JP2008229654A - 金属板の冷間圧延方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高強度鋼板の冷間圧延において必要とされる良好な潤滑性を確保しつつ、軟質な鋼板に対しては潤滑過多を防止して、広い強度範囲の鋼板に対して安定した圧延を可能とすると共に、圧延油原単位の悪化を防止する。
【解決手段】圧延機の各圧延スタンドに、循環使用される第１のエマルション圧延油を供給し、さらに、少なくとも一つの圧延スタンドの入側に、第１のエマルション圧延油とは異なる濃度の第２のエマルション圧延油を別系統により供給する金属板の冷間圧延方法であって、第１のエマルション圧延油の濃度が目標圧延油濃度よりも低い場合には、第２のエマルション圧延油として、第１のエマルション圧延油よりも高濃度の圧延油を供給し、第１のエマルション圧延油の濃度が前記目標圧延油濃度よりも高い場合には、第２のエマルション圧延油として、第１のエマルション圧延油よりも低濃度の圧延油を供給する。
【選択図】図１

Description

本発明は、循環給油方式の冷間タンデム圧延機を用いて金属板を圧延する際の冷間圧延方法に関する。

鋼板を冷間圧延する際には、圧延中の鋼板とロールとの間に生ずる摩擦を低減させるための潤滑剤として、また、圧延時に生ずる摩擦発熱および加工発熱により高温となったロールならびに鋼板の冷却を行うための冷却剤として潤滑油が用いられる。ここで、通常の冷間圧延においては、前記潤滑油としてエマルション圧延油（以下、単に「エマルション」とも呼ぶ）が用いられる。なお、エマルションとは、圧延油の粒子が水に安定して懸濁した状態の混合液体をいう。エマルションは濃度及び平均粒径で特徴づけられる。エマルションの濃度とは、エマルション全質量中の油分質量の比率である。平均粒径とは、エマルション中の圧延油の粒子の平均径である。また、エマルションを作成するためには界面活性剤を添加する。その添加量は圧延油量に対する質量濃度（対油濃度）で所定量添加し、攪拌器及びポンプによるせん断を加えることによりエマルションの平均粒径を調整する。

冷間圧延時における前記エマルション圧延油の供給方式としては、エマルション圧延油を循環使用しない直接給油方式（ダイレクト方式）、エマルション圧延油を循環させながら潤滑と冷却を行う循環給油方式（リサーキュレーション方式）、およびその折衷であるハイブリッド方式が知られている。

図３は、従来技術に係る５スタンドを有する冷間タンデム圧延機における循環給油方式によるエマルション圧延油の供給方法を示した図である。図３に示す冷間タンデム圧延機は、鋼板１を、入側から第１〜第５の５スタンドの圧延機（鋼板の入側から２ａ〜２ｅ）により連続的に圧下を行うものである。エマルション圧延油のクリーンタンク２０には循環使用されるエマルション圧延油１０が蓄えられており、循環系統の配管１３を通じて各スタンドに供給される。

循環給油方式とは、圧延油を濃度１〜５質量％に希釈し、界面活性剤を用いて水に油が分散したＯ／Ｗエマルションにしたエマルション圧延油を循環使用する方式をいう。循環給油方式では、各スタンドのロールバイト入側において潤滑のためのスプレーノズルを備えると共に、圧延ロールに冷却用のスプレーノズルを備えるのが通常であり、潤滑用スプレーと冷却用スプレーとを同一のエマルション圧延油によって行うものである。

このとき循環使用されるエマルション圧延油１０としては、種々のエマルション濃度、平均粒径のものを使用し得るが、代表例としてはエマルション濃度１．５質量％、平均粒径８μｍ程度のものを使用することができる。このエマルション圧延油には、２質量％のノニオン系界面活性剤が含有されており、配管１３に配置されるポンプやスプレーノズルにおけるせん断によって、安定なＯ／Ｗエマルションのまま循環使用される。

循環使用するエマルション圧延油を供給するためのスプレーノズルの配置位置は、対象材の種類、圧延速度等によって異なるが、図３に示す例では、すべてのスタンド入側に、潤滑用として供給されるエマルション圧延油１０のスプレーノズル３ａ〜３ｅが、それぞれロールバイトに向けてエマルション圧延油１０が供給されるように配置されている。また、同一のエマルション圧延油１０が、第２，第３，第４スタンド出側に配置されるスプレーノズル４ｂ〜４ｄ、及び、第４，第５スタンド入側に配置されるスプレーノズル５ｄ，５ｅからそれぞれの圧延ロールを冷却するために供給される。

ここで、冷間タンデム圧延機においては、後段スタンドほど圧延速度が速く板温度が上昇するのに対応して、後段スタンドほど供給されるエマルション圧延油の流量を増加させるのが通常である。なお、図３に示す例では、潤滑のために供給されるエマルション圧延油用のスプレーノズル３ａ〜３ｅからは、鋼板の表裏面でスプレー流量１０００〜２５００Ｌ／ｍｉｎのエマルション圧延油が供給され、また、ロール冷却のために供給されるエマルション圧延油用のスプレーノズル４ｂ〜４ｄ，５ｄ，５ｅからは、スプレー流量２０００〜４０００Ｌ／ｍｉｎのエマルション圧延油が供給されており、冷間タンデム圧延機全体で循環使用されるエマルション圧延油の循環量としては、おおよそ２５０００Ｌ／ｍｉｎとなっている。

前記各スタンドに供給されるエマルション圧延油１０のうち、鋼板によって系外に持ち出されたり、蒸発によって失われるエマルション圧延油を除いて、大部分のエマルション圧延油はオイルパン１１によって回収される。この回収されたエマルション圧延油には圧延時の摩耗粉等が混入しているため、回収配管１２により一旦ダーティタンク２１に蓄えられ、浮上油などが除去された後に、クリーンタンク２０に送られる。ここで、前記ダーティタンク２１とクリーンタンク２０の間には、鉄粉等の混入物を除去するためのフィルター装置２２としてホフマンフィルター、電磁フィルター等のフィルターが複数組み合わされたものが設置され、循環使用されるエマルション圧延油中の異物が除去される。

一方、近年において、自動車車体の軽量化や衝突安全性の向上のために高強度鋼板が積極的に採用されるようになってきている。しかし、高強度鋼板は、普通鋼に比べて変形抵抗が大きいため、冷間圧延における圧延荷重の増大により、鋼板の形状に乱れが生じ、絞りによる板破断等の問題が生じる場合がある。

また、冷間圧延における圧延荷重を軽減するためには、冷間圧延前の鋼板の板厚を薄くして冷間タンデム圧延機でのトータル圧下率を下げる必要があるが、この場合には上工程である熱間圧延工程での圧延負荷が増大すると共に、熱延鋼板のコイル長が長くなることにより酸洗工程での生産性が低下するという問題が生じる。さらに、冷間タンデム圧延機でのトータル圧下率を低く抑えると、製品のランクフォード値が低下してプレス成形における成形性が低下するという問題が生じる。

さらに、高強度鋼板の圧延では、前述した鋼板の形状が乱れることによる板破断の懸念や、高圧延負荷によるモーターのトルク制約から、軟質鋼板の場合よりも圧延速度が低く抑えられる。低速圧延状態では、ロールバイトへの圧延油の引き込み量が低下して潤滑性に劣ることが知られており、高強度鋼板の圧延では、低速圧延域での潤滑性の向上が課題となっている。

このような問題に対して、例えば、特公昭５９−２４８８８号公報（特許文献１）には、ヒートスクラッチを防止するために、高濃度のエマルション圧延油を供給して潤滑性を向上させる方法が開示されている。
特公昭５９−２４８８８号公報

しかし、上記特許文献１に開示されているような、濃度１０質量％以上の高濃度のエマルション圧延油を直接噴射する方法を循環給油方式に適用すると、鋼板に付着しなかった高濃度のエマルション圧延油が循環系の比較的低濃度のエマルション圧延油に混入するため、経時的に循環系のエマルション圧延油の濃度が上昇することとなる。

確かに、高濃度のエマルション圧延油を常時供給するのではなく、特定の高強度鋼板を圧延する場合にのみ供給することとすれば、従来においては循環系のエマルション圧延油の濃度上昇は、実用上はあまり問題とならないレベルに抑制され得る。しかしながら、高強度鋼板の需要の増加に伴い、冷間タンデム圧延機における高強度鋼板の圧延量の比率が増加してきている現状においては、高濃度のエマルション圧延油の供給量が増加して、循環系のエマルション圧延油の濃度上昇が操業に与える影響が無視できないレベルになってきている。このような圧延油を用いて軟質な鋼板を冷間圧延すると、循環系のエマルション圧延油の濃度が高いことから、潤滑過多によるスリップが生じて、操業トラブルの発生頻度が増加する。また、軟質な鋼板への圧延油の付着量が必要量よりも多くなりすぎて、鋼板による圧延油の持ち出し量が増加する結果、原単位が悪化してしまうという問題がある。

そこで本発明は、高強度鋼板の冷間圧延において必要とされる良好な潤滑性を確保しつつ、軟質な鋼板に対しては潤滑過多を防止して、広い強度範囲の鋼板に対して安定した圧延を可能とすると共に、圧延油原単位の悪化を防止することが可能な金属板の冷間圧延方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下のような特徴を有する。
［１］冷間タンデム圧延機の各圧延スタンドに、循環使用される第１のエマルション圧延油を供給し、さらに、少なくとも一つの圧延スタンドの入側に、前記第１のエマルション圧延油とは異なる濃度の第２のエマルション圧延油を、前記第１のエマルション圧延油とは別系統により供給する金属板の冷間圧延方法であって、
前記第１のエマルション圧延油の濃度が、被圧延材の圧延条件に応じて予め設定された目標圧延油濃度よりも低い場合には、前記第２のエマルション圧延油として、第１のエマルション圧延油よりも高濃度の圧延油を供給し、
前記第１のエマルション圧延油の濃度が、前記目標圧延油濃度よりも高い場合には、前記第２のエマルション圧延油として、第１のエマルション圧延油よりも低濃度の圧延油を供給することを特徴とする金属板の冷間圧延方法。
［２］上記［１］において、第２のエマルション圧延油が、２以上の圧延スタンドの入側に供給される場合には、前記圧延スタンド毎に目標圧延油濃度が設定され、それに基づき第２のエマルション圧延油の濃度が調整されることを特徴とする金属板の冷間圧延方法。
［３］上記［１］または［２］において、第２のエマルション圧延油として、第１のエマルション圧延油よりも高濃度の圧延油を供給する場合には、前記第２のエマルション圧延油の平均粒径を、前記第１のエマルション圧延油の平均粒径よりも大きくすることを特徴とする金属板の冷間圧延方法。
［４］上記［１］乃至［３］のいずれかにおいて、第２のエマルション圧延油を、圧延スタンド間の金属板表面であって、金属板に付着したエマルション圧延油が下流側圧延スタンドのロールバイトに到達するまでの時間が０．１秒以上となる位置に供給することを特徴とする金属板の冷間圧延方法。

本発明によれば、高強度鋼板の冷間圧延において必要とされる良好な潤滑性を確保しつつ、軟質な鋼板に対しては潤滑過多を防止して、広い強度範囲の鋼板に対して安定した圧延を可能とすると共に、圧延油原単位の悪化を防止することが可能な金属板の冷間圧延方法が提供される。

以下、本発明を実施するための最良の形態の一例を説明する。

図１は、本発明に係る複数スタンドを有する循環給油方式の冷間タンデム圧延機の概略構成の一例を示した図である。なお、図１は、鋼板の入側から第１〜第５の５スタンドの圧延機（鋼板の入側から２ａ〜２ｅ）を有する冷間タンデム圧延機の場合を示している。

図１に示す冷間タンデム圧延機は、上述の図３で示した従来技術に係る冷間タンデム圧延機において、循環使用されるエマルション圧延油１０（第１のエマルション圧延油）を潤滑のためにスタンド入側に供給するスプレーノズル３ａ〜３ｅ及び圧延ロールを冷却するために供給するスプレーノズル４ｂ〜４ｄ、５ｄ，５ｅに加えて、スタンド入側の鋼板表面にエマルション圧延油１０とは異なる濃度のエマルション圧延油１８（第２のエマルション圧延油）を供給するためのノズルであるスプレーノズル６ａ〜６ｅを配置した構成となっている。

前記エマルション圧延油１８は、圧延油原液タンク３１から供給される圧延油原液と、温水タンク３２から供給される希釈水とを、ミキサー８a〜８eで混合し、そこでエマルションを形成して、スプレーノズル６ａ〜６ｅから供給される。このように、前記エマルション圧延油１８は、前記循環使用されるエマルション圧延油１０とは別系統により供給される。

ここで、前記ミキサー８ａ〜８ｅとしては、圧延油原液と希釈水との混合比率を調整できるものを用いる。そして、前記ミキサー８ａ〜８ｅでは、前記循環使用されるエマルション圧延油１０の濃度に応じて、圧延油原液と希釈水との混合比率を調整し、前記エマルション圧延油１８の濃度を前記第１のエマルション圧延油とは異なる濃度に調整する。なお、前記エマルション圧延油１０の濃度の計測は、例えば、エマルション圧延油１０の供給配管１３の途中に設けた濃度計２５によりオンラインで行われる。そして、前記濃度計２５によりオンラインで計測されたエマルション圧延油１０の濃度計測値は、例えば、濃度制御装置２６に送られる。

図１に示すように、クリーンタンク２０内に貯蔵される前記エマルション圧延油１０は、ポンプ２３により抜き出され、配管１３を通して、第１から第５スタンド入側に配置されたスプレーノズル３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅからそれぞれロールバイトに向けて供給される。さらに、前記エマルション圧延油１０は、配管１３を通して、第２，第３，第４スタンド出側に配置されるスプレーノズル４ｂ，４ｃ，４ｄ、及び、第４，第５スタンド入側に配置されるスプレーノズル５ｄ，５ｅからそれぞれの圧延ロールを冷却するために圧延機内に供給される。

前記スプレーノズル３ａ〜３ｅ、４ｂ，４ｃ，４ｄ，５ｄ，５ｅから供給される循環系のエマルション圧延油１０、及びスプレーノズル６ａ〜６ｅから供給される前記循環系のエマルション圧延油１０とは異なる濃度のエマルション圧延油１８は、鋼板によって系外に持ち出されたり、蒸発によって失われたものを除いて、オイルパン１１により回収される。この回収されたエマルション圧延油は、回収配管１２により一旦ダーティタンク２１に蓄えられ、浮上油などが除去された後に、ポンプ２４によりクリーンタンク２０に送られる。ここで、前記ダーティタンク２１とクリーンタンク２０の間には、鉄粉等の混入物を除去するためのフィルター装置２２が設置され、循環使用されるエマルション圧延油中の異物が除去される。ここで、前記フィルター装置２２としては、例えば、ホフマンフィルター、電磁フィルター等のフィルターが複数組み合わされたものを用いることができる。

なお、前記クリーンタンク２０、ポンプ２３、配管１３、スプレーノズル３a〜３e、４ｂ，４ｃ，４ｄ，５ｄ，５ｅ、オイルパン１１、回収配管１２、ダーティタンク２１、ポンプ２４、フィルター装置２２により、供給されたエマルション圧延油１０及び１８を回収し循環させるための循環系統が構成される。

ここで、前記エマルション圧延油１０及び１８を構成する圧延油としては、通常の冷間圧延に用いられるものとして、天然油脂、脂肪酸エステル、炭化水素系合成潤滑油のいずれかを基油としたものを用いることができる。例えば、前記天然油脂としては、鉱物油、パーム油等の植物油や牛脂等の動物油を用いることができる。また、前記脂肪酸エステルとしては、一価アルコールと二価脂肪酸とのエステルであるジエステルや、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等の多価アルコールと一価脂肪酸との組合せによるポリオールエステル等を用いることができる。また、前記炭化水素系合成潤滑油としては、種々の粘度を得ることができるポリ−α−オレフィン等を用いることができる。さらに、これらの圧延油には、油性向上剤、極圧添加剤、酸化防止剤などの通常の冷間圧延油に用いられる添加剤を加えても良い。

また、圧延油に添加される界面活性剤としては、イオン系、非イオン系のいずれを用いても良く、通常の循環式クーラントシステムに使用されるものを用いればよい。

前記循環使用されるエマルション圧延油１０としては、圧延油を、好ましくは濃度１〜５質量％程度、より好ましくは濃度１．２〜２．０質量％程度に希釈し、界面活性剤を用いて水に油が分散したＯ／Ｗエマルションにしたものが用いられる。なお、その平均粒径としては５〜１２μｍ程度とすることが好ましい。

また、スプレーノズル６ａ〜６ｅから供給されるエマルション圧延油１８の濃度については、次のようにして決定される。先ず、圧延サイクルの中でコイル毎に変化する被圧延材の変形抵抗、圧延寸法、圧延速度、各スタンドの圧下率配分やロール表面粗度などの圧延条件に応じて、予め最適なエマルション圧延油１０の濃度を設定しておく。これは、被圧延材毎に、エマルション圧延油１８を供給しない場合に、十分なロールバイトへの導入油量を確保して必要な潤滑性を維持すると共に、潤滑過多によるスリップ等の問題を生じさせない濃度として設定する。これを循環系のエマルション圧延油１０の目標圧延油濃度と呼ぶ。

次に、供給されるエマルション圧延油１０の濃度が、被圧延材の圧延条件に応じて予め設定された前記目標圧延油濃度よりも低い場合には、ミキサー８ａ〜８ｅで調整されるエマルション圧延油１８の濃度を、エマルション圧延油１０の濃度よりも高くして、鋼板の表面に供給する。一方、エマルション圧延油１０の濃度が、前記目標圧延油濃度よりも高い場合には、ミキサー８ａ〜８ｅで調整されるエマルション圧延油１８の濃度を、エマルション圧延油１０の濃度よりも低くして、鋼板の表面に供給する。

すなわち、循環系のエマルション圧延油１０として潤滑不足になると予想される場合、つまり、被圧延材の圧延条件に応じて予め設定された目標圧延油濃度よりもエマルション圧延油１０の濃度が低い場合には、エマルション圧延油１０よりも高濃度のエマルション圧延油１８を供給する。また、潤滑過多になると予想される場合、つまり、被圧延材の圧延条件に応じて予め設定された目標圧延油濃度よりもエマルション圧延油１０の濃度が高い場合には、エマルション圧延油１０よりも低濃度のエマルション圧延油１８を供給する。

ここでは、前記濃度制御装置２６において、濃度計２５からのエマルション圧延油１０の濃度計測値と、被圧延材毎に予め設定された目標圧延油濃度とを比較する。次に、濃度制御装置２６では、前記比較した結果に基づいて、上述した基準に従いエマルション圧延油１８の濃度を決定し、その濃度となるようにミキサー８ａ〜８ｅに信号を送信する。

前記ミキサー８ａ〜８ｅでは、それぞれ指定された濃度となるように、圧延油原液と希釈水との混合比率を調整し、指定された濃度のエマルション圧延油１８を生成する。なお、循環系のエマルション圧延油１０の濃度を、目標圧延油濃度とするほどまで高濃度や低濃度のエマルション圧延油１８を別系統から供給しなくてもよい。

例えば、エマルション圧延油１８の濃度としては、高濃度のエマルション圧延油を供給する場合には、エマルション圧延油１０の濃度の２倍以上とし、低濃度のエマルション圧延油を供給する場合には、エマルション圧延油１０の濃度の１／２以下を目安として設定することが望ましい。エマルション圧延油１０に対して、潤滑性を大きく調整するためには、この程度の変更が効果的であるからである。

あるいは、エマルション圧延油１８の濃度は、エマルション圧延油１０の濃度と目標圧延油濃度との差に応じて調整してもよい。例えば、エマルション圧延油１０の濃度をＣ１０、目標圧延油濃度をＣｔとしたときに、エマルション圧延油１８の濃度Ｃ１８を、下記（１）式のように調整する。

Ｃ１８＝Ｃ１０＋α×（Ｃｔ−Ｃ１０） ・・・（１）
ただし、αは正の定数である。ここで、エマルション圧延油１８の濃度Ｃ１８に関しては、濃度の上限または下限を定めてその範囲内において上記（１）式により濃度を調整するのが望ましい。このようにエマルション圧延油１８の濃度を調整することで、よりきめ細かな制御が可能となり、安定した圧延に寄与する。

以上のように、本発明においては、循環系のエマルション圧延油１０の濃度計測値に基づいて、エマルション圧延油１８の濃度の調整を行うようにしているので、エマルション圧延油１０の濃度が変動しても、エマルション圧延油１８の濃度調整により、常に安定して被圧延材に適した潤滑状態が得られる。

ここで、必ずしもスプレーノズル６ａ〜６ｅのすべてからエマルション圧延油を供給する必要はなく、例えば前段の第１、第２スタンド入側のみでエマルション圧延油１８を供給しても良い。第１、第２スタンドで高濃度のエマルション圧延油１８を供給した場合は、第２スタンド出側の鋼板表面に付着している油分量が増加して、第３スタンド以降の潤滑性も向上させることが可能だからである。逆に、第１、第２スタンドで低濃度のエマルション圧延油１８を供給した場合は、第２スタンド出側の鋼板表面に付着している油分量が減少して、第３スタンド以降の潤滑過多も防止することが可能だからである。

なお、上述の被圧延材の圧延条件に応じて予め設定された目標圧延油濃度は、スタンド毎に設定しても良く、各スタンドでの平均的な潤滑性を示す指標としてタンデム圧延機全体で単一の目標圧延油濃度として設定しても良い。

目標圧延油濃度をスタンド毎に設定する場合には、スタンド毎での被圧延材の圧延寸法、圧延速度、当該スタンドの圧下率やロール表面粗度等の条件に基づき予め設定された目標圧延油濃度と、各スタンドに供給されるエマルション圧延油１０の濃度計測値とを比較して、それぞれのスタンド毎に供給するエマルション圧延油１８の濃度を決定する。

ここで、各ミキサーでは、濃度制御装置２６からの濃度指令に基づき、圧延油原液と希釈水との混合比率を調整し、各スタンド毎に指定された濃度のエマルション圧延油１８を生成する。

例えば、自動車用鋼板等の冷間タンデム圧延においては、最終スタンドのワークロールにはダルロールを使用するのが通常であり、その圧下率も５％以下であるのが通常である。したがって、最終スタンドにおいては、硬質材の圧延であっても高い潤滑性は不要であり、低濃度のエマルション圧延油によって油膜を低減させても潤滑不足による問題は生じない。したがって、最終スタンドにダルロールを使用する場合には、最終スタンドに対応したエマルション圧延油１０の目標圧延油濃度を低く設定しておけば、最終スタンドの入側のスプレーノズル６ｅから供給されるエマルション圧延油１８の濃度は、常に低い濃度に維持される。

これにより、最終スタンド入側で上流スタンドの圧延によって鋼板表面に付着している油分を洗い流す効果が高まる結果、最終スタンド出側の鋼板表面に残留している油分量が低減して、鋼板によって系外に持ち出される油分量が減少する。その結果、圧延油の原単位の悪化を防止することが可能となる。また、鋼板表面に残留している油分量が低減することでロールバイト内の面圧が増加して、ロール表面の凹凸が鋼板表面に転写しやすくなり、後工程の焼鈍工程や溶融亜鉛めっき工程におけるスリ疵等の防止効果が高まる。

さらに、冷間タンデム圧延機の最終スタンドは、通常の４段圧延機ではなく、６段圧延機が配置される場合が多く、ワークロール径が小さいため、中間ロール駆動を採用することが多い。その場合、最終スタンドでのロールバイト入口の油膜厚が厚くなると、ワークロールに付着した油分が、ワークロールと中間ロールとの間でスリップを生じさせて、中間ロールの駆動力がワークロールに伝達されない場合が生じる。そのような観点からも、最終スタンド入側に低濃度のエマルション圧延油を供給することで、ワークロールに付着する油分量を抑制して、ロール間スリップを防止することができる。

ここで、前記エマルション圧延油１８として、エマルション圧延油１０よりも高濃度のものを供給する際には、ミキサー８ａ〜８ｅでの圧延油の攪拌力を変更して、生成されるエマルション圧延油１８の平均粒径を、エマルション圧延油１０の平均粒径よりも大きくなるように調整することが好ましい。エマルション圧延油１８の平均粒径を大きくすることにより、エマルション圧延油１８の鋼板表面への付着性（プレートアウト性）が向上し、少ない供給流量で高い潤滑性を確保することが可能となる。なお、循環系のエマルション圧延油１０の濃度を全体的に高めたい場合などには、供給するエマルション圧延油１８の濃度を被圧延材の圧延条件に応じて予め設定された目標圧延油濃度よりも高い濃度に調整することで行うことができる。

一方、エマルション圧延油１８として、エマルション圧延油１０よりも低濃度のものを供給する際には、エマルション圧延油１８の濃度は被圧延材の圧延条件に応じて予め設定された目標圧延油濃度よりも低い濃度に調整することが好ましい。目標圧延油濃度よりも低濃度のエマルション圧延油１８をスプレーノズル６ａ〜６ｅから鋼板表面に供給することで、鋼板表面に付着している油分を洗い流す効果が高まり、スプレーノズル３ａ〜３ｅからエマルション圧延油１０を供給している場合であっても、軟質材における潤滑過多を防止することが可能となる。

なお、上述のミキサー８ａ〜８ｅ及びスプレーノズル６ａ〜６ｅについては、低濃度用及び高濃度用の２種類のものを設置して、濃度条件に応じて使い分けるようにしてもよい。

また、本発明においては、前記スプレーノズル６ａ〜６ｅとして２流体ノズル（「気水ノズル」ともいう。以下同じ。）を用いることが好ましい。２流体ノズルとは、ノズル内部で気体と液体とを混合させることにより、液体を微粒子化して噴射するノズルである。２流体ノズルを用いることで、気体による噴霧効果でエマルション圧延油１８の供給領域が拡大して、鋼板への圧延油の付着効率がより高まるからである。

ここで、エマルション圧延油１８は、圧延スタンド間の鋼板表面であって、鋼板に付着したエマルション圧延油が下流側圧延スタンドのロールバイトに到達するまでの時間が０．１秒以上となる位置に供給することが好ましい。エマルション圧延油１８として、エマルション圧延油１０に比べて高濃度のエマルション圧延油を供給する場合には、鋼板表面に衝突したエマルションが転相により油膜を鋼板表面に形成するための時間的余裕を与えることで、より少ない供給流量で潤滑性を向上させることが可能となるからである。また、エマルション圧延油１８として、エマルション圧延油１０に比べて低濃度のエマルション圧延油を供給する場合には、鋼板表面に衝突したエマルションが、鋼板表面に付着している油膜を再乳化させて洗い流すための時間的余裕を与えることで、より少ない供給流量で潤滑過多を防止することが可能となるからである。なお、通常の冷間タンデム圧延機では、圧延の最高速度は１３００ｍｐｍ程度であるので、この場合でも前記スプレーノズル６ａ〜６ｅからそれぞれの後段側のロールバイトまでの距離を２．２ｍ以上とすれば０．１秒以上を確保することができる。

以上のように、本発明においては、循環系のエマルション圧延油１０に対して別系統から濃度の異なるエマルション圧延油１８を供給することで、高強度鋼板に対する十分な潤滑性を確保しながら、軟質な鋼板においても潤滑過多によるスリップ等の防止が可能となる。これらは、従来技術においては両立できないものであり、軟質な鋼板から高強度鋼板まで広い強度範囲の被圧延材を安定して圧延するための冷間圧延方法が確立された。また、それぞれの被圧延材に対応する適切な潤滑条件を選択できるので、従来技術に比べて全体としては無駄のない、圧延油原単位の良好な冷間圧延方法が確立された。

以下、本発明例として、図１に示す冷間タンデム圧延機について圧延を実施した結果を記載する。

前記冷間タンデム圧延機は、５スタンドの４Ｈｉミルであって、各ワークロール径は５００〜５６０ｍｍで、スピンドルを介して電動機により駆動されている。

循環使用されるエマルション圧延油１０は、合成エステルをベースに植物油脂が添加された基油に対して、油性剤、酸化防止剤がそれぞれ１質量％ずつ添加され、界面活性剤としてノニオン系界面活性剤が対油濃度で３質量％添加されているものであり、温度５０℃においてエマルション濃度１．７質量％、平均粒径８μｍを標準の条件としてエマルションを形成しているものを使用した。

本発明例では、エマルション圧延油１０の目標圧延油濃度を表１のように鋼板の引張強度レベルに応じて設定した。さらに、表１では、各圧延スタンド別に目標圧延油濃度を設定しているが、これは、高強度材の圧延に対して摩擦係数を低減する必要がある前段スタンドの目標圧延油濃度を高めに設定し、潤滑過多によるスリップを防止する必要のある後段スタンドの目標圧延油濃度を低めに設定したものである。なお、目標圧延油濃度については必ずしも冷間圧延後、焼鈍処理を行った後の鋼板の引張強度レベルによって分ける必要はなく、鋼板寸法によって更に細分化された目標圧延油濃度を設定しても良く、また、冷間圧延時の変形抵抗に応じて設定しても良い。

ここでは、エマルション圧延油１０の濃度として、図１に示す濃度計２５によって計測された値が、表１の目標圧延油濃度に比べて低い場合には、エマルション圧延油１８として、濃度１０質量％、平均粒径１２μmのものをミキサー８ａ〜８ｄで調整し、最終スタンドを除く第１〜第４スタンドの入側で、それぞれ３０〜５０Ｌ／ｍｉｎの条件にて供給した。

また、エマルション圧延油１０の濃度が、目標圧延油濃度よりも高い場合には、エマルション圧延油１８として、濃度０．５質量％、平均粒径８μmのものを調整し、最終スタンドを除く第１〜第４スタンドの入側で、それぞれ２０〜３０Ｌ／ｍｉｎの条件にて供給した。

このように、目標圧延油濃度に対して、エマルション圧延油１０の濃度が低い場合には、スプレーノズル３ａ〜３ｅから供給されるエマルション圧延油１０のみでは潤滑不足が生じるため、上述したようにエマルション圧延油１８として高濃度のエマルション圧延油を少量、鋼板の表面に供給して、十分な潤滑性を付与した。これは、エマルション圧延油濃度が高いほど、エマルション圧延油の供給流量に対する油膜の付着量の割合（付着効率と呼ぶ）が増加して、少量の供給流量でも多くの油膜を鋼板表面に形成できるからである。さらに、エマルション圧延油の平均粒径を大きくして、ロールバイトから離れた位置で供給することで、より付着効率が向上する。

一方、目標圧延油濃度に対して、エマルション圧延油１０の濃度が高い場合には、スプレーノズル３ａ〜３ｅから供給されるエマルション圧延油１０のみでは、潤滑過多となってスリップ等の操業トラブルを生じさせる。そのためエマルション圧延油１８として低濃度のエマルション圧延油を鋼板の表面に直接供給した。これにより、鋼板の表面に付着している油膜をある程度洗い流すことができ、下流側スタンドにおける潤滑過多を解消することができた。

さらに、本発明例として、上述のようにエマルション圧延油１８を別系統から供給した場合に、エマルション圧延油１０の濃度が経時的にどのように変化するかを検証した。

比較例として、従来技術のようにエマルション圧延油１８として高濃度のエマルション圧延油をスプレーノズル６ａ〜６ｅから供給する場合についても同様に検証した。ここで、比較例における圧延油の供給条件としては、冷間圧延後、焼鈍処理を行った後の鋼板の引張強度が４４０ＭＰａを超える被圧延材に対して、エマルション圧延油１８として、濃度１０質量％、平均粒径１２μmのものをミキサー８ａ〜８ｅで調整し、最終スタンドを除く第１〜第４スタンドの入側で、それぞれ３０〜５０Ｌ／ｍｉｎとなるように供給した。つまり、本発明例と比較例とは、エマルション圧延油１８として、低濃度のエマルション圧延油を供給するか否かの点で大きく異なる。

図２は、エマルション圧延油１０の濃度について経時変化を調べた結果である。図２から分かるように、本発明例では、循環系のエマルション圧延油１０の濃度が比較的安定しており、管理範囲である１．５〜２．０質量％の範囲に収まっている。これに対して、比較例では高濃度のエマルション圧延油を別系統から供給するのみであるため、経時的にエマルション圧延油１０の濃度が増加している。この場合、エマルション圧延油１０の濃度が２．２質量％を超えると、軟質なＩＦ鋼の圧延において、圧延後のサイズによってはスリップによる表面疵が発生した。

また、圧延油の原単位についても比較を行った。本発明例の場合は、２．０Ｌ／Ｔであるのに対して、比較例では２．４Ｌ／Ｔとなり、本発明例において原単位の向上効果が確認できた。

本発明に係る複数スタンドを有する循環給油方式の冷間タンデム圧延機の概略構成の一例を示した図である。 実施例におけるエマルション圧延油１０の濃度について経時変化を調べた結果を示した図である。 従来技術に係る５スタンドを有する冷間タンデム圧延機における循環給油方式によるエマルション圧延油の供給方法を示した図である。

符号の説明

１ 鋼板
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ 圧延機
３ａ〜３ｅ，４ｂ〜４ｄ，５ｄ，５ｅ、５e，６a〜６e スプレーノズル
８a〜８e ミキサー
１０ 第１のエマルション圧延油
１１ オイルパン
１２ 回収配管
１３、１４、１６ 配管
１８ 第２のエマルション圧延油
２０ クリーンタンク
２１ ダーティタンク
２２ フィルター装置
２３，２４ ポンプ
２５ 濃度計
２６ 濃度制御装置
３１ 圧延油原液タンク
３２ 温水タンク

Claims (4)

1. 冷間タンデム圧延機の各圧延スタンドに、循環使用される第１のエマルション圧延油を供給し、さらに、少なくとも一つの圧延スタンドの入側に、前記第１のエマルション圧延油とは異なる濃度の第２のエマルション圧延油を、前記第１のエマルション圧延油とは別系統により供給する金属板の冷間圧延方法であって、
   前記第１のエマルション圧延油の濃度が、被圧延材の圧延条件に応じて予め設定された目標圧延油濃度よりも低い場合には、前記第２のエマルション圧延油として、第１のエマルション圧延油よりも高濃度の圧延油を供給し、
   前記第１のエマルション圧延油の濃度が、前記目標圧延油濃度よりも高い場合には、前記第２のエマルション圧延油として、第１のエマルション圧延油よりも低濃度の圧延油を供給することを特徴とする金属板の冷間圧延方法。
2. 第２のエマルション圧延油が、２以上の圧延スタンドの入側に供給される場合には、前記圧延スタンド毎に目標圧延油濃度が設定され、それに基づき第２のエマルション圧延油の濃度が調整されることを特徴とする請求項１に記載の金属板の冷間圧延方法。
3. 第２のエマルション圧延油として、第１のエマルション圧延油よりも高濃度の圧延油を供給する場合には、前記第２のエマルション圧延油の平均粒径を、前記第１のエマルション圧延油の平均粒径よりも大きくすることを特徴とする請求項１または２に記載の金属板の冷間圧延方法。
4. 第２のエマルション圧延油を、圧延スタンド間の金属板表面であって、金属板に付着したエマルション圧延油が下流側圧延スタンドのロールバイトに到達するまでの時間が０．１秒以上となる位置に供給することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の金属板の冷間圧延方法。

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