JP2014231083A - 冷間圧延機の潤滑油供給設備および潤滑圧延方法 - Google Patents

Abstract

【課題】金属帯板の冷間圧延において、２流体ノズルを有する潤滑ヘッダーを用いて圧延機の入り側で金属帯板の上下両面に潤滑油をガスとともに噴射供給するに当たり、金属帯板の板幅方向外側で上下の潤滑油噴射流が衝突、干渉して、金属帯板への潤滑油の付着ムラや付着不良が発生することを回避し、均一に潤滑油を金属帯板に供給することを可能とする潤滑油供給設備及び潤滑油供給方法を提供する。
【解決手段】金属帯板の通板高さの面での、金属帯板２の幅方向外側での潤滑油噴射面積に対する、上下の噴射領域が重なる領域５３ｗ，５３ｄの面積比を、最大５０％以下に抑える。またそのために、上下の潤滑ヘッダーの位置を圧延方向にずらす。さらに、上下の圧延ヘッダーを、圧延方向に対して反対側に傾ける。
【選択図】図４

Description

本発明は、薄鋼帯などの金属帯板を冷間圧延するにあたって、潤滑油を供給するための装置に関し、特に、冷間圧延機の入り側における金属帯板の上下両面側に２流体ノズルを有する潤滑ヘッダーを配置して、潤滑油とガスとを同時に金属帯板の上下両面に噴射供給するための潤滑油供給設備、およびその設備を使用して冷間圧延する潤滑圧延方法に関するものである。

周知のように、薄板鋼帯などの金属帯板の冷間圧延工程においては、被圧延材である薄板鋼帯などの金属帯板と冷間圧延機のロールとの間を潤滑するとともにロールを冷却するため、圧延機の入り側の金属帯板表面や、ロールバイト、あるいはロール表面に潤滑油を供給することが行われている。

このような冷間圧延工程の潤滑設備としては、主としてリサーキュレーション供給方式およびダイレクト供給方式と、その両方の供給方法が混在したハイブリッド供給方式がある。そしていずれの方式でも、潤滑油タンクにおいて潤滑油と水とを予め撹拌・混合した潤滑油エマルション、あるいは潤滑油原液を、１流体ノズルを使用してロールバイト入り側や、薄板鋼帯の表面に供給する方法が広く適用されている（例えば非特許文献１参照）。

このように従来は、潤滑油エマルションもしくは潤滑油原液を、１流体ノズルを使用してロールバイトや薄板鋼帯に供給する潤滑供給法を適用しつつ、リサーキュレーション方式やダイレクト方式を採用した潤滑圧延設備が主流であったが、近年では、２流体ノズルを使用して潤滑油を供給する方式が普及しつつある。

２流体ノズルは、２種の流体を混合しながら噴出するように構成されたものであり、冷間圧延における潤滑では、２流体ノズルを有する潤滑ヘッダーにより、潤滑油原液を空気などのガスと混合してロールバイト入側や薄板鋼帯表面に供給することによって、１流体ノズルを使用した場合よりも格段に少ない潤滑油量で、前述のような従来の供給方式による潤滑方法と同等以上の潤滑性を発揮し得ることが知られている（特許文献１参照）。

さらに、リサーキュレーション供給方式を採用しているタンデムミルに、２流体ノズルを用いて薄板鋼帯表面に潤滑油エマルションを供給するハイブリッド供給方式を採用することによって、潤滑油原単位を維持しつつ、安定した高速圧延を可能にする潤滑供給法が提案されている（特許文献２、３参照）。

ところで冷間圧延機の入り側において薄板鋼帯の表面に潤滑油を供給するための従来の潤滑設備では、潤滑ヘッダーや潤滑ノズルを、薄板鋼帯の上面側および下面側に、薄板鋼帯の通板高さの面に対してほぼ上下対称に設置して、圧延方向における薄板鋼帯のほぼ同じ箇所の上下面を狙って潤滑油を供給している。
また従来の薄板鋼帯表面への潤滑油供給設備では、圧延方向に向かって潤滑油を供給することによって、ロールバイトにできるだけ多くの潤滑油を導入させるようにする方法が採用されている。

特開２００６−２６３７４０号公報 特開２００６−２６３７７２号公報 特開２００８−２１２９４０号公報

「板圧延の理論と実際（改訂版）」日本鉄鋼協会圧延理論部会偏、２０１０年９月発行、ｐ２０８

２流体ノズルを有する潤滑ヘッダーを使用して、潤滑油を空気などのガスとともに薄板鋼帯表面に供給するにあたっては、潤滑油が噴射されない箇所が生じないように、薄板鋼帯の板幅方向の全面にわたって、潤滑油をできるだけ均一に供給することが望まれる。そこで一般には、噴射コーン（ノズルから噴出される潤滑油の噴射流域の立体形状）の横断面形状がフラット形状、例えば扁平な長円形状となるような、いわゆるフラットノズルを有する潤滑ヘッダーを用い、そのノズルのフラット形状の長軸方向が薄板鋼帯の板幅方向に沿うように潤滑ヘッダーを配設しておくことが行なわれる。

ここで、ノズルからの噴射量分布については、ノズルの中央部分よりもエッジ部分の方が潤滑油の噴射量が少なくなるから、薄板鋼帯の板幅方向の全面にわたって潤滑油を均一に供給するためには、板幅よりも広い範囲にわたって潤滑油を供給しなければならない。そのため、薄板鋼帯の板幅方向の外側にも潤滑ヘッダーから潤滑油が噴霧供給される状態にならざるを得ない。

ところで、前述のように薄板鋼帯の上面側および下面側に、薄板鋼帯の通板高さの面に対してほぼ上下対称に設置して、薄板鋼帯のほぼ同じ位置の上下面に潤滑油を噴射すれば、薄板鋼帯が存在しない板幅の外側の箇所で、上下の潤滑ヘッダーから噴射された潤滑油の噴射流（噴射コーン）が衝突する。そして板幅の外側の箇所で上下の噴射流の油滴が衝撃的に干渉、合体するとともに、油滴の飛ぶ方向が変化し、その油滴（板幅方向の外側に向けて噴射された潤滑油の油滴）が飛散して、薄板鋼帯の上下面のいずれかの箇所に付着してしまう。その結果、薄板鋼帯の上下で所定の潤滑油を正確に供給することができなくなるばかりでなく、板幅方向に潤滑油供給量のバラツキが発生し、そのため安定した圧延ができなくなるに加え、ロールの偏摩耗や焼付きを引き起こすおそれが生じる。また、飛散した潤滑油の油滴が圧延機内のミル周りに付着しやすくなって、その付着した潤滑油が、摩耗などにより生じる鉄粉と混じってスラッジとなり、圧延中にそのスラッジが薄板鋼帯表面に付着して、製品板の表面品質を低下させる原因にもなる。

また一方，潤滑ヘッダーのノズルが鉛直方向（圧延方向に対するノズルの傾斜角度がゼロ）に設置された状態で、薄板鋼帯に潤滑油を供給すれば、移動する薄板鋼帯の表面に沿った領域に空気の移動層が発生し、薄板鋼帯表面への潤滑油の付着が妨げられることがある。特に薄板鋼帯の通板速度が増加するほど、空気の移動層による潤滑油の付着性の低下が大きくなる。また特に２流体ノズルを使用して潤滑油とガスとを同時に供給する潤滑法では、エマルションを１流体ノズルで構成された潤滑ヘッダーにより供給する潤滑法よりも、潤滑油自体の供給量が格段に少ないため、エマルションを１流体ノズルで供給する潤滑法では無視できるような上下ノズルからの潤滑油の衝突や干渉、ならびに薄板鋼帯の表面に発生する空気の移動層が、無視できないレベルの潤滑油の薄板鋼帯への付着ムラや付着不良を引き起こすから、可能な限り、このような現象を回避することが望まれる。

本発明は以上の事情を背景としてなされたもので、２流体ノズルを有する潤滑ヘッダーを用いて冷間圧延機の入り側で金属帯板の上下両面に潤滑油をガスとともに噴射供給するに当たり、金属帯板の板幅方向外側で上下の潤滑油噴射流が衝突、干渉して、金属帯板への潤滑油の付着ムラや付着不良が発生することを回避して、潤滑油を均一に金属帯板の表面に供給することを可能とし、これによって、安定した潤滑圧延を行なって、製品板の表面品質を良好に保ちながら、高い生産性で操業し得るようにした潤滑設備、およびそれを用いた潤滑圧延方法を提供することを課題としている。また同時に、潤滑油の薄板鋼帯への付着効率を高め、これにより潤滑油原単位を低減して、作業効率や稼働率を向上させることを課題とする。

上述の課題を解決するために本発明者等が種々実験・検討を重ねた結果、冷間圧延機の入り側において被圧延材である金属帯板の上下に、潤滑油をガスとともに噴射供給する２流体ノズルを有する潤滑ヘッダーを設置して、金属帯板の上下両面を潤滑するに当たり、上下の潤滑ヘッダーの設置位置を適切に調製することによって、前記課題を解決し得ることを見出し、本発明をなすに至った。

具体的には、本発明の基本的な態様（第１の態様）の冷間圧延機の潤滑油供給設備は、
冷間圧延機の入り側における圧延すべき金属帯板の上下両面側に、それぞれ１つ以上の２流体ノズルを有する潤滑ヘッダーを配置しておき、これらの上側および下側の潤滑ヘッダーにより、潤滑油とガスとを同時に金属帯板の上下両面に噴射供給する冷間圧延機の潤滑油供給設備において、
上側の潤滑ヘッダーから噴射される潤滑油の噴射流域のうち、金属帯板のワークサイド側の外側における金属帯板の通板高さの面での噴射面積をＳ１ｗ、
上側の潤滑ヘッダーから噴射される潤滑油の噴射流域のうち、金属帯板のドライブサイド側の外側における金属帯板の通板高さの面での噴射面積をＳ１ｄ、
下側の潤滑ヘッダーから噴射される潤滑油の噴射流域のうち、金属帯板のワークサイド側の外側における金属帯板の通板高さの面での噴射面積をＳ２ｗ、
下側の潤滑ヘッダーから噴射される潤滑油の噴射流域のうち、金属帯板のドライブサイド側の外側における金属帯板の通板高さの面での噴射面積をＳ２ｄ、
とそれぞれ定義し、
さらに、ワークサイド外側において、上側の前記噴射面積Ｓ１ｗの領域と、下側の前記噴射面積Ｓ２ｗの領域とが重なる領域の面積をＳ３ｗ、
ドライブサイド外側において、上側の前記噴射面積Ｓ１ｄの領域と、下側の前記噴射面積Ｓ２ｄの領域とが重なる領域の面積をＳ３ｄ、
とし、
各噴射面積に対する重なり面積の比Ｒ１ｗ、Ｒ１ｄ、Ｒ２ｗ、Ｒ２ｄを、
Ｒ１ｗ＝Ｓ３ｗ／Ｓ１ｗ×１００（％）
Ｒ１ｄ＝Ｓ３ｄ／Ｓ１ｄ×１００（％）
Ｒ２ｗ＝Ｓ３ｗ／Ｓ２ｗ×１００（％）
Ｒ２ｄ＝Ｓ３ｄ／Ｓ２ｄ×１００（％）
として、これらの比Ｒ１ｗ、Ｒ１ｄ、Ｒ２ｗ、Ｒ２ｄのうち、最も大きい比の値が５０％以下となるように、前記各潤滑ヘッダーが配設されていることを特徴とするものである。

このような基本的な態様の冷間圧延機の潤滑油供給設備では、金属帯板の通板高さの面での、金属帯板の幅方向外側での潤滑油の各噴射面積Ｓ１ｗ、Ｓ１ｄ、Ｓ２ｗ、Ｓ２ｄに対する、上下の噴射領域が重なる領域Ｓ３ｗ、Ｓ３ｄの面積比を、最大５０％以下に抑えている。そのため、金属帯板の板幅方向外側での上下の潤滑油噴射流の衝突、干渉が最小限に抑制される。その結果、上下の潤滑油噴射流の衝突、干渉によって潤滑油の油滴が飛散して金属帯板表面に付着したり、圧延機廻りに付着したりすることを最小限に抑えることができる。

また本発明の第２の態様の冷間圧延機の潤滑油供給設備は、前記第１の態様において、
各潤滑ヘッダーを、上側の潤滑ヘッダーの位置と下側の潤滑ヘッダーの位置とが圧延方向にずれるように設置したものである。

このような第２の態様の冷間圧延機の潤滑油供給設備では、上側の潤滑ヘッダーの位置と下側の潤滑ヘッダーの位置を、圧延方向にずらすことによって、前記の上下の噴射領域が重なる領域Ｓ３ｗ、Ｓ３ｄの面積比を容易に５０％以下に抑えることができる。

さらに本発明の第３の態様の冷間圧延機の潤滑油供給設備は、前記第２の態様において、
前記上側の潤滑ヘッダーノズルの噴射方向中心を通る線が圧延方向に対し直交する鉛直面に対してなす角度をα１、
下側の潤滑ヘッダーノズルの噴射方向中心を通る線が圧延方向に対し直交する鉛直面に対してなす角度をα２、
各潤滑ヘッダーノズルからの噴射流域の圧延方向への広がり角度をθとし、
前記各角度α１、α２を、圧延方向の側及びそれに対して反対の側に、それぞれ前記広がり角度θの１／２以内としたものである。

この第３の態様において、上下の各潤滑ヘッダーの角度α１、α２を、圧延方向の側及びそれに対して反対の側に、それぞれ前記広がり角度θの１／２以内にすることは、上下の各潤滑ヘッダーのノズルの中心線を概ね金属帯板の板面に鉛直として、各潤滑ヘッダーから、金属帯板の上下面にほぼ垂直に潤滑油を噴射供給することを意味する。このように、金属帯板の上下面にほぼ垂直に潤滑油を噴射供給する場合でも、第２の態様として記載したように、上側の潤滑ヘッダーの位置と下側の潤滑ヘッダーの位置を、圧延方向にずらすことによって、前記の上下の噴射領域が重なる領域Ｓ３ｗ、Ｓ３ｄの面積比を容易に５０％以下に抑えることができる。

また本発明の第４の態様の冷間圧延機の潤滑油供給設備は、前記第１、第２のいずれかの態様において、
上下の潤滑ヘッダーを、そのノズルからの噴射方向が、金属帯板の圧延方向に対して反対方向に向くように傾け、かつその傾きについて、
上側の潤滑ヘッダーノズルの噴射方向中心を通る線が圧延方向に対し直交する鉛直面に対してなす角度をα１、
下側の潤滑ヘッダーノズルの噴射方向中心を通る線が圧延方向に対し直交する鉛直面に対してなす角度をα２、
各潤滑ヘッダーノズルからの噴射流域の圧延方向への広がり角度をθとし、
θ／２≦α１
α１＋θ／２≦６０°、
θ／２≦α２
α２＋θ／２≦６０°
を満たすようにしたものである。

この第４の態様では、上下の潤滑ヘッダーを、そのノズルからの噴射方向が、金属帯板の圧延方向に対して反対方向に向くように、適切な角度だけ傾けている。そのため、通板時に連続移動する薄板鋼帯の表面に潤滑油の噴射流が衝突するように潤滑油が噴射供給されるから、潤滑油の油滴の衝突速度が高くなるとともに衝突頻度が大きくなり、その結果、金属帯板表面への潤滑油の付着効率が向上する。
またこの場合、上下の潤滑ヘッダーの傾き角度を上記の範囲内で適切に調整することによって、前記の上下の噴射領域が重なる領域Ｓ３ｗ、Ｓ３ｄの面積比を容易に５０％以下に抑えることができる。なお、このような傾き角度の調整と同時に、第２の態様に記載したように、上側の潤滑ヘッダーの位置と下側の潤滑ヘッダーの位置を、圧延方向にずらしても良いことはもちろんである。

さらに本発明の第５の態様の冷間圧延機の潤滑油供給設備は、前記第１、第２のいずれかの態様において、
前記各潤滑ヘッダーノズルからの噴射領域の圧延方向への広がり角度をθとし、
かつ上下の潤滑ヘッダーのうちのいずれか一方の潤滑ヘッダーについて、その一方の潤滑ヘッダーノズルの噴射方向中心を通る線が圧延方向に対し直交する鉛直面に対してなす角度をαｑとして、その角度αｑを、圧延方向の側及びそれに対して反対の側に、それぞれ前記広がり角度θの１／２以内とし、
また上下の潤滑ヘッダーのうちの他方の潤滑ヘッダーを、その他方のノズルからの噴射方向が、金属帯板の圧延方向に対して反対方向に向くように傾け、かつその他方のノズルの傾きについて、噴射方向中心を通る線が圧延方向に対し直交する鉛直面に対してなす角度をαｐとして、
θ／２≦αｐ
αｐ＋θ／２≦６０°
を満たすようにしたものである。

この第５の態様は、上下の潤滑ヘッダーのうちの一方の潤滑ヘッダーについては、第３の態様に記載したようにほぼ垂直に配設し、他方の潤滑ヘッダーについては、第４の態様に記載したように圧延方向に対して反対側に適切な角度だけ傾けている。この場合にも、上下の潤滑ヘッダーの位置を圧延方向にずらしたり、傾き角度を調整したりすることによって、前記の上下の噴射領域が重なる領域Ｓ３ｗ、Ｓ３ｄの面積比を容易に５０％以下に抑えることができる。

また本発明の第６の態様の潤滑圧延方法は、
前記第１〜第５のいずれか１の態様の冷間圧延機の潤滑油供給設備を使用して、冷間圧延機の入り側において金属帯板の上下両面を潤滑しつつ、金属薄板を冷間圧延するにあたり、
ノズル１つあたりのガス噴射圧力を、０．００１ＭＰａ以上、１ＭＰａ以下とするとともに、金属帯板の通板速度の値（Ｖ（ｍ／分））に対して潤滑ヘッダーのノズルから供給するガスの圧力の値（Ｐ（ＭＰａ））が１／５０００倍以上となるように、ガスを潤滑油とともに金属帯板の表面に噴射供給しながら冷間圧延することを特徴とするものである。

このような第６の態様の潤滑圧延方法においては、ノズル１つあたりのガス噴射圧力を上記のように定めることによって、余分な潤滑油が薄板鋼帯やミル周辺に付着することなく、確実かつ十分に薄板鋼帯表面に潤滑油を供給することができる。また、潤滑ヘッダーのノズルから供給するガスの圧力を上記のように設定すれば、通板中に発生する薄板鋼帯の表面の空気の流動層により潤滑油が妨げられて、十分に潤滑油を鋼板に付着させることが困難となるような事態を回避することができる。

本発明によれば、冷間圧延機の入り側において被圧延材である薄板鋼帯などの金属帯板の上下に、潤滑油をガスとともに噴射供給する２流体ノズルを有する潤滑ヘッダーを設置して、金属帯板の上下両面を潤滑するに当たり、上下から噴射される潤滑油同士の衝突によって潤滑油が薄板鋼帯の幅方向に不均一に付着することが抑制され，そのため潤滑油を板幅方向にも圧延方向にも均一に薄板鋼帯に供給できるようになり、その結果、安定した潤滑圧延が可能になる効果が奏され、さらに、潤滑油の薄板鋼帯への付着効率も高めることができることから、潤滑油原単位の低減，作業率や稼働率などの操業指標が向上する効果も得られる。

本発明の冷間圧延機の潤滑油供給設備の第１の実施形態を示す略解的な正面図である。 図１におけるＩＩ-ＩＩ線での略解的な側面図である。 図２におけるＩＩＩ-ＩＩＩ線の位置での略解的な平面図である。 上下の噴射領域が一部重なり合った場合の、図３に準じた位置での略解的な平面図である。 第１の実施形態における上下の潤滑油噴射状況の第１の例を側面側から示すための図で、図１における要部に相当する略解図である。 第１の実施形態における上下の潤滑油噴射状況の第２の例を側面側から示すための図で、図５Ａに準じた略解図である。 本発明の冷間圧延機の潤滑油供給設備の第２の実施形態を示す略解的な正面図である。 第２の実施形態における上下の潤滑油噴射状況の第１の例を側面側から示すための図で、図６における要部に相当する略解図である。 第２の実施形態における上下の潤滑油噴射状況の第２の例を側面側から示すための図で、図７Ａに準じた略解図である。 第２の実施形態における上下の潤滑油噴射状況の第３の例を側面側から示すための図で、図７Ａに準じた略解図である。 第２の実施形態における上下の潤滑油噴射状況の第４の例を側面側から示すための図で、図７Ａに準じた略解図である。 上下の噴射領域をずらすための別の手法を示すための、図４に準じた位置での平面的な略解図である。 本発明の冷間圧延機の潤滑油供給設備の第３の実施形態の要部を示す略解的な正面図である。

以下に、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１〜図３には、本発明による第１の実施形態の潤滑油供給設備を示す。
図１〜図３において、金属帯板、例えば薄板鋼帯２を圧延するための冷間圧延機１については、上下のワークロール１Ａ、１Ｂの部分のみを示し、バックアップロールや中間ロールについては省略しており、またワークロール１Ａ、１Ｂの前後で薄板鋼帯２を支持するガイドローラなどについても省略している。本発明では、４重式の冷間圧延機あるいは６重式の冷間圧延機、１２段クラスター型の冷間圧延機、２０段のセンジミアー冷間圧延機など、どのような形式の圧延機にも適用可能である。
上下のワークロール１Ａ、１Ｂの噛み込み部分、すなわちロールバイト３の入り側に向かう薄板鋼帯２の通板経路の上下には、それぞれ薄板鋼帯２の上面、下面に潤滑油を噴射供給するための上側潤滑ヘッダー４１、下側潤滑ヘッダー４２が配設されている。これらの潤滑ヘッダー４１、４２は、潤滑油とともに空気などのガスを噴出する２流体ノズルを有している。そのノズルとしては、噴射コーン（ノズルから噴出される潤滑油の噴射流域の立体形状）５１、５２の横断面形状がフラット形状、例えば扁平な長円形状となるような、いわゆるフラットノズルが用いられ、そのフラット形状の長軸方向が薄板鋼帯２の板幅方向に沿うように配設されている。

ここで、薄板鋼帯２の上下面に潤滑油を供給する潤滑ヘッダー４１、４２は、薄板鋼帯２の各面からある程度の距離だけ離れた位置に設置され、ヘッダーの角度を薄板鋼帯の圧延方向（移動方向）Ｐに対して傾けられるように構成されている。その角度調整は、上下の潤滑ヘッダー４１、４２で別々に設定できるようになっている。また、上側と下側の潤滑ヘッダー４１、４２の圧延方向Ｐに沿った方向の設置位置、すなわち圧延機のワークロール１Ａ、１Ｂの中心からの距離も調整可能とされており、上下の潤滑ヘッダー４１、４２で同じ距離に設定したり、異なる距離の位置にずらして設定したりすることが可能である。なおこの際のずらす方向は、上側の潤滑ヘッダー４１が下側の潤滑ヘッダー４２よりも圧延機１に近くなっても、また遠くなってもよい。潤滑ヘッダー４１、４２は薄板鋼帯３の各面からある距離だけ離れたところに固定されるが、その距離は、上下潤滑ヘッダーで異なっていてもよい。さらに、潤滑ヘッダー４１に取り付けられるノズルチップも上下潤滑ヘッダー４１、４２で異なってもよい。

なお、通常の薄板鋼帯の冷間圧延においては、圧延機入り側の鋼帯表面に潤滑油を供給するばかりでなく、ロールバイトやロール表面に潤滑油エマルションが供給されることが多く、本発明を適用して冷間圧延を実施するに当たっても、ロールバイトなどに潤滑油エマルションを供給することが多いが、図１では、ロールバイトなどに潤滑油エマルションを供給する設備は省略して描いている。本発明を実施するに際しては、従来から備わっている圧延機のロールバイトやロール表面に向けて噴射供給される潤滑設備については、どのような形式のものを適用しても構わない。

図１〜図３に示した第１の実施形態では、上側の潤滑ヘッダー４１を、下側の潤滑ヘッダー４２に比べて、ワークロール１Ａ、１Ｂから離れた側に、距離Ｌだけずらしている。また上下の潤滑ヘッダー４１、４２の設置角度α１、α２は、圧延方向Ｐの反対側へ上下で等しい角度だけ傾けている（α１＝α２）。
図１に示す第１の実施形態における圧延方向Ｐに沿って見た上下の潤滑ヘッダー４１、４２からの潤滑油噴射流域５１、５２の状況を図２に示しており、また通板高さの面Ｓで見た、上下の潤滑ヘッダー４１、４２からの潤滑油噴射流域５１、５２の状況を図３に示している。なお図２、図３において、ＤＳは連続的に通板される薄板鋼帯２のドライブサイドを示し、ＷＳは連続的に通板される薄板鋼帯２のワークサイドを示す。

既に述べたように、薄板鋼帯の板幅方向の全面にわたって潤滑油を均一に供給するためには、板幅よりも広い範囲にわたって潤滑油を供給しなければならず、したがって板幅の外側にも潤滑ヘッダーから潤滑油が噴霧供給される状態とされる。すなわち、図２、図３に示しているように、上下の潤滑ヘッダー４１、４２からの潤滑油噴射流域５１、５２は、通板高さの面Ｓにおいて、それぞれ薄板鋼帯２の板幅の内側から、ドライブサイドＤＳ側の板幅外側およびワークサイドＷＳ側の板幅外側にはみ出した状態となる。
ここで、上側の潤滑ヘッダー４１からの潤滑油噴射流域５１内における、通板高さの面Ｓでの薄板鋼帯２の板幅の内側の噴射領域を５１ｏ、ドライブサイドＤＳ側の外側の噴射領域を５１ｄ、ワークサイドＷＳ側の外側の噴射領域を５１ｗとする。また下側の潤滑ヘッダー４２からの潤滑油噴射流域５２内における、通板高さの面Ｓでの薄板鋼帯２の板幅の内側の噴射領域を５２ｏ、ドライブサイドＤＳ側の外側の噴射領域を５２ｄ、ワークサイドＷＳ側の外側の噴射領域を５２ｗとする。なお図３において、上下のＤＳ側、ＷＳ側の外側の各噴射領域５１ｄ、５１ｗ、５２ｄ、５２ｗには、ハッチングを付している。

本実施形態の場合は、前述のように上側の潤滑ヘッダー４１を、下側の潤滑ヘッダー４２の位置から、ワークロール１Ａ、１Ｂから離れる方向（圧延方向Ｐに対し反対方向）に距離Ｌだけずらし、また上下の潤滑ヘッダー４１、４２の設置角度α１、α２を、圧延方向Ｐの反対側へ上下で等しい角度だけ傾けているため、通板高さの面Ｓでは、図３に示しているように、上下の噴射コーン（噴射流域）５１、５２が衝突しない状態となっている。すなわち、上側の潤滑ヘッダー４１からの潤滑油噴射流域５１内における、通板高さの面ＳでのドライブサイドＤＳ側の外側の領域５１ｄおよびワークサイドＷＳ側の外側の領域５１ｗは、下側の潤滑ヘッダー４２からの潤滑油噴射流域５２内における、通板高さの面ＳでのドライブサイドＤＳ側の外側の領域５２ｄおよびワークサイドＷＳ側の外側領域５２ｗと、重ならない状態となっている。そのため、通板位置における薄板鋼板の板幅外側において、上下の潤滑油噴射流の衝突、干渉が生じない。したがって、上下の潤滑油噴射流の衝突、干渉によって潤滑油が飛散して、薄板鋼帯表面に余分な油滴が付着したり、圧延機廻りへ油滴が付着したりすることを、有効に防止できる。

以上のような図１〜図３に示した第１の実施形態では、上側の潤滑ヘッダー４１からの潤滑油噴射流域５１と下側の潤滑ヘッダー４２からの潤滑油噴射流域５２とが、通板高さの面Ｓで全く重ならないように、上下の潤滑ヘッダー４１、４２の圧延方向の位置及び傾きを調整しているが、要は、通板高さの面Ｓでの板幅外側での上下の噴射流域５１、５２の重なり部分の面積の比率が、ある程度以下の小さい値であれば、通板位置における薄板鋼板の板幅外側での上下の潤滑油噴射流の衝突、干渉を最小限に抑え、これによって上記の干渉、衝突による問題を回避することができる。このような重なり部分の面積比率に関して、図４を参照して次に説明する。

図４には、上側の潤滑ヘッダーからの潤滑油噴射流域５１と下側の潤滑ヘッダーからの潤滑油噴射流域５２とが、通板高さの面Ｓで一部重なっている状況を、図３に倣って示す。すなわち、通板高さの面ＳでのドライブサイドＤＳ側の外側の噴射領域５１ｄおよびワークサイドＷＳ側の外側の噴射領域５１ｗが、それぞれ、下側の潤滑ヘッダー４２からの潤滑油噴射流域５２における、通板高さの面ＳでのドライブサイドＤＳ側の外側の噴射領域５２ｄおよびワークサイドＷＳ側の外側の噴射領域５２ｗと、それぞれ重なっている。これらの重なっている領域(重なり領域)には図４中でクロスハッチングを付し、ドライブサイドＤＳ側の重なり領域について符号５３ｄで示し、ワークサイドＷＳ側の重なり領域について符号５３ｗで示す。

ここで、上側の潤滑ヘッダーから噴射される潤滑油の噴射流域５１のうち、薄板鋼帯２のワークサイドＷＳ側の外側における薄板鋼帯２の通板高さの面Ｓでの噴射領域５１ｗの面積をＳ１ｗ、ドライブサイドＤＳ側の外側における薄板鋼帯１の通板高さの面Ｓでの噴射領域５１ｄの面積をＳ１ｄとする。
また、下側の潤滑ヘッダーから噴射される潤滑油の噴射流域５２のうち、薄板鋼帯２のワークサイドＷＳ側の外側における薄板鋼帯２の通板高さの面Ｓでの噴射領域５２ｗの面積をＳ２ｗ、ドライブサイドＤＳ側の外側における薄板鋼帯２の通板高さの面Ｓでの噴射領域５２ｄの面積をＳ２ｄとする。
さらに、ワークサイドＷＳ外側における、上側からの噴射領域５１ｗと、下側からの噴射領域５２ｗとが重なり合う重なり領域５３ｗの面積をＳ３ｗ、ドライブサイドＤＳ外側における、上側からの噴射領域５１ｄと、下側からの噴射領域５２ｄとが重なり合う重なり領域５３ｄの面積をＳ３ｄとする。
そして各噴射面積Ｓ１ｗ、Ｓ１ｄ、Ｓ２ｗ、Ｓ２ｄに対する重なり面積Ｓ３ｗ、Ｓ３ｄの比Ｒ１ｗ、Ｒ１ｄ、Ｒ２ｗ、Ｒ２ｄを、
Ｒ１ｗ＝Ｓ３ｗ／Ｓ１ｗ×１００（％）
Ｒ１ｄ＝Ｓ３ｄ／Ｓ１ｄ×１００（％）
Ｒ２ｗ＝Ｓ３ｗ／Ｓ２ｗ×１００（％）
Ｒ２ｄ＝Ｓ３ｄ／Ｓ２ｄ×１００（％）
と定義する。

本発明では、各噴射面積に対する重なり面積の比Ｒ１ｗ、Ｒ１ｄ、Ｒ２ｗ、Ｒ２ｄのうち、最も大きい比の値が５０％以下となるように、上下の潤滑ヘッダー４１、４２を配設することとしている。このように重なり面積の比を、最大５０％以下に抑制することによって、通板位置における薄板鋼板の板幅外側での上下の潤滑油噴射流の衝突、干渉を最小限に抑え、これによって前述のような上下の潤滑油噴射流の干渉、衝突による問題を回避することができる。

すなわち、板幅の外側における上下潤滑ヘッダーから噴射された潤滑油の噴射領域の重なり面積の比Ｒ１ｗ、Ｒ１ｄ、Ｒ２ｗ、Ｒ２ｄのいずれか一つが５０％よりも大きくなれば、薄板鋼帯の通板時において上下から潤滑油を噴霧供給したときに、上下の潤滑油噴射流が衝突して油滴が大きくなり、かつその油滴の飛ぶ方向が変化して飛散し、薄板鋼帯表面に付着して，潤滑油付着ムラ（不均一付着）を引き起こしたり、圧延機廻りに付着してそれが堆積し、通板中の薄板鋼帯に滴下して汚れを引き起こしたりするおそれが大きい。これに対して、重なり面積の比Ｒ１ｗ、Ｒ１ｄ、Ｒ２ｗ、Ｒ２ｄがいずれも５０％以下であれば、２流体ノズルで供給する潤滑油の量が従来の１流体ノズルで供給する潤滑油量よりも格段に少量であることから、潤滑ムラの発生レベルや圧延機廻りへの潤滑油の付着・堆積の量が、ほとんど無視し得る程度、すなわち従来の１流体ノズル供給方式の場合と同程度以下となる。なお、潤滑ヘッダーの設置スペースや傾け角度の設定に自由度があれば、噴射領域の重なり面積の比Ｒ１ｗ、Ｒ１ｄ、Ｒ２ｗ、Ｒ２ｄは、最大で３０％以下とすることが好ましい。

なお、本発明において、噴射領域の重なり面積の比Ｒ１ｗ、Ｒ１ｄ、Ｒ２ｗ、Ｒ２ｄが最大で５０％以下、好ましくは３０％以下であるとは、これらの重なり面積の比が０％の場合を含むことはもちろんである。すなわち、図１〜図３に示した状況は、これらの重なり面積の比がすべて０％である場合に相当する。

ここで、図４における各噴射領域の面積Ｓ１ｄ、Ｓ１ｗ、Ｓ２ｄ、Ｓ２ｗ、Ｓ３ｄ、Ｓ３ｗは、実操業中には実測することが困難である。しかしながら、冷間圧延ラインを停止させて、通板する薄板鋼帯のＷＳ側およびＤＳ側に透明アクリル板等を置き、上下の潤滑ヘッダーの２流体ノズルから潤滑油を噴射させれば、これらの面積Ｓ１ｄ、Ｓ１ｗ、Ｓ２ｄ、Ｓ２ｗ、Ｓ３ｄ、Ｓ３ｗを観察でき、写真撮影などによって、それらの面積を容易に測定することができる。

なお、薄板鋼帯の板幅方向外側の潤滑油噴射領域の重なり面積の比Ｒ１ｗ、Ｒ１ｄ、Ｒ２ｗ、Ｒ２ｄが、５０％以下、好ましくは３０％以下となるように調整するためには、図１にも示したように、上下の潤滑ヘッダー４１、４２の位置を圧延方向にずらす方法と、上下の潤滑ヘッダー４１、４２の傾きの角度を調製する方法との、いずれか一方または双方を適用すれば良い。またその場合、潤滑ヘッダーと薄板鋼帯との距離を、使用するノズルチップの噴射コーンの広がり特性を考慮して、また設置する圧延機周辺の設備配置を考慮して決めればよい。

ここで、図１〜図３に示した第１の実施形態では、それぞれ２流体ノズルを有する上下の潤滑ヘッダー４Ａ、４Ｂを、鉛直面Ｑに対して圧延方向Ｐの反対側に角度α１、α２だけ傾けて、潤滑油をガスとともに噴霧供給する構成としている。上下の潤滑ヘッダー４Ａ、４Ｂを、鉛直面Ｑに対して圧延方向Ｐの反対側に傾けている状況の２例を、図５Ａ、図５Ｂに拡大して示す。

このように上下の潤滑ヘッダー４Ａ、４Ｂを、圧延方向Ｐの反対側に傾けている理由は、次の通りである。
すなわち、２流体ノズルを有する潤滑ヘッダーを使用して、潤滑油をガスとともに通板中の薄板鋼帯に供給する場合、上下の潤滑ヘッダーを垂直方向に設置して、上下方向に潤滑油を噴霧供給するよりも、上下の潤滑ヘッダーを鉛直面Ｑに対して圧延方向Ｐの反対側に傾けて潤滑油をガスとともに噴霧供給した方が、潤滑油の付着効率が向上する。これは、通板時に連続移動する薄板鋼帯の表面に潤滑油の噴射流が衝突するように潤滑油を噴霧供給すれば、潤滑油の油滴の衝突速度が高くなるとともに衝突頻度が大きくなるためである。

上下の潤滑ヘッダーを傾けて、潤滑油の油滴の衝突速度および衝突頻度を効果的に大きくするためには、次の条件を満足させることが好ましい。
すなわち、上側の潤滑ヘッダーのノズルの噴射方向中心を通る線が圧延方向に対し直交する鉛直面Ｑに対してなす角度をα１、下側の潤滑ヘッダーのノズルの噴射方向中心を通る線が圧延方向に対し直交する鉛直面Ｑに対してなす角度をα２、各潤滑ヘッダーのノズルからの噴射流域の圧延方向に沿った方向への広がり角度をθとし、
θ／２≦α１
α１＋θ／２≦６０°、
θ／２≦α２
α２＋θ／２≦６０°
の各条件を満足させることが好ましい。

ここで、潤滑ヘッダーのノズルは、圧延方向にある程度の噴射幅を持っているから、その噴射幅を考慮して、潤滑油の噴射流を圧延方向に対し反対側に傾けなければならない。潤滑ヘッダーのノズルの中心線と垂直方向とのなす角度α１、α２が、ノズルの圧延方向の噴射角θの１／２未満では、連続移動する薄板鋼帯の表面に潤滑油の噴射流が衝突する効果が小さくなってしまう。そこで角度α１、α２はθ／２以上とすることが好ましい。しかしながら、（α１＋θ／２）、（α２＋θ／２）が６０°よりも大きくなれば、鋼板に付着するよりも鋼板上を跳ね返って付着しにくくなる現象が生じる。そこで上記の角度範囲内に潤滑ヘッダーの傾き角α１、α２を調整することが好ましい。なお、その範囲内でも、（α１＋θ／２）、（α２＋θ／２）が１０°以上、４５°以下であることが好ましい。

なお、図１、図５Ａ、図５Ｂでは、上側の潤滑ヘッダー４１の傾き角度α１と下側の潤滑ヘッダー４２の傾き角度α２とが等しい場合について示しているが、上下の潤滑ヘッダー４１、４２の傾き角度α１、α２は、必ずしも等しくする必要はなく、適宜異ならしめることも許容される。

図６には、本発明の第２の実施形態として、２流体ノズルを有する上下の潤滑ヘッダー４１、４２を、そのノズルの噴射方向中心線Ｏが、圧延方向Ｐに対し直交する鉛直面Ｑとほぼ沿うように設置して、薄板鋼帯２の上下の表面に対してほぼ垂直に潤滑油を噴射するようにした例を示し、またその要部を拡大して図７Ａに示す。
図６、図７Ａに示した第２の実施形態では、上下の潤滑ヘッダー４１、４２の設置角度は上下で等しく鉛直方向となっているが、上側の潤滑ヘッダー４１を、下側の潤滑ヘッダー４２よりも冷間圧延機１のワークロール１Ａ、１Ｂから離れた方向に、距離Ｌだけずらしている。これにより、図１に示した第１の実施形態の場合と同様に、通板高さの面Ｓにおいて上下の噴射コーン（噴射流域）５１、５２が衝突しないように調整されている。すなわち、上側の潤滑ヘッダー４１からの潤滑油噴射流域５１と下側の潤滑ヘッダー４２からの潤滑油噴射流域５２とが、通板高さの面Ｓで全く重ならないように調整されている。

またこの第２の実施形態においても、前述の第１の実施形態について説明したと同様に、通板高さの面Ｓでの板幅外側での上下の噴射流域５１、５２が、例えば図７Ｂに示すように重なっている場合でも、その重なりの面積が、ある程度以下の小さい面積であれば、通板位置における薄板鋼板の板幅外側での上下の潤滑油噴射流の衝突、干渉を最小限に抑え、これによって上記の干渉、衝突による問題を回避することができる。そのための条件としては、第１の実施形態と同様に、通板高さの面Ｓにおける薄板鋼帯の板幅方向外側の各噴射面積Ｓ１ｗ、Ｓ１ｄ、Ｓ２ｗ、Ｓ２ｄに対する重なり面積Ｓ３ｗ、Ｓ３ｄの比Ｒ１ｗ、Ｒ１ｄ、Ｒ２ｗ、Ｒ２ｄを、それぞれ５０％以下、好ましくは３０％以下とすれば良い。

第２の実施形態のように、潤滑ヘッダー４１、４２のノズルの中心線Ｏが垂直方向に固定されている場合、前述の重なり面積の比を、それぞれ５０％以下、好ましくは３０％以下に抑えるためには、上下の潤滑ヘッダー４１、４２の位置をずらさなければならない。但し，上下の潤滑ヘッダー４１、４２のずらし方は，圧延方向に対して平行にずらしてもよく、あるいは潤滑ヘッダー４１、４２の中心を回転中心として、点対称に（すなわち回転させて）ずらしてもよい。点対称にずらした場合における、薄板鋼帯２の通板高さの面での各噴射領域５１ｗ、５１ｄ、５２ｗ、５２ｄ、及び重なり領域５３ｗ、５３ｄの例を、図４に倣って図８に示す。また前述のように圧延方向にずらす手法と、回転によってずらす手法とを組み合わせてもよい。

ここで、第２の実施形態について説明したように、上下の潤滑ヘッダー４１、４２を、ノズルの噴射方向中心線Ｏが、圧延方向Ｐに対し直交する鉛直面Ｑとほぼ沿うように設置して、薄板鋼帯２の上下の表面に対してほぼ垂直に潤滑油を噴射するとは、図６に示しているように、その中心線Ｏが厳密に鉛直方向に沿っている場合に限らず、中心線Ｏが鉛直方向に対して若干傾いている場合を含む。その場合の２例を、図７Ｃ、図７Ｄに示す。この場合、前記と同様に、上側の潤滑ヘッダーノズルの噴射方向中心線Ｏが圧延方向Ｐに対し直交する鉛直面Ｑに対してなす角度をα１、下側の潤滑ヘッダーノズルの噴射方向中心線Ｏが圧延方向Ｐに対し直交する鉛直面Ｑに対してなす角度をα２、各潤滑ヘッダーノズルからの噴射流域の圧延方向への広がり角度をθとすれば、前記各角度α１、α２が、圧延方向の側及びそれに対して反対の側に、それぞれ前記広がり角度θの１／２以内であれば良い。言い換えれば、圧延方向の側をマイナス(−)側、圧延方向に対して反対側をプラス(＋)側とすれば、上下の潤滑ヘッダーの中心線Ｏが、鉛直面Ｑに対して±θ／２の範囲内であれば良い。

上記の各角度α１、α２が＋側にθ／２以上である場合は、既に第１の実施形態で説明したような、各潤滑ヘッダーを圧延方向に対し反対側に積極的に傾けた場合に相当する。一方、各角度α１、α２が−側にθ／２を越える場合は、各潤滑ヘッダーを圧延方向に積極的に傾けたことになり、その場合は油滴の薄板鋼板に対する衝突力が低下し、付着力が小さくなって、薄板鋼板に付着せずに浮遊する油滴が増加し、それらが薄板鋼板や圧延機の周辺に付着して、製品品質の低下を招くおそれがある。

さらに図９には、本発明の第３の実施形態を示す。
この第３の実施形態は、上側の潤滑ヘッダー４１については、第１の実施形態と同様に、ノズル中心線Ｏが圧延方向Ｐに対し反対側に角度αｐだけ傾くように設置し、一方、下側の潤滑ヘッダー４２については、第２の実施形態と同様に、ノズル中心線Ｏが鉛直面Ｑに沿うように（すなわち傾き角度αｑ＝０となるように）設置した例である。この第３の実施形態においても、薄板鋼板２の通板位置の面Ｓにおいて、薄板鋼板２の板幅方向外側での上下の潤滑ヘッダー４１、４２からの噴射領域の重なり面積の比が、それぞれ既に述べたように５０％以下、好ましくは３０％以下となるように調整する。また上側の潤滑ヘッダー４１の傾き角度αｐについては、第１の実施形態で説明したα１、α２の条件を満足させることが望ましく、下側の潤滑ヘッダー４２の傾き角度αｑについては、第２の実施形態で説明したα１、α２の条件を満足させることが望ましい。また、図９とは上下の関係を反転させて、下側の潤滑ヘッダー４１については、第１の実施形態と同様に、ノズル中心線Ｏが圧延方向Ｐに対し反対側に傾くように設置し、一方、上側の潤滑ヘッダー４１については、第２の実施形態と同様に、ノズル中心線Ｏが鉛直面Ｑに沿うように設置しても良い。

なお本発明において、潤滑ヘッダーとしては、１つもしくはそれ以上の２流体ノズルを有する潤滑ヘッダーを用いることができる。２以上の２流体ノズルを有する潤滑ヘッダーの場合、各ノズルは等間隔に設けておく必要はなく、例えば、潤滑油を多量に供給したいところではノズル間隔を小さく、そうでないところではノズル間隔を大きくしても良い。また、１または２以上の２流体ノズルを有する潤滑ヘッダーを、上側、下側のそれぞれに２基以上設置しても良い。さらに２流体ノズルとしては、薄板鋼帯を対象とした場合、前述のようなフラット形状の噴射コーンを持つものが好ましいが、場合によってはラウンド形状の噴射コーンをもつものでも使用することができる。また潤滑ヘッダーのノズルは、フラット形状が板幅方向に並ぶように配置しても良いし、あるいは若干角度を持たせて、個々のノズルの噴射コーンの端同士が干渉しないように配置しても良い。要は、圧延対象の薄板鋼帯などの板面に潤滑油が供給されない部分が生じないように配置されており、しかも前述のような本発明で規定する条件を満たしていれば、ノズルの配置形態は適宜定めれば良い。

また一方、本発明の設備を適用して薄板鋼帯などの金属帯板を冷間圧延するにあたっては、潤滑油としては、４０℃における動粘度が、１ｃＳｔ以上、８００ｃＳｔ以下の潤滑油を使用することが好ましい。４０℃における動粘度が１ｃＳｔ未満では、ロールバイトに導入されても冷間圧延に必要な潤滑性を発揮できないおそれがある。また４０℃における動粘度が８００ｃＳｔよりも大きければ、潤滑油供給配管内での流動性が悪いため、配管詰まりを引き起こしやすくなる。より好ましくは、４０℃における動粘度が５ｃＳｔ以上、４００ｃＳｔ以下の潤滑油を使用することが望ましい。さらに潤滑油としては、潤滑油原液を用いても良いし、あるいは水と潤滑油とが予め混合されたエマルションを用いても良い。いずれを用いても、適切な供給量を設定すれば、必要とする潤滑効果を得ることができるが、実操業上は、潤滑油原液を用いることが好ましい。さらに２流体ノズルから潤滑油とともに噴出させるガスとしては、空気、窒素、アルゴン等、不燃性のガスであれば任意であるが、コストや供給の容易さからは、空気もしくは窒素を用いることが好ましい。

潤滑ヘッダーを設置する位置は、冷間圧延機の入り側であれば、圧延機からの距離は特に限定されない。但し、潤滑油としてエマルションを供給する場合には、プレートアウトに必要な時間を稼ぐために、冷間圧延機のロールバイト入口から１ｍ程度離した箇所において薄板鋼帯に潤滑油を供給できるようにすることが望ましい。また、本発明に従って薄板鋼帯の表面に潤滑油を供給するばかりでなく、それに併せて、ロールバイトにクーラントとしてエマルションを供給する場合は、薄板鋼帯表面上にエマルションが来ない位置において薄板鋼帯に潤滑油を供給することが好ましい。薄板鋼帯上にエマルションクーラントが来ると懸念される位置に潤滑ヘッダーを設置しなければならない場合には、潤滑油を供給する箇所にクーラントが来ないように、ワイパーなどを設置することが好ましい。

本発明の設備を使用して潤滑圧延を行う場合、ノズルから噴射するガスの圧力は、０．００１ＭＰａ以上、１ＭＰａ以下であることが好ましく、さらに０．０５ＭＰａ以上、１ＭＰａ以下であることがより好ましい。粘度の低い潤滑油、たとえば，４０℃における動粘度が３０ｃＳｔ以下の潤滑油を使用する場合には、０．００１〜０．１ＭＰａの範囲内の圧力でガスを供給する方が、浮遊ミストの発生が少なく、潤滑油の付着効率が大きくなる。この場合、０．００１ＭＰａよりも小さい圧力では、薄板鋼帯に届くほどの初速度を潤滑油に与えることが困難となる。一方、１ＭＰａよりも大きな圧力で噴射すれば、ガス噴射方向に角度をつけても、潤滑油の噴射流が激しくなって潤滑油同士の衝突が助長されて、余分な潤滑油が薄板鋼帯やミル周辺に付着することが多くなる。

また、薄板鋼帯が通板する際には、表面に薄板鋼帯の速度に応じて表面の空気の流動層が形成される。通板中の薄板鋼帯に潤滑油を供給する場合には、この空気の移動層を破って潤滑油を鋼板表面に付着させなければならない。これを達成するには、薄板鋼帯の通板速度をＶ（ｍ／分）とし、供給するノズル１本からのガス圧力Ｐ（ＭＰａ）とすれば、
Ｐ＝Ｖ／５０００
の関係で求まる圧力以上の圧力で、ガスを潤滑油とともに噴射供給しながら圧延することが望ましい。上記の関係式で求められるガス圧力よりも小さい圧力で潤滑油をガスとともに噴霧供給すれば、通板中に発生する薄板鋼帯の表面の空気の流動層に妨げられて、十分に潤滑油を鋼板に付着させることが困難となる。

本発明の作用・効果を検証するため、以下の実験例１に示すように鋼板（金属帯板）表面に対する潤滑油の付着状況を調査するモデル実験を行ない、さらに実験例２に示すように、実機の冷間圧延機を用いての潤滑圧延実験を行なった。

〔実験例１〕
冷間圧延実験装置の巻き取り機を使用して、移動中の鋼板に潤滑油を噴射し、鋼板に付着した潤滑油の量を測定した。圧延機のロールはギャップ開放して、鋼板がワークロールに接触しないようにした。鋼板としては、０．８ｍｍの板厚で板幅が３８０ｍｍのコイルを使用した。潤滑ヘッダーのノズルの先端から鋼板表面までの距離(高さ)は１２０ｍｍとした。潤滑ヘッダーとしては、２流体ノズルが２５０ｍｍ間隔で２個設置されたものを用い、その潤滑ヘッダーを上側と下側に設置した。上下の各潤滑ヘッダーの設置条件は、潤滑油の噴射幅が板幅よりも両側に６０ｍｍずつ広い噴射幅になるように調整した。また、潤滑ヘッダーのノズルチップを交換して、鋼板の通板方向(圧延方向)における噴射角θが５°、１０°、１５°のものを使用し、それぞれ付着量の測定を行った。付着量は、板幅中央部１００ｍｍ幅と、両エッジ５０ｍｍ幅について、通板方向に２００ｍｍの面積に付着した上下面それぞれの潤滑油を拭き取って、鋼板に付着した潤滑油量を調査した。潤滑油は、定量送出ポンプによって各潤滑ヘッダーに供給した。潤滑油としては、４０℃における動粘度が５５ｃＳｔの潤滑油を使用し、潤滑油原液を空気とともに供給する条件と、濃度１０体積％のエマルション（水に潤滑油１０体積％混合したもの）を空気とともに供給する条件との、２通りの条件について調査した。
潤滑ヘッダーの傾き角α１、α２、上下潤滑ヘッダーから供給される潤滑油の板幅の外側での重なり面積などの条件を変えて、鋼板に付着する潤滑油の量を調べた結果を、各実験条件とともに表１に示す。

表１から明らかなように、本発明に従って潤滑油供給を行なうことによって、ほぼ安定した潤滑油の付着量が得られ、板幅中央部とエッジ部とで潤滑油付着量のムラもほとんど無いことが確認された。これに対して、本発明ではなく比較例の条件で圧延を行えば、０．１ｃｃ／ｍ²よりも大きなエッジ部付近の潤滑油ムラが発生し、これによって部分的に滑りやすくなるため、絞り事故が発生しやすくなり、製品の表面品質の低下や生産性低下を招くことが確認された。

〔実験例２〕
実機タンデム冷間圧延機の５スタンドのうち、＃４圧延機の入り側に２流体ノズルを１５０ｍｍ間隔で配置した潤滑ヘッダーを準備して、＃４スタンドのロールセンターから１．５ｍ離れたところに、潤滑ヘッダーを設置した。鋼板からノズル先端までの距離は１５０ｍｍで、フラット形状の噴射コーンの２流体ノズルを潤滑ヘッダーに設置した。このノズルの圧延方向の噴射角θは５°のものを使用した。潤滑油としては、４０℃における動粘度が７０ｃＳｔのものを使用し、潤滑油原液を空気とともに鋼板の上下面に供給した。圧延に供した材料は、炭素量０．０２ｗｔ％の炭素鋼で、＃４スタンドの入側板厚は約１．２ｍｍ、出側板厚は約０．９ｍｍで、板幅は約１１８０ｍｍである。潤滑ヘッダーから噴射される潤滑油は、鋼板の通板位置において板幅よりも広い約１４００ｍｍの幅に潤滑油が供給されるようにノズルを配置した。入出側張力は約１７０ＭＰａ程度で、潤滑油供給量は、ノズル１本あたり毎分１５ｃｃとした。このような条件で、圧延速度、潤滑ヘッダーの傾き角、エアー圧を変更して潤滑圧延を行い、圧延データから摩擦係数をOrowanの圧延解析モデルを使用して摩擦係数を逆算し、潤滑性を評価するとともに、潤滑ムラに起因するエッジ付近の絞り発生率を調査した。その結果を表２に示す。

表２から明らかなように、本発明を適用することによって、均一かつ安定な潤滑油の付着が可能になり、良好な摩擦係数低減効果が得られ、エッジ部の絞りの発生も低減することが確認された。

以上、本発明の好ましい実施形態および実験例について説明したが、これらの実施形態、実験例は、あくまで本発明の要旨の範囲内の一つの例に過ぎず、本発明の要旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。すなわち本発明は、前述した説明によって限定されることはなく、添付の特許請求の範囲によってのみ限定され、その範囲内で適宜変更可能であることはもちろんである。

１ 冷間圧延機
１Ａ、１Ｂ ワークロール
２ 薄板鋼帯（金属帯板）
４１ 上側の潤滑ヘッダー
４２ 下側の潤滑ヘッダー
５１ 上側の潤滑ヘッダーからの噴射コーン（噴射流域）
５２ 下側の潤滑ヘッダーからの噴射コーン（噴射流域）
５１ｗ 上側の噴射流域における、通板高さの面でのワークサイド側の外側の噴射領域
５１ｄ 上側の噴射流域における、通板高さの面でのドライブサイド側の外側の噴射領域
５２ｗ 下側の噴射流域における、通板高さの面でのワークサイド側の外側の噴射領域
５２ｄ 下側の噴射流域における、通板高さの面でのドライブサイド側の外側の噴射領域
５３ｗ 通板高さの面でのワークサイド側の外側の上下の噴射領域の重なり領域
５３ｄ 通板高さの面でのドライブサイド側の外側の上下の噴射領域の重なり領域
ＷＳ ワークサイド
ＤＳ ドライブサイド
Ｐ 圧延方向
Ｓ 通板高さの面
Ｏ 各潤滑ヘッダーのノズル中心線
Ｑ 鉛直面

Claims (6)

1. 冷間圧延機の入り側における圧延すべき金属帯板の上下両面側に、それぞれ１つ以上の２流体ノズルを有する潤滑ヘッダーを配置しておき、これらの上側および下側の潤滑ヘッダーにより、潤滑油とガスとを同時に金属帯板の上下両面に噴射供給する冷間圧延機の潤滑油供給設備において、
   上側の潤滑ヘッダーから噴射される潤滑油の噴射流域のうち、金属帯板のワークサイド側の外側における金属帯板の通板高さの面での噴射面積をＳ１ｗ、
   上側の潤滑ヘッダーから噴射される潤滑油の噴射流域のうち、金属帯板のドライブサイド側の外側における金属帯板の通板高さの面での噴射面積をＳ１ｄ、
   下側の潤滑ヘッダーから噴射される潤滑油の噴射流域のうち、金属帯板のワークサイド側の外側における金属帯板の通板高さの面での噴射面積をＳ２ｗ、
   下側の潤滑ヘッダーから噴射される潤滑油の噴射流域のうち、金属帯板のドライブサイド側の外側における金属帯板の通板高さの面での噴射面積をＳ２ｄ、
   とそれぞれ定義し、
   さらに、ワークサイド外側において、上側の前記噴射面積Ｓ１ｗの領域と、下側の前記噴射面積Ｓ２ｗの領域とが重なる領域の面積をＳ３ｗ、
   ドライブサイド外側において、上側の前記噴射面積Ｓ１ｄの領域と、下側の前記噴射面積Ｓ２ｄの領域とが重なる領域の面積をＳ３ｄ、
   とし、
   各噴射面積に対する重なり面積の比Ｒ１ｗ、Ｒ１ｄ、Ｒ２ｗ、Ｒ２ｄを、
   Ｒ１ｗ＝Ｓ３ｗ／Ｓ１ｗ×１００（％）
   Ｒ１ｄ＝Ｓ３ｄ／Ｓ１ｄ×１００（％）
   Ｒ２ｗ＝Ｓ３ｗ／Ｓ２ｗ×１００（％）
   Ｒ２ｄ＝Ｓ３ｄ／Ｓ２ｄ×１００（％）
   として、これらの比Ｒ１ｗ、Ｒ１ｄ、Ｒ２ｗ、Ｒ２ｄのうち、最も大きい比の値が５０％以下となるように、前記各潤滑ヘッダーが配設されていることを特徴とする冷間圧延機の潤滑油供給設備。
2. 請求項１に記載の冷間圧延機の潤滑油供給設備において、
   各潤滑ヘッダーを、上側の潤滑ヘッダーの位置と下側の潤滑ヘッダーの位置とが圧延方向にずれるように設置した冷間圧延機の潤滑油供給設備。
3. 請求項２に記載の冷間圧延機の潤滑油供給設備において，
   上側の潤滑ヘッダーノズルの噴射方向中心を通る線が圧延方向に対し直交する鉛直面に対してなす角度をα１、
   下側の潤滑ヘッダーノズルの噴射方向中心を通る線が圧延方向に対し直交する鉛直面に対してなす角度をα２、
   各潤滑ヘッダーノズルからの噴射流域の圧延方向への広がり角度をθとし、
   前記各角度α１、α２を、圧延方向の側及びそれに対して反対の側に、それぞれ前記広がり角度θの１／２以内とした冷間圧延機の潤滑油供給設備。
4. 請求項１もしくは請求項２に記載の冷間圧延機の潤滑油供給設備において、
   上下の潤滑ヘッダーを、そのノズルからの噴射方向が、金属帯板の圧延方向に対して反対方向に向くように傾け、かつその傾きについて、
   上側の潤滑ヘッダーノズルの噴射方向中心を通る線が圧延方向に対し直交する鉛直面に対してなす角度をα１、
   下側の潤滑ヘッダーノズルの噴射方向中心を通る線が圧延方向に対し直交する鉛直面に対してなす角度をα２、
   各潤滑ヘッダーノズルからの噴射流域の圧延方向への広がり角度をθとし、
   θ／２≦α１
   α１＋θ／２≦６０°、
   θ／２≦α２
   α２＋θ／２≦６０°
   を満たすようにした冷間圧延機の潤滑油供給設備。
5. 請求項１もしくは請求項２に記載の冷間圧延機の潤滑油供給設備において、
   各潤滑ヘッダーノズルからの噴射領域の圧延方向への広がり角度をθとし、
   かつ上下の潤滑ヘッダーのうちのいずれか一方の潤滑ヘッダーについて、その一方の潤滑ヘッダーノズルの噴射方向中心を通る線が圧延方向に対し直交する鉛直面に対してなす角度をαｑとして、その角度αｑを、圧延方向の側及びそれに対して反対の側に、それぞれ前記広がり角度θの１／２以内とし、
   また上下の潤滑ヘッダーのうちの他方の潤滑ヘッダーを、その他方のノズルからの噴射方向が、金属帯板の圧延方向に対して反対方向に向くように傾け、かつその他方のノズルの傾きについて、噴射方向中心を通る線が圧延方向に対し直交する鉛直面に対してなす角度をαｐとして、
   θ／２≦αｐ
   αｐ＋θ／２≦６０°
   を満たすようにした冷間圧延機の潤滑油供給設備。
6. 請求項１〜５のいずれか一の請求項に記載の冷間圧延機の潤滑油供給設備を使用して、金属帯板を冷間圧延するにあたり、
   ノズル１つあたりのガス噴射圧力を、０．００１ＭＰａ以上、１ＭＰａ以下とするとともに、金属帯板の通板速度の値（Ｖ（ｍ／分））に対して潤滑ヘッダーのノズルから供給するガスの圧力の値（Ｐ（ＭＰａ））が１／５０００倍以上となるように、ガスを潤滑油とともに金属帯板の表面に噴射供給しながら冷間圧延することを特徴とする潤滑圧延方法。
   

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