JPH06246313A - 圧延用ワークロールの研磨方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】金属板の表面光沢向上のために使用するロール
の研磨方法の提供。 【構成】円筒状砥石３の側面（周面）とロール１の表面
とを接触させた状態で、砥石３を回転させつつロールの
軸方向に相対的に移動させながらロール１を回転させて
ロール表面を研磨する方法であって、ロールの回転速度
ベクトルＶ_Rと下記式で表されるベクトルＶ₀ とのな
す角度θを80°以上とする圧延用ワークロールの表面研
磨方法。 Ｖ₀ ＝Ｖ_T ＋Ｖ_F −Ｖ_R ・・・ ただし、Ｖ_T は砥石の回転速度ベクトル、Ｖ_F は砥石の
ロール軸方向相対移動速度ベクトル、Ｖ_R はロールの回
転速度ベクトルである。 【効果】ロールの表面に均一な研磨目を付与することが
できるので、このロールを用いれば金属板に捻じれや耳
波、中伸びの形状不良がなく、高光沢度の金属板を製造
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、金属板の冷間圧延用
に用いるワークロールの表面にその周方向に対して傾斜
した研磨目を付与するロールの研磨方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】金属板の圧延においては、ワークロール
（以下、単にロールと記す）の表面の凹凸が金属板に転
写されるから、ロールは製品金属板に要求される表面粗
さに応じてその表面を研磨して使用される。例えば、優
れた光沢が必要とされる冷延鋼板を製造する場合には、
高番手の砥石で研磨した表面粗さの小さいロールを使用
して圧延する。しかし、ロール表面粗さを小さくするほ
どロール表面の研磨作業には時間がかかり、ロールの作
製、補修（再研磨）のコスト、ひいては金属板の製造コ
ストの増大を招く。

【０００３】従来、薄鋼板、特にステンレス薄鋼板を製
造する場合にはゼンジミアミルで 100mmφ以下の小径ロ
ールを用いて冷間圧延されてきたが、圧延油に冷却能力
の大きな水溶性エマルションタイプのものを使用するこ
とによって、径の大きなワークロールを使用して高速で
圧延することが可能となった。このようにすれば高生産
性が期待できるので、表面品質がそれほど厳しくない製
品では、例えば 180mmφ以上という大径ロールを用いる
タンデムミルやレバースミルによる冷間圧延が行われる
ようになってきた。

【０００４】ところが、このような大径ロールのミルを
用いて高速で圧延すると、圧延時にワークロールと金属
板との間に圧延油の膜ができ、その油圧により金属板が
部分的に凹状となる、いわゆるオイルピットと呼ばれる
微小な欠陥が金属板の表面に生じるので、得られた金属
板はゼンジミアミルで圧延して得られる金属板と比較し
て表面の光沢度が劣るという問題がある。

【０００５】このように、金属板を冷間圧延すると、金
属板にはロールの研磨目が転写されたり、オイルピット
が発生して金属板の表面性状が低下する。ところが、圧
延時にロールと金属板は相対的な滑りを生ずるので、ロ
ールの周方向に対して傾いた研磨目を持つロールを用い
て圧延すると、その傾いた研磨目が、転写された研磨目
やオイルピットを押し潰して金属板の表面を平滑化する
ことになるのである。

【０００６】特開昭60−227904号公報には、圧延材表面
に存在する研削目の方向とワークロール表面の研削目の
方向を交叉させて圧延する方法が開示されている。この
方法では、圧延前の金属板の表面研削目が分断されてオ
イルピットが減るという効果が述べられているが、そこ
で使用されるロールの研削目の傾斜角度（後述するθ）
は高々10°である。また、ロールの研磨方法としても、
研削砥石を回転させながらロール軸に平行に通常より早
送りするという記載があるに過ぎない。

【０００７】特開平４−200908号公報には、ロール周方
向の表面粗さがロール軸方向の表面粗さの１〜４倍であ
るロール、例えば、研磨目の方向が軸方向に傾斜したロ
ールを用いて圧延すると表面性状に優れた薄鋼板を製造
できることが記されているが、ロール表面を研磨する方
法については何ら具体的な記述がない。

【０００８】このように、ロールの周方向に対して傾い
た研磨目を持つワークロールを用いて圧延すると圧延材
表面の光沢を改善することができることは知られている
が、ロールにそのような研磨目を簡便に施す方法は知ら
れていない。

【０００９】図１は、ロール研磨目（粗さの凹凸）の方
向を説明する図で、(a) はロール研磨目の傾きを説明す
る図、 (b)は従来方法で研磨した場合のロール表面を模
式的に示す図、 (c)はロール軸方向と実質的に平行な研
磨目を持つロールの表面を模式的に示す図、 (d)は研磨
目が平均的にロールの軸方向と平行であるが、研磨目の
方向が一定でない状態を示す図である。

【００１０】図1(a)に示すように、ロール研磨目とロー
ル周方向（ロール軸に直角の方向）とのなす角度をθと
する。 (b)図に示すように、従来の方法で得られる研磨
目θはほぼ０°である。即ち、従来のロールの研磨目は
ロール周方向に平行である。

【００１１】本発明者は先に、砥石の一端をロールに接
触させて研磨し、ロールの周方向とずれた方向の研磨目
を付与する方法を開発して特許出願を行った（特願平３
−208247号）。この方法はロールと砥石の接触部が点で
ある場合には大変有効であるが、長時間の研磨により砥
石が摩耗して後述する図4(a)に示すように面で接触する
ようになると、接触している位置によって砥石の回転方
向や回転の周速度が異なるので均一な研磨目が得られず
図1(d)に示すような研磨目となることがある。

【００１２】図1(d)のように研磨目の方向が不均一なロ
ールを用いて金属板を圧延した場合には、圧延材表面の
平滑化にムラを生じるだけでなく、ロールと金属板との
間の摩擦係数やロール軸にはたらくスラスト力が局所的
に変化するので板幅方向で圧延時の伸びが相違する形状
不良（図5(d)に示すような耳波または中伸びの形状不
良）や捻じれを発生する。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、生産性の高
い高速圧延ミルを用いて圧延しても、ゼンジミアミルを
用いて低速で圧延した金属板に匹敵する優れた光沢をも
つ金属板を高能率で生産し得る冷間圧延技術の開発の一
貫としてなされたものであるが、その具体的な目的は、
ロールの周方向とのなす角度が80°以上であるような研
磨目をロールに均一かつ簡便に与える手段を提供するこ
とにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明者は、圧延後の金
属板の光沢度を高める作用のあるロール表面の研磨目
（ロール研磨の際に表面に付与される微細な研磨筋）の
方向について検討した。

【００１５】そして、従来の砥石回転式研磨機の砥石取
付台をロール軸に対して平行な面内で傾斜できるように
し、かつロールおよび砥石の回転速度、砥石のロール軸
方向送り速度を適度に選定することにより、研磨目をロ
ール軸方向とほぼ平行な方向（ロール軸方向）に揃える
ことができることを見いだした。

【００１６】本発明の要旨は『円筒状砥石の側面（周
面）とロール表面とを接触させた状態で、砥石を回転さ
せつつロールの軸方向に相対的に移動させながらロール
を回転させてロール表面を研磨する方法であって、砥石
の回転速度ベクトルＶ_T 、砥石のロール軸方向相対移動
速度ベクトルＶ_F およびロールの回転速度ベクトルＶ_R
の合成ベクトルＶ₀ ＝Ｖ_T ＋Ｖ_F −Ｖ_R とＶ_R とのなす
角度θを80°以上とする圧延用ワークロールの表面研磨
方法』にある。

【００１７】なお、円筒状砥石とは図2(a)の説明に用い
ているような中空のカップ状の砥石、中実の円柱状の砥
石、あるいは断面形状がＩ字型等のどのような形状であ
っても良く、その側面で研削する円筒状の砥石であれば
良い。

【００１８】

【作用】本発明のロール研磨方法、およびその作用につ
いて説明する。

【００１９】図２および図３は、ロール表面にロールの
軸方向に対して傾斜した研磨目を付与する方法を説明す
る図である。図２は先にあげた特願平３−208247号に示
したカップ状の砥石底面の端部で研磨する場合を説明す
る模式図であり、図３は円筒状砥石の側面（周面）で研
磨する場合を説明する模式図である。いずれの場合も幾
何学的にはロールと砥石の接触は点接触（ＰおよびＱ）
である。これらの接触点における砥石の回転速度Ｖ_T 、
砥石のロール軸方向相対移動速度Ｖ_F 、およびロールの
回転速度Ｖ_R のベクトルを拡大してそれぞれ (c)図とし
て図示した。

【００２０】図４は、研磨中のロールと砥石の接触部を
説明する図であり、 (a)は砥石の端部で研磨した場合、
(b)は砥石の側面で研磨した場合である。

【００２１】砥石の回転軸とロールの回転軸とがなす角
度をαとすれば、ロールの回転方向、砥石の移動方向お
よび回転方向が図２および図３の方向である場合には、
研磨目の傾斜角θは下記式で表すことができる。な
お、ベクトルＶ_T 、Ｖ_F 、Ｖ_Rの大きさをそれぞれ
ｖ_T 、ｖ_F 、ｖ_R と表すこととする。

【００２２】

【数１】

【００２３】ところが、実際には研磨中に砥石または砥
石の支持体が変形したり、砥石が摩耗したりするので、
前述したように、ロールと砥石の接触部は図４(a) や図
４(b) に示すような面（図中のＰ′およびＱ′）とな
る。砥石の端部で研磨した場合には図４(a) に示したよ
うに、砥石の回転速度（周速度）が場所により異なる。

【００２４】すなわちｖ_T1≠ｖ_T2≠ｖ_T3となるので、研
磨目の方向が一定にならず図１の(d)に示したように不
均一になる。一方、本発明の砥石の側面（周面）で研磨
する方法によれば図４(b) に示したように、面接触とな
っても砥石の回転速度（周速度）の場所による変化がほ
とんどない。したがって、図３(c) に示すベクトルＶ₀
の大きさと方向が砥石の接触するどの位置においても同
じになり、均一な研磨目を得ることができる。

【００２５】この研磨目の方向が不均一であると、前述
した研磨目による圧延材表面の平滑化作用が低下するだ
けでなく、研磨目の摩耗も増大する。

【００２６】また、この研磨目は圧延後の金属材の形状
にも影響を与える。

【００２７】図５は、研磨目の方向がそれぞれ図１の
(a)〜(d) に示したロールで冷間圧延した時の圧延材の
形状を説明する図である。図１(a) のように研磨目がロ
ールの軸方向に対して大きくずれている場合には、ロー
ルの軸方向にスラスト力が発生し、圧延材が蛇行するば
かりか、圧延材の幅方向に残留応力が残り、圧延後の金
属材に図5(a)に示すような捻じれが発生する。

【００２８】また、先に述べたようにロールと金属板は
圧延時に滑りを生ずるので、ロール周方向に対して傾い
た研磨目を持つロールで圧延すると、その傾いた研磨目
が金属板の転写疵やオイルピットを押し潰してその表面
を平滑化する。

【００２９】したがって、ロールの研磨目がロールの周
方向とのなす角度を80°以上とする必要がある。

【００３０】すでに説明したとおり、図1(d)のように研
磨目の方向が不均一なロールを用いて金属板を圧延した
場合には、金属板に図5(a)に示すような捻じれや、図5
(d)に示すような耳波または中伸びの形状不良を発生す
る。一方、図1(c)に示すようにロール軸方向に研磨目が
揃っている場合は、これらの形状不良の発生原因を生じ
ないので、形状不良を起こすことがない。

【００３１】なお、図1(b)に示した従来のロールで圧延
した場合も形状不良にはならないが、圧延材の光沢が著
しく劣る。

【００３２】以下、実施例によって本発明をさらに具体
的に説明する。

【００３３】

【実施例】直径 450mmのロールを直径 250mm、長さ (高
さ) 50mm、砥粒の粒度＃80の円筒状砥石を用いて、表１
の条件で研磨目に垂直な方向の表面粗さを中心線平均粗
さ(Ra)で 0.3μｍに研磨した。このロールをワークロー
ルとして、表２に示す圧延条件で、板厚 3.2mm、板幅10
00mmのSUS430ステンレス鋼板（熱延、酸洗材、表面粗さ
Ra 2.5μｍ）を、50℃での粘度が35cSt の合成エステル
系圧延油（濃度３％エマルション）を用いて圧延した。

【００３４】なお、ロール研磨には、円筒状砥石の周面
で研磨する本発明の方法（表１にＡ方式と示す方法）
と、カップ状砥石の底面の円周部を１ヶ所だけ当てて研
磨する方法（同じくＢ方式と示す方法、比較例）を用い
た。表１中の砥石傾斜角とは、その接触点での砥石の回
転速度ベクトルとロールの回転速度ベクトルとのなす角
度を示し、ロールおよび砥石の回転方向は図２および図
３に示す速度ベクトルの方向を正、その反対を逆と表示
した。速度の単位はｍ／分である。

【００３５】このようにして製造したロールを圧延の全
パスに使用するか、または最終５パスのみに使用して圧
延し、圧延後の金属板表面の光沢度、捻じれおよび形状
を表３に記した。

【００３６】光沢度の評価は、 JIS法による測定角度45
°の鏡面光沢度 (Gs45°) で 450以上を○、 400以上を
△、それ未満を×として示した。また、鋼板の捻じれ、
中伸、耳波は、無しを○、有りを×とした。総合評価
は、全て○の場合◎、×が１つでもあれば×、とした。

【００３７】本発明のロール研磨方法で研磨したロール
を用いて圧延したステンレス鋼板は光沢度および鋼板形
状のいずれもに優れていることがわかる。

【００３８】

【表１】

【００３９】

【表２】

【００４０】

【表３】

【００４１】

【発明の効果】本発明のロール研磨方法によれば、ロー
ルの軸方向とほぼ平行な方向に安定して研磨目をつける
ことができる上に、長時間使用しても砥石の摩耗による
研磨目方向の乱れがほとんどない。しかも、この方法を
行うには、従来の研磨機を簡単に改造するだけで良く、
新しい研磨機を必要としない。

【００４２】本発明の方法で研磨したロールは、圧延材
の平滑化作用に優れ、タンデムミルやレバースミルなど
の大径のワークロールとして使用するのに特に好適であ
る。

【００４３】このようなロールをワークロールとして高
速で圧延して得た金属板は、表面性状（光沢度）に優れ
るだけでなく、捻じれや耳波、中伸びといった形状不良
を生じないので、圧延材形状として平坦さが要求される
薄鋼板、例えばステンレス鋼板を高能率で圧延すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ロール研磨目（粗さの凹凸）の方向を説明する
図である。

【図２】ロール表面にロール軸方向に対して傾斜した研
磨目を付与する１つの方法を説明する図である。

【図３】ロール表面にロール軸方向に対して傾斜した研
磨目を付与する他の１つの方法を説明する図である。

【図４】図２および図３に示した研磨方法において、砥
石が摩耗した際の接触面の形状を示した図である。

【図５】研磨目の方向が圧延後の金属板の形状に及ぼす
影響を説明する図である。

【符号の説明】

１．ロール、 ２．ロール軸、 ３．砥石、４．
砥石回転軸、 ５．ロール法線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円筒状砥石の側面（周面）とロール表面と
   を接触させた状態で、砥石を回転させつつロールの軸方
   向に相対的に移動させながらロールを回転させてロール
   表面を研磨する方法であって、ロールの回転速度ベクト
   ルと下記のベクトルＶ₀ とのなす角度θを80°以上とす
   ることを特徴とする圧延用ワークロールの表面研磨方
   法。 Ｖ₀ ＝Ｖ_T ＋Ｖ_F −Ｖ_R ただし、Ｖ_T は砥石の回転速度ベクトル、 Ｖ_F は砥石のロール軸方向相対移動速度ベクトル、 Ｖ_R はロールの回転速度ベクトルである。