JP4521208B2 - オンラインロールグラインダ装置およびその研削方法 - Google Patents

Description

本発明は、金属材料などの圧延機における摩耗したロールを圧延作業中に研削するオンラインロールグラインダ装置およびその研削方法に関する。

一般に、圧延機においては圧延本数の増加に伴いワークロールと圧延材が接触する領域でロールの摩耗が進展する。

このワークロールの部分的摩耗による圧延材の形状悪化を防ぐため、通常、幅広の圧延材から圧延して徐々に幅の狭い圧延材に移行するという圧延スケジュールで圧延し、所定の本数を圧延した後、圧延を休止してワークロールを交換している。なお、摩耗したワークロールはオフラインで所要のプロフィルになるように研削される。

オンラインロールグラインダ装置は、上述したワークロール交換までの圧延本数を増加させることによる生産性の向上と圧延材の品質向上とを目的とし、圧延中にワークロールを研削するものである。

図３は、オンラインロールグラインダ装置の１例を示す概略図である。図３に示すように、砥石２はワークロール１の表面に対向し、図示しない押付けシリンダによりワークロール１の軸と直角な方向に進退自在に砥石ホルダ４に設置されている。プロフィル検出器３は、砥石ホルダ４の外側に設置されている。砥石ホルダ４はケーシング５に取り付けられている。ケーシング５は支持軸６に沿ってワークロール１の軸と並行な方向に往復移動自在に取り付けられている。

従来のオンラインロールグラインダ装置では、例えばホットストリップミルの場合においては、数式モデルを用いてワークロールの摩耗プロフィルを予想して研削したい領域のみ砥石を押付けて研削する方法（例えば、下記特許文献１を参照）がとられていた。

また、下記特許文献２には、オンラインロールグラインダ装置にロールプロフィルを計測する検出器を装備した上で、実測したロールプロフィルと目標ロールプロフィルとの差を研削するロール研削方法が記載され、下記特許文献３には、最適ロールプロフィル演算装置を装備した上での同様のロール研削方法が記載されている。

図４は、下記特許文献３に開示されたオンラインロールグラインダ装置におけるロール研削方法に係るロールプロフィル演算制御装置のブロック図である。図４に示す様に、ロールプロフィル演算装置１０は、ロールプロフィル検出器３（図３参照）によるロールプロフィルの検出結果に基づいて実測ロールプロフィルを演算していると共に、前記実測ロールプロフィル（演算処理信号Ｓ１）をセットアップ計算機１１およびロール研削量演算装置１３へ伝送している。セットアップ計算機１１は、入力された前記実測ロールプロフィル信号Ｓ１と、圧延状況の経過に伴って変化するワークロールの摩耗、サーマルクラウン、及び圧延時に生じるワークロールの扁平等の圧延条件を合わせて管理・演算していると共に、これらの圧延条件（演算処理信号Ｓ２）を最適ロールプロフィル演算装置１２に伝送している。

最適ロールプロフィル演算装置１２では、前記圧延条件に基づいて最適ロールプロフィルを演算し、これを目標ロールプロフィル（演算処理信号Ｓ３）としてロール研削量演算装置１３に伝送する。ロール研削量演算装置１３は、ロールプロフィル演算装置１０から伝送された実測ロールプロフィル信号Ｓ１と前記目標ロールプロフィル信号Ｓ３から各砥石２の研削区間および最適研削開始位置・終了位置等の研削条件を演算し、研削制御装置１４に伝送（演算処理信号Ｓ４）している。研削制御装置１４は前記研削条件信号Ｓ４に基づき研削装置を制御し、最適形状である目標ロールプロフィルとなるよう砥石２によって研削している。ただし、この研削制御装置１４による研削では、ワークロールの各部位が圧延ラインのセンターＬ１位置を基準にした目標ロールプロフィルとなるまでの研削量（研削時間）を制御している。

尚、計測を行う場合に研削も同時に行うと計測中にワークロール１表面に対し研削された個所と研削されていない個所とが存在し正確な計測が行えない。そのため、計測と研削は別々のタイミングで行っている。つまり、計測中に研削は実施できない。また、計測中であっても圧延によりワークロール１の摩耗は進展する。よって、圧延によるワークロール１の摩耗の進展が早い場合は、目標ロールプロフィルを維持するため、計測を行うことにより研削ができなくなるタイミングを減らして、できるだけ研削の回数を増やす必要がある。

そこで、適正な間隔で行えるように計測のタイミングを調整している（例えば計測と研削の実施回数割合を１：５としている）。

このため研削だけを続けて行う場合（計測ピッチ間）が発生し、この時には、予想ロールプロフィル演算装置１５により、セットアップ計算機１１から伝送される圧延条件信号Ｓ２から予想ロールプロフィルを求め、前記予想ロールプロフィル（演算処理信号Ｓ５）を切替え装置１７を介してロール研削量演算装置１３に伝送する。ロール研削量演算装置１３は、最適ロールプロフィル演算装置１２から伝送された目標ロールプロフィル信号Ｓ３と、予想ロールプロフィル演算装置１５から伝送された予想ロールプロフィル信号Ｓ５とから各砥石２の研削区間および最適研削開始位置・終了位置等の研削条件を演算し、研削制御装置１４に伝送（演算処理信号Ｓ４）している。研削制御装置１４は前記研削条件信号Ｓ４に基づき研削装置を制御し、最適形状である目標ロールプロフィルとなるよう砥石２によって研削している。

セットアップ計算機１１で管理・演算される摩耗は、摩耗予想計算（例えば、特許文献４を参照）に基づき求められているが、そこではワークロールの中心位置からワークロールの軸方向にずれて配置される圧延材の蛇行が考慮されていないため、ワークロールの摩耗量は常に圧延ラインのセンターに対し対称に演算されている。このため、上述したセットアップ計算機１１の摩耗から予想ロールプロフィル演算装置１５で求められる予想ロールプロフィルは圧延ラインのセンターに対し対称となる。例えば、図５に示す様に、圧延材２０が蛇行しない場合は、ワークロール１の実際の摩耗量は圧延ラインのセンターＬ１に対し対称となり（図５（ａ））、ワークロール１の摩耗部２１のセンターＬ２と圧延ラインのセンターＬ１とは一致する（図５（ｂ））。そのため、摩耗予想計算に基づく予想ロールプロフィル２２のセンターＬ３と摩耗部２１のセンターＬ２とは一致しワークロール軸方向でのズレはなく（図５（ｃ））、目標ロールプロフィル２３となる研削指令２４に基づく研削を行っても、ワークロール１の軸方向のズレは発生せず、ワークロール１が目標ロールプロフィル２３となる（図５（ｄ））。

特開平１１−２８５７１３号公報 特願昭６３−７３２７４号公報 特願平５−３１７８１号公報 特願２０００−３０５４１４号公報

しかし、実際には何らかの原因で圧延材が蛇行する場合があるため、その場合のワークロールの摩耗量は圧延ラインのセンターに対し対称とならない。例えば、図６に示す様に、圧延材２０が蛇行する場合は、ワークロール１の実際の摩耗量は圧延材ラインのセンターＬ１に対し対称とならず（図６（ａ））、ワークロール１の摩耗部２１のセンターＬ２と圧延ラインのセンターＬ１は一致しない（図６（ｂ））。そのため、摩耗予想計算に基づく予想ロールプロフィル２２のセンターＬ３と摩耗部２１のセンターＬ２とのズレが生じ（図６（ｃ））、目標ロールプロフィル２３となる研削指令２４に基づく研削を行った時に、ワークロール１の表面を基準にして研削するため、ワークロール１に目標ロールプロフィル２３となるまで研削しなかったハイスポット８や目標ロールプロフィル２３よりもさらに研削したロースポット９が生じる（図６（ｄ））。その結果、圧延材に形状不良が発生してしまうという問題がある。

本発明は、前述した問題に鑑み提案されたもので、研削後のワークロールプロフィルと目標ロールプロフィルとの差を可及的に低減することができるオンラインロールグラインダ装置およびその研削方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決する第１の発明に係るオンラインロールグラインダ装置は、圧延機のワークロールの表面に近接して設けられ、前記ワークロールのロールプロフィルを計測する検出手段と、前記検出手段によるロールプロフィルの計測結果に基づいて実測ロールプロフィルを演算するロールプロフィル演算手段と、圧延条件に基づいて最適ロールプロフィルを演算する最適ロールプロフィル演算手段と、圧延により変化するロール形状を予想する予想ロールプロフィル演算手段と、前記最適ロールプロフィルまたは前記予想ロールプロフィルに基づきロール研削量を演算するロール研削量演算手段と、前記ロール研削量に基づき、ワークロール軸方向に往復運動可能な駆動機構を備えた１以上の砥石を前記ワークロールの表面に押付けることによりロールを研削する研削装置とを有するオンラインロールグラインダ装置において、前記実測ロールプロフィルに基づくワークロールにおける摩耗部のセンターと圧延ラインのセンターとの偏位を演算すると共に、前記偏位を、前記最適ロールプロフィル演算手段または前記予想ロールプロフィル演算手段に伝送するセンター偏位演算手段を設けたことを特徴とする。

上述した課題を解決する第２の発明に係るオンラインロール研削方法は、圧延機のワークロールのロールプロフィルを計測し、計測された実測ロールプロフィルに基づいてロールプロフィルを演算し、圧延条件に基づいて最適ロールプロフィルを演算する一方、圧延により変化するロール形状を予想して予想ロールプロフィルを演算し、前記最適ロールプロフィルまたは前記予想ロールプロフィルに基づいてロール研削量を演算し、前記ロール研削量に基づいて、砥石を前記ワークロールの表面に押付けて研削するオンラインロール研削方法において、前記実測ロールプロフィルに基づく前記ワークロールにおける摩耗部のセンターと圧延ラインのセンターとの偏位を演算し、前記偏位に基づいて前記最適ロールプロフィルまたは前記予想ロールプロフィルを演算することを特徴とする。

第１の発明に係るオンラインロールグラインダ装置によれば、圧延機のワークロールの表面に近接して設けられ、前記ワークロールのロールプロフィルを計測する検出手段と、前記検出手段によるロールプロフィルの計測結果に基づいて実測ロールプロフィルを演算するロールプロフィル演算手段と、圧延条件に基づいて最適ロールプロフィルを演算する最適ロールプロフィル演算手段と、圧延により変化するロール形状を予想する予想ロールプロフィル演算手段と、前記最適ロールプロフィルまたは前記予想ロールプロフィルに基づきロール研削量を演算するロール研削量演算手段と、前記ロール研削量に基づき、ワークロール軸方向に往復運動可能な駆動機構を備えた１以上の砥石を前記ワークロールの表面に押付けることによりロールを研削する研削装置とを有するオンラインロールグラインダ装置において、前記実測ロールプロフィルに基づくワークロールにおける摩耗部のセンターと圧延ラインのセンターとの偏位を演算すると共に、前記偏位を、前記最適ロールプロフィル演算手段または前記予想ロールプロフィル演算手段に伝送するセンター偏位演算手段を設けたことにより、前記偏位を前記最適ロールプロフィル及び前記予想ロールプロフィルに反映させて前記ワークロールを研削することができるので、圧延材の蛇行の有無に関わらず、研削後の実際のワークロールのロールプロフィルと目標とするワークロールの目標ロールプロフィルとの誤差を可及的に低減することができる。

第２の発明に係るオンラインロール研削方法によれば、圧延機のワークロールのロールプロフィルを計測し、計測された実測ロールプロフィルに基づいてロールプロフィルを演算し、圧延条件に基づいて最適ロールプロフィルを演算する一方、圧延により変化するロール形状を予想して予想ロールプロフィルを演算し、前記最適ロールプロフィルまたは前記予想ロールプロフィルに基づいてロール研削量を演算し、前記ロール研削量に基づいて、砥石を前記ワークロールの表面に押付けて研削するオンラインロール研削方法において、前記実測ロールプロフィルに基づく前記ワークロールにおける摩耗部のセンターと圧延ラインのセンターとの偏位を演算し、前記偏位に基づいて前記最適ロールプロフィルまたは前記予想ロールプロフィルを演算することにより、圧延材の有無に関わらず、研削後の実際のワークロールのロールプロフィルと目標とするワークロールの目標ロールプロフィルとの誤差を可及的に低減することができる。

以下に、本発明に係るオンラインロールグラインダ装置およびその研削方法を実施するための最良の形態を実施例に基づき具体的に説明する。

図１は、本発明の第１の実施例に係るオンラインロールグラインダ装置におけるオンラインロール研削方法を実現するロールプロフィル演算制御装置のブロック図であり、図２は、実測したロールプロフィルと目標ロールプロフィルから演算した研削指令との関係を示す説明図である。

図１に示す様に、本発明の第１の実施例に係るオンライングラインダ装置におけるロールプロフィル演算制御装置は、ロールプロフィル演算手段としてのロールプロフィル演算装置１０、セットアップ計算手段としてのセットアップ計算機１１、最適ロールプロフィル演算手段としての最適ロールプロフィル装置１２、ロール研削量演算手段としてのロール研削量演算装置１３、研削制御手段としての研削制御装置１４、予想ロールプロフィル演算手段としての予想ロールプロフィル演算装置１５、センター偏位演算手段としてのセンター偏位演算装置１６および切替え手段としての切替え装置１７，１８を有する。

ロールプロフィル検出器３（図３参照）により実際のロールプロフィルを計測した場合、ロールプロフィル演算装置１０は、ロールプロフィル検出器３によるロールプロフィルの検出結果に基づいて実測ロールプロフィルを演算すると共に、前記実測ロールプロフィル（演算処理信号Ｓ１）をセットアップ計算機１１およびロール研削量演算装置１３へ伝送する。

セットアップ計算機１１は、入力された前記実測ロールプロフィル信号Ｓ１と、圧延状況の経過に伴って変化するワークロールの摩耗、サーマルクラウン、及び圧延時に生じるワークロールの扁平等の圧延条件を合わせて管理・演算すると共に、これらの圧延条件（演算処理信号Ｓ２）を最適ロールプロフィル演算装置１２に伝送する。

また、セットアップ計算機１１は、実測ロールプロフィル信号Ｓ１をセンター偏位演算装置１６に伝送する。尚、図示しないが、実測ロールプロフィル信号Ｓ１をロールプロフィル演算装置１０からセンター偏位演算装置１６に直接伝送してもかまわない。

センター偏位演算装置１６は、伝送された実測ロールプロフィル信号Ｓ１から摩耗部２１のセンターＬ２（図２（ｂ）参照）を演算すると共に、この摩耗部２１のセンターＬ２と予め入力された圧延ラインのセンターＬ１との偏位ΔＬ（図２（ｂ）参照）を演算し、センター偏位信号Ｓ６として最適ロールプロフィル演算装置１２に伝送する。

最適ロールプロフィル演算装置１２は、前記圧延条件に基づいて最適ロールプロフィルを演算すると共に、センター偏位信号Ｓ６に基づいて最適ロールプロフィルのセンターをＬ２に修正する。これを目標ロールプロフィル（演算処理信号Ｓ３）としてロール研削量演算装置１３に伝送する。

ロール研削量演算装置１３は、ロールプロフィル演算装置１０から伝送された実測ロールプロフィル信号Ｓ１と前記目標ロールプロフィル信号Ｓ３から各砥石２の研削区間および最適研削開始位置・終了位置等の研削条件を演算し、研削制御装置１４に伝送（演算処理信号Ｓ４）する。

研削制御装置１４は、前記研削条件信号Ｓ４による研削指令２４に基づき研削装置を制御して、砥石２によりワークロール１を研削している。よって、ワークロール１が、最適形状である目標ロールプロフィル２３となる（図２（ｄ）参照）。

計測ピッチ間の場合、セットアップ計算機１１は、実測によって蓄積された実測ロールプロフィル信号Ｓ１と、圧延状況の経過に伴って変化するワークロールの摩耗、サーマルクラウン、及び圧延時に生じるワークロールの扁平等の圧延条件に合わせて管理・演算すると共に、これらの信号Ｓ２を最適ロールプロフィル演算装置１２および予想ロールプロフィル演算装置１５に伝送する。

最適ロールプロフィル演算装置１２は、前記圧延条件等の信号Ｓ２に基づいて最適ロールプロフィルを演算すると共に、実測ロールプロフィル信号Ｓ１から計算しておいたセンター偏位信号Ｓ６に基づいて最適ロールプロフィルのセンターＬ２を修正し、これを目標ロールプロフィル信号Ｓ３としてロール研削演装置１３に伝送する。

一方、予想ロールプロフィル演算装置１５は、セットアップ計算機１１から伝送された信号Ｓ２に基づき実測のロールプロフィルに代わる予想ロールプロフィルを演算すると共に、切替え装置１８を介して実測ロールプロフィル信号Ｓ１から計算しておいたセンター偏位信号Ｓ６に基づいてロールプロフィルの摩耗部のセンターＬ３を修正し、これを予想ロールプロフィル信号Ｓ５として切替え装置１７を介してロール研削量演算装置１３に伝送する。

ロール研削量演算装置１３は、予想ロールプロフィル演算装置１５から伝送された予想ロールプロフィル信号Ｓ５と前記目標ロールプロフィル信号Ｓ３から各砥石２の研削区間および最適研削開始位置・終了位置等の研削条件を演算し、研削制御装置１４に伝送（演算処理信号Ｓ４）する。

研削制御装置１４は前記研削条件信号Ｓ４による研削指令２４に基づき研削装置を制御して、砥石２によりワークロール１を研削する。よって、ワークロール１は、最適形状である目標ロールプロフィル２３となる（図２（ｄ）参照）。

以上説明したように本発明によれば、ワークロールの摩耗部のセンターと圧延ラインのセンターとの偏位を演算する機能、前記偏位に基づいて最適ロールプロフィルおよび予想ロールプロフィルとを演算する機能とを追加することにより、圧延材２０が蛇行し、圧延ラインのセンターから偏位してワークロール１が摩耗しても直ちに対応でき、ワークロール１にハイスポット８やロースポット９が生じることがない。つまり、研削後の実際のワークロール１のロールプロフィルと目標とするワークロール１の目標ロールプロフィルとの誤差を可及的に低減させることができる。

本発明の第１の実施例に係るオンラインロールグラインダ装置におけるオンラインロール研削方法を実現するロールプロフィル演算制御装置のブロック図である。 実測したロールプロフィルと目標ロールプロフィルから演算した研削指令との関係を示す説明図である。 オンラインロールグラインダ装置におけるロール研削装置の概略図である。 従来のオンラインロールグラインダ装置におけるオンラインロール研削方法を実現するロールプロフィル演算制御装置のブロック図である。 圧延在が蛇行しない場合の実測したロールプロフィルと目標ロールプロフィルから演算した研削指令との関係を示す説明図である。 圧延在が蛇行した場合の実測したロールプロフィルと目標ロールプロフィルから演算した研削指令との関係を示す説明図である。

符号の説明

１ ワークロール
２ 砥石
３ ロールプロフィル検出器
４ 砥石ホルダ
５ ケーシング
６ 支持軸
７ 目標ロールプロフィル
８ ハイスポット
９ ロースポット
１０ ロールプロフィル演算装置
１１ セットアップ計算機
１２ 最適ロールプロフィル演算装置
１３ ロール研削量演算装置
１４ 研削制御装置
１５ 予想ロールプロフィル演算装置
１６ センター偏位演算装置
１７，１８ 切替え装置

Claims (2)

1. 圧延機のワークロールの表面に近接して設けられ、前記ワークロールのロールプロフィルを計測する検出手段と、前記検出手段によるロールプロフィルの計測結果に基づいて実測ロールプロフィルを演算するロールプロフィル演算手段と、圧延条件に基づいて最適ロールプロフィルを演算する最適ロールプロフィル演算手段と、圧延により変化するロール形状を予想する予想ロールプロフィル演算手段と、前記最適ロールプロフィルまたは前記予想ロールプロフィルに基づきロール研削量を演算するロール研削量演算手段と、前記ロール研削量に基づき、ワークロール軸方向に往復運動可能な駆動機構を備えた１以上の砥石を前記ワークロールの表面に押付けることによりロールを研削する研削装置とを有するオンラインロールグラインダ装置において、
   前記実測ロールプロフィルに基づくワークロールにおける摩耗部のセンターと圧延ラインのセンターとの偏位を演算すると共に、前記偏位を、前記最適ロールプロフィル演算手段または前記予想ロールプロフィル演算手段に伝送するセンター偏位演算手段を設けたことを特徴とするオンラインロールグラインダ装置。
2. 圧延機のワークロールのロールプロフィルを計測し、計測された実測ロールプロフィルに基づいてロールプロフィルを演算し、圧延条件に基づいて最適ロールプロフィルを演算する一方、圧延により変化するロール形状を予想して予想ロールプロフィルを演算し、前記最適ロールプロフィルまたは前記予想ロールプロフィルに基づいてロール研削量を演算し、前記ロール研削量に基づいて、砥石を前記ワークロールの表面に押付けて研削するオンラインロール研削方法において、
   前記実測ロールプロフィルに基づく前記ワークロールにおける摩耗部のセンターと圧延ラインのセンターとの偏位を演算し、前記偏位に基づいて前記最適ロールプロフィルまたは前記予想ロールプロフィルを演算することを特徴とするオンラインロール研削方法。
   

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