CN109562421A - 钢板的冷轧方法以及钢板的制造方法 - Google Patents

钢板的冷轧方法以及钢板的制造方法 Download PDF

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Abstract

在通过循环供给轧制油方式的串列式轧机对钢板进行冷轧时，通过以下方式向串列式轧机供给轧制油，即，由末级机架处的辊缝导入油膜厚h、末级机架的工作辊粗糙度RN以及末级机架的前一机架的工作辊粗糙度RN‑1表示的以下(2)式的数值为0.5以上，其中，末级机架处的辊缝导入油膜厚h通过以下(1)式计算。在(1)式中，A：离水展着效率(－)；Q：每单位面积的轧制油供给量(kg/m2)；ρ：油密度(kg/m3)；σ：材料的屈服应力(Pa)；Ld：接触弧长(mm)；R'：扁平辊半径(mm)；V1：末级机架的辊速度(m/sec.)；V2：末级机架出口侧的板速度(m/sec.)；η：轧制油40℃·常压下的粘度(Pa·s)；α：压力粘度系数(1/Pa)；β：温度粘度系数(1/℃)；T：辊缝入口侧处的油温度(℃)。在(2)式中，RN：末级机架的工作辊粗糙度(μmRa)；RN－1：末级机架的前一机架的工作辊粗糙度(μmRa)。

Description

钢板的冷轧方法以及钢板的制造方法
技术领域
本发明涉及钢板的冷轧方法以及钢板的制造方法。尤其是涉及适合高效制造板厚精度优异的电磁钢板的钢板的冷轧方法以及钢板的制造方法。
背景技术
电磁钢板作为回转式机械等电气设备的铁芯材料而被使用。近年来，从电气设备节能的观点出发，需要铁损更低、磁通密度更高的电磁钢板，因而提高电磁钢板的磁特性变得愈发重要。并且，电磁钢板通常在冲裁为规定的形状后进行层叠而作为铁芯使用。在进行层叠而作为铁芯使用时，如果产品的板厚偏差大，则作为铁芯的特性变差，因此要求与磁特性同等程度的高的板厚精度，与罐用钢板和汽车用钢板等相比，电磁钢板对板厚精度的要求更加严格。
一直以来，已知通过使板厚变薄来使电磁钢板的磁特性提高，近年来，电磁钢板变得越来越薄。在通过冷轧使板厚变薄时，生产率相应地变低，因此为了维持生产效率需要加快轧制速度。另外，如果板厚变薄，则层叠时的层叠次数变多，因此板厚偏差对铁芯特性造成的影响变得更大。具体地说，如果发生超过3μm的板厚变动，则能够确认铁芯的特性变差。
如上所述，对于提高电磁钢板的磁特性来说，与以往相比，需要以优异的板厚精度更薄地进行冷轧。此时，从生产率的观点出发，需要以更高的速度进行轧制，冷轧所要求的技术水准越来越高。
为了以高速对钢板进行轧制、即高效地进行冷轧，优选使用由多个机架的轧机构成的串列式轧机进行轧制。然而，在串列式冷轧中，如果以高速对薄形物、硬质材料进行轧制，则会发生被称为震颤的轧机振动，容易发生板厚周期性变化的现象。震颤的发生原因大多报告为由润滑不良引发，例如，在罐用钢板等中，为了不使这样的震颤现象发生，如专利文献1和专利文献2那样，公开了将摩擦系数控制在适当范围内的方法。
然而，为了应对越发严格的产品要求，在串列式冷轧机的轧机外壳等设置检测震颤的轧机振动计的情况逐渐增加。通过设置这样的振动计，能够检测到微小的板厚振动，不仅能够防止板厚精度低的产品的流出，也能够通过对震颤进行检测，在发生钢带断裂等大的问题之前采取使轧制速度降低等的应对措施，从而避免断裂。
然而，在电磁钢板中，如前所述，要求高的板厚精度，但在存在振动计等不能检测到的微小的板厚变动的情况下，铁芯的特性也会变差。因此，如专利文献1、2所述的方法那样，在检测摩擦系数而进行振动控制的方法中，难以完全地抑制电磁钢板所要求的严格的板厚精度。
在专利文献3中，公开了在轧机外壳设置振动计，通过对振动进行频率解析而检测震颤的方法。然而，在专利文献3所述的方法中，虽然能够抑制由震颤造成的板厚精度的低的产品流出到下一工序，但难以制造板厚精度优异的产品。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：(日本)特公平6-13126号公报
专利文献2：(日本)特许第3368841号公报
专利文献3：(日本)特开2015-9261号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
本发明是鉴于上述情况而做出的，目的在于提供一种能够高效地对板厚精度优异的钢板进行冷轧的方法以及制造的方法。
用于解决技术问题的技术方案
本发明的发明人着眼于通过串列式轧机对钢板进行冷轧时的、板厚变动与工作辊粗糙度的关系。其结果是，通过使末级机架的工作辊粗糙度和/或末级机架的前一机架的工作辊粗糙度处于规定的粗糙度范围，能够将板厚变动抑制在3μm以下。并且，发现通过向串列式轧机供给高浓度的轧制油，能够抑制板厚变动。即，发现在通过串列式轧机对钢板进行冷轧时，通过对末级机架的工作辊粗糙度、末级机架的前一机架的工作辊粗糙度以及轧制油(导入油)进行控制能够抑制板厚变动，从而高效地制造板厚精度优异的钢板，由此完成了本发明。
本发明基于上述见解，其特征如下所述。
[1]在通过循环供给轧制油方式的串列式轧机对钢板进行冷轧时，通过以下方式向所述串列式轧机供给轧制油，即，由末级机架处的辊缝导入油膜厚h、末级机架的工作辊粗糙度RN以及末级机架的前一机架的工作辊粗糙度RN-1表示的以下(2)式的数值为0.5以上，其中，末级机架处的辊缝导入油膜厚h通过以下(1)式计算，
[式1]
在(1)式中，
A：离水展着效率(－)；
Q：每单位面积的轧制油供给量(kg/m2)；
ρ：油密度(kg/m3)；
σ：材料的屈服应力(Pa)；
Ld：接触弧长(mm)；
R'：扁平辊半径(mm)；
V1：末级机架的辊速度(m/sec.)；
V2：末级机架出口侧的板速度(m/sec.)；
η：轧制油40℃·常压下的粘度(Pa·s)；
α：压力粘度系数(1/Pa)；
β：温度粘度系数(1/℃)；
T：辊缝入口侧处的油温度(℃)。
[式2]
在(2)式中，
RN：末级机架的工作辊粗糙度(μmRa)；
RN－1：末级机架的前一机架的工作辊粗糙度(μmRa)。
[2]如上述[1]所述的钢板的冷轧方法，其特征在于，使所述末级机架的工作辊粗糙度RN为0.03μmRa以上且0.15μmRa以下和/或使所述末级机架的前一机架的工作辊粗糙度RN-1为0.03μmRa以上且0.25μmRa以下。
[3]如上述[1]或[2]所述的钢板的冷轧方法，其特征在于，在所述串列式轧机末级机架的入口侧设置有别于循环供给轧制油的轧制油循环系统的另一轧制油供给系统，从该另一轧制油供给系统向所述串列式轧机供给浓度比所述轧制油循环系统高的轧制油。
[4]一种钢板的制造方法，其特征在于，使用上述[1]～[3]中任一项所述的钢板的冷轧方法来制造钢板。
发明的效果
根据本发明，能够高效地对板厚精度优异的钢板进行冷轧、制造。
具体实施方式
如上所述，本发明的要点之一在于，通过向串列式轧机供给高浓度的轧制油来抑制板厚变动。例如，通过向串列式轧机(末级机架)供给来自另一轧制油供给系统的高浓度轧制油，能够降低末级机架和末级机架的前一机架的轧制负荷，抑制在钢板上产生的微小的板厚变动。并且，将末级机架的工作辊粗糙度和/或末级机架的前一机架的工作辊粗糙度规定在规定的范围内。这也是本发明的要点。
首先，在本发明中，说明对末级机架的工作辊粗糙度和末级机架的前一机架的工作辊粗糙度进行限定而得到的实验结果。
在由5机架构成的串列式轧机中，将板厚2.0mm的电磁钢板精加工至0.25mm的厚度，以700mpm的轧制速度(末级机架出口侧的板速度)进行冷轧，对板厚变动的发生状况进行了调查。作为轧制油，以3％的浓度使用以脂类为基油的20cSt的轧制油。此时，如表1所示地设定了工作辊的目标粗糙度。使#4std.(第四机架、即末级机架的前一机架)为0.10μmRa、0.20μmRa的两个水准、使#5std.(第五机架、即末级机架)为0.05μmRa、0.10μmRa的两个水准并将它们进行组合，以各个条件对10～20卷进行轧制，对板厚变动进行了调查。对于钢板长度方向中央且板宽度中央的部位通过测微计对长度方向500mm的板厚变动进行测定，以存在3μm以上的变动的情况为板厚不良。所得到的结果如表1所示。
如表1所示，可知在#4std.和#5std.的工作辊粗糙度都小的条件下，不发生板厚变动。认为末级机架的工作辊粗糙度越小，轧制负荷越低，板厚变动抑制越为有效。并且，认为末级机架的前一机架的工作辊粗糙度转印至钢板表面，由于减小了末级机架入口侧的钢板表面粗糙度，通过减小末级机架的轧制负荷的效果，抑制了板厚变动。
接着，在上述说明中，对于发生了板厚变动的#4std.、#5std.的工作辊粗糙度的组合，从另一轧制油供给系统(在表1中为第二轧制油系统)将浓度8％(对轧制油进行循环供给的轧制油循环系统的轧制油浓度为3％)的轧制油向#5std.的工作辊供给(导入)而进行同样的轧制，进行了板厚变动的调查。在这里，在进行板厚变动的调查时，作为表示轧制油供给程度的指标，使用了辊缝导入油膜厚。认为辊缝导入油膜厚越大，在辊缝内钢板与工作辊直接接触的边界润滑部的比例越小，钢板与工作辊经由轧制油接触的流体润滑部的比例越大，因此有助于轧制负荷的降低，对板厚变动造成影响。
辊缝导入油膜厚(h)的求出方法如下所述。辊缝导入油膜厚(h)考虑钢板的离水展着膜厚(h1)，使用式(1)进行了计算。认为钢板的离水展着膜厚(h1)由轧制油供给量(Q)和离水展着效率(A)决定。并且，辊缝导入油膜厚(h)如式(1)所示，随着轧制油的粘度(η)、压力粘度系数(α)等的轧制油性状，扁平辊半径(R’)、末级机架的辊速度(V1)等的轧制条件而变化。于是，对它们进行整理，在本发明中，通过式(1)求出辊缝导入油膜厚(h)。需要说明的是，离水展着效率是在各个轧制油供给条件下预先测定的数值。
[式1]
在(1)式中，
A：离水展着效率(－)；
Q：每单位面积的轧制油供给量(kg/m2)；
ρ：油密度(kg/m3)；
σ：材料的屈服应力(Pa)；
Ld：接触弧长(mm)；
R'：扁平辊半径(mm)；
V1：末级机架的辊速度(m/sec.)；
V2：末级机架出口侧的板速度(m/sec.)；
η：轧制油40·常压下的粘度(Pa·s)；
α：压力粘度系数(1/Pa)；
β：温度粘度系数(1/℃)；
T：辊缝入口侧处的油温度(℃)。
在表1中表示各条件下的末级机架的工作辊粗糙度、末级机架的前一机架的工作辊粗糙度、计算油膜厚(辊缝导入油膜厚(h))。
对板厚变动与末级机架的工作辊粗糙度、末级机架的前一机架的工作辊粗糙度、计算油膜厚(辊缝导入油膜厚(h))的关系进行研究，可知能够通过式(2)整理。在表1中一并表示式(2)的值和板厚变动发生数的结果。式(2)的数值越大，相对于末级机架的工作辊粗糙度和末级机架的前一机架的工作辊粗糙度，辊缝导入油膜厚(h)即油膜越厚。通过进行研究可知，在式(2)的数值为0.5以上时，能够降低板厚变动的发生率。
[式2]
在(2)式中，
RN：末级机架的工作辊粗糙度(μmRa)；
RN－1：末级机架的前一机架的工作辊粗糙度(μmRa)。
通过以上实验结果可知，使由式(2)定义的、辊缝导入油膜厚与工作辊的粗糙度(末级机架的工作辊粗糙度和末级机架的前一机架的工作辊粗糙度)的比为0.5以上，能够抑制板厚变动。并且，通过使末级机架的工作辊粗糙度为0.03μmRa以上且0.15μmRa以下和/或使末级机架的前一机架的工作辊粗糙度为0.03μmRa以上且0.25μmRa以下，能够进一步抑制板厚变动。需要说明的是，工作辊粗糙度的下限没有特别的限制。然而，使末级机架的工作辊粗糙度低于0.03μmRa或使末级机架的前一机架的工作辊粗糙度低于0.03μmRa，会导致工作辊的研磨负荷的增大，因此并不优选。优选使末级机架的工作辊粗糙度为0.03μmRa以上且0.07μmRa以下，使末级机架的前一机架的工作辊粗糙度为0.03μmRa以上且0.16μmRa以下。
[表1]
根据以上说明可知，通过使用本发明的钢板的冷轧方法，能够高效地制造板厚精度优异的钢板。
实施例1
以下，基于实施例对本发明具体地进行说明。
通过具备5机架的4辊轧机的串列式轧机对电磁钢板进行冷轧，对板厚变动的不良发生率进行评价。在各条件中，准备100卷Si含量为3.1质量％以上且3.7质量％以下、板厚为1.8mm的电磁钢板，以700mpm的轧制速度(末级机架出口侧的板速度)精加工为板厚0.25mm。
条件如表2所示。各条件均在每20～30卷时更换工作辊，但在更换工作辊前后对辊粗糙度进行测定，在表2中记载了粗糙度(Ra)的最大值和最小值。在本发明例中，根据工作辊的粗糙度，使用第二轧制油系统(有别于对轧制油进行循环供给的轧制油循环系统的另一轧制油供给系统)，对所计算的油膜(辊缝导入油膜厚(h))进行控制，将通过式(2)定义的、辊缝导入油膜厚(h)与工作辊粗糙度的比设定为0.5以上。以与前述同样的手法对板厚变动进行测定，以存在3μm以上的变动的情况为板厚不良，以相对于总量(100卷)的比例为不良率。
所得到的结果与条件一起表示在表2中。
[表2]
在比较例中，板厚变动的不良率为4.30～9.40％，与之相对，在本发明例中，可知不良率降低到2.10％以下。
如上所述，适用本发明的冷轧方法，在适当地设定末级机架的工作辊粗糙度和/或末级机架的前一机架的工作辊粗糙度的基础上，使用第二轧制油系统适当地对油膜厚(末级机架处的辊缝导入油膜厚)进行控制，能够高效地制造板厚精度尤为优异的钢板。
工业实用性
本发明的冷轧方法适用于要求严格的板厚精度的电磁钢板。

Claims (4)

1.一种钢板的冷轧方法，其特征在于，
在通过循环供给轧制油方式的串列式轧机对钢板进行冷轧时，
通过以下方式向所述串列式轧机供给轧制油，即，由末级机架处的辊缝导入油膜厚h、末级机架的工作辊粗糙度RN以及末级机架的前一机架的工作辊粗糙度RN-1表示的以下(2)式的数值为0.5以上，其中，末级机架处的辊缝导入油膜厚h通过以下(1)式计算，
[式1]
在(1)式中，
A：离水展着效率(－)；
Q：每单位面积的轧制油供给量(kg/m2)；
ρ：油密度(kg/m3)；
σ：材料的屈服应力(Pa)；
Ld：接触弧长(mm)；
R'：扁平辊半径(mm)；
V1：末级机架的辊速度(m/sec.)；
V2：末级机架出口侧的板速度(m/sec.)；
η：轧制油40℃·常压下的粘度(Pa·s)；
α：压力粘度系数(1/Pa)；
β：温度粘度系数(1/℃)；
T：辊缝入口侧处的油温度(℃)；
[式2]
在(2)式中，
RN：末级机架的工作辊粗糙度(μmRa)；
RN－1：末级机架的前一机架的工作辊粗糙度(μmRa)。
2.根据权利要求1所述的钢板的冷轧方法，其特征在于，使所述末级机架的工作辊粗糙度RN为0.03μmRa以上且0.15μmRa以下和/或使所述末级机架的前一机架的工作辊粗糙度RN-1为0.03μmRa以上且0.25μmRa以下。
3.根据权利要求1或2所述的钢板的冷轧方法，其特征在于，在所述串列式轧机末级机架的入口侧设置有别于循环供给轧制油的轧制油循环系统的另一轧制油供给系统，从该另一轧制油供给系统向所述串列式轧机供给浓度比所述轧制油循环系统高的轧制油。
4.一种钢板的制造方法，其特征在于，使用权利要求1～3中任一项所述的钢板的冷轧方法来制造钢板。
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