JP2022143596A - 圧延ロールの研磨方法および研磨装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧延ロールの研磨において、再研磨の必要をなくし、幅方向の表面粗度のばらつきを小さくするロール研磨方法および研磨装置を提供する。【解決手段】軸回転させた圧延ロール７に砥石３が回転しながら接触し、ロール幅方向に移動しながら研磨を施す圧延ロール７の研磨方法であって、砥石３の移動方向の後方または前方に配置した粗度計２により粗度波形の測定を行い、その粗度波形に基づき演算した表面粗度を用いて砥石移動速度の補正を行うことを特徴とする圧延ロール７の研磨方法である。さらに、振動計８を備え、振動波形で前記粗度波形を補正することが好ましい。これにより、圧延ロール研磨において表面粗度のばらつきを小さくすることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、圧延ロールをオフラインで砥石で研磨する圧延ロールの研磨方法および研磨装置に関する。

圧延ロール（以下、単に「ロール」ともいう。）は、例えば熱間圧延用製品よりも表面性状に優れた冷間圧延用製品を製造対象とする場合、より滑らかなロール表面の表面粗度としたものを用いる必要がある。このとき、オンラインでは圧延ロールが振動しながら研磨される（例えば特許文献１参照）ため、ロール表面が必要な滑らかさになる表面粗度を得るのが困難である場合がある。そこで、このような場合、圧延ロールはオフラインで研磨される。

従来、圧延ロールをオフラインで研磨する場合、図３に示すような研磨機において圧延ロール７（以下、単に、ロールという場合がある。）を軸回転させるとともに、圧延ロール７に砥石３を回転させながら接触させかつロール幅方向に沿って移動させることにより、研磨を行っている。研磨後は、研磨機を停止させてから、粗度計２で圧延ロール７の表面粗度を測定して研磨工程を管理している。

なお、圧延ロールのオフラインでの研磨方法に関しては、特許文献２に、加工用ロールの表面加工の最終工程において、少なくとも研削砥石の周速度、ロールの周速度、研削砥石の押付け圧力および研削砥石の送り速度（移動速度）の４つの加工条件と仕上げロールの表面粗度との相関関係を予め設定した制御装置からの加工条件指令値に基づいて研削装置を制御し、且つ前記砥石での研削直後のロール表面粗度を粗度計で検出し、該粗度計の検出値を前記制御装置にフィードバックすることにより、前記加工条件指令値を最適値に制御することを特徴する加工用ロールの研削方法が開示されている。この文献においても、研削直後のロール表面粗度を逐次粗度計によって検出し、その検出値に基づいて加工条件を校正していることが記載されている。

特開平６－３３５７１５号公報 特開昭６２－２４９５１号公報

上述のように、従来の圧延ロールのオフラインでの研磨方法では、研磨後にロールの表面粗度を測定している。このとき、測定した表面粗度が所定の粗度と異なっている場合や幅方向の表面粗度の差異が大きい場合があり、その場合、再研磨を行う必要がある。

本発明は、上記の事情に鑑み、圧延ロールのオフラインでの研磨において、再研磨の必要をなくし、幅方向の表面粗度のばらつきを小さくしうるロール研磨方法および装置を提供することを目的とする。

本発明者は、上記の課題を解決するために鋭意検討し、その結果、上記目的達成のためには、ロール研磨の少なくとも仕上げの段階でロール研磨を行いつつロールの表面粗度を逐次測定し、その測定結果を現在進行中のロール研磨の研磨条件に反映させるのが有効であることを見出した。またさらには、粗度計自体の振動を測定し、その測定結果も現在進行中のロール研磨の研磨条件に反映させると、さらに有効であるという知見を得た。本発明は、これらの知見に基づきさらに検討を加えてなされたものであり、その構成は、以下のとおりである。
〔１〕軸回転させた圧延ロールに砥石が回転しながら接触し、前記圧延ロールの幅方向に移動しつつ研磨を施す圧延ロールの研磨方法であって、前記砥石の移動方向の後方または前方に配置した粗度計により前記圧延ロール幅方向の表面粗度の測定を行うことを特徴とする圧延ロールの研磨方法。
〔２〕〔１〕において、前記粗度計を前記砥石と共に移動させつつ、前記粗度計の粗度波形に基づき前記圧延ロールの表面粗度を演算し、当該演算した表面粗度を用いて研磨条件の補正を行うことを特徴とする圧延ロールの研磨方法。
〔３〕〔１〕または〔２〕において、前記粗度計は、振動計を具備することを特徴とする圧延ロールの研磨方法。
〔４〕〔３〕において、前記振動計により前記粗度計の振動波形を測定し、前記粗度波形から前記振動波形を除去した波形に基づき前記圧延ロールの表面粗度を演算し、当該演算した表面粗度を用いて研磨条件の補正を行うことを特徴とする圧延ロールの研磨方法。
〔５〕〔２〕ないし〔４〕のいずれか一つにおいて、さらに、前記研磨条件の補正が、砥石の移動速度、砥石の周速度、圧延ロールの周速度および砥石の押付け負荷電流のうちの少なくとも一つの補正を行うことを特徴とする圧延ロールの研磨方法。
〔６〕前記圧延ロールおよび前記砥石を回転させる手段と前記砥石を前記圧延ロールと接触させて圧延ロール幅方向に移動させる手段とを有する圧延ロールの研磨装置であって、前記砥石の移動方向の後方または前方に配置した前記圧延ロールの幅方向の表面粗度の測定を行う粗度計を備えることを特徴とする圧延ロールの研磨装置。
〔７〕〔６〕において、前記粗度計が前記砥石と共に移動する手段と、前記粗度計で測定した粗度波形に基づき前記圧延ロールの表面粗度を演算する手段と、前記演算した表面粗度を用いて研磨条件を補正する手段とを具備することを特徴とする圧延ロールの研磨装置。
〔８〕〔６〕または〔７〕において、前記粗度計は、さらに、振動計を具備することを特徴とする圧延ロールの研磨装置。
〔９〕〔８〕において、前記振動計により前記粗度計の振動波形を測定する手段と、前記粗度波形から前記振動波形を除去した波形に基づき前記圧延ロールの表面粗度を演算する手段と、前記演算した表面粗度を用いて研磨条件を補正する手段とを具備することを特徴とする圧延ロールの研磨装置。
〔１０〕〔７〕ないし〔９〕のいずれか一つにおいて、さらに、前記研磨条件を補正する手段が、砥石の移動速度、砥石の周速度、圧延ロールの周速度および砥石の押付け負荷電流のうちの少なくとも一つを補正する手段であることを特徴とする圧延ロールの研磨装置。

本発明によれば、圧延ロールのオフラインでの研磨方法および研磨装置において、研磨中の表面粗度を測定し、研磨条件を補正するようにしたので、高い精度で所定の表面粗度を得ることが出来るようになった。さらに、再研磨の必要をなくし、幅方向の表面粗度のばらつきを小さくしうるロール研磨方法および研磨装置を提供することができるという優れた効果を奏する。

本発明に係る圧延ロールの研磨装置の全容を表す概略側面図である。 本発明に係る圧延ロールの研磨装置の粗度計による砥石移動速度補正演算を表す模式図である。 従来技術の圧延ロールの研磨装置の全容を表す概略側面図である。

以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。

［研磨装置と研磨方法］
本発明に用いる圧延ロールの研磨装置を図１に示す。圧延ロール７は、軸受け台５、５’に支持され、ロール軸方向の一方の端を主軸台６に、もう一方の端を芯押し台４に保持されている。ロール７を研磨する砥石３は、砥石台１に取り付けられており、その砥石台１にはロール軸方向に砥石３を移動する砥石移動手段（図示せず）と砥石３の回転手段（図示せず）が備えられている。砥石３は、円盤状であり、回転軸はロール７の回転軸と平行である。そして、研磨は、ロール７と砥石３を回転させながら砥石台１をロール軸方向に移動することで行われる。

なお、研磨効率の観点から、ロール７と砥石３とがその接点において逆方向に回転する方が互いに接触する際の相対速度が大きくなるので、砥石３の回転方向としては、ロール７の回転方向と同じ向きに回転するのが好ましい。例えば、図２に示す実施態様においては、ロール７内と砥石３内に図示した矢印のように、ロール７は、砥石３との接点において上向きに回転しており、砥石３は、その接点において下向きに回転しており、ロール７とは相対する方向になっている。そして、回転方向としては、ロール７も砥石３も同じ反時計回りに回転している。

この砥石台１に粗度計２を固定することによって、研磨中のロール表面粗度を連続的に測定することができる。測定方向はロール幅方向とする。また、後述する振動計８が、粗度計２に取り付けられていることが好ましい。

［粗度計と表面粗度演算手段］
表面粗度の測定方式としては、接触式もしくは、レーザーなどの光学式の非接触式のどちらも適用可能であり、測定精度の観点からは、接触式の粗度計を用いることが好ましい。

この粗度計は、砥石の移動方向の後方または前方に配置する。図１には、粗度計２が砥石３の右側に配置された装置例を示している。砥石３が左側に移動（図１の軸受け台５’から５へ移動）する場合には、粗度計２は、砥石３の後方に配置された状態となり、砥石３により研磨されたロール７の表面を粗度計２により測定された表面粗度の情報に基づいて、研磨条件である砥石３の移動速度を補正して研磨を実行するというフィードバック制御を行うことになる。このフィードバック制御により、目標とする表面粗度が得られ、高精度の研磨を実行することができる。

具体的には、粗度計２によって圧延ロール７の表面の粗度波形を測定し、それに基づいて圧延ロール７の表面粗度を演算する。その演算結果から後述する研磨条件（砥石移動速度）の補正を行う。そして、算出された砥石移動速度の補正量から砥石移動速度を変更して研磨を実行することにより、表面粗度のばらつきが小さい圧延ロールが得られる。

また、上記とは異なり、砥石３が右側に移動（図１の軸受け台５から５’へ移動）する場合には、粗度計２は、砥石３の前方に配置された状態となり、フィードフォワード制御を行うことになる。このフィードフォワード制御により、前方の粗度計２でロール７の表面粗度が測定されるので、事前に砥石移動速度を設定して、目標とする表面粗度に近づける研磨を実行することができる。

［振動計］
さらに、粗度測定精度を向上させるため、粗度計２に振動計８を取り付けて、粗度計２自体の振動をモニターし、振動波形を測定し、粗度計２により測定された前述の粗度波形からこの振動波形を除去した波形に基づいて表面粗度を演算する。その演算結果から砥石移動速度の補正を行い、その補正量に基づき砥石３の移動速度を変更して研磨を実行することにより、より高い精度で表面粗度が測定でき、表面粗度のばらつきがさらに小さい圧延ロール７が得られる。

［研磨条件の補正］
本発明によれば、研磨中に圧延ロールの表面粗度を測定できるため、その測定結果から研磨条件を補正することができ、所定の表面粗度及びロール軸方向に均一な表面粗度を得ることができる。研磨中のロールの表面粗度は、回転砥石と同様にロール軸方向に移動しながら測定する。測定する粗度が所定の粗度となるように研磨条件を補正することで、所定の粗度を満たすことができる。

次に、補正方法について説明する。
まず、目標とする表面粗度を設定する。その設定した表面粗度よりも測定した表面粗度が高ければ低くなるように補正する。また、設定よりも測定した表面粗度が低ければ高くするように補正する。

研磨条件の代表的なものとしては、砥石移動速度（１００～２００ｍｍｐｍ＝ｍｍ毎分）が挙げられるが、その他にも、砥石の周速度（２００～６００ｒｐｍ）、圧延ロールの周速度（２０～５００ｒｐｍ）、砥石の押付け負荷電流（１５～４０Ａ）などが挙げられ、これらの条件の少なくとも一つの補正を上記範囲内で行うことが好ましい。

補正量については、予め実験により、次のような結果が得られたので、それを基に設定することとした。この実験に用いた圧延ロールのロール径は、Φ６００ｍｍで、軸回転速度は、３０ｒｐｍであった。

例えば、砥石移動速度を１２０ｍｍｐｍで研磨した場合、Ｒａ＝０．２４（μｍ）となった。ここで、Ｒａとは、表面粗度のパラメータの一つで、ＪＩＳ Ｂ ０６０１で定義されている算術平均粗さを表す。また、砥石移動速度を１５０ｍｍｐｍに変更すると圧延ロールの表面粗度がＲａ＝０．３０（μｍ）に上昇した。また、砥石移動速度を９０ｍｍｐｍに変更するとＲａ＝０．２０（μｍ）となった。砥石移動速度を下げると粗度が低下するのは、ロールと砥石の接触時間が長くなるほど、ロール表面の凹凸が削られるため、粗度が小さくなることがわかった。

以上のような実験結果から求めたＲａと砥石移動速度との関係から、測定した粗度波形から表面粗度を演算し、それに基づいて砥石移動速度の補正量を演算し、その補正量から砥石移動速度を自動制御することが好ましい。

以上の測定された粗度波形から砥石移動速度補正量を演算するブロックダイアグラムによって砥石移動速度を自動制御させる手段を図２に示した。

図２には、２つの補正方法を示している。第１の補正方法は、粗度計２から粗度波形を測定し、それから表面粗度を演算し、それに基づいて砥石移動速度の補正演算を行う方法である。第２の補正方法は、粗度計２に取り付けた振動計８により振動波形を測定し、前述の粗度波形からこの振動波形を除去した波形から表面粗度を演算し、それに基づいて砥石移動速度の補正演算を行う方法である。この振動計８を用いた第２の方法は、より精度が高く、表面粗度のばらつきが小さくなっており、特に好ましい研磨方法である。

同様に、前述した各研磨条件と圧延ロールの表面粗度との関係において、以下の関係がわかっており、同じように補正を行うことができる。
砥石の周速度：反比例、圧延ロールの周速度：反比例、砥石の押付け負荷電流：比例。

以下に、本発明を実施例にて説明する。本実施例は、測定した表面粗度をフィードバックさせて砥石移動速度を補正するフィードバック制御について記述しているが、本発明はこれに限るものでなく、フィードフォワード制御で行ってもよい。

（本発明例１）
本発明例の方法は、図２に示す補正演算手段を備えた図１に示す研磨装置により圧延ロールの研磨を実施した。

実施した研磨の手順は、次のとおりである。
図１に示す研磨装置に、冷間圧延用のロールをセットし、砥石３を左側（軸受け台５’から５の方向）に移動しながら研磨を開始した。

研磨開始後、砥石台１に設けた粗度計２（ミツトヨ製 ＳＪ－３０１）により粗度波形を測定し、表面粗度を演算して求めた。その演算結果から砥石移動速度の補正量を演算し、移動速度を修正しながら研磨を進めた。

この結果、目標とする表面粗度からずれることなく、ロール幅方向に均一な表面粗度が得られた。（Ｒａのばらつきは、σ＝０．１０であった。）そして、再研磨は殆ど発生せず、再研磨の発生率（９０回の平均値）は、１．１％であった。

（本発明例２）
本発明例１と同様に圧延ロールの研磨を実施したが、研磨開始後、砥石台１に設けた粗度計２により粗度波形を測定し、表面粗度を演算して求めた上に、さらに、粗度計２に取り付けた振動計８（ミツトヨ製 V４０５－ＢＴ）により粗度計２の振動波形を測定し、粗度波形から振動波形を除去した波形から表面粗度を演算した。その演算結果から砥石移動速度の補正量を演算し、移動速度を修正しながら研磨を進めた。

この結果、目標とする表面粗度からずれることなく、ロール幅方向に均一な表面粗度が得られた。（Ｒａのばらつきは、σ＝０．８０であった。）そして、再研磨は発生せず、再研磨の発生率は、０％であった。

（比較例）
これに対し、比較例として、上記本発明例と同じ研磨装置を用い、粗度計に基づく砥石移動速度の補正を行わない従来の方法で研磨を実施したところ、目標とする表面粗度からのずれが発生し、表面粗度が幅方向で不均一な場合があった。（Ｒａのばらつきは、σ＝０．１３であった。）そして、この比較例の場合には、再研磨が必要であり、再研磨の発生率は、３．３％であった。

１ 砥石台
２ 粗度計
３ 砥石
４ 芯押し台
５、５' 軸受け台
６ 主軸台
７ 圧延ロール（ロール）
８ 振動計

Claims (10)

1. 軸回転させた圧延ロールに砥石が回転しながら接触し、前記圧延ロールの幅方向に移動しつつ研磨を施す圧延ロールの研磨方法であって、
   前記砥石の移動方向の後方または前方に配置した粗度計により前記圧延ロール幅方向の表面粗度の測定を行うことを特徴とする圧延ロールの研磨方法。
2. 前記粗度計を前記砥石と共に移動させつつ、前記粗度計の粗度波形に基づき前記圧延ロールの表面粗度を演算し、当該演算した表面粗度を用いて研磨条件の補正を行うことを特徴とする請求項１に記載の圧延ロールの研磨方法。
3. 前記粗度計は、振動計を具備することを特徴とする請求項１または２に記載の圧延ロールの研磨方法。
4. 前記振動計により前記粗度計の振動波形を測定し、前記粗度波形から前記振動波形を除去した波形に基づき前記圧延ロールの表面粗度を演算し、当該演算した表面粗度を用いて研磨条件の補正を行うことを特徴とする請求項３に記載の圧延ロールの研磨方法。
5. さらに、前記研磨条件の補正が、砥石の移動速度、砥石の周速度、圧延ロールの周速度および砥石の押付け負荷電流のうちの少なくとも一つの補正を行うことを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１項に記載の圧延ロールの研磨方法。
6. 前記圧延ロールおよび前記砥石を回転させる手段と前記砥石を前記圧延ロールと接触させて圧延ロール幅方向に移動させる手段とを有する圧延ロールの研磨装置であって、
   前記砥石の移動方向の後方または前方に配置した前記圧延ロールの幅方向の表面粗度の測定を行う粗度計を備えることを特徴とする圧延ロールの研磨装置。
7. 前記粗度計が前記砥石と共に移動する手段と、前記粗度計で測定した粗度波形に基づき前記圧延ロールの表面粗度を演算する手段と、前記演算した表面粗度を用いて研磨条件を補正する手段とを具備することを特徴とする請求項６に記載の圧延ロールの研磨装置。
8. 前記粗度計は、さらに、振動計を具備することを特徴とする請求項６または７に記載の圧延ロールの研磨装置。
9. 前記振動計により前記粗度計の振動波形を測定する手段と、前記粗度波形から前記振動波形を除去した波形に基づき前記圧延ロールの表面粗度を演算する手段と、前記演算した表面粗度を用いて研磨条件を補正する手段とを具備することを特徴とする請求項８に記載の圧延ロールの研磨装置。
10. さらに、前記研磨条件を補正する手段が、砥石の移動速度、砥石の周速度、圧延ロールの周速度および砥石の押付け負荷電流のうちの少なくとも一つを補正する手段であることを特徴とする請求項７ないし９のいずれか１項に記載の圧延ロールの研磨装置。

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