JP2006263800A - 板材の圧延方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 低濃度の圧延油から構成されるクーラントを用いた場合においても、潤滑性低下による板厚変動、圧延荷重変動及び形状変化等を防止することができる温間圧延方法及び装置を提供する。
【解決手段】 クーラントを構成する圧延油の種類及び濃度と、板材の温度と、クーラントのプレートアウト量との相関値をデータベース化し、温度検出手段により検出された板材の温度と、実際に使用される圧延油の種類及び濃度と、相関値とに基づき実績プレートアウト量を算出し、板材の潤滑性確保のために必要な設定プレーアウト量と、実績プレートアウト量とを比較し、実績プレートアウト量が設定プレートアウト量を下回った場合に板材冷却手段により板材を冷却し、実績プレートアウト量が設定プレートアウト量を上回った場合に板材冷却手段による冷却を停止するする。
【選択図】図２

Description

本発明は、板材の圧延方法及び装置に関する。

冷間圧延装置において２００℃から２５０℃程度の温度域で板材の圧延を行う、いわゆる温間圧延では、圧延機の出側における板材の温度を目標とする温度に制御するため、圧延機の入側においてワークロールスプレーによりクーラント（圧延油エマルション）が供給されている。そして、クーラントは圧延機の入側又は出側の板材の温度に応じてその供給流量が調整されている。

しかしながら、クーラントは、板材の温度調節を行うと同時に、ワークロールと板材相互間の潤滑を行う作用を有する。よって、板材の温度を目標温度に制御すべくクーラントの供給流量を減少させた場合や、圧延前の板材の温度が既にある程度上昇している場合には、潤滑性が著しく低下して、板厚変動、荷重変動又は形状変化等が生じるという問題があった。そして、このような温間圧延における潤滑性は、板材に対するクーラントのプレートアウト量（板材表面にクーラントをかけたときの圧延油の付着量）の寄与が大きいことが知られている。

そこで、特許文献１においては、冷間圧延装置において、クーラントとして、低濃度で極めて低温の圧延油エマルション液を単に板材の冷却の目的のみで循環させる一方、圧延潤滑油として、クーラントの一部を抽出し、この抽出液にさらに圧延油を添加して高濃度とし、その上で加熱、加圧して、高温、高濃度、高圧力のもとで板材に噴射する発明が開示されている。
特公昭５８−５７３１号公報

しかしながら、高濃度の圧延油を含むクーラントを使用すれば、プレートアウト量は多くなるが、利用する圧延油の量が多くなり、生産コストが著しく上昇してしまうという問題がある。また、高濃度の圧延油を含むクーラントを使用してもプレートアウト量の確保には限界があり、板材の温度が上昇するにつれて潤滑性の低下が避けられない場合がある。

本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、クーラントを供給して行う温間圧延において、低濃度の圧延油から構成されるクーラントを用いた場合においても、潤滑性低下による板厚変動、圧延荷重変動及び形状変化等を防止し、コストを削減しつつ、高品質の板材を安定して供給することができる温間圧延方法及び装置を提供することにある。

本発明のうち請求項１に係る板材の圧延方法は、
圧延機のワークロールの入側にクーラントを供給して圧延を行う、板材の圧延方法において、
前記クーラントを構成する圧延油の種類及び濃度と、前記板材の温度と、前記クーラントのプレートアウト量との相関値をデータベース化し、
温度検出手段により前記板材の温度を検出し、
前記温度検出手段により検出された前記板材の温度と、実際に圧延に使用される前記クーラントを構成する圧延油の種類及び濃度と、前記相関値とに基づき実績プレートアウト量を算出し、
前記板材の種類及び前記圧延機の条件に応じて求められた、前記板材の潤滑性確保のために必要な設定プレーアウト量と、前記実績プレートアウト量とを比較し、前記実績プレートアウト量が前記設定プレートアウト量を下回った場合に板材冷却手段により前記板材を冷却し、前記実績プレートアウト量が前記設定プレートアウト量を上回った場合に前記板材冷却手段による冷却を停止することを特徴とする。

また、本発明のうち請求項２に係る板材の圧延装置は、
ワークロール入側にクーラントを供給して圧延を行う板材の圧延装置において、
前記ワークロールの上流に備えられ、前記板材を冷却する板材冷却手段と、
前記板材冷却手段の上流に備えられ、前記板材の温度を検出する温度検出手段と、
前記クーラントを構成する圧延油の種類及び濃度と、前記板材温度と、前記クーラントのプレートアウト量との相関値を格納するデータベースと、
前記温度検出手段により検出された前記板材の温度と、実際に圧延に使用される前記クーラントを構成する圧延油の種類及び濃度と、前記相関値とに基づき実績プレートアウト量を算出するとともに、前記板材の種類及び前記圧延機の条件に応じて求められた、前記板材の潤滑性確保のために必要な設定プレーアウト量と、前記実績プレートアウト量とを比較し、前記実績プレートアウト量が前記設定プレートアウト量を下回った場合に前記冷却手段により前記板材を冷却し、前記実績プレート量が前記設定プレート量を上回った場合に前記冷却手段を停止する制御手段と、
を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、クーラントを供給して行う温間圧延において、低濃度の圧延油から構成されるクーラントを用いた場合においても、潤滑性低下による板厚変動、圧延荷重変動及び形状変化等を防止することが可能となり、圧延のコストを削減しつつ、高品質の板材を安定して供給することが可能となる。

本発明の実施形態について説明する前に、板材に対するクーラントのプレートアウト量、板材の温度及びクーラントの圧延油濃度の相関関係について説明する。
図１は合成エステルを基油とする圧延油を用いたクーラントについて、鋼板（板材）に対するクーラントのプレートアウト量、板材の温度及びクーラントの圧延油濃度の関係を示す図である。

温間圧延において潤滑性を確保するためにはプレートアウト量が重要であるが、プレートアウト量は、板材の温度とクーラントの圧延油濃度との相関があることがわかった。
例えば、潤滑不良とならないための必要なプレートアウト量が１ｇ／ｍ² 程度であるとすると、図１に示すように、濃度が１０％以下の圧延油を用いた場合、鋼板温度が１７０℃程度以上に上昇するとプレートアウト量が不足して潤滑不良が生じることがわかる。
したがって、クーラントを構成する圧延油の濃度を変えずにプレートアウト量を増加させるには、板材の温度を下げればよいことがわかる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図２は本発明に係る板材の圧延装置の概略構成を示すブロック図である。
圧延装置１は、図１に示すように、鋼板（板材）Ｓを圧延するワークロール２と、ワークロール２の上流に備えられ、ワークロール２入側にクーラントを供給するワークロールスプレー３と、板材冷却スプレー（板材冷却手段）４と、温度計（温度検出手段）５と、板材冷却スプレー制御手段（制御手段）６と、データベース７と、ワークロールスプレー制御手段８とから構成されている。

板材冷却スプレー４は、ワークロール２の上流に備えられ、板材冷却スプレー制御手段６により冷媒の噴出が制御されている。
温度計５は、板材冷却スプレー４の上流に備えられ、鋼板Ｓの温度を測定して、その測定値を板材冷却スプレー制御手段６へと出力している。
データベース７は、板材冷却スプレー制御手段６と接続され、クーラントを構成する圧延油の種類及び濃度ごとに求められた、鋼板Ｓの温度に対するプレートアウト量の関係をテーブル化したデータ（相関値）が格納されている。

板材冷却スプレー制御手段６は、上位コンピュータ（図示しない）から入力された、鋼板Ｓの種類や圧延を実施する圧延装置１の条件に応じた、鋼板Ｓの潤滑性確保のために必要な設定プレーアウト量と、実際に圧延に使用される圧延油の種類及び濃度と、温度計５が測定した測定値と、データベース７に格納されているデータとが入力され、板材冷却スプレー４の冷媒噴出を制御している。
ワークロールスプレー制御手段８は、ワークロールスプレー３と接続され、ワークロール２の出側における鋼板Ｓの温度が所定の温度となるようにワークロールスプレー３によるクーラントの供給流量を制御している。

ワークロールスプレー制御手段８によりワークロールスプレー３からのクーラントの供給流量変更が適宜行われる一方において、板材冷却スプレー制御手段６は、実際に使用される圧延油の種類及び濃度と、温度計５が測定した測定値と、データベース７に格納されているデータとに基づき、実際に使用される圧延油の種類及び濃度における実績プレートアウト量を算出する。そして、算出された実績プレートアウト量と、入力された設定プレートアウト量とを比較し、実績プレートアウト量が設定プレートアウト量を下回った場合、板材冷却スプレー４による冷媒の噴出を開始する制御を行う。さらに、板材冷却スプレー制御手段６は、板材冷却スプレー４による冷媒噴出開始後も、随時、実績プレートアウト量と設定プレートアウト量の比較を行い、実績プレートアウト量が設定プレートアウト量を上回った場合、板材冷却スプレー４による冷媒の噴出を停止する制御を行う。

ここで、冷媒としては、濃度、温度又はそれらの両方を適宜に調整したクーラント等の液体を供給してもよいし、Ａｉｒ又はＮ２ガス等の気体を供給してもよい。なお、冷媒として液体を用いる場合には、通常用いられている循環方式のクーラントシステムでのクーラント管理上、ワークロールスプレー３から供給されるクーラントを構成するものと同等の潤滑油又はそれを含有するクーラントを用いることが好ましく、さらには、ワークロールスプレー３から供給されるクーラントと同程度の組成及び濃度を有するクーラントを用いることがより好ましい。

また、板材冷却スプレー４により供給されるクーラントの温度は、種々の温度に設定可能であるが、冷却を考慮し、プレートアウト量の低下が問題となる温度域より十分に低い温度、例えば１００℃〜１５０℃程度低い温度に管理したクーラントを用いることが好ましい。また、板材冷却スプレー４によるクーラントの噴出圧力や噴出流量等は、冷却媒体及び冷却能力を考慮して適宜設定することができる。

これにより、鋼板Ｓに対するクーラントのプレートアウト量を設定プレートアウト量に保つことができ、圧延油が低濃度のクーラントを用いた場合においても、潤滑性の低下による板厚変動、圧延荷重の変動及び形状変化を防止することが可能となり、圧延のコストを削減しつつ、高品質の板材を安定して供給することが可能となる。
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されず、種々の変更、改良を行うことができる。
例えば、本発明に係る圧延装置１は、タンデム形式の圧延装置の場合であるが、リバース形式の圧延装置であってもよく、この場合においては、ワークロールスプレー３及び板材冷却スプレー４は、ワークロール２を境にして鋼板Ｓの搬送方向の上流側と下流側に略対象に配置されることとなる。

リバース形式とした本発明に係る圧延装置１を適用して、幅１１００ｍｍ、厚さ１．０ミリメートルの圧延途中段階の冷延鋼板につき、仕上げ板厚が０．５ｍｍ、圧延装置１の入側温度２００℃程度に対し出側目標温度を２３０℃とする温間圧延を実施した。
ワークロールスプレー３による供給条件としては、クーラントの組成は鉱物油１０ｖｏｌ％、一般的な圧延添加剤２ｖｏｌ％及び残部純水となるものを用い、液温は５０℃に管理した。

板材冷却スプレー４は、ワークロール２より上流側１．５ｍに設置し、板材冷却スプレー４による供給条件として、クーラントの組成及び温度はワークロールスプレー３に使用したものと同じものを使用した。また、板材冷却スプレー４からクーラントを噴出する際の噴出流量は１００リットル／分とし、噴出圧力は２気圧に設定した。
その結果、潤滑性の低下による板厚変動、荷重変動及び形状変化は生じなかった。

一方、比較例として、ワークロールスプレー３のクーラントに上記本実施例と同様の１０％の圧延油を含有したものを用い、本発明に係らない圧延装置を用いて同様の圧延を行ったところ、圧延を継続する点においては問題は生じなかったが、板厚変動がやや生じた。また、高濃度の圧延油を用いているため、圧延油のコストが上記実施例の４倍となった。

合成エステルを基油とする圧延油を用いたクーラントについて、鋼板（板材）に対するクーラントのプレートアウト量、板材の温度及びクーラントの圧延油濃度の関係を示すグラフである。 本発明に係る板材の圧延装置の概略構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ 圧延装置
２ ワークロール
３ ワークロールスプレー
４ 板材冷却スプレー
５ 温度計
６ 板材冷却スプレー制御手段
７ データベース
８ ワークロールスプレー制御手段
Ｓ 鋼板

Claims (2)

1. 圧延機のワークロールの入側にクーラントを供給して圧延を行う、板材の圧延方法において、
   前記クーラントを構成する圧延油の種類及び濃度と、前記板材の温度と、前記クーラントのプレートアウト量との相関値をデータベース化し、
   温度検出手段により前記板材の温度を検出し、
   前記温度検出手段により検出された前記板材の温度と、実際に圧延に使用される前記クーラントを構成する圧延油の種類及び濃度と、前記相関値とに基づき実績プレートアウト量を算出し、
   前記板材の種類及び前記圧延機の条件に応じて求められた、前記板材の潤滑性確保のために必要な設定プレーアウト量と、前記実績プレートアウト量とを比較し、前記実績プレートアウト量が前記設定プレートアウト量を下回った場合に板材冷却手段により前記板材を冷却し、前記実績プレートアウト量が前記設定プレートアウト量を上回った場合に前記板材冷却手段による冷却を停止することを特徴とする板材の圧延方法。
2. ワークロール入側にクーラントを供給して圧延を行う板材の圧延装置において、
   前記ワークロールの上流に備えられ、前記板材を冷却する板材冷却手段と、
   前記板材冷却手段の上流に備えられ、前記板材の温度を検出する温度検出手段と、
   前記クーラントを構成する圧延油の種類及び濃度と、前記板材温度と、前記クーラントのプレートアウト量との相関値を格納するデータベースと、
   前記温度検出手段により検出された前記板材の温度と、実際に圧延に使用される前記クーラントを構成する圧延油の種類及び濃度と、前記相関値とに基づき実績プレートアウト量を算出するとともに、前記板材の種類及び前記圧延機の条件に応じて求められた、前記板材の潤滑性確保のために必要な設定プレーアウト量と、前記実績プレートアウト量とを比較し、前記実績プレートアウト量が前記設定プレートアウト量を下回った場合に前記冷却手段により前記板材を冷却し、前記実績プレート量が前記設定プレート量を上回った場合に前記冷却手段を停止する制御手段と、
   を備えたことを特徴とする板材の圧延装置。

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