WO2000016918A1

WO2000016918A1 - Cylindre, procede de traitement de la surface d'un cylindre et appareil de traitement de la surface d'un cylindre

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Publication number: WO2000016918A1
Application number: PCT/JP1998/004215
Authority: WO
Inventors: Toshio Moro; Akihiro Goto
Original assignee: Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha
Priority date: 1998-09-18
Filing date: 1998-09-18
Publication date: 2000-03-30
Also published as: DE19882661T1; CN1271302A

Description

明細書ロールおよびロールの表面処理方法、並びにロール用表面処理装置技術分野

この発明は、ロールおよびロールの表面処理方法、並びにロール用表面処理装置に関し、特に、鋼板の圧延加工で使用される鍛鋼圧延ロールのように、高硬度で、硬度の耐摩耗性を要求されるロールおよびロールの表面処理方法、並びに口ール用表面処理装置に関するものである。背景技術

鋼板の圧延加工で使用される鍛鋼圧延ロールのようなロールは、高硬度で、硬度の耐摩耗性を要求されるから、口一ル表面に表面処理を施されているのが一般的である。

このロール表面の表面処理としては、たとえば、耐摩耗性を付与するため、セラミックス系の硬質材料あるいは超硬、その他の硬質材料を溶射などにより吹き付け、その後に研削仕上げしてロール表面の品質を維持する表面処理法や、浸炭処理、高周波焼き入れなどの従来の表面処理法が用いられている。

しかしながら、これらの表面処理法では、最近の圧延材料の硬度化、高精度化、設備稼働率の大幅な向上、高負荷操業指向により、ロール表面の劣化が激しく、頻繁なロールの交換が必要になってきている。

特に、圧延ロールは、圧延材の幅寸法が異なると、その都度、ロールを交換する必要があるなど、現場においては極めて交換頻度が高く、煩雑な作業のため、交換頻度そのものを極力減少させる要求が高まってきている。

さらに、別な要求として、亜鉛引き鋼板などでは、溶融亜鉛浴の中で電気メッキ方式で処理されるため、構造的に鋼板に通電する必要があり、二本の通電口一ルにより鋼板を挟んで鋼板を搬送しながら鋼板に通電することが行われる。この場合、通電 O—ルには大量のメツキ電流が流れることになり、ロールによる回転接触通電のため、鋼板との間にアーク火花が激しく発生し、ロール表面が早期に損耗する。

このため、定期的に通電ロールを交換する必要があり、作業の停止など稼働率の改善に対して大きな阻害要因になっている。現状では、この対策として、前述した硬質材料の溶射などが実施されているが、十分な効果を得るまでには至って I、ないのが現状であり、早急な解決が望まれている。

また、一般的には硬質皮膜の形成には、化学的蒸着法（C V D) 、物理的蒸着法（P VD) などが既に知られ、機械加工工具などや機械要素部品の業界では効果を発揮している。

しかし、この方法をロール表面に応用することは、事実上、不可能になっている。この理由は、ロール自体が極めて巨大で、直径 l m、長さ 3 m程度のものを収容する反応炉を作製することが極めて高価であることと、処理時間が膨大になり、採算が合わないからである。

化学的蒸着法（C VD) 、物理的蒸着法（P VD) などで得られるセラミックス系の硬質皮膜自体は性能的には十分ロール表面に対しては採用可能ではあるが、唯一の欠点は厚膜が得られないことと、母材への密着強度が十分ではなく、圧延加工中に剝離を起こす可能性もあり、現在では利用されていない。し力、も、数ミクロン程度の膜厚では、鋼板の圧延ロールとしての機能は十分に果たし得ないものである。

この発明は、上述の如き問題点を解消するためになされたもので、ロール表面の硬度、耐摩耗性を大きく改善し、圧延加工操業中でのロールの交換頻度を大きく低減して稼働率を改善できると共に圧延鋼板の品質を長時間の圧延工程においても維持することができるロールおよび口一ルの表面処理方法、並びにロール用表面処理装置を提供することを目的としている。発明の開示この発明は、ロール表面に液中放電加工による放電エネルギによって生じる放電電極の電極消耗溶融物質あるいはそれの反応物が付着堆積し、ロール表面に電極消耗溶融物質あるいはそれの反応物による硬質皮膜が形成されているロールを提供することができる。

従って、液中ギャップ放電による放電表面処理法により、ロール表面が電極消耗溶融物質あるし、はそれの反応物質による硬質被膜により被覆され、ロールとして必要な高硬度と高度の耐摩耗性を有するようになる。また、液中ギャップ放電による放電表面処理法により硬質被膜が形成されてし、ることから、硬質被膜と母材との間に充分な傾斜物性領域ができ、硬質被膜と母材との間に材質的な境界ができず、優れた強度による硬質被膜により被覆され、硬質被膜の剝離破損を生じることがない。

また、この発明は、前記硬質皮膜が WC：、 T i C：、 Z r C、 S i C：、 V C、 N b C、 T a C等の炭化物、 T i B ₂ 、 Z r B ₂ 等の硼化物、 T i N、 T r N等の窒化物の単体、あるいはそれらの組み合わせによるものであるロールを提供することができる。

従って、 WC；、 T i C：、 Z r C、 V C；、 S i C, N b C、 T a C等の炭化物、 T i B ₂ 、 Z r B ₂ 等の硼化物、 T i N、 T r N等の窒化物の単体、あるいはそれらの組み合わせ成分による良質の硬質被膜によつて口一ル表面が被覆され、口ールとして必要な高硬度と高度の耐摩耗性を有するようになる。

また、この発明は、加工液中においてロールの表面と放電電極とを所定の放電ギャップをおいて対向させてロール表面と放電電極との間に放電を発生させ、放電工ネルギによって生じる電極消耗溶融物質あるし、はそれの反応物を。一ル表面に付着堆積させ、口一ル表面に電極消耗溶融物質あるし、はそれの反応物による硬質皮膜を形成するロールの表面処理方法を提供することができる。

従って、液中ギャップ放電による放電表面処理法により、ロール表面を電極消耗溶融物質あるいはそれの反応物質による硬質被膜により被覆されたロールを製造でき、ロールとして必要な高硬度と高度の耐摩耗性を有するようになる。また T/JP9 /0

、液中ギャップ放電による放電表面処理法によって、ロール表面に電極消耗溶融物質あるいはそれの反応物質による硬質被膜を形成するから、硬質被膜と母材との間に充分な傾斜物性領域ができ、硬質被膜と母材との間に材質的な境界ができず、ロール表面を優れた強度による硬質被膜により被覆することができ、硬質被膜の剝離破損を生じることがない耐久性に優れたロールを得ることができる。また、この発明は、前記硬質皮膜が WC：、 T i C、 Z r C、 S i C、 VC：、 N b C：、 T a C等の炭化物、 T i B₂ 、 Zr B₂ 等の硼化物、 T i N、 Tr N等の窒化物の単体、あるいはそれらの組み合わせによるものであるロールの表面処理方法を提供することができる。

従って、 WC、 Ti C、 ZrC、 S i C、 VC、 NbC、 T a C等の炭化物、 Ti B₂ 、 Zr B₂ 等の硼化物、 TiN、 T r N等の窒化物の単体、あるいはそれらの組み合わせ成分による良質の硬質被膜によってロール表面を被覆された口 —ルが得られ、高硬度と高度の耐摩耗性を有するロールを得ることができる。また、この発明は、放電電極として、 Ti、 Zr、 V、 Nb、 T a等の硬質金属の粉体、もしくはこれらの水素化物の粉体を圧縮成形した圧粉体電極、あるいはこれらの金属による金属電極を使用し、加工液として H Cを含む放電加工油を使用して硬質皮膜を形成するロールの表面処理方法を提供することができる。従って、電極材料と放電加工油の HCとの反応により、 Ti C：、 Zr C, VC 、 NbC、 T a C等の金属炭化物による硬質被膜をロール表面に効率よく形成することができ、良質の硬質被膜によってロール表面を被覆されたロールを生産性よく製造できる。

また、この発明は、放電電極としてローラ形状のものを使用し、当該放電電極を被処理物であるロールの軸線方向に平行に配置し、放電電極を回転させながら π一ル表面と放電電極との間に放電を発生させるロールの表面処理方法を提供することができる。

従って、口ーラ形状の放電電極が長し、周長をもつて全周に亙つて均一に摩耗し、長時間安定して放電表面処理を継続することができ、途中に電極交換を必要としないため、放電表面処理の残しゃ電極交換の際の境面をロール表面に生じることがない。これにより圧延鋼板の品質を常に高度に維持することができる。また、この発明は、ローラ形状の放電電極は複数個の円盤電極を軸線方向に多層に重ね合わせたものにより構成されているロールの表面処理方法を提供することができる。

従って、ローラ形状の放電電極が円盤電極の重ね合わせ個数に応じて任意の軸長のものになり、任意の軸長によるローラ形状の放電電極を容易に得ることがでさる。

また、この発明は、ローラ形状の放電電極が、複数個の円盤電極とスぺーザとを交互に軸線方向に多層に重ね合わせたものにより構成され、隣接する円盤電極間にスぺーザの厚みに相当する間隙が設けられているロールの表面処理方法を提供することができる。

従って、各円盤電極の周りに加工液が充分に行き渡り、液中ギャップ放電による放電表面処理が安定して行われ、異常放電（短絡の発生、アーク放電の発生など）を回避することができ、高品質のロールを得ることができる。

また、この発明は、底抜け桝形状の加工液槽をロール上部に配置し、当該加工液槽内に加工液を供給すると共に当該加工液槽内に放電電極を配置し、前記放電電極と前記加工液槽とをロールの軸線方向に連動移動させて口一ル表面の全域に硬質皮膜を形成するロールの表面処理方法を提供することができる。

従って、ロール全体を加工液槽内に浸ける場合に比して加工液の総量を低減でき、大寸法のロールの処理も難なく行うことができる。

また、この発明は、ロールの両端部に設けられている小径のロール支持軸部にロール外径と同一外径の円筒状カバ一を取り付けて液中放電表面処理を行うロールの表面処理方法を提供することができる。

従って、加工液槽がロール軸線方向移動によって小径のロール支持軸部に差し掛かっても、加工液槽の加工液が抜けることがなく、ロール軸端部分の液中ギヤップ放電による放電表面処理も安定して行われる。また、この発明は、ローラ形状の放電電極が複数個の円盤電極を互いに電気絶縁状態で軸線方向に多層に重ね合わせたものにより構成され、前記円盤電極のそれぞれに個別の加工電源を接続し、各円盤電極毎に放電電圧を個別に印加する口ールの表面処理方法を提供することができる。

従って、各円盤電極による硬質皮膜の形成速度が速くなり、放電表面処理速度を大きく改善することができ、ロールの放電表面処理時間を大幅に短縮することができる。

また、この発明は、各円盤電極毎に区分された底抜け桝形状の加工液槽をロール上部に配置し、区分された加工液槽毎に加工液を供給すると共に円盤電極を配置し、前記円盤電極と前記加工液槽とをロールの軸線方向に連動移動させて口一ル表面の全域に硬質皮膜を形成し、区分された加工液槽毎にフロートスィツチにより液面低下を検出し、液面低下を検出した場合にはその加工液槽に対する加工液の供給を停止すると共に対応する円盤電極への加工電源の供給を停止するロールの表面処理方法を提供することができる。

従って、加工液槽がロール軸線方向移動によって小径のロール支持軸部に差し掛かることによって区分された加工液槽が端のものより口一ル表面より離れ、その加工液槽内の加工液が抜けると、このことをフロートスィツチが液面低下によつて検出し、その加工液槽に対する加工液の供給を停止すると共に対応する円盤電極への加工電源の供給を停止する。これにより、他の障害を生じることなく、ロール軸端部分の液中ギャップ放電による放電表面処理も安定して行われ、放電表面処理残しすることなく中央部と同程度の放電表面処理品質を維持することができる。

また、この発明は、被処理物であるロールを水平状態で回転可能に支持する口ール支持装置と、ロール軸線方向に送り移動可能に設けられたサドルと、前記サドルに上下方向に送り移動可能に設けられた電極支持べッドと、前記電極支持べッドの下端部に設けられ、放電電極を交換可能に保持する電極ホルダと、ロール上部に配置されて槽内に加工液を供給されると共に前記電極ホルダに取り付けられた放電電極が配置され、電極ホルダと連動してロール軸線方向に移動する底抜け桝形状の加工液槽とを有している口一ル用表面処理装置を提供することができる。

従って、電極支持べッドに取り付けられた放電電極は、サドルのロール軸線方向の送り移動によってロール軸線方向へ移動し、電極支持ベッドの上下方向に送り移動によりロール表面との放電ギヤップを適正値に設定され、ロール上部に配置された加工液槽内の加工液中でロール表面との間に放電を行い、ロール支持装置によってロールを回転させることで、口一ル全体が入るような大きレ、加工液槽を必要とすることなく、ロール表面の全体に電極消耗溶融物質あるいはそれの反応物質による硬質被膜を形成することができる。

また、この発明は、前記電極ホルダが、ローラ形状の放電電極をロールの軸線方向と平行な軸線をもって支持する支持軸と、前記支持軸を回転駆動する回転駆動手段を有しているロール用表面処理装置を提供することができる。

従って、ローラ形状の放電電極を回転させながら液中ギヤップ放電による放電表面処理を行え、ローラ形状の放電電極が長い周長をもって全周に亙って均一に摩耗し、長時間安定して放電表面処理を継続することができ、途中に電極交換を必要としないため、放電表面処理残しや電極交換の際の境面をロール表面に生じることがない。これにより圧延鋼板の品質を常に高度に維持することができる。また、この発明は、ローラ形状の放電電極が複数個の円盤電極を互いに電気絶縁状態で軸線方向に多層に重ね合わせたものにより構成され、前記円盤電極のそれぞれに個別の加工電源が接続され、各円盤電極毎に放電電圧を個別に印加するロール用表面処理装置を提供することができる。

また、この発明は、前記加工液槽が各円盤電極毎に区分され、区分された加工液槽毎に加工液が供給されると共に円盤電極が配置され、区分された加工液槽毎にフロートスィツチが設けられ、区分された加工液槽毎にフロートスィツチにより液面低下を検出し、液面低下を検出した場合にはその加工液槽に対する加工液の供給を停止すると共に対応する円盤電極への加工電源の供給を停止するロール用表面処理装置を提供することができる。

従って、加工液槽がロール軸線方向移動によって小径のロール支持軸部に差し掛かることによって区分された加工液槽が端のものよりロール表面より離れ、その加工液槽内の加工液が抜けると、このことがフロートスィツチによって検出され、その加工液槽に対する加工液の供給が停止されると共に対応する円盤電極への加工電源の供給が停止される。これにより、他の障害を生じることなく、口一ル軸端部分の液中ギャップ放電による放電表面処理も安定して行われ、放電表面処理残しすることなく中央部と同程度の加工処理品質を維持することができる。図面の簡単な説明

第 1図は、この発明によるロール用表面処理装置の実施の形態 1を示す全体構成図であり、第 2図は、この発明によるロール用表面処理装置で使用される加工液槽の斜視図であり、第 3図は、この発明によるロール用表面処理装置の実施の形態 2の要部を示す部分断面図であり、第 4図は、この発明によるロール用表面処理装置の実施の形態 2の変形例の要部を示す部分断面図であり、第 5図は、この発明によるロール用表面処理装置の実施の形態 3の要部を示す部分断面図であり、第 6図は、実施の形態 3のロール用表面処理装置における給電構造部を示す拡大図であり、第 7図は、この発明によるロール用表面処理装置の実施の形態 4 の要部を示す部分断面図であり、第 8図は、この発明によるロール用表面処理装置の実施の形態 5の要部を示す部分断面図である。発明を実施するための最良の形態

本発明を詳細に説述するために、添付の図面に従ってこれを説明する。

第 1図は、この発明によるロール用表面処理装置の実施の形態 1を示している c ロール用表面処理装置は、パン 1 0内に被処理物であるロール 1 0 0を水平状態で回転可能に支持する左右一対のロール支持装置 1 2、 1 4を有している。口ール支持装置 1 2、 1 4はロール両端の小径のロール支持軸部 1 0 2をもって口ール 1 0 0を水平軸線周りに回転可能に支持している。一方のロール支持装置 1 2は、回転駆動手段を内蔵しており、ロール 1 0 0を水平軸線周りに回転駆動する。

パン 1 0の上方には水平ガイドレール 1 6が固定配置されている。水平ガイドレール 1 6はロール軸線方向に水平に延在しており、水平ガイドレール 1 6にはサドル 1 8がロール軸線方向に移動可能に設けられている。サドル 1 8のロール軸線方向（Y軸方向）の送り移動は、水平ガイドレール 1 6に取り付けられた Y 軸サーボモータ 2 0により回転駆動される送りねじ 2 2によって任意の送り速度をもって行われる。

サドル 1 8には電極支持べッド 2 4が上下方向に移動可能に設けられている。電極支持べッド 2 4の上下方向の送り移動は電極支持べッド 2 4に搭載された Z 軸サーボモ一夕 2 6により回転駆動される送りねじ 2 8によって位置サーボ式に行われる。

電極支持べッド 2 4の下端部には放電電極 3 0を交換可能に保持する電極ホルダ 3 2が取り付けられている。放電電極 3 0は、電極支持べッド 2 4の Z軸移動によってロール 1 0 0の真上位置にてロール表面に所定の放電ギャップをおいて対向し、電源装置 3 4によりロール 1 0 0との間にパルス電圧を印加する。

ロール 1 0 0の真上位置には加工液槽 3 6が配置されている。加工液槽 3 6は、図示されていない連結部材によってサドル 1 8と連結され、電極ホルダ 3 2に取り付けられた放電電極 3 0を槽内に収容した状態でサドル 1 8の Y軸移動により、電極ホルダ 3 2と連動してロール軸線方向に移動する。

加工液槽 3 6は、第 2図にされているように、底抜け桝形状をなし、底縁部 3 8はロール表面の曲率に合った円弧状をなし、ロール表面により支持されている。加工液槽 3 6には加工液供給管 4 0によって油あるいは水等による加工液がォーバフ口一式に供給され、加工液槽 3 6内に加工液が満たされ、放電電極 3 0は加工液中に浸漬される。これにより、放電電極 3 0とロール表面との間の放電ギャップには加工液が存在し、液中ギヤップ放電が行われる。

加工液供給管 4 0に対する加工液の供給は加工液供給ポンプ 4 2によって加工液槽 4 4より加工液を汲み上げることにより行われる。

なお、加工液槽 3 6より溢流する加工液はパン 1 0内に回収され、加工液回収ポンプ 4 6によって加工液槽 4 4に戻される。

加工液槽 3 6内の加工液中において、ロール表面と放電電極 3 0とを所定の放電ギヤップをおいて対向させてロール表面と放電電極 3 0との間にパルス電圧を印加してパルス放電を発生させる。これにより、放電エネルギによって生じる電極消耗溶融物質あるいはそれと加工液成分との反応物が口一ル表面に付着堆積し、ロール表面に電極消耗溶融物質あるいはそれの反応物による硬質皮膜が形成される。

硬質皮膜の形成に伴い放電電極 3 0が徐々に消耗することに対して Z軸制御によってロール表面と放電電極 3 0との放電ギヤップを所定値に保つ必要がある。この Z軸制御は、平均電圧を検出し、この平均電圧（検出結果）に基づく極間サーボ制御により行うことができる。

この実施の形態では、放電電極 3 0はロール 1 0 0の軸線方向に沿った扳片状をなしており、サドル 1 8の Y軸送りとロール支持装置 1 2によるロール 1 0 0 を水平軸線周りの回転可能により、ロール表面全体に電極消耗溶融物質あるいはそれの反応物による硬質皮膜が形成される。

硬質皮膜は、耐摩耗性に優れており、硬質皮膜の材質としては、 WC、 T i C 、 Z r C；、 S i C、 V C、 T a C等の炭化物、 T i B ₂ 、 Z r B ₂ 等の硼化物、 T i N、 T r N等の窒化物の単体、あるいはそれらの組み合わせによるものが挙げられる。

また、放電電極 3 0として、 T i、 Z r、 V、 T a等の硬質金属の粉体、もしくはこれらの水素化物の粉体を圧縮成形した圧粉体電極、あるいはこれらの金属 T P /

1 1 による金属電極を使用し、加工液として H Cを含む放電加工油を使用し、電極材料と放電加工油中の H Cとの反応により、 T i C、 Z r C、 V C；、 N b C；、 T a C等の金属炭化物による硬質被膜をロール表面に効率よく良好に形成することができる。

なお、上述のようなパルス放電による硬質皮膜 1 0 8の形成法は、液中ギヤップ放電による放電表面処理法と呼ばれる方法に準拠したものであり、この放電表面処理法は、特開平 6— 1 8 2 6 2 6号公報、特開平 8 - 2 5 7 8 4 1号公報、特開平 9— 1 9 8 2 9号公報、特開平 9一 1 9 2 9 3 7号公報に開示示されている。

上述のような放電表面処理により、 WC；、 T i C、 Z r C：、 V C、 S i C：、 N b C：、 T a C等の炭化物、 T i B 2 、 Z r B ₂ 等の硼化物、 T i N、 T r N等の窒化物の単体、あるいはそれらの組み合わせ成分による良質の硬質被膜によってロール表面が被覆され、必要な高硬度と高度の耐摩耗性を有するロール 1 0 0が得られる。

また、液中ギャップ放電による放電表面処理法によって、ロール表面に電極消耗溶融物質あるレ、はそれの反応物質による硬質被膜を形成するから、硬質被膜と母材との間に充分な傾斜物性領域ができ、硬質被膜と母材との間に材質的な境界ができず、ロール表面を優れた強度による硬質被膜により被覆することができ、硬質被膜の剝離破損を生じることがない耐久性に優れたロールを得ることができる。

また、可動式の加工液槽 3 6により、ロール全体が入るような大きい加工液槽や大量の加工液を必要とすることなく、ロール表面の全体に電極消耗溶融物質あるいはそれの反応物質による硬質被膜を形成することができる。

第 3図は、この発明にかかるロール用表面処理装置の実施の形態 2の要部を示している。この実施の形態では、放電電極として、複数個の円盤電極 5 0を軸線方向に多層に重ね合わせたローラ形状の放電電極 5 2が使用されている。放電電極 5 2は電極ホルダ 3 2より回転可能に支持されたロール軸線方向に平行な支持 CT/JP98/04215

1 2 軸 5 4に固定され、支持軸 5 4は、プ一リ 5 6、伝動ベルト 5 8、プーリ 6 0によって電極ホルダ 3 2に搭載された電極回転用モータ 6 2と駆動連結され、電極回転用モータ 6 2によって回転駆動される。

これにより放電電極 5 2は、ロール軸線方向に平行な軸線周りに回転し、下側の外周面にてロール表面と所定の放電ギャップをおいて対向し、一定の低速度で回転しながら口一ル表面との間にノ、レス放電を発生させる。

放電電極 5 2は、一定速度で、かつ低速で回転するため、電極消耗は全周に亙つて均一に進み、外径が徐々に縮小されていくことになる。

板状の電極形状では、電極消耗が早く進み、結果として、電極を頻繁に交換する必要が生じる。これに対し、電極を円盤状に構成して積層すれば、きわめて長い周長を利用することができ、長時間の放電表面処理に耐えることができる。板状電極においては、電極交換の際、表面処理部と未表面処理部との境ができ、その部分を再度加工しても境を解消することはできない不具合がある。一般に、境は線状になって現れ、圧延鋼板に転写され、製品の品質を低下させることにもなり、避ける必要があった。

放電電極をローラ形状に構成すれば、長時間の放電表面処理に使用できるため、途中の電極交換はなくなり、最後まで継続して表面処理することが可能になり、結果として圧延鋼板の品質を維持することができる。また板状の電極よりローラ形状の電極のほうが圧縮成形して製作する場合、都合がよレ、。

また、ローラ形状の放電電極 5 2が円盤電極 5 0の重ね合わせ個数に応じて任意の軸長のものになり、任意の軸長によるローラ形状の放電電極を容易に得ることができる。

第 4図は、実施の形態 2の変形例を示している。この実施の形態では、放電電極 5 2力、複数個の円盤電極 5 0とスぺーサ 6 4とを交互に軸線方向に多層に重ね合わせたものにより構成され、互いに隣接する円盤電極 5 0間にスぺ一サ 6 4 の厚みに相当する間隙が設けられている。

従って、各円盤電極 5 0の周りに加工液が充分に行き渡り、液中ギャップ放電による放電表面処理が安定して行われ、短絡の発生、アーク放電などの異常放電の発生を回避することができ、高品質の表面処理を施されたロールを得ることができる。

第 5図、第 6図は、この発明よるロール用表面処理装置の実施の形態 3の要部を示している。円盤電極 5 0が支持軸 5 4上に電気絶縁スリーブ 6 6を介して取り付けられ、かつ互いに隣接する円盤電極 5 0間に電気絶縁スぺーサ 6 8が配置され、各円盤電極 5 0がそれぞれ電気的に独立している。

電極ホルダ 3 2には各円盤電極 5 0毎に電気絶縁ブラケット 7 0によってレバ —7 2の一端が回動可能に取り付けられている。レバ一 7 2の先端には軸 7 4によって給電ローラ 7 6が回転可能に取り付けられており、給電ローラ 7 6は、ねじりばね 7 8のばね力によって各円盤電極 5 0の周面に押し付けられ、円盤電極 5 0の回転に伴って円盤電極 5 0の周面上を転動する。

給電ローラ 7 6は各円盤電極 5 0毎に電気的に独立して設けられており、給電ローラ 7 6にはそれぞれに個別の電源装置 3 4が接続され、各円盤電極 5 0毎に放電電圧を個別に印加する。

上述の構成によれば、各円盤電極 5 0毎に独立した電源装置 3 4により各円盤電極 5 0に給電が行われ、各円盤電極 5 0において液中ギャップ放電による表面処理が行われ、放電表面処理能率を大幅に向上させることができる。

従って、各円盤電極 5 0による硬質皮膜の形成速度が速くなり、放電表面処理速度を大きく改善することができ、ロールの放電表面処理時間を大幅に短縮することができる。

複数の電源を用レ、て表面処理能率を改善することは以前から提案されているが、それは従来の総型電極を薄い絶縁板で分割し、一つの表面処理における処理能率を改善する手法であつて、電極の製作および継ぎ目の取り残しなどが発生して不都合が生じるため現在ではあまり用いられていない。

しかしながら、この発明では、円盤状の独立した電極を容易に絶縁して構成することができることと、回転させながら放電表面処理を行うため電極の外形が均一に消耗し径の変化が徐々に進むため加工自体が極めて安定し、複数の電源を接続した効果を十分に発揮しゃすし、特徴がある。

第 7図は、この発明よる口一ル用表面処理装置の実施の形態 4の要部を示している。

この実施の形態はロール端部の処理に対応するものである。ロール表面に硬質皮膜を形成しながら放電電極 5 2を軸線方向に移動させると、放電電極 5 2はいつかはローラ端部に到達する。ローラ端部には一般的に軸径を縮小された小径のロール支持軸部 1 0 2があるため、今までのローラ表面がなくなり、加工液槽 3 6の底が開き、加工液槽 3 6内の加工液が一気に流出し、液中ギャップ放電による適正な放電表面処理が行われなくなる。

このことに対して、ロール 1 0 0の両端部に設けられている小径のロール支持軸部 1 0 2にロール外径と同一外径の円筒状カバー 8 0が締結具 8 2によって着脱可能に取り付けられている。

これにより、加工液槽 3 6がロール軸線方向移動によって小径のロール支持軸部 1 0 2に差し挂ト力、つても、加工液槽 3 6の加工液が抜けることがなく、ロール軸端部分の液中ギヤップ放電による放電表面処理も安定して行われる。

第 8図は、この発明よるロール用表面処理装置の実施の形態 5の要部を示している。

この実施の形態では、実施の形態 3と同様に、各円盤電極 5 0に個別の電源装置 3 4によって電圧供給が行われる。各円盤電極 5 0毎の電源装置 3 4は各円盤電極のもの毎に個別にオン ·オフできるよう、各電源装置 3 4毎に電磁開閉器 9 0 a〜9 0 dが接続されている。

加工液槽 3 6は各円盤電極 5 0毎に区分され、区分された加工液槽 3 6 a〜3 6 d毎に個別の加工液供給分岐管 4 0 a〜4 0 dのぞれぞれによって加工液が供給され、各加工液槽 3 6 a〜3 6 d毎に円盤電極 5 0がーつずつ配置される。加ェ液供給分岐管 4 0 a〜4 0 dのそれぞれには電磁バルブ 9 2 a〜9 2 dが設けられている。区分された加工液槽 3 6 a〜 3 6 d毎にフロートスィツチ 9 4 a〜 9 4 dが設けられ、区分された加工液槽 3 6 a〜 3 6 d毎にフロートスィツチ 9 4 a〜 9 4 dにより液面低下を検出するようになっている。フロートスィツチ 9 4 a〜 9 4 dのいずれか一つでもが液面低下を検出した場合には、その加工液槽に対する電磁バルブ ·9 2 a〜 9 2 dを閉じて加工液の供給を停止すると共に対応する電磁開閉器 9 0 a〜 9 0 dによって円盤電極への加工電源の供給を停止する。

たとえば、図示されている状態では、加工液槽 3 6 aがロール支持軸部 1 0 2 に差し掛かることによって加工液槽 3 6 aの加工液が抜け、フロートスィッチ 9 4 aが液面低下を検出する。これにより、その加工液槽 3 6 aに対する電磁バルブ 9 2 aが閉じられ、加工液槽 3 6 aに対する加工液の供給を停止すると共に、電磁開閉器 9 0 aによって加工液槽 3 6 aの円盤電極 5 0に対する給電が停止され

その結果、他の障害を生じることなく、ロール軸端部分の液中ギャップ放電による放電表面処理も安定して行われ、放電表面処理残しすることなく中央部と同程度の放電表面処理品質を維持することができる。このため、カバーの着脱などの手間を必要とせず、作業性の改善と加工能率の向上、さらには放電表面処理品質の改善を同時に図ることが可能となり、大幅な生産性の向上を図ることができる o 産業上の利用の可能 1生

以上のように、本発明によるロールおよびロールの表面処理方法、並びにロール用表面処理装置は、高負荷操業の鋼材の圧延加工に適している。

Claims

請求の範囲

1. 口一ル表面に液中放電加工による放電工ネルギによって生じる放電電極の電極消耗溶融物質あるレ、はそれの反応物が付着堆積し、口—ル表面に電極消耗溶融物質あるいはそれの反応物による硬質皮膜が形成されていることを特徴とするロール。

2. 前記硬質皮膜が WC、 Ti C：、 Zr C、 S i C：、 VC、 NbC：、 TaC等の炭化物、 T i B₂ 、 Zr B₂ 等の硼化物、 T i N、 Tr N等の窒化物の単体、あるいはそれらの組み合わせによるものであることを特徴とする請求の範囲第 1 項記載のロール。

3. 加工液中においてロールの表面と放電電極とを所定の放電ギヤップをおいて対向させてロール表面と放電電極との間に放電を発生させ、放電工ネルギによつて生じる電極消耗溶融物質あるレ、はそれの反応物を口一ル表面に付着堆積させ、ロール表面に電極消耗溶融物質あるいはそれの反応物による硬質皮膜を形成することを特徴とするロールの表面処理方法。

4. 前記硬質皮膜が WC：、 Ti C、 Zr C. S i C、 VC；、 NbC, TaC等の炭化物、 T i B₂ 、 Zr B₂ 等の硼化物、 T i N、 Tr N等の窒化物の単体、あるいは組み合わせによるものであることを特徴とする請求の範囲第 3項記載のロールの表面処理方法。

5. 放電電極として、 Ti、 Zr、 V、 Nb、 Ta等の硬質金属の粉体、もしくはこれらの水素化物の粉体を圧縮成形した圧粉体電極、あるいはこれらの金属による金属電極を使用し、加工液として HCを含む放電加工油を使用して硬質皮膜を形成することを特徴とする請求の範囲第 3項記載のロールの表面処理方法。

6 . 放電電極としてローラ形状のものを使用し、当該放電電極を被処理物であるロールの軸線方向に平行に配置し、放電電極を回転させながらロール表面と放電電極との間に放電を発生させることを特徴とする請求の範囲第 3項記載の口一ルの表面処理方法。

7 . ローラ形状の放電電極は複数個の円盤電極を軸線方向に多層に重ね合わせたものにより構成されていることを特徵とする請求の範囲第 6項記載のロールの表面処理方法。

8 . ローラ形状の放電電極は、複数個の円盤電極とスぺーザとを交互に軸線方向に多層に重ね合わせたものにより構成され、隣接する円盤電極間にスぺ一ザの厚みに相当する間隙が設けられていることを特徴とする請求の範囲第 6項記載のロールの表面処理方法。

9 . 底抜け桝形状の加工液槽をロール上部に配置し、当該加工液槽内に加工液を供給すると共に当該加工液槽内に放電電極を配置し、前記放電電極と前記加工液槽とをロールの軸線方向に連動移動させてロール表面の全域に硬質皮膜を形成することを特徴とする請求の範囲第 3項記載の口一ルの表面処理方法。

1 0 . ロールの両端部に設けられている小径のロール支持軸部にロール外径と同一外径の円筒状カバーを取り付けて液中放電表面処理を行うことを特徴とする請求の範囲第 9項記載の口一ルの表面処理方法。

1 1 . ローラ形状の放電電極は複数個の円盤電極を互いに電気絶縁状態で軸線方向に多層に重ね合わせたものにより構成され、前記円盤電極のそれぞれに個別の加工電源を接続し、各円盤電極毎に放電電圧を個別に印加することを特徴とする請求の範囲第 6項記載のロールの表面処理方法。

1 2 . 各円盤電極毎に区分された底抜け桝形状の加工液槽をロール上部に配置し、区分された加工液槽毎に加工液を供給すると共に円盤電極を配置し、前記円盤電極と前記加工液槽とをロールの軸線方向に連動移動させてロール表面の全域に硬質皮膜を形成し、区分された加工液槽毎にフロートスィッチにより液面低下を検出し、液面低下を検出した場合にはその加工液槽に対する加工液の供給を停止すると共に対応する円盤電極への加工電源の供給を停止することを特徴とする請求の範囲第 1 1項記載のロールの表面処理方法。

1 3 . 被処理物であるロールを水平状態で回転可能に支持するロール支持装置と、

ロール軸線方向に送り移動可能に設けられたサドルと、

前記サドルに上下方向に送り移動可能に設けられた電極支持べッドと、前記電極支持べッドの下端部に設けられ、放電電極を交換可能に保持する電極ホルダと、

ロール上部に配置されて槽内に加工液が供給されると共に前記電極ホルダに取り付けられた放電電極を配置され、電極ホルダと連動してロール軸線方向に移動する底抜け桝形状の加工液槽と、

を有していることを特徵とするロール用表面処理装置。

1 4 . 前記電極ホルダは、ローラ形状の放電電極をロールの軸線方向と平行な軸線をもつて支持する支持軸と、前記支持軸を回転駆動する回転駆動手段とを有していることを特徴とする請求の範囲第 1 3項記載の口一ル用表面処理装置。

1 5 . 口ーラ形状の放電電極は複数個の円盤電極を互いに電気絶縁状態で軸線方向に多層に重ね合わせたものにより構成され、前記円盤電極のそれぞれに個別の加工電源が接続され、各円盤電極毎に放電電圧を個別に印加することを特徴とする請求の範囲第 1 4項記載のロール用表面処理装置。

1 6 . 前記加工液槽は各円盤電極毎に区分され、区分された加工液槽毎に加工液が供給されると共に円盤電極が配置され、区分された加工液槽毎にフロートスィッチが設けられ、区分された加工液槽毎にフロートスィッチにより液面低下を検出し、液面低下を検出した場合にはその加工液槽に対する加工液の供給を停止すると共に対応する円盤電極への加工電源の供給を停止することを特徴とする請求の範囲第 1 5項記載のロール用表面処理装置。