JP3854274B2 - ロールの改修方法 - Google Patents

Description

本発明は、圧延製品製造用アルミニウム材料用熱間圧延スタンドのロールを改修する方法であって、使用後または使用中にロールの表面を処理するロール改修方法に関する。

従来から知られているように、圧延製品製造用のロールは個々の用途に合わせたロール表面を備えている。例えば、熱間圧延用あるいは冷間圧延用のワークロールのロール表面は、圧延材料を確実に把持できるように、また圧延材料を所定表面に仕上げるように、所定の表面粗さにしてある。他のロール、例えばバックアップロールやストリップテンションロールなどは、それぞれの機能を確保できるように所定のロール表面を備えている。

ストリップ、板等の圧延製品の圧延中には高い圧力が発生するため、ロール表面には均一な付着皮膜が形成され、ロール使用期間が長くなると、圧延が正常に行なわれなくなったり、圧延不良が生じたりする。

特にアルミニウムストリップの熱間圧延時には、粘性のある付着物が生ずる。アルミニウムストリップの熱間圧延に用いるワークロールは表面に研削組織を形成して、圧延製品に所定の表面性状を付与すると共に、圧延材料を確実に把持してロールギャップ間でのスリップ発生を防止できるようにしてある。ロールの使用中には、酸化アルミニウム粒子やアルミニウム粒子、あるいは圧延材料である合金によっては酸化マグネシウム粒子やマグネシウム粒子が、研削組織の凹部に付着堆積する。これらの粒子は大きな圧延圧力の力で凹部内で押し潰され、凹部内を緻密かつ強固に充填する。そのため、ある程度以上の期間に渡って圧延に使用したロールは、ロール表面の研削組織が役に立たなくなっている。ロール表面に形成した付着皮膜はロール被膜とも呼ばれる。

ロール表面の研削組織が埋められてしまうと、種々の影響が生ずる。１つは、ロールが圧延材料を確実に把持できなくなってスリップが発生する。上記の粒子がロール表面に局部的に大きく集積して圧延ストリップの表面に圧痕を発生させる。場合によっては、粒子の集積物が押し潰されて粗大化し剥離すると、ストリップ表面にいわゆるピックアップとして残留する。

上記の各欠陥は、種々のアルミニウム合金の種々の圧延製品の熱間圧延中に種々の程度で発生する。

ロールは製造コストのかかる高価な製品なので、ロール表面にスケールが生成してもロール自体の交換はしないで、一旦取り外して表面の処理により改修する。改修を施すことにより、ロール表面が再生して所定の性状になり、再び使用可能な状態になる。従来知られているロール改修方法は、ロール表面を研削等により機械研削する方法である。この方法は、付着した汚染不純物と一緒にロール自体の材料もロール表面から明確に除去することにより新鮮なロール表面を現出させる。場合によっては、上記の機械研削後に、ロール表面に新たに被覆や硬化処理を施すこともある。

このように機械研削でロール材料自体を除去する改修を繰り返して施すとロール径が徐々に小さくなるので、改修を特定回数繰り返した時点でロールは最終的な減耗状態になって、改修しても再使用できなくなる。その理由は幾何学的な形状変化であるが、そればかりではなく、ロール内部に達すると材料強度等が不足する領域になり、再改修に適さなくなるためでもある。

これら従来のロール改修方法には種々の問題がある。その上、改修するにはロールを取り外して、新品または改修済のロールと交換する必要がある。そのため、圧延機を停止することになり、多大なコストを生ずる。更に、ロールを使用場所で改修することは一般にできないから、改修するロールを遠距離搬送しなくてはならない。また、機械研削でロールを手入れすると、高価なロールの寿命が短くなり易い。ここで特に着目すべき点は、例えば熱間圧延スタンドのワークロールは前述の現象のために週に何回も改修しなくてはならないことである。

もう１つの公知技術として、クリーニングブラシを用いて、取り付けられたままの状態のロールの表面をブラッシングし、これを望ましくは連続的に行い、アルミニウム材料の熱間圧延スタンドでのロール使用寿命を延長することが行なわれている。この方法は、ロール表面でのロール被膜の生成を少なくとも低減する効果はある。ここで用いるブラシは鋼製またはプラスチック製のブラシであり、長期に渡って用いるとロール表面が研磨（ポリッシング）と同様に変化し、圧延材料を確実に把持する性能が低下する。

本発明は、上記従来技術とその問題点に立脚し、簡便、迅速、低コストで、圧延製品製造用のロールを改修する方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明によれば、ロール表面を液体噴流で処理し、この液体噴流を生成する液体の圧力を約５０〜２５０ＭＰａ、望ましくは７０〜１５０ＭＰａに設定する。

ロール表面に蓄積した高度に圧縮された粒子および付着物を液体噴流でほとんど残留物無しに除去できるという驚異的な知見を得た。液体噴流でロール表面を処理することの大きな利点は、本来のロール表面がほとんど変化しないことであり、したがって改修でロール径が減少しなことである。また、液体噴流による処理では実際のロール表面がほとんど変化しないので、ロールの寸法が改修後も正確に保たれる。液体噴流による処理に対する制約は、寸法精度を確保しなくてはならない機械的な研削方法に比べて大幅に低減する。更に、液体噴流によるロール表面の処理は、研削（グラインディング）のような機械的な研削方法によるロール表面の処理に比べて、処理速度が大幅に速い。ただし、本発明の方法を従来の機械研削による方法と組み合わせて用いることもできる。

液体噴流を生成する際の液体の圧力を約５０〜２５０ＭＰａ、望ましくは７０〜１５０ＭＰａに設定したことにより、ロール表面の残留物および汚染物質を確実に除去できる。このような圧力を生成するには、機械駆動ピストン式ポンプ（プランジャーポンプ）を用いることが圧倒的に多いが、水圧式増圧機を用いることもある。

本発明の方法の第一の望ましい実施形態においては、ロール表面の処理を改修用の液体噴流のみで行なう。液体噴流によるロール表面の処理は極めて達成度が高いので、ブラシなどを用いて更に処理する必要がない。例えば、ロール表面の強度向上のために設けてある表面皮膜が液体噴流による処理後も保たれている。

本発明の方法において、液体噴流によるロール表面の処理を、ロールを組み付けた状態で行なうことにより、停止時間を短縮し運転の連続性を向上できるという利点が更に得られる。ロールを組み付けた状態で改修すれば、前述したように液体噴流によるロール表面の処理は速度が速いので、改修による圧延機の停止時間を著しく短縮できる。

本発明の処理を、圧延中に、連続的にまたは間欠的に行なえば、ロール改修による停止時間を完全に無くすことができる。

上記実施形態の変形として、圧延休止期間を活用して本発明の処理を行なうことができる。圧延休止期間は、圧延スタンドにインゴットを装入する等によって必ず発生するものである。この圧延休止期間を活用して本発明によるロール改修を行なうことができる。

いずれの実施形態においても、従来技術で行なわれているような鋼製またはプラスチック製のブラシによるロールのブラッシングを行なう必要はない。したがって、ロール表面が鋼製ブラシによる「研磨」を受けないので、ロールの有効寿命が更に延びる。

本発明の方法において液体として水を用いれば、環境適合性、運転安全性、処理コストの面で非常に望ましい。水を用いれば爆発安全性を問題無く確保できる。更に、改修処理で発生する廃水の処理は、従来の廃水処理を行なうだけでよいし、あるいは、熱間圧延のエマルジョン水循環系などの水循環系に加えてもよい。ただし、用途によっては、ロール表面処理用の液体噴流を生成するのに他の液体を用いることも原理的には可能である。水の品質は個々の用途に応じて調整する。特定の用途においては、洗浄力向上のためや、形上を変えるようなロール表面処理を行なうために、所定量の粒子を添加することも考えられる。

圧延製品製造用のロールを改修する本発明の方法を具体化して実行する種々の形態がある。この観点から、請求項１の特徴部分を参照し、実施例を以下に図面を参照して説明する。

図１に、アルミニウム合金用熱間圧延スタンドのワークロールの断面プロフィルを高倍率で模式的に示す。

図１の断面図において、実際のロール材料１をハッチングで示してある。本実施例のロールは鋼製ロールである。他の用途では、例えば鋳鉄製ロールも用いられる。図に明示したように、ロールの輪郭はスケール内にあって多数の隆起部２と窪み部３がある。ロール材料１に設けられた隆起部２と窪み部３は、これら全体として粗さを構成し、既に述べたように、特に圧延材料をロールで確実に把持するためと圧延材料に所定の表面形態を付与するためのものである。これは、隆起部２および窪み部３と、圧延中のアルミニウムストリップとの間に生起される摩擦による力の伝達によって行なわれる。

図１には更に、ロール表面に形成したクロムめっき層４も示してある。このクロムめっき層４は全面に施されていて、ロール表面の硬さを高めることで隆起部２の耐久性を向上させている。

図１に示したロール表面は、既にかなり使い込まれたロールのものである。アルミニウムストリップの熱間圧延中に、このロールが用いられている過程で、大きな圧延加圧力によって酸化アルミニウム粒子およびアルミニウム粒子が押し潰されて付着堆積物５となり窪み部３に蓄積している。図から分かるように、付着堆積物５は既に窪み部３の一部を覆っており、そのためロール表面と圧延材料との接触係合が少なくなっている。その結果、ロールのスリップが起こるし、付着堆積物５が脱落して圧延材料の表面に転写され、付着堆積物５の蓄積が点々と発生して圧延材料の表面に刻印が多数発生するようになる。

欠陥の無い圧延製品を製造するためには、図１に示したようなロール表面は改修しなくてはならない。本発明の方法によれば、図２に示すように、ロール表面を液体噴流（液体ジェット）で処理する。アルミニウム用の熱間圧延スタンドのワークロールについては、上記の液体として水を用いることが望ましい。それは、熱間圧延自体に水と油のエマルジョンを用いているので、水を用いても熱間圧延工程に対して異物の導入にはならないからである。

図６に示したロール６は、ある期間使用した後の状態を示しており、図１の付着堆積物５から成るロールスケール７が生成しており、これを改修処理によって除去しなくてはならない。

本発明の方法によれば、噴流ランス１０から噴出する液体噴流９によってロール表面８を処理することにより改修を行なう。液体噴流９で処理済の表面領域１１では、ロールスケールが除去されている。

図２に示した本発明の改修はロール６を組み付けた状態でも取り外した状態でも行なえる。また、噴流ランス１０の制御は手動でも自動でもよい。必要な時点で直ちに、ロール表面８上を所定経路で噴流ランス１０を自動案内する装置を圧延スタンド内に位置決めして、ロール６の改修を行なってロールスケールを除去することは合理的である。これは圧延実行中にも可能である。

アルミニウム合金用の熱間圧延スタンドのワークロールを本発明により改修した場合、下記の諸点が注目される。すなわち、従来の研削による改修を行なったロールの粗さは、使用の過程で、スリップなどの問題が起きるまでに約５５％低下した。本発明により水噴流でロール表面を処理した場合には、初期値の約９５％まで粗さが向上した。これにより、圧延欠陥を発生させずに更にロールを使用できる。

上記の改修においては、水噴流の圧力を約２００ＭＰａとし、粒子は添加しなかった。

上記の実施例すなわちアルミニウムの熱間圧延用ワークロールの場合は、本発明の方法により多数回の改修を行なった後に、従来の改修法すなわち研削（グラインディング）等の機械的研削とその後のクロム処理を行なって、ロール表面を基本的に改修する必要がある。この従来方法の改修は、本発明により多数回の改修を行なった場合に必要である。

本発明は、簡便、迅速、低コストで、圧延製品製造用のロールを改修する方法を提供する。

図１は、ワークロールのロール表面近傍の高倍率断面図である。 図２は、本発明の方法により改修中のロールの斜視図である。

Claims (7)

1. 圧延製品製造用アルミニウム材料用熱間圧延スタンドのロールを改修する方法であって、使用後または使用中にロールの表面を処理するロール改修方法において、
   上記ロール表面の処理を液体噴流によって行い、該液体噴流を生成する液体の圧力を５０〜２５０ＭＰａに設定することを特徴とする熱間圧延ロールの改修方法。
2. 請求項１において、上記液体噴流を生成する液体の圧力を７０〜１５０ＭＰａに設定することを特徴とする熱間圧延ロールの改修方法。
3. 請求項１または２において、上記ロール表面の処理を改修用の液体噴流のみで行なうことを特徴とする方法。
4. 請求項１から３までのいずれか１項において、液体噴流による上記ロール表面の処理をロールを組み付けた状態で行なうことを特徴とする方法。
5. 請求項４において、上記処理を、圧延中に、連続的にまたは間欠的に行なうことを特徴とする方法。
6. 請求項４において、上記処理を、圧延休止期間中に行なうことを特徴とする方法。
7. 請求項１から６までのいずれか1項において、上記液体として水を用いることを特徴とする方法。

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