JP2001321809A - 鋼帯の冷間圧延方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】循環式圧延油供給系統を用いる冷間圧延方法に
おいて、高速圧延時の潤滑不足を解消し、潤滑不足に起
因するチャタリング発生を防止する。 【解決手段】第１のエマルションをロールおよびロール
バイトに向けて供給するための循環式の第１の圧延油供
給手段と、前記第１のエマルションの平均粒径より大き
い平均粒径を有する第２のエマルションを、ロールバイ
トから上流スタンド側に所定距離離れた位置で鋼帯の表
裏面に向けて供給するための第２の圧延油供給手段とを
有する冷間圧延装置を用いた鋼帯の冷間圧延方法におい
て、圧延開始時から第１の圧延油供給手段により所定量
の第１のエマルションを供給し、圧延速度を上昇させる
第１の供給工程と、前記第１の供給工程における圧延速
度の変化量Δυを検出し、鋼帯とロールとの間の摩擦係
数の変化量Δμを求め、該Δυに対する該Δμの変化率
Δμ／Δυが負から正に転ずる時点で、さらに第２の圧
延油供給手段による第２のエマルションの供給を開始す
る第２の供給工程と、を備えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被圧延材を高速圧
延する冷間圧延方法に関し、特に循環圧延油供給系統と
別圧延油供給系統とを備える冷間圧延装置を用いた冷間
圧延方法に係る。

【０００２】

【従来の技術】冷間圧延では、圧延中にストリップとワ
ークロール間の過度の摩擦を減少させるために潤滑油が
必要となる。また、摩擦発熱および加工発熱を除去する
ためにワークロール、バックアップロールおよびストリ
ップの冷却が必要となる。

【０００３】循環式圧延油供給方式（リサーキュレーシ
ョン方式）は、圧延油と冷却水とがあらかじめ混合乳化
されたエマルションを上述した潤滑および冷却のために
ワークロールおよびロールバイト近傍のワークロール表
面に向けてノズルからスプレーした後、回収し、再びノ
ズルへ供給する一連の供給・回収を循環して行なう方式
である（例えば日本鉄鋼協会編「板圧延の理論と実
際」、Ｐ．２０８を参照。）。ワークロール表面に衝突
した一部のエマルション粒子（油粒）が油膜としてワー
クロール表面に披着し、さらに鋼板上面側においては、
ワークロール表面に付着しなかったエマルションが滞留
し、披着する。そして、付着しなかったエマルションは
板端から落下する。

【０００４】上述したエマルションが鋼板およびロール
表面に付着する現象は、プレートアウトと呼ばれてお
り、このプレートアウト層がロールバイトに導入され、
潤滑油として機能する。

【０００５】冷間圧延において、ワークロール組み替え
後から圧延が進み、積算圧延長を重ねるにつれてワーク
ロール表面の粗度が低下し、これに伴って摩擦係数も低
下するため、タイミングを図ってワークロールを組み替
える必要がある。このワークロールの組み替えのタイミ
ングは、積算圧延長により管理される。例えば、図９に
示す循環式圧延油供給系統のみを有する全５スタンドの
タンデム冷間圧延機を用い、被圧延材としての硬質ブリ
キ原板を仕上げ厚０．２ｍｍに冷間圧延する場合のワー
クロール組み替えのタイミング、すなわちワークロール
組み替え時の積算圧延長は、図３の（ａ）、（ｂ）に示
す結果に基づき、積算圧延長が３７０ｋｍの時点でなさ
れる。図３の（ａ）は積算圧延長（ｋｍ）と第５スタン
ドのワークロールの表面粗さＲａ（μｍ）との関係につ
き調べた結果を示し、図３の（ｂ）は積算圧延長（ｋ
ｍ）と圧延速度１０００ｍ／ｍｉｎ時の摩擦係数との関
係について調べた結果を示している。

【０００６】ところで、薄鋼板を高速圧延する冷間圧延
機において、安定圧延を阻害する現象の一つにチャタリ
ングと呼ばれる騒音を伴う異常振動現象がある。このチ
ャタリングが発生すると、板厚変動や圧延スタンド間の
張力変動を生じ、これらの変動が著しい場合には鋼板の
破断に至ることもある。そのため、板厚変動による品質
や歩留りの低下、板破断によるロール原単位の悪化、稼
働率の低下などが発生する。このチャタリングは、次に
説明する圧延不安定化によって発生すると言われてき
た。すなわち、圧延が進むにつれてワークロール粗度が
低下し、ワークロールおよび圧延材間の摩擦係数が低く
なり、ロールバイト内の潤滑が過多となる状態が発生す
る。それに伴って、先進率が負（中立点がロールバイト
の外へ飛び出した状態）となり圧延が不安定化する（例
えば、鉄と鋼、第７３（１９８７）第１０号、ｐ．１３
５８を参照。）。

【０００７】一方、最近のブリキ材の製品動向である硬
質・薄ゲージ化に伴い、生産性向上のために圧延速度の
さらなる高速化が進められており、２０００ｍ／ｍｉｎ
を超える高速圧延速度での圧延技術が必要とされてい
る。しかしながら、循環式圧延油供給方式を備えたタン
デム冷間圧延機を用いて上記した高速圧延を行なった場
合、特に仕上板厚０．２ｍｍ以下に圧延しようとして
も、潤滑不足に起因したチャタリングが発生し、安定的
な高速冷間圧延を阻害する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、循環式圧延
油供給系統を用いる冷間圧延方法において、高速圧延時
の潤滑不足を解消し、潤滑不足に起因するチャタリング
発生を防止することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、先に循環
式圧延油供給方式の高速圧延域における潤滑性改善を意
図した冷間圧延方法を発明し、特願平１０−２６４７７
３号として特許出願した。この先願の冷間圧延方法は、
循環式圧延油供給系統（第１の圧延油供給系統）とは別
の第２の圧延油供給系統を設け、この第２圧延油供給系
統から、第１圧延油供給系統のエマルションよりも平均
粒径の大きい、プレートアウト性の高いエマルション圧
延油を、ロールバイトから上流スタンド側へ所定距離
（エマルションがプレートアウトするための時間（転相
時間）を確保することができる距離）離れた位置で鋼板
表裏面に向けて供給するものである。先願の冷間圧延方
法において、上記別圧延油供給系統は、好ましくは後段
スタンドに適用される。これは、後段スタンドほど圧延
速度が速くかつ板厚が薄くなるので圧延荷重が高くな
り、潤滑条件が厳しくなるからである。先願の冷間圧延
方法によれば、高速圧延域でも鋼板に披着する油量を大
幅に増加させることができるため、高速圧延時に発生す
る潤滑不足を解消でき、潤滑不足に起因するチャタリン
グを防止することができる。

【００１０】本発明者らは、上記した先願の冷間圧延方
法につき、さらに検討を重ねた結果、次に説明する潤滑
過多に起因したチャタリングが発生する場合があること
が判明した。

【００１１】本発明者らは、図１０に示す、先願の冷間
圧延方法を行なうための別圧延油供給系統をも有する冷
間圧延機を用い、前述した図３で説明したのと同様な被
圧延材を冷間圧延した。また、図９に示す循環式圧延油
供給系統のみを有する冷間圧延機を用いて上記被圧延材
の冷間圧延も行なった。圧延油としての基油は循環式圧
延油供給系統、別圧延油供給系統とも牛脂（４０℃での
粘度；４５ｃＳｔ）を用いた。循環式圧延油供給系統の
エマルション条件は温水中の基油濃度３．５体積％、エ
マルションの平均粒径１０μｍおよび温度６０℃とし、
第５スタンドにおけるエマルション供給量を４０００リ
ットル／分に制御した。また、別圧延油供給系統のエマ
ルション条件は、温水中の基油濃度１０体積％、エマル
ションの平均粒径２０μｍ、温度６０℃とし、エマルシ
ョン供給量を１３０リットル／分に制御した。

【００１２】図４は、上述した冷間圧延を行なったとき
の、圧延速度と摩擦係数との関係を調べた結果を示すグ
ラフ図であって、図４の（ａ）は積算圧延長が０ｋｍ
（ワークロール組み替え直後）のとき、図４の（ｂ）は
積算圧延長が１６０ｋｍのとき、図４の（ｃ）は積算圧
延長が３７０ｋｍ（ワークロール組み替え直前）のとき
と、それぞれ積算圧延長が異なる、すなわちワークロー
ルの表面粗度が異なる条件下での結果を示している。図
４の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、横軸に圧延速
度（ｍ／ｍｉｎ）をとり、縦軸に第５スタンドにおける
ワークロールおよび被圧延材間の摩擦係数をとってい
る。図４において、白丸を結んだ曲線Ａ１、Ａ２、Ａ３
は、図９に示す冷間圧延機において循環式圧延油供給系
統のみを用いた結果を示す特性線であり、黒丸を結んだ
曲線Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３は、図１０に示す冷間圧延機にお
いて別圧延油供給系統を圧延開始時から併用した結果を
示す特性線である。また、図中における×印は、チャタ
リングの発生を表わす。

【００１３】図４（ａ）においてロールの表面粗度が高
い条件下で、別圧延油供給系統を併用せずに循環式圧延
油供給系統のみを用いる場合、特性線Ａ１から明らかな
ように、圧延開始時から８００ｍ／ｍｉｎ程度までの低
速領域においてチャタリングの発生しない適正な潤滑状
態が得られていることを示しており、この領域では圧延
速度の上昇とともに摩擦係数は低下傾向にある。しか
し、上記低速域を超えると摩擦係数はそれまでの低下傾
向から一転して急激に上昇し、圧延速度１０００ｍ／ｍ
ｉｎで潤滑不足に起因したチャタリングが発生すること
がわかる。また、この特性線Ａ１に対して、図４
（ｂ）、（ｃ）の特性線Ａ２、Ａ３は、積算圧延長が１
６０ｋｍ、３７０ｋｍとロールの表面粗度が低い条件下
のため摩擦係数が低減されることがわかる。このため、
潤滑不足に起因したチャタリングの発生時期は特性線Ａ
１に示すチャタリング発生時期よりも遅延されるが、い
ずれも圧延速度約１６００ｍ／ｍｉｎ（特性線Ａ２参
照）、約１７００ｍ／ｍｉｎ（特性線Ａ３参照）でそれ
ぞれチャタリングが発生している。

【００１４】圧延速度に対して摩擦係数が変化する現象
は、エマルション圧延油のプレートアウト性の観点から
説明される。すなわち、圧延開始時から８００〜１００
０ｍ／ｍｉｎの低速域においては、圧延速度の上昇とと
もに鋼帯単位面積当たりのエマルション圧延油供給量が
増加し、かつエマルションの転相時間が確保されるの
で、鋼帯表面に十分なプレートアウト膜を披着させるこ
とができる。したがって、流体潤滑理論で説明されるよ
うに、ロールバイトへの供給油量が圧延速度の上昇とと
もに増加し、これに伴い摩擦係数は低下する。一方、上
記低速域を超えて圧延速度が上昇すると、鋼帯単位面積
当たりのエマルション圧延油の供給量が低下し、かつエ
マルションの転相時間を確保し難くなるため、鋼帯表面
におけるプレートアウト量は減少する。したがって、ロ
ールバイトへの供給油量は圧延速度とともに減少し、こ
れに伴い摩擦係数は上昇する。

【００１５】一方、ワークロールの表面粗度が高い条件
下で、循環式圧延油供給系統と別圧延油供給系統とを圧
延開始時から併用すると、図４（ａ）の特性線Ｂ１から
明らかなように、摩擦係数を低減できるとともに、８０
０ｍ／ｍｉｎ以上の高速域であっても摩擦係数の急激な
上昇を抑制でき、潤滑不足に起因したチャタリングを発
生させることなく安定的に２０００ｍ／ｍｉｎ以上にま
で加速できることがわかる。

【００１６】しかし、ワークロールの表面粗度が低い条
件下では、別圧延油供給系統を圧延開始時から併用する
と、図４の（ｂ）、（ｃ）の特性線Ｂ２、Ｂ３に示すよ
うに、約６００〜７００ｍ／ｍｉｎの低速域において潤
滑過多に起因したチャタリングが発生することが判明し
た。このように、別圧延油供給系統を併用しても高速圧
延を達成できない場合があることが判明した。

【００１７】本発明者らは、別圧延油供給系統を併用す
る先願の冷間圧延方法について、高速域での潤滑不足に
起因したチャタリングの防止とともに上述した低速域に
おける潤滑過多に起因したチャタリングの防止に関して
鋭意検討した。その結果、図４（ｂ）、（ｃ）の特性線
Ｂ２、Ｂ３から明らかなように、別圧延油供給系統は圧
延開始時から必ずしも併用する必要はなく、圧延開始当
初の圧延油の供給は循環式圧延油供給系統からのみでも
よいことが判明した。この場合、循環式圧延油供給系統
のみを用いたまま圧延速度を増しても、図４（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）の特性線Ａ１、Ａ２、Ａ３から明らかな
ように、高速域で潤滑不足に起因したチャタリングが発
生してしまう。このため、このチャタリング発生前に別
圧延油供給系統を併用する必要がある。この別圧延油供
給系統の併用を開始するタイミングは、図４（ａ）の特
性線Ａ１から、圧延速度の上昇に伴ってロールおよび被
圧延材間の摩擦係数が低下傾向から上昇傾向に転ずる時
であることが判明した。

【００１８】本発明は、これらの検討結果に基づいてな
されたものであって、第１のエマルションをロールおよ
びロールバイトに向けて供給するための循環式の第１の
圧延油供給手段と、前記第１のエマルションの平均粒径
より大きい平均粒径を有する第２のエマルションを、ロ
ールバイトから上流スタンド側に所定距離離れた位置で
鋼帯の表裏面に向けて供給するための第２の圧延油供給
手段とを有する冷間圧延装置を用いた鋼帯の冷間圧延方
法において、圧延開始時から第１の圧延油供給手段によ
り所定量の第１のエマルションを供給し、圧延速度を上
昇させる第１の供給工程と、前記第１の供給工程におけ
る圧延速度の変化量Δυを検出し、鋼帯とロールとの間
の摩擦係数の変化量Δμを求め、該Δυに対する該Δμ
の変化率Δμ／Δυが負から正に転ずる時点で、さらに
第２の圧延油供給手段による第２のエマルションの供給
を開始する第２の供給工程と、を備えたことを特徴とす
る。

【００１９】さらに、前記第２の供給工程において、前
記変化率Δμ／Δυが負から正に転ずる時点での摩擦係
数μの値に応じて第２の圧延油供給手段による第２のエ
マルションの供給量を制御することが好ましい。

【００２０】本発明者らは、前述の図４で説明した圧延
速度と第５スタンドにおける摩擦係数との関係をさらに
詳細に調べた。

【００２１】図５は、横軸に圧延速度（ｍ／ｍｉｎ）を
とり、縦軸に第５スタンドにおける摩擦係数をとって、
チャタリングが発生する領域を低速域から高速域にわた
って調べた結果を示す図である。図中の上方の曲線Ｃ１
は、潤滑不足に起因するチャタリング発生の結果を示す
特性線であり、下方の曲線Ｃ２は、潤滑過多に起因する
チャタリング発生の結果を示す特性線である。図５から
明らかなように、チャタリングが発生しない条件は、特
性線Ｃ１、Ｃ２間の領域であることが判明した。このチ
ャタリング未発生領域は、高速域側ほど狭まる傾向にあ
る。ここで、前述した図４の（ａ）〜（ｃ）において、
変化率Δμ／Δυが負から正に転ずる時点での摩擦係数
の値は、ワークロールの表面粗度が高い条件下から低い
条件下（図４の（ａ）から（ｃ））となるにしたがって
低下している。このため、後の別圧延油供給系統を併用
して圧延速度を上昇させる際、摩擦係数の値を図５のチ
ャタリング未発生領域にとどめるように制御する必要が
ある。

【００２２】本発明者らが鋭意研究した結果、上記変化
率Δμ／Δυが負から正に転ずる時点での摩擦係数の値
に応じて、別圧延油供給系統からの圧延油供給量を制御
することにより、圧延速度の上昇に伴う摩擦係数の値が
変化する範囲を上記チャタリング未発生領域内に保つこ
とができ、より安定的な高速圧延が可能となることを見
出した。

【００２３】図６は、前述した図４で説明したのと同様
に、横軸に圧延速度（ｍ／ｍｉｎ）をとり、縦軸に第５
スタンドにおける摩擦係数μをとって、前述した変化率
Δμ／Δυが負から正に転ずる時点で併用した別圧延油
供給系統からのエマルションの供給流量を種々変化させ
たときの圧延速度と摩擦係数との関係につき調べた結果
を示すグラフ図である。図６の（ａ）は積算圧延長が０
ｋｍ（ワークロール組み替え直後）のとき、図６の
（ｂ）は積算圧延長が１６０ｋｍのとき、図６の（ｃ）
は積算圧延長が３７０ｋｍ（ワークロール組み替え直
前）のときと、それぞれ積算圧延長が異なる、すなわち
ワークロールの表面粗度が異なる条件下での結果を示し
ている。図中の×印はチャタリングの発生を表わす。な
お、図中には、参考として別圧延油供給系統を併用せず
に循環式圧延油供給系統のみを用いた場合の結果も示
す。

【００２４】図６から明らかなように、別圧延油供給系
統の併用以降も継続して摩擦係数を上記チャタリング未
発生領域内に保持するためには、変化率Δμ／Δυが負
から正に転ずる時点での摩擦係数値に応じて別圧延油供
給系統の供給流量を制御する必要があることが判明し
た。

【００２５】図６の（ａ）では、変化率Δμ／Δυが負
から正に転ずる時点での摩擦係数値は約０．０１（この
時点での圧延速度は約８００ｍ／ｍｉｎ）であり、この
値での別圧延油供給系統の供給流量は１００リットル／
分以上とすることが好ましく、１４０リットル／分では
チャタリングを生じなくなることが判明した。また、図
６の（ｂ）では、変化率Δμ／Δυが負から正に転ずる
時点での摩擦係数値は約０．００８（この時点での圧延
速度は約７５０ｍ／ｍｉｎ）と上記摩擦係数値よりも低
下しており、この値での別圧延油供給系統の供給流量は
２０〜１００リットル／分の範囲とすることが好まし
く、６０リットル／分ではチャタリングを生じなくなる
ことが判明した。この場合に、供給流量を１４０リット
ル／分と高くすると、別圧延油供給系統併用直後の圧延
速度約１０００ｍ／ｍｉｎでチャタリングが発生し、逆
効果であった。さらに、図６の（ｃ）では、変化率Δμ
／Δυが負から正に転ずる時点での摩擦係数値は約０．
００７とさらに低下しており、この値での別圧延油供給
系統からの供給量は１０〜４０リットル／分の範囲とす
ることが好ましく、２０リットル／分ではチャタリング
を生じなくなることが判明した。この場合に供給流量を
６０リットル／分と高くすると、別圧延油供給系統併用
直後の圧延速度約１２５０ｍ／ｍｉｎでチャタリングが
発生し、逆効果であった。

【００２６】図６に示した結果に基づいて、変化率Δμ
／Δυが負から正に転ずる時点での摩擦係数μの値と、
２０００ｍ／ｍｉｎ以上の高速圧延を達成できた別圧延
油供給系統の好ましい供給流量Ｑとの関係について調べ
た結果を図７に示す。図７から明らかなように、供給流
量Ｑと摩擦係数μとはほぼ正比例の関係にあり、変化率
Δμ／Δυが負から正に転ずる時点での摩擦係数μの値
が高い場合には別圧延油供給系統の供給流量Ｑを増加さ
せることが好ましく、変化率Δμ／Δυが負から正に転
ずる時点での摩擦係数μの値が低い場合には逆に別圧延
油供給系統の供給流量Ｑを絞ることが好ましい。

【００２７】以上説明したように、圧延開始時から第２
圧延供給手段としての別圧延供給系統を併用することな
く循環式の第１の圧延油供給手段としての循環式圧延油
供給系統のみを用いることにより、圧延初期の低速域で
の潤滑過多に起因したチャタリングの発生を回避するこ
とができる。また、循環式圧延油供給系統によるエマル
ション圧延油を供給しながら圧延速度を上昇させる過程
で、圧延速度の変化量Δυに対する鋼帯およびロール間
の摩擦係数の変化量Δμの変化率Δμ／Δυを監視し、
この変化率Δμ／Δυが負から正に転ずる時点で、高プ
レートアウト性の得られる大粒径エマルション（第２の
エマルション）を転相時間を確保できる上流スタンド側
の鋼板表裏面にスプレーする別圧延油供給系統を併用す
れば、圧延速度の上昇に伴うプレートアウト量の低下を
防止できる。このため、潤滑不足に起因するチャタリン
グを発生させることなく安定的に高速圧延を行なうこと
が可能となる。また、前記変化率Δμ／Δυが負から正
に転ずる時点での摩擦係数値に応じて、別圧延油供給系
統の流量を制御することにより、より安定的に高速圧延
を行なうことが可能となる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照して本発
明の好ましい実施の形態について説明する。

【００２９】図１は、本発明を実施する設備の一例であ
り、別圧延油供給系統を最終スタンドに適用した場合で
ある。図１は、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．５（＃１ＳＴＤ〜＃５
ＳＴＤ）のスタンドを有するタンデム冷間圧延機の配置
例を示し、１はワークロール、２はバックアップロー
ル、３はストリップである。この冷間圧延機において、
隣り合うスタンド間には図示しないテンションロールお
よびデフロールが設置されている。

【００３０】図１の冷間圧延機の循環式圧延油供給系統
は、潤滑用スプレーヘッダ４ａ、冷却用スプレーヘッダ
４ｂ、タンク６を備えている。

【００３１】タンク６は第１のエマルションを貯蔵する
タンクであり、分室６ａと分室６ｂとに区分されてい
る。両分室６ａ，６ｂにはアジテータ１３ａ，１３ｂが
それぞれ設けられている。

【００３２】タンク６はライン８を通してＮｏ．１〜５
の各スタンドのスプレーヘッダ４ａ，４ｂと連通し、こ
のライン８にはポンプ７が介在されている。スプレーヘ
ッダ４ａは各スタンドの入側に一対ずつ設けられ、スト
リップ３の上方および下方に位置するように分岐して配
置されている。スプレーヘッダ４ｂは各スタンドの出側
に一対ずつ設けられ、ストリップ３の上方および下方に
位置するように分岐して配置されている。ライン８にお
いて、Ｎｏ．５スタンドの入側および出側に分岐する部
分とスプレーヘッダ４ａとの間のライン８部分には流量
制御弁２７が介在されている。

【００３３】タンク６の分室６ａ内には温水、圧延油原
油および界面活性剤が収容され、混合される。収容にあ
たっては、温水中の圧延油原油が所定の油分濃度、界面
活性剤が所定の対油濃度となるように配合される。収容
された内容物は、アジテータ１３ａ、１３ｂの攪拌羽の
回転数を調整することにより所望の平均粒径を有する第
１エマルションとされる。この第１エマルションは、例
えば、基油を牛脂として温水中に混合し、これに乳化分
散剤としてカチオン系分散型の界面活性剤を対油濃度で
０．６％添加したものとする場合には、上記回転数を調
整することによりその平均粒径を約９〜１０μｍとする
ことができる。代わりに、合成エステル油と乳化型界面
活性剤とを組み合わせた場合には、平均粒径が９μｍ以
下となる場合もある。

【００３４】第１エマルションはポンプ７によりポンプ
圧送され、ライン８を経由してＮｏ．１〜Ｎｏ．５の各
スタンドに供給され、各スタンド入側のスプレーヘッダ
４ａおよび各スタンド出側のスプレーヘッダ４ｂからそ
れぞれロールバイトおよびワークロールに向けてスプレ
ー供給される。供給された第１エマルションのうち、ス
トリップ３から落下した分の第１エマルションは、回収
オイルパン１１で回収され、ライン１２を経由して分室
６ｂ内に流入される。この第１エマルションのスプレー
供給は、圧延開始時から行なわれる。

【００３５】図１の冷間圧延機の別圧延油供給系統は、
潤滑用スプレーヘッダ５、流量制御弁９、タンク１４を
備えている。

【００３６】タンク１４内にはアジテータ２０が設けら
れている。このタンク１４は前記第１のエマルションよ
りも大きな平均粒径を有する第２のエマルションを貯蔵
するタンクである。タンク１５、１６、１７内に貯蔵さ
れた温水、圧延油原油、界面活性剤は、ポンプ１８ａ、
１８ｂ、１８ｃにより流量調整弁１９ａ、１９ｂ、１９
ｃを介してそれぞれタンク１４内へ送給され、混合され
る。タンク１４内の温水中の圧延油濃度、界面活性剤の
対油濃度およびタンク１４の内容物の温度の各条件は、
タンク６内の第１エマルションの条件とそれぞれ同一と
することが好ましい。タンク１４内の第２エマルション
は、アジテータ２０の攪拌羽の回転数を調整することに
より平均粒径２０μｍ以上に調整される。

【００３７】タンク１４はライン２２を通して一対のス
プレーヘッダ５と連通している。スプレーヘッダ５は、
ストリップ３の上方および下方の両方に位置するように
分岐して配置されている。スプレーヘッダ５は、Ｎｏ．
４，５スタンド間に設けられた前述の図示しないテンシ
ョンロールおよびデフロールの直後に位置するように配
置されている。上記位置は、Ｎｏ．５スタンドのロール
バイトから上流側に所定距離Ｌ離れている。この距離Ｌ
は、例えば先願の特願平１０−２６４７７３号に記載さ
れた以下の式を満たす距離とされる。

【００３８】Ｌ≧Ｖｉｎ・ｔｍｉｎ （ただし、Ｖｉｎは入側ストリップ速度（ｍ／ｓ）、ｔ
ｍｉｎは必要な最小転相時間（ｓ）を表わす。） スプレーヘッダ５は上記した位置に設けられているた
め、供給した油量がテンションロールやデフロールで絞
られるのを回避し、十分なプレートアウト量が得られ
る。また、Ｏ／Ｗ型エマルション（水に油滴が分散した
状態のエマルション）からＷ／Ｏ型エマルション（油中
に水滴が分散した状態のエマルション）への転相か、或
いはＯ／Ｗ型エマルションから油単相への転相か、いず
れか一方の転相時間を確保することができる。

【００３９】タンク１４内の第２エマルションは、ポン
プ２１によりポンプ圧送され、ライン２２を通過し、流
量制御弁９を介してスプレーヘッダ５からストリップ３
の表裏面に向けてスプレー供給される。この供給時にス
トリップ３にプレートアウトせずに落下した第２エマル
ションは、前述した第１エマルションと同様に回収オイ
ルパン１１で回収され、ライン１２を経由して分室６ｂ
内に流入する。流入後、分室６ｂ内のアジテータ１３ｂ
の攪拌羽により攪拌され、第１エマルションとほぼ同じ
粒径まで細分化され、タイトなエマルションとなる。

【００４０】前記流量制御弁９は、制御装置１０と電気
的に接続されている。この流量制御弁９は圧延開始の時
点では全閉状態であるが、後述するように制御装置１０
から弁開度を制御する信号が送られたときに初めて開動
作するようになっている。すなわち、上述した第２エマ
ルションのストリップ３へのスプレー供給は、この流量
制御弁９が開いた時点で開始される。なお、この場合、
Ｎｏ．５スタンドのスプレーヘッダ４ａに供給される第
１エマルションの流量を調整する流量制御弁２７は、そ
の弁開度を圧延開始時からの状態のまま保持してもよい
が、弁開度を小さくして第１エマルションの流量を絞っ
てもよく、全閉にしてＮｏ．５スタンド入側のスプレー
ヘッダ４ａからの第１エマルションの供給を停止しても
よい。流量制御弁２７を全閉した場合、図１０に示す先
願の冷間圧延機の循環式圧延油供給系統のように、Ｎ
ｏ．５スタンド入側のスプレーヘッダ４ａがない構成と
実質上同じ状態となる。上述した流量制御弁２７の弁開
度を小さくしたり、全閉したりしてもよい理由は、スプ
レーヘッダ５から供給される第２エマルションの方がス
トリップ３におけるプレートアウトにおいて支配的であ
り、スプレーヘッダ４ａから供給される第１エマルショ
ンのプレートアウトの影響は少ないことが判明している
からである。

【００４１】前記制御装置１０は、ロール速度計２３、
板速度計２４およびロードセル２５とそれぞれ電気的に
接続されている。ロール速度計２３、ロードセル２５は
Ｎｏ．５スタンドに設けられており、板速度計２４はＮ
ｏ．５スタンド出側のストリップ３の直上に位置するよ
うに設けられている。ロール速度計２３、板速度計２４
およびロードセル２５は、ワークロール１の回転速度、
ストリップ３の速度、ストリップ３の圧延荷重をそれぞ
れ一定のサンプリング周期ｔｓで計測するようになって
いる。制御装置１０は、上記のロール回転速度、ストリ
ップ速度および圧延荷重の各計測データを図２に示す制
御フローにしたがって処理し、この処理結果に基づき流
量制御弁９を制御する。

【００４２】図２に示す制御フローにおいて、まず、Ｎ
ｏ．５スタンドにおける先進率の値を計算する。この先
進率値は、ロール速度計２３により計測されたワークロ
ール１の回転速度値および板速度計２４により計測され
たストリップ３の速度値を下記の式（１）に代入して求
めることができる。

【００４３】

【数１】

【００４４】上記の式（１）において、ｆｓ（％）は先
進率、Ｖｓ（ｍ／ｍｉｎ）は板速度、Ｄ（ｍ）はワーク
ロールの直径、ｎ（ｒｐｍ）はワークロールの回転速度
を表わす。

【００４５】次に、この先進率ｆｓの値とロードセル２
５により計測された圧延荷重の値とからＮｏ．５スタン
ドにおけるワークロール１とストリップ３との間の摩擦
係数の値を計算する。この摩擦係数の値は、下記の式
（２）および式（４）に示す圧延理論式により求めるこ
とができる。式（２）は、Ｂｌａｎｄ＆Ｆｏｒｄの先進
率式と呼ばれる、先進率ｆｓと摩擦係数μとの関係式で
ある。式（４）は、Ｈｉｌｌの圧延荷重式と呼ばれる、
圧延荷重Ｐと摩擦係数μとの関係式である。摩擦係数μ
の値は、式（２）に上記先進率ｆｓの値を代入し、式
（４）に圧延荷重の値を代入し、両式（２）、（４）を
連立させて求める。

【００４６】

【数２】

【００４７】上記の式（２）において、μは圧延中の被
圧延材とワークロールとの間の摩擦係数、ｋｍ（ｋｇ／
ｍｍ²）は被圧延材の平均変形抵抗、Ｈ（ｍｍ）は入側
板厚、ｈ（ｍｍ）は出側板厚、σｂ（ｋｇ／ｍｍ²）は
圧延中の前方ユニット張力、σｆ（ｋｇ／ｍｍ²）は圧
延中の後方ユニット張力、Ｒ’（ｍｍ）はワークロール
の偏平半径を表わし、Ｈｎは下記の式（３）を表わす。

【００４８】

【数３】

【００４９】

【数４】

【００５０】上記の式（４）において、Ｐ（ｔ）は圧延
中の圧延荷重、Ｗ（ｍｍ）は板幅を表わす。

【００５１】次いで、摩擦係数の圧延速度に対する変化
率｛μ（ｔ２）−μ（ｔ１）｝／｛υ（ｔ２）−υ（ｔ
１）｝を計算する。ｔ１は、圧延開始時からある時間経
過したときの、ロール速度計２３、板速度計２４および
ロードセル２５により計測が行われた時刻、ｔ２は時刻
ｔ１からサンプリング周期ｔｓ経過後の時刻（すなわ
ち、ｔ２＝ｔ１＋ｔｓ）、υ（ｔ１），υ（ｔ２）は板
速度計２４により時刻ｔ１，ｔ２で計測されたストリッ
プ３の速度、μ（ｔ１），μ（ｔ２）は時刻ｔ１，ｔ２
での摩擦係数値をそれぞれ表わす。

【００５２】上記した摩擦係数の圧延速度に対する変化
率が正となる場合、上記摩擦係数値μ（ｔ２）に応じて
第２エマルションの供給流量の値を決定する。そして、
この流量値に応じた弁開度を決定し、流量制御弁９に弁
開度信号を送る。

【００５３】一方、上記した摩擦係数の圧延速度に対す
る変化率が負となる場合、前述したＮｏ．５スタンドの
先進率の計算に戻って、再度、上述した一連の処理を繰
り返す。

【００５４】上記供給流量の値の決定は次のようになさ
れる。すなわち、制御装置１０はメモリ部を内蔵してお
り、このメモリ部に摩擦係数μの値とこの摩擦係数μの
値に応じた流量値Ｑとの相関を示すデータがテーブル値
としてあらかじめ格納されている。このテーブル値は、
例えば前述の図７で説明したのと同様な摩擦係数μと別
圧延油供給系統の供給流量Ｑとの関係を調べた結果から
得ることができる。そして、この格納されたテーブル値
を呼び出し、これに基づき第２エマルションの供給流量
を決定する。

【００５５】なお、上述した実施形態では、Ｎｏ．４ス
タンドと最終のＮｏ．５スタンドとの間に別圧延油供給
系統のスプレーヘッダ５を配置するものとして説明した
が、本発明はこれのみに限られるものではなく、これと
は別のスタンド間に配置するようにしてもよい。

【００５６】

【実施例】以下、本発明の実施例を比較例および参考例
とともに説明する。

【００５７】（実施例１）前述した構成の図１に示す全
５スタンドのタンデム冷間圧延機により、以下に説明す
る第１エマルションおよび第２エマルションを用い、母
材厚２．３ｍｍ、板幅９００ｍｍの硬質ブリキ原板を仕
上げ厚０．２００ｍｍまで、目標圧延速度２４００ｍ／
ｍｉｎとして、上記冷間圧延機のワークロール１の組み
替え直後から組み替え直前まで冷間圧延を行なった。こ
の冷間圧延において圧延開始時から供給する第１エマル
ションの供給流量は、３０００リットル／分とした。本
実施例１においては、流量制御弁９を、前述した図２に
示す処理の流れに従う制御を可能な状態にし、圧延開始
時から圧延終了時にわたって制御させた。

【００５８】圧延油として牛脂（４０℃における動粘
度；４３ｃＳｔ）を用い、温水中の油分濃度を４体積
％、カチオン系分散型の界面活性剤を対油分濃度で０．
６質量％となるように、温水、圧延油および界面活性剤
をタンク６の分室６ａ内にそれぞれ収容した。また、分
室６ａ内に収容された内容物をアジテータ１３ａの攪拌
羽の回転数を調整して十分に攪拌することにより、平均
粒径９μｍの第１エマルション（温度６０℃）とした。

【００５９】一方、上記したのと同様の圧延油および界
面活性剤と、温水とをタンク１５、１６、１７からタン
ク１４内に移送した。このとき、温水中の圧延油濃度、
界面活性剤の対油分濃度が上述したのとほぼ同一となる
ようにそれぞれの供給量を調整した。次いで、タンク１
４内に収容された内容物をアジテータ２０の攪拌羽の回
転数を調整して攪拌し、平均粒径２０μｍの第２エマル
ション（温度６０℃）とした。

【００６０】（比較例１）圧延開始時から圧延終了時に
わたり、流量制御弁９を全閉状態に保持して第１エマル
ションのみを供給した以外、実施例１と同様にして冷間
圧延を行なった。

【００６１】（参考例１）圧延開始時から圧延終了時に
わたり、第２エマルションの供給流量が１４０リットル
／分となるように流量制御弁９の弁開度を調整し、この
弁開度に保持して圧延開始時から第２エマルションを供
給した以外、実施例１と同様にして冷間圧延を行なっ
た。

【００６２】上記の実施例１、比較例１および参考例１
で得られた結果から、図８に示す特性線図を得た。図８
は、横軸に積算圧延長（ｋｍ）をとり、縦軸に到達した
圧延速度（ｍ／ｍｉｎ）をとって、積算圧延長と到達圧
延速度との関係について調べた結果を示す特性線図であ
る。この図において、三角印を結んだ曲線は上記の実施
例１の結果を示す特性線、白丸を結んだ曲線は上記の比
較例１の結果を示す特性線、黒丸を結んだ曲線は上記の
参考例１の結果を示す特性線である。この図から、実施
例１の場合では、積算圧延長０ｋｍから約３７０ｋｍに
わたり、すなわちワークロールの組み替え直後から組み
替え直前にわたって、潤滑過多および潤滑不足に起因し
たチャタリングが発生することなく、目標圧延速度であ
る２４００ｍ／ｍｉｎに到達できることが判明した。こ
れに対し、比較例１の場合では、積算圧延長０ｋｍから
約３７０ｋｍにわたり上記目標圧延速度を大幅に下回
り、最高速度も積算圧延長３２０ｋｍにおいて１６００
ｍ／ｍｉｎにとどまり、目標圧延速度である２４００ｍ
／ｍｉｎへの到達は困難であることが判明した。これは
圧延の加速過程において潤滑不足に起因したチャタリン
グが発生したためである。他方、参考例１の場合では、
積算圧延長が０〜１００ｋｍの間は、潤滑過多および潤
滑不足に起因したチャタリングが発生することなく、目
標圧延速度である２４００ｍ／ｍｉｎに到達できること
が判明した。しかし、積算圧延長が１００ｋｍを超える
と低速域における潤滑過多に起因したチャタリングが発
生し、目標圧延速度を達成できないことが判明した。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の冷間圧延
方法によれば、加速過程の低速域で発生する潤滑過多に
起因したチャタリングおよび高速域で発生する潤滑不足
に起因したチャタリングのいずれも防止できる。そのた
め、２０００ｍ／ｍｉｎ以上の高速圧延を行なうことが
できる。したがって、板破断による歩留り低下や板厚変
動に伴う鋼帯の品質劣化を大幅に低減させることがで
き、生産性が大幅に向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施するためのタンデム冷間圧延機を
一例として概略的に示す構成図。

【図２】図１の冷間圧延機における制御装置１０の制御
フローを示す図。

【図３】（ａ）は積算圧延長とワークロールの表面粗度
との関係につき調べた結果を示すグラフ図、（ｂ）は積
算圧延長と摩擦係数との関係につき調べた結果を示すグ
ラフ図。

【図４】循環式圧延油供給系統のみを用いた場合および
別圧延油供給系統を併用した場合における、圧延速度と
摩擦係数との関係につき調べた結果を示す特性線図であ
って、（ａ）は積算圧延長０ｋｍ（ワークロール組み替
え直後）のときの特性線図、（ｂ）は積算圧延長１６０
ｋｍのときの特性線図、（ｃ）は積算圧延長３７０ｋｍ
（ワークロール組み替え直前）のときの特性線図。

【図５】チャタリング発生の圧延速度と摩擦係数との関
係につき調べた結果を示す特性線図。

【図６】変化率Δμ／Δυが負から正に転ずる時点で併
用した別圧延油供給系統からのエマルションの供給流量
を種々変化させたときの圧延速度と摩擦係数との関係に
つき調べた結果を示す特性線図であって、（ａ）は積算
圧延長０ｋｍ（ワークロール組み替え直後）のときの特
性線図、（ｂ）は積算圧延長１６０ｋｍのときの特性線
図、（ｃ）は積算圧延長３７０ｋｍ（ワークロール組み
替え直前）のときの特性線図。

【図７】変化率Δμ／Δυが負から正に転ずる時点での
摩擦係数μと別圧延油供給系統の供給流量Ｑとの関係に
つき調べた結果を示す特性線図。

【図８】実施例において積算圧延長と到達圧延速度との
関係につき調べた結果を示す特性線図。

【図９】循環式圧延油供給系統のみを有するタンデム冷
間圧延機を概略的に示す構成図。

【図１０】循環式圧延油供給系統と別圧延油供給系統と
を有する冷間圧延機の一例を概略的に示す図。

【符号の説明】

１…ワークロール、 ２…バックアップロール、 ３…ストリップ、 ４ａ…循環式圧延油供給系統の潤滑用スプレーヘッダ、 ４ｂ…循環式圧延油供給系統の冷却用スプレーヘッダ、 ５…別圧延油供給系統の潤滑用スプレーヘッダ、 ６，１４…タンク、 ７，１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，２１…ポンプ、 ８，１２，２２…ライン、 ９…流量制御弁、 １０…制御装置、 １１…回収オイルパン、 １３ａ，１３ｂ，２０…アジテータ、 １５…温水貯蔵タンク、 １６…圧延油原油貯蔵タンク、 １７…界面活性剤貯蔵タンク、 １９ａ，１９ｂ，１９ｃ…流量調整弁、 ２３…ロール速度計、 ２４…板速度計、 ２５…ロードセル、 ２７…流量制御弁。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 曽谷 保博 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 Ｆターム(参考） 4E024 BB07 CC03 CC06

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１のエマルションをロールおよびロー
   ルバイトに向けて供給するための循環式の第１の圧延油
   供給手段と、前記第１のエマルションの平均粒径より大
   きい平均粒径を有する第２のエマルションを、ロールバ
   イトから上流スタンド側に所定距離離れた位置で鋼帯の
   表裏面に向けて供給するための第２の圧延油供給手段と
   を有する冷間圧延装置を用いた鋼帯の冷間圧延方法にお
   いて、 圧延開始時から第１の圧延油供給手段により所定量の第
   １のエマルションを供給し、圧延速度を上昇させる第１
   の供給工程と、 前記第１の供給工程における圧延速度の変化量Δυを検
   出し、鋼帯とロールとの間の摩擦係数の変化量Δμを求
   め、該Δυに対する該Δμの変化率Δμ／Δυが負から
   正に転ずる時点で、さらに第２の圧延油供給手段による
   第２のエマルションの供給を開始する第２の供給工程
   と、を備えたことを特徴とする鋼帯の冷間圧延方法。
2. 【請求項２】 前記第２の供給工程において、さらに、
   前記変化率Δμ／Δυが負から正に転ずる時点での摩擦
   係数μの値に応じて第２の圧延油供給手段による第２の
   エマルションの供給量を制御することを特徴とする請求
   項１に記載の鋼帯の冷間圧延方法。
3. 【請求項３】 前記摩擦係数μの値は、前記変化率Δμ
   ／Δυが負から正に転ずる時点での、先進率の値と圧延
   荷重の値とを用いて圧延理論式により求められることを
   特徴とする請求項１または２に記載の鋼帯の冷間圧延方
   法。