JP2020028892A - 冷間圧延方法 - Google Patents

Abstract

【課題】冷間圧延機のロールスタンドの入側において鋼板表面に潤滑油を供給しながら鋼板を冷間圧延するにあたり、冷間圧延する鋼板の鋼種が変わっても、スリップの発生を確実かつ安定して防止することができ、また特に高張力鋼など、圧下率の増大に伴ってスリップが発生しやすい鋼種を圧延する場合でも、スリップの発生を確実かつ安定して防止し得る冷間圧延方法を提供する。【解決手段】ロールスタンドの出側において鋼板の板速を実測し、出側板速と前記ロールスタンドにおけるワークロールの周速とから先進率ｆｓを求め、求められた先進率ｆｓと圧延荷重Ｐとからワークロールと鋼板との間の摩擦係数μを算出し、先進率ｆｓが、ｆｓ＜０の場合に、先進率ｆｓ≧０となるように摩擦係数μを増加させる。【選択図】図２

Description

本発明は、鋼板を冷間圧延する方法に関するものである。

近年、自動車や建材向けの冷延鋼板としては、より薄手化が望まれており、そのため冷間圧延工程では、従来よりも圧下率を高めて圧延することが望まれるようになっている。
一方、冷間圧延において、ワークロールが被圧延材の鋼板に対して滑って回転する現象、すなわちスリップが発生すれば、鋼板の表面に疵が生じて外観品質を損なったり、また圧延機の板厚制御のためのＡＧＣ制御に誤差が生じて、出側板厚の精度が低下してしまう、などの問題を招く。そのため、スリップが発生することはできるだけ抑えることが必要である。

スリップの程度の指標としては、先進率ｆｓが用いられている。先進率ｆｓは、ワークロールの周速度をＶ_Ｒ、圧延機の出側板速度をＶ_Ｏとして、
ｆｓ＝（Ｖ_Ｏ−Ｖ_Ｒ）／Ｖ_Ｒ
によって与えられる。したがってスリップが発生すれば、先進率が負の値となる。

スリップの指標となる先進率は、圧下率の変化に伴って変化するが、ワークロールと被圧延材の鋼板との間の摩擦係数によって先進率の変化の傾向は異なる。すなわち、摩擦係数が大きい場合には、圧下率の増加に伴って先進率も増加し、一方摩擦係数が低い場合には、その逆に、先進率が低下する傾向を示す。

したがって、摩擦係数が大きい状態で、高圧下率で圧延すれば、スリップが発生しやすくなる。そして各種の鋼のうちでも、高張力鋼（ハイテン）等の高強度を有する鋼を冷間圧延する場合、スリップが発生しやすいことが知られている。なお、摩擦係数が大きすぎれば、圧延荷重の増加や鋼板表面の焼付き疵の発生を招きやすいことも知られている。

ところで、鋼板を冷間圧延するにあたっては、ワークロール表面に対する鋼板の焼き付きを防止するため、圧延機のロールスタンド入側において鋼板表面に潤滑油を供給することが一般的である。その場合、潤滑油供給量（例えば単位時間当たりの潤滑油供給量）によって、鋼板表面とワークロール表面との間の摩擦係数を調整することができる。

鋼板の冷間圧延における潤滑油供給量による摩擦係数の調整に関する技術としては、特許文献１に記載の技術が提案されている。特許文献１では、高速圧延時におけるチャタリングの発生を防止することを目的とし、濃度の異なるエマルション圧延油（潤滑油）の2つの供給系統を設けて、圧延の供給量から摩擦係数と板表面粗さを逆算し、目標摩擦係数を維持するように、高濃度エマルションの供給量を調整することが示されている。

また鋼板の冷間圧延において、潤滑油の制御によってスリップの発生を防止しようとする技術が、特許文献２で提案されている。特許文献２の提案では、ロールバイト入口点における油膜厚さが、先進率、圧延荷重および板面粗さを勘案して定めた必要最小限の厚みとなる量のロールクーラント（潤滑油）を供給しつつ圧延を行うことが示されている。

特開２０１３−０９９７５７号公報 特開平２−１６９１０９号公報

「塑性と加工（日本塑性加工学会誌）」第３６巻 第４１８号 （１９９９５−１１）、p.１２６９〜p.１２７４

前述のように、鋼板の冷間圧延において潤滑油の制御によって摩擦係数を調整しようとする技術は、特許文献１で提案されているが、特許文献１の提案は、チャタリングの発生を防止することを目的としたものであって、スリップの発生防止のための技術ではない。
一方特許文献２の提案は、鋼板の冷間圧延において潤滑油の油膜厚みを制御することによってスリップの発生を防止しようとするものであるが、特許文献２に開示されている技術事項を実施しただけでは、スリップの発生を確実に抑えることは困難であり、スリップ発生防止の技術としては不十分と言わざるを得ない。

ところで、冷間圧延の対象となる鋼板の鋼種としては、普通鋼や高張力鋼など、種々のものがある。そして高張力鋼などの高強度を有する鋼板では、普通鋼と比較してスリップが発生しやすいなど、鋼種によってスリップの発生傾向が異なり、そこで、潤滑油の調整によってスリップの発生を防止しようとする場合、鋼種ごとに適切な条件を設定することが必要であると考えられていた。したがって種々の鋼種の鋼板を冷間圧延する場合、鋼種ごとにスリップ発生防止のための最適な条件を設定、調整しなければならず、そのための手間や管理が煩雑とならざるを得なかったのが実情である。

本発明は以上の事情を背景としてなされたもので、冷間圧延する鋼板の鋼種が変わっても、スリップの発生を確実かつ安定して防止することができ、また特に高張力鋼など、圧下率の増大に伴ってスリップが発生しやすい鋼種を圧延する場合でも、スリップの発生を確実かつ安定して防止し得る冷間圧延方法を提供することを課題としている。

前述の課題を解決するため、各種の鋼板について、圧下率及び摩擦係数とスリップの発生傾向（先進率）との関係を詳細に調べたところ、摩擦係数が小さい場合には、圧下率が増加するにしたがって先進率が小さくなって負の値となりやすく（すなわちスリップが発生しやすく）なるが、その傾向は鋼種を問わず、たとえば普通鋼でも高張力鋼でも同じ傾向を示すことが認識された。このことから、冷間圧延進行中における先進率を実測して、先進率ｆｓと圧延荷重Ｐとから圧延進行中の摩擦係数μを計算によって求めて、先進率ｆｓの値に応じて、ワークロールと鋼板との間の摩擦係数μを調整する（フィードバック制御する）ことによって、鋼種を問わず、スリップの発生を抑え得ることを見出した。

また一方、実験や実績、もしくは計算やシミュレーションによって予め得られている圧下率ｒと先進率ｆｓと摩擦係数μのデータに基づき、摩擦係数μを変化させた場合の、先進率ｆｓと圧下率ｒとの関係ｆｓ＝ｆ(ｒ)を、圧下率ｒを横軸とするとともに先進率ｆｓを縦軸としてグラフ化し、そのグラフにおけるｆｓ＝ｆ(ｒ)を示す曲線群の内、横軸に対して水平な曲線における摩擦係数μを、評価のための基準摩擦係数μ_０とすれば、前述のように冷間圧延進行中における実測した先進率ｆｓと圧延荷重Ｐとから計算によって求めた圧延進行中の摩擦係数μが基準摩擦係数μ_０より小さい場合に、鋼種を問わず、先進率ｆｓが負の値となりやすいこと、すなわちスリップが発生しやすくなることを見出した。逆に言えば、圧延進行中に先進率ｆｓを実測して、圧延進行中の摩擦係数μの値が基準摩擦係数μ_０以上となるように調整する（摩擦係数を増加させる）フィードバック制御を行うことによって、鋼種を問わず、スリップの発生を確実に防止することが可能となることを見出した。

さらに、実際の冷間圧延操業においては、入側板厚や出側板厚、圧下率あるいは鋼種等に応じてワークロールとして異なる径のものに交換することがあるが、同じ摩擦係数でもロール径が小さいほど、先進率ｆｓが小さくなってスリップが発生しやすくなる傾向を示すこと、逆に言えば、同じ摩擦係数でもロール径が大きいほど、先進率ｆｓが大きくなってスリップが発生しにくくなる傾向を示すことを認識している。そこで、使用することが予想される最小径のワークロールに関して、予め実験や実績もしくは計算やシミュレーションによって得られている圧下率ｒと先進率ｆｓと摩擦係数μのデータに基づき、摩擦係数μを変化させた場合の、先進率ｆｓと圧下率ｒとの関係ｆｓ＝ｆ（ｒ）を前記と同様に、圧下率ｒを横軸、先進率ｆｓを縦軸としてグラフ化して、ｆｓ＝ｆ（ｒ）を示す曲線群の内、横軸に対して水平な曲線における摩擦係数μを、基準摩擦係数(最小ロール径基準摩擦係数)μ_０ｐとすれば、実際に使用しているワークロールの径が前記最小径以上の如何なる径であっても、圧延進行中の摩擦係数μの値が最小ロール径基準摩擦係数μ_０ｐ以上となるように摩擦係数μを増加させれば、実際に使用しているロール径にかかわらず、スリップの発生の抑制を確実に抑制し得ることを見出した。

またここで、一般的な冷間圧延操業では、ワークロールの径が最小でφ２９０ｍｍ以上あることが多く、その場合、評価基準摩擦係数μ_０ｐを０．０４２と置くことができ、そこで圧延進行中の摩擦係数μの値が０．０４２以上となるように摩擦係数μを増加させれば、φ２９０ｍｍ以上のワークロールによる冷間圧延では、実際に使用しているワークロールの径にかかわらず、スリップの発生を抑制し得ることを見出した。

さらに、圧延進行中の摩擦係数μの値が前述のような基準摩擦係数μ_０（もしくはμ_０ｐ）よりも小さい場合に先進率ｆｓが負の値となる傾向（スリップが発生しやすくなり傾向）は、圧下率が２０％以上である場合に生じやすいことを見出した。したがって、圧延進行中の摩擦係数μの値が基準摩擦係数μ_０（もしくはμ_０p）以上となるように摩擦係数μを増加させるという前述の制御は、圧延率が２０％以上の場合に行えば、実際上、スリップの発生を有効に抑制し得ると認識した。

そして以上のような本発明者等の新規な知見に基づき、以下に示すような本発明をなすに至ったのである。

すなわち本発明の基本的な態様（第１の態様）の冷間圧延方法は、
冷間圧延機のロールスタンドの入側において鋼板表面に潤滑油を供給しながら鋼板を冷間圧延するにあたり、
前記ロールスタンドの出側において鋼板の板速を実測し、
出側板速と前記ロールスタンドにおけるワークロールの周速とから先進率ｆｓを求め、
求められた先進率ｆｓと圧延荷重Ｐとからワークロールと鋼板との間の摩擦係数μを算出し、
先進率ｆｓが、ｆｓ＜０の場合に、先進率ｆｓ≧０となるように摩擦係数μを増加させることを特徴とするものである。

また本発明の第２の態様の冷間圧延方法は、
前記第１の態様の冷間圧延方法において、
予め得られている圧下率ｒと先進率ｆｓと摩擦係数μのデータに基づき、摩擦係数μを変化させた場合の、先進率ｆｓと圧下率ｒとの関係ｆｓ＝ｆ（ｒ）を、圧下率ｒを横軸とするとともに先進率ｆｓを縦軸としてグラフ化し、ｆｓ＝ｆ（ｒ）を示す曲線群の内、横軸に対して水平な曲線における摩擦係数μを基準摩擦係数μ_０とし、前記算出された摩擦係数μがμ＜μ_０の場合には、先進率ｆｓ≧０となるように摩擦係数μを増加させることを特徴とするものである。

また本発明の第３の態様の冷間圧延方法は、
前記第１の態様の冷間圧延方法において、
予め実際の冷間圧延操業で使用される種々の径のワークロールのうちの最小径を予測しておき、
その最小径のワークロールについて、予め得られている圧下率ｒと先進率ｆｓと摩擦係数μのデータに基づき、摩擦係数μを変化させた場合の、先進率ｆｓと圧下率ｒとの関係ｆｓ＝ｆ（ｒ）を、圧下率ｒを横軸とするとともに先進率ｆｓを縦軸としてグラフ化し、ｆｓ＝ｆ（ｒ）を示す曲線群の内、横軸に対して水平な曲線における摩擦係数μを最小径ロール基準摩擦係数μ_０ｐとし、
実際に使用しているワークロールの径が前記最小径以上のいずれの径であっても、前記算出された摩擦係数μがμ＜μ_０ｐの場合に、先進率ｆｓ≧０となるように摩擦係数μを増加させることを特徴とするものである。

また本発明の第４の態様の冷間圧延方法は、
前記第１の態様の冷間圧延方法において、
前記算出された摩擦係数μがμ＜０．０４２の場合に、先進率ｆｓ≧０となるように摩擦係数μを増加させることを特徴とするものである。

また本発明の第５の態様の冷間圧延方法は、
前記第１〜第4のいずれかの態様の冷間圧延方法において、
圧下率ｒがｒ≧２０％の条件下で、先進率ｆｓ≧０となるように摩擦係数μを増加させることを特徴とするものである。

さらに本発明の第６の態様の冷間圧延方法は、前記第１〜第５のいずれかの態様の冷間圧延方法において、
前記摩擦係数μを増加させるにあたり、ロールスタンドの入側において鋼板表面に供給する潤滑油の供給量を減少させることを特徴とするものである。

また本発明の第７の態様の冷間圧延方法は、前記第１〜第５の態様の冷間圧延方法において、
前記摩擦係数μを増加させるにあたり、ロールスタンドの入側において鋼板表面に供給する潤滑油の濃度を低下させることを特徴とするものである。

本発明によれば、冷間圧延機を用いて、ロールスタンドの入側にて潤滑油を供給しながら鋼板を冷間圧延するにあたり、冷間圧延する鋼板の鋼種が変わっても、スリップの発生を確実かつ安定して防止することができ、また特に高張力鋼など、圧下率の増大に伴ってスリップが発生しやすい鋼種を圧延する場合でも、スリップの発生を確実かつ安定して防止することができる。

本発明の冷間圧延方法が適用される冷間圧延設備の一例の全体構成を示す模式図である。 本発明の冷間圧延方法を実施するための冷間圧延設備における一つの圧延機スタンド及びその制御系統の一例を示す模式図である。 ロール径がφ２９０ｍｍの場合における、普通鋼についての、摩擦係数を変化させた場合の圧下率と先進率との関係の実験結果を示すグラフである。 ロール径がφ２９０ｍｍの場合における、高張力鋼についての、摩擦係数を変化させた場合の圧下率と先進率との関係の実験結果を示すグラフである。 ロール径がφ３５０ｍｍの場合における、普通鋼についての、摩擦係数を変化させた場合の圧下率と先進率との関係の実験結果を示すグラフである。 ロール径がφ３５０ｍｍの場合における、高張力鋼についての、摩擦係数を変化させた場合の圧下率と先進率との関係の実験結果を示すグラフである。 ロール径がφ４８０ｍｍの場合における、普通鋼についての、摩擦係数を変化させた場合の圧下率と先進率との関係の実験結果を示すグラフである。 ロール径がφ４８０ｍｍの場合における、高張力鋼についての、摩擦係数を変化させた場合の圧下率と先進率との関係の実験結果を示すグラフである。 先進率ｆｓと圧下率ｒとの関係ｆｓ＝ｆ(ｒ)を示す曲線群の内、横軸に対して水平な曲線を説明するためのグラフである。 実施例１で用いた冷間圧延機を示す模式図である。

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には、本発明の冷間圧延方法を適用する冷間圧延設備の例を模式的に示す。
図１の例では、鋼板２を連続的に冷間圧延するための、タンデム冷間圧延用の複数基、例えば５基のロールスタンドＦ_１〜Ｆ_５を直列状に配列した冷間圧延設備１を示している。各ロールスタンドＦ_１〜Ｆ_５は、それぞれ上下のワークロール３Ａ、３Ｂと上下のバックアップロール４Ａ、４Ｂとを有する４重式圧延機（４Ｈｉミル）で構成されている。そして各ロールスタンドＦ_１〜Ｆ_５の入側には、鋼板２の上下の板面に潤滑油を供給するための潤滑油供給装置６Ａ、６Ｂが配設されている。これらの潤滑油供給装置６Ａ、６Ｂは、例えば潤滑油原液を水等によってエマルションとした状態で鋼板２の板面に向けて、各ロールスタンドＦ_１〜Ｆ_５における入側ロールバイトに近い位置で噴射するノズルによって構成される。ここまで説明した構成は、従来の一般的な冷間圧延設備と同様である。

以上のような図１に示される第１の実施形態の冷間圧延設備によって鋼板２を冷間圧延するにあたっては、図１の左方から被圧延材として鋼板２が第１段目ロールスタンドＦ_１に向けて連続的に送給されて、各ロールスタンドＦ_１〜Ｆ_５の上下のワークロール３Ａ、３Ｂ間を順次通過することにより、所定の圧下率で順次圧下が加えられて減厚され、最終的に第５段目ロールスタンド(最終スタンド) Ｆ_５を出て、所定の冷延板製品となる。

ここで、各ロールスタンドＦ_１〜Ｆ_５の入側では、潤滑油供給装置（ノズル）６Ａ、６Ｂから鋼板２の表面に、例えばエマルションの状態で潤滑油が供給されて、鋼板２とワークロール３Ａ、３Ｂとの間の潤滑がなされる。

各ロールスタンドＦ_１〜Ｆ_５のうち、いずれか１以上のロールスタンドにおいては、ワークロールと鋼板との間の摩擦係数μの調整を、フィードバック制御によって行う。そこで、このような調整を行うロールスタンドをＦｎとし、そのロールスタンドＦｎにおける摩擦係数調整のための構成の一例を図２に示す。

図２において、ロールスタンドＦｎには、圧下率やロール回転周速度Ｖ_Ｒ等の設定および制御を行うための圧延条件設定・制御装置８が設けられている。この圧延条件設定・制御装置８は、ＡＧＣ制御部などを含む、従来の一般的な圧延条件設定・制御装置と同様であればよい。なおこの圧延条件設定・制御装置８からは、ロール回転周速度Ｖ_Ｒについての信号、圧延荷重Ｐについての信号、圧下率ｒについての信号が出力されるようになっている。

そしてロールスタンドＦｎの上下のワークロール３Ａ、３Ｂにおけるロールバイトの入側の上下に、潤滑油供給装置（ノズル）６Ａ、６Ｂが配設されていて、例えばエマルションの状態で潤滑油が鋼板２の上下両面に供給されるようなっている。潤滑油エマルションは、例えばタンクなどの供給源１０から、圧送用ポンプ１２、および潤滑油量調整弁１４を経て各潤滑油供給装置６Ａ、６Ｂに送られ、鋼板２の上下両面に噴射、供給される。ここで、その潤滑油供給量は、潤滑油量制御部１６によって制御される。

一方、ロールスタンドＦｎの出側には、圧延された鋼板２の板速（出側速度）を検出するための板速計１８が配設されており、圧延進行中に出側板速Ｖ_Ｏを連続的に測定し、その出側板速Ｖ_Ｏについての信号を、連続的に出力するようになっている。

板速計１８からの出側板速Ｖ_Ｏの信号は、圧延制御装置８からのワークロール周速度Ｖ_Ｒについての信号とともに、先進率演算装置２０に与えられ、先進率ｆｓが、
ｆｓ＝（Ｖ_Ｏ−Ｖ_Ｒ）／Ｖ_Ｒ
によって算出される。先進率演算装置２０で算出された先進率ｆｓについての信号は、摩擦係数演算部２２および潤滑油量制御部１６に与えられる。

摩擦係数演算部２２においては、先進率ｆｓおよび圧延荷重Ｐ等の圧延情報に基づいて、その時点での摩擦係数μを算出する。
摩擦係数μを求める手法は特に限定されるものではないが、例えば非特許文献１のｐ１２７０に記載されている手法によって求めることができる。

すなわち、式（１）に示すＨｉｌｌの圧延荷重式から求められた変形抵抗式、および式（２）に示すＢｌａｎｄ＆Ｆｏｒｄの先進率式を用いて、先進率ｆｓおよび圧延荷重Ｐから逆算することによって摩擦係数μを求めることができる。

但し、式（１）、式（２）において、Ｒｅ（扁平ロール半径）は、圧延時の圧延荷重によって扁平したロールの半径であって、次の式（３）によって求められる値である。

なお、（１）式〜（３）式における各記号の定義は次の通りである、
ｆｓ：先進率、μ：摩擦係数、Ｐ：圧延荷重、Ｋ_ｅ：変形抵抗、σ_ｂ：後方張力、σ_ｆ：前方張力、Ｒｅ：扁平ロール半径、Ｈ：入側板厚、ｈ：出側板厚、ｒ：圧下率、ν：ポアソン比、Ｅ：ヤング率、ｂ：板幅、Ｒ：ロール半径

このようにして、摩擦係数演算部２２において求められた、その時点での摩擦係数μについての信号は、圧下率ｒについての信号および先進率ｆｓについての信号とともに、潤滑油量制御部１６に与えられる。
潤滑油量制御部１６は、基本的には、先進率ｆｓがｆｓ＜０の場合の場合に、先進率ｆｓがｆｓ≧０となるように、例えば潤滑油供給装置６Ａ、６Ｂから供給する潤滑油量を減少させる制御を行って、摩擦係数μを増加させればよい。

ここで、潤滑油量制御部１６における制御の具体的態様としては、次のＡもしくはＢ、あるいはＣのうちのいずれかの制御態様を適用することが望ましい。

Ａ：実験やこれまでの冷間圧延操業の実績、もしくは計算やシミュレーションによって、圧下率ｒと先進率ｆｓと摩擦係数μのデータの相関関係を調べておく。そして、摩擦係数μを変化させた場合の、先進率ｆｓと圧下率ｒとの関係ｆｓ＝ｆ（ｒ）を、圧下率ｒを横軸とするとともに先進率ｆｓを縦軸としてグラフ化しておく。そのグラフにおけるｆｓ＝ｆ（ｒ）を示す曲線群の内、横軸に対して水平な曲線における摩擦係数μを基準摩擦係数μ_０とする。そして前述のように式（１）〜式（３）から算出された摩擦係数μがμ＜μ_０の場合には、先進率ｆｓ≧０となるように、潤滑油量を減少させる制御を行って、摩擦係数μを増加させる。

Ｂ：実際の冷間圧延操業においては、入側板厚や出側板厚、圧下率あるいは鋼種等に応じてワークロールとして異なる径のものに交換することがある。この場合、既に述べたように（また後述する実験結果に示すように）、同じ摩擦係数でもロール径が小さいほど、先進率ｆｓが小さくなってスリップが発生しやすくなる傾向を示すこと、逆に言えば、同じ摩擦係数でもロール径が大きいほど、先進率ｆｓが大きくなってスリップが発生しにくくなる傾向を示すことを認識している。
そこで、予め実際の冷間圧延操業で使用される種々の径のワークロールのうちの最小径を予測しておき、その最小径のワークロールに関して、前記Aの制御態様の場合と同様に、実験やこれまでの冷間圧延操業の実績、もしくは計算やシミュレーションによって、圧下率ｒと先進率ｆｓと摩擦係数μのデータの相関関係を調べておく。そして、最小径のワークロールについて、摩擦係数μを変化させた場合の、先進率ｆｓと圧下率ｒとの関係ｆｓ＝ｆ（ｒ）を、圧下率ｒを横軸、先進率ｆｓを縦軸としてグラフ化しておき、そのグラフにおけるｆｓ＝ｆ（ｒ）を示す曲線群の内、横軸に対して水平な曲線における摩擦係数μを、最小径ロール基準摩擦係数μ_０ｐとする。そして、実際に使用しているワークロールの径の如何にかかわらず（すなわち実際に使用しているワークロールの径が前記最小径以上のどのような径であっても）、前述のように式（１）〜式（３）から算出された摩擦係数μがμ＜μ_０ｐの場合には、先進率ｆｓ≧０となるように、潤滑油量を減少させる制御を行って、摩擦係数μを増加させる。

Ｃ：基準摩擦係数μ_０を０．０４２と定めておき、前述のように式（１）〜式（３）から算出された摩擦係数μがμ＜０．０４２の場合に、先進率ｆｓ≧０となるように、潤滑油量を減少させる制御を行って、摩擦係数μを増加させる。なおこの制御態様Cも、実際に使用しているワークロールの径の如何にかかわらず（すなわち実際に使用しているワークロールの径がどのような径であっても）、算出された摩擦係数μがμ＜０．０４２の場合には、先進率ｆｓ≧０となるように、潤滑油量を減少させる制御を行う。

以上のような各制御態様Ａ、もしくはＢ、またはＣを適用することが、スリップの抑制に有効であることは、本発明者等の次のような実験によって見出されたことである。その実験について、次に説明する。

普通鋼もしくは高張力鋼を、種々のロール径のワークロールによって冷間圧延するにあたって、式（１）〜式（３）によって計算した先進率ｆｓに及ぼす圧下率ｒと摩擦係数μの影響を調べた結果を、各摩擦係数μの値ごとに、圧下率ｒを横軸、先進率ｆｓを縦軸としてグラフ化して、図３〜図８に示す。なお普通鋼としてはＳＰＣＣ、高張力鋼としては９８０ＭＰａ級高張力鋼（ＤＰ鋼）を用いた。

図３は、ロール径がφ２９０ｍｍの場合についての普通鋼の例を示し、図４は同じくロール径がφ２９０ｍｍの場合の高張力鋼の例を示し、いずれも摩擦係数μは０．０３０、０．０４２、０．０５０、０．０６０の４段階で変化させた。
図５は、ロール径がφ３５０ｍｍの場合についての普通鋼の例を示し、図６は同じくロール径がφ３５０ｍｍの場合の高張力鋼の例を示し、いずれも摩擦係数μは０．０３０、０．０４２、０．０５０、０．０６０の４段階で変化させた。
図７は、ロール径がφ４８０ｍｍの場合についての普通鋼の例を示し、図８は同じくロール径がφ４８０ｍｍの場合の高張力鋼の例を示し、いずれも摩擦係数μは０．０２０、０．０３１、０．０５０、０．０６０の４段階で変化させた。

これらの実験結果について検討すれば、まずロール径がφ２９０ｍｍでは、図3に示す普通鋼の場合と図４に示す高張力鋼の場合のいずれにおいても、先進率ｆｓと圧下率ｒとの関係ｆｓ＝ｆ（ｒ）を示す曲線は、摩擦係数μが０．０４２の場合に、先進率ｆｓ＞０の領域内で実質的に水平となること、言い換えれば先進率ｆｓの値が圧下率ｒの値によらずに、ｆｓ＞０の領域内でほぼ一定となることが分かる。これに対して、摩擦係数μ＜０．０４２では、鋼種によらず、圧下率ｒが大きくなるにつれて先進率ｆｓが低下すること、そして特に圧下率ｒ≧２０％の領域では、図3に示す普通鋼の場合と図４に示す高張力鋼の場合のいずれにおいても先進率ｆｓが負になること(スリップが発生すること）が読み取れる。

次にロール径がφ３５０ｍｍでは、図５に示す普通鋼の場合と図６に示す高張力鋼の場合のいずれにおいても、先進率ｆｓと圧下率ｒとの関係ｆｓ＝ｆ（ｒ）を示す曲線は、摩擦係数μが０．０３７の場合には、先進率ｆｓ＞０の領域内で実質的に水平となること、言い換えれば先進率ｆｓの値が圧下率ｒの値によらずに、ｆｓ＞０の領域内でほぼ一定となることが分かる。これに対して、摩擦係数μ＜０．０３７では、鋼種によらず、圧下率ｒが大きくなるにつれて先進率ｆｓが低下すること、そして特に圧下率ｒ≧２０％の領域では、図５に示す普通鋼の場合と図６に示す高張力鋼の場合のいずれにおいても先進率ｆｓが負になること(スリップが発生すること）が読み取れる。

さらにロール径がφ４８０ｍｍでは、図７に示す普通鋼の場合と図８に示す高張力鋼の場合のいずれにおいても、先進率ｆｓと圧下率ｒとの関係ｆｓ＝ｆ（ｒ）を示す曲線は、摩擦係数μが０．０３１の場合には、先進率ｆｓ＞０の領域内で実質的に水平となること、言い換えれば先進率ｆｓの値が圧下率ｒの値によらずに、ｆｓ＞０の領域内でほぼ一定となることが分かる。これに対して、摩擦係数μ＜０．０３１では、鋼種によらず、圧下率ｒが大きくなるにつれて先進率ｆｓが低下すること、そして特に圧下率ｒ≧２０％の領域では、図７に示す普通鋼の場合と図８に示す高張力鋼の場合のいずれにおいても先進率ｆｓが負になること(スリップが発生すること）が読み取れる。

これらの結果から、いずれのロール径の場合も、前記制御態様Ａとして記載したように、各摩擦係数μごとに圧下率ｒを横軸とするとともに先進率ｆｓを縦軸としてグラフ化したｆｓ＝ｆ（ｒ）を示す曲線群の内、横軸に対して実質的に水平な曲線における摩擦係数μを基準摩擦係数μ_０とすれば、冷間圧延進行中に算出した摩擦係数μがその基準摩擦係数μ_０より小さい場合に、摩擦係数μが増加する方向に制御する（例えば潤滑油量を減少させる）ことによって、普通鋼と高張力鋼のいずれでも、先進率ｆｓを増加させて、ｆｓを０（ゼロ）もしくは正の値とする（すなわちスリップ発生を防止する）ことが可能となることが分かる。

但し、図３〜図８に示す結果から、いずれの鋼種、いずれのロール径の場合も、冷間圧延進行中に算出した摩擦係数μがその基準摩擦係数μ_０より小さくなって先進率μが負の値となる傾向は、圧下率が２０％以上の場合に生じること、したがって圧下率が２０％より小さい場合には、上記のような制御を行わなくても、先進率μが負の値となってスリップが発生することを回避し得ることが分かる。このことから、スリップ発生防止のために摩擦係数μを増加させる制御は、いずれの鋼種、いずれのロール径の場合も、圧下率が２０％以上の場合に適用すれば足りることになる。

以上のように、鋼種を問わず、同じ制御態様でスリップの発生を防止し得ることは、本発明者等が初めて見出したことであり、制御の容易化に大きく貢献することができる。

以上のところにおいて、基準摩擦係数μ_０を規定するための実質的に水平な曲線（圧下率ｒを横軸とするとともに先進率ｆｓを縦軸としてグラフ化したｆｓ＝ｆ（ｒ）を示す曲線群の内、横軸に対して実質的に水平な曲線）とは、厳密に水平である必要はなく、水平線に対して若干の許容誤差範囲内のほぼ水平な曲線であればよいことを意味する。その点について図９を参照して次に説明する。

図9に模式的に示しているように、圧下率ｒを横軸とするとともに先進率ｆｓを縦軸としたグラフにおいて、ｆｓ＝ｆ（ｒ）を示すある曲線の、圧下率が１０〜３０％の範囲内における、先進率ｆｓの最大値をｆｓ_max、最小値をｆｓ_min、平均値をｆｓ_aveとする。すなわち、
ｆｓ_ave＝（ｆｓ_max＋ｆｓ_min）／２
とする。
そして、
ｆｓ_max−ｆｓ_ave＜＋０．０８％
でかつ
ｆｓ_min−ｆｓ_ave＜−０．０８％
の範囲内にある場合を、前記曲線が水平であるとみなすこととする。言い換えれば、圧下率が１０〜３０％の範囲内における、先進率ｆｓの最大値ｆｓ_max、最小値ｆｓ_minとの差Δｆｓ＝ｆｓ_max−ｆｓ_minが、±０．０８％内の範囲内にある場合を、前記曲線が水平であるとみなすこととする。
ちなみに、上記のΔｆｓ＝ｆｓ_max−ｆｓ_minが、±０．０８％内の範囲を、図３〜図8に記載した各鋼種、各ロール径のグラフ中に付記している。

ところで、実際の冷間圧延操業においては、入側板厚や出側板厚、圧下率あるいは鋼種等に応じてワークロールを異なる径のものに交換することがある。
ここで、普通鋼についての図３、図５、図７の比較、並びに高張力鋼についての図４、図６、図８の比較から、ロール径が小さいほど、先進率ｆｓが小さくなってスリップが発生しやすくなる傾向を示すこと、逆に言えば、同じ摩擦係数でもロール径が大きいほど、先進率ｆｓが大きくなってスリップが発生しにくくなる傾向を示すことが分かる。そしてまた、各グラフ上でｆｓ＝ｆ（ｒ）を示す曲線群の内、横軸に対して水平な曲線における摩擦係数（基準摩擦係数μ_０）も、ロール径が大きいほど大きくなることが分かる。
このことから、前述の制御態様Ｂに示したように、予め実際の冷間圧延操業で使用される種々の径のワークロールのうちの最小径を予測しておき、その最小径のワークロールについての基準摩擦係数μを求めて、その値（最小径ロール基準摩擦係数μ_０p）を基準として、実際に使用しているワークロールの径の如何にかかわらず（すなわち実際に使用しているワークロールの径がどのような径であっても）、式（１）〜式（３）から算出された摩擦係数μがμ＜μ_０ｐの場合に、先進率ｆｓ≧０となるように、潤滑油量を減少させる制御を行って、摩擦係数μを増加させてもよい。

具体的には、使用されることが想定される最小径のワークロールに関して、実験やこれまでの冷間圧延操業の実績、もしくは計算やシミュレーションによって、圧下率ｒと先進率ｆｓと摩擦係数μのデータの相関関係を調べておき、摩擦係数μを変化させた場合の、先進率ｆｓと圧下率ｒとの関係ｆｓ＝ｆ（ｒ）を、圧下率ｒを横軸、先進率ｆｓを縦軸としてグラフ化して、そのグラフにおけるｆｓ＝ｆ（ｒ）を示す曲線群の内、横軸に対して実質的に水平な曲線における摩擦係数を最小径ロール基準摩擦係数μ_０ｐとする。そして、実際に使用しているワークロールの径の如何にかかわらず式（１）〜式（３）から算出された摩擦係数μがμ＜μ_０ｐの場合に、先進率ｆｓ≧０となるように、潤滑油量を減少させる制御を行って、摩擦係数μを増加させればよく、これによって、実際に使用しているワークロールの径の如何にかかわらずスリップの発生を防止することができる。

このように制御態様Ｂによる場合、使用することが予想される最小ロール径以上の径のロールであれば、ロール径が変化しても同じ態様で制御を行えばよく、したがってスリップ発生防止のための制御がより簡素化される。

なお上記の制御態様Ｂの場合も、スリップ発生防止のために摩擦係数μを増加させる制御は、いずれの鋼種、いずれのロール径の場合も、圧下率が２０％以上の場合に適用すれば足りる。

さらに、一般的な普通鋼や高張力鋼の冷間圧延操業においては、ロール径が最小でφ２９０ｍｍであることが多い。そして、ロール径がφ２９０ｍｍである場合は、図３、図４に示しているように、鋼種を問わず、圧下率ｒを横軸、先進率ｆｓを縦軸とするグラフにおけるｆｓ＝ｆ（ｒ）を示す曲線群の内、横軸に対して実質的に水平な曲線における摩擦係数は０．０４２となる。そこで、制御態様Ｃとして示したように、その０．０４２の値を基準摩擦係数として、実際に使用しているワークロールの径の如何にかかわらず、式（１）〜式（３）から算出された摩擦係数μがμ＜０．０４２の場合に、先進率ｆｓ≧０となるように、潤滑油量を減少させる制御を行って、摩擦係数μを増加させてもよい。これによって、ロール径が最小でφ２９０ｍｍであるような一般的な冷間圧延操業では、ロール径の如何にかかわらず、スリップの発生を防止することができる。

このように制御態様Ｃによる場合、最小ロール径がφ２９０ｍｍ程度であるような一般的な冷間圧延操業では、ロール径が変化しても同じ態様で制御を行えばよく、したがってスリップ発生防止のための制御がより一層簡素化される。

なお上記の制御態様Ｃの場合も、スリップ発生防止のために摩擦係数μを増加させる制御は、いずれの鋼種、いずれのロール径の場合も、圧下率が２０％以上の場合に適用すれば足りる。

なお摩擦係数μを増加させる方向に制御する（例えば潤滑油量を減少させる）場合、制御態様Ａでは摩擦係数μがμ≧μ_０となるように制御することが望ましく、また制御態様Ｂの場合はμ≧μ_０ｐとなるように制御することが望ましく、さらに制御態様Ｃの場合はμ≧０．０４２となるように制御することが望ましいが、過剰に摩擦係数を増加させれば、圧延荷重が過大となって、圧延制御が困難となったり、焼き付きが生じたりするおそれがある。そこで、摩擦係数を増加させる場合の摩擦係数値の上限は、およそ０．０６とすることが望ましい。

なお上記の説明では、摩擦係数を、潤滑油の供給量によって制御することとしているが、供給量ではなく、供給する潤滑油の濃度を変えることによっても、摩擦係数を制御することができる。すなわち、一般に同じ潤滑油原液を用いたエマルションであれば、鋼板に供給する潤滑油エマルションにおける原液濃度が低いほど摩擦係数は大きくなる。そこで、供給する潤滑油エマルションの原液濃度を変えることによって、摩擦係数を調整することができる。
具体的な手法としては、例えば潤滑油供給装置として、原液濃度の異なる潤滑油エマルションを供給する２以上のノズルを設置しておき、実際に鋼板に供給するノズルを、前述のような制御態様にしたがって切り替える手法がある。あるいは、潤滑油供給装置（ノズル）の上流に、原液濃度の異なる潤滑油エマルションを供給する２以上の潤滑油供給経路を設けておき、前述のような制御態様にしたがってノズルに供給する潤滑油供給経路を切り替える手法がある。
なお、潤滑油の供給量と濃度との両者を変えることによって摩擦係数を制御してもよいことはもちろんである。

ここで、潤滑油の制御による摩擦係数の調整を、複数スタンドのタンデム冷間圧延設備に適用する場合、全てのロールスタンドに適用することが最も望ましいが、要はいずれか１以上のロールスタンドに適用すればよい。その場合において、どのロールスタンドに適用するかは、２０％以上の圧下率となるスタンド、あるいは過去の実績等からスリップが生じやすいと推定されるスタンドを選択して適用すればよい。

なお図１に示した冷間圧延設備では、５基のロールスタンドＦ_１〜Ｆ_５を配列した冷間圧延設備として示しているが、ロールスタンドの数は５基に限らず、要は２基以上の複数基であればよい。

さらに、上記の各例では、４重式圧延機（４Ｈｉミル）を使用したものとして示しているが、６重式圧延機（６Ｈｉミル）を使用する場合にも、前記と同様に適用し得ることはもちろんである。

さらに、本発明の方法が適用される鋼種、成分組成は特に限定されないが、通常は成分組成（質量％）として、例えばＣ：０．０２〜０．１５％、Ｍｎ：０．９〜２．７％，Ｓｉ：０．２〜１．７％，Ａｌ：０．００５〜３％を必須成分として含有し、不純物のＰ：０．１％以下、Ｓ：０．０５％以下の鋼を含むものとする。

また本明細書において、普通鋼とは、冷延鋼板での強度レベルとして引張強さＴＳが２７０ＭＰa〜３９０ＭＰaのものであり、高張力鋼とは、冷延鋼板での強度レベルとして引張強さＴＳが３９０ＭＰa以上のものである。

次に、本発明の方法の実施例について、比較例とともに説明する。

＜実施例１＞
この実施例１は、ワークロール径がφ２９０ｍｍの１スタンドの４重式冷間圧延機（４Ｈｉミル）を用いて、９８０ＭＰａ級高張力鋼を試験材鋼板として、実験的に冷間コイル圧延を行ったモデル実験例である。
すなわち、図１０に示しているように、４段圧延機（４Ｈｉミル）からなる１スタンドのロールスタンドＦの入側に、２対の潤滑油供給ノズル６１Ａ、６１Ｂ；６２Ａ、６２Ｂを設置して、冷間圧延を行った。２対のノズルのうち、一対のノズル６１Ａ、６１Ｂは、高濃度（本例では原液濃度２．０％）の潤滑油エマルションを供給するノズルとし、他の一対のノズル６２Ａ、６２Ｂ６１Ｂは、低濃度（本例では原液濃度１．０％）の潤滑油エマルションを供給するノズルとした。
そして摩擦係数μが０．０３８，０．０４２となるように式（１）〜式（３）を用いて圧延条件を決定し、圧下率を１５％と２５％の２水準とした。この圧延条件において高濃度側のノズル６１Ａ、６１Ｂにより原液濃度２．０％の潤滑油エマルションを供給しながら冷間圧延した。なお潤滑油エマルションの鋼板表面への供給量は、４Ｌ／ｍｉｎ、６Ｌ／ｍｉｎの２水準とした。
各条件における先進率およびスリップ発生の有無を調べた。その結果を、表１の左側の「調整前」の欄に示す。

表１の「調整前」の欄に示すように、摩擦係数μが０．０４２の場合には、どの圧下率でもスリップを起こすことなく圧延ができた。
一方、摩擦係数μが０．０３８でも圧下率が１５％の場合にはスリップは発生しなかったが、圧下率が２５％の場合にはスリップが発生した。

さらに、上記のようにスリップが発生した圧下率２５％、潤滑油エマルション濃度２．０％、潤滑油量６Ｌ／ｍｉｎ、摩擦係数０．０３８のケースにおいて、潤滑油エマルション濃度および摩擦係数以外の圧延条件は維持しながら、潤滑油エマルション供給ノズルを高濃度側のノズル６１Ａ、６１Ｂから低濃度側のノズル６１Ａ、６１Ｂに切り替え、原液濃度１．０％の潤滑油エマルションを、６Ｌ／ｍｉｎの供給量で供給しながら冷間圧延した。
このケースについて、前記と同様に先進率およびスリップ発生の有無を調べた。その結果を、表１の右側の「調整後」の欄に示す。
この場合、潤滑油エマルションの濃度を２．０％から１．０％に切り替えることにより、摩擦係数μは０．０５１に上昇して、先進率は正の値となり、スリップは抑制された。

＜実施例２＞
この実施例２は、実機５スタンドタンデム冷間圧延機によって、普通鋼と９８０ＭＰａ級高張力鋼を試験材として実機試験を行った例である。鋼板の初期厚み（元厚）は普通鋼と９８０ＭＰａ級高張力鋼でそれぞれ、２.７ｍｍと２．５ｍｍであり、５スタンドにより最終的にそれぞれ０．４０４ｍｍと１．２７ｍｍまで冷間圧延するものとした。
普通鋼、高張力鋼についての、その他の圧延条件について、それぞれ表２、表３に示す。

５スタンドのうち第４段目のスタンド（ワークロール径はφ２９０ｍｍ）の入側に、実施例１で説明した図１０に示しているように、２対の潤滑油供給ノズル６１Ａ、６１Ｂ；６２Ａ、６２Ｂを設置して、タンデム冷間圧延を行った。２対のノズルのうち、一対のノズル６１Ａ、６１Ｂは、高濃度（本例では原液濃度２．０％）の潤滑油エマルションを供給するノズルとし、他の一対のノズル６２Ａ、６２Ｂ６１Ｂは、低濃度（本例では原液濃度１．０％）の潤滑油エマルションを供給するノズルとし、潤滑油濃度の切り替えを行うようにした。なお第４段目スタンド以外のスタンドでは、エマルション濃度は１．０％で固定した。各潤滑油エマルション供給量は、２００Ｌ／ｍｉｎとした。

第４段目スタンドの入側において、高濃度側のノズル６１Ａ、６１Ｂを用いて濃度２．０％の潤滑油エマルションを供給しながら、普通鋼および高張力鋼をそれぞれタンデム冷間圧延した。その結果を表４、表５の左側の「制御前」の欄に示す。
さらに第４段目スタンドの入側のノズルを、低濃度側のノズル６２Ａ、６２Ｂに切り替え、濃度１．０％の潤滑油エマルションを供給しながら、普通鋼および高張力鋼をそれぞれタンデム冷間圧延した。第４段目スタンド出側における先進率、スリップ発生状況を調べた結果を、表４、表５の右側の「制御後」の欄に示す。

表４、表５に示すように、濃度２．０％の潤滑油エマルションを供給してタンデム冷間圧延を行った場合、摩擦係数μは、普通鋼と９８０ＭＰａ級高張力鋼のいずれにおいても０．０４２より小さい値であって、先進率が負の値となり、スリップが発生することが確認された。
そこで、供給する潤滑油エマルションの濃度を２．０％から１．０％に低下させた結果、普通鋼と９８０ＭＰａ級高張力鋼のいずれにおいても、摩擦係数μが０．０４２以上に増加してスリップの発生はなくなった。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、これらの実施形態は、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。

２ 鋼板
３Ａ、３Ｂ ワークロール
６Ａ、６Ｂ 潤滑油供給装置６Ａ、６Ｂ
Ｆ_１〜Ｆ_５ ロールスタンド

Claims (7)

1. 冷間圧延機のロールスタンドの入側において鋼板表面に潤滑油を供給しながら鋼板を冷間圧延するにあたり、
   前記ロールスタンドの出側において鋼板の板速を実測し、
   出側板速と前記ロールスタンドにおけるワークロールの周速とから先進率ｆｓを求め、
   求められた先進率ｆｓと圧延荷重Ｐとからワークロールと鋼板との間の摩擦係数μを算出し、
   先進率ｆｓが、ｆｓ＜０の場合に、先進率ｆｓ≧０となるように摩擦係数μを増加させることを特徴とする冷間圧延方法。
2. 請求項１に記載の冷間圧延方法において、
   予め得られている圧下率ｒと先進率ｆｓと摩擦係数μのデータに基づき、摩擦係数μを変化させた場合の、先進率ｆｓと圧下率ｒとの関係ｆｓ＝ｆ（ｒ）を、圧下率ｒを横軸とするとともに先進率ｆｓを縦軸としてグラフ化し、ｆｓ＝ｆ（ｒ）を示す曲線群の内、横軸に対して水平な曲線における摩擦係数μを基準摩擦係数μ_０とし、前記算出された摩擦係数μがμ＜μ_０の場合には、先進率ｆｓ≧０となるように摩擦係数μを増加させることを特徴とする冷間圧延方法。
3. 請求項１に記載の冷間圧延方法において、
   予め実際の冷間圧延操業で使用される種々の径のワークロールのうちの最小径を予測しておき、
   その最小径のワークロールについて、予め得られている圧下率ｒと先進率ｆｓと摩擦係数μのデータに基づき、摩擦係数μを変化させた場合の、先進率ｆｓと圧下率ｒとの関係ｆｓ＝ｆ（ｒ）を、圧下率ｒを横軸とするとともに先進率ｆｓを縦軸としてグラフ化し、ｆｓ＝ｆ（ｒ）を示す曲線群の内、横軸に対して水平な曲線における摩擦係数μを最小径ロール基準摩擦係数μ_０ｐとし、
   実際に使用しているワークロールの径が前記最小径以上のいずれの径であっても、前記算出された摩擦係数μがμ＜_０ｐの場合に、先進率ｆｓ≧０となるように摩擦係数μを増加させることを特徴とする冷間圧延方法。
4. 請求項１に記載の冷間圧延方法において、
   前記算出された摩擦係数μがμ＜０．０４２の場合に、先進率ｆｓ≧０となるように摩擦係数μを増加させることを特徴とする冷間圧延方法。
5. 請求項１〜請求項４のいずれかの請求項に記載の冷間圧延方法において、
   圧下率ｒがｒ≧２０％の条件下で、先進率ｆｓ≧０となるように摩擦係数μを増加させることを特徴とする冷間圧延方法。
6. 請求項１〜請求項５のいずれかの請求項に記載の冷間圧延方法において、
   前記摩擦係数μを増加させるにあたり、ロールスタンドの入側において鋼板表面に供給する潤滑油の供給量を減少させることを特徴とする冷間圧延方法。
7. 請求項１〜請求項５のいずれかの請求項に記載の冷間圧延方法において、
   前記摩擦係数μを増加させるにあたり、ロールスタンドの入側において鋼板表面に供給する潤滑油の濃度を低下させることを特徴とする冷間圧延方法。

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