JP3110276B2 - ブライドルロール - Google Patents

ブライドルロール

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JP3110276B2 JP07066363A JP6636395A JP3110276B2 JP 3110276 B2 JP3110276 B2 JP 3110276B2 JP 07066363 A JP07066363 A JP 07066363A JP 6636395 A JP6636395 A JP 6636395A JP 3110276 B2 JP3110276 B2 JP 3110276B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、製鉄プロセスの冷延・
表面処理ライン等において、ストリップに張力を付与す
るためのブライドルロールに関するものである。
【0002】
【従来の技術】製鉄プロセスの冷延・表面処理ライン等
において、ストリップに張力を付与するためブライドル
ロールが広く使用されている。図18では、ストリップ
16の張力調整のためにスキンパスミル14の前後にブ
ライドルロール15が設置されている。図18では、ブ
ライドルロールは2本であるが、3本、4本等のものも
ある。
【0003】図19は、1本のブライドルロールとスト
リップの関係を示す図である。図19において、17は
ブライドルロール、18はストリップを示す。ここにお
いて、ブライドルロール17とストリップ18について
は、式の関係が成立する。 T2 =T1 ×eμθ ……式 T1 :ブライドルロールの入側張力 T2 :ブライドルロールの出側張力 θ :ストリップの巻付角 μ :ストリップとロール間の摩擦係数 e :自然対数
【0004】式において、巻付角θは、設備のレイア
ウトにより一定値に固定されることから、所定の張力を
確保するためには、摩擦係数μが重要であることがわか
る。摩擦係数μが小さいと、ロールとストリップ間にス
リップが発生し、ストリップの品質欠陥を発生させるば
かりではなく、所定の張力が得られず、プロセスライン
に各種の悪影響を与えることになる。また、耐摩耗性を
向上させ、ロールとストリップ間の摩擦係数を長期間維
持することが重要である。
【0005】上記機能を達成する目的で、各種のロール
表面加工法およびロール表面材料が提案されている。ロ
ール表面加工法に関して、特開昭62−168605号
公報では、図13に示すように、ダル加工したロールの
突起先端の異常ピークをワイヤブラシ等により研削し、
平坦部4とし、ロールの表面形状を、4≦最大粗さRm
ax/中心線平均粗さRa75≦8(但し、Rmax,
Ra75ともに、単位はμm)とする加工法が提案され
ている。
【0006】また、特開昭60−102222号公報で
は、図14に示すように、表面粗さを形成する微少突起
の先端を丸く滑らかな平滑部5に形成するとともに、中
心線平均粗さRa75を1.0〜2.5μmにする加工
法が提案されている。
【0007】また、特開平1−233002号公報で
は、図15に示すように、ダル加工により十点平均粗さ
Rzを20〜30μmとしたロールを、バフ研磨により
突起先端を滑らかな平滑部6にカットし、十点平均粗さ
Rzを10〜20μm未満に加工する方法が提案されて
いる。
【0008】更に、特開昭63−313607号公報で
は、図16に示すように、レーザー加工により、ロール
表面が、中心線平均粗さRa75が2.5〜10μmの
粗面をなし、その粗面は、クレータ状の凹部9、凹部の
外縁に沿った盛り上がり部7およびこの盛り上がり部の
外側にある平坦部8により形成され、隣り合う上部凹部
の平均中心距離Smと上記盛り上がり部の外縁の直径D
との比Sm/Dを0.85〜4.0の範囲とする加工法
が提案されている。
【0009】なお、中心線平均粗さRa75、最大高さ
Rmax、十点平均粗さRzは、「JISB0601−
1982(表面粗さ)」に準拠する。旧JISと新JI
Sにおいて、中心線平均粗さRaは用語は同じであるが
定義は異なるため、新JISの表示方法に従い、本明細
書中では、旧JISのRaはRa75と表示した。
【0010】ロールの表面材料は、耐摩耗性の観点か
ら、WCサーメット溶射、クロムめっき、鉄が一般に用
いられている。特開平2−187206号公報では、気
孔率2.2%以下のWCサーメット溶射が提案されてい
る。前述の特開昭62−168605号公報、特開平2
−187206号公報では、クロムめっきが提案されて
いる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかし、特開昭60−
102222号公報、特開昭62−168605号公
報、特開昭63−313607号公報、特開平1−23
3002号公報等の従来の表面加工法では、ロールとス
トリップ間で高摩擦係数を確保し、さらに高摩擦係数を
長期間維持する点に関して、十分ではない。また、スト
リップに圧延油、薬液、水等が付着した場合には、スリ
ップが発生し、品質欠陥が生じやすいという問題があっ
た。そのため、ストリップに圧延油、薬液、水等が付着
する場合には、ゴム、高分子不織布ロールが、一般的に
は多く用いられているが、WCサーメット溶射、クロム
めっき、鉄に比べ、ロール表面が摩耗しやすく寿命が短
いという問題があった。
【0012】本発明は、ストリップに圧延油、薬液、水
等が付着した場合でも、高摩擦係数が確保でき、さらに
高摩擦係数を長期間維持できる表面形状を有するブライ
ドルロールを提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記の課
題を解決するために種々検討を重ねた結果、ブライドル
ロールの表面に、一定の形状を付与することで、ロール
とストリップ間の高摩擦係数が確保でき、かつ高摩擦係
数を長期間維持できることを見出し、本発明を完成し
た。
【0014】ここに、本発明は、ロール表面の中心線平
均粗さRaが3〜10μmであるとともに、ロール表面
の凹凸の平均間隔Smが30〜80μmであり、さら
に、ロール表面の相対負荷曲線で、切断レベルが10%
における負荷長さ率tpが10〜60%であることを特
徴とするブライドルロールである。
【0015】図12に、凹凸の平均間隔Sm、負荷長さ
率tpの定義を示す。本発明に用いた表面粗さパラメー
タである中心線平均粗さRa、凹凸の平均間隔Sm、負
荷長さ率tpの定義は、「JISB0601−1994
(表面粗さ)」に準拠する。ロール表面の相対負荷曲線
で、切断レベル10%程度の負荷長さ率tpが、ロール
表面とストリップが直接接触する領域であることから、
ロール表面の切断レベル10%における負荷長さ率tp
を、ロールの表面形状を規定するパラメータとした。
【0016】
【実施例】以下に、本発明によるブライドルロールの作
用を実施例により詳細に説明する。まず、本発明の加工
の手段としては、ロール表面にショットブラスト加工を
施し、砥石研磨によりロール表面の突起先端を平坦に加
工する方法が適している。実施例においてロール表面材
料は、WCサーメット溶射、クロムめっき、鉄を用意し
た。用意したロール寸法は、直径100mm、幅30mmの
ロールである。また、摩擦係数の測定には、図17に示
す装置を用い計測した。ロール10にストリップ11を
巻き付け、初期張力をウエイト13により負荷し、ロー
ルを回転させることにより生じる張力をロードセル12
により計測し、式から摩擦係数を求めた。また、スト
リップには、中心線平均粗さRaが0.1μmで、厚み
が0.1mmのステンレス箔を用いた。
【0017】(実施例1)ロール表面にWCサーメット
溶射を被覆した実施例を示す。表1に示す表面加工法
(1),(2),(3)を用いてロールを加工した。表
2に、そのロールの表面粗さパラメータとロールとスト
リップ間の摩擦係数の測定結果を示す。表2に示す表面
粗さパラメータにおいて、中心線平均粗さRa、凹凸の
平均間隔Sm、負荷長さ率tpは、「JISB0601
−1994(表面粗さ)」、また中心線平均粗さRa7
5、最大高さRmax、十点平均粗さRzは、「JIS
B0601−1982(表面粗さ)」に準拠する。旧J
ISと新JISにおいて、中心線平均粗さRaは用語は
同じであるが定義は異なるため、新JISの表示方法に
従い、本明細書中では、旧JISのRaはRa75と表
示した。摩擦係数は、ストリップに、圧延油を付着させ
ていない場合と圧延油を付着させた場合で測定した。表
2のμdry は、圧延油を付着させていない場合の摩擦係
数、μwet は、圧延油を付着させた場合の摩擦係数を示
す。
【0018】表2の試験結果をグラフにしたものを、図
3,4,10,11に示す。また、比較例として、スト
リップに圧延油が付着した場合に、ゴムと高分子不織布
の摩擦係数を上記の測定方法で測定した結果、いずれも
0.15であった。
【0019】図3によると、従来法(○,△)に比べ、
圧延油付着の有無によらず、高摩擦係数が得られるの
は、凹凸の平均間隔Smの範囲が30〜80μmであ
る。本範囲では、ストリップに圧延油が付着した場合に
摩擦係数が0.15以上あることから、ゴム、高分子不
織布に比べて優れていることがわかる。
【0020】また、図4によると、従来法に比べ、切断
レベル10%における負荷長さ率tpが大きく、さらに
摩擦係数も従来法に比べ大きいのは、負荷長さ率tpが
10〜60%の範囲である。また、本範囲においても、
ストリップに圧延油が付着した場合に摩擦係数が0.1
5以上あることから、ゴム、高分子不織布に比べて優れ
ていることがわかる。
【0021】さらに、凹凸の平均間隔Smの範囲が30
〜80μmで、負荷長さ率tpが10〜60%である本
発明に係るブライドルロールは、図10によると、最大
粗さRmax/中心線平均粗さRa75>8であり、特
開昭62−168605号公報に記載の発明とは異なる
ものである。また、図11によると、十点平均粗さRz
≧20μmであり、特開平1−233002号公報に記
載の発明とも異なるものである。また、表2から、高摩
擦係数を確保できる中心線平均粗さRaは3〜10μm
である。
【0022】以上詳述したように、本発明に係るWCサ
ーメット溶射を被覆したブライドルロールの表面は、 中心線平均粗さRa 3〜10μm 凹凸の平均間隔Sm 30〜80μm 負荷長さ率tp 10〜60% の範囲が有効である。
【0023】(実施例2)ロール表面に、クロムめっき
を被覆した実施例を示す。表1に示す表面加工法
(4),(5),(6)を用いてロールを加工した。表
2に、そのロールの表面粗さパラメータとロールとスト
リップ間の摩擦係数の測定結果を示す。表面加工法にお
いて、クロムめっきした後、ショットブラスト加工を行
う方法では、大きな表面粗さは得られないので、一般的
に行われているショットブラスト加工後、クロムめっき
する方法を採用した。摩擦係数は、実施例1と同様にス
トリップに、圧延油を付着させていない場合と圧延油を
付着させた場合で測定した。
【0024】表2の試験結果をグラフにしたものを、図
5,6に示す。図5によると、従来法(○,△)に比
べ、圧延油付着の有無によらず、高摩擦係数が得られる
のは、凹凸の平均間隔Smの範囲が30μm以上であ
る。本範囲では、ストリップに圧延油が付着した場合に
摩擦係数が0.15以上あることから、ゴム、高分子不
織布に比べて優れていることがわかる。
【0025】また図6によると、従来法に比べ、切断レ
ベル10%における負荷長さ率tpが大きく、さらに摩
擦係数も従来法に比べ大きいのは、負荷長さ率tpが1
0%以上の範囲である。また、本範囲においても、スト
リップに圧延油が付着した場合に摩擦係数が0.15以
上あることから、ゴム、高分子不織布に比べて優れてい
ることがわかる。
【0026】さらに、クロムめっきを施した場合も、凹
凸の平均間隔Smの範囲が30μm以上で、負荷長さ率
tpが10%以上であるロールは実施例1と同様に、最
大粗さRmax/中心線平均粗さRa75>8であり、
十点平均粗さRz≧20μmである。また、表2から、
高摩擦係数を確保できる中心線平均粗さRaは3〜10
μmである。
【0027】以上詳述したように、本発明に係るクロム
めっきを被覆したブライドルロールの表面は、 中心線表面粗さRa 3〜10μm 凹凸の平均間隔Sm 30μm以上 相対負荷率tp 10%以上 の範囲が有効である。
【0028】(実施例3)鉄ロールの実施例を示す。表
1に示す表面加工法(7),(8),(9)を用いてロ
ールを加工した。表2に、そのロールの表面粗さパラメ
ータとロールとストリップ間の摩擦係数の測定結果を示
す。実施例1および実施例2と同様に、ストリップに、
圧延油を付着させていない場合と圧延油を付着させた場
合で測定した。
【0029】表2の試験結果をグラフにしたものを、図
7,8に示す。図7によると、従来法(○,△)に比
べ、圧延油付着の有無によらず、高摩擦係数が得られる
のは、凹凸の平均間隔Smの範囲が30μm以上であ
る。本範囲では、ストリップに圧延油が付着した場合に
摩擦係数が0.15以上あることから、ゴム、高分子不
織布に比べて優れていることがわかる。
【0030】また図8によると、従来法に比べ、切断レ
ベル10%における負荷長さ率tpが大きく、さらに摩
擦係数も従来法に比べ大きいのは、相対長さ率tpが1
0%以上の範囲である。また、本範囲においても、スト
リップに圧延油が付着した場合に摩擦係数が0.15以
上あることから、ゴム、高分子不織布に比べて優れてい
ることがわかる。
【0031】さらに、鉄の場合も同様、凹凸の平均間隔
Smの範囲が30μm以上で、負荷長さ率tpが10%
以上であるロールは、最大粗さRmax/中心線平均粗
さRa75>8であり、十点平均粗さRz≧20μmで
ある。また、表2から、高摩擦係数を確保できる中心線
平均粗さRaは3〜10μmである。
【0032】以上詳述したように、本発明に係る鉄皮の
ブライドルロールの表面は、 中心線表面粗さRa 3〜10μm 凹凸の平均間隔Sm 30μm以上 相対負荷率tp 10%以上 の範囲が有効である。
【0033】上記3種のブライドルロールの表面の有効
範囲より、本発明による、中心線平均粗さRaが3〜1
0μm、凹凸の平均間隔Smが30〜80μm、切断レ
ベル10%における負荷長さ率tpが10〜60%のロ
ールは、WCサーメット溶射、クロムめっき、鉄等のロ
ール表面材料によらず、圧延油が付着した場合でも、高
摩擦係数が確保できるものである。
【0034】本発明において、高摩擦係数が得られるの
は、ロール表面を平坦に加工していることから、図1に
示すように突起先端に平坦部が得られ、従来法に比べ、
ストリップとロール表面との接触面積が十分あるからで
ある。高摩擦係数を安定して得るためには、平坦部1の
中心線平均粗さRaを0.5μm以下にすることが望ま
しい。
【0035】また、ストリップに圧延油等が付着した場
合でも、高摩擦係数が得られるのは、図9に示すように
凹凸間に、圧延油等の溜まりになる部分2ができ、スト
リップ1とロール表面3が直接接触する面積が十分確保
できるためであり、ストリップに、圧延油、薬液、水等
が付着しても、スリップによる品質欠陥が生じにくい。
【0036】また、耐摩耗性の観点から、負荷長さ率t
pが大きいと、初期に異常摩耗が起こりにくく、初期の
摩耗速度が遅いことが知られている。図2に示すよう
に、本発明によるロールは切断レベル10%における負
荷長さ率tpが従来法に比べ大きいことから、異常摩耗
が起こりにくく、初期の摩耗速度が遅いので、従来法に
比べ飛躍的な耐摩耗性の向上が期待できる。また、WC
サーメット溶射、クロムめっき、鉄等に本発明を適用す
るため、ゴム、高分子不織布に比べ、長寿命が達成でき
るのはいうまでもない。
【0037】
【表1】
【0038】
【表2】
【0039】
【表3】
【0040】
【表4】
【0041】
【発明の効果】本発明によるブライドルロールは、圧延
油、薬液、水等のストリップへの付着の有無によらず、
長期間にわたり、ロールとストリップ間の高摩擦係数が
維持でき、産業上の効果は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるブライドルロールの表面プロファ
イル。
【図2】従来法と本発明によるロール表面の相対負荷曲
線。
【図3】WCサーメット溶射ロールの、凹凸の平均間隔
Smと摩擦係数の関係を示す図。
【図4】WCサーメット溶射ロールの、負荷長さ率tp
と摩擦係数の関係を示す図。
【図5】クロムめっきロールの、凹凸の平均間隔Smと
摩擦係数の関係を示す図。
【図6】クロムめっきロールの、負荷長さ率tpと摩擦
係数の関係を示す図。
【図7】鉄ロールの、凹凸の平均間隔Smと摩擦係数の
関係を示す図。
【図8】鉄ロールの、負荷長さ率tpと摩擦係数の関係
を示す図。
【図9】圧延油、薬液、水等が付着した際の本発明によ
るロールとストリップとの接触状態を示す模式図。
【図10】WCサーメット溶射ロールの、最大粗さRm
ax/中心線平均粗さRa75と摩擦係数の関係を示す
図。
【図11】WCサーメット溶射ロールの、十点平均粗さ
Rzと摩擦係数の関係を示す図。
【図12】ロール表面の凹凸の平均間隔Smと負荷長さ
率tpの定義。
【図13】ダル加工後のロールを研削により仕上げたロ
ールの表面プロファイル。
【図14】ダル加工後のロールを研磨により、中心線平
均粗さRa75を1.0〜2.5μmに仕上げたロール
の表面プロファイル。
【図15】ダル加工後のロールをバフ研磨により、十点
平均粗さRzを10〜20μm未満に仕上げたロールの
表面プロファイル。
【図16】レーザー加工により仕上げたロールの表面プ
ロファイル。
【図17】摩擦係数の測定装置の模式図。
【図18】ブライドルロールとストリップの関係を示す
図。
【図19】製鉄プロセスのブライドルロールの一つの配
置例を示す図。
【符号の説明】
1,11,16,18 ストリップ 2 圧延油、薬液、水等 3 ロール表面 4 平坦にカットされた先端 5 丸く滑らかにした先端 6 丸く滑らかにした先端 7 盛り上がった縁 8 盛り上がった縁間の平坦部 9 レーザー加工によりできた凹部 10 ロール 12 ロードセル 13 ウエイト 14 スキンパスミル 15,17 ブライドルロール
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−1021(JP,A) 特開 平6−142744(JP,A) 特開 平4−158913(JP,A) 特開 平2−187206(JP,A) 特開 昭63−313607(JP,A) 特開 昭60−102222(JP,A) 特開 平1−233002(JP,A) 特開 昭62−168605(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B21B 39/08 B21B 39/00 B65H 27/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ロール表面の中心線平均粗さRaが3〜
    10μmであるとともに、ロール表面の凹凸の平均間隔
    Smが30〜80μmであり、さらに、ロール表面の相
    対負荷曲線で、切断レベルが10%における負荷長さ率
    tpが10〜60%であることを特徴とするブライドル
    ロール。
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