JP2007253178A

JP2007253178A - 冷間圧延方法

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Publication number: JP2007253178A
Application number: JP2006079200A
Authority: JP
Inventors: Shoki Fujita; 昇輝藤田; Yukio Kimura; 幸雄木村
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2006-03-22
Filing date: 2006-03-22
Publication date: 2007-10-04
Anticipated expiration: 2026-03-22
Also published as: JP4797730B2

Abstract

【課題】潤滑油供給制御の応答性に優れ、効率良くチャタリング・ヒートスクラッチ発生を防止し、かつ生産性を高め、油原単位向上が可能な冷間圧延方法を提供する。
【解決手段】二種類以上の基油の混合体で構成された、冷間圧延におけるエマルション圧延油をストリップ表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成分の基油の混合体で構成され、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表面に供給する第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、前記第２の圧延油供給工程は、圧延条件に応じて、供給されるエマルション圧延油の基油成分比率を調整する工程を備えている冷間圧延方法。
【選択図】図３

Description

本発明は、循環式圧延油供給方法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に関する。

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シ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。特にヒートスクラッチが発生すると、圧延材に表面欠陥が生じるので歩留が低下するばかりでなく、ヒートスクラッチの生じた圧延機ではワークロール組替えが必要なため生産性が著しく低下するという問題がある。

このような問題に対し、チャタリングやヒートスクラッチの原因である潤滑不足を解消することで問題を解決しようとする発明がこれまで種々なされてきた。その中で、循環給油方式での潤滑不足を解消しようとする方法として、以下のような方法が知られている。

（１）潤滑用と洗浄用クーラントの圧力を低圧に限定する方法（特許文献１参照。）
（２）第２の圧延油供給系統を設ける方法（特許文献２参照。）
また、ヒートスクラッチの要因となるストリップの温度上昇を解消しようとする方法としては、以下のような方法が知られている。

（３）ヒートスクラッチ制御目標温度を超えないように圧下率を制御する方法（特許文献３参照。）
（４）ヒートスクラッチ制御目標温度を超えないようにワークロール速度を制御する方法（特許文献４参照。）
特許第２８７１３９２号公報、特許請求の範囲など特開２００３−２６６１１６号公報、特許請求の範囲など特開２０００−２０２５０５号公報、特許請求の範囲など特開２０００−１６７６１４号公報、特許請求の範囲など

しかし、特許文献１に提示されている従来技術は、エマルション圧延油のクーラント圧力を低圧に限定するため、同時にストリップへのエマルションの供給量も制限される。供給量が制限されると均一にストリップに噴射することが困難となり、板幅方向での圧延状態が変化し、板の形状不良が発生する可能性がある。

特許文献２に提示されている従来技術は、第２の圧延油供給系統から付着効率の高いエマルションを噴射させることにより潤滑性を向上させ、チャタリングを防止している。しかし、ヒートスクラッチに関しては、ロールバイト内の油膜量によらず、ワークロールと圧延材との界面温度または出側圧延材温度が一定値を超えるとヒートスクラッチが発生しやすくなることが知られており（日本鉄鋼協会「焼付き現象のメカニズムに迫る」，（１９９９）ｐ８３）、ロールバイトへの導入油量を増加させただけではヒートスクラッチの頻度を十分には低減できなかった。

特許文献３や特許文献４に提示されている従来技術は、圧延条件を緩和させるため、ヒートスクラッチの防止には有効である。しかしながら、生産能率が低下するばかりでなく、母板要因による圧延中での変形抵抗変化などの急激な圧延条件変化が発生した場合、追従するように圧下率（圧延荷重）若しくは張力を変更すると、板厚変動を招いてしまうという問題がある。

本発明は、これら従来技術の問題点を解決するためになされたもので、圧延条件に応じて供給されるエマルション圧延油の基油成分比率を調整することにより、潤滑油供給制御の応答性に優れ、効率良くチャタリング・ヒートスクラッチ発生を防止し、かつ生産性を高め、油原単位の向上を可能にする冷間圧延方法を提供するものである。

冷間圧延に用いられるエマルションタイプの圧延油は、動植物油脂、鉱油および合成エステル等の単体もしくは混合物を基油とし、更に界面活性剤、油性向上剤、極圧添加剤、酸化防止剤等の各種添加剤が適宜配合されており、これを水で通常１〜４体積％程度のエマルションに希釈したものをストリップまたはロールへ供給している。

また、基油の傾向として、天然油脂を主成分とする基油は低コストではあるが、流動点が高いためスカムが多量に堆積すること、循環安定性が不足すること、といった数多くの問題点があるため、圧延油コストは増加するが、室温で固化しない液状の合成エステルを配合させて、圧延油自体の流動点の低下及び作業性の改善を図っている。

本発明者等は、エマルションを鋼板に供給したとき、高速圧延域におけるヒートスクラッチを防止させる手段について鋭意検討した結果、以下の結論を得た。

一般的に、ヒートスクラッチはロールバイト内に介在すべき潤滑膜の破断によって鋼板とロールとが金属接触して発生することは良く知られており、ヒートスクラッチを防止するためには、ストリップ温度が高い領域においても潤滑膜の油膜強度を強固にしておく必要がある。しかしながら、エマルションを循環使用している循環式供給系統では経時劣化等による油膜強度低下は避けられない。従って、ストリップ温度が、ヒートスクラッチが発生する限界温度に達した場合或いは近づいた場合には、別系統で設けられた潤滑ヘッダーから耐熱劣化性の高いエステルの基油比率を高めたエマルションを噴射することにより、高温ストリップ域での油膜強度を維持し、ヒートスクラッチを防止する。

第２の圧延油供給系統のエマルションは、圧延油基油および希釈水を新たに調合して作成する。エマルション圧延油の基油成分比率及び圧延油の供給油量はヘッダー直前での混合で行うために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基油とする。

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。

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が好ましい。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。

本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、以下の工程を備えている。

（１）二種類以上の基油の混合体で構成された、冷間圧延におけるエマルション圧延油をストリップ表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成分の基油の混合体で構成されかつ第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表面に供給する第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、
前記第２の圧延油供給工程は、圧延条件に応じて、供給されるエマルション圧延油の基油成分比率を調整する工程を備えていることを特徴とする冷間圧延方法。

（２）前記エマルション圧延油の基油成分比率を調整する工程は、圧延スタンド出側でのストリップの温度をリアルタイムで計測する工程又は圧延スタンド出側でのストリップの温度の予測値を算出する工程と、計測又は算出により得られたストリップ温度が予め求めたヒートスクラッチ発生限界温度を越えないように、ストリップ温度とヒートスクラッチ発生限界温度との温度差に基づいて、第２の圧延油供給工程に供給されるエマルション圧延油の基油成分比率を制御する工程とを備えていることを特徴とする（１）に記載の冷間圧延方法。

（３）エマルション圧延油の基油成分比率を制御する工程は、計測又は算出により得られたストリップ温度が予め求めたヒートスクラッチ発生限界温度未満ではエステル比率を一定とし、前記ヒートスクラッチ発生限界温度となる時点でエマルション圧延油の基油成分比率の変更をおこなうことを特徴とする（２）記載の冷間圧延方法。

（４）第２の圧延油供給工程は、ミキサーを配置したヘッダーにてストリップ表面にエマルション圧延油を供給する工程を備え、
エマルション圧延油の基油成分比率を調整する工程は、前記ヘッダー直前あるいはヘッダー内に配置されたミキサーにてエマルション圧延油の基油成分混合比率を調節する工程を備えていることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の冷間圧延方法。

本発明では、ストリップ温度が予め求めたヒートスクラッチ発生限界温度を越えないように、圧延条件に応じて、供給されるエマルション圧延油の基油成分比率、具体的にはエステル比率を調整することにより、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、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。この結果、圧延速度を向上できるため、生産性を大幅に向上できる。

更に、ストリップ温度が低いときにはエステル比率を一定として操業し、ストリップ温度が高くなって、前記ヒートスクラッチ発生限界温度となる時点或いはその近傍でエマルション圧延油の基油成分比率の変更をおこなうことにより、全体の循環系統のエマルションに与える影響を極めて少なくすることができる。

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。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５スタンドに第２の圧延油供給手段からのエマルション圧延油供給を適用した場合である。

第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。また、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。この発明において、圧延機のスタンドは単スタンドまたは複数スタンドのうちの全部または任意のスタンドのことである。

図１における冷間圧延機の循環式圧延油供給手段としての第１の圧延油供給手段は、潤滑用クーラントヘッダー４ａ、冷却用クーラントヘッダー４ｂ、循環式圧延油供給タンク５を備えている。タンク５は潤滑用エマルション圧延油を貯蔵するタンクであり、攪拌機１１が設けられている。タンク５は圧延油供給ライン７を通してＮｏ．１〜５の各スタンドのクーラントヘッダー４ａ，４ｂと連通し、このライン７にはポンプ６が介在されている。なお、ここでは、潤滑用クーラントヘッダー４ａとして１流体ノズルを用いているが、後述する２流体ノズルヘッダー２８と同様に２流体ノズルを用いても良い。

循環式圧延油供給タンク５内には温水および圧延油原油が収容され、混合される。収容された混合物は、攪拌機１１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エマルション圧延油とされる。第１の圧延油供給手段の第１エマルション圧延油はエマルション供給用ポンプ６によりポンプ圧送され、ライン７を経由してＮｏ．１〜５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ー４ａおよび各スタンド出側のスプレーヘッダー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エマルション圧延油のうち、ストリップ３から落下した分のエマルション圧延油は、圧延油供給手段としての回収オイルパン９で回収され、戻り配管１０を経由してタンク５内に戻される。この第１エマルション圧延油のスプレー供給は、圧延開始時から行われる。

第１エマルション圧延油の基油成分としては、従来から冷間圧延油に用いられているものを使用できる。例えば、牛脂、パーム油等の動植物油脂およびそれらの精製品；多価脂肪酸との合成エステル；マシン油、スピンドル油、タービン油等の鉱油が挙げられ、これらの群から選ばれる２種以上（基油の混合体）を選ぶことができる。ただし、特に温度が低い時期に起こりやすい圧延油の固化および圧延加工によって発生した金属粉と圧延油の混和による圧延機廻り堆積スカムの生成を防止するためには、流動点が２０℃以下の基油を使用することが好ましい。流動点が２０℃より高い動植物油脂や合成エステル等を用いる場合は、流動点が低い別の基油との組み合わせで構成し、圧延油自体の流動点を好ましくは２０℃以下に、より好ましくは１０℃以下にすることにより、圧延材の表面品質および作業環境を向上させる。

次に、循環式圧延油供給手段としての第２の圧延油供給手段について説明する。

第２エマルション圧延油の基油成分としては、第１エマルション圧延油の基油成分と同一成分のものを用いる。第２の圧延油供給手段に用いられる圧延油の基油は、貯蔵タンク１５に貯蔵されている。その圧延油供給ライン１９には圧延油ポンプ１６と流量制御弁１８とが介装されて、圧延油ミキサー２０に吐出する基油の供給流量を制御可能となっている。上記流量制御弁１８は、基油調整用コントローラー１７からの指令によって流量が調整される。また、最終スタンド出側には放射温度計２９が配置されていて、放射温度計２９は基油調整用コントローラー１７に検出信号を出力する。基油調整用コントローラー１７では、出力された放射温度計２９の測定値が、予め求めたヒートスクラッチ発生が抑えられる安全ストリップ温度（ヒートスクラッチ発生限界温度）の範囲内か否かを判定し、ストリップ温度がヒートスクラッチ発生限界温度に達する、あるいはその近傍にあると判定すれば、ヒートクラッチ発生限界温度線（図２参照）に基づき、上記安全ストリップ温度からの相対値に応じた基油中のエステル比率を算出して、流量制御弁１８に出力する。

ここで、上記ヒートスクラッチ発生限界温度は、予め次のようにして求めておく。安全ストリップ温度の範囲として、当該範囲を越えるとヒートスクラッチが発生する懸念がある領域を予め実験および操業データなどから求めておき、鋼種・サイズ・圧延サイクル毎に図２に示すような安全ストリップ温度の範囲を設定する。そして、例えば図３に示すように、ヒートスクラッチ発生限界温度未満では第２エマルション圧延油のエステル比率を一定とし、ストリップ温度が上昇してきた場合にはヒートスクラッチ発生限界温度を超えないように第２エマルション圧延油のエステル比率を変更する。なお、図３の例では、ヒートスクラッチ発生限界温度の変位量に比例してエステル比率を変更させているが、本発明はこれに限定されない。例えば階段状に上記変位量と基油比率とを対応付けておいてもよい。

ここで、ヒートスクラッチ発生限界温度未満での第２エマルション圧延油のエステル比率は、第１エマルション圧延油のエステル比率と同じとすることが好ましい。循環使用される第１エマルション圧延油に与える影響を極めて少なくすることができるからである。なお、第１エマルション圧延油のエステル比率よりも低くすることも考えられ。その場合には、圧延油原単位を下げるという効果が得られるので、第２エマルション圧延油のエステル比率は目的に応じて適宜設定することができる。

なお、本実施形態に関する以上の説明では、基油のエステル比率を制御するとして説明したが、本発明はこれに限らず、基油中の動植物油脂あるいは鉱油の比率を制御しても良い。

符号１２は温水を貯蔵した貯蔵タンクであり、その温水供給ライン１４には温水ポンプ１３が介装されている。温水及び圧延油ミキサー２０にて基油比率が調整された圧延油基油は流量調整弁２１によりミキサー２２に吐出する供給流量が制御される。上記流量制御弁２１は、供給油量調整用コントローラー２５からの指令によって供給油量が調整される。そして、ミキサー２２によってエマルション状態となったクーラントは２流体ノズルヘッダー２８に送り出される。

図１中の２流体ノズルヘッダー２８には、２流体ノズルが用いられている。２流体ノズルヘッダー２８で使用される空気はコンプレッサー２６を介して気体供給ライン２７により圧送され、２流体ノズルヘッダー２８に供給される。２流体ノズルヘッダー２８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。ミキサー２２によって供給油量調整された第２エマルション圧延油は、２流体ノズルヘッダー２８にて空気と混合され、ストリップ３の表裏面に向けてスプレー供給される。また、ミキサー２２はエマルションの供給油量調整の応答性を高めるため、２流体ノズルヘッダー２８に近い位置で設置することが望ましい。

なお、上記２流体ノズルヘッダー２８内では２流体ノズルの空気量の調整によってエマルション粒径の調整が行われ、２流体ノズルヘッダー２８から噴射されるエマルションの平均粒径は、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する。例えば、基油を動植物油脂と合成エステルとし、乳化型界面活性剤を組み合わせた場合、循環系統でのエマルションの平均粒径は約７〜１０μｍとなる。これに対し、２流体ノズルヘッダー２８から噴射されるエマルションの平均粒径は１５〜３０μｍに調整される。また、上記温水タンク１２と圧延油基油タンク１５内での温度は、循環式圧延油供給系統と同じ温度とする。

２流体ノズルヘッダー２８からの供給油量制御は、摩擦係数と密接な関係がある先進率に基づいて行なう。ロール速度計２３及び板速度計２４によりロール周速、板速度が測定される。これらの測定結果は供給油量調整用コントローラー２５に送られ、先進率が計算される。供給油量調整用コントローラー２５は摩擦係数と先進率との関係に基づいて所要の供給油量を求め、流量制御弁２１に操作信号を出力する。これにより、ストリップ３への供給油量が制御され、油膜は所要の厚さに維持される。

上記構成の圧延油供給装置では、２流体ノズルヘッダー２８直前にて必要な分だけの圧延油基油と温水を混合して２流体ノズルヘッダー２８に供給することで、目標供給油量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２流体ノズルヘッダー２８直前で供給油量調整を行うために、圧延油の供給油量調整の応答性が非常に高い。

また、２流体ノズルヘッダー２８直前にて圧延油基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。

また、最適な供給油量の圧延油が高応答で供給されるにも関わらず、２流体ノズルにより大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、全ての圧延条件への対応を可能とするため、２流体ノズルヘッダー２８から噴射されるエマルション濃度の下限値は、第１の圧延油供給手段の第１エマルション圧延油の濃度とすることが好ましい。２流体ノズルヘッダー２８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。

２流体ノズルからの噴射用空気の流量はノズル１本当たり０．５〜１０Ｎｍ³／ｈｒが好ましい。０．５Ｎｍ³／ｈｒ未満ではエマルション圧延油の液滴同士の干渉が大きくなるため、プレートアウト時に周囲の水分による影響を受け付着効率が低下する。一方、１０Ｎｍ³／ｈｒを越えると、過剰な空気によって飛散するエマルション圧延油量が多くなり、付着効率は低下する。

２流体ノズルヘッダー２８の位置は、ロールバイトから離れた（図１中、Ｌで示す。）できるだけ遠い位置、すなわち、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エマルション著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、この例では、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。転送時間確保のために、２流体ノズルヘッダー２８はロールバイトから１ｍ以上、より好ましくは２ｍ以上離れた位置とすることが望ましい。

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、圧延油回収手段としての回収オイルパン９に集められ、第１エマルション圧延油と共に回収され、戻り配管１０を経由して循環式圧延油供給タンク５内に戻される。回収された第１及び第２エマルション圧延油は、タンク５内の攪拌器１１により攪拌された後、ポンプ６および潤滑用及び冷却用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の圧延油供給手段を使用しているとき、第１の圧延油供給手段の潤滑用クーラントヘッダー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の圧延油供給手段の２流体ノズルヘッダー２８からのエマルション圧延油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、潤滑用クーラントヘッダー４ａからのプレートアウトの影響は少ないためである。

２流体ノズルヘッダー２８からの吹き付けは、金属帯に対しては金属帯の表裏面に行うことが望ましいが、潤滑不良が片面に対し特徴がある場合には、表面のみ、または裏面のみの片面だけに行っても良い。また、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、２流体ノズルヘッダー２８からの噴射を中止しても良い。また、図１に示す実施形態は１系統のミキサーで上下の２流体ノズルヘッダー２８の基油成分比率及び供給油量を制御すると説明したが、上ノズル、下ノズル毎にミキサーを設けて、上下ノズルで基油成分比率及び供給油量を変更しても良い。例えば、比較的潤滑が厳しいとされる下面にはエステル比率の高い潤滑油を噴射し、上面にはエステル比率の低い潤滑油を噴射することにより、第１の圧延油供給手段へ混入した際の影響を最小とすることができる。

なお、この発明において、図１に示す実施形態は５スタンドに適用するとして説明したが、第２の圧延油供給手段からの圧延油供給は、圧延機の単スタンドのみ適用しても良いし、複数スタンドのうちの全部または任意の複数のスタンドに適用しても良い。また、ストリップとしては、例えば、鋼帯、ステンレス帯、アルミニウム帯、銅帯等である。

また、図１に示す実施形態は出側スタンドに放射温度計を設置するとして説明したが、ストリップ温度を計測する手段をもたない場合は、加工発熱・摩擦発熱などの発熱項と冷却クーラント・空冷などの奪熱項から形成される熱収支式からストリップ温度を予測しても良い。

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げ厚０．２００ｍｍまで、目標速度２４００ｍ／ｍｉｎとして圧延した。圧延油は合成エステルと植物性油脂の混合油（基油中のエステル比率３０％、４０℃における動粘度４３ｃＳｔ）を用い、循環式圧延油供給手段（第１の圧延油供給手段）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、第２の圧延油供給手段のエマルション圧延油の温度は循環系統と同一とし、圧延油濃度は１０％とした。

本実施例１では、第２の圧延油供給手段の供給流量が５０リットル／ｍｉｎ、エマルションの平均粒径が２０μｍとなるように調整し、また、基油調整用コントローラー１７により図３に示すようなスタンド出側のストリップ温度に応じた基油比率制御を行った。

比較例１では、基油比率制御を行わず、第２の圧延油供給手段におけるエマルション圧延油の基油比率を第１の圧延油供給手段のエマルション圧延油と同等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。

以上のような圧延油供給を行って、速度を変更しつつ圧延を行い、チャタリングの発生およびヒートスクラッチの発生状況を調査した。調査結果を以下の表１に示す。

表１に示すように、本発明を用いると、ヒートスクラッチ未発生のまま２４００ｍｐｍまで加速できた。一方、比較例１の場合、２１００ｍｐｍで軽度のヒートスクラッチが発生し、それ以上の高速域では、顕著なヒートスクラッチが発生した。この理由は、高速圧延域ではワークロールと圧延材との界面温度または圧延材温度が高いため、現行の基油比率では油膜強度が不足し、ロールバイト内で油膜破断が生じたためである。

本試験結果が示すように、第５スタンドの潤滑を従来通り比較例１の圧延油供給方法で行う場合、ヒートスクラッチの発生により圧延速度は１９００ｍｐｍが限界となり、高速圧延が阻害されていた。しかし、本発明を用いることにより、高速域におけるヒートスクラッチが解消されるため、ヒートスクラッチの発生を防止でき２４００ｍｐｍの高速圧延が可能となる。

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。ヒートスクラッチの防止に必要な基油中のエステル比率の一例を示す図。実施例の基油比率制御に用いたストリップ温度に応じた目標エステル比率を示す図。

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
５循環式圧延油供給タンク
６エマルション供給用ポンプ
７圧延油供給ライン
８流量制御弁
９回収オイルパン
１０戻り配管
１１アジテータ
１２温水タンク
１３温水ポンプ
１４温水供給ライン
１５圧延油基油タンク
１６圧延油ポンプ
１７基油調整用コントローラー
１８流量制御弁
１９圧延油供給ライン
２０圧延油ミキサー
２１流量制御弁
２２ミキサー
２３ロール速度計
２４板速度計
２５供給油量調整用コントローラー
２６コンプレッサー
２７気体供給ライン
２８２流体ノズルヘッダー

Claims

二種類以上の基油の混合体で構成された、冷間圧延におけるエマルション圧延油をストリップ表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成分の基油の混合体で構成されかつ第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表面に供給する第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、
前記第２の圧延油供給工程は、圧延条件に応じて、供給されるエマルション圧延油の基油成分比率を調整する工程を備えていることを特徴とする冷間圧延方法。
前記エマルション圧延油の基油成分比率を調整する工程は、圧延スタンド出側でのストリップの温度をリアルタイムで計測する工程又は圧延スタンド出側でのストリップの温度の予測値を算出する工程と、計測又は算出により得られたストリップ温度が予め求めたヒートスクラッチ発生限界温度を越えないように、ストリップ温度とヒートスクラッチ発生限界温度との温度差に基づいて、第２の圧延油供給工程に供給されるエマルション圧延油の基油成分比率を制御する工程とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の冷間圧延方法。
エマルション圧延油の基油成分比率を制御する工程は、計測又は算出により得られたストリップ温度が予め求めたヒートスクラッチ発生限界温度未満ではエステル比率を一定とし、前記ヒートスクラッチ発生限界温度となる時点でエマルション圧延油の基油成分比率の変更をおこなうことを特徴とする請求項２記載の冷間圧延方法。
第２の圧延油供給工程は、ミキサーを配置したヘッダーにてストリップ表面にエマルション圧延油を供給する工程を備え、
エマルション圧延油の基油成分比率を調整する工程は、前記ヘッダー直前あるいはヘッダー内に配置されたミキサーにてエマルション圧延油の基油成分混合比率を調節する工程を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載の冷間圧延方法。