WO2013129237A1 - ガイドロール及びその製造方法 - Google Patents

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roughness
guide roll
roll body
average value
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祐司 福本
勇太 佐藤
田中　哲夫
博文 首藤
松田　康裕
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新日鐵住金株式会社
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    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B27/00—Rolls, roll alloys or roll fabrication; Lubricating, cooling or heating rolls while in use
    • B21B27/02—Shape or construction of rolls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C13/00—Rolls, drums, discs, or the like; Bearings or mountings therefor
    • F16C13/006—Guiding rollers, wheels or the like, formed by or on the outer element of a single bearing or bearing unit, e.g. two adjacent bearings, whose ratio of length to diameter is generally less than one
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B28/00—Maintaining rolls or rolling equipment in effective condition
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B39/00—Arrangements for moving, supporting, or positioning work, or controlling its movement, combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B39/14—Guiding, positioning or aligning work
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B41/00—Guiding, conveying, or accumulating easily-flexible work, e.g. wire, sheet metal bands, in loops or curves; Loop lifters
    • B21B41/08—Guiding, conveying, or accumulating easily-flexible work, e.g. wire, sheet metal bands, in loops or curves; Loop lifters without overall change in the general direction of movement of the work
    • B21B41/10—Loop deflectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2240/00—Specified values or numerical ranges of parameters; Relations between them
    • F16C2240/40—Linear dimensions, e.g. length, radius, thickness, gap
    • F16C2240/54—Surface roughness

Definitions

  • the present invention relates to a guide roll used for, for example, a rolling mill and a manufacturing method thereof.
  • annealed metal strips are used to prevent surface defects such as hip folds and stretcher strain during secondary processing, improve mechanical properties such as elimination of yield point elongation, shape improvement and surface flattening, and applications
  • Temper rolling is performed by a rolling mill 80 shown in FIG.
  • the rolling mill 80 is disposed so as to sandwich a pair of work rolls 82 and 83 facing each other with a gap on both sides in the thickness direction of the metal strip 81 to be temper rolled.
  • backup rolls 84 and 85 The transport direction of the metal strip 81 rewound by the payoff reel 86 is switched by an entrance deflector roll (guide roll) 87 and is fed between the work rolls 82 and 83.
  • the metal strip 81 rolled by the work rolls 82, 83 is wound around the tension reel 89 after the conveying direction is switched again by the output deflector roll (guide roll) 88.
  • the outlet side deflector roll 88 When the outlet side deflector roll 88 is worn out by using the rolling mill 80, it is necessary to replace it with a new deflector roll. Conventionally, the use of this new deflector roll may cause fine scratches on the surface of the metal strip 81. Specifically, at the time of acceleration / deceleration of the metal strip 81, a mismatch between the plate passing speed and the peripheral speed of the outlet deflector roll 88 occurs, so that the metal strip 81 is hardened by the outlet deflector roll 88 which is harder than the metal strip 81. It is thought that the surface of the surface is scraped and scratches are generated.
  • the metal strip 81 is rubbed against the exit side deflector roll 88, so that the surface of the metal strip 81 is scraped and scratches are generated. Conceivable.
  • the exit deflector roll 88 rotates on the metal strip 81, so that the surface of the metal strip 81 is scraped and scratched. It is thought to occur.
  • a new deflector roll has been used as an entrance deflector roll 87 for a certain period of time, and after reducing its surface roughness, it has been used as an exit deflector roll 88.
  • this method was difficult to handle in an emergency. That is, a long preparation period is required to secure the outlet deflector roll 88, but preparation must be completed in advance when replacement is necessary. Accordingly, it is necessary to prepare for a long period in anticipation of sudden breakage of the outlet deflector roll 88 and to store a certain number of outlet deflector rolls 88.
  • Patent Document 1 discloses a technique in which grooves having a depth and width of 0.05 to 10 mm are provided continuously or discontinuously at a pitch of 0.1 to 50 mm in the circumferential direction of the deflector roll. Although disclosed, this technique is intended to improve the controllability of the conveyance speed of the object to be conveyed (steel plate), and does not prevent the occurrence of scratches as described above.
  • the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and can prevent the generation of minute scratches on the surface of the object to be transported in a new state (unused state), and its use is limited.
  • An object of the present invention is to provide a guide roll that can cope with an emergency and a method for manufacturing the same.
  • a guide roll according to an aspect of the present invention is a guide roll including a roll body having surface roughness, and includes a roughness curve representing the surface roughness of the roll body and an average line thereof. Among the intersection points, the average value of the distance between the intersection points corresponding to the start point and the end point of the roughness curve is included in the range of 0.2 mm to 1 mm; the maximum valley depth Rv and the maximum height of the roughness curve
  • the arithmetic average roughness Ra of the surface of the roll body may be 2.5 ⁇ m or more and 4 ⁇ m or less.
  • the guide roll as described in said (1) or (2) may be a deflector roll used for at least one of the entrance side and exit side of a rolling mill.
  • a method for manufacturing a guide roll according to an aspect of the present invention is a method for manufacturing a guide roll including a roll body having surface roughness, and the surface of the material of the roll body is roughened.
  • a first step of applying; a second step of performing primary polishing on the surface of the material after the roughening; a third step of forming a plating layer on the surface of the material after the primary polishing; and forming the plating layer A fourth step of subjecting the surface of the finished material to final polishing, and finally the roughness curve among the intersections of a roughness curve representing the surface roughness of the roll body and an average line thereof.
  • the average value of the distance between the intersections corresponding to the start point and the end point of the mountain is included in the range of 0.2 mm or more and 1 mm or less, and includes the maximum valley depth Rv and the maximum height Ry of the roughness curve (1 )
  • the plating layer may be a Cr plating layer.
  • the average value of the distance (hereinafter, this distance is referred to as the mountain width) is included in the range of 0.2 mm or more, the shape of the minute mountain existing on the surface of the roll body portion is made gentler than before. it can.
  • the average value of the above-mentioned peak width is included in a range of 1 mm or less, it is possible to prevent the conveyance object from slipping on the roll body portion and generating scuffing.
  • the arithmetic average roughness Ra of the surface of the roll body is 2.5 ⁇ m or more and 4 ⁇ m or less, it is possible to prevent minute scratches generated on the conveyance object.
  • the phenomenon that the conveyance object slides and moves on the surface of the roll body part can be suppressed and further prevented. Can be prevented.
  • the average value of the peak width is included in the range of 0.2 mm or more and 1 mm or less by performing the first to fourth steps.
  • the roll body having a shape factor K of 0.7 or more can be obtained by a simple method.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a guide roll 10 according to an embodiment of the present invention. It is a figure which shows the roughness curve obtained by measuring the surface roughness of the width direction of the roll trunk
  • FIG. 4A It is a figure which shows typically the roughness curve (Namely, the surface state of the roll trunk
  • the guide roll 10 (conveyance roll) according to this embodiment is a roll used for conveying a plate-shaped conveyance object (for example, a steel material such as a metal strip), and has a fine surface.
  • a plate-shaped conveyance object for example, a steel material such as a metal strip
  • a roll body 11 having numerous indentations (that is, surface roughness) and a rotating shaft 12.
  • This guide roll 10 can be used as at least one of the entrance side deflector roll 87 and the exit side deflector roll 88 of the rolling mill 80 as shown in FIG. 7, for example.
  • the roll body 11 is a hollow or solid (filled) cylindrical member, and is fixed to the rotary shaft 12 by connecting means such as welding or bolting in a state where the center axis coincides with the rotary shaft 12.
  • a hardened plating layer (for example, a Cr plating layer) is formed on the surface of the roll body 11.
  • the rotary shaft 12 is a rod-shaped member having a circular cross section, and both ends thereof are rotatably supported by a rotation support mechanism (not shown). With the roll body 11 in contact with the object to be conveyed, the rotating shaft 12 rotates (that is, the roll body 11 rotates), whereby the object to be conveyed is conveyed in a predetermined conveyance direction.
  • FIG. 2A is a diagram showing a roughness curve obtained by measuring the surface roughness of the roll body 11 in the width direction (axial direction).
  • FIG. 2B is a diagram schematically illustrating the roughness curve illustrated in FIG. 2A, that is, the surface roughness of the roll body 11.
  • a roughness curve is a cross-section obtained by measuring fine irregularities existing on a measurement target surface (the surface of the roll body 11 in this embodiment) using, for example, a stylus type surface roughness measuring instrument. It is a curve obtained by removing a low frequency component (swell component) from a curve.
  • the stylus type surface roughness measuring instrument for example, “Surftest SJ301” of “Mitutoyo” or the like can be used.
  • the surface of the roll body 11 is equally divided into five measurement sections (for example, a section having a length of 12.5 mm) along the width direction, and each measurement section is measured using a surface roughness measuring instrument.
  • the roughness curve of one measurement section is extracted from the roughness curve.
  • said measurement conditions are an example, What is necessary is just to set suitably the division
  • the number of divisions of the measurement section may be set in the range of 5 to 20, and the length of the measurement section may be set in the range of 10 mm to 15 mm.
  • a portion higher than the average line Av in the roughness curve is referred to as a “mountain” (see reference numeral 13 in the figure), and the average line Av in the roughness curve.
  • the lower part is called “valley” (see reference numeral 14 in the figure).
  • the average line Av is a line that minimizes the sum of squares of the distance (deviation) in the vertical axis direction to the roughness curve.
  • the guide roll 10 of the present embodiment has a start point of a roughness curve peak 13 among the intersections of a roughness curve representing the surface roughness of the roll body 11 and its average line Av (see reference numeral P1 in FIG. 2B). And the average value of the distance L between the intersections corresponding to the end point (see P2 in FIG. 2B) (hereinafter, this distance L is called the mountain width L) is included in the range of 0.2 mm to 1 mm. It is a feature.
  • the average value of the peak width L calculated individually for each measurement section may be included in the above range. Or the average value of the mountain width L calculated comprehensively about all the measurement sections should just be contained in the said range. Further, the average value of the peak width L may be calculated by excluding the peak width L of protruding values (for example, maximum value and minimum value).
  • FIG. 3 the relationship between the average value of the mountain width L of the surface of the roll trunk
  • This FIG. 3 uses the guide roll 10 as the exit side deflector roll 88 of the rolling mill 80, and the average value of the peak width L of the roll body 11 is 0.05 mm, 0.1 mm, 0.15 mm, 0.2 mm. It is a figure which shows the relationship between the average value of the mountain width L when it is changed to, and the generation
  • FIG. 3 when the average value of the peak width L is less than 0.2 mm, it can be seen that the frequency of occurrence of scratches increases as the average value of the peak width L decreases.
  • the reason for this is considered to be that, as shown in FIGS. 4A and 4B, for example, when the average value of the peak width L is less than 0.2 mm, the shape of the peak 13 becomes steep.
  • 4A is a diagram showing the roughness curve of the roll body 11 when the average value of the peak width L is less than 0.2 mm
  • FIG. 4B is the roughness curve shown in FIG. 4A (that is, the peak width). It is a figure which shows typically the surface state of the roll trunk
  • the inventor of the present application obtained an investigation result that when the average value of the peak width L of the roll body portion 11 exceeds 1 mm, a rubbing wrinkle different from a scratched wrinkle occurs in the conveyance object.
  • the average value of the peak width L exceeds 1 mm, the unevenness present on the surface of the roll body 11 is reduced, and the contact resistance of the roll body 11 is reduced.
  • the conveyance object metal strip
  • a rubbing wrinkle different from the scratches is generated in the conveyance object.
  • the average value of the mountain width L of the roll body 11 is set within a range of 0.2 mm or more and 1 mm or less based on the above investigation results.
  • the guide roll 10 of this embodiment even if it is used as a transport roll (for example, the outlet deflector roll 88) in a new state, scratches are generated on the transport target (for example, a metal strip). It can be prevented from occurring.
  • a transport roll for example, the outlet deflector roll 88
  • scratches are generated on the transport target (for example, a metal strip). It can be prevented from occurring.
  • the lower limit value of the average value of the peak width L is set to 0.3 mm, and the upper limit value of the average value of the peak width L is set to 0.7 mm. Is preferred.
  • the pitch of the peaks 13 adjacent in the width direction of the roll body 11 is, for example, about 0.3 to 0.4 mm.
  • the maximum valley depth Rv is the maximum distance from the bottom of the valley 14 to the average line Av
  • the maximum height Ry is the maximum from the bottom of the valley 14 to the top of the mountain 13.
  • the shape factor K calculated individually for each measurement section may be 0.7 or more.
  • the shape factor K calculated comprehensively for all measurement sections may be 0.7 or more.
  • the inventor of the present application has obtained a survey result that the occurrence of scratches tends to increase when the shape factor K is less than 0.7.
  • the reason is considered to be that when the shape factor K is less than 0.7, the Rv value with respect to the Ry value becomes small, and the shape of the peak 13 becomes steep (see FIG. 4B).
  • the shape factor K is set to 0.7 or more, but it is preferable to set the shape factor K to 0.75 or more in order to more reliably prevent the occurrence of scratches.
  • the upper limit value of the shape factor K is clearly less than 1 from the definition of the above formula (1), but 0.9 or less is preferable in consideration of the effect actually obtained.
  • FIG. 5 shows the production of a guide roll 10 in which the average value of the peak width L and the shape factor K are variously changed, and this is used as the exit deflector roll 88 of the rolling mill 80 to cause scratches on the metal strip 81. It is the result of investigating whether or not it occurs.
  • the horizontal axis indicates the average value of the peak width L
  • the vertical axis indicates the shape factor K.
  • the average value of the peak width L is less than 0.2 mm
  • scratches were generated even when the shape factor K was set to 0.7 or more.
  • the arithmetic average roughness (hereinafter, also simply referred to as average roughness) Ra of the surface of the roll body 11 is 2.5 ⁇ m or more and 4 ⁇ m or less.
  • the arithmetic average roughness Ra is defined in “JIS B0601: 2001” (the same applies hereinafter).
  • average roughness Ra is less than 2.5 ⁇ m, the frictional resistance with the object to be transported becomes small, and it becomes easy to generate rubbing and the like on the object to be transported.
  • average roughness Ra exceeds 4 micrometers, the unevenness
  • the guide roll manufacturing method of the present embodiment is a manufacturing method used for manufacturing the above-described guide roll 10 (particularly, the roll body 11), and includes a roughening process (first process) and a primary polishing process (second process). Step), plating step (third step), and finish polishing step (fourth step).
  • the surface of the material of the roll body 11 is subjected to surface roughening (so-called dull processing).
  • a material hereinafter, referred to as a body material 20
  • a material of the roll body 11 whose material and shape (width and diameter) are adjusted according to the specifications of the guide roll 10 to be manufactured is prepared.
  • drum material 20 is carbon steel etc., for example.
  • the surface of the body material 20 is subjected to shot blasting or electric discharge machining to form irregularities (surface roughness) set to a predetermined roughness on the surface of the body material 20 (FIG. 6). (See “Roughening process”).
  • primary polishing is performed on the surface of the body material 20 after the roughening processing.
  • the surface of the body material 20 is polished by polishing means such as a grinder, so that the uneven tip (portion corresponding to the tip of the mountain 13) present on the surface of the body material 20 is flattened. (See “Primary polishing step” in FIG. 6).
  • a plating layer 21 is formed on the surface of the body material 20 after the primary polishing.
  • the hardened plating layer 21 is formed on the uneven surface present on the surface of the body material 20 by performing hardening plating on the surface of the body material 20 using a thermal spraying method or the like (FIG. 6). (See “Plating Process”).
  • the hardened plating layer 21 is preferably a Cr plating layer (for example, a thickness of about 10 ⁇ m), but the type of plating may be appropriately changed according to the specifications of the guide roll 10.
  • finish polishing is performed on the surface of the body material 20 on which the plating layer 21 is formed.
  • the surface of the body material 20 is polished by polishing means such as a grinder, so that the uneven tip (particularly, the uneven tip of the plating layer 21) existing on the surface of the body material 20 is flattened.
  • polishing means such as a grinder
  • the guide roll 10 demonstrated the case where it was used as at least one of the entrance side deflector roll 87 and the exit side deflector roll 88 of the rolling mill 80, the guide roll 10 of this embodiment is the following. It can be widely used as a transport roll (for example, a bright roll that smoothes the surface of a metal strip) that is likely to cause scratches when transporting a transport object.
  • a transport roll for example, a bright roll that smoothes the surface of a metal strip

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Abstract

表面粗さが存在するロール胴部を備えるガイドロールであって、前記ロール胴部の表面粗さを表す粗さ曲線とその平均線との交点のうち、前記粗さ曲線の山の始点と終点に相当する交点間の距離の平均値が０．２ｍｍ以上１ｍｍ以下の範囲に含まれ；前記粗さ曲線の最大谷深さＲｖ及び最大高さＲｙを含む下記（１）式で定義される形状係数Ｋが０．７以上である。 Ｋ＝Ｒｖ／Ｒｙ　…（１）

Description

ガイドロール及びその製造方法
　本発明は、例えば圧延機に使用するガイドロール及びその製造方法に関する。
　本願は、２０１２年０３月０２日に、日本に出願された特願２０１２－０４６７５８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　一般に、焼鈍された金属ストリップは、２次加工の際の腰折れやストレッチャーストレイン等の表面欠陥の発生防止、降伏点伸び解消等の機械的性質の改善、形状改善と表面の平坦化、及び用途に適した表面粗度の造込みなどの目的で、図７に示す圧延機８０により調質圧延される。この圧延機８０は、調質圧延する金属ストリップ８１の厚み方向両側に間隔を有して対向配置される一対のワークロール８２、８３と、このワークロール８２、８３を挟込むように配置されるバックアップロール８４、８５とを有している。ペイオフリール８６で巻戻された金属ストリップ８１は、入側デフレクターロール（ガイドロール）８７によってその搬送方向が切替えられて、ワークロール８２、８３間へ送り込まれる。これらワークロール８２、８３によって圧延された金属ストリップ８１は、出側デフレクターロール（ガイドロール）８８によってその搬送方向が再度切替えられて、テンションリール８９に巻取られる。
この圧延機８０の使用により、出側デフレクターロール８８が損耗した場合、これを新品のデフレクターロールに交換する必要がある。従来では、この新品のデフレクターロールの使用により、金属ストリップ８１の表面に微小なひっかき疵が発生する可能性があった。
具体的には、金属ストリップ８１の加減速時において、通板速度と出側デフレクターロール８８の周速との不一致が発生することにより、金属ストリップ８１よりも硬い出側デフレクターロール８８によって金属ストリップ８１の表面が削られてひっかき疵が生じると考えられる。
例えば、出側デフレクターロール８８の周速よりも通板速度が速い場合には、金属ストリップ８１が出側デフレクターロール８８に擦られることにより、金属ストリップ８１の表面が削られてひっかき疵が生じると考えられる。また、通板速度よりも出側デフレクターロール８８の周速が速い場合には、出側デフレクターロール８８が金属ストリップ８１の上で回転することにより、金属ストリップ８１の表面が削られてひっかき疵が生じると考えられる。
そこで、このひっかき疵を防止する方法として、従来は、新品のデフレクターロールを入側デフレクターロール８７として一定期間使用し、その表面粗度を低下させた後、出側デフレクターロール８８として使用していたが、この方法では、緊急時の対応が難しかった。すなわち、出側デフレクターロール８８の確保には長期間の準備期間が必要な一方、取替の必要時には事前に準備が完成していなければならない。従って、突然の出側デフレクターロール８８の破損も見越して長期間をかけて準備し、一定数の出側デフレクターロール８８を保管しておくことが必要だった。
なお、例えば、下記特許文献１には、デフレクターロールの周方向に、０．１～５０ｍｍのピッチで、深さ及び幅が０．０５～１０ｍｍの溝を連続的或いは非連続的に設ける技術が開示されているが、この技術は、搬送対象物（鋼板）の搬送速度の制御性向上を目的としたものであって、上記のようなひっかき疵の発生を防止するものではない。
日本国特開平７－１６６３６号公報
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、新品の状態（未使用の状態）で、搬送対象物の表面に微小なひっかき疵が発生することを防止可能であり、その使用が制限されることなく、緊急時にも対応可能なガイドロール及びその製造方法を提供することを目的とする。
　本発明は、上記課題を解決して係る目的を達成するために以下の手段を採用する。すなわち、
（１）本発明の一態様に係るガイドロールは、表面粗さが存在するロール胴部を備えるガイドロールであって、前記ロール胴部の表面粗さを表す粗さ曲線とその平均線との交点のうち、前記粗さ曲線の山の始点と終点に相当する交点間の距離の平均値が０．２ｍｍ以上１ｍｍ以下の範囲に含まれ；前記粗さ曲線の最大谷深さＲｖ及び最大高さＲｙを含む下記（１）式で定義される形状係数Ｋが０．７以上である；ことを特徴とする。

Ｋ＝Ｒｖ／Ｒｙ　　　…（１）
（２）上記（１）に記載のガイドロールにおいて、前記ロール胴部の表面の算術平均粗さＲａが２．５μｍ以上４μｍ以下であっても良い。
（３）上記（１）または（２）に記載のガイドロールが、圧延機の入側及び出側の少なくとも一方に使用されるデフレクターロールであっても良い。
また、
（４）本発明の一態様に係るガイドロールの製造方法は、表面粗さが存在するロール胴部を備えるガイドロールの製造方法であって、前記ロール胴部の素材表面に粗面化加工を施す第１工程と；前記粗面化加工後の前記素材表面に一次研磨を施す第２工程と；前記一次研磨後の前記素材表面にめっき層を形成する第３工程と；前記めっき層が形成された前記素材表面に仕上げ研磨を施す第４工程と；を有し、最終的に、前記ロール胴部の表面粗さを表す粗さ曲線とその平均線との交点のうち、前記粗さ曲線の山の始点と終点に相当する交点間の距離の平均値が０．２ｍｍ以上１ｍｍ以下の範囲に含まれると共に、前記粗さ曲線の最大谷深さＲｖ及び最大高さＲｙを含む下記（１）式で定義される形状係数Ｋが０．７以上となる前記ロール胴部を得ることを特徴とする。
Ｋ＝Ｒｖ／Ｒｙ　　　…（１）
（５）上記（４）に記載のガイドロールの製造方法において、前記めっき層は、Ｃｒめっき層であっても良い。
上記（１）に記載のガイドロールによれば、ロール胴部の表面粗さを表す粗さ曲線とその平均線との交点のうち、前記粗さ曲線の山の始点と終点に相当する交点間の距離（以下、この距離を山幅と呼称する）の平均値が０．２ｍｍ以上の範囲に含まれるので、前記ロール胴部の表面に存在する微小な山の形状を、従来よりもなだらかにできる。これにより、新品の状態で、搬送対象物（例えば金属ストリップ）に発生する微小なひっかき疵を防止でき、しかも使用が制限されることなく、緊急時にも対応可能なガイドロールを提供できる。また、上記山幅の平均値は、１ｍｍ以下の範囲に含まれるので、ロール胴部で搬送対象物が滑って擦り疵が発生するのを防止することができる。
また、形状係数Ｋ（＝Ｒｖ／Ｒｙ、Ｒｖ：最大谷深さ、Ｒｙ：最大高さ）が０．７以上である場合、山幅の平均値を規定することに加え、形状係数Ｋも規定されるため、ロール胴部の表面に存在する微小な山の形状を、更に厳密な基準のもとで、なだらかにできる。
また、上記（２）に記載のガイドロールによれば、ロール胴部の表面の算術平均粗さＲａが２．５μｍ以上４μｍ以下であるので、搬送対象物に発生する微小なひっかき疵を防止できるだけでなく、ロール胴部が接触する搬送対象物との摩擦抵抗も十分に確保できる。これにより、例えば、搬送対象物がロール胴部の表面と接触する際に、搬送対象物がロール胴部の表面を滑って移動する現象を抑制、更には防止できるため、擦り疵等の発生も防止できる。
また、上記（３）に記載のガイドロールによれば、圧延機の入側及び出側の少なくとも一方のデフレクターロールとして使用されるので、特に、従来において、出側デフレクターロールを新品に交換した後に発生し易かったひっかき疵を効果的に防止することが可能となる。

さらに、上記（４）に記載のガイドロールの製造方法によれば、前述の第１工程から第４工程を実施することにより、山幅の平均値が０．２ｍｍ以上１ｍｍ以下の範囲に含まれると共に、形状係数Ｋが０．７以上となる前記ロール胴部を簡単な方法で得ることができる。
本発明の一実施形態に係るガイドロール１０の構成概略図である。 本実施形態におけるロール胴部１１の幅方向の表面粗さを測定して得られた粗さ曲線を示す図である。 本実施形態におけるロール胴部１１の表面粗さの状態を模式的に示す図である。 本実施形態におけるロール胴部１１の表面の山幅Ｌの平均値と、ひっかき疵の発生頻度との関係を示す図である。 山幅Ｌの平均値が０．２ｍｍ未満の場合におけるロール胴部１１の粗さ曲線を示す図である。 図４Ａに示した粗さ曲線（つまり山幅Ｌの平均値が０．２ｍｍ未満の場合のロール胴部１１の表面状態）を模式的に示す図である。 山幅Ｌの平均値と形状係数Ｋがひっかき疵の発生に及ぼす影響を示すグラフである。 本実施形態に係るガイドロール製造方法の各工程を模式的に示す図である。 一般的な圧延機８０の構成を示す説明図である。

　以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
〔１．ガイドロール〕　まず、本発明に係るガイドロールの一実施形態について説明する。図１に示すように、本実施形態に係るガイドロール１０（搬送ロール）は、板状の搬送対象物（例えば金属ストリップ等の鋼材）を搬送するために使用されるロールであり、表面に微細な無数の凸凹（つまり表面粗さ）が存在するロール胴部１１と、回転軸１２とを備えている。このガイドロール１０は、例えば図７に示したような圧延機８０の入側デフレクターロール８７及び出側デフレクターロール８８の少なくとも一方として使用可能である。
　ロール胴部１１は、中空或いは中実（中身の詰まった）の円筒形状部材であり、その中心軸線が回転軸１２と一致した状態で、溶接或いはボルト締め等の結合手段によって回転軸１２に固定されている。このロール胴部１１の表面には、硬質化めっき層（例えばＣｒめっき層など）が形成されている。回転軸１２は、円形の断面を有する棒状部材であり、その両端が不図示の回転支持機構によって回転自在に支持されている。ロール胴部１１が搬送対象物と接触した状態で、回転軸１２が回転する（つまりロール胴部１１が回転する）ことにより、所定の搬送方向へ搬送対象物が搬送される。
図２Ａは、ロール胴部１１の幅方向（軸方向）の表面粗さを測定して得られた粗さ曲線を示す図である。図２Ｂは、図２Ａに示した粗さ曲線、つまりロール胴部１１の表面粗さの状態を模式的に示す図である。周知のように、粗さ曲線とは、測定対象面（本実施形態ではロール胴部１１の表面）に存在する微細な凸凹を、例えば触針式の表面粗さ測定器を用いて測定した断面曲線から低周波成分（うねり成分）を除去することで得られる曲線である。触針式の表面粗さ測定器としては、例えば、「Ｍｉｔｕｔｏｙｏ」の「Ｓｕｒｆｔｅｓｔ　ＳＪ３０１」等を用いることができる。
　図２Ａは、例えばロール胴部１１の表面を幅方向に沿って５つの測定区間（例えば長さ１２．５ｍｍの区間）に等分割し、各測定区間について表面粗さ測定器を用いて測定した粗さ曲線の中から、一つの測定区間の粗さ曲線を抜粋したものである。なお、上記の測定条件は一例であり、測定区間の分割数や長さ（測定長さ）は、ロール胴部１１の幅や測定器の仕様に応じて適宜設定すれば良い。例えば、測定区間の分割数は５～２０個の範囲で設定しても良く、測定区間の長さは１０ｍｍ以上１５ｍｍ以下の範囲で設定しても良い。
　また、以下では、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、粗さ曲線においてその平均線Ａｖより高い部分を「山」（図中の符号１３参照）と呼称し、粗さ曲線においてその平均線Ａｖより低い部分を「谷」（図中の符号１４参照）と呼称する。なお、平均線Ａｖとは、粗さ曲線までの縦軸方向の距離（偏差）の二乗和が最小となる線である。
　本実施形態のガイドロール１０は、ロール胴部１１の表面粗さを表す粗さ曲線とその平均線Ａｖとの交点のうち、粗さ曲線の山１３の始点（図２Ｂ中の符号Ｐ１参照）と終点（図２Ｂ中の符号Ｐ２参照）に相当する交点間の距離Ｌ（以下、この距離Ｌを山幅Ｌと呼称する）の平均値が０．２ｍｍ以上１ｍｍ以下の範囲に含まれることを特徴としている。
ここで、各測定区間のそれぞれについて個別に算出された山幅Ｌの平均値が、上記範囲に含まれていれば良い。或いは、全測定区間について総合的に算出された山幅Ｌの平均値が、上記範囲に含まれていれば良い。また、この山幅Ｌの平均値は、突出した値（例えば最大値及び最小値）の山幅Ｌを除いて算出されたものでも良い。
　前述のように、金属ストリップ等の搬送対象物の加減速時において、通板速度（搬送速度）とガイドロール１０の周速との不一致が発生することにより、搬送対象物よりも硬いガイドロール１０（つまりはロール胴部１１）によって搬送対象物の表面が削られてひっかき疵が生じる可能性がある。
　本願発明者は、ロール胴部１１の表面の山幅Ｌの平均値と、上記ひっかき疵の発生頻度との関係を鋭意調査した結果、上記のように山幅Ｌの平均値を０．２ｍｍ以上１ｍｍ以下の範囲に収めることで、上記ひっかき疵の発生を大幅に低減できることを見出した。　
図３に、ロール胴部１１の表面の山幅Ｌの平均値と、上記ひっかき疵の発生頻度（１日当たりの発生回数）との関係を示す。この図３は、ガイドロール１０を圧延機８０の出側デフレクターロール８８として使用し、ロール胴部１１の山幅Ｌの平均値を、０．０５ｍｍ、０．１ｍｍ、０．１５ｍｍ、０．２ｍｍに変化させた時の、山幅Ｌの平均値とひっかき疵の発生頻度との関係を示す図である。
　この図３に示すように、ロール胴部１１の山幅Ｌの平均値が０．２ｍｍの場合に、ひっかき疵の発生頻度がゼロとなるので、少なくとも山幅Ｌの平均値を０．２ｍｍ以上とすることで、ひっかき疵の発生を完全に防止できることがわかる。

また、図３に示すように、山幅Ｌの平均値が０．２ｍｍ未満の場合には、山幅Ｌの平均値が小さくなるにつれて、ひっかき疵の発生頻度が大きくなることがわかる。この理由は、例えば、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、山幅Ｌの平均値が０．２ｍｍ未満の場合には、山１３の形状が急峻になるためだと考えられる。なお、図４Ａは、山幅Ｌの平均値が０．２ｍｍ未満の場合におけるロール胴部１１の粗さ曲線を示す図であり、図４Ｂは、図４Ａに示した粗さ曲線（つまり山幅Ｌの平均値が０．２ｍｍ未満の場合のロール胴部１１の表面状態）を模式的に示す図である。
　一方、本願発明者は、ロール胴部１１の山幅Ｌの平均値が１ｍｍを超える場合、ひっかき疵とは異なる擦り疵が搬送対象物に発生するという調査結果を得た。山幅Ｌの平均値が１ｍｍを超える場合には、ロール胴部１１の表面に存在する凹凸が小さくなるため、ロール胴部１１の接触抵抗が小さくなる。これにより、搬送対象物（金属ストリップ）がロール胴部１１の表面で滑って、ひっかき疵とは異なる擦り疵が搬送対象物に発生すると考えられる。
　本実施形態のガイドロール１０は、上記のような調査結果に基づいて、ロール胴部１１の山幅Ｌの平均値が０．２ｍｍ以上１ｍｍ以下の範囲内に設定されている。このような本実施形態のガイドロール１０によれば、新品の状態で搬送ロール（例えば出側デフレクターロール８８）として使用された場合であっても、搬送対象物（例えば金属ストリップ）にひっかき疵が発生することを防止できる。その結果、例えば、従来のように、新品のガイドロールを、一定期間、入側デフレクターロール８７として使用して粗度を低下させた後に、出側デフレクターロール８８として使用する必要もなくなるため、使用が制限されることなく、また、多大な準備期間とロール保管の必要性もなく、緊急時にも対応できる。
なお、より確実にひっかき疵及び擦り疵の発生を防止するためには、山幅Ｌの平均値の下限値を０．３ｍｍとし、山幅Ｌの平均値の上限値を０．７ｍｍとすることが好ましい。なお、ロール胴部１１の幅方向に隣合う山１３のピッチは、例えば、０．３～０．４ｍｍ程度である。

また、本実施形態のガイドロール１０は、上述した山幅Ｌの平均値が０．２ｍｍ以上１ｍｍ以下の範囲に含まれることに加えて、ロール胴部１１の表面粗さを表す粗さ曲線の最大谷深さＲｖ及び最大高さＲｙを含む下記（１）式で定義される形状係数Ｋが０．７以上であることが好ましい。
　　　　　　　　　　Ｋ＝Ｒｖ／Ｒｙ　　　…（１）
　ここで、図２Ｂに示すように、最大谷深さＲｖは、谷１４の谷底から平均線Ａｖまでの最大距離であり、最大高さＲｙは、谷１４の谷底から山１３の山頂までの最大距離である。また、各測定区間のそれぞれについて個別に算出された形状係数Ｋが０．７以上であれば良い。或いは、全測定区間について総合的に算出された形状係数Ｋが０．７以上であれば良い。
本願発明者は、形状係数Ｋが０．７未満の場合に、ひっかき疵の発生が増える傾向にあるとの調査結果を得た。この理由は、形状係数Ｋが０．７未満の場合、Ｒｙ値に対するＲｖ値が小さくなり、山１３の形状が急峻になるためだと考えられる（図４Ｂ参照）。なお、本実施形態では、形状係数Ｋを０．７以上にしたが、より確実にひっかき疵の発生を防止するには、形状係数Ｋを０．７５以上にすることが好ましい。また、形状係数Ｋの上限値は、上記（１）式の定義から１未満であることは明らかであるが、実際に得られる効果を考慮すれば０．９以下が好ましい。
図５は、山幅Ｌの平均値と形状係数Ｋとを、種々変更したガイドロール１０を製造し、これを圧延機８０の出側デフレクターロール８８として使用して、金属ストリップ８１にひっかき疵が発生するか否かを調査した結果である。この図５において、横軸は山幅Ｌの平均値を示し、縦軸は形状係数Ｋを示している。この図５に示すように、山幅Ｌの平均値が０．２ｍｍ未満であれば、形状係数Ｋを０．７以上に設定しても、ひっかき疵が発生することが確認された。また、山幅Ｌの平均値が０．２ｍｍ以上で、且つ形状係数Ｋが０．７以上の場合には、ひっかき疵が発生しないことも確認された。
更に、本実施形態において、ロール胴部１１の表面の算術平均粗さ（以下、単に平均粗さともいう）Ｒａを、２．５μｍ以上４μｍ以下にすることが好ましい。なお、算術平均粗さＲａとは、「ＪＩＳ　Ｂ０６０１：２００１年」に規定されたものである（以下同様）。
ここで、平均粗さＲａが２．５μｍ未満の場合、搬送対象物との摩擦抵抗が小さくなり、搬送対象物に擦り疵等が発生し易くなる。一方、平均粗さＲａが４μｍを超える場合、ロール胴部１１の表面に存在する凹凸が搬送対象物に転写される可能性がある。
従って、より確実に擦り疵や凸凹の転写を防ぐためには、ロール胴部１１の表面の算術平均粗さＲａの下限値を３μｍとし、上限値を３．５μｍとすることが好ましい。
〔２．ガイドロール製造方法〕
　次に、本発明に係るガイドロール製造方法の一実施形態について、図６を参照しながら説明する。
本実施形態のガイドロール製造方法は、上述したガイドロール１０（特にロール胴部１１）の製造に用いられる製造方法であり、粗面化加工工程（第１工程）と、一次研磨工程（第２工程）と、めっき工程（第３工程）と、仕上げ研磨工程（第４工程）との４つの工程を有している。
まず、粗面化加工工程では、ロール胴部１１の素材表面に粗面化加工（いわゆるダル加工）を施す。具体的には、製造すべきガイドロール１０の仕様に応じて、材質及び形状（幅や径）を調整したロール胴部１１の素材（以下、胴部素材２０と呼称する）を準備する。なお、胴部素材２０の材質は、例えば、炭素鋼等である。そして、この胴部素材２０の表面に、ショットブラスト加工或いは放電加工を施すことにより、所定の粗度に設定された凸凹（表面粗さ）を胴部素材２０の表面に形成する（図６の「粗面化加工工程」参照）。
続いて、一次研磨工程では、粗面化加工後の胴部素材２０の表面に一次研磨（いわゆるピークカット加工）を施す。具体的には、例えばグラインダー等の研磨手段によって胴部素材２０の表面を研磨することにより、胴部素材２０の表面に存在する凸凹の先端（山１３の先端に相当する部分）を平坦にする（図６の「一次研磨工程」参照）。
続いて、めっき工程では、一次研磨後の胴部素材２０の表面にめっき層２１を形成する。具体的には、胴部素材２０の表面に溶射法等を用いて硬質化めっきを施すことにより、胴部素材２０の表面に存在する凸凹の表面に硬質化めっき層２１を形成する（図６の「めっき工程」参照）。この硬質化めっき層２１は、Ｃｒめっき層（例えば、厚さが１０μｍ程度）であることが好ましいが、ガイドロール１０の仕様に応じて、めっきの種類を適宜変更しても良い。
　最後に、仕上げ研磨工程では、めっき層２１が形成された胴部素材２０の表面に仕上げ研磨（いわゆるピークカット）を施す。具体的には、例えばグラインダー等の研磨手段によって胴部素材２０の表面を研磨することにより、胴部素材２０の表面に存在する凸凹の先端（特にめっき層２１の凸凹の先端）を平坦にする（図６の「仕上げ研磨工程」参照）。以上のような４つの工程により、最終的に、山幅Ｌの平均値が０．２ｍｍ以上１ｍｍ以下の範囲に含まれると共に、形状係数Ｋが０．７以上となるロール胴部１１が得られる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、実施形態の変更が可能である。
　例えば、上記実施形態においては、ガイドロール１０が、圧延機８０の入側デフレクターロール８７及び出側デフレクターロール８８の少なくとも一方として使用される場合について説明したが、本実施形態のガイドロール１０は、搬送対象物の搬送時にひっかき疵の発生が懸念される搬送ロール（例えば金属ストリップの表面を平滑仕上げするブライトロール等）として広く使用することができる。
　１０　　　ガイドロール
　１１　　　ロール胴部
　１２　　　回転軸
　１３　　　山
　１４　　　谷
Ａｖ　　　平均線
Ｒｖ　　　最大谷深さ
Ｒｙ　　　最大高さ

Claims (5)


  1. 　表面粗さが存在するロール胴部を備えるガイドロールであって、前記ロール胴部の表面粗さを表す粗さ曲線とその平均線との交点のうち、前記粗さ曲線の山の始点と終点に相当する交点間の距離の平均値が０．２ｍｍ以上１ｍｍ以下の範囲に含まれ；
    前記粗さ曲線の最大谷深さＲｖ及び最大高さＲｙを含む下記（１）式で定義される形状係数Ｋが０．７以上である；
    ことを特徴とするガイドロール。
    　　　　　　　　　　Ｋ＝Ｒｖ／Ｒｙ　　　…（１）

  2. 　前記ロール胴部の表面の算術平均粗さＲａが２．５μｍ以上４μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のガイドロール。　　
  3. 圧延機の入側及び出側の少なくとも一方に使用されるデフレクターロールであることを特徴とする請求項１または２に記載のガイドロール。

  4. 　表面粗さが存在するロール胴部を備えるガイドロールの製造方法であって、
    前記ロール胴部の素材表面に粗面化加工を施す第１工程と；
    前記粗面化加工後の前記素材表面に一次研磨を施す第２工程と；
    前記一次研磨後の前記素材表面にめっき層を形成する第３工程と；
    前記めっき層が形成された前記素材表面に仕上げ研磨を施す第４工程と；
    を有し、
    最終的に、前記ロール胴部の表面粗さを表す粗さ曲線とその平均線との交点のうち、前記粗さ曲線の山の始点と終点に相当する交点間の距離の平均値が０．２ｍｍ以上１ｍｍ以下の範囲に含まれると共に、前記粗さ曲線の最大谷深さＲｖ及び最大高さＲｙを含む下記（１）式で定義される形状係数Ｋが０．７以上となる前記ロール胴部を得ることを特徴とするガイドロールの製造方法。
    　　　　　　　　　　Ｋ＝Ｒｖ／Ｒｙ　　　…（１）　　
  5. 前記めっき層は、Ｃｒめっき層であることを特徴とする請求項４に記載のガイドロールの製造方法。
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