JP2007160367A - 冷間圧延方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】鋼板の圧延速度に応じて、平均粒径が大きく、付着効率の高いエマルションを濃度、粒径を調整し、鋼板上下面に供給することにより潤滑性を向上させる。
【解決手段】循環式圧延油供給系統（第１の圧延油供給系統）とは別に第２の圧延油供給系統を設け、第２の圧延油供給系統からストリップ３上面および下面にエマルション圧延油を噴射する際に、鋼板１の圧延速度をリアルタイムで検出する速度計３０，粒径・濃度調整用コントローラー２９と、このコントローラー２９からの圧延速度検出信号に基づいて、エマルション圧延油の粒径を調節するミキサー２５，２５と、水と混合されたエマルション圧延油をストリップ上面および下面にスプレー噴射する２流体ノズルヘッダー３３，３３とを備え、上記噴射するエマルション圧延油の粒径を鋼板の圧延速度に応じて調節する。
【選択図】図１

Description

この発明は循環式圧延油供給方式を使用して冷間圧延を行なう際に、エマルション圧延油をストリップ（金属帯）に供給するために有効な、冷間圧延方法及びその装置に関するものである。

一般に、冷間圧延機によるストリップの圧延時には、圧延性を向上させるためにストリップに圧延油を供給する。その際に用いられる一般的な圧延油供給方法としては、水と圧延油を混合したエマルジョン状態のクーラントをノズルよりストリップに噴射する方式がとられている。また、エマルションを作成するために、所定の油量を水に添加し、攪拌およびポンプによるせん断を加え、エマルション液とする。また、冷間圧延におけるエマルション圧延油の供給方式には、直接方式（ダイレクト方式）、循環方式（リサーキュレーション方式）がある。

直接式圧延油供給方式（ダイレクト方式）は、潤滑の目的で高濃度のエマルション圧延油を鋼板にスプレーし、冷却の目的で水をロールにスプレーするため、潤滑性と冷却性に優れる。しかし、循環方式と異なり、エマルション圧延油を循環使用しないため、圧延油の原単位が高い。一方、循環式圧延油供給方式（リサーキュレーション方式）は、圧延油と冷却水をあらかじめ混合、攪拌して作成した低濃度のエマルション圧延油を、循環しながら潤滑と冷却の目的で鋼板およびロールにスプレーするため、圧延油の原単位が低い。しかし、直接式圧延油供給方式と比較して、潤滑性および冷却性が劣ることは否定できない。そのため、従来の循環方式では、特に、仕上板厚０．２ｍｍ以下の薄物材の高速圧延時には潤滑不足となり、チャタリングと呼ばれる圧延機の振動や、ヒートスクラッチと呼ばれる表面疵が発生するため、圧延速度が上げられないという問題があった。

これに対し、循環式供給方式の潤滑性改善を目的とした従来技術として、特許文献１のように循環式供給系統（第１の圧延油供給系統）とは別に、第２の圧延油供給系統を設けて、循環式圧延油供給系統よりも平均粒径が大きいエマルションを鋼板上下面に供給することにより潤滑性を向上させる圧延油供給方法が提案されている。後段スタンドほど圧延速度は速く、しかも、板厚が薄くなるため圧延荷重も高く、潤滑条件としては厳しくなるため、第２の圧延油供給系統は最終スタンドもしくは最終スタンドおよびその１つ上流側の圧延スタンドに適用される。

図５に従来公知の圧延油供給系統を例示する（特許文献１）。図５中、符号１はワークロール、２はバックアップロールで、各ワークロール１の前段側には潤滑用クーラントヘッダー４ａが、後段側には冷却用クーラントヘッダー４ｂが配置されている。符号６は第１圧延油供給系統の循環式圧延油供給タンクで、このタンク６内の圧延油はアジテータ１３により攪拌されてタンク内の平均粒径が調整され、供給ポンプ７により供給ライン８を経由して潤滑用クーラントヘッダー４ａ及び冷却用クーラントヘッダー４ｂからストリップ３の上下面に供給される。

符号１４は第２の圧延油供給系統のエマルションタンクである。温水、原油、界面活性剤が、各タンク１５、１６、１７より供給ポンプ１８ａ、１８ｂ、１８ｃを経由し、所定の油分濃度、界面活性剤の対油濃度となるように流量調整弁１９ａ、１９ｂ、１９ｃで補給量を調整され、エマルション貯蔵タンク１４へ供給される。タンク内のエマルション濃度は、４〜１５％の範囲内とし、界面活性剤の種類は循環式圧延油供給系統と同一とし、対油濃度を循環式圧延油供給系統よりも低くする。そして、機械的攪拌をアジテータ２０により十分に与えてタンク内の平均粒径を２０〜４０μｍに調整する。また、エマルション温度は、循環式圧延油供給系統と同じ温度とする。この第２の圧延油供給系統のエマルション液は、ポンプ２１により、圧延油供給ライン２２を経由してヘッダー５，５よりストリップの上下面に供給される。

第１及び第２圧延油供給系統によりストリップの上下面に供給された圧延油は回収オイルパン１１で回収され、戻り配管１２を経由して循環式圧延油供給タンク６に戻る。

ここで、上記圧延油供給方法では、エマルション貯蔵タンク１４で圧延油と水とを十分に混合してからヘッダー５，５に圧送しているために、圧延油濃度の急な変更は困難である。従って、圧延速度、圧延材のサイズ、および鋼種に応じた圧延潤滑はヘッダー流量の調整により行われる。低速域や軟質材、ロール組替直前の圧延においては、潤滑過多起因によるチャタリングを防止するため圧延油ヘッダーの噴射圧を落として供給油量（単位面積当たりにストリップに供給される圧延油量）を小さくする必要があるが、噴射圧力を落とすために、ヘッダー内で圧延油に作用する剪断効果が小さくなって、噴射する圧延油のエマルション粒径が変化してしまう。ストリップのプレートアウト特性が圧延油の粒径と相関があることは一般によく知られており、油粒径が細かい状況ではプレートアウト性は低下してしまう。また、噴射圧を落とすことによって、エマルションの鋼板への衝突圧力や鋼板幅方向への流量分布にバラツキが生じるため、プレートアウトのバラツキも必然的に大きくなり、圧延潤滑特性に影響を及ぼす可能性があった。

逆に、圧延速度に関係なく一定濃度の圧延油を一定の噴射圧で供給すると、所定の圧延速度以下では圧延油が供給過多となって、圧延油の原単位上昇や循環式圧延油供給系統のクーラント濃度が増加するという問題がある。

ところで、圧延油ヘッダーから供給する圧延油量を変更する手段として、特許文献２、特許文献３には圧延油と温水とをヘッダー直前で混合して噴射する圧延油供給方法が開示されている。以下、この圧延油供給方法を従来技術という。

特許文献２は圧延油と温水とをヘッダー内やヘッダー直前で混合してヘッダーから供給される圧延油の濃度（供給油量）を調整するものである。この技術を採用すれば、ヘッダー流量を調整することなしに濃度調整が可能となり、供給油量調整の応答性が増す。

しかし、従来の別系統ヘッダーにおいて、上記従来技術を適用しても高い付着効率は得られず、十分な潤滑性改善効果が得られなかった。

すなわち、特許文献２や特許文献３の方法では、ヘッダー装置３６は、図６にその断面を拡大して示すように、クーラントを矢印Ａ方向に供給するための供給管５２と、該供給管５２に供給されたクーラントの流路を絞り込み、負圧を生じさせるためのインジェクター部５４と、矢印Ｂ方向に供給されたクーラントを噴射するためのノズル５６を有するヘッダー５８と、該ヘッダー５８の両端部６０、６０から矢印Ｃ方向にクーラントを戻すための戻り管６２とを備えている。つまり、噴射されなかったエマルションはヘッダー内を循環することとなる。エマルションは配管内を循環することにより、せん断を受けてエマルション粒径が細かくなる。ストリップへのプレートアウト特性が圧延油の粒径と相関があることは一般によく知られており、油粒径が細かい状況ではプレートアウト性は低下してしまう。
特開２０００−９４０２６号公報(特許請求の範囲、図面等) 特開平０６−１９０４２７号公報(特許請求の範囲、図面等) 特開２００３−１８１５１６号公報(特許請求の範囲、図面等)

本発明は、上述した圧延油の供給油量調整の問題点を解決するためになされたもので、循環式圧延油供給方式において、循環式圧延油供給系統（第１の圧延油供給系統）とは別に、第２の圧延油供給系統を設けて、循環式圧延油供給系統よりも平均粒径が大きく、付着効率の高いエマルションを鋼板の圧延速度に応じて高応答（リアルタイム）に濃度、粒径を調整し、鋼板上下面に供給することにより潤滑性を向上させる冷間圧延方法及びその装置を提供することを目的とする。

本発明者等はストリップに供給するクーラントのエマルション粒径や圧延油濃度を高応答で変更することができる圧延油の供給方法の検討を重ね、以下の知見を得た。

圧延速度や鋼種・サイズといった圧延条件、特に圧延速度が速くなると、エマルションが鋼板に均一に付着され難くなるため、エマルションの鋼板への衝突圧力や鋼板幅方向への流量分布ムラ起因によるプレートアウトのバラツキが大きくなる。従って、圧延速度に応じてエマルションを高応答（リアルタイム）に濃度・粒径の調整を行ない（エマルション粒径の細粒化を抑える等）、最適な状態の圧延油が２流体ノズルにより均一に鋼板に付着するようにすれば、エマルションの鋼板への衝突圧力や鋼板幅方向への流量分布ムラ起因によるプレートアウトのバラツキも少なくなるとの知見が得られた。

エマルション粒径の細粒化を抑えるためにはミキサー通過後からノズル噴射までのエマルション液滴のせん断をできるだけ抑制することが必要となる。そのため、各々のスプレーノズルの直近にミキサーを設置し、配列させた。スプレーノズルの直近にミキサーを設置することで、エマルション形成後のエマルション液滴のせん断を最小に抑えることができる。

しかし、エマルション液滴のせん断を小さくしても、従来の液体のみを噴射する１流体ノズルのクーラントヘッダーでは噴射面積が狭いため、噴射時にエマルション液滴同士の干渉が生じやすい。エマルション液滴は非常に不安定なため干渉によりエマルションの再結合が生じ、プレートアウトの均一性に影響を及ぼす可能性が考えられる。

そこで、エマルション液滴同士の干渉をなくすため、エアーと同時に噴射する２流体ノズルを適用した。２流体ノズルでは従来の１流体ノズルと比較してオリフィス径（口径）が大きく、またエアーにより噴射面積が拡大されるため、ミキサーによりせん断を受けたエマルション液滴は瞬時に拡がり、干渉は少なくなる。

また、２流体ノズルの空気量を調整することでエマルション液滴に更にせん断を加えることができるので、噴射されるエマルションの平均粒径を変化させることができる。

高速圧延域では、速度の上昇とともにスプレー時間が短くなり、鋼板の単位面積当たりの供給圧延油量が減少するため、平均粒径を大きくしたプレートアウト特性の高いエマルションを用いると効果的である。

また、高速圧延時には、鋼板下面側だけでなく、上面側にもヒートスクラッチ疵が発生することがあるため、鋼板上面側の潤滑性改善が必要であり、上面側にも平均粒径を大きくしたプレートアウト特性の高いエマルションを供給する必要がある。

第２の圧延油供給系統のエマルションは、圧延油原液、および希釈水を新たに調合して作成する。エマルションの濃度はヘッダー直前での混合で濃度調整を行なうために濃度調整の応答性は非常に高い。また、第２の圧延油供給系統のエマルションが循環式圧延油供給タンクに混入したときの影響をなくすために、循環式圧延油供給系統と同一種類の油とする。

また、本発明において、第２の圧延油供給系統のエマルションを供給するための、スプレーヘッダーの位置をロールバイト（圧延材とロールとの接触部）から離れた上流スタンドにできるだけ近い位置とする。これは以下の理由による。安定したプレートアウト層を形成するためには、水に油が分散したＯ／Ｗエマルションの状態から、油に水が分散したＷ／Ｏエマルションまたは油分単相へ転相するための時間（以下、転相時間と称す）を確保するのが好ましい。圧延機においては、圧延機入側で鋼板表面へエマルションが供給されてから、送板速度に応じてロールバイトに到達するまでの時間が転相時間に相当する。従って、圧延速度が高くなるほど、転相時間は短くなるため、プレートアウト層を形成しにくくなることが想定される。これに対し、スプレーノズルの位置をロールバイトから離れた上流スタンドにできるだけ近い位置とすることで転相時間を確保できる。

また、第２の圧延油供給系統のエマルションは、循環式供給系統の不足油分の補充も兼ね有効に利用されるため、従来の循環式圧延油供給方式の場合と同様に、圧延油の原単位を低くできる。

この発明は以上の知見に基づきなされたもので、下記の特徴を有するものである。

（１）冷間圧延におけるエマルション圧延油をストリップ上面および下面に循環式に供給する第１の圧延油供給工程と、第１の圧延油供給工程のエマルションと同一種類でかつ第１の圧延油供給工程のエマルションより大きな平均粒径となるように調整したエマルション圧延油をロールバイトより離れた上流スタンド側の位置でストリップ上面および下面に供給する第２の圧延油供給工程と、第２の圧延油供給工程で鋼板に付着しなかったエマルションを回収し、第１の圧延油供給工程のエマルションに合流させる回収・合流工程とを備えた冷間圧延方法において、第２の圧延油供給工程は、鋼板の圧延速度を検出し、この検出値に応じて上記噴射するエマルション圧延油の粒径を調節する工程と、エマルション圧延油の粒径調節工程の後にスプレー噴射する工程を備えたことを特徴とする冷間圧延方法。

（２）スプレー噴射工程は２流体ノズルによりスプレーを噴射する工程であって、
エマルション圧延油の粒径調節工程は、エマルション圧延油と水とを混合した直後に、前記２流体ノズルを用いて、エマルション圧延油と水との混合物に空気を配合してエマルション圧延油の粒径を調節することを特徴とする（１）に記載した冷間圧延方法。

（３）エマルション圧延油と水とを混合する工程は、エマルション圧延油と水との混合比を調節してエマルション圧延油の濃度を調節する工程を備えていることを特徴とする（２）に記載した冷間圧延方法。

（４）冷間圧延におけるエマルション圧延油をストリップ上面および下面に循環式に供給する第１の圧延油供給系統と、ストリップ上面および下面に、第１の圧延油供給系統のエマルションと同一種類でかつ第１の圧延油供給系統のエマルションより大きな平均粒径となるように調整したエマルション圧延油をロールバイトより離れた上流スタンド側の位置で供給する供給する第２の圧延油供給系統と、第２の圧延油供給系統で鋼板に付着しなかったエマルションを回収し、第１の圧延油供給系統のエマルションに合流させる圧延油回収・合流系統とを具備し、前記第２の圧延油供給系統は、鋼板の圧延速度を検出する検出手段と、検出手段からの圧延速度検出信号に基づいて、エマルション圧延油の粒径を調節する調節手段と、水と混合されたエマルション圧延油を、ストリップ上面および下面にスプレー噴射するヘッダー手段とを備えていることを特徴とする冷間圧延装置。

（５）エマルション圧延油の粒径を調節する調節手段は、エマルション圧延油と水とを混合する手段の直後にヘッダー手段を構成する２流体ノズルを配置して、２流体ノズルへの空気配合量に応じてエマルション圧延油の粒径を調節することを特徴とする（４）に記載の冷間圧延装置。

（６）エマルション圧延油と水とを混合する手段は、エマルション圧延油と水との混合比を調節してエマルション圧延油の濃度を調節する手段を備えていることを特徴とする（５）に記載の冷間圧延装置。

ここで、「ヘッダー直前」とは、ミキシングから噴射までを短い時間内でおこなうことことができるミキサーからヘッダーまでの距離を意味する。ミキシングから噴射までの時間は９秒以内が好ましく、特に３秒以内がより好ましい。一般的な配管径（１５Ａ：２２ｍｍ）と流量（片面あたり２５Ｌ／ｍｉｎ）であることを斟酌すると、ミキシングから噴射までの時間を９秒以内とするためには、ミキサーからヘッダーまでの距離を１０ｍ以内とするのが好ましい。また、ミキシングから噴射までの時間を３秒以内とするためには、ミキサーを圧延スタンド毎に配置して、ミキサーからヘッダーまでの距離を３ｍ以内とすることが望ましい。

「圧延速度に応じて」とは、圧延速度だけでなく、鋼種・サイズといった他の圧延条件にも対応して調節することをも包含する。

本発明では、圧延速度に応じて、噴射するエマルション圧延油の粒径を調節して、プレートアウト特性の高い大粒径のエマルションを、圧延スタンド入側のストリップ上面および下面に供給するので、高速圧延域においても上下面の鋼板付着油量を大幅に向上できる。これにより、例えば、仕上板厚０．２ｍｍ以下の薄物材を圧延する場合に、従来方式で高速圧延時に発生していた潤滑不足が解消され、圧延速度を速くしても、チャタリングおよびヒートスクラッチ疵の発生を未然に防止できる。これに伴い、圧延速度を向上できるため、生産性を大幅に向上できる。さらに、循環式圧延油供給系統のエマルションの乳化分散安定性が確保されるため、安定な操業が可能となる。また、圧延速度や鋼種・サイズといった圧延条件に応じて最適な濃度・粒径の圧延油が高応答で供給されるため、従来方式よりも圧延油原単位を抑えることができる。

更に、粒径の調節を、ヘッダー直前での水と圧延油の混合、及び２流体ノズルでの空気量調節によりおこなうことにより、高応答でかつより的確に粒径を調節でき、上記の発明の効果を確実に奏することができる。

更にまた、ヘッダー直前での水と圧延油の混合によって粒径とともに濃度を調節することにより、高応答でかつより的確に濃度・粒径を調節でき、上記の発明の効果を確実に奏することができる。

次に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、上記特許文献１の説明のために用いた図５と同様な部品等については、同一の符号を付して説明する。図１は、本実施形態に係る圧延油供給装置を示す構成概要図であり、全５スタンドのタンデムミルの第４、５スタンドに適用した場合である。第４、５スタンドに適用したのは、後段スタンドほど圧延速度が速く、しかも、板厚が薄くなるため、圧延荷重が高くなり、潤滑条件として厳しくなるためである。図１では、従来の循環式圧延油供給系統による潤滑および冷却に加え、Ｎｏ．４、５スタンドにおいては更に第２の圧延油供給系統による潤滑を行なう圧延油供給方式とした。

符号２４は圧延油原油を貯蔵した貯蔵タンクであり、その圧延油原油供給ライン２７には、圧延油原油用ギアポンプ２６と流量制御弁１０とが介装されて、ミキサー２５に吐出する圧延油の供給流量を高応答で制御可能となっている。上記流量制御弁１０は、粒径・濃度調整用コントローラー２９からの指令によって流量が調整される。符号２３は温水を貯蔵した貯蔵タンクであり、温水供給ライン２８を通じて、貯蔵されている温水がミキサー２５に圧送可能となっている。温水の吐出流量は、粒径・濃度調整用コントローラー２９からの指令によって制御される。

上記ミキサー２５は、図２に拡大して示すように、温水供給路４０と圧延油供給路４２と、これら各供給路から供給される温水と圧延油を衝突混合させる合流部４４と、混合流体通路４８と、混合流体出口５０とを有し、温水供給路４０と合流部４４との間に、該合流部４４で合流させる温水と圧延油の混合を完全にし、エマルジョン状態にするための断面急変部４６を有している。そして、ミキサー２５によってエマルジョン状態となったクーラントが混合流体出口５０からヘッダー３３に送り出されるようになっている。但し、本発明は、ミキサーの形状及び内部構造がこの実施例に限定されるものではない。また、ミキサー２５は濃度調整の応答性を高めるため、ヘッダー３３に近い位置で設置することが望ましい。

ヘッダー３３は、供給されてきた所定濃度の圧延油をストリップ３表面に向けて複数の２流体ノズルから噴射可能となっている。粒径・濃度調整用コントローラー２９には、ワークロールの回転速度を検出する速度計３０からの圧延速度信号や鋼種・サイズデータが入力されると共に、予め設定されるストリップ３に対応した目標濃度が入力される。粒径・濃度調整用コントローラー２９は、圧延速度や鋼種・サイズといった圧延条件に応じて目標濃度を変更して噴射濃度を求め、その噴射濃度となるように圧延油原油用ギアポンプ２６の吐出流量を制御する。すなわち、粒径・濃度調整用コントローラー２９は、ヘッダー３３から供給される圧延油が噴射濃度となる、圧延油原油の供給流量を求め、圧延油原油用ギアポンプ２６に当該供給流量となる吐出流量の指令を送る。なお、圧延油の目標濃度は、圧延ロールの粗度や圧下率、鋼種サイズ、圧延速度などによって決定される。また、ミキサー２５への供給流量は、例えばヘッダー３３のノズルからの吐出流量が目標流量となるように設定すればよい。ここで、上記粒径・濃度調整用コントローラー２９は、濃度調整手段を構成する。

上記噴射濃度・エマルション粒径の調整は、圧延速度やロール状態、鋼種・サイズに応じて濃度・粒径を変更することで行なう。このとき、圧延油が供給過多となりやすい低速圧延部やロール組替直前、軟質材についてだけ、ヘッダー３３からの噴射を中止し、それら以外の場合には、目標濃度及び目標粒径を設定するように調整しても良い。

上記構成の圧延油供給装置では、ヘッダー３３直前にて必要な分だけの圧延油原油と温水を混合してヘッダー３３に供給することで、目標濃度に調整された圧延油がストリップ３表面に噴射される。このようにヘッダー３３直前で濃度調整を行なうために、圧延油の濃度調整の応答性が非常に高い。

また、ヘッダー３３直前にて圧延油原油と温水のミキシングが行われるため、エマルションが受けるせん断力は最小限に抑えられ、付着効率の高いエマルション粒径の大きな圧延油がストリップ３表面に噴射される。

この結果、常に目標とする噴射濃度の圧延油を供給できるので、つまり従来のようにヘッダー３３から供給する圧延油の濃度を一定、かつ高めに設定する必要がないので圧延油原単位を抑えることができる。また、例えば供給する圧延油の濃度を高め若しくは低めに調整する必要があっても、温水タンク２３内の流量を変更する必要はなく、圧延油原油用ギアポンプ２６による圧延油原油の供給流量を調整することで即座に対応することが可能となる。

また、圧延条件に応じて最適な濃度の圧延油が高応答で供給されるにも関わらず、２流体ノズルにより所定粒径のエマルションが広範囲へ噴射されるため、ストリップ３表面でのプレートアウトは均一となり、安定した潤滑性を得ることができる。

また、全てのストリップ３への対応を可能とするため、ヘッダー３３から噴射されるエマルション濃度の下限値は、循環式圧延油供給系統のエマルション圧延油の濃度とすることが好ましい。ヘッダー３３から噴射されるエマルション濃度の上限値は１００％（圧延油の原油濃度）である。

前記粒径・濃度調整用コントローラー２９は、上述のようにエマルション圧延油の濃度調整をおこなう制御もおこなうが、その主な機能は、上記ヘッダー３３内の２流体ノズルに供給する空気量を制御することによってエマルション粒径を調整して、ヘッダーから噴射されるエマルションの平均粒径が循環式圧延油供給系統よりも平均粒径の大きなエマルションとなるようにすることである。例えば、循環式圧延油供給系統では、基油を牛脂とし、乳化分散剤にカチオン系分散型の界面活性剤を対油濃度０．６％添加する場合、循環式圧延油供給系統のタンク６内で建浴されるエマルションの平均粒径は約９〜１０μｍとなる。これ以外に合成エステル油と乳化型界面活性剤の組み合わせの場合は、循環系統で９μｍ程度となる。これに対し、ヘッダーから噴射されるエマルションの平均粒径は例えば１５〜３０μｍに調整される。また、上記温水タンク２３と圧延油原油タンク２４内での温度は、循環式圧延油供給系統と同じ温度とする。

ヘッダー３３の位置は、ロールバイトから離れた上流スタンドにできるだけ近い位置とし、Ｏ／ＷエマルションからＷ／Ｏエマルション若しくは油単相への転相するための時間、すなわち転相時間を確保している。スタンド間には、テンションロールやデフロールが設置されており、これよりも上流側でエマルション圧延油をスプレーしてもテンションロールやデフロールにより絞られるため、十分なプレートアウト量を得られなくなる。これを回避するために、スタンド間のテンションロール及びデフロールの直後に設置した。ロールバイトからの位置Ｌは、Ｌ＝２．６ｍとなる。

ストリップ３へのスプレーの後、ストリップ３にプレートアウトしないエマルション圧延油は、回収オイルパン１１にて、循環系エマルションとともに回収され、戻りライン１２を経由して循環式圧延油供給タンク６内に混入する。混入後、タンク内の攪拌器１３により攪拌され、さらに循環系統内のポンプ７およびクーラントヘッダー４ａ、４ｂのノズル部での強いせん断を繰り返し受け、循環系エマルションと同じ粒径まで細分化され、タイトなエマルションとなる。上記循環系エマルションの濃度は、通常１〜４％の範囲内である。

なお、第２の圧延油供給系統を使用しているとき、循環式圧延油供給系統のヘッダー４ａからの流量は特に調整する必要はない。この理由は、第２の圧延油供給系統のヘッダー３３からのエマルションによるプレートアウトが油膜形成に対して支配的であり、循環系統のヘッダー４ａからのプレートアウトの影響は少ないためである。

図１に示す実施形態は、４、５スタンドに本発明を適用するとして説明したが、本発明はこれに限るものではなく、その上流側スタンドに適用してもよい。

また、上記温水タンク２３と圧延油原油タンク２４は通常、循環式圧延油供給系統でクーラントの補給に用いられる温水・圧延油原油タンクと同一であるため、本発明では新たなタンクを設置する必要はない。従って、あらかじめエマルションを作り込んでおくプレミックスタンクといった余計な設備が不要となる。

なお、図１に示す実施例では、ミキサーが４，５ＳＴＤ共通であるが、本発明はこの実施例に限らず、４，５ＳＴＤそれぞれ別々にミキサーを設けても良い。この場合、ミキサーからヘッダーまでの距離をより短くして、ミキシングから噴射までの時間をより短くすることが可能となる。

図１に示す実施形態の全５スタンドの冷間タンデム圧延機を用い、母材厚２．３ｍｍ、板幅９００ｍｍの硬質ブリキ原板を仕上厚０．２００ｍｍまで、目標圧延速度２４００ｍｐｍとして圧延した。圧延油は合成エステル油（４０℃における動粘度４３ｃＳｔ）を用い、循環式圧延油供給系統（第１の圧延油供給系統）のエマルション圧延油を、油分濃度３％、乳化型の界面活性剤を添加してタンク内にて十分な攪拌を加えた後、平均粒径９μｍ、温度６０℃のエマルションとした。また、別圧延油供給系統（第２の圧延油供給系統）のエマルション圧延油の温度は循環系統と同一とした。

本実施例１では、ワークロール１の組替直後から組替直前にわたり第１の圧延油供給系統の最終ＳＴＤでのエマルション供給流量を３０００リットル／ｍｉｎ．に固定した。また、第２の圧延油供給系統のエマルション供給は粒径・濃度調整用コントローラー２９により圧延速度に応じた濃度・粒径制御が可能な状態とし、ワークロール１の組替直後からワークロール組替直前にわたり、第２の圧延油供給系統のエマルション供給濃度及び平均粒径を制御した。図４は圧延速度に応じた目標噴射濃度（実線）及び目標粒径（破線）を示し、実線は目標噴射濃度、破線は目標粒径を示す。図４（ａ）はロール組替直後、（ｂ）はロール中間状態、（ｃ）はロール組替直前を示し、夫々目標噴射濃度（実線）及び目標粒径（破線）を異ならせている。実施例１は、図４に記載された目標値に基づいて圧延速度に応じた濃度・粒径制御をおこなったものである。

比較例１では、ワークロール１の組替直後から組替直前にわたり、第２の圧延油供給系統を全閉にし、第１の圧延油供給系統の最終ＳＴＤでのエマルションのみを３０００リットル／ｍｉｎ．で供給するようにした以外は、実施例１と同様にして冷間圧延を行なった。

参考例１では、ワークロール１の組替直後から組替直前にわたり、第２の圧延油供給系統の供給流量が５０リットル／ｍｉｎ．、エマルションの平均粒径が２０μｍとなるように調整保持して供給するようにした以外は、実施例１と同様にして冷間圧延を行なった。

図３は、横軸に圧延速度（ｍｐｍ）をとり、縦軸に第５スタンドにおけるワークロール１およびストリップ３間の摩擦係数をとって、実施例１、比較例１および参考例１において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について調べた結果を示す特性線図であって、図３の（ａ）はワークロール１の組替直後（積算圧延量が０ｔｏｎ）のとき、図３の（ｂ）はロール中間状態（積算圧延量が２００ｔｏｎ）のとき、図３の（ｃ）はワークロール１の組替直前（積算圧延量が４００ｔｏｎ）のときと、それぞれ積算圧延量が異なる。すなわちワークロール１の表面粗度が異なる条件下での結果をそれぞれ示している。図３において、白三角（△）を結んだ曲線は実施例１の結果を示す特性線であり、白丸（○）を結んだ曲線は比較例１の結果を示す特性線であり、黒丸（●）を結んだ曲線は参考例１の結果を示す特性線である。なお、図中における「×」印は、チャタリングの発生を表わす。

図３において、実施例１では特性線から明らかなように、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のいずれの積算圧延量のときであっても、チャタリングやヒートスクラッチが発生することなく２０００ｍｐｍを超える圧延速度に到達し、高速圧延を達成できることが判明した。

これに対して、比較例１では特性線に示すように、（ａ）の積算圧延量のときには圧延速度１４００ｍｐｍで、（ｂ）の積算圧延量のときには圧延速度１７００ｍｐｍで、（ｃ）の積算圧延量のときには圧延速度１９００ｍｐｍで、それぞれ潤滑不足に起因したチャタリングが発生し、２０００ｍｐｍ以上の圧延速度に到達できなかった。

なお、参考例１では特性線に示すように、（ａ）の積算圧延量のときにはチャタリング発生することなく２０００ｍｐｍを超える圧延速度に到達できた。しかし、（ｂ）の積算圧延質量のときには圧延速度８００ｍｐｍで、（ｃ）の積算圧延量のときには圧延速度６５０ｍｐｍで、それぞれ潤滑過多に起因したチャタリングが発生し、２０００ｍｐｍ以上の圧延速度に到達できなかった。

以上実施例１と比較例、参考例１の結果を比較して分かるように、第２の圧延油供給系統を全閉にしたり、或いはエマルションの平均粒径を圧延速度に対応することなく一定にすると、ロール状態によってチャタリングが発生してしまうが、第２の圧延油供給系統のエマルションの平均粒径及び濃度を圧延速度に対応して変えるとロール状態にかかわらずチャタリングが発生しないことがわかる。

本発明の実施形態に関わるタンデム圧延機への適用例を示す図。 本発明の実施形態に関わるミキサー装置の一実施例を示す断面図。 実施例１、比較例１および参考例１において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について調べた結果を示す特性線図であって、（ａ）は積算圧延量が０ｔｏｎ（ワークロールの組替直後）のとき、（ｂ）は積算圧延量が２００ｔｏｎ（ロール中間状態）のとき、（ｃ）は積算圧延量が４００ｔｏｎ（ワークロールの組替直前）のときの結果をそれぞれ示す特性線図。 実施例の制御において用いた圧延速度に応じた目標噴射濃度（実線）及び目標粒径（破線）を示し、（ａ）は積算圧延量が０ｔｏｎ（ワークロールの組替直後）のとき、（ｂ）は積算圧延量が２００ｔｏｎ（ロール中間状態）のとき、（ｃ）は積算圧延量が４００ｔｏｎ（ワークロールの組替直前）のときを示す。 従来の圧延油供給装置を示す概略構成図。 従来のヘッダー装置を示す断面図。

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 潤滑用クーラントヘッダー
４ｂ 冷却用クーラントヘッダー
６ 循環式圧延油供給タンク
７ エマルション供給用ポンプ
８ 圧延油供給ライン
９ 流量制御弁
１０ 流量制御弁
１１ 回収オイルパン
１２ 戻り配管
１３ アジテータ
１４ 大粒径エマルションタンク
１５ 温水タンク
１６ 圧延油原油タンク
１７ 界面活性剤タンク
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ ポンプ
１９ａ、１９ｂ、１９ｃ バルブ
２０ アジテータ
２１ エマルション供給用ポンプ
２２ 圧延油供給ライン
２３ 温水タンク
２４ 圧延油原油タンク
２５ ミキサー
２６ 圧延油原油用ギアポンプ
２７ 圧延油原油供給ライン
２８ 温水供給ライン
２９ 粒径・濃度調整用コントローラー
３０ 速度計
３１ 気体供給ライン
３２ コンプレッサー
３３ ２流体ノズルヘッダー

Claims (6)

1. 冷間圧延におけるエマルション圧延油をストリップ上面および下面に循環式に供給する第１の圧延油供給工程と、
   第１の圧延油供給工程のエマルションと同一種類でかつ第１の圧延油供給工程のエマルションより大きな平均粒径となるように調整したエマルション圧延油をロールバイトより離れた上流スタンド側の位置でストリップ上面および下面に供給する第２の圧延油供給工程と、
   第２の圧延油供給工程で鋼板に付着しなかったエマルションを回収し、第１の圧延油供給工程のエマルションに合流させる回収・合流工程とを備えた冷間圧延方法において、
   第２の圧延油供給工程は、鋼板の圧延速度をリアルタイムで検出し、この検出値に応じて上記噴射するエマルション圧延油の粒径を調節する工程と、エマルション圧延油の粒径調節工程の後にスプレー噴射する工程を備えたことを特徴とする冷間圧延方法。
2. スプレー噴射工程は２流体ノズルによりスプレーを噴射する工程であって、
   エマルション圧延油の粒径調節工程は、エマルション圧延油と水とを混合した直後に、前記２流体ノズルを用いて、エマルション圧延油と水との混合物に空気を配合してエマルション圧延油の粒径を調節することを特徴とする請求項１に記載した冷間圧延方法。
3. エマルション圧延油と水とを混合する工程は、エマルション圧延油と水との混合比を調節してエマルション圧延油の濃度を調節する工程を備えていることを特徴とする請求項２に記載した冷間圧延方法。
4. 冷間圧延におけるエマルション圧延油をストリップ上面および下面に循環式に供給する第１の圧延油供給系統と、
   ストリップ上面および下面に、第１の圧延油供給系統のエマルションと同一種類でかつ第１の圧延油供給系統のエマルションより大きな平均粒径となるように調整したエマルション圧延油をロールバイトより離れた上流スタンド側の位置で供給する供給する第２の圧延油供給系統と、
   第２の圧延油供給系統で鋼板に付着しなかったエマルションを回収し、第１の圧延油供給系統のエマルションに合流させる圧延油回収・合流系統とを具備し、
   前記第２の圧延油供給系統は、鋼板の圧延速度をリアルタイムで検出する検出手段と、検出手段からの圧延速度検出信号に基づいて、エマルション圧延油の粒径を調節する調節手段と、水と混合されたエマルション圧延油を、ストリップ上面および下面にスプレー噴射するヘッダー手段とを備えていることを特徴とする冷間圧延装置。
5. エマルション圧延油の粒径を調節する調節手段は、エマルション圧延油と水とを混合する手段の直後にヘッダー手段を構成する２流体ノズルを配置して、２流体ノズルへの空気配合量に応じてエマルション圧延油の粒径を調節することを特徴とする請求項４に記載の冷間圧延装置。
6. エマルション圧延油と水とを混合する手段は、エマルション圧延油と水との混合比を調節してエマルション圧延油の濃度を調節する手段を備えていることを特徴とする請求項５に記載の冷間圧延装置。

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