JP2006181630A - Method for grinding outer layer of roll with on-line roll grinder - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、オンラインロールグラインダによるロール表層の研削方法に関する。 The present invention relates to a method for grinding a roll surface layer using an on-line roll grinder.
圧延機で金属片を圧延する際に、被圧延材と接触するロール表層には次第に転動疲労による疲労層が形成される。 When rolling a metal piece with a rolling mill, a fatigue layer due to rolling fatigue is gradually formed on the roll surface layer in contact with the material to be rolled.
この転動疲労とは、ロール表面上のあるロール軸方向直線上で見た場合、ロールを撓ませようとする圧延反力の作用が、ロールの回転により、結果的に該ロール表層をロール軸方向に引っ張ったり圧縮したり繰り返し及ぶことによって生ずる。 This rolling fatigue is the effect of the rolling reaction force that tries to deflect the roll when viewed on a straight line in the roll axis direction on the roll surface. It is caused by repeatedly pulling, compressing, or extending in the direction.
累積圧延負荷(一般に、新品ロールあるいはロールショップ研磨直後あるいはオンラインロールグラインダによる研磨直後の状態から起算して、累積的な圧延量または圧延距離または両者の積等で表される)がロール表面からの深さ方向に増大するにつれて、転動疲労によってできるクラックの、ロール表面からの深さが増していく。 Cumulative rolling load (generally expressed as the cumulative rolling amount or rolling distance or the product of both) calculated from the state immediately after polishing with a new roll or roll shop or immediately after polishing with an online roll grinder As the depth increases, the depth from the roll surface of cracks caused by rolling fatigue increases.
この、ある程度の深さに達している、クラックの存在する領域のことを冒頭に述べた疲労層と呼んでいるのである。 This cracked region that reaches a certain depth is called the fatigue layer described at the beginning.
この疲労層は冷間圧延の場合はもちろん、熱間圧延の場合にも形成される。そして、熱間圧延の場合には、被圧延材が数百〜千数百℃と高温なことから、被圧延材側からロール側への入熱による熱疲労とヒートクラックの影響も、疲労層の形成に加わることになる。 This fatigue layer is formed not only in the case of cold rolling but also in the case of hot rolling. In the case of hot rolling, since the material to be rolled is as high as several hundred to several hundreds of degrees Celsius, the effects of thermal fatigue and heat cracks due to heat input from the material to be rolled to the roll side are also fatigue layers. Will participate in the formation of.
疲労層が進展すると、それに起因して、ロール表層の破壊、欠け落ちが起こるようになり、新品ロールあるいは後述のロールショップでの研磨直後、あるいは、本発明にも使用する後述のオンラインロールグラインダによる全面研磨直後の状態よりも、同部位のロール表層は起伏の激しい凹凸状になり、そのまま圧延を継続すると、その凹凸が被圧延材に転写される結果、製品の表面品質を損なうことになる。 When the fatigue layer progresses, the roll surface layer is destroyed and chipped due to the fatigue layer, and immediately after polishing in a new roll or a roll shop described later, or by an online roll grinder described later used in the present invention. The roll surface layer at the same site is more uneven than the state immediately after the entire surface is polished, and if the rolling is continued as it is, the unevenness is transferred to the material to be rolled, and the surface quality of the product is impaired.
そこで、従来は、ある程度の量の圧延を終了したロールを圧延機から抜出して、表層を研磨済のロールに交換すると共に、抜出したロールは、ロールショップと呼ばれるロール表層の研削場に搬入し、当該ロールを、その圧延し終わった圧延量または圧延距離に基づいて求められる疲労層の厚さの分、グラインダにより研削し除去していた。 Therefore, conventionally, a roll that has finished a certain amount of rolling is extracted from the rolling mill, the surface layer is replaced with a polished roll, and the extracted roll is carried into a roll surface grinding ground called a roll shop, The roll was ground and removed by a grinder by an amount corresponding to the thickness of the fatigue layer determined based on the rolling amount or rolling distance after the rolling.
しかしながら、ロールを圧延機から抜出して、研磨済のロールと交換する作業が頻繁に行われる結果、冷間圧延、熱間圧延等の製造ラインの稼働率、生産能率の低下が問題となっていたことから、特許文献1では、そのロールの累積圧延負荷が所定量に達する毎に、オンラインロールグラインダにより、当該ロールの疲労層を研削除去する方法を提案している。
However, as a result of frequent work of extracting the roll from the rolling mill and replacing it with a polished roll, there has been a problem of reduction in operating rate and production efficiency of production lines such as cold rolling and hot rolling. For this reason,
このオンラインロールグラインダの概要を図5に示すが、(a)は鳥瞰図、(b)は側面図である。回転砥石31を備えた研削ユニット33が、ロール軸方向すなわち被圧延材幅方向に往復動作(オシレート)する。
An outline of this online roll grinder is shown in FIG. 5, where (a) is a bird's eye view and (b) is a side view. The
図5(c)はオンラインロールグラインダの要部を拡大して示した図であるが、圧延機のロール(ワークロール)19の表層を研削する回転砥石31は、軸受35を介して軸受箱39に回転自在に支承されている。その回転砥石31と同軸上に、軸受36を介して軸受箱40に支承された砥石回転モータ37が配設されている。回転砥石31の駆動軸38と砥石回転モータ37の出力軸41とはスプライン付ユニバーサルジョイント42により回転自在に連結されている。前記回転砥石31側の軸受箱39はリニアガイド43を介して架台44に取り付けられており、押し付けシリンダ34の作動によりリニアガイド43で案内されつつ表面からの深さ方向前後に移動する。その前進移動により、回転砥石31がロール19に対して押し付けられる。そして、押し付けシリンダ34の架台44は先述の研削ユニット33の一部としてロール19の軸方向に沿って移動可能である。
FIG. 5C is an enlarged view of the main part of the online roll grinder. A rotating grindstone 31 for grinding a surface layer of a roll (work roll) 19 of a rolling mill is provided with a
前記押し付けシリンダ34および回転砥石モータ37は、図示しない駆動制御装置からの指令により制御される。駆動制御装置は、後出図2中のビジネスコンピュータ54やプロセスコンピュータ52内に被圧延材8一本毎に対応付けしてデータとして持っている、材質、寸法等のデータを基に、被圧延材の圧延を行う毎に、予め当該ロールの圧延負荷を計算し、その時使用中の各ロールに対応付けして累積していく。圧延負荷としては、例えば圧延量(t)や圧延量×圧延距離のうちのいずれか等を採用する。そして、累積圧延負荷と回転砥石31の押付線圧、およびロール19と回転砥石31の相対摺動速度を変数とした実研削量についてのモデル式に従って、所定研削量の研削を行うことを目標に、前記回転砥石31の押付線圧、および前記ロール19と回転砥石31の相対摺動速度を制御する。そして、駆動制御装置は、研削を行なった際には研削量をメモリに記憶するようになっている。
The pressing
ところで、回転砥石31を平面図的に見た様子の一例を図6に示すが、砥石は例えば8個で構成され、全体でリング状になるよう配列され、リング外径は200mm、内径は120mm内外の大きさであるが、今、図示しないロール19と回転砥石31の接触部分がAだとすると、Aのロール軸方向の幅wが決まっていて、ロール19の一周当たりの、ロール軸方向への、回転砥石31とロール19の接触部分Aの移動量も、この幅wで一定とした場合、ロール19の表層が研削される現象は、回転砥石31とロール19の接触押圧により発生する荷重(押付線圧)、及び回転砥石31とロール19が接触した状態でロール19が回転して摺動する回数に支配される。ちなみに図中点線で囲まれるA’で示す領域は、ロール19が丁度一周後の回転砥石31とロール19が接触する部分を示す。
An example of a plan view of the rotating grindstone 31 is shown in FIG. 6. The grindstone is composed of, for example, 8 pieces and is arranged in a ring shape as a whole, the outer diameter of the ring is 200 mm, and the inner diameter is 120 mm. If the contact portion between the
特許文献2では、単位時間当りのロール研削体積(以下研削能と称す)は回転砥石31のロール19表面への押付線圧と、回転砥石31とロール19との間で生じる相対摺動速度に依存し、研削能を表す式として、次式のような回帰式を提案している。
In Patent Document 2, the roll grinding volume per unit time (hereinafter referred to as grinding ability) is expressed by the pressing linear pressure on the surface of the
Vg=a・Pb・Vrc ・・・(1)
Vg : 研削能(cc/min)
P : 砥石押付線圧(kgf/mm)
Vr : 相対摺動速度(mpm)
( Vr=VR+VG 、VR:ロール周速(mpm)、VG:回転砥石周速(mpm))
a 、b、c : 研削能パラメータ
これらの関係であるが、砥石押付線圧Pが大きいほど研削能Vgは大きくなり、又、相対摺動速度Vrが大きいほど研削能Vgは大きくなる定性的関係にある。
Vg = a · P b · Vr c ··· (1)
Vg: Grinding ability (cc / min)
P: Grinding wheel pressing linear pressure (kgf / mm)
Vr: Relative sliding speed (mpm)
(Vr = VR + VG, VR: roll peripheral speed (mpm), VG: rotating grindstone peripheral speed (mpm))
a, b, c: Grinding performance parameters These relationships are qualitative, but the grinding performance Vg increases as the grinding wheel pressing linear pressure P increases, and the grinding performance Vg increases as the relative sliding speed Vr increases. It is in.
なお、特許文献2の式を図6にあてはめると、相対摺動速度Vrは、正確には、
Vr =VR+Vgcosθ
となる。
When the equation of Patent Document 2 is applied to FIG. 6, the relative sliding speed Vr is accurately
Vr = VR + Vgcosθ
It becomes.
又、出願人は、特許文献3で、単位時間当りのロール研削体積すなわち研削能を被圧延材毎に変えることを提案している。
しかしながら、従来の特許文献1〜3に示すようなロール表層の研削方法では、いずれも、ロール表面からの深さ方向の累積圧延負荷によらず、一定の砥石押付線圧、一定の相対摺動速度で研削するようにしていたため、ロール表面からの深さ方向の累積圧延負荷の多少にともない、ロール軸方向にオシレートしながら研削していったときの実績的な研削能に変動が生じ、累積圧延負荷の大きい領域においては所望よりも深く研削が行われてしまう結果、過研削によるロール原単位の悪化につながったりする、という問題があった。
However, in the conventional grinding methods for the roll surface layer as shown in
そこで本発明は、この従来の問題を解決するべくなされたものであり、ロール表面からの深さ方向の累積圧延負荷によらず、一定の深さで研削を行うことに主眼を置いたオンラインロールグラインダによるロール表層の研削方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made to solve this conventional problem, and is an on-line roll that focuses on grinding at a constant depth regardless of the cumulative rolling load in the depth direction from the roll surface. It aims at providing the grinding method of the roll surface layer by a grinder.
本発明は、オンラインロールグラインダによるロール表層の研削方法において、ロール表面からの深さ方向の累積圧延負荷に応じて、オンラインロールグラインダ砥石のロールへの押付線圧を変化させるようにしたものである。 The present invention is a method for grinding a roll surface layer using an on-line roll grinder, and changes the pressing linear pressure on the roll of the on-line roll grinder grindstone according to the cumulative rolling load in the depth direction from the roll surface. .
本発明によれば、オンラインロールグラインダによるロール表層の研削方法において、ロール表面からの深さ方向の累積圧延負荷に応じて、オンラインロールグラインダ砥石のロールへの押付線圧を変化させるようにしたので、ロール表面からの深さ方向の累積圧延負荷によらず、一定の深さで研削を行うことが可能となる。 According to the present invention, in the grinding method of the roll surface layer by the online roll grinder, the pressing linear pressure on the roll of the online roll grinder grindstone is changed according to the cumulative rolling load in the depth direction from the roll surface. The grinding can be performed at a constant depth regardless of the cumulative rolling load in the depth direction from the roll surface.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(研削能決定式)
今、一つのロールをとって考えた場合、そのロールにとっての累積圧延負荷を考慮した研削能を表すモデル式として、一例を次式(2)に示す。
(Grinding ability determination formula)
Assuming that one roll is taken, an example is shown in the following formula (2) as a model formula representing the grinding ability in consideration of the cumulative rolling load for the roll.
Vg=9.8(1+d・L)・a・Pb・Vrc ・・・(2)
Vg : 研削能(cc/min)
P : 砥石押付線圧(kN/mm)
Vr : 相対摺動速度(mpm)
( Vr=VR+VG 、VR:ロール周速(mpm)、VG:砥石周速(mpm))
a 、b、c、d : 研削能パラメータ
L : 圧延距離(km)
この式のa、b、c、dとして、例えば次のような値
a=0.0245
b=0.692
c=0.503
d=0.00750
を用いた場合、押付線圧と研削能の関係を示したものが図1である。
Vg = 9.8 (1 + d · L) · a · P b · Vr c (2)
Vg: Grinding ability (cc / min)
P: Grinding wheel pressing linear pressure (kN / mm)
Vr: Relative sliding speed (mpm)
(Vr = VR + VG, VR: roll circumferential speed (mpm), VG: grinding wheel circumferential speed (mpm))
a, b, c, d: Grinding ability parameter L: Rolling distance (km)
As a, b, c, and d in this expression, for example, the following value a = 0.0245
b = 0.692
c = 0.503
d = 0.00750
FIG. 1 shows the relationship between the pressing line pressure and the grinding ability.
がしかし、これらa、b、c、d等の研削パラメータは、その製造ラインの製造品種や寸法の構成、あるいはロール材質等により変わってくるもの、と考えられるから、必ずしも上記各値に限るものではなく、実測データと合うように回帰して求めればよいわけで、適宜調整してよい。 However, since the grinding parameters such as a, b, c, and d are considered to vary depending on the production type and size of the production line, the roll material, etc., they are not necessarily limited to the above values. Instead, it may be obtained by regression so as to match the actual measurement data, and may be adjusted as appropriate.
また、累積圧延負荷としては、必ずしも上記の例のように圧延距離を用いなくてもよく、研削能を表すモデル式として、例えば上記(2)とは別な、下記(3)式のようなモデル式、あるいは全く別な形のモデル式を用いるなどしてもよい。 Moreover, as a cumulative rolling load, it is not always necessary to use a rolling distance as in the above example. As a model expression representing grinding ability, for example, the following expression (3) different from the above (2) A model formula or a completely different model formula may be used.
Vg=9.8φΣ(L×Pr)÷(D×W)・a・Pb・Vrc ・・・(3)
Vg : 研削能(cc/min)
L : 圧延距離(km)
Pr : 被圧延材の圧延荷重
D : ロール直径
W : 被圧延材幅
P : 砥石押付線圧(kN/mm)
Vr : 相対摺動速度(mpm)
( Vr=VR+VG 、VR:ロール周速(mpm)、VG:砥石周速(mpm))
φ、a 、b、c、d : 研削能パラメータ
Σ:各被圧延材一本毎の和であることを示す。
Vg = 9.8φΣ (L × Pr) ÷ (D × W) · a · P b · Vr c (3)
Vg: Grinding ability (cc / min)
L: Rolling distance (km)
Pr: Rolling load of material to be rolled D: Roll diameter W: Width of material to be rolled P: Grinding wheel pressing linear pressure (kN / mm)
Vr: Relative sliding speed (mpm)
(Vr = VR + VG, VR: roll circumferential speed (mpm), VG: grinding wheel circumferential speed (mpm))
φ, a, b, c, d: Grinding performance parameter Σ: Indicates the sum of each material to be rolled.
ちなみに上記(3)式中の、
φΣ(L×Pr)÷(D×W)
の部分は、被圧延材から受ける荷重Prを被圧延材幅Wで割った線圧に、その被圧延材の圧延距離Lをロール直径Dで割った転動回数を掛け算することで、そのロールにどのくらいの負荷が加わったか、そのロールへの圧延負荷を表すパラメータ的な指標である。ここで円周率πはφの中に含まれている。Σで各被圧延材一本毎に和をとり、累計することで、累積圧延負荷となる。
By the way, in the above formula (3),
φΣ (L × Pr) ÷ (D × W)
This part is obtained by multiplying the linear pressure obtained by dividing the load Pr received from the material to be rolled by the material width W to be rolled by the number of rolling times obtained by dividing the rolling distance L of the material to be rolled by the roll diameter D. This is a parameter index indicating the rolling load applied to the roll. Here, the circumference ratio π is included in φ. Σ is summed for each material to be rolled, and the cumulative load is obtained by accumulating.
このことを本発明のポイントである、ロール表面からの深さ方向の累積圧延負荷に応じて、オンラインロールグラインダ砥石のロールへの押付線圧を変化させる制御に反映する。押付線圧とは、回転砥石のロールへの押付時の荷重を、ロールと回転砥石の接触部分Aのロール軸方向の幅wで割った値である。 This is reflected in the control of changing the pressing line pressure on the roll of the online roll grinder grindstone according to the cumulative rolling load in the depth direction from the roll surface, which is the point of the present invention. The pressing linear pressure is a value obtained by dividing the load at the time of pressing the rotating grindstone on the roll by the width w in the roll axis direction of the contact portion A between the roll and the rotating grindstone.
図2に示すような熱間圧延ライン100の仕上圧延機18の第2スタンドF2に本発明を適用した場合を例に、以下、図5(c)、図6を参照しつつ、オンラインロールグラインダ30によるロール表層の研削方法について説明する。図2において、8は被圧延材、10は、例えばNo.1〜3の3基の加熱炉、12は、例えばR1〜R3の3スタンドの粗圧延機、13は、そのワークロール、14はクロップシャ、16はデスケーリング装置、18は、例えばF1〜F7の7スタンドの仕上圧延機、19は、そのワークロール、30は、該ワークロール19用のオンラインロールグラインダ、22は冷却ゾーン、24は、例えばDC1〜DC2の2基のコイラー、50は、ロールグラインダ駆動制御装置を含む制御装置、52は、該制御装置50に指令を与えるプロセスコンピュータ、54は、該プロセスコンピュータ52に指令を与えるビジネスコンピュータである。G、Kはそれぞれ伝送経路を表す。
An example of the case where the present invention is applied to the second stand F2 of the finishing
ロールグラインダ駆動制御装置を含む制御装置50から指令されて、オンラインロールグラインダ30の架台44がオシレートすると共に、押し付けシリンダ34が動き、回転砥石31がその待機位置からロール19の表面に向かって移動する。
Instructed by the control device 50 including the roll grinder drive control device, the
回転砥石31がロール19の表面に到達する前の予め設定されたある位置に到達すると、砥石回転モータ37が駆動されて回転砥石31が回転し始める。回転砥石31の砥石周速は、予め、例えば3ないし100mpmの範囲内の固定値、例えば30mpmに固定しておく、というふうに決めておいても良いし、ロール周速は各種の被圧延材毎に変動するため、所望の研削能とそれに対応した押付線圧を発揮するような値に適宜調整するのも好ましい。
When the rotating grindstone 31 reaches a predetermined position before reaching the surface of the
続いて、プロセスコンピュータ52内で、前述の(2)のモデル式により、a=0.0245、b=0.692、c=0.503、d=0.00750として、被圧延材一本毎の圧延距離Lやロール周速VR等の各実績値により必要な研削能がまず求まり、同モデル式で規定されている研削能と押付線圧との関係から必要な押付線圧が求まる。 Subsequently, in the process computer 52, a = 0.0245, b = 0.692, c = 0.503, d = 0. The required grinding ability is first obtained from the actual values such as the rolling distance L and the roll peripheral speed VR, and the necessary pressing line pressure is obtained from the relationship between the grinding ability and the pressing line pressure defined by the model formula.
そして、その押付線圧となるよう、図5(c)中に示す押し付けシリンダ34の動作で回転砥石31がロール19の表面に押し付けられ、回転砥石31が回転されて、ロール19の表層の研削が始まる。
Then, the rotating grindstone 31 is pressed against the surface of the
押し付けシリンダ34あるいはそれに供給される油圧の系統には図示しない油圧圧力計が設置されていて、所望の押付線圧が発揮されるのに相当する値に、検出される油圧圧力が達するように、制御装置50から指令を送って油圧圧力を制御するようにする。油圧圧力を制御するには、押し付けシリンダ34を動作させる油圧の系統にサーボ弁を設置しておいて、そのサーボ弁を用いた圧力制御で油圧圧力を制御するのが好ましい。
The
回転砥石31はロール19の軸方向一端側から他端側へと架台44の移動と共に研削を行ない、必要な研削能の研削を、順次、累積圧延負荷に応じて行った後、研削が終了したら、押し付けシリンダ34が後退方向へと動作して回転砥石31が後退する。その後、回転砥石31は架台44と共に待機位置へ移動して、次の研削に備える。
The rotating grindstone 31 is ground along with the movement of the
このような研削方法により研削した結果、製品の表面品質を損なうことなく、ロール原単位が、従来に比べ、約10%低減した。 As a result of grinding by such a grinding method, the roll basic unit was reduced by about 10% compared to the conventional one without impairing the surface quality of the product.
なお、上記の例では、図2に示すような熱間圧延ライン100の仕上圧延機18の第2スタンドF2に本発明を適用した場合を例に説明したが、本発明は、F2以外の仕上圧延機のスタンドF1、F3〜F7に適用しても、あるいは粗圧延機12のスタンドR1〜R3に適用してもよく、図3に示すような、スラブ連続鋳造設備6を備えた熱間圧延ライン200の仕上圧延機18のスタンドF1〜F7に適用してもよいし、図4に示すような冷間圧延ライン300の仕上圧延機18のスタンドF1〜F5その他に適用しても勿論よい。
In the above example, the case where the present invention is applied to the second stand F2 of the
図4において、61は複数(図では2基)の巻出リール、62は、異なる巻出リール61から巻出された被圧延材8を接合して連続帯化するための接合機、63は、仕上圧延機18の入側、出側に設けられたループ設備、65は、圧延後の被圧延材8を再び所定長で切断するための切断機、66は、該切断機65で切断された被圧延材8を再び巻取るための巻取リールである。
In FIG. 4, 61 is a plurality (two in the figure) of unwinding reels, 62 is a joining machine for joining the rolled
本発明は、鉄鋼ほかの金属の圧延に広く適用できる、オンラインロールグラインダによるロール表層の研削方法であり、製品の表面品質を損なうことなく、ロール原単位を改善する効果がある。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is a method for grinding a roll surface layer using an on-line roll grinder that can be widely applied to the rolling of steel and other metals, and has the effect of improving the roll basic unit without impairing the surface quality of the product.
6 スラブ連続鋳造設備
8 被圧延材
10 加熱炉
12 粗圧延機
13、19 ロール(ワークロール)
14 クロップシャ
16 デスケーリング装置
18 仕上圧延機
20 バックアップロール
22 冷却ゾーン
24 コイラー
30 オンラインロールグラインダ
31 回転砥石
32 オシレート用スクリュー&ナット
33 研削ユニット
34 押し付けシリンダ
35、36 軸受
39、40 軸受箱
37 砥石回転モータ
38 駆動軸
41 出力軸
42 スプライン付ユニバーサルジョイント
43 リニアガイド
44 架台
50 制御装置
52 プロセスコンピュータ
54 ビジネスコンピュータ
61 巻出リール
62 接合機
63 ループ設備
65 切断機
66 巻取リール
100、200 熱間圧延ライン
300 冷間圧延ライン
A ロールと回転砥石の接触部分
6 Slab
DESCRIPTION OF SYMBOLS 14 Cropsha 16
Claims (1)
ロール表面からの深さ方向の累積圧延負荷に応じて、オンラインロールグラインダ砥石のロールへの押付線圧を変化させ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ロール表層の研削方法。 In the grinding method of roll surface layer by online roll grinder,
A method of grinding a roll surface layer by an online roll grinder, wherein the pressing linear pressure on the roll of the online roll grinder grindstone is changed according to a cumulative rolling load in the depth direction from the roll surface.
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JP2010240699A (en) * | 2009-04-07 | 2010-10-28 | Nippon Steel Corp | Work roll replacement method |
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2004
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