JP2011184485A

JP2011184485A - 調質圧延液及びそれを用いた調質圧延方法

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Publication number: JP2011184485A
Application number: JP2010048275A
Authority: JP
Inventors: Koichi Komatsu; 康一小松; Keiji Suzuki; 啓司鈴木; Ikuo Mori; 郁夫森; Masaaki Nuwa; 正明怒和; Kengo Takeda; 健吾武田
Original assignee: JFE Steel Corp; Nippon Quaker Chemical Ltd
Current assignee: JFE Steel Corp; Nippon Quaker Chemical Ltd
Priority date: 2010-03-04
Filing date: 2010-03-04
Publication date: 2011-09-22
Anticipated expiration: 2030-03-04
Also published as: JP5580083B2

Abstract

【課題】調質圧延液としての基本性能を維持しつつも、調質圧延により鋼帯の表面に傷がつくことを有効に抑制し、ミルの清掃を容易とする調質圧延液、及び、かかる調質圧延液を用いて調質圧延された鋼帯を提供する。
【解決手段】調質圧延に用いる水溶性の調質圧延液であって、かかる調質圧延液は、２.６６ｋＰａの減圧下にて、６０℃で１時間加熱した際に残存する残渣の、２０℃における粘度が７０００ｍＰａ・ｓ以下である。また、金属帯を調質圧延するに際し、かかる調質圧延液を用いて調質圧延する方法である。
【選択図】図１

Description

この発明は、金属帯を調質圧延する際に用いる水溶性の調質圧延液、及びかかる調質圧延液を用いた調質圧延方法に関する。ここで、金属帯とは、鋼帯を典型例とし、その他アルミニウム合金や銅合金などの非鉄合金帯をも意味し、以下、典型例である鋼帯を対象として説明するが、鋼帯に限られないことは勿論のことである。

鋼帯は、スラグなどの鋼素材に熱間圧延そして冷間圧延を施すことにより得られる。かかる冷間圧延は、特許文献１〜２に示すように、ワークロールを用いて鋼帯を大きく圧下して圧延する工程である。冷間圧延後には、必要に応じて鋼板に調質圧延を施す。かかる調質圧延は、鋼帯を軽微に圧下し、該鋼帯の表面性状及び／又は形状を微調整するものである。

この調質圧延には、鋼帯を乾燥状態にて圧延するドライ条件下での調質圧延と、鋼帯を潤滑状態にて圧延するウェット条件下での調質圧延とがある。ドライ条件下での調質圧延は、鋼帯がワークロールに直接接触することから、ワークロールの表面性状の転写効率が向上し、鋼帯表面の光沢度が増す。この際、鋼帯とワークロールとの摩擦及びワークロールとバックアップロールとの摩擦により発生する摩耗粉（金属粉）や埃等がワークロールと鋼帯との間に噛み込まれ、鋼帯の表面に傷が残ってしまう場合がある。この傷は、特許文献３に記載されているような極薄の鋼帯において大きな影響を与えることから、特に薄い鋼帯を調質圧延する場合に問題となる。その対策として、調質圧延液を鋼板に塗布して、ウェット条件下にて調質圧延すると、摩耗粉や埃等が調質圧延液に吸着され、摩耗粉や埃等による傷の発生が抑制される。

なお、調質圧延液としては、牛脂の如き動植物性油脂若しくは脂肪酸エステルをベースとしたエマルション型が良く知られているが、かかる調質圧延液は脱脂性が悪く、ミルについた汚れが取れ難いため、ミルの清掃間隔が短くなり、鋼帯の生産性が低下する。そこで、特許文献１及び２に記載されている水溶性の調質圧延液を使用することによって、ミルの洗浄を容易とし、鋼帯の生産性の低下を抑制することが可能となる。

特開平０７−１８８６９０号公報特開平０６−２３４００２号公報特開２００４−２４３３４９号公報

しかし、水溶性の調質圧延液を用いて調質圧延したとしても、依然として鋼帯が傷付いてしまう場合があることから、鋼帯が傷付くことの更なる抑制が希求されている。また、鋼帯の生産性向上の観点から、ミルの清掃を更に容易とすることも希求されている。

そこで、この発明の目的は、調質圧延液を改質することにより、調質圧延液としての基本性能を維持しつつも、鋼帯が傷付くことを有効に抑制し、しかも、ミルの清掃を容易とすることにある。また、この発明の更なる目的は、この発明の調質圧延液を用いた調質圧延方法を提供することにある。

発明者は、水溶性の調質圧延液を用いたとしても、鋼帯が傷付いてしまうことの原因は、以下の事柄に起因することを見出した。すなわち、水溶性の調質圧延液を長期に亘り使用していると、特にバックアップロールに付着した調質圧延液の水分が蒸発し、その結果、調質圧延液に吸着された摩耗粉や埃等がバックアップロールに堆積することとなる。かかるバックアップロールに堆積した摩耗粉や埃等がワークロールに付着して、ワークロールの回転時に鋼帯表面を傷付けてしまうのである。上記事項を考慮した上で、様々な条件での検討を加えたところ、バックアップロール環境での調質圧延液の粘度を小さくすることが、バックアップロールへの摩耗粉等の汚れの堆積を抑制して、調質圧延における鋼帯の傷付きを防止するのに有効であることを見出し、以下に説明するこの発明の調質圧延液及び調質圧延方法を導くに至った。

前記目的を達成するための、第一発明は、調質圧延に用いる水溶性の調質圧延液であって、かかる調質圧延液を、２.６６ｋＰａの減圧下にて、６０℃で１時間加熱した際に残存する残渣の、２０℃における粘度が７０００ｍＰａ・ｓ以下であることを特徴する調質圧延液である。なお、「２.６６ｋＰａの減圧下にて、６０℃で１時間加熱」する条件は、調質圧延後のコイル状況、温度、時間及び実際のコイルに依存している調質圧延濃縮液の測定粘度に基づき設定されたものである。

また、第一発明において、残渣の２０℃における粘度が２０００〜７０００ｍＰａ・ｓであることが好ましい。

第二発明は、金属帯に調質圧延を施すに際し、上述した第一発明の調質圧延液を用いることを特徴とする調質圧延方法である。

また、第二発明において、金属帯は、厚さ０．０６〜１．７０ｍｍの鋼帯であることが好ましい。

この発明によれば、調質圧延液の所定条件下での粘度を調整することにより、調質圧延液としての基本性能を維持しつつも、鋼帯の表面が傷付くことを有効に抑制し、ミルの清掃を容易とすることが可能となる。

この発明に従う調質圧延液を用いた鋼帯の調質圧延工程を示した図である。調質圧延液の粘度とバックアップロールへの汚れの堆積量との相関関係を示した図である。

次に、図面を参照しつつ、この発明の実施形態を説明する。図１は、この発明に従う調質圧延液を用いた鋼帯の製造工程を示した図である。図２は、調質圧延液の乾燥後の粘度とバックアップロールへの汚れの堆積量との相関関係を示した図である。

以下、かかる調質圧延液を用いて調質圧延する工程を、図１を参照しつつ説明する（なお、焼鈍や酸洗等に関する説明は、本願発明の要点を理解し易くするために省略する）。

まず、リール２から２つのスタンド４、４からなるミル５に鋼帯１を巻き出す。かかるスタンド４は、鋼帯１と直接接触する一対のワークロール７、７と、それらワークロール７、７の湾曲や破損を防止するためにワークロール７、７を支える一対のバックアップロール８、８により構成されている。次いで、リール２から巻き出した鋼帯１に、矢印Ａの地点にてこの発明に従う調質圧延液を塗布する。そして、調質圧延液が塗布された鋼帯１を、ワークロール７、７間を所定の圧力で圧下しつつ通すことにより、例えば、鋼帯表面を調質圧延して、リール３に巻き取る。この際に用いる、この発明に従う調質圧延液は、水溶性であり、２.６６ｋＰａの減圧下にて、６０℃で１時間加熱した際に残存する残渣の、２０℃における粘度が７０００ｍＰａ・ｓ以下であることが肝要である。

発明者は、上述したように、従来の水溶性の調質圧延液を用いて上記調質圧延を長期に亘り実施すると、調質圧延液に取り込まれた摩耗粉や埃等がワークロール７に付着して、ワークロール７の回転時に鋼帯１の表面を傷付けてしまうことを見出した。ここで、ワークロール７には調質圧延液が順次更新供給されるが、バックアップロール８は、ワークロール７よりも鋼帯１に対し離間した位置にあり、調質圧延液の更新供給も無いことから、バックアップロール８上に一旦付着した調質圧延液がワークロール７上にそのまま残存する傾向にあり、その後、水分が蒸発することも相俟って、調質圧延液の残渣が付着したままになる。その結果、調質圧延液に取り込まれた摩耗粉や埃等がバックアップロール８上に堆積することとなり、それが落下等によりワークロール７に付着することから、ワークロール７の回転時に鋼帯１の表面を傷付けてしまう。また、調質圧延液が乾燥することにより、調質圧延液が取り除き難くなり、ミル５の清掃に時間を要することから、鋼帯１の生産性が低下する。それらの問題は、湿度が低く、乾燥し易い冬場において特に顕著である。

そこで、発明者は、実機と実操業の環境と類似した環境、すなわち、２.６６ｋＰａ（２０Ｔｏｒｒ）の減圧下にて、６０℃で１時間加熱した環境下に曝した後の残存する残渣が、種々の粘度となる調質圧延液を複数種準備し、それら調質圧延液を用いて鋼板１を調質圧延した場合に、ワークロール７に摩耗粉や埃等が付着して、鋼板が傷付くか否かを調査した。
その結果の一例を図２に示す。なお、図２中の記号（Ｓ、Ａ２０）は、表１に示す調質圧延液の種類を表す。上記した調質圧延液の乾燥後の粘度（残渣の粘度）が小さくなることにより、バックアップロールの手入れをするまでの鋼板１の処理量、すなわち、バックアップロールの摩耗粉や埃等による汚れに起因した傷付きを発生させずに圧延できる鋼板１の処理量が多くなり、鋼板の傷付きが抑制されていることがわかった。特に、該調質圧延液の残渣の粘度を６２００ｍＰａ・ｓ以下とすることにより、鋼板１の傷付きが顕著に抑制されることがわかった。このような結果に基づき、更に検討を重ねた結果、２．６６ｋＰａの減圧下にて、６０℃で１時間加熱した環境下に曝した後の残渣の粘度が、７０００ｍＰａ・ｓ以下となる調質圧延液を使用することで、摩耗粉や埃等のワークロール７への付着が防止できること、また、実機と実操業の環境を考慮すると、冬場を想定した２０℃における粘度が、上記を満足することが重要であることがわかった。このことから、２.６６ｋＰａの減圧下にて、６０℃で１時間加熱した環境下に曝した後の残渣の、２０℃における粘度が、７０００ｍＰａ・ｓ以下となる調質圧延液を使用することが適当であることを見出した。また、かかる調質圧延液を使用すれば、水分が蒸発してしまっても粘度が大きくなり過ぎず、調質圧延液を取り除くことが容易となることから、ワークロール７及びバックアップロール８を清掃する間隔が長くなり、鋼帯１の生産性を向上させることが可能となる。
このとき、調質圧延液の防錆性、脱脂性などの基本性能を確保する観点から、水分が蒸発した後の残渣の２０℃における粘度は、２０００〜７０００ｍＰａ・ｓの範囲であることが好ましい。
なお、同様の理由から、上記したバックアップロール環境下に曝された場合程に蒸発していない、使用前の調質圧延液は、４０℃における粘度が１．５ｍｍ^２／ｓ以下であることが好ましい。

ここで、調質圧延液の粘度調整は、炭素数４〜８の脂肪族二塩基酸と炭素数９〜１２の脂肪族二塩基酸の組み合わせを５：１〜３０：１の割合で調整することにより行うことが好ましい。

また、上記した調質圧延液を用いた調質圧延が対象とする鋼帯１は、概ね厚さ０．０６〜１．７０ｍｍである。なお、鋼帯１が薄ければ薄いほど、表面が傷付くことによる影響が大きく、例えば、厚さ０．０６〜０．０８ｍｍの極薄の鋼帯１（スチールフォイルとも呼ばれる）では、この影響が顕著であり、このような極薄の鋼板１を調質圧延する場合に特に有効である。なお、極薄の鋼帯１は、産業上、ニッケル・カドミウム電池等の二次電池の電極材、極薄容器用素材、磁気シールド材、制震材、建材等の材料として広く使用されるものである。

ここで、調質圧延液の組成は特に限定されないが、例えば、以下に示す組成が推奨される。推奨される水溶性の調質圧延液の原液は、アルカノールアミン、非イオン界面活性剤、脂肪族二塩基酸、キレート剤、有機防錆添加剤等を原料とし、それをイオン交換水等の溶媒に溶解したものである。調質圧延液は、上記調質圧延液の原液を所定の使用濃度となるよう水で希釈したものである。アルカノールアミンとしては、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、プロパノールアミン、シクロヘキシルアミン等が挙げられる。非イオン界面活性剤としては、例えば、グリセリンエステル型、ソルビタンエステル型、ショ糖脂肪酸エステル型等の多価アルコール脂肪酸エステル型非イオン界面活性剤、脂肪酸エステル型、エーテル型等のＰＯＥ型非イオン界面活性剤、ジエタノールアミン、アミンオキシド型非イオン界面活性剤等が挙げられる。脂肪族二塩基酸としては、例えば、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸等が挙げられる。キレート剤としては、例えば、ニトリロ三酢酸（ＮＴＡ）、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、ジエチレントリアミン五酢酸（ＤＴＰＡ）、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸（ＨＥＤＴＡ）、メチルグリシン二酢酸（ＭＧＤＡ）等が挙げられる。防錆添加剤としては、含窒素系防錆添加剤、例えば、ベンゾトリアゾール、メチルベンゾトリアゾール、インダゾール、ベンズインダゾール、インドール等が挙げられる。

なお、上述したところは、この発明の実施形態の一部を示したにすぎず、この発明の趣旨を逸脱しない限り、これらの構成を相互に組み合わせたり、種々の変更を加えたりすることができる。例えば、図示例では、２つのスタンド４を使用して鋼帯１を調質圧延しているが、この発明に従う調質圧延液を使用する限りはその他の構成とすることもでき、図示は省略するが、例えば、１つのスタンド４を具えるミル５や３つのスタンド４を具えるミル５により調質圧延することも可能である。

次に、表１に示す種々の粘度を有する調質圧延液を用いて、調質圧延液における汚れの堆積状況をシミュレイトし、ミルに付着する汚れの低減効果を評価した。また、別途、防錆性についても評価した。以下、汚れの堆積状況のシミュレイトについて、詳細に説明する。

用いた圧延機のワークロールは、上方のワークロール（上ワークロール）：ＳＵＪ−２製、下方のワークロール（下ワークロール）:ＳＳ−４１製であり、ロール径８０ｍｍ、ロール軸長：５０ｍｍ、ロール研磨：＃８０研磨、ロール温度：室温とした。また、下ワークロール側に硬質ウレタンをライイングしたサポートロール（ロール径：８０ｍｍ、ロール軸長：５０ｍｍ）を設けた。
上記した圧延機を用いて、まず、調質圧延前の圧延油と金属粉が付着したロール状況を再現するため、下ワークロールに圧延油を５００ｍｇ／ｍ^２塗油し、上ワークロールと下ワークロールを、ロール速度：３００ｒｐｍ、荷重２ｋＮで５秒間、上ロールと下ロールの回転比を１:１．２７で回転させた。次いで、スプレー圧：０．０５ＭＰａ、スプレー時間：５分で調質圧延液をロールバイトにスプレーしながら、上下ワークロールをロール速度：３００ｒｐｍ、荷重５ｋＮ、上ロールと下ロールの回転比を１:１．２７で回転させた。この時、サポートロールを下ワークロールに圧着させ、下ワークロールを駆動させることにより、回転させた。その後、サポートロールを下ワークロールに圧着したまま、上下ワークロールのロールギャップを開放させ、１２００ｍｐｍで１分間ワークロールを回転してロールを乾燥させ、サポートロールに堆積（ビルドアップ）した汚れを採取した。ここで、汚れの採取は、サポートロールに３Ｍ社製のスコッチテープ（登録商標）を貼り付けて、剥がすことにより行なった。また、ミルに付着する汚れの低減効果を評価は、かかるスコッチテープに堆積した汚れを目視にて観察することにより行なった。

防錆性は、比較例及び発明例１〜３を塗布したテストピースのＳＰＣＣ材を、温度：７０℃、湿度：９０％に維持された恒温恒湿槽内に静置して、１日経過後、８日経過後、１４日経過後、２１日経過後、及び、２８日経過後における、錆の発生度をＪＩＳＫ２２４６に基づき計測することで評価した。錆が全く発生していない場合を「Ａ」、錆が０〜１０％発生している場合を「Ｂ」、錆が１１〜２５％発生している場合を「Ｃ」、錆が２６〜５０％発生している場合を「Ｄ」、錆が５１〜１００％発生している場合を「Ｅ」とし、その評価結果は表２に示す。

その結果、ミルに付着する汚れの低減効果は、比較例に比べ発明例１〜３を使用することで向上していた。また、表２の結果から明らかなように、発明例１〜３を使用しても、比較例と同等の防錆性を確保されていた。

次に、表１に示す比較例及び発明例２の調質圧延液を使用し、板厚０．０６ｍｍ、板幅：８５０ｍｍの低炭素鋼スチールフォイルの鋼帯を２つのスタンドを有するミルにより調質圧延した。比較例の調質圧延液を使用して処理量：４４ｔｏｎを、そして、発明例２の調質圧延液を使用して処理量：４７ｔｏｎを圧延した後、バックアップロールの表面に汚れが付着しているか否かを目視にて確認することでバックアップロールへの汚れの低減効果を評価した。その結果、比較例の調質圧延液を使用した場合よりも、発明例２の調質圧延液を使用し調質圧延した場合において、バックアップロールに付着する汚れの量が少なくなっており、バックアップロールへの汚れの低減効果に優れていた。
また、以下に詳細に説明するように、調質圧延後の鋼帯について、付着する汚れの低減効果、防錆性、オイルステイン性及び脱脂性を評価した。

鋼帯に付着する汚れの低減効果は、調質圧延された鋼帯の表面に傷が発生したり、汚れが付着したりしているか否かを目視にて確認することで評価した。

鋼帯の防錆性は、比較例及び発明例２を使用して調質圧延された鋼帯を、温度：７０℃、湿度：９０％に維持された恒温恒湿槽内に静置して、１〜２８日経過後における、錆の発生度をＪＩＳＫ２２４６に準じて評価した。錆が全く発生していない場合を「Ａ」、錆が０〜１０％発生している場合を「Ｂ」、錆が１１〜２５％発生している場合を「Ｃ」、錆が２６〜５０％発生している場合を「Ｄ」、錆が５１〜１００％発生している場合を「Ｅ」とし、その評価結果は表３に示す。

鋼帯のオイルステイン性は、比較例及び発明例２を用いて調質圧延された鋼帯を、温度：７０℃、湿度：９０％に維持された恒温恒湿槽内に静置して、２８日経過した後に、鋼帯の表面にオイルステインが発生しているか否かを目視にて評価した。

鋼帯の脱脂性は、比較例及び発明例２を用いて調質圧延された鋼帯を、以下の条件にて電解脱脂し、その後、流水にて５秒間リンスし、粉末添着法により脱脂率を測定することにより評価した。電解脱脂の条件は、温度：７０℃、洗浄剤：フォーミュラ６１８Ｔ、アルカリ濃度：２％、電流密度：５Ａ／ｄｍ^２、電極間距離：４５ｍｍ、電解時間：１、２及び３秒間である。粉末添着法は、リンス後に乾燥させた鋼帯の表面に、未脱脂部分に吸着されるメチルセルロース粉末をふりかけ、かかる粉末を拭き取った際に粉末が残っている表面積を測定し、鋼帯の全表面積に対するメチルセルロース粉末が残った部分の比率を算出することで評価する方法である。その評価結果を表４に示す。

その結果、鋼帯に付着する汚れの低減効果は、比較例を用いて調質圧延された鋼帯に比べ発明例２を用いて調質圧延された鋼帯において向上していた。また、例えば、鋼帯に付着する汚れの低減効果を、鋼帯への鉄粉の付着量で評価すると、発明例２を用いて調質圧延された鋼帯では、比較例を用いて調質圧延された鋼帯に比べ、鉄粉の付着量が４０％低減していた。更に、表３の結果から明らかなように、発明例２を用いて調質圧延された鋼帯の防錆性は、比較例を用いて調質圧延された鋼帯と同等以上であった。更にまた、発明例２を用いて調質圧延された鋼帯のオイルステイン性は、比較例を用いて調質圧延された鋼帯と同等であった。加えて、表４の結果から明らかなように、発明例２を用いて調質圧延された鋼帯の脱脂性は比較例を用いて調質圧延された鋼帯と同等であった。

以上の説明から明らかなように、この発明によって、調質圧延液としての基本性能を維持しつつも、バックアップロールへの摩耗粉等の汚れの堆積を抑制して、調質圧延により鋼帯の表面が傷付くことを有効に抑制し、ミルの清掃を容易とする調質圧延液を提供することが可能となった。また、かかる調質圧延液を用いて調質圧延する調質圧延方法を提供することも可能となった。

１鋼帯
２（巻き出し）リール
３（巻き取り）リール
４スタンド
５ミル
６調質圧延設備
７ワークロール
８バックアップロール

Claims

調質圧延に用いる水溶性の調質圧延液であって、
２.６６ｋＰａの減圧下にて、６０℃で１時間加熱した際に残存する残渣の、２０℃における粘度が７０００ｍＰａ・ｓ以下であることを特徴する調質圧延液。
前記残渣の２０℃における粘度が２０００〜７０００ｍＰａ・ｓである、請求項１に記載の調質圧延液。
金属帯に調質圧延を施すに際し、請求項１又は２に記載の調質圧延液を用いることを特徴とする調質圧延方法。
前記金属帯は、厚さ０．０６〜１．７０ｍｍの鋼帯である、請求項３に記載の調質圧延方法。