JP4715095B2 - Online roll grinder and grinding method of work rolls using the same - Google Patents
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Description
本発明は、オンラインロールグラインダおよびそれを用いた圧延機ワークロールの研削方法に関する。 The present invention relates to an on-line roll grinder and a rolling mill work roll grinding method using the same.
金属板(金属帯を含む、以下同じ)、中でも、帯鋼に代表される薄鋼板は、溶製後、鋳造されてスラブにされ、しかる後、熱間圧延、冷間圧延を経て製造され、あるいは更に鍍金処理を施される等する。 Metal plates (including metal strips, the same shall apply hereinafter), in particular, thin steel plates typified by strips, are cast and made into slabs after melting, and then manufactured through hot rolling and cold rolling, Alternatively, a plating process is further performed.
図1は従来から多くある熱間圧延ライン4の設備列の一例を示す。加熱炉5により1000〜1300℃に加熱された厚み150〜300mmの金属材料(以下、被圧延材6)は、例えばR1〜R3の3スタンドの粗圧延機群7、例えばF1〜F7の7スタンドの仕上圧延機群10により厚み1〜25mmまで圧延されて薄く延ばされる。
FIG. 1 shows an example of an equipment row of a hot rolling line 4 that has been conventionally used. A 150 to 300 mm thick metal material (hereinafter referred to as the material to be rolled 6) heated to 1000 to 1300 ° C. by the
数百〜千数百℃の高温の被圧延材6を圧延する熱間圧延における圧延機の上下ワークロール14、15(以下、ロール)は、高温の被圧延材6と接触する際の熱負荷と摩擦力により、被圧延材6との接触部分において、ロール表面が摩耗する。この摩耗は、被圧延材6に各種の幅があることに伴って、何本もの被圧延材6を圧延するうちに、被圧延材6との接触頻度の高いロール14、15の胴長方向中央域と接触頻度の低い胴長方向両端域との大体の境界部分に段差ができるような進展のしかたをするが、ロール14、15の表層に発生した段差が被圧延材6に転写しない様、ロール14、15の胴長方向両端域を研削して胴長方向中央域との段差を解消し、平坦化することを目的に、特許文献1、特許文献2、特許文献3等のように、熱間圧延操業を継続しつつロールを圧延機内で研削する、オンラインロールグラインダ11が熱間圧延ラインにおける仕上圧延機10の後段スタンド(全6乃至7スタンドのうちの後方3スタンドを指す)に対し、実用化されてきている。
The upper and lower work rolls 14 and 15 (hereinafter referred to as rolls) of a rolling mill in hot rolling that rolls a high-temperature rolled
又、ロールの胴長方向両端域を研削するだけでなく、被圧延材6との接触頻度の高いロール14、15の胴長方向中央域においても摩耗量のばらつきによる段差を平坦化するために、ロール14、15の胴長方向中央域を研削する技術も実用化されてきている。
In addition to grinding both ends in the body length direction of the roll, in order to flatten the level difference due to variation in wear amount in the center area in the body length direction of the
図において、1はビジネスコンピュータ、2はプロセスコンピュータ、3は制御装置、8はデスケーリング装置、9はクロップシャー、12は冷却ゾーン、13はコイラーである。 In the figure, 1 is a business computer, 2 is a process computer, 3 is a control device, 8 is a descaling device, 9 is a crop shear, 12 is a cooling zone, and 13 is a coiler.
しかし、先に述べた従来のオンラインロールグラインダを用いても、ビルドアップ、ロースポット、ハイスポットと呼ばれる熱間圧延後の製品金属帯の厚みが幅方向に平坦でないことに起因する不良の問題は解消されていない。また、オンラインロールグラインダを用いることによって、逆にこうした不良が頻発する場合があることがわかってきており、問題となってきていた。このような場合には、オンラインロールグラインダを不使用とせざるを得ず、ロール表面の摩耗による段差が被圧延材に転写しない様、ロールを頻繁に交換する必要が生じたり、同じロールを用いて圧延する本数が、ある本数を超える場合に、被圧延材の幅接続を広幅から狭幅に移行する場合だけに制限せざるを得ず、操業上の大きな制約になっていた。 However, even if the conventional online roll grinder described above is used, the problem of defects caused by the thickness of the product metal strip after hot rolling called build-up, low spot, and high spot is not flat in the width direction is It has not been resolved. Further, it has been found that the use of an on-line roll grinder may frequently cause such defects, which has been a problem. In such a case, the on-line roll grinder must be not used, and it is necessary to change the roll frequently so that the step due to wear on the roll surface is not transferred to the material to be rolled, or the same roll is used. When the number of rolls exceeds a certain number, the width connection of the material to be rolled must be limited only to a transition from a wide width to a narrow width, which is a significant operational limitation.
本発明の課題は、オンラインロールグラインダでの研削によって生じる圧延後の製品金属帯の厚みが幅方向に平坦でない不良の発生を抑制し、ロールを頻繁に交換する必要を無くし、被圧延材の幅接続の制限を緩和乃至撤廃することで、操業上の制約を緩和して、大幅な生産性向上、ロールのランニングコスト低減を図ることにある。 An object of the present invention is to suppress the occurrence of defects in which the thickness of a rolled product metal band caused by grinding with an on-line roll grinder is not flat in the width direction, eliminates the need to frequently replace the roll, and reduces the width of the material to be rolled. By relaxing or eliminating the connection restrictions, it is possible to relieve operational restrictions, and to significantly improve productivity and reduce roll running costs.
本発明は、砥石、砥石の回転装置、及び、砥石を圧延機のワークロールに押し付ける押付装置を備えた研削ユニットと、該研削ユニットを前記ワークロールの胴長方向に移動させるオシレート装置と、を有するオンラインロールグラインダにおいて、前記押付装置が油圧シリンダであり、該油圧シリンダの油圧配管のヘッド側に油だまり、ロッド側にアキュムレータを設置し、更に、前記押付装置の押付方向の機械抵抗を下記式の範囲内とすることにより、前記課題を解決したものである。 The present invention includes a grindstone, a grindstone rotating device, a grinding unit including a pressing device that presses the grindstone against a work roll of a rolling mill, and an oscillating device that moves the grinding unit in the body length direction of the work roll. In the online roll grinder, the pressing device is a hydraulic cylinder, an oil sump is installed on the head side of the hydraulic piping of the hydraulic cylinder, an accumulator is installed on the rod side, and the mechanical resistance in the pressing direction of the pressing device is expressed by the following formula: The above-mentioned problem is solved by setting the value within the range.
又、本発明は、砥石、砥石の回転装置、及び、砥石を圧延機のワークロールに押し付ける押付装置を備えた研削ユニットと、該研削ユニットを前記ワークロールの胴長方向に移動させるオシレート装置と、を有するオンラインロールグラインダにおいて、前記押付装置が油圧シリンダであり、更に、回転装置と砥石をつなぐ連結軸にスプラインを備え、前記油圧シリンダのシールを樹脂製とすると共に、前記スプラインをボールスプラインとし、更に、前記油圧シリンダの油圧配管のヘッド側に油だまり、ロッド側にアキュムレータを設置したものである。 The present invention also provides a grinding unit comprising a grindstone, a grindstone rotating device, and a pressing device that presses the grindstone against a work roll of a rolling mill, and an oscillating device that moves the grinding unit in the body length direction of the work roll. In the on-line roll grinder, the pressing device is a hydraulic cylinder, the connecting shaft that connects the rotating device and the grindstone is provided with a spline, the seal of the hydraulic cylinder is made of resin, and the spline is a ball spline. Further, the oil is accumulated on the head side of the hydraulic piping of the hydraulic cylinder, and the accumulator is installed on the rod side .
又、前記油圧シリンダに位置センサを設置したものである。 Also, it is obtained by installing the position sensor to the hydraulic cylinder.
本発明は、又、前記研削ユニットがワークロールの胴長方向に複数設置されたオンラインロールグラインダを用いて、隣り合う研削ユニットのロール胴長方向研削範囲のラップ量を5〜10mmとすることを特徴とするオンラインロールグラインダによる圧延機ワークロールの研削方法を提供するものである。 In the present invention, the lap amount in the roll body length direction grinding range of adjacent grinding units is set to 5 to 10 mm using an online roll grinder in which a plurality of the grinding units are installed in the body length direction of the work roll. A rolling mill work roll grinding method using an on-line roll grinder is provided.
本発明によれば、オンラインロールグラインダでのロールの研削によって生じる圧延後の製品金属帯の厚みが幅方向に平坦でない不良の発生を抑制し、ロールを頻繁に交換する必要を無くし、被圧延材の幅接続の制限の緩和乃至撤廃による大幅な生産性向上、ロールのランニングコスト低減を図れる。 According to the present invention, it is possible to suppress the occurrence of defects in which the thickness of the product metal strip after rolling caused by grinding of the roll in the online roll grinder is not flat in the width direction, eliminating the need to frequently replace the roll, and the material to be rolled This can greatly improve productivity and reduce the running cost of rolls by relaxing or eliminating restrictions on the width connection.
先述の図1に従来から多くある熱間圧延ライン4の設備列の一例を示した。本発明を適用すべき熱間圧延ラインは必ずしもこれに限るものではなく、本発明は、熱間圧延ラインのみならず、冷間圧延ラインにも適用できるが、便宜上、図1に示す熱間圧延ライン4を対象とした場合を例に、以下に本発明に至る経緯について説明する。 One example of the equipment row of the hot rolling line 4 that has been conventionally used in FIG. 1 is shown. The hot rolling line to which the present invention is to be applied is not necessarily limited to this, and the present invention can be applied not only to the hot rolling line but also to the cold rolling line. Taking the case of the line 4 as an example, the background to the present invention will be described below.
仕上圧延機群10の後方4スタンド(図1の例ではF4〜F7)にオンラインロールグラインダ11が設置されている。
On-line roll grinders 11 are installed at the four rear stands (F4 to F7 in the example of FIG. 1) of the finish
図2はオンラインロールグラインダ11の構造を示している。上下のロール14、15それぞれに対し、ロール胴長方向に2個の研削ユニット17を設けている。該研削ユニット17はセパレータ18により結合され、オシレート装置19により、研削ユニット17、セパレータ18一体にてロール胴長方向に移動する。2個の研削ユニット17は、それぞれロール胴長の中央部を境に片側ずつを研削し、ロール胴長の全範囲を研削する。
FIG. 2 shows the structure of the online roll grinder 11. For each of the upper and
図3は研削ユニット17の構造を示す図である。研削ユニット17は、砥石20、押付装置21、回転装置22から構成される。回転装置22により砥石20を回転しつつ押付装置21のロッド21Rにより砥石20をロール14または15に押し付けることでロール14又は15の研削を実施する。
FIG. 3 is a view showing the structure of the grinding unit 17. The grinding unit 17 includes a
回転装置22と砥石20とをつなぐ連結軸23は、図3の右側に示したA−A断面で見るとわかる通り、スプライン(26)と呼ばれる溝加工を施した形状をしており、回転装置側の軸24と砥石20側の軸25がスプライン部でかみあうことにより、回転装置22と砥石20の間の距離が変わっても、軸方向に互いに位置がずれ、回転方向の力を砥石20に伝えることができる。
The connecting shaft 23 that connects the rotating device 22 and the
押付装置21は油圧シリンダを用いており、砥石ホルダ27を油圧シリンダにより前後させる。 The pressing device 21 uses a hydraulic cylinder, and moves the grindstone holder 27 back and forth with the hydraulic cylinder.
砥石ホルダ27と砥石20の間には軸受28が設置してあり、砥石20を回転させながら、押し付けが可能となっている。また、油圧シリンダのシール部29にはゴム製のUパッキンが使用されている。
A
押付装置21は必ずしも油圧シリンダでなくても、サーボモータ、ステッピングモータ等、砥石20のロール14、15への押付と、押付方向の位置決めが可能なアクチュエータであれば、どのようなものでも良いが、油圧シリンダが構造簡単で設置スペースも小さくて済むため最も好ましい。また、パッキンは、ゴム製に限らず、樹脂製、あるいは金属製であっても良い。
The pressing device 21 is not necessarily a hydraulic cylinder, but may be any actuator that can press the
尚、本発明にいう機械抵抗とは、押付装置21が油圧シリンダの場合は、油圧シリンダのロッド21Rとシール部29のパッキンとの摺動抵抗等を意味し、油圧モータやステッピングモータの場合は、ベーンとケーシングとの間の摩擦等や、モータ軸とケーシングの間のベアリングの摩擦等を意味し、いずれの場合も、スプライン24の摺動抵抗等も含み、とにかく機械的に抵抗になるものに該当する場合について用いる。 The mechanical resistance referred to in the present invention means a sliding resistance between the rod 21R of the hydraulic cylinder and the packing of the seal portion 29 when the pressing device 21 is a hydraulic cylinder, and in the case of a hydraulic motor or a stepping motor. Means friction between vane and casing, friction of bearing between motor shaft and casing, etc. In any case, including sliding resistance of spline 24, etc., anyway mechanical resistance Used for cases that fall under.
図4は押付装置21が油圧シリンダである場合の油圧の配管系統図を示す。圧力ライン34から供給される油圧シリンダ30のヘッド側の圧力は、比例減圧弁31で制御され、又、同じく圧力ライン34から供給される油圧シリンダ30のロッド側の圧力は、減圧弁32で制御される。又、ヘッド側、ロッド側とも、配管内に油が封じ込められた状態で圧縮された場合に異常な高圧とならない様にリリーフ弁33を有しており、配管内の圧力が、リリーフ弁33の設定圧力以上になると、リリーフ弁33及びタンクライン35を通し、図示しないタンクに油を逃がし、圧力を低減させる構造である。リリーフ弁33の設定圧は、常時作動させることのない様、ヘッド側、ロッド側とも比例減圧弁31、減圧弁32の設定圧より10乃至15%高く設定されている。図において、PTは油圧の圧力センサである。
FIG. 4 shows a hydraulic piping diagram when the pressing device 21 is a hydraulic cylinder. The pressure on the head side of the
図5は、このようなオンラインロールグラインダ11によるロールの研削方法を示している。圧延することにより、ロール表面36は、被圧延材との接触部分が摩耗する。この摩耗は、被圧延材に各種の幅があることに伴って、何本もの被圧延材6を圧延するうちに、被圧延材6との接触頻度の高いロール胴長方向37の中央域と接触頻度の低いロールの胴長方向両端域との大体の境界部分に段差ができるような進展の仕方をしている。又、ロール胴長方向中央域においても、不均一な摩耗に起因する段差が矢印で示すように随所に発生している。オンラインロールグラインダは、こうした段差が被圧延材6に転写しない様、図1に示したプロセスコンピュータ2からの指令により、ロール胴長方向両端域の段差研削範囲38を研削してロール胴長方向中央域との段差を解消して平坦化することを目的とする段差研削、全面研削範囲39を研削して摩耗量のばらつきによる段差を平坦化することを目的とする全面研削という2種類の研削を実施することによりロール表面36の凹凸を除去する。
FIG. 5 shows a roll grinding method using such an on-line roll grinder 11. By rolling, the roll surface 36 is worn at the contact portion with the material to be rolled. This wear is caused by the fact that the material to be rolled has various widths, and while rolling a number of the material to be rolled 6, the center region in the roll body length direction 37 having a high contact frequency with the material to be rolled 6 The development is such that there is a step at the boundary between the two ends of the roll in the body length direction with a low contact frequency. Also in the central region in the roll body length direction, steps due to non-uniform wear occur everywhere as indicated by arrows. In order to prevent such a step from being transferred to the
図6は、こうしたオンラインロールグラインダによる研削を実施しても発生する製品厚みの幅方向不均一による不良の例を示している。図6(a)では、厚みが幅中央部を境に11μm変化している。図6(b)では、幅端部に厚み減少部が見られる。図6(c)では、幅中央部に7μmの厚み減少部が見られる。こうした厚みの段差は、会社にもよるが、5μm内外以上となるとロースポット、ハイスポットと呼ばれる不良となり、切り捨てにより大きく歩留まりを低下させてしまう。図6は幅方向断面での板厚分布を示しているだけであるが、実際には長手方向にずっと被圧延材が延在するわけであるから、それら不良部全長を切り捨てざるを得ないからである。 FIG. 6 shows an example of a defect due to non-uniformity in the width direction of the product thickness that occurs even when grinding by such an online roll grinder. In FIG. 6A, the thickness changes by 11 μm from the width central portion. In FIG.6 (b), the thickness reduction part is seen by the width end part. In FIG.6 (c), the thickness reduction part of 7 micrometers is seen by the width center part. Depending on the company, such a thickness step becomes a defect called a low spot or a high spot when the thickness is 5 μm or more, and the yield is greatly reduced by truncation. FIG. 6 only shows the sheet thickness distribution in the cross section in the width direction, but since the material to be rolled extends in the longitudinal direction in practice, the total length of these defective portions must be cut off. It is.
図7は、図6の不良が発生した際の、仕上圧延機群10の最終圧延機であるF7スタンドのロール表面の状況を示している。製品厚みの段差に対応する位置に、やはり段差が発生しているのが分かる。発明者らは、こうした段差の発生原因が従来のオンラインロールグラインダにあることを見出した。
FIG. 7 shows the state of the roll surface of the F7 stand that is the final rolling mill of the finish rolling
図8は、従来のオンラインロールグラインダによる、図7に示すような各種のロール表面の段差の発生原因を、その形態に関連づけて、3つの類型に分けて示したものである。発明者らは、オンラインロールグラインダによる研削量の誤差、2個の研削ユニットの幅中央部でのラップ量の誤差により、こうした段差が発生することを見出し、本発明をなすに至った。 FIG. 8 shows the cause of the occurrence of steps on various roll surfaces as shown in FIG. 7 by a conventional online roll grinder divided into three types in association with the form. The inventors have found that such a step is caused by an error in the grinding amount by the on-line roll grinder and an error in the lap amount at the center of the width of the two grinding units, and has made the present invention.
ちなみに図8中、ロール表面36(研削後)と研削前のそれとで囲まれた部分に相当する、符号40で示す研削範囲は、図5で示した段差研削範囲38と、全面研削範囲39を足し合わせた研削範囲を意味するが、研削後のロール表面36(研削後)には、段差が発生してしまう場合があり、図8(a)、(b)、(c)は、その段差の発生原因を、その形態に関連づけて、3つの類型に分けて示したものである。図において、41は、2つの研削ユニットのラップ量、42は、該ラップ量の誤差に起因する段差である。
Incidentally, in FIG. 8, the grinding range indicated by
図9は、研削前後のロール径を測定することによって評価した従来のオンラインロールグラインダの設定した研削量と実績の研削量との差を比較して示した図である。設定と実績では、±30%程度も違う場合もあり、しかも、その違いはばらついている。発明者らの対象としている熱間圧延ライン4にて、金属帯の製品板厚の精度を左右する最終F7スタンドでは、1本のロールに対する研削量(研削深さ)は最大で50μm程度としていることから、その場合、15μm(50μm×0.3)程度の研削量の誤差が発生しうることになる。2個の研削ユニットの研削量の差としては、設定に対する実績の誤差がそれぞれ±30%発生すると考えると、最大30μm(15μm×2)となるから、図7(a)、(b)に示す段差プロフィールは容易に発生しうることが分かる。 FIG. 9 is a diagram showing a comparison between the grinding amount set by a conventional online roll grinder evaluated by measuring the roll diameter before and after grinding and the actual grinding amount. There may be a difference of about ± 30% between the setting and the actual result, and the difference varies. In the final F7 stand that affects the accuracy of the product thickness of the metal strip in the hot rolling line 4 that is the subject of the inventors, the grinding amount (grinding depth) for one roll is about 50 μm at maximum. Therefore, in that case, an error in the grinding amount of about 15 μm (50 μm × 0.3) can occur. As the difference in the grinding amount between the two grinding units, assuming that an error of actual results with respect to the setting occurs ± 30%, the maximum is 30 μm (15 μm × 2). It can be seen that the step profile can be easily generated.
図7(c)の2個の研削ユニットでの研削時におけるロール胴長方向中央部でのラップ量の誤差の発生原因について、図10に示す。図3に示す研削ユニット2個にてロール胴長方向中央部を境に片側ずつを研削すると説明したが、ロール胴長方向中央部に未研削部が残らぬ様、図8(c)に示すように2個の研削ユニットの研削範囲を砥石とロール接触幅の約半分のラップ量41(20mm程度)だけラップさせている。図中細い線は研削前のロール表面36のプロフィルを簡素化して示したものである。図10に戻り、研削前、ロール胴長方向端にオンラインロールグラインダ11が寄った状態にあり、押付装置を後退させておくことにより、ロールから所定の距離だけ離してあった研削ユニット17のうちの片方44は、オシレート装置19によりロール胴長方向に移動しつつ、研削を開始すべきロール胴長方向位置から研削を開始できるよう、少し手前でプロセスコンピュータ2からの砥石前進指令により、押付装置によりロール側に前進を開始する。ロールに接触したと制御装置3が認識する時点から研削が開始されるが、接触による荷重の起立をトリガーにすると、荷重センサの値はばらつくため、前進開始からのタイマ値とせざるを得ない。前進開始から接触までの時間の実績がタイマ値からずれると、ロール胴長方向での研削位置がずれ、ある位置をとってみると研削深さが所望の値からずれることになる。オシレートが進み、ロール胴長方向中央部に近い後半を研削しようとする頃になると、もう片方の研削ユニット43がロール側に前進を開始する。前進開始から接触までの時間のずれ方はもう一方の研削ユニット44と異なる場合が少なくない。すると、図8(a)に示すようなラップ部での段差が発生する。
FIG. 10 shows the cause of the error in the lap amount at the center in the roll body length direction during grinding by the two grinding units shown in FIG. Although it has been described that two grinding units shown in FIG. 3 grind one side at the center of the roll body length direction, the unground part remains in the center part of the roll body length direction as shown in FIG. In this way, the grinding range of the two grinding units is lapped by a lapping amount 41 (about 20 mm) which is about half of the grinding wheel and roll contact width. The thin line in the figure shows a simplified profile of the roll surface 36 before grinding. Returning to FIG. 10, before grinding, the on-line roll grinder 11 is at the end of the roll body length direction, and the pressing unit is retracted so that the grinding unit 17 is separated from the roll by a predetermined distance. One
図8(a)に示すようなラップ部の段差は、研削状態44にある研削ユニットに比べ、待機状態43にある研削ユニットの方が前進開始から接触までにより短い時間しか要しない場合に発生する。
The level difference of the lapping portion as shown in FIG. 8A occurs when the grinding unit in the standby state 43 requires a shorter time from the start of advancement to the contact than the grinding unit in the grinding
一方、図8(b)に示すようなプロフィールは、何らかの理由により、研削状態44にある研削ユニットも待機状態43にある研削ユニットもロール側への前進開始から接触までの時間が所望の値よりも短くて過研削になる場合、図8(c)に示すようなプロフィールは何らかの理由により、研削状態44にある研削ユニットも待機状態43にある研削ユニットもロール側への前進開始から接触までの時間が所望の値よりも長くて研削不足になる場合を示している。このような場合、ロール胴長方向中央部には、2つの研削ユニットのラップ量に、所望の値からの誤差が発生しやすく、すると、それに起因して、ロール胴長方向中央部に凸状の段差42が発生しやすい。
On the other hand, the profile as shown in FIG. 8 (b) shows that, for some reason, the grinding unit in the grinding
図11は、砥石前進開始の指令から、ロールに接触するまでの時間のばらつきを調査した結果であるが、従来のオンラインロールグラインダにおいては、σ=0.14秒程度もばらつくことが分かった。オシレート装置によるロール胴長方向の移動速度が120mm/秒程度であることよりロール胴長方向の研削位置のずれは17mm(120mm/秒×0.14秒)、ロール胴長方向中央部でのラップ量の誤差は、2個の研削ユニットの誤差の合計であるから、34mm程度は容易に発生し、20mm程度のラップ量では、容易に未研削部が残ることが分かる。又、ラップ部は2個の研削ユニットにより研削する原理上、1個の研削ユニットにて研削するロール胴長方向のその他の範囲より本来過研削となるため、ラップ量が大きくなる時は勿論、20mm程度の設定値通りであっても、段差を発生させる可能性があった。 FIG. 11 shows the result of investigating the variation in the time from the command to start the grindstone advance until it comes into contact with the roll. It was found that the conventional online roll grinder varies as much as σ = 0.14 seconds. The displacement of the grinding position in the roll body length direction is 17 mm (120 mm / second x 0.14 seconds) because the moving speed in the roll body length direction by the oscillating device is about 120 mm / second, and lapping is performed at the center in the roll body length direction. Since the error in the amount is the sum of the errors in the two grinding units, it can be seen that about 34 mm is easily generated, and an unground portion is easily left with a lapping amount of about 20 mm. Moreover, since the lapping part is inherently over-grinding from the other range in the roll body length direction to be ground by one grinding unit on the principle of grinding by two grinding units, of course, when the lap amount becomes large, Even if the set value is about 20 mm, there is a possibility that a step is generated.
このように、従来のオンラインロールグラインダは、圧延後の製品金属帯の厚みが幅方向に平坦でない不良を発生させる場合がある、という点で十分ではなかった。 As described above, the conventional online roll grinder is not sufficient in that the thickness of the product metal strip after rolling may cause a defect that is not flat in the width direction.
(第1、第2、第3発明の説明)
図12は、こうした問題を解決し、圧延後の製品金属帯の厚みが幅方向に平坦でない不良の発生を抑制できる、本発明のオンラインロールグラインダの研削ユニットの構造である。押付装置21のシール部を、従来、ゴム製であったものを、樹脂製のシール51としている。また、回転装置22と砥石20とを繋ぐ連結軸23は、スプライン形状をしているが、回転装置22側の軸と砥石20側の軸のスプライン溝の間に砥石20と回転装置22の間の距離が変動した時に転動する鋼鉄製の玉を配置したボールスプライン52を設置している。また、押付装置21のシリンダ部に、位置センサ60を設置している。
(Explanation of the first, second and third inventions)
FIG. 12 shows the structure of the grinding unit of the on-line roll grinder of the present invention that can solve such problems and suppress the occurrence of defects in which the thickness of the product metal strip after rolling is not flat in the width direction. The sealing portion of the pressing device 21 that has been conventionally made of rubber is a resin seal 51. Further, the connecting shaft 23 that connects the rotating device 22 and the
図13は、本発明のオンラインロールグラインダの、押付装置21の油圧シリンダ30周辺の油圧の配管系統図を示している。従来の系統図に較べ、油圧シリンダ30のヘッド側に容量10Lの油たまり53、ロッド側に容量5Lのアキュムレータ54を設置している。
FIG. 13: has shown the piping system diagram of the hydraulic_pressure | hydraulic around the
なお、押付装置21のシリンダ部に、位置センサ60を設置することで、図7(a)のような段差は少なくとも抑制できる。タイマ値によると、前進指令からロールへの接触に時間的なばらつきが出ることは避けられないが、この点、位置センサ60の出力が、押付装置後退限での砥石20の研削面からロール表面までの機械的な距離(ロール径を測定することで幾何学的にわかる)に達したなら、砥石の前進を停止するようにすれば、研削深さに2個の研削ユニットで差が出にくくなるからである。砥石20の研削面からロール表面までの機械的な距離は、複数ある中の1つの研削ユニットの前進指令から荷重検出(ある荷重の閾値を超えたことを油圧の圧力センサPTの出力を以って検出する)までの位置センサ60の出力の変化から見た移動量を以って制御装置3で記憶におき、他の研削ユニットが前進指令を受けてからその移動量だけ前進したときに砥石20に接触したものとする、という具合に運用することもできる。
In addition, the level | step difference like Fig.7 (a) can be suppressed at least by installing the
しかし、位置センサを用いて制御したとしても、絶対的な押付装置の前進速度が所望の値より速かったり、遅かったりすると、図7(b)、(c)のような段差は、抑制されることなく依然として発生する問題が残る。発明者らは、これをいかにして抑制するか、を考え、本発明に想到した。 However, even if the position sensor is used for control, if the absolute forward speed of the pressing device is faster or slower than a desired value, the steps as shown in FIGS. 7B and 7C are suppressed. The problem still occurs without any problems. The inventors have conceived how to suppress this and have arrived at the present invention.
ここで、本発明の要点の話にうつるが、発明者らは、回転装置22、押付装置21の押付方向の機械抵抗を下記式を満たすように従来のオンラインロールグラインダより低減することで、研削誤差が格段に低減することを見出した。 Here, as the main point of the present invention is discussed, the inventors reduced the mechanical resistance in the pressing direction of the rotating device 22 and the pressing device 21 from the conventional online roll grinder so as to satisfy the following formula, thereby grinding. It was found that the error was remarkably reduced.
機械抵抗低減による研削精度向上のメカニズムを図14に示す。砥石20のロール14、15への押付は、押付装置21である油圧シリンダによって行われることは、先述したが、ロールへの押付力55は、油圧シリンダの出力57から、回転装置、押付装置の押付方向の機械抵抗56を差し引いた値となり、機械抵抗が変動するとロール14、15への押付力も変動してしまう。
FIG. 14 shows a mechanism for improving grinding accuracy by reducing mechanical resistance. As described above, the pressing of the
又、油圧シリンダが(a)前進方向か(b)後退方向かによっても機械抵抗の方向が異なり、砥石20のロール14、15への押付力が変動してしまう。このことは、日常生活上も経験する通り、抵抗のあるものを介して何かを押そうとすると、機械抵抗の分を差し引いた力でしか押せないことと、逆に、押す力を緩めるときは、ドンと押し戻されるように抵抗の分が加わってくることからも容易に理解できる通り、油圧シリンダを前進方向に押し付けるときは機械抵抗を差し引いた値がロールへの押付力55となり、後退方向に押し付ける(押し戻される)ときは機械抵抗を足し合わせた値がロールへの押付力55となる。上記した式は、仕上圧延機最終圧延機であるF7スタンドの出側での被圧延材の板厚誤差を許容値以下とするために押付装置の押付方向の機械抵抗をいくら以下に抑えるべきかを示したものであり、今、対象としている圧延機の、押付力の設定値や、仕上圧延機出側での被圧延材の板厚誤差の許容量が大きいほど大きく、今、対象としている圧延機の、ワークロールの最大研削深さや、ワークロール表層の段差が仕上圧延機の最終圧延機であるF7スタンドの出側での被圧延材の板厚に転写する割合が大きいほど小さい。
Also, the direction of mechanical resistance differs depending on whether the hydraulic cylinder is (a) forward or backward (b), and the pressing force of the
この転写割合ηは、仕上圧延機各圧延機ごとに値をとる。最終圧延機であるF7スタンド以外の圧延機における転写割合は、F7スタンドよりも前方の圧延機にて被圧延材に転写された段差の影響が、どの程度F7スタンドの出側での被圧延材の板厚に残存しているか、を示す指標であるから、いわば、遺伝割合とも言える。実験等により求まる。 This transfer ratio η takes a value for each finishing mill. The transfer ratio in rolling mills other than the F7 stand, which is the final rolling mill, is determined by how much the step transferred to the rolled material by the rolling machine ahead of the F7 stand is affected by the rolled material on the exit side of the F7 stand. Since it is an index indicating whether or not it remains in the plate thickness, it can be said to be an inheritance rate. It is obtained by experiments.
αは、実験等により求まる押付力と研削深さの関係を回帰して決まる値であり、0乃至1の間の値である。押付装置の押付方向の機械抵抗(以下、単に機械抵抗)その他の値は、ここでの例では、オンラインロールグラインダを設置した仕上圧延機F4〜F7各スタンド共通で、Fn=900N、ΔHcrit=0.000005m、Tmax=0.00005m、α=0.6、η=0.63とした。これより、Fμ=298Nとなる。 α is a value determined by regressing the relationship between the pressing force and the grinding depth obtained by experiments or the like, and is a value between 0 and 1. In this example, the mechanical resistance in the pressing direction of the pressing device (hereinafter simply referred to as mechanical resistance) and other values are common to each of the finishing mills F4 to F7 provided with an online roll grinder, Fn = 900N, ΔHcrit = 0. 0.0005 m, Tmax = 0.00005 m, α = 0.6, and η = 0.63. As a result, Fμ = 298N.
機械抵抗を低減するために各種の研削ユニットの構造を実験した。結果を図15に示す。従来のゴム製シールとスプライン構造では、600Nもの機械抵抗があった。これは、ばね秤でロッドを引っ張って実際に測定した値である。スプライン部に潤滑材を塗布したものは多少改善されたが、500Nであり、効果は不十分であった。結局、シールを樹脂製のシールとし、スプラインをボールスプラインとすることで機械抵抗も250Nと本発明の298N以下となった。 Various grinding unit structures were experimented to reduce the mechanical resistance. The results are shown in FIG. The conventional rubber seal and spline structure has a mechanical resistance of 600 N. This is a value actually measured by pulling the rod with a spring balance. What applied the lubricant to the spline part improved somewhat, but it was 500 N, and the effect was insufficient. Eventually, by using a resin seal and a spline as a ball spline, the mechanical resistance was 250 N, which is 298 N or less of the present invention.
(第3発明の説明)
油圧系統にも問題があった。ヘッド側の圧力を所定の圧力に設定したとしても、砥石20がロールから押し戻されたような場合、配管内の油は圧縮されて内圧が上昇する。先述の図4に示したとおり、配管内の内圧が上がらないよう、リリーフ弁33を設けているが、リリーフ弁33の設定圧を比例減圧弁31の設定圧より10乃至15%大きくしているため、比例減圧弁31の設定圧とリリーフ弁33の設定圧の間であれば圧力は上昇してしまう。又、ロッド側についても、研削時の砥石20の振動を防止するため、押付時の値であるが、ロッド側も2.4MPa程度の圧力を設定して使用しており、油圧シリンダ30が前進する時にヘッド側と同様、ロッド側においても配管内の油が圧縮され、リリーフ弁33の設定圧との範囲内で圧力が変動してしまう。
(Explanation of the third invention)
There was also a problem with the hydraulic system. Even if the pressure on the head side is set to a predetermined pressure, when the
油圧シリンダ30のヘッド側の径を0.032m、ロッド側の径を0.025m、ロッド側の減圧弁32の設定圧を2.4MPa、押付力の設定値を90Nとすると、ヘッド側の比例減圧弁31の設定圧は2.1MPa(2.4×10^6×π/4×(0.032^2−0.025^2)+900)/(π/4×0.032^2))、リリーフ弁33の設定圧は、ヘッド側2.4MPa(2.1×1.15)、ロッド側2.8MPaとなり、各0.3〜0.4MPa、比例減圧弁31、減圧弁32の各設定圧より大きい。0.3〜0.4MPaの圧力変動を砥石20のロール14または15への押付力に換算すると、最大322N(0.4×10^6×π/4×0.032^2)となり、先述の機械抵抗の目標値298Nと同等となることから、無視できないことが分かる。また、従来、一般的なリリーフ弁の設定圧の目標に対する実績のばらつきは、最小でも±1MPa程度はあり、圧力変動を0.3〜0.4MPaの範囲に抑えることさえ困難であった。
When the head side diameter of the
そこで、発明者らは、こうした圧力上昇が、ヘッド側であれば、ロールによる砥石の押し戻しにより起こるものであり、ロッド側であれば、油圧シリンダの前進に対する機械抵抗による妨げが原因になって起こるものであることに着目し、図13に示したように、こうした現象による配管内の油の圧縮による圧力上昇を吸収する、油たまり53、アキュムレータ54を設置することに想到した。ヘッド側については、ロール14または15による砥石20の押し戻し量が1mm程度と小さいことから、圧縮性のガスを詰めた風船状のものを内包したアキュムレータではなく、単なる油たまりで良い。油たまりの体積は、目標圧力変動量を、全く研削能力に影響を与えない0.05MPaとし、油の体積弾性係数を650MPa、配管体積を0.7m3、押し戻される体積を8×10^−7 m3(0.001×π/4×0.032^2)とすると、10L((650×10^6×8×10^−7/(0.05×10^6)−0.7)×1000)となる。ロッド側については、押し戻される量が油圧シリンダのストロークの約200mmあるため、単なる油たまりでは非常に大きなものとなってしまう。このため、同様の計算により圧力変動量を0.05MPa以下とするよう5Lのアキュムレータを設置した。
Therefore, the inventors have caused such a pressure increase by pushing back the grindstone with a roll if it is on the head side, and if it is on the rod side, it is caused by a hindrance due to mechanical resistance against the advance of the hydraulic cylinder. Focusing on the fact, as shown in FIG. 13, the inventors came up with the idea of installing an oil pool 53 and an accumulator 54 that absorb the pressure increase caused by the compression of oil in the pipe due to such a phenomenon. On the head side, the amount of pushing back of the
(第4発明の説明)
なお、押付装置21のシリンダ部に、位置センサ60を設置することは、何ら問題ない。タイマ値によると、前進指令からロールへの接触に時間的なばらつきが出ることは避けられないが、この点、位置センサの出力が、押付装置後退限での砥石の研削面からロール表面までの機械的な距離に達したなら、砥石の前進を停止するようにすれば、研削深さに2個の研削ユニットで差が出にくくなることは、以上述べた第1〜第3発明においても、何ら変わるところはないからである。
(Explanation of the fourth invention)
In addition, installing the
(第5発明の説明)
図16は、本発明の機械抵抗低減、油圧系統改善後の、製品厚みの幅中央部での段差量(図6(a)に示したのと同様のもの)の製品1000本での最大値を示したものである。本発明により、製品厚みの幅中央部での段差量は、最大でも4μmとなり、5μmの不良判定値以下となるという良好な結果が得られた。また、図6(b)に示したような幅端部での研削残しに起因する段差も同時に撲滅できた。
(Explanation of the fifth invention)
FIG. 16 shows the maximum value of 1000 products of the level difference (similar to that shown in FIG. 6A) at the center of the width of the product thickness after mechanical resistance reduction and hydraulic system improvement of the present invention. Is shown. According to the present invention, the step amount at the center of the width of the product thickness is 4 μm at the maximum, and a good result is obtained that the defect judgment value is 5 μm or less. Moreover, the level | step difference resulting from the grinding residue in the width | variety edge part as shown in FIG.6 (b) was also eradicated simultaneously.
しかしここで、発明者らは図6(c)に示す幅中央部のラップ部の不良をより確実に撲滅できる方法に想到した。それについて、以降に説明する。 However, the inventors have come up with a method that can more reliably eliminate the defect of the lap portion at the center of the width shown in FIG. This will be described later.
図17は、第1〜第4発明を実施した後の、製品厚みの幅方向分布を示したものである。幅中央部のラップ部に相当する20mmの範囲が過厚部分59となって厚くなっていることが分かる。 FIG. 17 shows the product thickness distribution in the width direction after implementing the first to fourth inventions. It can be seen that the range of 20 mm corresponding to the lap portion at the center of the width is thickened as the over-thickness portion 59.
図18は、図11に示した砥石前進指令から、ロール接触までの時間のばらつきを、本発明の機械抵抗低減、油圧系統改善後に測定したものである。機械抵抗低減、油圧系統改善により、砥石の前進速度のばらつきが低減したことに加え、押付装置の油圧シリンダ部に位置センサを設置し、ロールと砥石の距離を正確に測定することができるようになったことに加え、研削前のロールと砥石との距離を、従来、砥石がロールに接触しないよう50mm程度離していたものを、10mm程度に近接化したことで、砥石前進指令から、ロール接触までの時間のばらつきはσ=0.02秒と大幅に低減、図8に示したラップ量41の誤差も4.9mmとラップ量20mmに対して十分小さい値となったが、ばらつきが低減したことにより、未研削というような現象は無くなったものの、2個の研削ユニットが、ラップ部を確実に研削することで、ロールを深く削りすぎ、製品幅中央部が厚くなってしまったと考えられる。
FIG. 18 shows the measurement of the time variation from the grindstone advance command shown in FIG. 11 to the roll contact after the mechanical resistance reduction and hydraulic system improvement of the present invention. In addition to reducing the variation in the advancing speed of the grindstone by reducing the mechanical resistance and improving the hydraulic system, a position sensor is installed in the hydraulic cylinder of the pressing device so that the distance between the roll and the grindstone can be measured accurately. In addition to the fact that the distance between the roll and the grinding wheel before grinding is conventionally about 50 mm so that the grinding stone does not come into contact with the roll, the distance from the grinding wheel advance command to roll contact The variation in time until σ = 0.02 seconds was greatly reduced, and the error of the
図19は、この問題を解決するために実施したラップ量の変更実験結果である。従来のオンラインロールグラインダでは砥石前進指令から、ロール接触までの時間のばらつきのために設定困難であった5〜10mmとすることで、製品幅中央部の厚み段差不良を撲滅できることが分かった。5mmより小さくすると、逆に研削不足になった。 FIG. 19 shows the result of an experiment for changing the lap amount performed to solve this problem. In the conventional online roll grinder, it was found that the thickness step defect at the center portion of the product width can be eradicated by setting 5 to 10 mm, which was difficult to set due to variations in time to roll contact, from the grinding wheel advance command. If it was smaller than 5 mm, grinding was insufficient.
以上の説明は、研削ユニットが2つの場合を例に説明したが、3つ以上の場合についても、各ラップ量を5〜10mmとすることで過研削、研削不足の発生を抑制することができることは言うまでもない。 In the above description, the case where there are two grinding units has been described as an example, but even when there are three or more grinding units, the occurrence of overgrinding and insufficient grinding can be suppressed by setting each lapping amount to 5 to 10 mm. Needless to say.
1…ビジネスコンピュータ
2…プロセスコンピュータ
3…制御装置
4…熱間圧延ライン
5…加熱炉
6…被圧延材
7…粗圧延機群
8…デスケーリング装置
9…クロップシャー
10…仕上圧延機群
11…オンラインロールグラインダ
12…冷却ゾーン
13…コイラー
14…上ロール
15…下ロール
17…研削ユニット
18…セパレータ
19…オシレート装置
20…砥石
21…押付装置
22…回転装置
23…連結軸
24…回転装置側の軸
25…砥石側の軸
26…スプライン
27…砥石ホルダ
28…軸受
29…シール部
30…油圧シリンダ
31…比例減圧弁
32…減圧弁
33…リリーフ弁
34…圧力ライン
35…タンクライン
36…ロール表面
37…ロール胴長方向
38…段差研削範囲
39…全面研削範囲
40…2つの研削ユニットの研削範囲
41…ラップ量
42…ラップ量の誤差に起因する段差
43…待機状態
44…研削状態
45…オシレート方向
46…所定の距離
47…砥石とロールの接触幅
48…前進開始状態
49…前進方向
50…ラップ量の誤差
51…樹脂性のシール
52…ボールスプライン
53…油たまり
54…アキュムレータ
55…ロールへの押付力
56…機械抵抗
57…油圧シリンダの出力
59…過厚部分
60…位置センサ
PT…油圧の圧力センサ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記押付装置が油圧シリンダであり、該油圧シリンダの油圧配管のヘッド側に油だまり、ロッド側にアキュムレータを設置し、
更に、前記押付装置の押付方向の機械抵抗を下記式の範囲内としたことを特徴とするオンラインロールグラインダ。
The pressing device is a hydraulic cylinder, an oil pool is provided on the head side of the hydraulic piping of the hydraulic cylinder, an accumulator is installed on the rod side,
Furthermore, the on-line roll grinder characterized in that the mechanical resistance in the pressing direction of the pressing device falls within the range of the following formula.
前記押付装置が油圧シリンダであり、更に、回転装置と砥石をつなぐ連結軸にスプラインを備え、前記油圧シリンダのシールを樹脂製とすると共に、前記スプラインをボールスプラインとし、
更に、前記油圧シリンダの油圧配管のヘッド側に油だまり、ロッド側にアキュムレータを設置したことを特徴とするオンラインロールグラインダ。 An on-line roll grinder having a grindstone, a grindstone rotating device, a grinding unit having a pressing device for pressing the grindstone against a work roll of a rolling mill, and an oscillating device for moving the grinding unit in the body length direction of the work roll. In
The pressing device is a hydraulic cylinder, and further includes a spline on a connecting shaft that connects the rotating device and the grindstone, the seal of the hydraulic cylinder is made of resin, and the spline is a ball spline ,
An on-line roll grinder further comprising an oil reservoir on the head side of the hydraulic piping of the hydraulic cylinder and an accumulator installed on the rod side .
隣り合う研削ユニットのロール胴長方向研削範囲のラップ量を5〜10mmとすることを特徴とするオンラインロールグラインダによる圧延機ワークロールの研削方法。A grinding method for a work roll of a rolling mill by an on-line roll grinder, wherein a lapping amount in a grinding range in the roll length direction of adjacent grinding units is 5 to 10 mm.
隣り合う研削ユニットのロール胴長方向研削範囲のラップ量を5〜10mmとすることを特徴とするオンラインロールグラインダによる圧延機ワークロールの研削方法。A grinding method for a work roll of a rolling mill by an on-line roll grinder, wherein a lapping amount in a grinding range in the roll length direction of adjacent grinding units is 5 to 10 mm.
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