、Ｆ７スタンドよりも前方の圧延機にて被圧延材に転写された段差の影響が、どの程度Ｆ７スタンドの出側での被圧延材の板厚に残存しているか、を示す指標であるから、いわば、遺伝割合とも言える。実験等により求まる。

αは、実験等により求まる押付力と研削深さの関係を回帰して決まる値であり、０乃至１の間の値である。押付装置の押付方向の機械抵抗（以下、単に機械抵抗）その他の値は、ここでの例では、オンラインロールグラインダを設置した仕上圧延機Ｆ４〜Ｆ７各スタンド共通で、Ｆｎ＝９００Ｎ、ΔＨｃｒｉｔ＝０．０００００５ｍ、Ｔｍａｘ＝０．００００５ｍ、α＝０．６、η＝０．６３とした。これより、Ｆμ＝２９８Ｎとなる。

機械抵抗を低減するために各種の研削ユニットの構造を実験した。結果を図１５に示す。従来のゴム製シールとスプライン構造では、６００Ｎもの機械抵抗があった。これは、ばね秤でロッドを引っ張って実際に測定した値である。スプライン部に潤滑材を塗布したものは多少改善されたが、５００Ｎであり、効果は不十分であった。結局、シールを樹脂製のシールとし、スプラインをボールスプラインとすることで機械抵抗も２５０Ｎと本発明の２９８Ｎ以下となった。

（第３発明の説明）
油圧系統にも問題があった。ヘッド側の圧力を所定の圧力に設定したとしても、砥石２０がロールから押し戻されたような場合、配管内の油は圧縮されて内圧が上昇する。先述の図４に示したとおり、配管内の内圧が上がらないよう、リリーフ弁３３を設けているが、リリーフ弁３３の設定圧を比例減圧弁３１の設定圧より１０乃至１５％大きくしているため、比例減圧弁３１の設定圧とリリーフ弁３３の設定圧の間であれば圧力は上昇してしまう。又、ロッド側についても、研削時の砥石２０の振動を防止するため、押付時の値であるが、ロッド側も２．４ＭＰａ程度の圧力を設定して使用しており、油圧シリンダ３０が前進する時にヘッド側と同様、ロッド側においても配管内の油が圧縮され、リリーフ弁３３の設定圧との範囲内で圧力が変動してしまう。

油圧シリンダ３０のヘッド側の径を０．０３２ｍ、ロッド側の径を０．０２５ｍ、ロッド側の減圧弁３２の設定圧を２．４ＭＰａ、押付力の設定値を９０Ｎとすると、ヘッド側の比例減圧弁３１の設定圧は２．１ＭＰａ（２．４×１０＾６×π／４×（０．０３２＾２−０．０２５＾２）＋９００）／（π／４×０．０３２＾２））、リリーフ弁３３の設定圧は、ヘッド側２．４ＭＰａ（２．１×１．１５）、ロッド側２．８ＭＰａとなり、各０．３〜０．４ＭＰａ、比例減圧弁３１、減圧弁３２の各設定圧より大きい。０．３〜０．４ＭＰａの圧力変動を砥石２０のロール１４または１５への押付力に換算すると、最大３２２Ｎ（０．４×１０＾６×π／４×０．０３２＾２）となり、先述の機械抵抗の目標値２９８Ｎと同等となることから、無視できないことが分かる。また、従来、一般的なリリーフ弁の設定圧の目標に対する実績のばらつきは、最小でも±１ＭＰａ程度はあり、圧力変動を０．３〜０．４ＭＰａの範囲に抑えることさえ困難であった。

そこで、発明者らは、こうした圧力上昇が、ヘッド側であれば、ロールによる砥石の押し戻しにより起こるものであり、ロッド側であれば、油圧シリンダの前進に対する機械抵抗による妨げが原因になって起こるものであることに着目し、図１３に示したように、こうした現象による配管内の油の圧縮による圧力上昇を吸収する、油たまり５３、アキュムレータ５４を設置することに想到した。ヘッド側については、ロール１４または１５による砥石２０の押し戻し量が１ｍｍ程度と小さいことから、圧縮性のガスを詰めた風船状のものを内包したアキュムレータではなく、単なる油たまりで良い。油たまりの体積は、目標圧力変動量を、全く研削能力に影響を与えない０．０５ＭＰａとし、油の体積弾性係数を６５０ＭＰａ、配管体積を０．７ｍ３、押し戻される体積を８×１０＾−７ ｍ３（０．００１×π／４×０．０３２＾２）とすると、１０Ｌ（（６５０×１０＾６×８×１０＾−７／（０．０５×１０＾６）−０．７）×１０００）となる。ロッド側については、押し戻される量が油圧シリンダのストロークの約２００ｍｍあるため、単なる油たまりでは非常に大きなものとなってしまう。このため、同様の計算により圧力変動量を０．０５ＭＰａ以下とするよう５Ｌのアキュムレータを設置した。

（第４発明の説明）
なお、押付装置２１のシリンダ部に、位置センサ６０を設置することは、何ら問題ない。タイマ値によると、前進指令からロールへの接触に時間的なばらつきが出ることは避けられないが、この点、位置センサの出力が、押付装置後退限での砥石の研削面からロール表面までの機械的な距離に達したなら、砥石の前進を停止するようにすれば、研削深さに２個の研削ユニットで差が出にくくなることは、以上述べた第１〜第３発明においても、何ら変わるところはないからである。

（第５発明の説明）
図１６は、本発明の機械抵抗低減、油圧系統改善後の、製品厚みの幅中央部での段差量（図６（ａ）に示したのと同様のもの）の製品１０００本での最大値を示したものである。本発明により、製品厚みの幅中央部での段差量は、最大でも４μｍとなり、５μｍの不良判定値以下となるという良好な結果が得られた。また、図６（ｂ）に示したような幅端部での研削残しに起因する段差も同時に撲滅できた。

しかしここで、発明者らは図６（ｃ）に示す幅中央部のラップ部の不良をより確実に撲滅できる方法に想到した。それについて、以降に説明する。

図１７は、第１〜第４発明を実施した後の、製品厚みの幅方向分布を示したものである。幅中央部のラップ部に相当する２０ｍｍの範囲が過厚部分５９となって厚くなっていることが分かる。

図１８は、図１１に示した砥石前進指令から、ロール接触までの時間のばらつきを、本発明の機械抵抗低減、油圧系統改善後に測定したものである。機械抵抗低減、油圧系統改善により、砥石の前進速度のばらつきが低減したことに加え、押付装置の油圧シリンダ部に位置センサを設置し、ロールと砥石の距離を正確に測定することができるようになったことに加え、研削前のロールと砥石との距離を、従来、砥石がロールに接触しないよう５０ｍｍ程度離していたものを、１０ｍｍ程度に近接化したことで、砥石前進指令から、ロール接触までの時間のばらつきはσ＝０．０２秒と大幅に低減、図８に示したラップ量４１の誤差も４．９ｍｍとラップ量２０ｍｍに対して十分小さい値となったが、ばらつきが低減したことにより、未研削というような現象は無くなったものの、２個の研削ユニットが、ラップ部を確実に研削することで、ロールを深く削りすぎ、製品幅中央部が厚くなってしまったと考えられる。

図１９は、この問題を解決するために実施したラップ量の変更実験結果である。従来のオンラインロールグラインダでは砥石前進指令から、ロール接触までの時間のばらつきのために設定困難であった５〜１０ｍｍとすることで、製品幅中央部の厚み段差不良を撲滅できることが分かった。５ｍｍより小さくすると、逆に研削不足になった。

以上の説明は、研削ユニットが２つの場合を例に説明したが、３つ以上の場合についても、各ラップ量を５〜１０ｍｍとすることで過研削、研削不足の発生を抑制することができることは言うまでもない。

従来からある一般的な熱間圧延ラインの設備列の概要を示す工程図 オンラインロールグラインダの全体構造を模式的に示す斜視図 研削ユニットの構造を示す断面図 従来のオンラインロールグラインダの、押付装置である油圧シリンダを含む油圧の配管系統を模式的に示した図 オンラインロールグラインダによるロールの研削方法を模式的に示した図 製品厚みの幅方向不均一による不良の例 図６の不良が発生した際の仕上圧延機最終圧延機であるＦ７スタンドのロール表面の様子を模式的に示した図 従来のオンラインロールグラインダによる、図７のロール表面の段差の発生原因を説明するための図 従来のオンラインロールグラインダによる、設定した研削量と実績の研削量との差を比較して示す図 ２個の研削ユニットの幅中央でのラップ量の誤差の発生原因を説明するための図 砥石前進指令からロール接触までの時間のばらつきを示す図 本発明のオンラインロールグラインダの研削ユニットの構造を示す断面図 同じく、押付装置である油圧シリンダを含む油圧の配管系統を模式的に示す図 機械抵抗低減による研削精度向上のメカニズムを説明するための図 各種構造と機械抵抗の関係の実験結果を示す図 本発明適用前後の製品厚みの幅中央部での段差量を示す図 幅中央ラップ部の製品厚みの不良の例を示す図 本発明適用後の砥石前進指令からロール接触までの時間のばらつきを示す図 ラップ量の変更実験結果を示す図

符号の説明

１…ビジネスコンピュータ
２…プロセスコンピュータ
３…制御装置
４…熱間圧延ライン
５…加熱炉
６…被圧延材
７…粗圧延機群
８…デスケーリング装置
９…クロップシャー
１０…仕上圧延機群
１１…オンラインロールグラインダ
１２…冷却ゾーン
１３…コイラー
１４…上ロール
１５…下ロール
１７…研削ユニット
１８…セパレータ
１９…オシレート装置
２０…砥石
２１…押付装置
２２…回転装置
２３…連結軸
２４…回転装置側の軸
２５…砥石側の軸
２６…スプライン
２７…砥石ホルダ
２８…軸受
２９…シール部
３０…油圧シリンダ
３１…比例減圧弁
３２…減圧弁
３３…リリーフ弁
３４…圧力ライン
３５…タンクライン
３６…ロール表面
３７…ロール胴長方向
３８…段差研削範囲
３９…全面研削範囲
４０…２つの研削ユニットの研削範囲
４１…ラップ量
４２…ラップ量の誤差に起因する段差
４３…待機状態
４４…研削状態
４５…オシレート方向
４６…所定の距離
４７…砥石とロールの接触幅
４８…前進開始状態
４９…前進方向
５０…ラップ量の誤差
５１…樹脂性のシール
５２…ボールスプライン
５３…油たまり
５４…アキュムレータ
５５…ロールへの押付力
５６…機械抵抗
５７…油圧シリンダの出力
５９…過厚部分
６０…位置センサ
ＰＴ…油圧の圧力センサ

Claims (6)

1. 砥石、砥石の回転装置、及び、砥石を圧延機のワークロールに押し付ける押付装置を備えた研削ユニットと、該研削ユニットを前記ワークロールの胴長方向に移動させるオシレート装置と、を有するオンラインロールグラインダにおいて、
   前記押付装置が油圧シリンダであり、該油圧シリンダの油圧配管のヘッド側に油だまり、ロッド側にアキュムレータを設置し、
   更に、前記押付装置の押付方向の機械抵抗を下記式の範囲内としたことを特徴とするオンラインロールグラインダ。
   

   
2. 砥石、砥石の回転装置、及び、砥石を圧延機のワークロールに押し付ける押付装置を備えた研削ユニットと、該研削ユニットを前記ワークロールの胴長方向に移動させるオシレート装置と、を有するオンラインロールグラインダにおいて、
   前記押付装置が油圧シリンダであり、更に、回転装置と砥石をつなぐ連結軸にスプラインを備え、前記油圧シリンダのシールを樹脂製とすると共に、前記スプラインをボールスプラインとし、
   更に、前記油圧シリンダの油圧配管のヘッド側に油だまり、ロッド側にアキュムレータを設置したことを特徴とするオンラインロールグラインダ。
3. 前記油圧シリンダに位置センサを設置したことを特徴とする請求項１又は２に記載のオンラインロールグラインダ。
4. 前記研削ユニットがワークロールの胴長方向に複数設置された請求項１乃至３のいずれかに記載のオンラインロールグラインダを用いて、隣り合う研削ユニットのロール胴長方向研削範囲のラップ量を５〜１０ｍｍとすることを特徴とするオンラインロールグラインダによる圧延機ワークロールの研削方法。
5. 砥石、砥石の回転装置、及び、砥石を圧延機のワークロールに押し付ける押付装置を備えた研削ユニットと、該研削ユニットを前記ワークロールの胴長方向に移動させるオシレート装置と、を有するオンラインロールグラインダであって、前記研削ユニットがワークロールの胴長方向に複数設置され、更に、前記押付装置の押付方向の機械抵抗を下記式の範囲内としたオンラインロールグラインダを用いて、
   隣り合う研削ユニットのロール胴長方向研削範囲のラップ量を５〜１０ｍｍとすることを特徴とするオンラインロールグラインダによる圧延機ワークロールの研削方法。
   

   
6. 砥石、砥石の回転装置、及び、砥石を圧延機のワークロールに押し付ける押付装置を備えた研削ユニットと、該研削ユニットを前記ワークロールの胴長方向に移動させるオシレート装置と、を有するオンラインロールグラインダであって、前記押付装置が油圧シリンダであり、更に、回転装置と砥石をつなぐ連結軸にスプラインを備え、前記油圧シリンダのシールを樹脂製とすると共に、前記スプラインをボールスプラインとし、更に、前記研削ユニットがワークロールの胴長方向に複数設置されたオンラインロールグラインダを用いて、
   隣り合う研削ユニットのロール胴長方向研削範囲のラップ量を５〜１０ｍｍとすることを特徴とするオンラインロールグラインダによる圧延機ワークロールの研削方法。

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