JP7226374B2 - 冷間圧延ロールの評価方法および研削方法 - Google Patents

Description

本発明は、鋼板の冷間圧延における筋状欠陥の発現を防止できる冷間圧延ロールの評価方法および研削方法に関する。

鋼板等の圧延には、金属製の圧延ロールが用いられる。圧延ロールは定期的に表面を研削し、圧延によって生じた表面欠陥等を取り除く必要がある。圧延ロールを回転させながら表面研削を行う際に、圧延ロールの表面に砥石の送り跡が筋状に発生する（送りマーク）ことがある。表面に送りマークが発生した圧延ロールを用いて鋼板を圧延すると、送りマークが鋼板表面に転写され、鋼板の表面品質を著しく低下させる。

圧延ロールの表面欠陥を検出する技術として、特許文献１には、圧延ロールにレーザ光を照射し、この反射光の強さにより圧延ロールの表面欠陥を検出する方法が開示されている。この方法はミクロ単位の微小な幅の欠陥を評価する手法であるが、送りマークは圧延ロールの表面に生じたミリ単位の幅（１０～５０ｍｍ）の凹凸による欠陥であるので、ミクロ単位の微小な幅の欠陥を評価する方法では、送りマークを検出し、評価することは困難である。

特許文献２には、圧延ロール研削時に非接触型変位センサを用いてうねり高さを測定し、当該うねり高さが設定値を超えた場合に砥石の切り込み量を制御する圧延ロール研削方法が開示されている。この方法は圧延ロール周方向のうねり高さを測定し、切り込み量を制御する方法であるので、圧延ロールの表面軸方向の凹凸による欠陥である送りマークを検出し、評価することは困難である。

特開２００６－２０８３４７号公報 特開平７－１６４０２５号公報

圧延機前段で使用される圧延ロールは表面粗さを確保するために砥石負荷電流を高く設定して研削されるので、圧延ロール表面には送りマークが常に存在している。しかしながら、圧延ロール表面に送りマークが発生しても、鋼板表面に送りマークが発現する場合と、送りマークが発現しない場合とがある。したがって、圧延ロール表面の送りマークは、その程度により許容可否が判断されるべきものであるが、従来は、目視により検査を行っていたので送りマークを定量的に評価できず、鋼板に送りマークが発現するか否かが判断できない、という課題があった。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、圧延ロール表面の送りマークを定量的に評価できる評価基準を予め定め、当該評価基準を用いて研削後の圧延ロールの使用可否を判断する冷間圧延ロールの評価方法を提供すること、および、当該評価基準を満足するように圧延ロールを研削する冷間圧延ロールの研削方法を提供することである。

上記課題を解決するための手段は、以下の通りである。
（１）回転する圧延ロールの表面に回転する砥石を接触させ、圧延ロールの軸方向に移動させて研削した冷間圧延ロールの評価方法であって、研削後の圧延ロールの表面軸方向のうねり値が、予め定められた表面軸方向のうねり値以下である場合に前記圧延ロールを冷間圧延に用いる、冷間圧延ロールの評価方法。
（２）回転する圧延ロールの表面に回転する砥石を接触させ、圧延ロールの軸方向に移動させる冷間圧延ロールの研削方法であって、前記圧延ロールの表面軸方向のうねり値が、予め定められたうねり値以下となるように前記圧延ロールを研削する、冷間圧延ロールの研削方法。
（３）予め定められた圧延ロールの表面軸方向のうねり値は圧延ロールの表面軸方向のうねり算術平均値であり、前記うねり算術平均値が０．８μｍ以下となるように前記圧延ロールを研削する、（２）に記載の冷間圧延ロールの研削方法。
（４）予め定められた圧延ロールの表面軸方向のうねり値は圧延ロールの表面軸方向のうねり最大高さであり、前記うねり最大高さが４．０μｍ以下となるように前記圧延ロールを研削する、（２）に記載の冷間圧延ロールの研削方法。

本発明に係る冷間圧延ロールの評価方法の実施により、圧延ロールの表面の送りマークを定量的に評価でき、鋼板表面に送りマークが発生することを防止できる。また、送りマークを定量的に評価することで、従来評価では使用不可と判断されていた圧延ロールのうち、評価基準を満足するものは使用できるようになるので、圧延ロールの研削歩留の改善も期待できる。

圧延ロールの研削装置の模式図である。 通常負荷研削ロールと高負荷研削ロールの表面軸方向のうねり算術平均値（Ｗａ）を示すグラフである。 通常負荷研削ロールと高負荷研削ロールの表面軸方向のうねり最大高さ（Ｗｚ）を示すグラフである。

本発明者らは、圧延ロールの表面の送りマークが鋼板に発現するか否かを判断する定量的な評価基準として、圧延ロールの表面軸方向のうねり値を用いれることを見出して本発明を完成させた。以下、本発明を本発明の実施形態を通じて説明する。

冷間圧延に用いられる圧延ロール１０は、圧延時の摩耗等により生じた表面欠陥が圧延される鋼板に影響を及ぼすので、定期的に圧延ロール１０の表面を砥石２０で研削して圧延ロール１０の表面に生じた表面欠陥を取り除いている。

図１は、圧延ロールの研削装置の模式図である。研削される圧延ロール１０は、駆動装置１２を備えた台盤１４で支持される。駆動装置１２は、圧延ロール１０を回転させる。砥石２０は、駆動装置２２を備えた移動体２４に支持される。駆動装置２２は、砥石２０を回転させる。移動体２４は、台盤１４上に設けられ、圧延ロール１０の軸方向および圧延ロール１０の軸方向と垂直な方向に往復運動できるように構成されている。

圧延ロール１０の研削は、移動体２４が圧延ロール１０の方向に接近し、砥石２０が圧延ロール１０に接触した状態で圧延ロール１０および砥石２０が回転することで実施される。圧延ロール１０の表面に表面欠陥が生じないように、圧延ロール１０の研削は、圧延ロール１０の回転数、砥石２０の回転数、砥石２０の切り込み量および砥石２０の圧延ロール１０の軸方向の移動量が制御されて実施される。砥石２０の切り込み量は、砥石２０の負荷電流（Ａ）で表される。

本実施形態に係る冷間圧延ロールの評価方法では、まず、送りマークが鋼板に発現しない圧延ロール１０の表面軸方向のうねり算術平均値の目標値を定める。圧延ロール１０の表面軸方向のうねり算術平均値の目標値は、例えば、下記（１）～（４）の手順で定める。
（１）圧延ロール１０の表面軸方向のうねり算術平均値を変えた複数の圧延ロール１０を作製する。表面軸方向のうねり算術平均値を変えた圧延ロール１０は、砥石２０の負荷電流値を変えて圧延ロール１０を研削することで作製できる。
（２）粗さ計を用いて作製した圧延ロールの表面軸方向のうねり算術平均値をそれぞれ測定する。
（３）作製した圧延ロール１０を用いて鋼板を冷間圧延し、圧延後の鋼板に送りマークが発現した鋼板および送りマークが発現しなかった鋼板を圧延した圧延ロール１０を特定する。
（４）鋼板に送りマークが発現しなかった鋼板を圧延した圧延ロール１０のうち、最も大きいうねり算術平均値をうねり算術平均値の目標値に定める。
なお、圧延ロール１０の表面軸方向のうねり算術平均値は、圧延ロール１０の表面軸方向のうねり値の一例であり、うねり算術平均値に代えてうねり最大高さを用いてもよい。

圧延ロール１０の表面軸方向のうねり算術平均値およびうねり最大高さは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１－２００１に準拠して測定する。圧延ロール１０の表面軸方向における粗さ計の測定範囲は、２本の送りマークが測定範囲内となるように設定する。圧延ロール１０の表面軸方向のうねり算術平均値およびうねり最大高さの測定に用いる粗さ計は、少なくとも１μｍの変動を測定できるものであれば測定方式に関わらず用いることができる。

表面軸方向のうねり算術平均値の目標値を定めた後は、粗さ計を用いて研削後の圧延ロール１０の表面軸方向のうねり算術平均値を測定し、当該測定値が予め定められたうねり算術平均値の目標値以下である場合に当該圧延ロールを合格と判断し、当該圧延ロールを冷間圧延に用いる。うねり算術平均値の測定を圧延ロールのテーパ部を除いた両端および中心位置の３点で測定し、それぞれの位置のうねり算術平均値が目標値以下である場合に当該圧延ロールを合格と判断してもよい。合格と判断された圧延ロール１０は、冷間圧延装置に装着され、鋼板の冷間圧延に用いられる。一方、合格と判断されなかった圧延ロール１０は、再度、砥石２０を用いて研削され、本実施形態に係る冷間圧延ロールの評価方法で評価されてよい。

このように、本実施形態に係る冷間圧延ロールの評価方法では、圧延ロール１０の表面に生じた送りマークの定量的な評価基準を予め定め、当該評価基準を用いて研削後の圧延ロール１０を評価する。これにより、圧延ロール１０の表面の送りマークを定量的に評価でき、鋼板表面に送りマークが発現することを防止できる。

また、目視の評価では使用不可とされていた圧延ロール１０のうち、評価基準を満足する圧延ロール１０は、冷間圧延に用いれるようになるので、圧延ロール１０の研削歩留の改善も期待できる。さらには、研削後のうねり算術平均値が評価基準より大きく小さい場合には、研削後のうねり算術平均値が評価基準に近くなるまで、負荷電流値を上げることも可能になる。

なお、うねり算術平均値の目標値の設定方法では、鋼板に送りマークが転写しなかった圧延ロール１０のうねり算術平均値のうち、最も大きい値を予め定められたうねり算術平均値の目標値とする例を示したが、これに限らず、最も大きいうねり算術平均値に１未満の所定の安全率を乗じた値、すなわち、鋼板に送りマークが転写しなかった圧延ロール１０のうねり算術平均値のうち最大となる値以下の値を当該目標値としてよい。

次に、本実施形態に係る冷間圧延ロールの研削方法を説明する。本実施形態に係る冷間圧延ロールの研削方法では、圧延ロール１０の表面軸方向のうねり算術平均値が予め定められた目標値以下になるような圧延ロール１０の研削条件で圧延ロール１０の研削を実施する。具体的には、圧延ロール１０の表面の軸方向のうねり算術平均値が目標値より大きい場合には、砥石２０の負荷電流値を下げて圧延ロール１０の研削を実施する。これにより、表面軸方向のうねり算術平均値は小さくなるので、表面軸方向のうねり算術平均値の目標値を満足するように圧延ロール１０を研削できる。また、研削後の圧延ロール１０の表面軸方向のうねり算術平均値が小さい場合には、砥石２０の負荷電流値を上げてもよい。これにより、鋼板に送りマークが発現する程度の送りマークが圧延ロール１０の表面に生じることを防止しつつ、圧延ロール１０の表面を効率的に研削できる。

冷間圧延機の前段で使用される圧延ロール１０は表面粗さを確保するために、高い砥石負荷電流で研削される。このため、研削後の当該圧延ロールの表面には送りマークが常に存在する。本実施形態に係る評価方法は、送りマークを定量的に評価する評価方法であるので、圧延ロール１０の表面に送りマークが存在する冷間圧延機の前段で使用される圧延ロール１０に適用することが好ましいことがわかる。

次に、圧延ロール１０の表面軸方向のうねり算術平均値およびうねり最大高さと、鋼板への送りマーク発現の有無との関係を説明する。砥石２０の負荷電流値を通常の研削条件より高い条件（砥石負荷電流：４１Ａ）として研削した高負荷研削ロールと、通常の研削条件（砥石負荷電流：３１Ａ）として研削した通常負荷研削ロールを作製した。通常負荷研削ロールの表面粗さ（Ｒａ）と高負荷研削ロールの表面粗さ（Ｒａ）とが同じになるように、高負荷研削ロールにおいては通常の研削条件よりも圧延ロールの回転数を高くした。表１に各研削ロールの研削条件を示す。なお、表１の砥石負荷電流の行に示した「１６」は、空転時の負荷電流を示す。また、表１の砥石負荷電流の行に示した「１５」または「２５」は、砥石を圧延ロールに当接させることで増加した負荷電流を示す。

図２は、通常負荷研削ロールと高負荷研削ロールの表面軸方向のうねり算術平均値（Ｗａ）を示すグラフである。図３は、通常負荷研削ロールと高負荷研削ロールの表面軸方向のうねり最大高さ（Ｗｚ）を示すグラフである。図２、３に示すように、砥石負荷を高くして研削した高負荷研削ロールの表面軸方向のうねり算術平均値およびうねり最大高さは、通常負荷研削ロールよりも大きくなった。また、これらのロールを冷間圧延機に装着し、冷間圧延を実施した結果、高負荷研削ロールを用いて圧延した鋼板には送りマークが発現した。一方、通常負荷研削ロール（２種）を用いて圧延した鋼板にはいずれも送りマークが発現しなかった。

図２から、鋼板に送りマークが発現する圧延ロールのうねり算術平均値と鋼板に送りマークが発現しない圧延ロールのうねり算術平均値とには差があり、この間の値を評価基準に用いることで、圧延ロール表面の送りマークが鋼板に送りマークを発現させるか否かを定量評価できることがわかる。例えば、評価基準として、鋼板に送りマークが発現しなかった圧延ロールのうねり算術平均値のうち最大となる値以下の値である０．８μｍを用いてよい。この場合において、圧延ロールの表面軸方向のうねり算術平均値が０．８μｍ以下であると、当該圧延ロールで圧延された鋼板に送りマークが発現しないと判断し、当該圧延ロールを圧延に使用する。一方、圧延ロールの表面軸方向のうねり算術平均値が０．８μｍより大きいと当該圧延ロールで圧延された鋼板に送りマークが発現すると判断し、当該圧延ロールを圧延に使用しない。これにより、圧延後の鋼板表面に送りマークが発現することを防止できる。

また、表１の結果から、砥石負荷電流を上げることで表面軸方向のうねり算術平均値が大きくなり、砥石負荷電流を下げることで表面軸方向のうねり算術平均値が小さくなることがわかる。この結果から、研削後の圧延ロールの表面軸方向のうねり算術平均値が０．８μｍ以下になるように砥石負荷電流を調整することで、圧延ロールの表面には送りマークが発現していても、圧延後の鋼板表面には送りマークが発現しない圧延ロールに研削できることがわかる。

図３から、鋼板に送りマークが発現する圧延ロールのうねり最大高さと鋼板に送りマークが発現しない圧延ロールのうねり最大高さとには差があり、この間の値を評価基準に用いることで、圧延ロール表面の送りマークが鋼板に送りマークを発現させるか否かを定量評価できることがわかる。例えば、評価基準として、鋼板に送りマークが発現しなかった圧延ロールのうねり最大高さのうち最大となる値以下の値である４．０μｍを用いてよい。この場合において、圧延ロールの表面軸方向のうねり最大高さが４．０μｍ以下であると、当該圧延ロールで圧延された鋼板に送りマークが発現しないと判断し、当該圧延ロールを圧延に使用する。一方、圧延ロールのうねり最大高さが４．０μｍより大きいと当該圧延ロールで圧延された鋼板に送りマークが発現すると判断し、当該圧延ロールを圧延に使用しない。これにより、圧延後の鋼板表面に送りマークが発現することを防止できる。

また、表１の結果から、砥石負荷電流を上げることで表面軸方向のうねり最大高さが高くなり、砥石負荷電流を下げることで表面軸方向のうねり最大高さが低くなることがわかる。この結果から、研削後の圧延ロールの表面軸方向のうねり最大高さが４．０μｍ以下になるように砥石負荷電流を調整することで、圧延ロールの表面には送りマークが発生していても、圧延後の鋼板表面には送りマークが発現しない圧延ロールに研削できることがわかる。

１０ 圧延ロール
１２ 駆動装置
１４ 台盤
２０ 砥石
２２ 駆動装置
２４ 移動体

Claims (4)

1. 回転する圧延ロールの表面に回転する砥石を接触させ、圧延ロールの軸方向に移動させて研削し、研削後の圧延ロールの表面軸方向のうねり値が、予め定められた表面軸方向のうねり値以下である場合に前記圧延ロールを冷間圧延に用いる冷間圧延ロールの評価方法であって、
   前記表面軸方向のうねり値は、ＪＩＳ Ｂ ０６０１－２００１に準拠して２本の送りマークが含まれる測定範囲で測定されるうねり算術平均値又はうねり最大高さであり、
   前記予め定められた表面軸方向のうねり値は、送りマークが発生しなかった鋼板を圧延した圧延ロールの表面軸方向のうねり算術平均値又はうねり最大高さに基づいて定められる、冷間圧延ロールの評価方法。
2. 回転する圧延ロールの表面に回転する砥石を接触させ、圧延ロールの軸方向に移動させて、前記圧延ロールの表面軸方向のうねり値が、予め定められた表面軸方向のうねり値以下になるように前記圧延ロールを研削する冷間圧延ロールの研削方法であって、
   前記表面軸方向のうねり値は、ＪＩＳ Ｂ ０６０１－２００１に準拠して２本の送りマークが含まれる測定範囲で測定されるうねり算術平均値又はうねり最大高さであり、
   前記予め定められた表面軸方向のうねり値は、送りマークが発生しなかった鋼板を圧延した圧延ロールの表面軸方向のうねり算術平均値又はうねり最大高さに基づいて定められる、冷間圧延ロールの研削方法。
3. 予め定められた圧延ロールの表面軸方向のうねり値は圧延ロールの表面軸方向のうねり算術平均値であり、前記うねり算術平均値が０．８μｍ以下となるように前記圧延ロールを研削する、請求項２に記載の冷間圧延ロールの研削方法。
4. 予め定められた圧延ロールの表面軸方向のうねり値は圧延ロールの表面軸方向のうねり最大高さであり、前記うねり最大高さが４．０μｍ以下となるように前記圧延ロールを研削する、請求項２に記載の冷間圧延ロールの研削方法。

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