JP3629704B2 - Cold rolling method of aluminum - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミニウム（アルミニウム合金を含む）の冷間圧延方法、特に、圧延潤滑性に優れ、かつ安定であり、板面の汚れが軽減でき、さらに、圧延後のエマルションの油水分離設備、濾過設備及び油水混合設備が安価で管理が容易であると共に、安定して循環使用できる水性エマルション系潤滑油を用いるアルミニウムの冷間圧延方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、アルミニウムの冷間圧延では、良好な板面を得、圧延後の焼鈍工程において焼鈍残留物（オイルステイン）の発生を防止するために、２〜５ｍｍ２ ／ｓの低粘度鉱油が潤滑剤として用いられている。冷間圧延で低粘度鉱油を用いると、光沢性の良いアルミニウム板材を得ることができるばかりでなく、コスト面でも有利になる。しかし、高速・高圧下圧延では、圧延板材や圧延ロールに対する冷却能が劣るため、圧延板材や圧延ロールの温度上昇が著しく、形状制御が困難となったり、火災発生の危険性も生じたりするという問題があった。
【０００３】
このような問題を解決するために、アルミニウム用水溶性冷間圧延油が提案されており、当該アルミニウム用水溶性冷間圧延油を潤滑剤として用いることによって、圧延工程において圧延板材や圧延ロールの温度上昇を充分な程度に抑えることができ、上述したような問題を解決することができる。
【０００４】
しかし、これまでの水溶性冷間圧延油は、乳化剤を用いて形成された水中油滴型エマルションであり、この乳化剤が前述のオイルステインの原因になるという問題があった。この問題を解決するため、本発明者は、乳化剤を用いない水溶性冷間圧延油とその冷間圧延方法を提案している（特開平５−６５４９２号公報、特開平６−１０８０８３号公報、特開平６−１７０４０９号公報、特開平６−１７９８８８号公報）。
【０００５】
上記水溶性冷間圧延油は、特定のα一オレフィン、ポリブテンあるいはポリプロピレンなどを基油とし、アルコキシアルキルエステルなどを油性添加剤としたものである。この圧延油は、油（自己乳化性油）と水とを混合する混合機で高圧水中に圧送され、そこでエマルションを形成し、圧延に供される。また、常時圧延に供するエマルション性状を一定にし、油中のアルミニウム摩耗粉を精密濾過する目的で、圧延後のエマルションは、油水分離され、圧延油と水はそれぞれ濾過され、再びエマルションを形成し、循環使用されることになる。
【０００６】
ここで、圧延後のエマルションを油水分離する方法としては、遠心分離機による遠心分離や、固定式繊維膜分離機による静置分離が使用されるが、近年の板圧延量の急速な延びに起因した高速・高圧下圧延などによる生産性向上及びコスト低減の要求に対応するため、油水分離効率に優れ、かつ、安価で管理の容易な油水分離法の開発が強く望まれている。
【０００７】
遠心分離については、精度よく油と水に分離でき、設置面積も狭くてよいという利点はあるものの、装置が高価であるがゆえに上記要請に充分に応えるものとはいえない。一方、静置式油水分離については、設備費は安価であるものの、分離効率が悪く、設置面積を広く取る必要があるという問題がある。このように、遠心分離、静置式油水分離のいずれも一長一短であり、上記要請を満足するものとは言い難い。
【０００８】
これに対し、固定式繊維膜（ポリエステル系）分離は遠心分離及び静置式油水分離の両方の利点を同時に備えており、設備費が比較的安価であることに加え、分離効率にも優れている。ところが、固定式繊維膜（ポリエステル系）分離は、エマルション中のアルミニウム摩耗粉によって、目詰まりし易く、分離効率がすぐに低下するという問題があった。その対策として、分離工程の前にカートリッジフィルターを介してアルミニウム摩耗粉を除去することが考えられるが、ランニングコストや管理工数が増える他、それによって分離効率が変動してしまうなどの問題もあり、従来から知られている油水分離法を用いたのでは、高速・高圧下圧延などによる生産性向上及びコスト低減の要求に充分に対応することはできないのが現状である。これを解決するため、本発明者は、連続移動式繊維膜によって油水分離効率を改善できることを提案している（特願平８−２９８１７４８ 号）。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の圧延方法は、上記の如く、圧延に供したエマルションの全量を油水分離し、分離された油および水は全量濾過し、再び全量を油水混合し圧延に供する方法であるため、大規模なシステムとならざるを得ず、設備コスト、設備スペースの問題を無視すれば優れた方法であるものの、イニシャルコスト、ランニングコストあるいはメンテナンス等に多大な費用を要していた。このため、特に、近年では設備コストの低減や設備設置の省スペース化等の要求がますます高まっていた。また、圧延後のエマルションの一部を油水分離し、残りのエマルションをそのまま循環使用する方法も考えられるが、該残りのエマルションは精密濾過しないこととなり、圧延で発生するアルミニウム摩耗粉等の金属スラッジがエマルション中に蓄積し、このスラッジが板表面の品質を低下させてしまうという問題があった。
【００１０】
従って、本発明の目的は、冷間圧延部分に供給される水溶性エマルション系潤滑油の性状は常時安定で、板面に接触するエマルション中の金属スラッジ濃度も低濃度で安定とし、さらに、油水混合装置、油水分離装置及びそれに係る設備コスト並びにランニングコストの飛躍的な低減、それら設備の設置スペースの小規模化を可能とし、高速・高圧下で圧延を連続かつ安定して行うことができるアルミニウムの冷間圧延方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
かかる実情において、本発明者は、鋭意検討を行った結果、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、水性エマルション系潤滑油を用いるアルミニウムの冷間圧延方法において、被圧延材であるアルミニウムと圧延ロールが接触する冷間圧延部分に供給する水性エマルション系潤滑油が、油水分離した分離水および分離油について、少なくとも分離油を濾過した後、前記分離水と混合したものであり、前記冷間圧延部分以外に使用する水性エマルション系潤滑油が、前記油水分離前の水性エマルションを濾過したものであることを特徴とするアルミニウムの冷間圧延方法を提供するものである。
【００１２】
また、本発明に係るアルミニウムの冷間圧延方法においては、前記冷間圧延部の上方に、前記冷間圧延部分以外に使用する水性エマルション系潤滑油の前記冷間圧延部への混入を防止する仕切部を設置することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明において、被圧延材であるアルミニウムと圧延ロールが接触する冷間圧延部分に供給する水性エマルション系潤滑油（以下、「潤滑クーラント」といもいう）が、油水分離した分離水および分離油について、少なくとも分離油を濾過した後、前記分離水と混合したものである。該水性エマルション系潤滑油は、乳化剤を含まず、自己乳化性を有する圧延油と水とを混合してエマルションを形成し得るものであればよく、特に、エマルション性状の安定化のため、弱い自己乳化性を有するものが好ましい。該自己乳化性を有する圧延油としては、基油及び油性添加剤を含有するものであり、基油としては、αオレフィン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン又はポリブテン等が挙げられ、また、油性添加剤として適切なアルコキシアルキルエステルとしては、例えば、カプリン酸メトキシエチル、カプリン酸メトキシエトキシエチル、カプリン酸エトキシエチル、カプリン酸エトキシエトキシエチル、カプリン酸プロポキシエチル、カプリン酸プロポキシエトキシエチル、カプリン酸ブトキシエチル、カプリン酸ブトキシエトキシエチル、カプリン酸ぺンチルオキシエチル、カプリン酸ぺンチルオキシエトキシエチル、カプリン酸へキシルオキシエチル、カプリン酸へキシルオキシエトキシエチル、ラウリン酸メトキシエチル、ラウリン酸メトキシエトキシエチル、ラウリン酸エトキシエチル、ラウリン酸エトキシエトキシエチル、ラウリン酸プロポキシエチル、ラウリン酸プロポキシエトキシエチル、ラウリン酸ブトキシエチル、ラウリン酸ブトキシエトキシエチル、ラウリン酸ぺンチルオキシエチル、ラウリン酸ぺンチルオキシエトキシエチル、ラウリン酸へキシルオキシエチル、ラウリン酸へキシルオキシエトキシエチル、ミリスチン酸メトキシエチル、ミリスチン酸メトキシエトキシエチル、ミリスチン酸エトキシエチル、ミリスチン酸エトキシエトキシエチル、ミリスチン酸プロホキシエチル、ミリスチン酸プロポキシエトキシエチル、ミリスチン酸ブトキシエチル、ミリスチン酸ブトキシエトキシエチル、ミリスチン酸ぺンチルオキシエチル、ミリスチン酸ぺンチルオキシエトキシエチル、ミリスチン酸へキシルオキシエチル、ミリスチン酸へキシルオキシエトキシエチル、パルミチン酸メトキシエチル、パルミチン酸メトキシエトキシエチル、パルミチン酸エトキシエチル、パルミチン酸エトキシエトキシエチル、パルミチン酸プロポキシエチル、パルミチン酸プロポキシエトキシエチル、パルミチン酸ブトキシエチル、パルミチン酸ブトキシエトキシエチル、パルミチン酸ぺンチルオキシエチル、パルミチン酸ペンチルオキシエト キシエチル、パルミチン酸へキシルオキシエチル、パルミチン酸へキシルオキシエトキシエチル、ステアリン酸メトキシエチル、ステアリン酸メトキシエトキシエチル、ステアリン酸エトキシエチル、ステアリン酸エトキシエトキシエチル、ステアリン酸プロホキシエチル、ステアリン酸プロポキシエトキシエチル、ステアリン酸ブトキシエチル、ステアリン酸ブトキシエトキシエチル、ステアリン酸ペンチルオキシエチル、ステアリン酸ぺンチルオキシエトキシエチル、ステアリン酸へキシルオキシエチル、ステアリン酸へキシルオキシエトキシエチル等が挙げられる。なお、アルコキシアルキルエステルの酸及びアルコールの炭化水素基は、直鎖炭化水素でも、側鎖を持った炭化水素でも良い。また、圧延油に含有するアルコキシアルキルエステルは、上記のものを単独で用いてもよく、これらを組み合わせて用いることもでき、その配合割合としては、圧延油中、３〜５０重量％とするのが好ましい。また、圧延油の好ましい例としては、αオレフィン４０〜９５質量％、アルコキシアルキルエステル５〜２０質量％、残部が精製鉱油；ポリプロピレン、ポリイソブチレン及びポリブテンから選ばれる１種以上８０〜９５質量％、アルコキシアルキルエステル５〜５０質量％；ポリプロピレン、ポリイソブチレン及びポリブテンから選ばれる１種以上８０〜９５質量％、アルコキシアルキルエステル５〜２０質量％、脂肪酸エステル０〜１０質量％；ポリプロピレン、ポリイソブチレン及びポリブテンから選ばれる１種以上５〜９０質量％、αオレフィン５〜９０質量％、アルコニシアルキルエステル、ネオペンチルグリコールエステル及びグリセリン誘導体から選ばれる１種以上２〜２０質量％等が挙げられる。
【００１４】
本発明において、潤滑クーラントのエマルション平均粒径は、２０〜９０μｍ の範囲である。一般に、アルニミウムの冷間圧延において、エマルションの粒径は圧延潤滑性及び油水分離性に大きく影響を与える。エマルションの粒径が均一で、大きいほどロール表面又は被圧延材表面でのプレートアウト性（離水展着性）はよくなり、ロールバイト内（ロールと被圧延材の接触部内）への圧延油導入量が増加し、圧延潤滑性が向上する。さらに、ストークスの法則により油水分離性も向上する。このため、良好な圧延潤滑性と油水分離性を得るためには、上記範囲の粒径とすることが必要である。エマルションの平均粒径が２０μｍ未満では、油水分離性及び圧延潤滑性が悪く、プレートアウト性が低下する。一方、９０μｍを越えると、ロール表面と圧延されるアルミニウム材表面との界面に供給されるエマルションのプレートアウト性が不均一となり、部分的にロールバイト内への導入油量が増えるため、不均一にオイルピットや焼き付き不良が発生し、板面質が不均一となる。
【００１５】
また、油分濃度が、潤滑クーラント中、２〜３０％であり、好ましくは５〜１５％である。油分濃度が２％未満では、ロールバイト部でプレートアウトされた油量が充分ではなく、油膜切れが発生し易すくなり、潤滑不良により板面質が悪化する。一方、油分濃度が３０％を越えると、均一なエマルションを形成し難くなり、ロールバイト内では不均一な油膜が形成され板面質が悪化する。
【００１６】
上記エマルションの形成方法としては、特に制限されないが、自己乳化性を有する圧延油は、単純に水と混合するだけではエマルションとはならないことから、混合後に強攪拌等をする必要がある。強攪拌はホモミキサーなどで行うことができるが、特開平６−１７０４０９号公報に記載されている図２に示すような混合機を用い、ノズル直前で水に油を圧入するような形態で混合することが、均一なエマルションを形成し、かつ、これを供給できることからも好ましい。
【００１７】
本発明の圧延油供給システムの基本概念図を図１に示す。図１に示すシステムによれば、圧延に供された潤滑クーラントは、ロールスタンド４の下方の捕集槽１０内に流入し、ここから水性エマルション槽８に送られる。次に水性エマルション槽内のエマルションの一部が送り導管１１により油水分離装置１に送られ、ここで油水分離される。そして、分離された分離油は、濾過器２ａにより、分離水は必要であれば、濾過器２ｂでそれぞれ精密濾過された後、混合機３で混合されることによって、乳化剤を含まない平均粒径が２０〜９０μｍのエマルションが再生される。再生された潤滑クーラントは、再び圧延に供され、循環使用されることになる。一方、冷間圧延部分以外に使用する水性エマルション系潤滑油（以下、「冷却クーラント」ともいう）は水性エマルション層内のエマルションの他の一部として取り出し、送り導管１２によりエマルション濾過器９へ送られ、主に金属スラッジ等を濾過した後、ロールバイト部以外のロールに供給される。
【００１８】
本発明においては、上記の如く、冷却クーラントにより、ロールバイト部以外のロールを冷却するが、このようにしたのは、圧延速度と圧下率の上昇に対応するためである。すなわち、圧延速度が速いほど単位時間当たりの発熱量が多くなる。また、発熱は主に加工熱によるところが大きいため、当然圧下率が高いほど発熱量が多くなる。このように、ロール温度が上昇し、板の形状制御が困難となることを防止するためである。
【００１９】
上記冷却クーラントとしては、潤滑クーラントと同種の水系であればよいが、潤滑クーラントと同じ性状のエマルションが好ましい。また、冷却クーラントの油分濃度としては、潤滑クーラントの油分濃度以下とすることが好ましい。また、冷却クーラントの供給量としては、特に制限されず、ロールの発熱程度に合わせて適宜選択すればよいが、通常、潤滑クーラントの供給量の２倍〜１５倍の範囲で使用される。
【００２０】
本発明においては、冷間圧延部への冷却クーラントの混入を防止する必要がある。かかる混入防止方法としては、特に制限されないが、例えば、図３に示すように、前記冷間圧延部２５の上方、好ましくは上側バックアップロール２２の下方近傍に、仕切板２４を設置することが好ましい。冷却クーラントの混入を防止しないと、図４に示すように、冷却クーラントがバックアップロール２２に供給された後、落下し、潤滑クーラントの供給を妨げたり、或いは、板面２３に落下した冷却クーラントがロールバイト部に進入し、潤滑クーラントの性状を不均一にし、その結果、ロールバイト内への油の導入が妨げられ、圧延潤滑性に悪影響を及ぼす他、板面質が不均一となる。
【００２１】
上記仕切板２４の構造としては、冷間圧延部への冷却クーラントの混入を防止する構造であれば、特に制限されず、例えば、仕切板で捕集された冷却クーラントは仕切板の幅方向に流れるようにし、仕切板縁２４ａよりも外側でロールスタンド下へ流れるようにし、仕切板の入り側の上面は、冷却クーラントに接触しないようにすればよい。また、仕切板２４はバックアップロール２２又はワークロール２１に接触させた方が好ましいが、ロールに傷が入る場合は極少し隙間を開けてもよい。また、仕切板の設置位置は、潤滑クーラント供給部の上方であれば、如何なるところでもよい。
【００２２】
本発明において、前記潤滑クーラントは上述の如く、冷間圧延部に供給後、油水分離装置により、油水分離処理される。該油水分離方法としては、特に制限されず、遠心分離法、静置分離法、繊維膜分離法等が挙げられ、これらの単独使用又は複合して用いてもよい。
【００２３】
次いで、油水分離された分離油は、濾過装置により精密濾過される。濾過方法としては珪藻白土による濾過方法が好ましい。これにより、カートリッジフィルターではすぐに目詰まりするような１μｍ 径のアルミパウダーを白土の活性により吸着除去できる。濾過後の分離油中の水分量としては、少ないほど好ましいが、実用上、油中水分量は１０００ｐｐｍ以下とすることが好ましい。
【００２４】
一方、冷却クーラントは、油水分離前の水性エマルションを濾過した後、ロールの冷却等に用いられる。該濾過はエマルションの状態で濾過するため、珪藻土濾過とすることが好ましい。これにより数μｍ のアルミパウダーは除去できる。珪藻白土による濾過方法とすると、白土は水分を吸着してしまい、すぐに目詰まりを起こし使用できない。
【００２５】
本発明においては、上記システムを採用したことにより、潤滑クーラント中のアルミパウダー量を極力少なくし、且つ冷却クーラント中に比較的多くのアルミパウダー等があっても、仕切板によって、これら金属スラッジがアルミニウムの板面に接触することがなくなる。したがって、圧延後の板表面の品質を向上させることができる。また、潤滑クーラントの性状は常時安定で、金属スラッジ濃度も低濃度で安定なため、圧延後のクーラント全量を油水分離して、濾過、油水混合する必要がなくなり、油水混合装置、油水分離装置及びそれに係る設備コスト並びにランニングコストの飛躍的な低減、それら設備の設置スペースの小規模化を可能とし、高速・高圧下で圧延を連続かつ安定して行うことができる
【００２６】
また、本発明においては、前記潤滑クーラントを油水分離装置で分離された分離水も精密濾過することが好ましい。また、図１に示す濾過装置２ａ、２ｂの設置位置は、これに限定されず、分離油槽７及び分離水槽６の下流側にそれぞれ設置する形態でもよい。さらに、分離油槽７及び分離水槽６において、それぞれ循環濾過してもよい。
【００２７】
また、図１に示す分離油槽７及び分離水槽６には、新油及び新水を補給する導入管を設け、適宜これらを補給し、次いで混合装置で混合し、その後供給する形態としてもよい。また、バックアップロールに供給される冷却クーラントには、冷間圧延部に供給される潤滑クーラントの一部が混入してもかまわない。
【００２８】
また、上記循環システムで圧延を繰り返した場合、冷却クーラント中の金属スラッジが増加し、板面には悪影響を及ぼさないが、ロール類を汚す可能性がでてくる。この場合、定期的又は連続的にパーシャルダンプアウトを実施するのが好ましい。
【００２９】
【実施例】
次に、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、これは単に例示であって本発明を制限するものではない。
【００３０】
下記供試圧延油を調製し、潤滑クーラント及び冷却クーラントの油分濃度、エマルション平均粒径及び潤滑クーラントと冷却クーラント間の仕切板の有無が圧延潤滑性、板表面品質に及ぼす影響について評価した。実験条件及び評価条件を以下に示す。
【００３１】
（１） 供試圧延油
自己乳化性を有する圧延油として、炭素数１４のαオレフィン９０質量％、油性添加剤として、ミリスチン酸ブトキシエチル１０質量％からなる圧延油を用いた。
（２） エマルションの形成
図２に示した混合機を用いて、１５％エマルションを形成した。また、圧延に供するエマルションの平均粒径は、圧入する油の圧力とノズルの変更によって、１５〜１００μｍに変化させた。エマルション平均粒径はレーザー式回折式粒度分布測定装置（堀場製作所社製ＬＡ７００）で測定した。
（３） 油分濃度条件
油分濃度は、図２に示した混合機で圧入する圧延油の流量変更によって、１〜３５％まで変化させた。
【００３２】
（４） 圧延潤滑性評価条件
被圧延材として、ＪＩＳ５０５２ アルミニウム合金材（板厚２． ０ｍｍ、板幅４０ｍｍ、板長さ４５０ｍｍ）を用いて、ロール径１５５ｍｍ、ロール温度５０℃、ロール表面粗さＲａ０．４μｍのロールを有する圧延機で、圧延速度７０ｍ／分、圧下率５０％で圧延した。潤滑クーラント流量は、４Ｌ／分（上下含む）、冷却クーラント流量は、４〜２０Ｌ／分（上下含む）とした。圧延時の圧延潤滑性は、ロードセルにて測定した圧延荷重、板表面へ転写したロール表面の１００ｍｍ間隔の刻印痕から測定した先進率および圧延前後の板厚、ロール径からＢｌａｎｄ＆Ｆｏｒｄ式より求めた摩擦係数にて評価した。その良否は、摩擦係数が０．２以下を合格とし、０．２を越えると問題有りとした。なお先進率は次式（１） 式より求めた。
先進率（％）＝（Ｌ２ −Ｌ１ ）×１００／Ｌ１ （１）
Ｌ１ ：ロール表面の刻印痕間長さ（ｍｍ）
Ｌ２ ：圧延後の板表面上の刻印痕間の長さ（ｍｍ）
また、板面質は、板の幅方向３ケ所からサンプリングし、その面を電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて２００倍で観察した。３ケ所とも板面質（オイルピット）が同じの場合をＡ、やや不均一の場合であるが製品に問題がないレベルをＢ、不均一で製品に問題がある場合をＣとした。
【００３３】
（５） 光沢度変動：板面の光沢度を板幅方向および圧延方向の各３０ケ所について測定し、その光沢度変動＝（標準偏差／平均値）×１００（％）を算出した。測定方法は、ＪＩＳ Ｚ ８７４１（鏡面光沢度測定方法）に準拠した。
【００３４】
実施例１〜６、比較例１〜７
（潤滑クーラントと冷却クーラントの流量が同じ場合）
潤滑クーラントと冷却クーラントの流量が同じ場合について、エマルション平均粒径おおび油分濃度の影響を評価した。結果を表１に示した。
表１より、冷却クーラントの油分濃度を０、すなわち水にした場合、やや摩擦係数が高くなる傾向にある（実施例２）。これは冷却クーラントが、潤滑クーラントを阻害あるいは薄めたためと考えられる。しかし、問題ないレベルである。これにより、冷却クーラントの油分濃度は、潤滑クーラントの油分濃度よりも低濃度であっても問題ないことがわかる。また、油分濃度の増加とともに摩擦係数は低くなる傾向があり、油分濃度が２〜３０％の範囲では、摩擦係数、板面質とも問題ないレベルである（実施例２〜４）。また、エマルション平均粒径が大きくなるほど、摩擦係数は減少する傾向がある（実施例３〜６）。これは、エマルション粒径が大きいほど、プレートアウト性が良くなり、ロールバイト内へ導入される圧延油量が多くなるためである。これにより、エマルション平均粒径は２０〜９０μｍの範囲では、摩擦係数は０．２以下、板面質は全てＡ、Ｂであり、また、表面光沢度の変動が１５％以下と全く問題ないレベルである。
【００３５】
一方、冷却クーラントが潤滑クーラントと同じであっても、エマルションの平均粒径が２０μｍ未満になると急激に摩擦係数は高くなることがわかる（比較例１）。冷却クーラントが水の場合、エマルション平均粒径が２０μｍ 未満であると、さらに摩擦係数は高くなり、一部焼き付きが見られ、板面質は悪化し、表面光沢度の変動も１５％を越えた（比較例２）。油分濃度を３５％にすると、摩擦係数はやや低減するが、面質が悪化することがわかる（比較例３及び５）。これは、表面光沢度の変動が１５％以上となっていることから、不均一なエマルションのため、板面のオイルピットの形成が不均一になったと考えられる。油分濃度が２％未満の場合、摩擦係数は非常に高くなり、面質も悪化することがわかる（比較例４及び６）。これはロールバイト内への導入油量が不足し、潤滑不足のためである。この場合の、潤滑不足気味の部分とそうでない部分とに表面光沢差が生じていることがわかる。エマルション平均粒径が９０μｍ を越えると、摩擦係数はやや低くなるが板面質が悪化することがわかる（比較例７）。
【００３６】
【表１】
以上の結果から、潤滑クーラントと冷却クーラントの流量が同じ場合、潤滑クーラントの油分濃度が２〜３０％、エマルション平均粒径が２０〜９０μｍ の範囲にあれば、冷却クーラントの油分濃度が潤滑クーラントの油分濃度よりも低くても、圧延潤滑性および板面質に悪影響を及ぼさないことがわかる。
【００３８】
実施例７〜１１、比較例８〜１４
（冷却クーラント流量が潤滑クーラントよりも多い場合）
冷却クーラント流量が潤滑クーラントよりも多い場合について、冷却クーラントと潤滑クーラントとの間の仕切板の有無を評価した。結果を表２に示す。
冷却クーラントの流量が潤滑クーラント流量より多い場合でも、仕切板があれば、摩擦係数は０．１１〜０．１３の範囲で低く、板面質も良好であり、光沢度の変動も１５％以下で良好である（実施例７〜１１）。実施例８については、油分濃度が低いため、ロールバイト内への導入油量が少なくなり、板面質がやや悪化しているが、これでも問題ないレベルである。
【００３９】
比較例８〜１４ではエマルション平均粒径に関わらず、冷却クーラントの流量が潤滑クーラントの流量よりも多く、且つ、冷却クーラントのエマルション油分濃度が、潤滑クーラントの油分濃度よりも低い場合であっても、仕切板がなければ、全て摩擦係数は０．２以上となり、板面質はＣクラスとなり、表面光沢度の変動も１５％を越え、問題レベルになっていることがわかる。これは、仕切板がないため、冷却クーラントがロールバイトバイト部での潤滑クーラントを阻害し、ロールバイト内への導入油量を不均一にしたためと考えられる。
以上の結果より、冷却クーラントの油分濃度が潤滑クーラントの該濃度よりも低く、かつ、冷却クーラントの流量が潤滑クーラントよりも多い場合、仕切板がなければならないことが明らかである。
【００４０】
【表２】
実施例１２、比較例１５
（連続循環試験による仕切板効果の確認）
図１に示したシステムを用い、仕切板の有無について、クーラントを連続使用し、潤滑クーラントおよび冷却クーラントのエマルション平均粒径、油分濃度、各クーラント中のアルミパウダー量及び圧延時の摩擦係数、圧延後の板面質、板面に付着したアルミパウダー量を求めた。実験条件を下記に示し、その結果を実施例１２は表３に、比較例１５は表４に示した。なお、クーラント中アルミパウダー量の測定は、１００ｍｌのクーラントに２０ｍｌの王水を加え、８０℃に加熱した後、水層側のアルミニウムを原子吸光分光分析にて定量した。また、板表面のアルミパウダ量は、圧延後の板表面（０．０５ｍ２）について、エタノールを浸した脱脂綿で拭き取り、その脱脂綿に付着したアルミパウダーを王水にて溶解し、原子吸光分光分析により定量した。
【００４２】
＜連続循環試験条件＞
▲１▼圧延条件
▲１▼圧延材；ＪＩＳ５０８２ アルミニウム合金、２．５ｍｍ（ｔ）、１００ｍｍ（Ｗ）コイル（１５ 本）
▲２▼ロール径１５５ｍｍ、ロール表面粗さ０．４μｍ
▲３▼圧下率５０％、圧延速度３５ｍ／分
▲２▼圧延油：基油αオレフィン９５％、油性添加剤ミリスチン酸メトキシエトキシエチル５％
▲３▼エマルション：油分濃度１０％、温度３０°Ｃ、
▲１▼潤滑クーラント；図２に示す混合機にて、油圧力８ｋｇ／ｃｍ２ 、油流量０．４ Ｌ／分、水圧力３ｋｇ／ｃｍ２ および水流量３．６Ｌ／ 分とし、スプレーノズル（共立合金社製ＫＳＳ０４５０ ）を介してエマルションを作製した。
▲２▼冷却クーラント；エマルション槽からポンプにて、２０Ｌ／分の流量で供給
▲４▼油水分離条件
▲１▼遠心分離装置；αラバル社製ＷＳＰＸ３０３−７１型
▲２▼条件；遠心力１０００Ｇ、入り側流量；４Ｌ／ 分
▲５▼濾過装置：三菱化工機社製シュナイダーフィルター
▲１▼プレコート更新時期；４ｋｇ／ｃｍ２
▲２▼白土；ガレオンアースＶ２Ｒ、珪藻土；中央シリカ＃６００Ｓ
▲３▼助剤；珪藻土：白土を６：４の割合で混合
▲４▼濾過流量；２Ｌ／分
【００４３】
表３から明らかなように、仕切板がある場合、コイル本数が増加しても、潤滑クーラントのエマルションの平均粒径および油分濃度は、それぞれ２９〜３０μｍ 、９．８〜１０．３％と極めて安定している。また、潤滑クーラント中のアルミパウダー量も１ｐｐｍ 以下であり、極めて良好である。これは、潤滑クーラント用に油水分離を行い、分離した油については珪藻白土でアルミパウダーを除去しており、また、分離された水についてはカートリッジフィルタ（１μｍ 径）でアルミパウダーを除去し、それらを再び油水混合装置でエマルションを形成するためである。冷却クーラントについては、循環回数の増加と共にエマルションタンクで油分が浮上し始め、コイル本数すなわち時間とともに油分濃度は低下してくる。また、油分の浮上は、粒径の大きいものから浮上するため、時間とともに、エマルションの平均粒径は小さくなる傾向がある。また、冷却クーラント中のアルミパウダー量は、コイル本数とともに増加する傾向がある。これは、冷却クーラントは珪藻土濾過のみのため、１μｍ 以下のようなアルミ粉は除去できず、蓄積するからである。このように、連続圧延した場合のエマルション性状変化に対して、仕切り板があると圧延時の摩擦係数および板面質には全く悪影響を及ぼさないことがわかる。さらに、板面アルミパウダー量も、全て１０ｍｇ／ｍ２ 以下であり、非常にきれいな板であることがわかる。
【００４４】
一方、表４から明らかなように、エマルションの性状変化およびアルミパウダーの蓄積状態は実施例とほぼ同じであるが、仕切板がないと、２コイル圧延後から、摩擦係数が上がりはじめ、板面質に悪影響を及ぼすようになる。さらに、板面のアルミパウダー量については、コイル数とともに増加し、特に１０コイル圧延後から１５ｍｇ／ｍ２ を越えるようになり、板面は非常に汚れるようになる。
以上の結果より、仕切板を設ければ、圧延後のエマルションの一部について、油水分離し、分離水および分離油についてそれぞれ濾過した後、そのエマルションを再び潤滑クーラントとして用い、油水分離しない残りのエマルションについては冷却クーラントとして、再び冷間圧延に供することにより、連続的に圧延が可能である。
【００４５】
【表３】
【表４】
【発明の効果】
以上のように、本発明のアルミニウムの冷間圧延方法によれば、油水混合装置、油水分離装置およびそれに係わる設備コスト並びにランニングコストの飛躍的低減およびそれら設備の設置スペースの小規模化が可能となり、アルミニウムの冷間圧延が高速・高圧下で連続かつ安定に行うことができ、板面の表面光沢が均一でかつ板面に付着するアルミニウム摩耗粉等の汚れが少ない板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るアルミニウムの冷間圧延方法を実施する装置の機能構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係るアルミニウムの冷間圧延方法に使用するのに好適な油水混合機の構成を示す断面図である。
【図３】潤滑クーラント及び冷却クーラントを上ロールに供給する概念図である。
【図４】図３において、仕切板を設置した場合である。
【符号の説明】
１ 分離槽
２ａ、２ｂ 濾過装置
３ 混合機
４ ロールスタンド
５ ノズル
６ 水槽
７ 油槽
１１ 潤滑クーラント送り導管
１２ 冷却クーラント送り導管
２１ ワークロール
２２ バックアップロール
２３ 非圧延材
２４ 仕切板[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for cold rolling aluminum (including aluminum alloy), in particular, excellent in rolling lubricity and stability, and can reduce the contamination of the plate surface. The present invention relates to an aluminum cold rolling method using an aqueous emulsion-based lubricating oil that is inexpensive and easy to manage, and that can be circulated stably.
[0002]
[Prior art]
In general, in cold rolling of aluminum, in order to obtain a good plate surface and prevent the occurrence of annealing residues (oil stain) in the annealing process after rolling, 2-5 mm2/ S low viscosity mineral oil is used as a lubricant. When a low-viscosity mineral oil is used in cold rolling, not only a glossy aluminum sheet can be obtained, but also in terms of cost. However, in high-speed and high-pressure rolling, the cooling capacity of the rolled sheet material and rolling roll is inferior, so the temperature rise of the rolled sheet material and rolling roll is remarkable, and shape control becomes difficult and there is a risk of fire. There was a problem.
[0003]
In order to solve such problems, water-soluble cold rolling oil for aluminum has been proposed, and by using the water-soluble cold rolling oil for aluminum as a lubricant, the temperature rise of the rolling plate material and the rolling roll in the rolling process is proposed. Can be suppressed to a sufficient level, and the above-described problems can be solved.
[0004]
However, the conventional water-soluble cold rolling oil is an oil-in-water emulsion formed using an emulsifier, and this emulsifier has a problem of causing the above-mentioned oil stain. In order to solve this problem, the present inventor has proposed a water-soluble cold rolling oil that does not use an emulsifier and a cold rolling method thereof (JP-A-5-65492, JP-A-6-108083, JP-A-6-170409, JP-A-6-179888).
[0005]
The water-soluble cold rolling oil is a base oil made of a specific α-olefin, polybutene, polypropylene or the like, and an alkoxyalkyl ester or the like as an oily additive. This rolling oil is pumped into high-pressure water by a mixer that mixes oil (self-emulsifying oil) and water, where an emulsion is formed and used for rolling. In addition, for the purpose of making the emulsion properties constantly used for rolling constant and finely filtering the aluminum wear powder in the oil, the emulsion after rolling is separated into oil and water, and the rolling oil and water are each filtered to form an emulsion again. It will be used cyclically.
[0006]
Here, as a method for oil-water separation of the emulsion after rolling, centrifugal separation by a centrifugal separator or stationary separation by a stationary fiber membrane separator is used, but due to a rapid increase in the amount of plate rolling in recent years. In order to meet the demands for productivity improvement and cost reduction by high-speed and high-pressure rolling, development of an oil-water separation method that is excellent in oil-water separation efficiency, inexpensive, and easy to manage is strongly desired.
[0007]
Centrifugation has the advantage that it can be separated into oil and water with high accuracy and the installation area may be small, but it cannot be said that it sufficiently satisfies the above requirements because the device is expensive. On the other hand, the stationary oil-water separation has a problem that although the equipment cost is low, the separation efficiency is low and a large installation area is required. As described above, both the centrifugal separation and the stationary oil / water separation have advantages and disadvantages, and it is difficult to say that the above requirements are satisfied.
[0008]
On the other hand, fixed fiber membrane (polyester-based) separation has the advantages of both centrifugal separation and stationary oil-water separation at the same time. In addition to being relatively inexpensive, the separation efficiency is also excellent. . However, the fixed fiber membrane (polyester-based) separation has a problem that it is easily clogged by the aluminum abrasion powder in the emulsion, and the separation efficiency is quickly reduced. As a countermeasure, it is conceivable to remove the aluminum wear powder through the cartridge filter before the separation process, but there are problems such as an increase in running cost and management man-hours, as well as fluctuations in the separation efficiency. If the oil-water separation method known from the past is used, it is not possible to sufficiently meet the demands for productivity improvement and cost reduction by high-speed and high-pressure rolling. In order to solve this problem, the present inventor has proposed that the oil / water separation efficiency can be improved by a continuous moving fiber membrane (Japanese Patent Application No. 8-2981748).
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, as described above, the conventional rolling method is a method in which the whole amount of the emulsion subjected to rolling is separated by oil and water, the separated oil and water are all filtered, and the whole amount is mixed again with oil and water for rolling. Although it must be a large-scale system, it is an excellent method if the problems of equipment cost and equipment space are ignored. However, the initial cost, running cost, maintenance, etc. are very expensive. For this reason, in particular, in recent years, there has been an increasing demand for reduction of equipment costs and space saving of equipment installation. In addition, a method of separating a part of the emulsion after rolling into oil and water and circulating and using the remaining emulsion as it is is considered, but the remaining emulsion is not subjected to precision filtration, and metal sludge such as aluminum wear powder generated by rolling. Accumulated in the emulsion, and this sludge deteriorated the quality of the plate surface.
[0010]
Therefore, the object of the present invention is to make the properties of the water-soluble emulsion lubricant supplied to the cold-rolled part always stable, and to stabilize the metal sludge concentration in the emulsion contacting the plate surface at a low concentration. Aluminum that can drastically reduce mixing equipment, oil / water separation equipment and related equipment costs and running costs, reduce the installation space for these equipment, and can perform rolling continuously and stably under high speed and high pressure. It is to provide a cold rolling method.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
Under such circumstances, the present inventor has intensively studied, and as a result, has completed the present invention. That is, according to the present invention, in an aluminum cold rolling method using an aqueous emulsion-based lubricating oil, the aqueous emulsion-based lubricating oil supplied to the cold-rolled portion where the rolling roll contacts aluminum and the rolling roll is separated into oil and water. About the separated water and the separated oil, at least the separated oil is filtered and then mixed with the separated water, and the aqueous emulsion-based lubricating oil used for other than the cold rolling portion filters the aqueous emulsion before the oil-water separation. Therefore, the present invention provides a method for cold rolling aluminum.
[0012]
Moreover, in the cold rolling method of aluminum which concerns on this invention, mixing of the aqueous | water-based emulsion type lubricating oil used besides the said cold rolling part into the said cold rolling part is prevented above the said cold rolling part. A partition is provided.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the present invention, the water-based emulsion lubricating oil (hereinafter also referred to as “lubricating coolant”) supplied to the cold-rolled portion where the rolling material is in contact with aluminum as the material to be rolled is separated into the separated water and the separated oil. At least the separated oil is filtered and then mixed with the separated water. The water-based emulsion-based lubricating oil does not include an emulsifier and may be any oil that can form an emulsion by mixing self-emulsifying rolling oil and water. Those having emulsifying properties are preferred. The self-emulsifying rolling oil contains a base oil and an oil-based additive. Examples of the base oil include α-olefin, polypropylene, polyisobutylene, polybutene, and the like, and suitable as an oil-based additive. Examples of such alkoxyalkyl esters include methoxyethyl caprate, methoxyethoxyethyl caprate, ethoxyethyl caprate, ethoxyethoxyethyl caprate, propoxyethyl caprate, propoxyethoxyethyl caprate, butoxyethyl caprate, butoxy caprate. Ethoxyethyl, pentyloxyethyl caprate, pentyloxyethoxyethyl caprate, hexyloxyethyl caprate, hexyloxyethoxyethyl caprate, methoxyethyl laurate, methacrylic laurate Ethoxyethyl, ethoxyethyl laurate, ethoxyethoxyethyl laurate, propoxyethyl laurate, propoxyethoxyethyl laurate, butoxyethyl laurate, butoxyethoxyethyl laurate, pentyloxyethyl laurate, pentyloxy laurate Ethoxyethyl, hexyloxyethyl laurate, hexyloxyethoxyethyl laurate, methoxyethyl myristate, methoxyethoxyethyl myristate, ethoxyethyl myristate, ethoxyethoxyethyl myristate, propoxyethyl myristate, propoxyethoxyethyl myristate, Butoxyethyl myristate, butoxyethoxyethyl myristate, pentyloxyethyl myristate, pentyloxye myristate Toxiethyl, hexyloxyethyl myristate, hexyloxyethoxyethyl myristate, methoxyethyl palmitate, methoxyethoxyethyl palmitate, ethoxyethyl palmitate, ethoxyethoxy palmitate, propoxyethyl palmitate, propoxyethoxyethyl palmitate, Butoxyethyl palmitate, butoxyethoxyethyl palmitate, pentyloxyethyl palmitate, pentyloxyethyl palmitate, hexyloxyethyl palmitate, hexyloxyethoxyethyl palmitate, methoxyethyl stearate, methoxyethoxy stearate Ethyl, ethoxyethyl stearate, ethoxyethoxyethyl stearate, propoxyethyl stearate, stearate Examples thereof include propoxyethoxyethyl phosphate, butoxyethyl stearate, butoxyethoxyethyl stearate, pentyloxyethyl stearate, pentyloxyethoxyethyl stearate, hexyloxyethyl stearate, and hexyloxyethoxyethyl stearate. . The hydrocarbon group of the acid and alcohol of the alkoxyalkyl ester may be a straight chain hydrocarbon or a hydrocarbon having a side chain. In addition, the alkoxyalkyl ester contained in the rolling oil may be used alone or in combination, and the blending ratio is 3 to 50% by weight in the rolling oil. Is preferred. Moreover, as a preferable example of rolling oil, alpha olefin 40-95 mass%, alkoxyalkyl ester 5-20 mass%, the remainder is refined mineral oil; 1 or more types chosen from polypropylene, polyisobutylene, and polybutene 80-95 mass%, Alkoxyalkyl ester 5 to 50% by mass; one or more selected from polypropylene, polyisobutylene and polybutene 80 to 95% by mass, alkoxyalkyl ester 5 to 20% by mass, fatty acid ester 0 to 10% by mass; polypropylene, polyisobutylene and polybutene One or more types selected from 5 to 90% by mass, α-olefins from 5 to 90% by mass, one or more types selected from alconic alkyl esters, neopentyl glycol esters, and glycerin derivatives.
[0014]
In the present invention, the emulsion average particle size of the lubricating coolant is in the range of 20 to 90 μm. In general, in the cold rolling of aluminum, the particle size of the emulsion greatly affects rolling lubricity and oil / water separation. The more uniform the particle size of the emulsion, the better the plate-out property (water separation spreadability) on the roll surface or the surface of the rolled material, and the introduction of rolling oil into the roll bite (in the contact area between the roll and the rolled material). The amount increases and rolling lubricity improves. Furthermore, oil-water separation is also improved by Stokes' law. Therefore, in order to obtain good rolling lubricity and oil / water separation, it is necessary to set the particle size within the above range. When the average particle size of the emulsion is less than 20 μm, the oil / water separation property and rolling lubricity are poor and the plate-out property is lowered. On the other hand, if it exceeds 90 μm, the plate-out property of the emulsion supplied to the interface between the roll surface and the aluminum material surface to be rolled becomes non-uniform, and the amount of oil introduced into the roll bite partially increases. Oil pits and seizure defects occur, resulting in non-uniform surface quality.
[0015]
The oil concentration is 2-30% in the lubricating coolant, preferably 5-15%. If the oil concentration is less than 2%, the amount of oil plated out at the roll bite portion is not sufficient, and it is easy for oil film breakage to occur, and the plate surface quality deteriorates due to poor lubrication. On the other hand, when the oil concentration exceeds 30%, it becomes difficult to form a uniform emulsion, and a non-uniform oil film is formed in the roll bite, so that the plate surface quality deteriorates.
[0016]
The method for forming the emulsion is not particularly limited, but a rolling oil having self-emulsifying properties does not become an emulsion simply by mixing with water, and therefore, it is necessary to vigorously stir after mixing. Strong stirring can be performed with a homomixer or the like, but mixing is performed using a mixer as shown in FIG. 2 described in Japanese Patent Laid-Open No. Hei 6-170409, in which oil is pressed into water just before the nozzle. It is also preferable because a uniform emulsion can be formed and supplied.
[0017]
A basic conceptual diagram of the rolling oil supply system of the present invention is shown in FIG. According to the system shown in FIG. 1, the lubricating coolant supplied to the rolling flows into the
[0018]
In the present invention, as described above, the rolls other than the roll bite portion are cooled by the cooling coolant. This is because the rolling speed and the rolling reduction are increased. That is, the heat generation amount per unit time increases as the rolling speed increases. In addition, since heat generation is mainly caused by processing heat, naturally, the higher the rolling reduction, the greater the heat generation amount. In this way, the roll temperature is prevented from rising and it becomes difficult to control the shape of the plate.
[0019]
The cooling coolant may be the same type of water as the lubricating coolant, but an emulsion having the same properties as the lubricating coolant is preferable. In addition, the oil concentration of the cooling coolant is preferably equal to or less than the oil concentration of the lubricating coolant. Further, the supply amount of the cooling coolant is not particularly limited and may be appropriately selected according to the degree of heat generation of the roll, but is usually used in the range of 2 to 15 times the supply amount of the lubricating coolant.
[0020]
In the present invention, it is necessary to prevent the cooling coolant from entering the cold rolled portion. The mixing prevention method is not particularly limited. For example, as shown in FIG. 3, it is preferable to install a
[0021]
The structure of the
[0022]
In the present invention, as described above, the lubricating coolant is supplied to the cold rolling section and then subjected to oil / water separation treatment by an oil / water separator. The oil / water separation method is not particularly limited, and examples thereof include a centrifugal separation method, a stationary separation method, a fiber membrane separation method, and the like, and these may be used alone or in combination.
[0023]
Next, the separated oil that has been subjected to oil-water separation is microfiltered by a filtration device. As a filtration method, a filtration method using diatomaceous earth is preferable. This makes it possible to adsorb and remove 1 μm-diameter aluminum powder, which is easily clogged with the cartridge filter, by the activity of the clay. The water content in the separated oil after filtration is preferably as small as possible, but practically, the water content in the oil is preferably 1000 ppm or less.
[0024]
On the other hand, the cooling coolant is used for cooling the roll after filtering the aqueous emulsion before oil-water separation. Since the filtration is performed in an emulsion state, diatomaceous earth filtration is preferable. Thereby, several μm of aluminum powder can be removed. When filtering with diatomaceous earth, the white clay adsorbs moisture, causing clogging immediately and cannot be used.
[0025]
In the present invention, by adopting the above system, the amount of aluminum powder in the lubricating coolant is reduced as much as possible, and even if there is a relatively large amount of aluminum powder in the cooling coolant, these metal sludges are separated by the partition plate. No contact with the aluminum plate surface. Therefore, the quality of the plate surface after rolling can be improved. In addition, since the properties of the lubricating coolant are always stable and the metal sludge concentration is also stable at a low concentration, it is not necessary to separate the entire amount of the coolant after rolling into oil and water, and to filter and mix oil and water. The equipment cost and running cost can be drastically reduced, the installation space for these equipment can be reduced, and rolling can be performed continuously and stably at high speed and high pressure.
[0026]
Moreover, in the present invention, it is preferable that the separated water obtained by separating the lubricating coolant with an oil-water separator is also finely filtered. Moreover, the installation positions of the
[0027]
In addition, the
[0028]
In addition, when rolling is repeated in the circulation system, metal sludge in the cooling coolant increases and does not adversely affect the plate surface, but it may contaminate the rolls. In this case, it is preferable to perform partial dumping periodically or continuously.
[0029]
【Example】
EXAMPLES Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, this is merely an example and does not limit the present invention.
[0030]
The following test rolling oils were prepared, and the effects of the oil concentration of the lubricating coolant and the cooling coolant, the emulsion average particle diameter, and the presence or absence of a partition plate between the lubricating coolant and the cooling coolant on the rolling lubricity and the plate surface quality were evaluated. Experimental conditions and evaluation conditions are shown below.
[0031]
(1) Test rolling oil
As the rolling oil having self-emulsifying property, a rolling oil composed of 90% by mass of α-olefin having 14 carbon atoms and 10% by mass of butoxyethyl myristate as an oily additive was used.
(2) Formation of emulsion
A 15% emulsion was formed using the mixer shown in FIG. Moreover, the average particle diameter of the emulsion used for rolling was changed to 15 to 100 μm by changing the pressure of the oil to be injected and the nozzle. The average emulsion particle size was measured with a laser diffraction particle size distribution analyzer (LA700 manufactured by Horiba, Ltd.).
(3) Oil concentration conditions
The oil concentration was changed from 1 to 35% by changing the flow rate of the rolling oil that was press-fitted with the mixer shown in FIG.
[0032]
(4) Rolling lubricity evaluation conditions
As a material to be rolled, a roll having a roll having a roll diameter of 155 mm, a roll temperature of 50 ° C., and a roll surface roughness Ra of 0.4 μm using a JIS 5052 aluminum alloy material (plate thickness 2.0 mm, plate width 40 mm, plate length 450 mm). The mill was rolled at a rolling speed of 70 m / min and a reduction rate of 50%. The lubricating coolant flow rate was 4 L / min (including upper and lower), and the cooling coolant flow rate was 4 to 20 L / min (including upper and lower). Rolling lubricity at the time of rolling is the friction obtained from the Brand & Ford equation from the rolling load measured by the load cell, the advanced rate measured from the 100 mm interval stamp marks on the roll surface transferred to the plate surface, the plate thickness before and after rolling, and the roll diameter. It was evaluated by a coefficient. The quality was determined to be acceptable when the coefficient of friction was 0.2 or less and exceeded 0.2. The advanced rate was calculated from the following equation (1).
Advanced rate (%) = (L2-L1) × 100 / L1 (1)
L1: Length between imprint marks on the roll surface (mm)
L2: Length between imprint marks on the plate surface after rolling (mm)
The plate surface quality was sampled from three places in the width direction of the plate, and the surface was observed at 200 times with an electron microscope (SEM). The case where the plate surface quality (oil pit) was the same in all three locations was designated as A, the case where the product was slightly non-uniform but the level where there was no problem in the product was B, and the case where the product was non-uniform and there was a problem with the product was designated as C.
[0033]
(5) Glossiness variation: The glossiness of the plate surface was measured at 30 positions in the plate width direction and the rolling direction, and the glossiness variation = (standard deviation / average value) × 100 (%) was calculated. The measuring method was based on JIS Z8741 (mirror surface glossiness measuring method).
[0034]
Examples 1-6, Comparative Examples 1-7
(When the flow rates of lubrication coolant and cooling coolant are the same)
When the flow rates of the lubricating coolant and the cooling coolant were the same, the effects of the emulsion average particle size and the oil concentration were evaluated. The results are shown in Table 1.
From Table 1, when the oil concentration of the cooling coolant is 0, that is, when water is used, the friction coefficient tends to be slightly higher (Example 2). This is thought to be because the cooling coolant hinders or thins the lubricating coolant. However, it is a level with no problem. Thereby, it turns out that there is no problem even if the oil concentration of the cooling coolant is lower than the oil concentration of the lubricating coolant. Further, the friction coefficient tends to decrease as the oil concentration increases. When the oil concentration is in the range of 2 to 30%, the friction coefficient and the surface quality are at a level that does not cause any problem (Examples 2 to 4). Moreover, there exists a tendency for a friction coefficient to reduce, so that an emulsion average particle diameter becomes large (Examples 3-6). This is because the larger the emulsion particle size, the better the plate-out property and the greater the amount of rolling oil introduced into the roll bite. As a result, when the average emulsion particle size is in the range of 20 to 90 μm, the friction coefficient is 0.2 or less, the plate surface quality is all A and B, and the fluctuation of the surface glossiness is 15% or less. It is.
[0035]
On the other hand, even if the cooling coolant is the same as the lubricating coolant, it can be seen that the friction coefficient increases rapidly when the average particle size of the emulsion is less than 20 μm (Comparative Example 1). When the cooling coolant is water, if the average particle size of the emulsion is less than 20 μm, the friction coefficient is further increased, partial seizure is observed, the plate surface quality is deteriorated, and the fluctuation of the surface glossiness exceeds 15%. (Comparative example 2). It can be seen that when the oil concentration is 35%, the friction coefficient is slightly reduced, but the surface quality is deteriorated (Comparative Examples 3 and 5). This is considered to be because the formation of oil pits on the plate surface became non-uniform due to the non-uniform emulsion since the variation in surface glossiness was 15% or more. It can be seen that when the oil concentration is less than 2%, the friction coefficient is very high and the surface quality is also deteriorated (Comparative Examples 4 and 6). This is because the amount of oil introduced into the roll bite is insufficient and lubrication is insufficient. In this case, it can be seen that there is a difference in surface gloss between the part that is poorly lubricated and the part that is not. It can be seen that when the average emulsion particle size exceeds 90 μm, the friction coefficient is slightly lowered, but the plate surface quality is deteriorated (Comparative Example 7).
[0036]
[Table 1]
From the above results, when the flow rates of the lubricating coolant and the cooling coolant are the same, if the oil concentration of the lubricating coolant is in the range of 2 to 30% and the average emulsion particle size is in the range of 20 to 90 μm, the oil concentration of the cooling coolant is that of the lubricating coolant. It can be seen that even if the concentration is lower than the oil concentration, the rolling lubricity and the plate surface quality are not adversely affected.
[0038]
Examples 7-11, Comparative Examples 8-14
(When cooling coolant flow rate is higher than lubrication coolant)
When the cooling coolant flow rate was higher than that of the lubricating coolant, the presence or absence of a partition plate between the cooling coolant and the lubricating coolant was evaluated. The results are shown in Table 2.
Even if the cooling coolant flow rate is higher than the lubrication coolant flow rate, if there is a partition plate, the friction coefficient is low in the range of 0.11 to 0.13, the plate surface quality is good, and the gloss fluctuation is 15% or less. (Examples 7 to 11). In Example 8, since the oil concentration is low, the amount of oil introduced into the roll bite is small and the plate surface quality is slightly deteriorated, but this is a level that does not cause any problem.
[0039]
In Comparative Examples 8 to 14, regardless of the emulsion average particle diameter, the cooling coolant flow rate is larger than the lubrication coolant flow rate, and the emulsion oil concentration of the cooling coolant is lower than the oil concentration of the lubrication coolant. If there is no partition plate, the friction coefficient is 0.2 or more, the plate surface quality is C class, and the fluctuation of the surface glossiness exceeds 15%, which is a problem level. This is presumably because the cooling coolant hinders the lubrication coolant in the roll bite part and the amount of oil introduced into the roll bite becomes non-uniform because there is no partition plate.
From the above results, it is clear that the partition plate must be provided when the oil concentration of the cooling coolant is lower than the concentration of the lubricating coolant and the flow rate of the cooling coolant is higher than that of the lubricating coolant.
[0040]
[Table 2]
Example 12, Comparative Example 15
(Confirmation of partition plate effect by continuous circulation test)
Using the system shown in FIG. 1, the coolant is continuously used for the presence or absence of a partition plate, the emulsion average particle size of lubricating and cooling coolant, oil concentration, the amount of aluminum powder in each coolant, the friction coefficient during rolling, rolling Subsequent plate surface quality and the amount of aluminum powder adhered to the plate surface were determined. The experimental conditions are shown below, and the results are shown in Table 3 for Example 12 and Table 4 for Comparative Example 15. The amount of aluminum powder in the coolant was measured by adding 20 ml of aqua regia to 100 ml of coolant, heating to 80 ° C., and then quantifying aluminum on the water layer side by atomic absorption spectrometry. Also, the amount of aluminum powder on the plate surface is the plate surface after rolling (0.05 m2) Was wiped off with an absorbent cotton soaked in ethanol, the aluminum powder adhering to the absorbent cotton was dissolved in aqua regia and quantified by atomic absorption spectrometry.
[0042]
<Continuous circulation test conditions>
(1) Rolling conditions
(1) Rolled material: JIS5082 aluminum alloy, 2.5 mm (t), 100 mm (W) coil (15 pieces)
(2) Roll diameter 155mm, roll surface roughness 0.4μm
(3) Reduction ratio 50%, rolling speed 35m / min
(2) Rolling oil: base oil α-olefin 95%, oily additive methoxyethoxyethyl myristate 5%
(3) Emulsion:
(1) Lubricating coolant; oil pressure 8 kg / cm in the mixer shown in FIG.2Oil flow rate 0.4 L / min,
(2) Cooling coolant; supplied from the emulsion tank at a flow rate of 20 L / min.
(4) Oil / water separation conditions
(1) Centrifugal separator: α Laval WSPX303-71 type
(2) Conditions: 1000G centrifugal force, incoming flow rate: 4L / min
(5) Filtration device: Schneider filter manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation
(1) Precoat renewal time: 4 kg / cm2
(2) White clay; Galleon Earth V2R, diatomaceous earth; Central silica # 600S
(3) Auxiliary; Diatomaceous earth: White clay mixed in a ratio of 6: 4
(4) Filtration flow rate: 2L / min
[0043]
As is clear from Table 3, when the number of coils is increased, the average particle size and oil content of the emulsion of the lubricating coolant are 29 to 30 μm and 9.8 to 10.3%, respectively, even when the number of coils increases. stable. Also, the amount of aluminum powder in the lubricating coolant is 1 ppm or less, which is very good. This is because oil / water separation is performed for lubricating coolant, aluminum powder is removed with diatomaceous earth for the separated oil, and aluminum powder is removed with a cartridge filter (1 μm diameter) for the separated water. This is because an emulsion is formed again with an oil-water mixing apparatus. As for the cooling coolant, the oil content begins to rise in the emulsion tank as the number of circulations increases, and the oil concentration decreases with the number of coils, that is, time. In addition, since the oil component floats from a larger particle size, the average particle size of the emulsion tends to decrease with time. Also, the amount of aluminum powder in the cooling coolant tends to increase with the number of coils. This is because the cooling coolant is only filtered through diatomaceous earth, and aluminum powder of 1 μm or less cannot be removed and accumulates. Thus, it can be seen that the partition plate has no adverse effect on the friction coefficient and plate surface quality at the time of rolling in contrast to the emulsion property change in continuous rolling. Furthermore, the amount of aluminum powder on the plate surface is 10 mg / m for all.2It is below and it turns out that it is a very beautiful board.
[0044]
On the other hand, as apparent from Table 4, the property change of the emulsion and the accumulation state of the aluminum powder are almost the same as in the examples, but without the partition plate, the friction coefficient starts to increase after the two-coil rolling, and the plate surface It will adversely affect quality. Furthermore, the amount of aluminum powder on the plate surface increases with the number of coils, and in particular 15 mg / m after 10 coil rolling.2The plate surface becomes very dirty.
From the above results, if a partition plate is provided, oil-water separation is performed on a part of the emulsion after rolling, and the separated water and the separated oil are filtered, respectively, and then the emulsion is used again as a lubricating coolant. The emulsion can be continuously rolled by being subjected to cold rolling again as a cooling coolant.
[0045]
[Table 3]
[Table 4]
【The invention's effect】
As described above, according to the cold rolling method for aluminum of the present invention, it is possible to drastically reduce the oil / water mixing device, the oil / water separation device and the related equipment cost and running cost, and to reduce the installation space of the equipment. Further, cold rolling of aluminum can be performed continuously and stably under high speed and high pressure, and a plate having a uniform surface gloss and a small amount of dirt such as aluminum wear powder adhering to the plate surface can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a functional configuration of an apparatus for performing an aluminum cold rolling method according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration of an oil-water mixer suitable for use in the aluminum cold rolling method according to the present invention.
FIG. 3 is a conceptual diagram for supplying lubricating coolant and cooling coolant to an upper roll.
FIG. 4 shows a case where a partition plate is installed in FIG.
[Explanation of symbols]
1 Separation tank
2a, 2b filtration device
3 Mixer
4 Roll stand
5 nozzles
6 Aquarium
7 Oil tank
11 Lubricant coolant feed conduit
12 Coolant feed pipe
21 Work roll
22 Backup roll
23 Non-rolled material
24 divider
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