JP2006192537A - 金属帯の表面研削設備、及び金属帯の表面研削方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 金属帯の表面研削後に適正な幅方向の板厚プロフィールを効果的に得ることを可能とする金属帯の表面研削設備、及びそれを用いた金属帯の表面研削方法を提供する。
【解決手段】 コンタクトロールがゴムライニングされたロールの表面に段差を形成した段差ロールと、ゴムライニングされたロールの表面がストレート形状のロールの２種類とされ、段差ロールをコンタクトロールとして組み込んだベルト式研削機と、ストレートロールをコンタクトロールとして組み込んだベルト式研削機とが併用可能に設置されていることを特徴とする金属帯の表面研削設備、及びそれを用いた金属帯の表面研削方法。
【選択図】 図１

Description

本発明は、鋼帯に代表される金属帯表面のスケールや表面疵を研削除去するための金属帯の表面研削設備、及び金属帯の表面研削方法に関する。

一般に、ステンレス鋼帯などのように表面光沢が必要とされる金属帯は、その製造工程でスケールや表面疵が生じるため、これらを除去する表面研削工程を通過させ、製造されている。例えば、研削ベルトを有するベルト式研削機が複数基設置された金属帯の表面研削設備により、金属帯の表面研削を実施している。
図５、６には、ベルト式研削機の構造の一例を示した。

ベルト式研削機は、研削ベルト２と、研削ベルト２を回転駆動させるコンタクトロール３と、アイドラロール４と、金属帯１を挟んで対向配置されたビリーロール５を有し、回転自在に支持されたコンタクトロール３により研削ベルト２をベルト回転方向１１に向かって駆動回転しつつ、ビリーロール５により研削ベルト２の表面に金属帯表面を押し付け、金属帯１を金属帯１の搬送方向１０に搬送させながら、研削油を噴射し、金属帯１の表面研削を行うように構成されている。図５中、６はギヤ機構、７は駆動モータを示す。

なお、エンドレスの研削ベルト２の張り具合は、アイドラロール4を昇降させるためのシリンダ4ａにより調整され、コンタクトロール３に巻き付けた研削ベルト２と金属帯表面間の接触圧力の調整は、鋼製のビリーロール５を昇降するシリンダ５ａ内の流体圧力を設定して行うことができる。
ところで、ステンレス鋼帯などのような難研削材では、金属帯1の表面研削を行うに際し、研削ベルト２と金属帯表面間の接触圧力を高くせざるを得ず、以下のような原因により金属帯1の表面研削時に生じるエッジドロップが著しいという問題が発生していた。

すなわち、金属帯1の表面研削時には、コンタクトロール３とビリーロール５にロール撓みが生じると共に、図７に模式的に示すように、コンタクトロール３の金属帯1のエッジ部近傍に比較的大きな扁平変形量の変化が生じる。このため、金属帯1の中央部より金属帯1のエッジ部での研削圧力が高くなり、その結果、金属帯1のエッジ部が中央部に比して過剰に研削除去され、その部分の板厚が急激に薄くなる現象（以後、金属帯1の表面研削時に生じるエッジドロップという）が発生していた。図７には、研削ベルト２と金属帯表面間の接触圧力によって、コンタクトロール３のゴムライニング８に生じる扁平変形を模式的に示した。一方、ビリーロール５は、普通、鋼製のロールとされ、扁平変形は小さい。

図7中、１Ａは金属帯1の板幅端を示し、９は、コンタクトロール３の鋼部を示す。
このような原因で生じたエッジドロップが過度となった場合には、その部分を切り取るほかないので歩留まりの低下を招き、そのままで、冷間圧延工程に供給し、冷間圧延を行うと、エッジに耳割れが発生し冷間圧延機における板破断トラブルの原因ともなる。
そこで、近年、金属帯1の表面研削時におけるエッジドロップを効果的に抑制することが重要な課題となっていた。

このような課題を解決し、金属帯1の表面研削後に適正な幅方向板厚プロフィールを得る従来技術として、例えば特許文献1には、コンタクトロール及びビリーロールの片側端にテーパ部を設け、各ロールをロールシフト装置でシフトさせる「金属板表面研削装置」が提案されている。
しかし、特許文献1に記載の「金属板表面研削装置」は、ベルト式研削機である「金属板表面研削装置」に新たなロールシフト装置を導入する必要があり、多額の設備費用がかかる欠点がある。

このような装置を必要とせずに、金属帯1の表面研削時に生じるエッジドロップを抑制することが可能なベルト式研削機が特許文献２、３に提案されている。
特許文献２では、ベルト式研削機に組み込む、ビリーロールの表面を所定範囲の硬さのゴムライニングとし、それと対向するコンタクトロールの表面をビリーロールのゴムと硬さが異なるゴムライニングとしている。また特許文献３の連続研削ラインは、複数基のベルト式研削機のビリーロールに、クラウンロールを組み込んでいる。
特開平９−５７６０２号公報 特開２００３−１７５４４９号公報 特開平８−２５２０２号公報

しかしながら、特許文献２に記載のベルト式研削機は、金属帯1の表面研削時に生じるエッジドロップを抑制するのに、ビリーロール及びコンタクトロールの両方に、高価なゴムライニングを施す必要があるため、ベルト式研削機１基当たりのロールコストが増大するという問題がある。
また特許文献3に記載の連続研削ラインは、金属帯1の表面研削時に生じるエッジドロップを抑制するのに、ビリーロールにクラウンロールを複数基のベルト式研削機に組み込む必要があり、ロール交換作業に時間がかかるという問題がある。このため、特許文献3に記載の連続研削ラインには、表面研削設備の稼動能率が低下するという欠点がある。

本発明は、上記従来技術の問題点を解消し、金属帯の表面研削後に適正な幅方向板厚プロフィールを効果的に得ることを可能とする金属帯の表面研削設備、及びそれを用いた金属帯の表面研削方法を提供することを目的とする。

本発明者らは鋭意検討した結果、ベルト式研削機のコンタクトロールとして、ゴムライニングされたロールの表面に段差を形成した段差ロールと、ゴムライニングされたロールの表面がストレート形状のストレートロールの２種類のロールを使用することが効果があるとの知見に基づいて本発明を完成させた。
本発明は、以下のとおりである。
１．研削ベルトを金属帯表面に押し付けて金属帯の表面研削を行うベルト式研削機が複数基設置されてなる金属帯の表面研削設備であって、各ベルト式研削機は、研削ベルトを駆動回転させるコンタクトロールと、回転する研削ベルトに金属帯表面を押し付けるビリーロールとを具備していると共に、前記コンタクトロールが、ゴムライニングされたロールの表面に段差を形成した段差ロールと、ゴムライニングされたロールの表面がストレート形状のストレートロールの２種類とされ、前記段差ロールをコンタクトロールとして組み込んだベルト式研削機と、前記ストレートロールをコンタクトロールとして組み込んだベルト式研削機とが併用可能に設置されていることを特徴とする金属帯の表面研削設備。
２．前記段差ロールのロール表面に形成した段差が半径当たり、１ｍｍ以上、１０ｍｍ以下であることを特徴とする上記１に記載の金属帯の表面研削設備。
３．上記１又は２に記載の金属帯の表面研削設備を用い、金属帯の表面研削を行うに際し、段差ロールコンタクトロールとして組み込んだベルト式研削機と、ストレート形状のロールをコンタクトロールとして組み込んだベルト式研削機とを併用して、金属帯の表面研削を行うことを特徴とする金属帯の表面研削方法。

本発明に係る金属帯の表面研削設備によれば、金属帯の表面研削を行うに際し、段差ロールをコンタクトロールとして組み込んだベルト式研削機により、金属帯のエッジ部での研削量を抑制することができる。したがって、本発明に係る金属帯の表面研削設備は、金属帯1の表面研削時に生じるエッジドロップを抑制するため、クラウンロールをビリーロールとして組み込むことを必要としないので、表面研削設備の稼動能率を低下させず、また、鋼製のビリーロールの表面に高価なゴムライニングを施す必要もないため、ロールコストの増大を抑制できる効果的な設備である。

以下、本発明の実施の形態に係る金属帯の表面研削設備について図により説明する。
図１（ａ）、（ｂ）は、実施の形態に係る金属帯の表面研削設備に設置したベルト式研削機のロール表面形状を示す模式図である。本発明の実施の形態に係る金属帯の表面研削設備には、２基のベルト式研削機が併用可能に設置され、一方には、図１（ａ）に示す表面形状のロールが組み込まれ、他方には、図１（ｂ）に示す表面形状のロールが組み込まれている。

各ベルト式研削機は、従来と同様な構造とすることができ、研削ベルト２を駆動回転させるコンタクトロール３と、回転する研削ベルト２に金属帯表面を押し付けるビリーロール5とを具備している。
ここで、本発明の実施の形態に係る金属帯の表面研削設備は、段差ロールをコンタクトロール３として組み込んだベルト式研削機と、ストレートロールをコンタクトロール３として組み込んだベルト式研削機とが併用可能に設置されていることが特徴である。なお、各ベルト式研削機に組み込むコンタクトロール３はゴムライニングされたロールとされ、ビリーロール５はストレート形状の鋼製ロールとされている。

段差ロールは、図１（ａ）、図２に示すように、ロール両端部にリング状切り欠き部を設け、ロール表面のロール軸方向２箇所に段差１３、１３を形成したロールであって、ロール中央部にロール径がロール軸方向に同じであるフラット部が形成されている。前記段差１３、１３は、金属帯１の板幅ｃより狭い範囲に形成され、かつ鋼部９表面に施したゴムライニング８の肉厚の範囲内で形成されている。

図１（ａ）、図２中、ｙはフラット部の幅を示す。
図１（ｂ）に示すベルト式研削機にコンタクトロール３として組み込んだストレートロールは、ロール表面プロフィールがロール軸を通る断面で見てロール軸に平行なロールである。
本発明の実施の形態に係る金属帯の表面研削設備により、金属帯１の表面研削を行う方法は、段差ロールをコンタクトロール３として組み込んだベルト式研削機と、ストレートロールをコンタクトロール３として組み込んだベルト式研削機とを併用し、表面研削を行う方法である。

その際に、図１（ａ）に示したような、段差ロールをコンタクトロール３として組み込んだベルト式研削機では、リング状切り欠き部を設けたロール両端部での研削ベルト２と金属帯１との接触面圧を、ロール中央部に形成したフラット部の幅ｙの範囲より低くすることができるため、金属帯１の板幅の中央部に比べて金属帯１のエッジ部での研削量を相対的に少なくすることができる。一方、図１（ｂ）に示したような、ストレートロールをコンタクトロール３として組み込んだベルト式研削機では、金属帯１の板幅の中央部に比べて金属帯１のエッジ部での研削量が相対的に多い。

したがって、本発明の実施の形態に係る金属帯の表面研削設備によれば、金属帯１の表面研削時に生じるエッジドロップを抑制できる。
ここで、前記段差ロールのロール表面に形成した段差１３、１３が半径当たり、１ｍｍ以上、１０ｍｍ以下であることが好ましい。
この理由は、ロール表面に形成した段差が１ｍｍ未満である段差ロールをコンタクトロール３として組み込んだベルト式研削機を併用しても、表面研削におけるエッジドロップを抑制効果が十分得られない場合があり、一方、ロール表面に形成した段差が１０ｍｍを超えた段差ロールをコンタクトロール３として組み込んだベルト式研削機の場合、安定して研削ベルト２を回転駆動できないことがあるからである。その際、段差ロールのロール中央部に形成するフラット部の幅ｙの範囲は、金属帯の板幅ｃに対し、３０％〜７０％とするのが表面研削におけるエッジドロップを効果的に抑制できるので好ましい。

また、段差が１ｍｍ以上、１０ｍｍ以下であれば、ロール両端部にリング状切り欠き部を設け、ロール表面のロール軸方向２箇所に段差１３、１３を形成する加工が容易である利点もある。
以上説明した本発明の実施の形態に係る金属帯の表面研削設備は２基のベルト式研削機を有するが、本発明は、複数基のベルト式研削機を設置した金属帯の表面研削設備とすることができる。

本発明に係る金属帯の表面研削設備によれば、ベルト式研削機を用いた場合の課題であった、金属帯の表面研削時に生じるエッジドロップを抑制するのに、表面がゴムライニング８で形成されたコンタクトロール３の形状を変更するだけでよいから、同様な効果を得るのに多額の投資を必要としない大きな利点がある。
また本発明に係る金属帯の表面研削設備によれば、金属帯の表面研削時に生じるエッジドロップを抑制するのに、鋼製のビリーロール５の表面にゴムライニングを施す必要がないから、ロールコストの増大を抑制することができ、また、ビリーロール５としてクラウンロールを組み込む場合に比べて、表面研削設備の稼動能率を低下させずに、金属帯1の表面研削時に生じるエッジドロップを抑制することができる。

３６mass%Ｎｉを含有する被研削材（アンバー材）に本発明を適用した。表面研削を行う前の金属帯１の板厚は３．５ｍｍ、板幅は１０００ｍｍである。このアンバー材の表面研削を、図３に示す５基のベルト式研削機が併用可能に設置された金属帯1の表面研削設備により実施した。１０は金属帯1の搬送方向であり、２１は金属帯1を払い出すリール、２２は金属帯1を巻き取るリールである。なお、図３に示す金属帯の表面研削設備は、使用するベルト式研削機を複数基設定可能である。

この５基のベルト式研削機の番号を、金属帯1の搬送方向１０の上流側から順に第１、第２、第３、第４、及び第５研削機と付け、第１〜第５研削機には、ストレート形状の鋼製ロールをビリーロール５として組み込み、そのうち、第３、第４と第５研削機には、ゴムライニングされたストレートロールをコンタクトロール３として組み込んだ。残る第１と第２研削機には、ゴムライニングされたロールの表面に段差を形成した段差ロールをコンタクトロール３として組み込んだ。

ただし、残る第１と第２研削機に組み込んだ段差ロールは、金属帯１の板幅１０００ｍｍに対応させ、フラット部の幅ｙ＝３００ｍｍ、５００ｍｍとし、それぞれ段差１３を半径当たり１ｍｍとした。このような複数基のベルト式研削機が設置された金属帯1の表面研削設備により、第１〜第５研削機を同時に使用して、金属帯1の表面研削を行い、本発明例とした。

従来例としては、第１〜第５研削機にストレート形状の鋼製ロールをビリーロール５として組み込み、かつ第１〜第５研削機にゴムライニングされたストレートロールをコンタクトロール３として組み込んで、発明例と同じ研削条件で第１〜第５研削機を同時に使用して、金属帯1の表面研削を行った。
その結果、図４に示すように、従来例の場合には表面研削後における金属帯1のエッジドロップ量が５０μｍであったのに対して、本発明例の場合には、３０μｍと抑制することができた。なお、金属帯1のエッジドロップ量は、板幅端から６０ｍｍ位置の板厚と板幅端から１０ｍｍ位置の板厚との板厚偏差で定義した。

（ａ）、（ｂ）は、実施の形態に係る金属帯の表面研削設備に併用可能に設置したベルト式研削機のロールの表面形状を示す模式図である。 図１（ａ）に示すベルト式研削機にコンタクトロール３として組み込んだ段差ロールの部分断面を示す断面模式図である。 実施の形態に係る金属帯の表面研削設備の構成を示す模式図である。 本発明を適用した場合の表面研削におけるエッジドロップ抑制効果を示すグラフである。 ベルト式研削機の構造を説明する模式図である。 ベルト式研削機により金属帯の表面研削を行っている状態を示す模式図である。 ベルト式研削機にストレートロールを組み込んだ場合の接触状態を示す断面模式図である。

符号の説明

１ 金属帯（被研削材）
１Ａ 金属帯1の板幅端
ｃ 金属帯1の板幅
２ 研削ベルト
３ コンタクトロール
１３ 段差
ｙ フラット部の幅
４ アイドラロール
５ ビリーロール
６ ギヤ機構
７ 駆動モータ
４ａ、５ａ シリンダ
８ ゴムライニング
９ 鋼部
１０ 金属帯1の搬送方向
１１ ベルト回転方向
２１、２２ リール

Claims (3)

1. 研削ベルトを金属帯表面に押し付けて金属帯の表面研削を行うベルト式研削機が複数基設置されてなる金属帯の表面研削設備であって、
   各ベルト式研削機は、研削ベルトを駆動回転させるコンタクトロールと、回転する研削ベルトに金属帯表面を押し付けるビリーロールとを具備していると共に、
   前記コンタクトロールが、ゴムライニングされたロールの表面に段差を形成した段差ロールと、ゴムライニングされたロールの表面がストレート形状のストレートロールの２種類とされ、前記段差ロールをコンタクトロールとして組み込んだベルト式研削機と、前記ストレートロールをコンタクトロールとして組み込んだベルト式研削機とが併用可能に設置されていることを特徴とする金属帯の表面研削設備。
2. 前記段差ロールのロール表面に形成した段差が半径当たり、１ｍｍ以上、１０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の金属帯の表面研削設備。
3. 請求項１、又は２に記載の金属帯の表面研削設備を用い、複数のベルト式研削機を使用して、順次金属帯の表面研削を行うに際し、ストレート形状の鋼製ロールを前記ビリーロールとして組み込み、ゴムライニングされたロールの表面に段差を形成した段差ロールを前記コンタクトロールとして組み込んだベルト式研削機と、ゴムライニングされたストレート形状のロールを前記コンタクトロールとして組み込んだベルト式研削機とを併用して金属帯の表面研削を行うことを特徴とする金属帯の表面研削方法。