JP2001205312A - 熱間圧延機におけるオンラインロール研削方法 - Google Patents

熱間圧延機におけるオンラインロール研削方法

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JP2001205312A
JP2001205312A JP2000008774A JP2000008774A JP2001205312A JP 2001205312 A JP2001205312 A JP 2001205312A JP 2000008774 A JP2000008774 A JP 2000008774A JP 2000008774 A JP2000008774 A JP 2000008774A JP 2001205312 A JP2001205312 A JP 2001205312A
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grinding
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Shigenori Akeda
成徳 明田
Nobuo Fukui
信夫 福井
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 研削後の熱延時ロールプロフィルを目標プロ
フィルにより近付ける。適正な圧延材を得、また上下ロ
ールの接触のおそれを解消する。 【解決手段】 オフラインで実測プロフィルを測定し、
熱延時のロール熱膨張量を予測し、熱膨張予測値と実測
プロフィルに基づいて、研削後の熱延時における計算プ
ロフィルを求め、計算プロフィルが目標プロフィルとな
るように、ロール軸方向各部位の研削量を定める。さら
に熱延時のロール摩耗量を予測する。ロールと圧延材の
接触位置を予測または測定し、実測プロフィルに基づい
て、接触しない部位のみ研削する。熱延後の圧延材の曲
りを測定し、ロールの軸方向研削位置を定める。上下ロ
ールの径差が目標範囲内となるように、上ロールと下ロ
ールの一方または双方を研削する。 【効果】 組込み後のロール寿命延長、圧延トラブル抑
制など。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、鋼材などの熱間圧
延機において、ロールをオンラインにて研削するための
方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】鋼材などの熱間圧延機において、ロール
は圧延によって摩耗したり、ヒートクラックが発生した
りして、使用限界に達するとロール組替えが必要とな
る。組替えにより取り外されたロールは、ロールショッ
プにて研削され再使用される。実際には、ロール軸方向
の表面プロフィル(以下、単にプロフィルという)が、
摩耗などにより変形して限界に達するまで、あるいはヒ
ートクラックなどロール表面の肌荒れが限界に達するま
での周期を経験的に予測して、ロール組替えが行われ
る。
【0003】ロールが早期に使用限界に達し、ロール組
替え頻度が高くなると、圧延機の稼働率が低下して生産
に影響を来すことになるので、圧延機に研削装置を設置
し、ロールが組込まれた状態で研削するオンラインロー
ル研削も行われている。ところで熱間圧延機のロール
は、高温の圧延材と接触することにより熱膨張するの
で、オンラインロール研削に際しては、この熱膨張を考
慮した最適なプロフィルにすることが望まれる。
【0004】この問題に対して特開平5−104115
号公報には、オンラインで測定したプロフィルと研削後
の目標プロフィルとの差に基づいて、研削砥石の押付け
位置を決定するオンラインロール研削方法が提案され、
その中で、目標プロフィルの演算に際し、ロールの熱膨
張、偏平、圧延によるロール摩耗を予測演算することが
示されている。また特開平8−174017号公報に
は、プロフィルを正確に測定してロールを精度よく研削
するための装置が提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記公報に開示されて
いるようにオンラインでプロフィルを測定しても、目標
プロフィルとなるようにオンライン研削するのが困難な
場合がある。特に熱間圧延機においては、プロフィル測
定時にロール温度が変化することなどにより、測定値が
真のプロフィルになり難いという問題がある。
【0006】また、ロール表面の肌荒れにより圧延材と
の摩擦係数が変動して、圧延材に曲りが発生することも
ある。さらに、オンラインロール研削を行ってロール寿
命を延長した場合、圧延材と接触しない位置で上下ロー
ルが接触するおそれが生じたり、上下のロール径に差が
生じて圧延不良に至るおそれもある。
【0007】そこで本発明が解決しようとする課題は、
鋼材などの熱間圧延機において、オンラインでロールを
研削するに際し、ロール軸方向のプロフィルを目標プロ
フィルにより近付けること、および適正な圧延材が得ら
れるように、また上下ロールの接触のおそれが解消され
るようにすることである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の第1発明法は、オフラインにてロール軸方向
の実測プロフィルを測定し、かつ熱間圧延時のロールの
熱膨張量を予測し、得られた熱膨張予測値と前記実測プ
ロフィルに基づいて、研削後の熱間圧延時におけるロー
ル軸方向の計算プロフィルを求め、該計算プロフィルが
あらかじめ定めた目標プロフィルとなるように、ロール
軸方向各部位の研削量を定めることを特徴とする熱間圧
延機におけるオンラインロール研削方法である。
【0009】第2発明法は、オフラインにてロール軸方
向の実測プロフィルを測定し、かつ熱間圧延時のロール
の熱膨張量および摩耗量を予測し、得られた熱膨張予測
値および摩耗量予測値と前記実測プロフィルに基づい
て、研削後の熱間圧延時におけるロール軸方向の計算プ
ロフィルを求め、該計算プロフィルがあらかじめ定めた
目標プロフィルとなるように、ロール軸方向各部位の研
削量を定めることを特徴とする熱間圧延機におけるオン
ラインロール研削方法である。
【0010】第3発明法は、オフラインにてロール軸方
向の実測プロフィルを測定し、かつ熱間圧延時における
ロールと圧延材との接触位置を予測または測定し、得ら
れた予測接触位置または測定接触位置と前記実測プロフ
ィルに基づいて、圧延材と接触しない部位のみを研削す
ることを特徴とする熱間圧延機におけるオンラインロー
ル研削方法である。
【0011】第4発明法は、熱間圧延後の圧延材の曲り
を測定し、得られた曲り測定値に基づいてロールの軸方
向研削位置を定め、次回圧延材の曲りを抑制することを
特徴とする熱間圧延機におけるオンラインロール研削方
法である。そして、上記第1〜第4発明法において、上
下ロールの径差が目標範囲内となるように、上ロールと
下ロールの一方または双方を研削することが好ましい。
【0012】
【発明の実施の形態】圧延機に組込まれたロールは、図
1に示す例のように、ロール軸部2がロールチョック3
内のベアリングで支持され、上下のロールチョック3が
ハウジング5内で支持されている。上下のロール胴部1
の間隔は、上下のロールチョック3の間にあるシリンダ
ー4により調整される。ロール軸部2は図示しない回転
駆動機構に接続されていてロールが回転し、鋼板等の圧
延が行われる。
【0013】オンラインロール研削装置は、図1の例の
ように、回転砥石6を回転させつつ回転押付け機構7に
よりロール胴部1に押付け、かつ架台フレーム8に沿っ
てロールの軸方向に移動させることで、ロール胴部1の
所要部位を研削するように構成されている。
【0014】本発明の第1発明法は、ロールショップ等
のオフラインで研削されたロールについて、圧延機に組
込む前に、オフラインにてロール軸方向のプロフィルを
測定し、実測プロフィルを得る。そして、熱間圧延時の
ロールの熱膨張量を予測し、得られた熱膨張予測値と前
記実測プロフィルに基づいて、研削後の熱間圧延時にお
けるロール軸方向のプロフィルすなわち計算プロフィル
を求め、該計算プロフィルがあらかじめ定めた目標プロ
フィルとなるように、ロール軸方向各部位の研削量を定
める。
【0015】図1の例では、実測プロフィルと熱膨張予
測値を制御器10にあらかじめ入力しておく。そして、
回転押付け機構7に設けたセンサー9により、ロール胴
部1表面のヒートクラック等の肌荒れを検出し、必要に
応じ粗さを測定し、あらかじめ制御器10に入力してお
いた基準により研削必要と判断されると、回転砥石6を
押付けて必要箇所の研削を行う。
【0016】このとき、上記実測プロフィルと熱膨張予
測値に基づいて、研削後の熱間圧延時におけるプロフィ
ルを計算により求め、得られた計算プロフィルがあらか
じめ定めた目標プロフィルとなるように、ロール胴部1
の各部位の研削量を定める。センサー9としては、超音
波探傷や渦流探傷など、対象とするヒートクラック等の
肌荒れ検出が可能な表面探傷器を設けることができる。
また、さらに触針式や光学式などの粗さ計を付設するこ
ともできる。
【0017】第1発明法によれば、ロール表面にヒート
クラック等の肌荒れが生じたとき、オンラインロール研
削により肌荒れ発生部位のみを研削するのではなく、あ
るいは肌荒れ発生部位のみを研削しても、信頼性の高い
実測プロフィルおよび熱膨張予測値に基づいてロール胴
部1の各部位の研削量を定めるので、研削後のロール
は、精度よく目標プロフィルに維持することができる。
【0018】すなわち、本発明において実測プロフィル
は、あらかじめオフラインで測定したものであり、温度
一定の雰囲気で測定することができ信頼性が高い。熱膨
張予測値は、たとえば下記(1)(2)(3)式によ
り、ロール胴部1の軸方向各部位毎に高精度で求めるこ
とができる。(1)式は、圧延材がロールに接している
ときの圧延材からロールへの入熱に基づくロール温度を
示し、(2)式は、圧延材がロールに接していないとき
のロールからの放熱に基づくロール温度を示す。熱間圧
延機において、基準タイミングからの圧延履歴によって
(1)式および(2)式で累積計算を行うことにより、
ロール軸方向各部位におけるロール温度が得られ、
(3)式により熱膨張予測値が求められる。
【0019】なお、基準タイミングにおけるロール温度
は、ロールを圧延機に組込み、最初の圧延材を圧延する
前のロール温度であり、ロール冷却水の温度などにより
決まる。得られた熱膨張予測値と実測プロフィルに基づ
いて、(4)式により研削量が求められ、制御器10に
より回転砥石6を制御して研削することで、目標プロフ
ィルにすることができる。
【0020】 TRn=TRan +(TSn−TRan )×λ1 ×t …… (1) TRn=TRan −λ2 ×t ……………………………(2) TRn :ロールの基準点からn番目の位置のロール温度 TRan :同上ロール温度の前回計算値 TSn :ロールの基準点からn番目の位置の圧延材温度 λ1 :圧延材からロールへの入熱係数 λ2 :ロールの放熱係数 t :前回計算時からの経過時間
【0021】 rn =√(TRn)+ran ……………………………(3) rn :ロールの基準点からn番目の位置のロール熱膨
張量 ran :同上位置のロール温度0℃におけるロール熱膨
張量 Gn =Ran−Raimn−rn ………………………… (4) Gn :ロールの基準点からn番目の位置の研削量 Ran :ロールの基準点からn番目の位置のロール径 Raimn:ロールの基準点からn番目の位置のロール径の
目標値
【0022】また第1発明法において、上下ロールの径
差が目標範囲内となるように研削することが好ましい。
上下両ロールについて、実測プロフィルとロール各部位
の研削量を制御器10に記録しておき、研削実施毎に両
ロールの径差をチェックし、目標範囲を外れそうになっ
た時点で、あるいは次回の研削時に、上下ロールの一方
または双方を研削して目標範囲に維持する。これによ
り、上下ロールの径差による圧延材の上反り、下反り、
次圧延機への噛込不良などの圧延トラブルが回避され
る。
【0023】次に第2発明法は、第1発明法と同様、オ
フラインにて実測プロフィルを測定すると共に、熱間圧
延時のロールの熱膨張量を予測して熱膨張予測値を得た
うえ、さらに熱間圧延時のロールの摩耗量を予測して摩
耗予測値を得て、実測プロフィル、熱膨張予測値および
摩耗予測値に基づいて、研削後の熱間圧延時におけるプ
ロフィルすなわち計算プロフィルを求め、該計算プロフ
ィルがあらかじめ定めた目標プロフィルとなるように、
ロール軸方向各部位の研削量を定める。
【0024】摩耗予測値は、圧延材の幅方向長さ、圧延
荷重、圧延距離(対象ロールにより圧延した圧延材の合
計長さに相当する)より得られる。このような第2発明
法によれば、研削後の熱間圧延時のロールは、より精度
よく目標プロフィルに維持することができる。また第2
発明法においても、第1発明法におけると同様、上下ロ
ールの径差が目標範囲内となるように研削することで、
径差に起因する圧延トラブルが回避される。
【0025】次に第3発明法は、第1発明法におけると
同様に実測プロフィルを測定すると共に、熱間圧延時に
おけるロールと圧延材との接触位置を予測または測定し
て予測接触位置または測定接触位置を得て、プロフィル
実測値と、予測接触位置または測定接触位置とに基づい
て、圧延材と接触しない部位のみを研削する。
【0026】予測接触位置は、圧延材の幅方向長さおよ
びオフセンター量(圧延材の幅方向センターとロールセ
ンターの間の間隔)により求め、測定接触位置は、圧延
機前または後の幅計などにより求めることができる。上
下両ロールについて、実測プロフィルとロール各部位の
研削量を制御器10に記録しておくことで、圧延材との
接触部位でのロール径の減少程度が把握され、非接触部
位の上下ロールが互いに接触するおそれが生じる以前に
非接触部位を研削する。
【0027】このような第3発明法によれば、オンライ
ン研削を行いつつロール寿命を延長して使用した場合で
も、圧延材との非接触部位で上下ロールが接触するおそ
れが解消される。また第3発明法においても、第1発明
法におけると同様、上下ロールの径差が目標範囲内とな
るように研削することで、径差に起因する圧延トラブル
が回避される。
【0028】次に第4発明法は、熱間圧延後の圧延材の
曲りを測定し、得られた曲り測定値に基づいてロールの
軸方向研削位置を定める。ロール軸方向の表面粗さが変
動して、圧延時のロールと圧延材の間の摩擦係数がロー
ル軸方向で変動すると、圧延材に曲りが発生する場合が
ある。第4発明法では、圧延材の曲り測定値に基づい
て、ロール軸方向の研削位置を定めることにより、曲り
の原因となる粗さ変動をなくすことができ、次圧延時に
は圧延材の曲りが防止できる。また第4発明法において
も、第1発明法におけると同様、上下ロールの径差が目
標範囲内となるように研削することで、径差に起因する
圧延トラブルが回避される。
【0029】
【実施例】本発明の第1発明法により、オフラインにて
一定温度の雰囲気でロール軸方向の実測プロフィルを測
定し、かつ(1)〜(3)式により熱間圧延時のロール
の熱膨張量を予測し、得られた熱膨張予測値と前記実測
プロフィルに基づいて、研削後の熱間圧延時における計
算プロフィルを求めた。その例を図2に示す。また、図
2の計算プロフィルを求めた状態におけるロールについ
て、一定温度下で測定したプロフィルは図3に示すとお
りであり、本発明法により得られる計算プロフィルは実
際のプロフィルとほぼ一致している。
【0030】
【発明の効果】本発明により、鋼材などの熱間圧延機に
おいて、オンラインでロールを研削するに際し、研削後
のロールプロフィルをより高精度に目標プロフィルに近
付けることができ、研削に伴う上下ロール接触のおそれ
も解消され、圧延機組込み後のロール寿命を大幅に延長
できる。また、圧延材の曲りや上反りなどによる圧延ト
ラブルが大幅に抑制される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明法を実施するための装置例を示す正面図
である。
【図2】本発明法におけるロールの計算プロフィルの例
である。
【図3】図2と同条件におけるロールについて実測した
プロフィルである。
【符号の説明】
1…ロール胴部 2…ロール軸部 3…ロールチョック 4…シリンダー 5…ハウジング 6…回転砥石 7…回転押付け機構 8…架台フレーム 9…センサー 10…制御器

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 オフラインにてロール軸方向の実測プロ
    フィルを測定し、かつ熱間圧延時のロールの熱膨張量を
    予測し、得られた熱膨張予測値と前記実測プロフィルに
    基づいて、研削後の熱間圧延時におけるロール軸方向の
    計算プロフィルを求め、該計算プロフィルがあらかじめ
    定めた目標プロフィルとなるように、ロール軸方向各部
    位の研削量を定めることを特徴とする熱間圧延機におけ
    るオンラインロール研削方法。
  2. 【請求項2】 オフラインにてロール軸方向の実測プロ
    フィルを測定し、かつ熱間圧延時のロールの熱膨張量お
    よび摩耗量を予測し、得られた熱膨張予測値および摩耗
    量予測値と前記実測プロフィルに基づいて、研削後の熱
    間圧延時におけるロール軸方向の計算プロフィルを求
    め、該計算プロフィルがあらかじめ定めた目標プロフィ
    ルとなるように、ロール軸方向各部位の研削量を定める
    ことを特徴とする熱間圧延機におけるオンラインロール
    研削方法。
  3. 【請求項3】 オフラインにてロール軸方向の実測プロ
    フィルを測定し、かつ熱間圧延時におけるロールと圧延
    材との接触位置を予測または測定し、得られた予測接触
    位置または測定接触位置と前記実測プロフィルに基づい
    て、圧延材と接触しない部位のみを研削することを特徴
    とする熱間圧延機におけるオンラインロール研削方法。
  4. 【請求項4】 熱間圧延後の圧延材の曲りを測定し、得
    られた曲り測定値に基づいてロールの軸方向研削位置を
    定め、次回圧延材の曲りを抑制することを特徴とする熱
    間圧延機におけるオンラインロール研削方法。
  5. 【請求項5】 上下ロールの径差が目標範囲内となるよ
    うに、上ロールと下ロールの一方または双方を研削する
    ことを特徴とする請求項1、2、3または4記載の熱間
    圧延機におけるオンラインロール研削方法。
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