JP4534833B2 - 圧延機およびそれを用いたストリップの圧延方法 - Google Patents

Description

本発明は、圧延機およびそれを用いた鋼板等のストリップ（金属帯）の圧延方法に関し、特に、この圧延機に備えられたクーラント装置の改良によりストリップ温度を所定の温度に保持し、かつ、ストリップの形状不良や破断等のトラブル無く、歪み時効処理を行う温間圧延が実施でき、さらには、通常の冷間圧延と前記温間圧延について支障なく兼用することができる圧延機およびそれを用いたストリップの圧延方法に関する。

従来のストリップの温間圧延を行う圧延機に備えられたクーラント装置としては、例えば、特許文献１に記載されるような図２に示すものが知られている。

この圧延機のクーラント装置は、比較的圧延油濃度の低いクーラント（低濃度クーラント）を用い、圧延機１のワークロールＷＲに冷却用クーラントを吹き付けるロール冷却スプレー３と、ロールギャップ部に潤滑用クーラントを吹き付けるロールギャップ潤滑スプレー４ａと、ストリップＳに冷却用クーラントを吹き付けるストリップ冷却スプレー１２とを備えている。

このそれぞれのスプレーへのクーラントの供給路を各スプレー毎に独立して設けるとともに、各供給路にそれぞれ流量制御弁を介在させ、かつ、予め各スプレー毎に設定された最適流量に応じて各流量調整弁を独立させることにより、スプレー毎の目的に沿った最適流量に制御することが可能となっている。

また、特許文献２では、主としてロール冷却を担うワークロールスプレーにて低濃度クーラントを吹き付けた上で、さらに圧延機入側上流において、主として鋼板の潤滑を担うプレスプレーにて比較的圧延油濃度の高いクーラント（高濃度クーラント）を吹き付け、良好なロール冷却と圧延潤滑の両立を図っていた。
特開平１１−２６７７１７号公報 特開２００２−１０２９０１号公報

しかしながら、このような温間圧延を行う圧延機では、通常の冷間圧延と併用される場合が多く、上記のように、ロール冷却スプレーから吹き付けるクーラントとして、通常の冷間圧延に用いられるような圧延油を数％程度混入した低濃度クーラントを用いる場合、圧延油性状の観点からクーラントの温度を４０℃以下の低温とすることができなかった。このため、温間圧延を連続的に実施して、鋼板の温度を安定して２００℃以上にすることを達成したとしても、その一方でロール冷却能力が不足してしまい、ロール温度の上昇によりサーマルクラウンが急激に増大して圧延形状が乱れ、板形状不良や板破断等のトラブルが発生してしまうという問題があった。

本発明はかかる不都合を解消するためになされたものであり、温間圧延に適したクーラントを適宜供給でき、かつ通常の冷間圧延も支障なく実施できるクーラント装置を備えた圧延機およびそれを用いたストリップの圧延方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有する。

［１］圧延機のワークロールに冷却用クーラントを吹き付けるロール冷却スプレーと、圧延機のワークロール入側において潤滑用クーラントを吹き付ける潤滑スプレーとを備えた圧延機において、
前記ロール冷却スプレーに対するクーラントの供給路と潤滑スプレーに対するクーラントの供給路を独立して設けるとともに、
前記ロール冷却スプレーに対するクーラントの供給路には、冷間圧延時に使用するクーラントが貯留される冷間圧延用クーラントタンクと、温間圧延時においてロールの冷却に使用するクーラントが貯留される温間圧延冷却クーラントタンクが接続され、
前記潤滑スプレーに対するクーラントの供給路には、温間圧延時において圧延潤滑に使用するクーラントが貯留される温間圧延潤滑クーラントタンクが接続されたことを特徴とする圧延機。

［２］前記［１］に記載の圧延機において、圧延機の下部に、圧延に使用されたクーラントを回収するクーラント回収用ピットが備えられ、前記クーラント回収用ピットと、前記冷間圧延用クーラントタンクとが、クーラント回収路で接続されたことを特徴とする圧延機。

［３］前記［１］または［２］に記載の圧延機を用いてストリップを圧延するに際し、冷間圧延時には、前記冷間圧延用クーラントタンクから前記ロール冷却スプレーにクーラントを供給して圧延し、温間圧延時には、前記温間圧延冷却クーラントタンクから前記ロール冷却スプレーにクーラントを供給するとともに、前記温間圧延潤滑クーラントタンクから前記潤滑スプレーにクーラントを供給して圧延することを特徴とするストリップの圧延方法。

［４］前記［３］に記載のストリップの圧延方法において、前記温間圧延冷却クーラントタンクには、前記冷間圧延用クーラントタンクに貯留するクーラントより圧延油濃度の低いクーラントを貯留し、前記温間圧延潤滑クーラントタンクには、前記冷間圧延用クーラントタンクに貯留するクーラントより圧延油濃度の高いクーラントを貯留して圧延に供することを特徴とするストリップの圧延方法。

本発明においては、通常の冷間圧延に用いられる冷間圧延用クーラントタンクとは別に、温間圧延冷却用クーラントタンクと温間圧延潤滑クーラントタンクを備えることにより、ストリップ温度を所定の温度に保持し、かつ、ストリップの形状不良や破断等のトラブル無く、歪み時効処理を行う温間圧延が実施できる。また、温間圧延時に用いた極低濃度の温間圧延冷却用クーラントと高濃度の温間圧延潤滑クーラントが混合した液体を回収して、冷間圧延用クーラントタンクに供給し、再利用することにより、ストリップの製造コストを削減することができる。

以下、本発明での実施の形態の一例について図１を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態である圧延機および圧延方法を説明するための説明図である。

この図１における圧延機のクーラント装置は、圧延機１のワークロールＷＲに冷却用クーラントを吹き付けるロール冷却スプレー３と、圧延機入側の上流において潤滑用クーラントを吹き付ける潤滑スプレー４と、圧延油を含まないか、もしくは極わずかに圧延油を混入させたクーラントであり、専ら温間圧延時にワークロールを冷却するクーラントを貯留する温間圧延冷却クーラントタンク５と、温間圧延時に潤滑スプレー４からストリップに吹き付けて圧延潤滑に用いる圧延油濃度の高い高濃度クーラントを貯留する温間圧延潤滑クーラントタンク６と、主として冷間圧延時に用いる圧延油の濃度が低い低濃度クーラントを貯留する冷間圧延用クーラントタンク７とを備える。

この例では、ロール冷却スプレー３はワークロールＷＲの上下のロールに対して入側及び出側に上下に１箇所ずつ合計４箇所配置され、潤滑スプレー４は圧延機１の入側上流でストリップＳを間に挟んで上下に１箇所ずつ合計２箇所配置されている。

ロール冷却スプレー３と潤滑スプレー４に対するクーラントの供給配管はそれぞれ独立した供給系とされており、ロール冷却スプレー３にはロール冷却スプレー用供給配管８からクーラントが供給され、潤滑スプレー４には潤滑スプレー用供給配管９からクーラントが供給されている。

そして、このロール冷却スプレー用供給配管８には、温間圧延冷却クーラントタンク５と冷間圧延用クーラントタンク７が接続されており、潤滑スプレー用供給配管９には、温間圧延潤滑クーラントタンク６が接続されている。

ロール冷却スプレー用供給配管８および潤滑スプレー用供給配管９はストリップＳを間に挟んで上下に分岐して配置されており、上側のロール冷却スプレー用供給配管８は途中でさらに２つに分岐し、圧延機１の入側及び出側において上側のロール冷却スプレー３に接続され、下側のロール冷却スプレー用供給配管８も同様にさらに２つに分岐し、圧延機１の入側及び出側において下側のロール冷却スプレー３に接続されている。一方、上下の潤滑スプレー用供給配管９は、上下の潤滑スプレー４に接続されている。

圧延機１の入側及び出側において、上側のロール冷却スプレー３とストリップＳとの間には、それぞれワークロールＷＲの上ロール側で下方に傾斜して先端部が該上ロールに指向し、その先端部に、ロール冷却スプレー３による上ロールへの冷却用クーラントの吹き付け位置とストリップＳとの間で該上ロールに空気を吹き付けるエアワイパー２が取り付けられており、これにより、ロール冷却スプレー３から上ロールに吹き付けられた冷却用クーラントがストリップＳに落下してストリップＳの温度が低下するのを回避している。

ここで、通常の冷間圧延時には、冷間圧延用クーラントタンク７からロール冷却スプレー用供給配管８を介してロール冷却スプレー３に低濃度クーラントを供給して、ワークロールにクーラントをスプレーして冷却する。同時にロールギャップに向けてクーラントをスプレーするロールギャップ潤滑スプレー（図示しない）にロールギャップ潤滑スプレー用供給配管（図示しない）を介して低濃度クーラントを供給して、圧延潤滑を行う。

つぎに、温間圧延を行う場合には、温間圧延冷却クーラントタンク５からロール冷却スプレー用供給配管８を介してロール冷却スプレー３に温間圧延用クーラントを供給して、ワークロールにクーラントをスプレーして冷却する。そして、同時に温間圧延潤滑クーラントタンク６から潤滑スプレー用供給配管９を介して潤滑スプレー４に高濃度クーラントを供給して、圧延潤滑を行う。本実施の形態では、圧延機入側上流に潤滑スプレー４を設置することにより、ロールギャップ部での温度上昇を妨げることなく、効率よく温間圧延の目標温度を達成することができる。このような形態とすることが好ましいが、前記冷間圧延の時に用いた、圧延機入側でロールギャップに向けて設置されたロールギャップ潤滑スプレーを温間圧延時の潤滑スプレーに兼用してもよい。以上のように、温間圧延時において圧延潤滑に高濃度クーラントを用いることにより圧延潤滑が良好となり、ロール冷却目的のクーラントにおける圧延油濃度の調整が自由になり、圧延油を全く含まない水（例えば純水）をも用いることができる。

ここで、温間圧延冷却クーラントタンク５に純水を用い、その温度を変化させてロール冷却スプレー３からワークロールに吹き付けつつ、潤滑スプレー４からは圧延油を２０％混入させたクーラントを冷延鋼板に吹き付け、鋼板温度が３００℃となる条件で、冷延鋼板コイルを連続して圧延したときのロール温度変化を示したものが図３である。本実施の形態においては図に示すように、ロール冷却スプレー３から吐出するクーラントの温度を３０℃以下とすることにより、ワークロールの温度を常に７０℃以下に保持して圧延を行うことができる。これは、通常の冷間圧延において、圧延油を３％程度混入させた低濃度クーラントの温度を５０℃にコントロールしてロール冷却スプレー３およびロールギャップ潤滑スプレー（図示しない）からワークロールおよびロールギャップに吹き付けて圧延する際に目標とするワークロール温度、すなわちサーマルクラウンの増大が抑制され良好な板形状が得られる温度と同等なワークロール温度（ここでは約７０℃）以下にコントロールすることができている。なお、ロール冷却スプレー３から吐出するクーラント（純水）の温度を３０℃にコントロールしたときの製品形状を急峻度で評価したところ、２％と低かった。

一方、前記の冷間圧延時と同じ、圧延油を３％程度混入させた低濃度クーラントを用い、その温度を良好なクーラント性状が確保される５０℃にコントロールしてロール冷却スプレー３からワークロールに吹き付けつつ、潤滑スプレーからは圧延油を２０％混入させたクーラントを潤滑スプレー４から吹き付け、鋼板温度が３００℃となる条件で、冷延鋼板コイルを連続して圧延を行ったところ、ワークロールの温度は圧延が進むにつれて徐々に上昇して９０℃に達し、そのときの製品における急峻度は８％に上昇した。

なお、図１において、圧延機の下部には、圧延に用いたクーラントを回収するクーラント回収ピット１０が設けられ、クーラント回収用配管１１によって、クーラント回収ピット１０と冷間圧延用クーラントタンク７が接続されている。上記のように温間圧延に用いる温間圧延冷却クーラントタンク５と温間圧延潤滑クーラントタンク６を、通常用いられる冷間圧延用クーラントタンク７とは別に設けた上で、さらにこのような回収装置を設けたことにより、温間圧延に使用した後の、水もしくは極わずかに圧延油が混入された温間圧延用クーラントと高濃度の温間圧延潤滑クーラントが混合した液体を回収して、冷間圧延用クーラントタンクに供給すれば、通常の冷間圧延に再利用することができるので、圧延油コストを削減でき、ひいては製品である鋼板のさらなるコストダウンを図ることができる。

本発明の実施の形態である圧延機に備えられたクーラント装置を説明するための説明図である。 従来の圧延機に備えられたクーラント装置を説明するための説明図である。 ロール冷却スプレーに供給するクーラント（純水）の温度を変化させたときのワークロール温度の変化を示す図である。

符号の説明

Ｓ…ストリップ
ＷＲ…ワークロール
１…圧延機
２…エアワイパー
３…ロール冷却スプレー
４…潤滑スプレー
４ａ…ロールギャップ潤滑スプレー
５…温間圧延冷却クーラントタンク
６…温間圧延潤滑クーラントタンク
７…冷間圧延用クーラントタンク
８…ストリップ冷却スプレー用供給配管
９…潤滑スプレー用供給配管
１０…クーラント回収用ピット
１１…クーラント回収用配管
１２…ストリップ冷却スプレー

Claims (4)

1. 圧延機のワークロールに冷却用クーラントを吹き付けるロール冷却スプレーと、圧延機のワークロール入側において潤滑用クーラントを吹き付ける潤滑スプレーとを備えた圧延機において、
   前記ロール冷却スプレーに対するクーラントの供給路と潤滑スプレーに対するクーラントの供給路を独立して設けるとともに、
   前記ロール冷却スプレーに対するクーラントの供給路には、冷間圧延時に使用するクーラントが貯留される冷間圧延用クーラントタンクと、温間圧延時においてロールの冷却に使用するクーラントが貯留される温間圧延冷却クーラントタンクが接続され、
   前記潤滑スプレーに対するクーラントの供給路には、温間圧延時において圧延潤滑に使用するクーラントが貯留される温間圧延潤滑クーラントタンクが接続されたことを特徴とする圧延機。
2. 請求項１に記載の圧延機において、圧延機の下部に、圧延に使用されたクーラントを回収するクーラント回収用ピットが備えられ、前記クーラント回収用ピットと、前記冷間圧延用クーラントタンクとが、クーラント回収路で接続されたことを特徴とする圧延機。
3. 請求項１または２に記載の圧延機を用いてストリップを圧延するに際し、冷間圧延時には、前記冷間圧延用クーラントタンクから前記ロール冷却スプレーにクーラントを供給して圧延し、温間圧延時には、前記温間圧延冷却クーラントタンクから前記ロール冷却スプレーにクーラントを供給するとともに、前記温間圧延潤滑クーラントタンクから前記潤滑スプレーにクーラントを供給して圧延することを特徴とするストリップの圧延方法。
4. 請求項３に記載のストリップの圧延方法において、前記温間圧延冷却クーラントタンクには、前記冷間圧延用クーラントタンクに貯留するクーラントより圧延油濃度の低いクーラントを貯留し、前記温間圧延潤滑クーラントタンクには、前記冷間圧延用クーラントタンクに貯留するクーラントより圧延油濃度の高いクーラントを貯留して圧延に供することを特徴とするストリップの圧延方法。

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