JP3090032B2 - ステンレス鋼帯の冷間圧延方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ステンレス鋼帯を
冷間圧延する方法に係わり、さらに詳しくは、圧延油と
して水中油型エマルション圧延油を用いて、小径ワーク
ロールを具備した圧延機により高圧延速度で高光沢のス
テンレス鋼帯を製造することのできる冷間圧延方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】冷間圧延されたステンレス鋼帯には、一
般に高い表面光沢が要求される。ステンレス鋼は、変形
抵抗が高く加工硬化し易い。そのため、高い圧延圧力が
得られ、圧延時に鋼帯とワークロール間（以下ロールバ
イトと記す）への圧延油の導入量が少ないワークロール
が小径のセンジミアミルが使用されている。センジミア
ミルでの圧延では、圧延油として低粘度の鉱油を基油と
した不水溶性圧延油（以下ニート油と記す）が主に用い
られている。

【０００３】センジミアミルによる圧延で、ニート油を
用いて高速圧延をおこなうと、圧延時にロールバイト内
に引き込まれる油量が増加し、オイルピットが発生し、
光沢が低下する。

【０００４】ロールバイト内に引き込まれる油量は、ニ
ート油の粘度を下げることにより低減できる。しかし、
粘度を下げると蒸発しやすくなり、引火点も下がり、圧
延中の鋼帯の破断事故時の火花等から簡単に引火し、火
災になる危険性が増す。そのため、粘度は７ｃＳｔ以上
の高粘度のニート油が用いられている。

【０００５】また、水中油型エマルション油も用いられ
ているが、これは水の中に油粒子が存在しており、水が
連続体となっている。したがって、圧延時に鋼帯やロー
ル表面に水中油型エマルション油を吹き付けて油粒子を
付着させるには、吹き付けた際に水の膜を破って油の粒
子を付着させなければならない。このとき、付着量が少
ないと焼き付きが発生する。そのため、付着量を多くす
るために８ｃＳｔ以上の高粘度で、平均粒径が５〜６μ
ｍ程度の比較的大きい粒の水中油型エマルション油を使
用し、光沢度を犠牲にしていた。

【０００６】このように、高粘度で粒径の大きい水中油
型エマルション油を用いた圧延や高粘度のニート油を用
いた圧延で、圧延速度を高めるとロールバイトへの引込
み油量が増加し、油膜厚が厚くなり鋼帯の表面光沢度が
低下する。したがって、センジミアミルによるステンレ
ス鋼帯の圧延で高表面光沢を得るためには、圧延速度を
遅くした圧延が強いられていた。

【０００７】そこで近年、生産性を向上させるため、ワ
ークロール径が大きいタンデムミルでの高光沢圧延が試
みられるようになった。

【０００８】特開平２−１１０１９５号、特開平５−３
０５３２６号の各公報に、タンデムミル用の低粘度圧延
油、特開平４−１１８１０１号、特開平５−７８６９０
号各公報には、高粘度の細粒径水中油型エマルション油
を用いたタンデムミルによる冷間圧延方法が開示されて
いる。しかし、圧延能率の改善は達成できたが、依然セ
ンジミアミルでニート油を用いて圧延した場合と同様の
高光沢度を得ることはできないのが現状である。

【０００９】最近では、センジミアミルよりも生産性が
よく、構造が簡便でかつ形状制御機能の良い、ワークロ
ール径が８０〜１２０ｍｍで、１２段のクラスターミル
が開発され、６００ｍｐｍ以上の高速圧延が試みられて
いる。

【００１０】クラスターミルに圧延油として、低粘度の
鉱油系ニート油を使用した場合には、高速圧延のため冷
却不足および潤滑不足から焼付き疵の発生および鋼帯の
破断事故等による発火による圧延油への着火等の問題が
あった。また、高潤滑性の高粘度ニート油を用いた場合
は、ロールバイトに導入される油量が増し、光沢度の低
下が問題となる。

【００１１】一方、一般の水中油型エマルション油を用
いる場合は、着火事故の問題は解決するが、冷却度が増
すため、鋼帯温度が低下して鋼帯に付着した油原液粘度
が高くなり、油膜が厚くなって十分な光沢が得られない
ばかりでなく、比較的高粘度かつエマルション粒径が大
きいためエマルションの付着が不均一となり、油膜厚が
不均一となる。

【００１２】このように、センジミアミルやクラスター
ミルによる圧延で水中油型エマルション油も用いられて
いた。しかし、粘度が高く、平均粒径の大きい従来の水
中油型エマルション油の使用は、上記問題を有するばか
りでなく、油膜模様の発生原因となっていた。すなわ
ち、圧延中に発生する鋼帯の摩耗粉（１〜２μｍ以下の
微粒子）が、油粒子内に混入して見かけの粘度が増す。
また、水中油型エマルション油中に潤滑性を向上させる
目的で添加されている、反応性の高い脂肪酸等の油性剤
と摩耗粉が反応して金属石鹸が生成される。この金属石
鹸によりさらに高粘度となると共に、乳化が不安定とな
り大きな油粒子となって部分的な濃度も不均一となる。
このように、水中油型エマルション油中の粒子の形態に
ムラが生じると、鋼帯やロール表面への付着ムラとな
る。鋼帯に付着した油は、そのまま圧延されるため、粘
度の高い摩耗粉が混入した油粒子が付着した部分および
大きな粒子が付着した部分は、油膜が厚くなって光沢が
低下する。一方、油膜が薄い部分は光沢がよくなり、前
記光沢が低下した部分と混在して光沢ムラとなる。この
光沢ムラが油模様といわれているものである。

【００１３】高速圧延時の油模様を防止する方法とし
て、特開平２−２７４３０２号公報には圧延直後の鋼帯
表面に圧延油エマルションを噴射し冷却能を高める方法
が示されているが、この方法は圧延速度が４００ｍｐｍ
と比較的低速時には有効であるが、６００ｍｐｍ以上の
高速圧延時には効果がない。

【００１４】このように、小径ワークロールの圧延機に
よるステンレス鋼帯の冷間圧延において、生産性と光沢
度の両者に満足できる圧延方法は見いだされていないの
が現状である。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、小径ワーク
ロールを備えた圧延機によりエマルション圧延油を用い
て圧延する方法において、圧延時に発生する焼付きや油
模様を抑制して、高速圧延により優れた表面光沢を有す
るステンレス鋼帯を製造することができる圧延方法を提
供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、小径ワーク
ロールの圧延機により、水中油型エマルション油を用い
て高速で冷間圧延する際に発生する油模様、光沢度の低
下について種々検討した結果、下記の知見を得た。

【００１７】１）冷間圧延後に鋼帯表面に発生する光沢
度の低い油模様は、白味がかった部と黒い部分からな
り、白くなるのは、白い部分は黒い部分に比べオイルピ
ット面積が大きくなっており、圧延油のロールバイトへ
の引き込み量が多いためである。

【００１８】２）油模様の発生は、ロールバイト入り口
でロールに付着して圧延方向および幅方向へ引き込まれ
る油の量および粘度に起因しており、圧延油原液の粘度
が低いほど、エマルション濃度が高いほど発生し難い。

【００１９】３）使用する圧延原油液の粘度を、４０℃
で７ｃＳｔ以下とし、またエマルションの平均粒径を３
μｍ以下にすると、ロールバイトでの油膜厚による光沢
度の低下や油模様の発生を防止することができると共
に、高速圧延も可能となる。

【００２０】４）圧延油原液の酸価が小さく、エマルシ
ョンの粒径が小さいほど鋼帯表面の油模様の発生を抑制
する効果が大きくなる。

【００２１】本発明例は、このような知見に基づいてな
されたもので、その要旨は、「ロール径が４０〜１３０
ｍｍの小径ワークロールを備えた圧延機で、圧延油原液
と水からなる水中油型エマルション圧延油を使用してス
テンレス鋼帯を冷間圧延する方法であって、圧延油原液
の粘度が４０℃で７ｃＳｔ以下、かつ酸価が３ｍｇＫＯ
Ｈ／ｇ以下であり、圧延油原液の水中油型エマルション
圧延油中の濃度が８重量％以上で、エマルションの最大
粒径が１０μｍ以下およびエマルションの平均粒径が３
μｍ以下であることを特徴とするステンレス鋼帯の冷間
圧延方法」にある。

【００２２】

【発明の実施の形態】ロール径が４０〜１３０ｍｍの小
径ワークロールを備えた圧延機を用いるのは下記の理由
による。

【００２３】ロール径が４０ｍｍ未満では、ロール周速
度が遅くなり生産性が低下すると共に、ロールが撓み圧
延後の鋼帯形状が悪化する。一方１３０ｍｍを超える
と、圧延油粘度を低くしてもロールバイト内への圧延油
の引き込み量が増加し、鋼帯の表面光沢度が低下する。
また、ロールと鋼帯との接触長が大きくなり、滑り長さ
が増して焼付きやすくなる。

【００２４】圧延機としては、通常使用されているワー
クロール直径が６０〜８０ｍｍで２０段のセンジミアミ
ル、ワークロール直径が８０〜１２０で１２段のクラス
ターミルおよびワークロール直径が８０〜１２０ｍｍ程
度で６段のＵＣミル等が使用できる。

【００２５】次ぎに、圧延油原液と水からならる水中油
型エマルション油を圧延油として使用するのは、１）引
火性をなくすることできる、２）高い冷却性が得られ
る、および３）油中水型エマルション油に比べて濃度の
維持、管理が容易である、という理由による。

【００２６】圧延油原液の粘度を４０℃で７ｃＳｔ以下
とするのは、７ｃＳｔを超えると圧延時ロールバイト内
の油膜厚が厚くなり、ニート油で圧延した場合と同様の
高い光沢度が得られないばかりか摩耗粉による油模様が
発生する。また、粘度を低くするのは、圧延時のロール
バイトへの引込み量を少なくし、高速圧延を可能にする
ためである。望ましい粘度は５ｃＳｔ以下である。

【００２７】なお、エマルションとして使用することで
冷却性がよくなり、焼付が発生し難くなるが、２ｃＳｔ
以下になると油膜厚が薄くなり過ぎ焼付が発生し易くな
るため下限は２ｃＳｔとすることが望ましい。

【００２８】なお、粘度を原液で規定するのは、エマル
ションとして鋼帯やロールに供給しても、ロールバイト
に内に引込まれるのは、原液の油滴であり、潤滑性や光
沢度に影響するのは原液であるからである。

【００２９】圧延油原液の粘度を上記範囲にとするため
には４０℃で１．５〜１０ｃＳｔ低粘度の鉱油、合成炭
化水素および比較的粘度や融点の低い合成エステルを使
用することが望ましい。

【００３０】合成エステルとしては、例えばラウリル
酸、パルミチン酸、ミリスチン酸、ステアリン酸、イソ
ステアリン酸、オレイン酸、椰子油脂肪酸、パーム油脂
肪酸等炭素数が１０〜１８の何れかの脂肪酸とメチルア
ルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール、イ
ソプロピルアルコール、ブチルアルコール、イソブチル
アルコール、ヘキシルアルコール、オクチルアルコー
ル、２−エチルヘキシルアルコール、イソステアリルア
ルコール、オレイルアルコールの何れかのアルコールと
のモノエステルで、エステルとしての炭素数が２６以下
のものがある。また、前述の脂肪酸とエチレングリコー
ル、ジエチレングリコール、トリメチロールプロパン
（ＴＭＰ）の何れかとの、モノエステル、およびまたは
ジエステル、トリエステルで、エステルとしての炭素数
が３２以下のものがある。さらには、コハク酸、アジピ
ン酸、アゼライン酸、セバシン酸等の二塩基酸と前述の
アルコールとのジエステルなどがあげられる。いずれの
合成エステルとも精製度が高く未反応の脂肪酸、二塩基
酸量が少ないことが油模様防止の点で望ましく、酸価で
３ｍｇＫＯＨ／ｇ以下のものを使用するのが好ましい。

【００３１】上記合成エステルの圧延油原油としての配
合量は、鹸化価で６０〜１２０ｍｇＫＯＨ／ｇの範囲が
望ましい。６０ｍｇＫＯＨ／ｇ未満では潤滑不足となり
焼付疵が発生し易くなる。また、１２０ｍｇＫＯＨ／ｇ
を超えると摩耗粉への吸着・反応が進みスカムが粘凋と
なり、油模様が発生し易くなる。

【００３２】圧延油原液中には上記合成エステルの他に
アルコール類等の鋼帯およびロールとの濡れ性改善剤、
極圧添加剤、防錆剤、酸価防止剤等の添加剤を適宜使用
してもよいが、油模様防止のため圧延油原液としての酸
価を３ｍｇＫＯＨ／ｇ以下とするのが好ましい。

【００３３】次に、水中油型エマルション油の油分濃度
を８重量％以上と濃くするのは、低粘度の原液を使用す
るため高速圧延すると焼付きが発生しやすくなるのでそ
れを防止するためと、油模様の発生を防止するためであ
る。従って、濃度は８重量％以上とすることが必須であ
る。油模様はエマルションの粒径や供給方法により変わ
り、濃度を高くするとその影響を受け難くなるため、更
に望ましいのは１０％以上である。なお、濃度の上限は
限定しないが、３０％を超えると潤滑性や油模様防止の
効果が飽和するため、３０％以下が経済的である。

【００３４】エマルションを安定に維持するための乳化
剤としては特に限定しないが、ノニオン系乳化剤より、
カチオン系乳化剤、アニオン系乳化剤等イオン系乳化剤
の方が、摩耗粉を分散してスカムの発生を防止し、油模
様の発生を抑制することができるので望ましい。

【００３５】エマルションの最大粒径が１０μｍを超え
ると、鋼帯やロールへの付着がむらになり易く、油模様
の発生原因となりやすいので最大粒径は１０μｍ以下と
するのが好ましい。また、平均粒径が３μｍを超えると
全体の光沢が低下しやすく、また油模様も発生しやすい
ので、平均粒径は３μｍ以下とするのが好ましい。な
お、下限は特に限定しないが、平均粒径が小さくなりす
ぎると油の粒が鋼帯やロール表面に付着しにくくなるの
で、１．５μｍ以上にするのが好ましい。

【００３６】油模様防止にはエマルションの粒径分布幅
は狭い方が望ましく、そのためには高級脂肪酸と高級ア
ルキルアミンとの第１級アミン塩、および第２級アミン
塩、第３級アミン塩および高級アルキル、第３級アミン
アルキル化剤で第４級化した第４級アンモニウム塩等の
カチオン系乳化剤の使用が望ましい。また水中油型エマ
ルション油の供給量は多い方が油模様防止に望ましい。
エマルションの粒径は、コールターカウンタ（コールタ
ー社製）あるいはレーザ式粒径測定機により求めること
ができる。

【００３７】なお、本発明の方法に適用するステンレス
鋼帯の鋼種は限定するものでなく、フェライト系ステン
レス鋼、オーステナイト系ステンレス鋼のどちらにも適
用することができる。

【００３８】以下、実施例に基づき本発明例の効果を説
明する。

【００３９】

【実施例】使用した圧延機は、材質がＳＫＤ１１で、直
径が１００ｍｍ、ＪＩＳ Ｂ０６０規定の表面粗さがＲ
ａ０．１μｍのワークロールと直径が３５０ｍｍのバッ
クアップロールからなる４Ｈｉ圧延機である。

【００４０】被圧延材として、フェライト系ステンレス
鋼ＳＵＳ ４３０の酸洗済みで、厚さ３．２ｍｍ、幅１
００ｍｍ、長さ３００ｍｍの熱延鋼板を用い、表１に示
す条件で９パスのリバース圧延を実施した。

【００４１】

【表１】

【００４２】使用した圧延油の組成、特性は表２、表３
の通りで、本発明例 として１１種の水中油型エマルシ
ョン油および比較例、従来例としてそれぞれ２種の圧延
油を使用した。

【００４３】

【表２】

【００４４】

【表３】

【００４５】５パス圧延後および９パス圧延後の鋼板表
面の鏡面光沢度をＪＩＳに規定するＧｓ４５゜で測定す
ると共に、焼付および油模様の発生程度を目視観察し
た。

【００４６】焼付き、油模様の評価は下記の基準により
おこなった。

【００４７】○：発生なし、□：軽微な発生（許容範
囲）、△：中程度の発生（不良）、×顕著に発生（著し
い不良）。

【００４８】測定結果、および観察結果を表４と表５に
示す。

【００４９】

【表４】

【００５０】

【表５】

【００５１】図１は、表４、５の焼付き、油模様の程度
を圧延油原油の粘度とエマルション濃度との関係で図示
したものである。

【００５２】本発明例では、いずれも従来例１のニート
油（不水溶性油）と同等、あるいはそれ以上の光沢度が
得られ、かつ高速圧延を行っても焼付や油模様の発生が
ないか発生しても軽微である。また、実施例４、６、１
０、１１ではニート油と同等以上の光沢度が得られ、か
つ高速圧延を行っても焼付や油模様の発生が全くなかっ
た。

【００５３】

【発明の効果】本発明の方法によれば、圧延油原液と水
からなる水中油型エマルション圧延油を使用して、ロー
ル径１３０ｍｍ以下の小径ワークロールを有した圧延機
でステンレス鋼帯を冷間圧延する際、鋼帯表面に油模様
を発生させることなく高速圧延できるので、表面光沢に
優れた鋼帯を高い生産性のもとで製造することが可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】圧延油原液の粘度、濃度と圧延鋼帯表面の油模
様、焼付疵との関係を示す図である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ロール径が４０〜１３０ｍｍの小径ワーク
   ロールを備えた圧延機で、圧延油原液と水からなる水中
   油型エマルション圧延油を使用してステンレス鋼帯を冷
   間圧延する方法であって、圧延油原液の粘度が４０℃で
   ７ｃＳｔ以下、かつ酸価が３ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であ
   り、圧延油原液の水中油型エマルション圧延油中の濃度
   が８重量％以上で、エマルションの最大粒径が１０μｍ
   以下およびエマルションの平均粒径が３μｍ以下である
   ことを特徴とするステンレス鋼帯の冷間圧延方法。