JP4797730B2 - Cold rolling method - Google Patents
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Description
本発明は、循環式圧延油供給方法を使用して冷間圧延を行なう際に、エマルション圧延油をストリップ(金属帯)に供給するために有効な冷間圧延方法に関する。 The present invention relates to a cold rolling method effective for supplying emulsion rolling oil to a strip (metal strip) when performing cold rolling using a circulating rolling oil supply method.
一般に、冷間圧延機によるストリップの圧延時には、圧延性を向上させるためにストリップに圧延油を供給する。その際に用いられる一般的な圧延油供給方法としては、水と圧延油を混合したエマルション状態のクーラントをノズルよりストリップに噴射する方式がとられている。また、エマルションを作成するために、所定の油量を水に添加し、攪拌およびポンプによるせん断を加え、エマルション液とする。また、冷間圧延におけるエマルション圧延油の供給方式には、直接方式(ダイレクト方式)、循環方式(リサーキュレーション方式)がある。 In general, when a strip is rolled by a cold rolling mill, rolling oil is supplied to the strip in order to improve rollability. As a general rolling oil supply method used at that time, a system in which coolant in an emulsion state in which water and rolling oil are mixed is sprayed from a nozzle onto a strip. In order to prepare an emulsion, a predetermined amount of oil is added to water, and stirring and shearing by a pump are added to obtain an emulsion liquid. In addition, the emulsion rolling oil supply method in cold rolling includes a direct method (direct method) and a circulation method (recirculation method).
直接式圧延油供給方式(ダイレクト方式)は、潤滑の目的で高濃度のエマルション圧延油を鋼板にスプレーし、冷却の目的で水をロールにスプレーするため、潤滑性と冷却性に優れる。しかし、循環方式と異なり、エマルション圧延油を循環使用しないため、圧延油原単位が高い。一方、循環式圧延油供給方式(リサーキュレーション方式)は、圧延油と冷却水をあらかじめ混合、攪拌して作成した低濃度のエマルション圧延油を、循環しながら潤滑と冷却の目的で鋼板およびロールにスプレーするため、圧延油の原単位が低い。しかし、直接式圧延油供給方式と比較して、潤滑性および冷却性が劣ることは否定できない。そのため、従来の循環方式では、特に、仕上板厚0.2mm以下の薄物材の高速圧延時には潤滑不足となり、チャタリングと呼ばれる圧延機の振動や、ヒートスクラッチと呼ばれる表面疵が発生するため、圧延速度が上げられないという問題があった。特にヒートスクラッチが発生すると、圧延材に表面欠陥が生じるので歩留が低下するばかりでなく、ヒートスクラッチの生じた圧延機ではワークロール組替えが必要なため生産性が著しく低下するという問題がある。 The direct rolling oil supply system (direct system) is excellent in lubricity and cooling properties because high-concentration emulsion rolling oil is sprayed on the steel sheet for the purpose of lubrication and water is sprayed on the roll for the purpose of cooling. However, unlike the circulation system, since the emulsion rolling oil is not circulated, the rolling oil intensity is high. On the other hand, the circulating rolling oil supply method (recirculation method) is a steel plate and roll for the purpose of lubrication and cooling while circulating low-concentration emulsion rolling oil prepared by mixing and stirring rolling oil and cooling water in advance. The basic unit of rolling oil is low. However, it cannot be denied that the lubricity and the cooling performance are inferior compared with the direct rolling oil supply system. Therefore, in the conventional circulation system, especially when a thin material having a finished sheet thickness of 0.2 mm or less is rolled at high speed, lubrication becomes insufficient, and rolling mill vibration called chattering and surface flaws called heat scratch occur, so the rolling speed There was a problem that could not be raised. In particular, when heat scratches are generated, surface defects are generated in the rolled material, so that not only the yield is lowered, but also a rolling mill in which heat scratches are generated has a problem that productivity is remarkably lowered because work rolls need to be replaced.
このような問題に対し、チャタリングやヒートスクラッチの原因である潤滑不足を解消することで問題を解決しようとする発明がこれまで種々なされてきた。その中で、循環給油方式での潤滑不足を解消しようとする方法として、以下のような方法が知られている。 In order to solve such a problem, various inventions have been made so far to solve the problem by eliminating insufficient lubrication that causes chattering and heat scratching. Among them, the following methods are known as methods for solving the lack of lubrication in the circulating oil supply system.
(1)潤滑用と洗浄用クーラントの圧力を低圧に限定する方法(特許文献1参照。)
(2)第2の圧延油供給系統を設ける方法(特許文献2参照。)
また、ヒートスクラッチの要因となるストリップの温度上昇を解消しようとする方法としては、以下のような方法が知られている。
(1) A method of limiting the pressure of the lubricating and cleaning coolant to a low pressure (see Patent Document 1).
(2) A method of providing a second rolling oil supply system (see Patent Document 2).
Further, the following methods are known as methods for eliminating the temperature rise of the strip that causes heat scratch.
(3)ヒートスクラッチ制御目標温度を超えないように圧下率を制御する方法(特許文献3参照。)
(4)ヒートスクラッチ制御目標温度を超えないようにワークロール速度を制御する方法(特許文献4参照。)
(4) A method of controlling the work roll speed so as not to exceed the heat scratch control target temperature (see Patent Document 4).
しかし、特許文献1に提示されている従来技術は、エマルション圧延油のクーラント圧力を低圧に限定するため、同時にストリップへのエマルションの供給量も制限される。供給量が制限されると均一にストリップに噴射することが困難となり、板幅方向での圧延状態が変化し、板の形状不良が発生する可能性がある。
However, since the prior art presented in
特許文献2に提示されている従来技術は、第2の圧延油供給系統から付着効率の高いエマルションを噴射させることにより潤滑性を向上させ、チャタリングを防止している。しかし、ヒートスクラッチに関しては、ロールバイト内の油膜量によらず、ワークロールと圧延材との界面温度または出側圧延材温度が一定値を超えるとヒートスクラッチが発生しやすくなることが知られており(日本鉄鋼協会「焼付き現象のメカニズムに迫る」,(1999)p83)、ロールバイトへの導入油量を増加させただけではヒートスクラッチの頻度を十分には低減できなかった。
The prior art presented in
特許文献3や特許文献4に提示されている従来技術は、圧延条件を緩和させるため、ヒートスクラッチの防止には有効である。しかしながら、生産能率が低下するばかりでなく、母板要因による圧延中での変形抵抗変化などの急激な圧延条件変化が発生した場合、追従するように圧下率(圧延荷重)若しくは張力を変更すると、板厚変動を招いてしまうという問題がある。
The conventional techniques presented in
本発明は、これら従来技術の問題点を解決するためになされたもので、圧延条件に応じて供給されるエマルション圧延油の基油成分比率を調整することにより、潤滑油供給制御の応答性に優れ、効率良くチャタリング・ヒートスクラッチ発生を防止し、かつ生産性を高め、油原単位の向上を可能にする冷間圧延方法を提供するものである。 The present invention was made to solve these problems of the prior art, and by adjusting the base oil component ratio of the emulsion rolling oil supplied according to the rolling conditions, the response of the lubricating oil supply control is improved. An object of the present invention is to provide a cold rolling method that is excellent and efficient in preventing chattering and heat scratching, improving productivity, and enabling improvement in oil intensity.
冷間圧延に用いられるエマルションタイプの圧延油は、動植物油脂、鉱油および合成エステル等の単体もしくは混合物を基油とし、更に界面活性剤、油性向上剤、極圧添加剤、酸化防止剤等の各種添加剤が適宜配合されており、これを水で通常1〜4体積%程度のエマルションに希釈したものをストリップまたはロールへ供給している。 Emulsion-type rolling oil used for cold rolling is based on simple oils or mixtures of animal and vegetable oils, mineral oils, synthetic esters, etc., as well as various surfactants, oiliness improvers, extreme pressure additives, antioxidants, etc. Additives are appropriately blended, and this is diluted with water to an emulsion of usually about 1 to 4% by volume, and supplied to the strip or roll.
また、基油の傾向として、天然油脂を主成分とする基油は低コストではあるが、流動点が高いためスカムが多量に堆積すること、循環安定性が不足すること、といった数多くの問題点があるため、圧延油コストは増加するが、室温で固化しない液状の合成エステルを配合させて、圧延油自体の流動点の低下及び作業性の改善を図っている。 In addition, base oils based on natural fats and oils are low in cost, but have many problems such as high pour point and high scum accumulation and insufficient circulation stability. Therefore, although the rolling oil cost increases, a liquid synthetic ester that does not solidify at room temperature is blended to reduce the pour point of the rolling oil itself and improve workability.
本発明者等は、エマルションを鋼板に供給したとき、高速圧延域におけるヒートスクラッチを防止させる手段について鋭意検討した結果、以下の結論を得た。 As a result of earnestly examining the means for preventing heat scratches in the high-speed rolling zone when the emulsion is supplied to the steel sheet, the present inventors have obtained the following conclusions.
一般的に、ヒートスクラッチはロールバイト内に介在すべき潤滑膜の破断によって鋼板とロールとが金属接触して発生することは良く知られており、ヒートスクラッチを防止するためには、ストリップ温度が高い領域においても潤滑膜の油膜強度を強固にしておく必要がある。しかしながら、エマルションを循環使用している循環式供給系統では経時劣化等による油膜強度低下は避けられない。従って、ストリップ温度が、ヒートスクラッチが発生する限界温度に達した場合或いは近づいた場合には、別系統で設けられた潤滑ヘッダーから耐熱劣化性の高いエステルの基油比率を高めたエマルションを噴射することにより、高温ストリップ域での油膜強度を維持し、ヒートスクラッチを防止する。 In general, it is well known that heat scratches are caused by metal contact between the steel sheet and the roll due to the breakage of the lubricating film to be interposed in the roll bite. To prevent heat scratching, the strip temperature is Even in a high region, it is necessary to keep the oil film strength of the lubricating film strong. However, in a circulating supply system that circulates and uses an emulsion, a decrease in oil film strength due to deterioration over time is unavoidable. Therefore, when the strip temperature reaches or approaches the limit temperature at which heat scratches occur, an emulsion with an increased base oil ratio of an ester having high heat resistance deterioration is injected from a lubrication header provided in another system. This maintains the oil film strength in the high-temperature strip region and prevents heat scratches.
第2の圧延油供給系統のエマルションは、圧延油基油および希釈水を新たに調合して作成する。エマルション圧延油の基油成分比率及び圧延油の供給油量はヘッダー直前での混合で行うために調整の応答性は非常に高い。また、第2の圧延油供給系統のエマルションが循環式圧延油供給タンクに混入したときの影響をなくすために、循環式圧延油供給系統と同一種類の基油とする。 The emulsion of the second rolling oil supply system is prepared by newly blending rolling oil base oil and dilution water. Since the base oil component ratio of the rolling mill oil and the supply amount of the rolling oil are mixed just before the header, the adjustment response is very high. Moreover, in order to eliminate the influence when the emulsion of a 2nd rolling oil supply system mixes in a circulating rolling oil supply tank, it is set as the same kind of base oil as a circulating rolling oil supply system.
高速圧延域では、速度の上昇とともにスプレー時間が短くなり、鋼板の単位面積当たりの供給圧延油量が減少するため、平均粒径を大きくしたプレートアウト特性の高いエマルションを用いると効果的である。 In the high-speed rolling zone, the spraying time is shortened as the speed is increased, and the amount of rolling oil supplied per unit area of the steel sheet is reduced. Therefore, it is effective to use an emulsion with a high average particle size and high plate-out characteristics.
また、高速圧延時には、鋼板下面側だけでなく、上面側にもヒートスクラッチ疵が発生することがあるため、鋼板上面側の潤滑性改善が必要であり、上面側にも平均粒径を大きくしたプレートアウト特性の高いエマルションを供給する必要がある。 Also, during high-speed rolling, heat scratches may occur not only on the lower surface side of the steel plate but also on the upper surface side, so it is necessary to improve the lubricity on the upper surface side of the steel plate, and the average grain size was increased on the upper surface side. It is necessary to supply an emulsion with high plate-out characteristics.
また、本発明において、第2の圧延油供給系統のエマルションを供給するための、スプレーヘッダーの位置をロールバイトから離れた上流スタンドにできるだけ近い位置とすることが好ましい。これは以下の理由による。安定したプレートアウト層を形成するためには、水に油が分散したO/Wエマルションの状態から、油に水が分散したW/Oエマルションまたは油分単相へ転相するための時間(以下、転相時間と称す)を確保するのが好ましい。圧延機においては、圧延機入側で鋼板表面へエマルションが供給されてから、送板速度に応じてロールバイトに到達するまでの時間が転相時間に相当する。従って、圧延速度が高くなるほど、転相時間は短くなるため、プレートアウト層を形成しにくくなることが想定される。これに対し、スプレーノズルの位置をロールバイトから離れた上流スタンドにできるだけ近い位置とすることで転相時間を確保できる。 Moreover, in this invention, it is preferable to make the position of the spray header for supplying the emulsion of a 2nd rolling oil supply system into the position as close as possible to the upstream stand away from the roll bite. This is due to the following reason. In order to form a stable plate-out layer, the time for phase inversion from a state of an O / W emulsion in which oil is dispersed in water to a W / O emulsion in which water is dispersed in oil or a single oil phase (hereinafter, It is preferable to ensure a phase inversion time). In the rolling mill, the time from when the emulsion is supplied to the steel sheet surface on the inlet side of the rolling mill until reaching the roll bite according to the sheet feeding speed corresponds to the phase inversion time. Therefore, it is assumed that the higher the rolling speed, the shorter the phase inversion time, and thus it becomes difficult to form the plate-out layer. On the other hand, the phase inversion time can be secured by setting the position of the spray nozzle as close as possible to the upstream stand far from the roll bite.
また、第2の圧延油供給系統のエマルションは、循環式供給系統の不足油分の補充も兼ね有効に利用されるため、従来の循環式圧延油供給方式の場合と同様に、圧延油の原単位を低くできる。 In addition, since the emulsion of the second rolling oil supply system is effectively used to supplement the shortage of the circulating supply system, the basic unit of the rolling oil is the same as in the conventional circulating rolling oil supply system. Can be lowered.
本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、以下の工程を備えている。 The present invention has been made based on the above findings, and includes the following steps.
(1)二種類以上の基油の混合体で構成された、冷間圧延におけるエマルション圧延油
をストリップ表面に循環式に供給する第1の圧延油供給工程と、第1の圧延油供給工程の
エマルションと同一成分の基油の混合体で構成されかつ第1の圧延油供給工程のエマルシ
ョンより大きな平均粒径となるように調整したエマルション圧延油を、ロールバイトより
離れた上流スタンド側の位置でストリップ表面に供給する第2の圧延油供給工程と、第2
の圧延油供給工程で鋼板に付着しなかったエマルションを回収し、第1の圧延油供給工程
のエマルションに合流させる回収・合流工程と、を備えた冷間圧延方法であって、
前記第2の圧延油供給工程は、圧延条件に応じて、供給されるエマルション圧延油の基
油成分比率を調整する工程を備え、
前記エマルション圧延油の基油成分比率を調整する工程は、圧延スタンド出側でのストリップの温度をリアルタイムで計測する工程又は圧延スタンド出側でのストリップの温度の予測値を算出する工程と、計測又は算出により得られたストリップ温度が予め求めたヒートスクラッチ発生限界温度を越えないように、ストリップ温度とヒートスクラッチ発生限界温度との温度差に基づいて、第2の圧延油供給工程に供給されるエマルション圧延油の基油成分比率を制御する工程とを備えていることを特徴とする冷間圧延方法。
(1) A first rolling oil supply step, which is composed of a mixture of two or more types of base oils, supplies emulsion rolling oil in cold rolling to the strip surface in a circulating manner; and a first rolling oil supply step The emulsion rolling oil, which is composed of a mixture of base oils having the same components as the emulsion and adjusted to have an average particle size larger than that of the emulsion in the first rolling oil supply step, is positioned at the upstream stand side away from the roll bite. A second rolling oil supply step for supplying the strip surface;
Recovering the emulsion that did not adhere to the steel sheet in the rolling oil supply step, and collecting and joining the emulsion in the first rolling oil supply step, a cold rolling method comprising :
The second rolling oil supply step includes a step of adjusting a base oil component ratio of the emulsion rolling oil to be supplied according to rolling conditions,
The step of adjusting the base oil component ratio of the emulsion rolling oil includes a step of measuring the strip temperature on the rolling stand exit side in real time or a step of calculating a predicted value of the strip temperature on the rolling stand exit side, and measurement. Alternatively, the strip temperature obtained by the calculation is supplied to the second rolling oil supply process based on the temperature difference between the strip temperature and the heat scratch generation limit temperature so as not to exceed the heat scratch generation limit temperature determined in advance. And a step of controlling the base oil component ratio of the emulsion rolling oil .
(2)エマルション圧延油の基油成分比率を制御する工程は、計測又は算出により得られたストリップ温度が予め求めたヒートスクラッチ発生限界温度未満ではエステル比率を一定とし、前記ヒートスクラッチ発生限界温度となる時点でエマルション圧延油の基油成分比率の変更をおこなうことを特徴とする(1)記載の冷間圧延方法。 (2) The step of controlling the base oil component ratio of the emulsion rolling oil is such that the ester ratio is constant when the strip temperature obtained by measurement or calculation is less than the preliminarily determined heat scratch generation limit temperature, and the heat scratch generation limit temperature The cold rolling method according to (1), wherein the base oil component ratio of the emulsion rolling oil is changed at a certain point.
(3)第2の圧延油供給工程は、ミキサーを配置したヘッダーにてストリップ表面にエマルション圧延油を供給する工程を備え、
エマルション圧延油の基油成分比率を調整する工程は、前記ヘッダー直前あるいはヘッダー内に配置されたミキサーにてエマルション圧延油の基油成分混合比率を調節する工程を備えていることを特徴とする(1)又は(2)に記載の冷間圧延方法。
(3) The second rolling oil supply step includes a step of supplying emulsion rolling oil to the strip surface at the header where the mixer is arranged,
The step of adjusting the base oil component ratio of the emulsion rolling oil includes the step of adjusting the base oil component mixing ratio of the emulsion rolling oil using a mixer disposed immediately before or in the header ( The cold rolling method according to 1) or (2) .
本発明では、ストリップ温度が予め求めたヒートスクラッチ発生限界温度を越えないように、圧延条件に応じて、供給されるエマルション圧延油の基油成分比率、具体的にはエステル比率を調整することにより、仕上板厚0.2mm以下の薄物材を圧延する場合に、従来方式で高速圧延時に発生していた潤滑不足が解消され、チャタリングおよびヒートスクラッチ疵の発生を未然に防止できる。この結果、圧延速度を向上できるため、生産性を大幅に向上できる。 In the present invention, the base oil component ratio of the supplied emulsion rolling oil, specifically the ester ratio, is adjusted according to the rolling conditions so that the strip temperature does not exceed the heat scratch generation limit temperature determined in advance. In the case of rolling a thin material having a finishing plate thickness of 0.2 mm or less, the lack of lubrication that has occurred at the time of high-speed rolling in the conventional method is solved, and chattering and heat scratching can be prevented. As a result, since the rolling speed can be improved, the productivity can be greatly improved.
更に、ストリップ温度が低いときにはエステル比率を一定として操業し、ストリップ温度が高くなって、前記ヒートスクラッチ発生限界温度となる時点或いはその近傍でエマルション圧延油の基油成分比率の変更をおこなうことにより、全体の循環系統のエマルションに与える影響を極めて少なくすることができる。 Furthermore, when the strip temperature is low, the operation is performed with a constant ester ratio, the strip temperature becomes high, and the base oil component ratio of the emulsion rolling oil is changed at or near the heat scratch generation limit temperature, The influence on the emulsion of the entire circulation system can be extremely reduced.
次に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。図1は、本実施形態に係る圧延油供給装置を示す構成概要図であり、全5スタンドのタンデムミルの第5スタンドに第2の圧延油供給手段からのエマルション圧延油供給を適用した場合である。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a rolling oil supply device according to the present embodiment, in which the emulsion rolling oil supply from the second rolling oil supply means is applied to the fifth stand of all five tandem mills. is there.
第5スタンドに適用したのは、後段スタンドほど圧延速度が速く、しかも、板厚が薄くなるため、圧延荷重が高くなり、潤滑条件として厳しくなるためである。また、この冷間圧延機において、隣り合うスタンド間には図示しないテンションロールおよびデフロールが設置されている。この発明において、圧延機のスタンドは単スタンドまたは複数スタンドのうちの全部または任意のスタンドのことである。 The reason why it is applied to the fifth stand is that the rolling speed is higher in the latter stand, and the plate thickness becomes thinner, so that the rolling load becomes higher and the lubrication conditions become stricter. In this cold rolling mill, tension rolls and deflores (not shown) are installed between adjacent stands. In the present invention, the stand of the rolling mill is a single stand or all or any of a plurality of stands.
図1における冷間圧延機の循環式圧延油供給手段としての第1の圧延油供給手段は、潤滑用クーラントヘッダー4a、冷却用クーラントヘッダー4b、循環式圧延油供給タンク5を備えている。タンク5は潤滑用エマルション圧延油を貯蔵するタンクであり、攪拌機11が設けられている。タンク5は圧延油供給ライン7を通してNo.1〜5の各スタンドのクーラントヘッダー4a,4bと連通し、このライン7にはポンプ6が介在されている。なお、ここでは、潤滑用クーラントヘッダー4aとして1流体ノズルを用いているが、後述する2流体ノズルヘッダー28と同様に2流体ノズルを用いても良い。
The first rolling oil supply means as the circulating rolling oil supply means of the cold rolling mill in FIG. 1 includes a lubricating
循環式圧延油供給タンク5内には温水および圧延油原油が収容され、混合される。収容された混合物は、攪拌機11の攪拌羽の回転数を調整することにより所望の平均粒径を有する第1エマルション圧延油とされる。第1の圧延油供給手段の第1エマルション圧延油はエマルション供給用ポンプ6によりポンプ圧送され、ライン7を経由してNo.1〜5の各スタンドに供給され、各スタンド入側のスプレーヘッダー4aおよび各スタンド出側のスプレーヘッダー4bからそれぞれロールバイトおよびワークロールに向けてスプレー供給される。供給された第1エマルション圧延油のうち、ストリップ3から落下した分のエマルション圧延油は、圧延油供給手段としての回収オイルパン9で回収され、戻り配管10を経由してタンク5内に戻される。この第1エマルション圧延油のスプレー供給は、圧延開始時から行われる。
Hot water and rolling oil crude oil are accommodated in the circulating rolling oil supply tank 5 and mixed. The accommodated mixture is made into the 1st emulsion rolling oil which has a desired average particle diameter by adjusting the rotation speed of the stirring blade of the
第1エマルション圧延油の基油成分としては、従来から冷間圧延油に用いられているものを使用できる。例えば、牛脂、パーム油等の動植物油脂およびそれらの精製品;多価脂肪酸との合成エステル;マシン油、スピンドル油、タービン油等の鉱油が挙げられ、これらの群から選ばれる2種以上(基油の混合体)を選ぶことができる。ただし、特に温度が低い時期に起こりやすい圧延油の固化および圧延加工によって発生した金属粉と圧延油の混和による圧延機廻り堆積スカムの生成を防止するためには、流動点が20℃以下の基油を使用することが好ましい。流動点が20℃より高い動植物油脂や合成エステル等を用いる場合は、流動点が低い別の基油との組み合わせで構成し、圧延油自体の流動点を好ましくは20℃以下に、より好ましくは10℃以下にすることにより、圧延材の表面品質および作業環境を向上させる。 As the base oil component of the first emulsion rolling oil, those conventionally used for cold rolling oil can be used. For example, animal and vegetable fats and oils such as beef tallow and palm oil and their refined products; synthetic esters with polyhydric fatty acids; mineral oils such as machine oil, spindle oil and turbine oil, and two or more selected from these groups (base Oil mixture). However, in order to prevent the formation of scum around the rolling mill due to the solidification of the rolling oil and the mixing of the rolling powder with the metal powder, which tends to occur particularly when the temperature is low, the pour point is 20 ° C. or lower. It is preferred to use oil. When using animal and vegetable fats and oils or synthetic esters having a pour point higher than 20 ° C., the pour point of the rolling oil itself is preferably 20 ° C. or lower, more preferably, in combination with another base oil having a low pour point. By making it 10 degrees C or less, the surface quality and working environment of a rolling material are improved.
次に、循環式圧延油供給手段としての第2の圧延油供給手段について説明する。 Next, the 2nd rolling oil supply means as a circulation type rolling oil supply means is demonstrated.
第2エマルション圧延油の基油成分としては、第1エマルション圧延油の基油成分と同一成分のものを用いる。第2の圧延油供給手段に用いられる圧延油の基油は、貯蔵タンク15に貯蔵されている。その圧延油供給ライン19には圧延油ポンプ16と流量制御弁18とが介装されて、圧延油ミキサー20に吐出する基油の供給流量を制御可能となっている。上記流量制御弁18は、基油調整用コントローラー17からの指令によって流量が調整される。また、最終スタンド出側には放射温度計29が配置されていて、放射温度計29は基油調整用コントローラー17に検出信号を出力する。基油調整用コントローラー17では、出力された放射温度計29の測定値が、予め求めたヒートスクラッチ発生が抑えられる安全ストリップ温度(ヒートスクラッチ発生限界温度)の範囲内か否かを判定し、ストリップ温度がヒートスクラッチ発生限界温度に達する、あるいはその近傍にあると判定すれば、ヒートクラッチ発生限界温度線(図2参照)に基づき、上記安全ストリップ温度からの相対値に応じた基油中のエステル比率を算出して、流量制御弁18に出力する。
As the base oil component of the second emulsion rolling oil, the same component as the base oil component of the first emulsion rolling oil is used. The base oil of the rolling oil used for the second rolling oil supply means is stored in the
ここで、上記ヒートスクラッチ発生限界温度は、予め次のようにして求めておく。安全ストリップ温度の範囲として、当該範囲を越えるとヒートスクラッチが発生する懸念がある領域を予め実験および操業データなどから求めておき、鋼種・サイズ・圧延サイクル毎に図2に示すような安全ストリップ温度の範囲を設定する。そして、例えば図3に示すように、ヒートスクラッチ発生限界温度未満では第2エマルション圧延油のエステル比率を一定とし、ストリップ温度が上昇してきた場合にはヒートスクラッチ発生限界温度を超えないように第2エマルション圧延油のエステル比率を変更する。なお、図3の例では、ヒートスクラッチ発生限界温度の変位量に比例してエステル比率を変更させているが、本発明はこれに限定されない。例えば階段状に上記変位量と基油比率とを対応付けておいてもよい。 Here, the heat scratch generation limit temperature is obtained in advance as follows. As the range of the safety strip temperature, a region where heat scratches may occur when the range is exceeded is obtained in advance from experiments and operation data, and the safety strip temperature as shown in FIG. 2 for each steel type, size, and rolling cycle. Set the range. For example, as shown in FIG. 3, the ester ratio of the second emulsion rolling oil is kept constant below the heat scratch generation limit temperature, and when the strip temperature rises, the second temperature is set so as not to exceed the heat scratch generation limit temperature. Change the ester ratio of emulsion rolling oil. In the example of FIG. 3, the ester ratio is changed in proportion to the amount of displacement of the heat scratch generation limit temperature, but the present invention is not limited to this. For example, the displacement amount and the base oil ratio may be associated in a stepped manner.
ここで、ヒートスクラッチ発生限界温度未満での第2エマルション圧延油のエステル比率は、第1エマルション圧延油のエステル比率と同じとすることが好ましい。循環使用される第1エマルション圧延油に与える影響を極めて少なくすることができるからである。なお、第1エマルション圧延油のエステル比率よりも低くすることも考えられ。その場合には、圧延油原単位を下げるという効果が得られるので、第2エマルション圧延油のエステル比率は目的に応じて適宜設定することができる。 Here, it is preferable that the ester ratio of the second emulsion rolling oil below the heat scratch generation limit temperature is the same as the ester ratio of the first emulsion rolling oil. This is because the influence on the first emulsion rolling oil used in circulation can be extremely reduced. In addition, it is also possible to make it lower than the ester ratio of 1st emulsion rolling oil. In that case, since the effect of lowering the rolling oil intensity is obtained, the ester ratio of the second emulsion rolling oil can be appropriately set according to the purpose.
なお、本実施形態に関する以上の説明では、基油のエステル比率を制御するとして説明したが、本発明はこれに限らず、基油中の動植物油脂あるいは鉱油の比率を制御しても良い。 In the above description regarding the present embodiment, the ester ratio of the base oil has been described as being controlled. However, the present invention is not limited to this, and the ratio of the animal or vegetable oil or mineral oil in the base oil may be controlled.
符号12は温水を貯蔵した貯蔵タンクであり、その温水供給ライン14には温水ポンプ13が介装されている。温水及び圧延油ミキサー20にて基油比率が調整された圧延油基油は流量調整弁21によりミキサー22に吐出する供給流量が制御される。上記流量制御弁21は、供給油量調整用コントローラー25からの指令によって供給油量が調整される。そして、ミキサー22によってエマルション状態となったクーラントは2流体ノズルヘッダー28に送り出される。
図1中の2流体ノズルヘッダー28には、2流体ノズルが用いられている。2流体ノズルヘッダー28で使用される空気はコンプレッサー26を介して気体供給ライン27により圧送され、2流体ノズルヘッダー28に供給される。2流体ノズルヘッダー28は、ストリップ3の上方および下方の両方に位置するように分岐して配置されている。ミキサー22によって供給油量調整された第2エマルション圧延油は、2流体ノズルヘッダー28にて空気と混合され、ストリップ3の表裏面に向けてスプレー供給される。また、ミキサー22はエマルションの供給油量調整の応答性を高めるため、2流体ノズルヘッダー28に近い位置で設置することが望ましい。
A two-fluid nozzle is used for the two-
なお、上記2流体ノズルヘッダー28内では2流体ノズルの空気量の調整によってエマルション粒径の調整が行われ、2流体ノズルヘッダー28から噴射されるエマルションの平均粒径は、循環式圧延油供給系統よりも平均粒径の大きなエマルションとする。例えば、基油を動植物油脂と合成エステルとし、乳化型界面活性剤を組み合わせた場合、循環系統でのエマルションの平均粒径は約7〜10μmとなる。これに対し、2流体ノズルヘッダー28から噴射されるエマルションの平均粒径は15〜30μmに調整される。また、上記温水タンク12と圧延油基油タンク15内での温度は、循環式圧延油供給系統と同じ温度とする。
In the two-
2流体ノズルヘッダー28からの供給油量制御は、摩擦係数と密接な関係がある先進率に基づいて行なう。ロール速度計23及び板速度計24によりロール周速、板速度が測定される。これらの測定結果は供給油量調整用コントローラー25に送られ、先進率が計算される。供給油量調整用コントローラー25は摩擦係数と先進率との関係に基づいて所要の供給油量を求め、流量制御弁21に操作信号を出力する。これにより、ストリップ3への供給油量が制御され、油膜は所要の厚さに維持される。
The amount of oil supplied from the two-
上記構成の圧延油供給装置では、2流体ノズルヘッダー28直前にて必要な分だけの圧延油基油と温水を混合して2流体ノズルヘッダー28に供給することで、目標供給油量に調整された圧延油がストリップ3表面に噴射される。このように2流体ノズルヘッダー28直前で供給油量調整を行うために、圧延油の供給油量調整の応答性が非常に高い。
In the rolling oil supply apparatus configured as described above, the required amount of supply oil is adjusted by mixing the necessary amount of rolling oil base oil and hot water just before the two-
また、2流体ノズルヘッダー28直前にて圧延油基油と温水のミキシングが行われるため、エマルションが受けるせん断力は最小限に抑えられ、付着効率の高いエマルション粒径の大きな圧延油がストリップ3表面に噴射される。
Moreover, since the mixing of the rolling oil base oil and the hot water is performed immediately before the two-
また、最適な供給油量の圧延油が高応答で供給されるにも関わらず、2流体ノズルにより大粒径のエマルションが広範囲へ噴射されるため、ストリップ3表面でのプレートアウトは均一となり、安定した潤滑性を得ることができる。
In addition, even though the optimum supply amount of rolling oil is supplied with high response, since the emulsion with a large particle size is sprayed over a wide range by the two-fluid nozzle, the plate-out on the surface of the
また、全ての圧延条件への対応を可能とするため、2流体ノズルヘッダー28から噴射されるエマルション濃度の下限値は、第1の圧延油供給手段の第1エマルション圧延油の濃度とすることが好ましい。2流体ノズルヘッダー28から噴射されるエマルション濃度の上限値は100%(圧延油の原油濃度)である。
Moreover, in order to make it possible to cope with all rolling conditions, the lower limit value of the emulsion concentration sprayed from the two-
2流体ノズルからの噴射用空気の流量はノズル1本当たり0.5〜10Nm3 /hrが好ましい。0.5Nm3 /hr未満ではエマルション圧延油の液滴同士の干渉が大きくなるため、プレートアウト時に周囲の水分による影響を受け付着効率が低下する。一方、10Nm3 /hrを越えると、過剰な空気によって飛散するエマルション圧延油量が多くなり、付着効率は低下する。 The flow rate of the jetting air from the two-fluid nozzle is preferably 0.5 to 10 Nm 3 / hr per nozzle. If it is less than 0.5 Nm 3 / hr, the interference between the droplets of the rolled emulsion oil increases, so that the adhesion efficiency decreases due to the influence of surrounding moisture during plate-out. On the other hand, if it exceeds 10 Nm 3 / hr, the amount of emulsion rolling oil scattered by excess air increases, and the adhesion efficiency decreases.
2流体ノズルヘッダー28の位置は、ロールバイトから離れた(図1中、Lで示す。)できるだけ遠い位置、すなわち、上流スタンドにできるだけ近い位置とし、O/WエマルションからW/Oエマルション著しくは油単相への転相するための時間、すなわち転相時間を確保している。
The position of the two-
スタンド間には、テンションロールやデフロールが設置されており、これよりも上流側でエマルション圧延油をスプレーしてもテンションロールやデフロールにより絞られるため、十分なプレートアウト量を得られなくなる。これを回避するために、この例では、スタンド間のテンションロール及びデフロールの直後に設置した。転送時間確保のために、2流体ノズルヘッダー28はロールバイトから1m以上、より好ましくは2m以上離れた位置とすることが望ましい。
Between the stands, tension rolls and deflours are installed, and even if the emulsion rolling oil is sprayed on the upstream side of the stands, since it is squeezed by the tension rolls or defloors, a sufficient plate-out amount cannot be obtained. In order to avoid this, in this example, it was installed immediately after the tension roll and defloor between the stands. In order to secure the transfer time, the two-
ストリップ3へのスプレーの後、ストリップ3にプレートアウトしないエマルション圧延油は、圧延油回収手段としての回収オイルパン9に集められ、第1エマルション圧延油と共に回収され、戻り配管10を経由して循環式圧延油供給タンク5内に戻される。回収された第1及び第2エマルション圧延油は、タンク5内の攪拌器11により攪拌された後、ポンプ6および潤滑用及び冷却用クーラントヘッダー4a,4bのノズル部での強いせん断を繰り返し受け、循環系エマルションと同じ粒径まで細分化され、タイトなエマルションとなる。上記循環系エマルションの濃度は、通常1〜4%の範囲内である。
After spraying on the
なお、第2の圧延油供給手段を使用しているとき、第1の圧延油供給手段の潤滑用クーラントヘッダー4aからの流量は、特に調整する必要はない。この理由は、第2の圧延油供給手段の2流体ノズルヘッダー28からのエマルション圧延油によるプレートアウトが油膜形成に対して支配的であり、潤滑用クーラントヘッダー4aからのプレートアウトの影響は少ないためである。
When the second rolling oil supply means is used, the flow rate from the lubricating
2流体ノズルヘッダー28からの吹き付けは、金属帯に対しては金属帯の表裏面に行うことが望ましいが、潤滑不良が片面に対し特徴がある場合には、表面のみ、または裏面のみの片面だけに行っても良い。また、圧延油が供給過多となりやすい低速圧延部やロール組替直前、軟質材についてだけ、2流体ノズルヘッダー28からの噴射を中止しても良い。また、図1に示す実施形態は1系統のミキサーで上下の2流体ノズルヘッダー28の基油成分比率及び供給油量を制御すると説明したが、上ノズル、下ノズル毎にミキサーを設けて、上下ノズルで基油成分比率及び供給油量を変更しても良い。例えば、比較的潤滑が厳しいとされる下面にはエステル比率の高い潤滑油を噴射し、上面にはエステル比率の低い潤滑油を噴射することにより、第1の圧延油供給手段へ混入した際の影響を最小とすることができる。
Spraying from the two-
なお、この発明において、図1に示す実施形態は5スタンドに適用するとして説明したが、第2の圧延油供給手段からの圧延油供給は、圧延機の単スタンドのみ適用しても良いし、複数スタンドのうちの全部または任意の複数のスタンドに適用しても良い。また、ストリップとしては、例えば、鋼帯、ステンレス帯、アルミニウム帯、銅帯等である。 In the present invention, the embodiment shown in FIG. 1 has been described as being applied to five stands, but the rolling oil supply from the second rolling oil supply means may be applied only to a single stand of a rolling mill, The present invention may be applied to all of a plurality of stands or a plurality of arbitrary stands. Examples of the strip include a steel strip, a stainless steel strip, an aluminum strip, and a copper strip.
また、図1に示す実施形態は出側スタンドに放射温度計を設置するとして説明したが、ストリップ温度を計測する手段をもたない場合は、加工発熱・摩擦発熱などの発熱項と冷却クーラント・空冷などの奪熱項から形成される熱収支式からストリップ温度を予測しても良い。 Further, the embodiment shown in FIG. 1 has been described on the assumption that a radiation thermometer is installed on the outlet stand. However, when there is no means for measuring the strip temperature, heat generation terms such as processing heat generation and friction heat generation, cooling coolant, The strip temperature may be predicted from a heat balance equation formed from a deprivation term such as air cooling.
図1に示す実施形態の全5スタンドの冷間タンデム圧延機を用い、母材厚2.3mm、板幅900mmの硬質ブリキ原板を仕上げ厚0.200mmまで、目標速度2400m/minとして圧延した。圧延油は合成エステルと植物性油脂の混合油(基油中のエステル比率30%、40℃における動粘度43cSt)を用い、循環式圧延油供給手段(第1の圧延油供給手段)のエマルション圧延油を、油分濃度3%、乳化型の界面活性剤を添加してタンク内にて十分な攪拌を加えた後、平均粒径9μm、温度60℃のエマルションとした。また、第2の圧延油供給手段のエマルション圧延油の温度は循環系統と同一とし、圧延油濃度は10%とした。 Using a cold tandem rolling mill with 5 stands in the embodiment shown in FIG. 1, a hard tin plate having a base material thickness of 2.3 mm and a plate width of 900 mm was rolled to a finish thickness of 0.200 mm at a target speed of 2400 m / min. Rolling oil is a mixed oil of synthetic ester and vegetable oil (ester ratio in base oil 30%, kinematic viscosity 43 cSt at 40 ° C), and emulsion rolling of circulating rolling oil supply means (first rolling oil supply means) The oil was added with an emulsion concentration of 3%, an emulsifying surfactant, and after sufficient stirring in the tank, an emulsion having an average particle size of 9 μm and a temperature of 60 ° C. was obtained. Moreover, the temperature of the emulsion rolling oil of the 2nd rolling oil supply means was made the same with a circulation system, and the rolling oil density | concentration was 10%.
本実施例1では、第2の圧延油供給手段の供給流量が50リットル/min、エマルションの平均粒径が20μmとなるように調整し、また、基油調整用コントローラー17により図3に示すようなスタンド出側のストリップ温度に応じた基油比率制御を行った。
In Example 1, the supply flow rate of the second rolling oil supply means is adjusted to 50 liters / min, and the average particle size of the emulsion is adjusted to 20 μm, and the
比較例1では、基油比率制御を行わず、第2の圧延油供給手段におけるエマルション圧延油の基油比率を第1の圧延油供給手段のエマルション圧延油と同等にした以外は実施例1と同様にして冷間圧延を行なった。 In Comparative Example 1, the base oil ratio control is not performed, and the base oil ratio of the emulsion rolling oil in the second rolling oil supply means is the same as that of the emulsion rolling oil in the first rolling oil supply means. Similarly, cold rolling was performed.
以上のような圧延油供給を行って、速度を変更しつつ圧延を行い、チャタリングの発生およびヒートスクラッチの発生状況を調査した。調査結果を以下の表1に示す。 The rolling oil supply as described above was performed, rolling was performed while changing the speed, and the occurrence of chattering and heat scratching was investigated. The survey results are shown in Table 1 below.
表1に示すように、本発明を用いると、ヒートスクラッチ未発生のまま2400mpmまで加速できた。一方、比較例1の場合、2100mpmで軽度のヒートスクラッチが発生し、それ以上の高速域では、顕著なヒートスクラッチが発生した。この理由は、高速圧延域ではワークロールと圧延材との界面温度または圧延材温度が高いため、現行の基油比率では油膜強度が不足し、ロールバイト内で油膜破断が生じたためである。 As shown in Table 1, when the present invention was used, acceleration was possible up to 2400 mpm without generating heat scratches. On the other hand, in the case of Comparative Example 1, mild heat scratches were generated at 2100 mpm, and remarkable heat scratches were generated at higher speeds. The reason for this is that the interface temperature between the work roll and the rolled material or the temperature of the rolled material is high in the high-speed rolling region, so that the oil film strength is insufficient at the current base oil ratio, and the oil film breaks in the roll bite.
本試験結果が示すように、第5スタンドの潤滑を従来通り比較例1の圧延油供給方法で行う場合、ヒートスクラッチの発生により圧延速度は1900mpmが限界となり、高速圧延が阻害されていた。しかし、本発明を用いることにより、高速域におけるヒートスクラッチが解消されるため、ヒートスクラッチの発生を防止でき2400mpmの高速圧延が可能となる。
1 ワークロール
2 バックアップロール
3 ストリップ
4a 潤滑用クーラントヘッダー
4b 冷却用クーラントヘッダー
5 循環式圧延油供給タンク
6 エマルション供給用ポンプ
7 圧延油供給ライン
8 流量制御弁
9 回収オイルパン
10 戻り配管
11 アジテータ
12 温水タンク
13 温水ポンプ
14 温水供給ライン
15 圧延油基油タンク
16 圧延油ポンプ
17 基油調整用コントローラー
18 流量制御弁
19 圧延油供給ライン
20 圧延油ミキサー
21 流量制御弁
22 ミキサー
23 ロール速度計
24 板速度計
25 供給油量調整用コントローラー
26 コンプレッサー
27 気体供給ライン
28 2流体ノズルヘッダー
1
Claims (3)
前記第2の圧延油供給工程は、圧延条件に応じて、供給されるエマルション圧延油の基油成分比率を調整する工程を備え、
前記エマルション圧延油の基油成分比率を調整する工程は、圧延スタンド出側でのストリップの温度をリアルタイムで計測する工程又は圧延スタンド出側でのストリップの温度の予測値を算出する工程と、計測又は算出により得られたストリップ温度が予め求めたヒートスクラッチ発生限界温度を越えないように、ストリップ温度とヒートスクラッチ発生限界温度との温度差に基づいて、第2の圧延油供給工程に供給されるエマルション圧延油の基油成分比率を制御する工程とを備えていることを特徴とする冷間圧延方法。 The same as the emulsion of the 1st rolling oil supply process which comprises the mixture of two or more types of base oils, and supplies the emulsion rolling oil in cold rolling to the strip surface in a circulating manner, and the 1st rolling oil supply process An emulsion rolling oil composed of a mixture of component base oils and adjusted to have an average particle size larger than that of the emulsion in the first rolling oil supply process is applied to the strip surface at a position on the upstream stand side away from the roll bite. A second rolling oil supply step to supply, and a recovery and merging step for recovering the emulsion that did not adhere to the steel plate in the second rolling oil supply step and merging with the emulsion in the first rolling oil supply step. Cold rolling method ,
The second rolling oil supply step includes a step of adjusting a base oil component ratio of the emulsion rolling oil to be supplied according to rolling conditions,
The step of adjusting the base oil component ratio of the emulsion rolling oil includes a step of measuring the strip temperature on the rolling stand exit side in real time or a step of calculating a predicted value of the strip temperature on the rolling stand exit side, and measurement. Alternatively, the strip temperature obtained by the calculation is supplied to the second rolling oil supply process based on the temperature difference between the strip temperature and the heat scratch generation limit temperature so as not to exceed the heat scratch generation limit temperature determined in advance. And a step of controlling the base oil component ratio of the emulsion rolling oil .
エマルション圧延油の基油成分比率を調整する工程は、前記ヘッダー直前あるいはヘッダー内に配置されたミキサーにてエマルション圧延油の基油成分混合比率を調節する工程を備えていることを特徴とする請求項1又は2に記載の冷間圧延方法。 The second rolling oil supply step includes a step of supplying emulsion rolling oil to the strip surface at the header where the mixer is arranged,
The step of adjusting the base oil component ratio of the emulsion rolling oil includes the step of adjusting the base oil component mixing ratio of the emulsion rolling oil using a mixer disposed immediately before or within the header. Item 3. The cold rolling method according to Item 1 or 2 .
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