JP5573583B2 - 熱間圧延方法及び熱延鋼板の製造方法、並びに、熱間圧延機及び熱延鋼板の製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、熱間圧延方法及び熱延鋼板の製造方法、並びに、熱間圧延機及び熱延鋼板の製造装置に関する。本発明は、特に、潤滑圧延を前提とした熱間圧延方法及び熱延鋼板の製造方法、並びに、熱間圧延機及び熱延鋼板の製造装置に関する。

通常の熱間圧延では、圧延ロールの肌荒れを防止するため、また、被圧延材の先端部（以下において、単に「先端部」ということがある。）の圧延ロールへの噛み込み性を確保するため、先端部及び被圧延材の尾端部（以下において、単に「尾端部」ということがある。）を除く定常部を圧延する際にのみ、圧延ロールへ潤滑剤を供給していた。より具体的には、圧延ロール上に潤滑油が付着していた場合に先端部が圧延ロールに噛み込まれる際に発生が懸念されるスリップを回避するために、尾端部では潤滑剤の供給を止め、残存した潤滑剤を焼き切ることが行われ、残存していた潤滑剤が焼き切られた後に、潤滑剤が圧延ロールへ供給されない無潤滑状態で、先端部を圧延ロールに噛み込ませることが行われていた。この場合の潤滑剤としては、これまでに、油とキャリア水とを混合機で混合して作製したエマルション潤滑剤が、一般的に用いられている。

熱間仕上圧延機列における後段スタンド（被圧延材の搬送方向下流側に位置するスタンド）の圧下率を、前段スタンド（被圧延材の搬送方向上流側に位置するスタンド）の圧下率よりも高めた仕上圧延等、圧下率を所定以上に高めた圧延（以下において、「高圧下圧延」という。）を行う場合に、上記のような潤滑方法を用いると、先端部や尾端部の圧延時に荷重が極めて高くなる。それゆえ、上記のような潤滑方法を用いて高圧下圧延を行うと、後段スタンドの圧延ロールの表面に肌荒れが発生したり、負荷が後段スタンドの設備限界を超えたりする、という問題が発生しやすい。かかる問題を回避するためには、先端部や尾端部を圧延する際にも、圧延ロールに潤滑剤を供給しながら圧延（以下において、「潤滑圧延」という。）を実施することが望まれる。

潤滑圧延に関する技術として、例えば特許文献１には、先端部がワークロールに噛み込まれた後に、ワークロールへの圧延潤滑油の塗布を開始し、尾端部の圧延が完了するまで潤滑圧延を行い、先行圧延材の圧延が終了してから後行圧延材がワークロールに噛み込まれるまでの間に、先行圧延材の圧延の際にワークロールに付着した圧延潤滑油を除去する熱間圧延方法が開示されている。また、特許文献２には、熱間圧延機のロール表面に、所定圧力の水に油原液を混合した潤滑油をノズルから噴射する熱間圧延機のロール潤滑方法において、供給する水の圧力を調節することで、潤滑油の噴射飛距離を変更できるようにし、圧延中は、供給する水の圧力を所定の値にして、潤滑油がロール表面に到達するように噴射するとともに、圧延と圧延の間は、供給する水の圧力を減圧して、潤滑油がロール表面に到達しないように噴射する技術が開示されている。また、特許文献３には、外周表面に試料板を固着するための回転ドラムと、試料板に潤滑剤をスプレーするためのノズルと、該ノズルの先端近傍に移動可能に設けられ且つ一部に開口部を有するシャッターと、を有する圧延油の潤滑性能試験装置が開示されている。

特開２００２−１７８０１１号公報 特開２００９−０５０８８４号公報 特公昭６３−０４４１９８号公報

先端部が噛み込まれた直後に潤滑剤を塗布する特許文献１に開示された技術によれば、少なくとも、尾端部の圧延が完了するまで潤滑剤を塗布することができる。ここで、潤滑剤は、通常ヘッダーへの潤滑剤の供給の前に、混合機を用いて水と油とを混合させるのが一般的であり、混合機からの配管やヘッダーの体積等は無視できないほど大きい。そのため、潤滑剤の供給を一度止めているヘッダーへ潤滑剤の供給を再開する際には、タイムラグが生じると考えられる。それゆえ、特許文献１に開示された技術は、ロールに潤滑剤が供給されて潤滑効果が発揮されるまでの応答性が低く、圧延材の先端部の荷重低減対策が不十分になりやすかった。また、特許文献２に開示されている技術によれば、潤滑剤噴射切り替えの応答時間を従来よりも短縮することが可能になると考えられるが、実際には配管やヘッダー内の残圧の影響などにより十分な応答性を持たせることは難しい。したがって、特許文献２に開示されている技術には、先端部が圧延ロールに噛み込まれる際のスリップを回避し難くなる虞があった。また、特許文献３に開示されているシャッターの構成を、潤滑剤供給機構に応用すると、先端部を噛み込ませた後に、潤滑剤を圧延ロールへ高応答に供給することも可能になるとも考えられる。しかしながら、実機熱間圧延設備では、潤滑剤やグリースなどが設備に付着し易く、さらに高温に曝される等、環境が悪い。実機熱間圧延設備に特許文献３に開示されているシャッターの構成を適用すると、シャッター等の精密機器の動作不良が頻繁に起きる虞があるため、このような構成を実際に使用することは困難であると考えられる。

上述のように、ヘッダーの体積や混合機からヘッダーまでの配管体積が、求められる応答性に対して無視できないほど大きいという課題に対し、ヘッダーに潤滑剤を供給する配管やホースのうちヘッダーに極力近い位置に、遠隔操作可能な３方弁等を設置し、潤滑剤をヘッダーに供給するか／ロール・圧延材に触れないようにミル外に排出するか、を瞬時に切り替えられるような構造とし、先端部が噛み込まれた直後に、その弁を操作する等の方法も考えることができる。しかしながら、かかる方法では、操作弁が高温環境に曝されるために動作不良が頻繁に起きる虞があるほか、ヘッダーに潤滑剤を供給していない間にヘッダー内における潤滑剤の状態が変化するため、噴射直後に安定した潤滑効果を得ることが困難になりやすいという問題がある。

以上に述べた理由から、これまで実用上は、混合機を極力ヘッダーに近づけ、混合機にはキャリア水を常に供給しておきながら、潤滑剤をあるタイミングで混ぜる以外の方法は、ほとんど採用されてこなかった。しかしながら、かかる方法でも、圧延開始・終了時に潤滑剤が安定して供給されない時間が５秒程度は存在し、その時間でロールダメージが発生してしまうという問題があった。

そこで、本発明では、高圧下圧延を行う場合であっても、先端部噛み込み時のスリップやワークロール表面の肌荒れ等を最小限に抑えることが可能な、熱間圧延方法及び熱延鋼板の製造方法、並びに、熱間圧延機及び熱延鋼板の製造装置を提供することを課題とする。

本発明者は、鋭意研究の結果、５ＭＰａ以上の圧力で噴射された７０℃以上の高圧温水（以下において、「洗浄材」ということがある。）を、潤滑剤が塗布されている圧延ロールの表面に一回接触させることにより、圧延ロール表面の潤滑剤を洗浄することができ、先端部のスリップを防止することが可能になることを知見した。かかる技術を用いることにより、潤滑剤を圧延ロールへ供給しながら、潤滑剤の洗浄効果を得ることができる。また、圧延ロールへ向けて噴射される洗浄材が供給される洗浄ヘッダーからの、洗浄材噴射のＯＮ／ＯＦＦ制御の応答時間（例えば、０．５秒程度）は、圧延ロールへ向けた潤滑剤噴射のＯＮ／ＯＦＦ制御の応答時間（例えば、５秒程度）よりも、はるかに短い。これは、例えば、潤滑剤は複数の液体を混合させる必要があるのに対して、洗浄材は液体の種類が１種類であるという相違点や、潤滑剤は混合器から先のヘッダー・配管体積分の流体を置換する必要があるのに対して、洗浄材はヘッダー内に所定の圧力の非圧縮性流体を満たしておくことが可能であるという相違点による。それゆえ、洗浄材噴射のＯＮ／ＯＦＦを制御する技術によれば、圧延ロールへの洗浄材の供給を停止してから、潤滑剤による潤滑効果が回復するまでのタイムラグを非常に少なくすることができる。すなわち、一対のワークロールに先端部が噛み込まれた時から潤滑状態へと移行するまでの時間を極めて短くすることができるため、高圧下圧延時のワークロール表面の肌荒れ発生等を最小限に抑制することが可能になる。

以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするため、添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。

本発明の第１の態様は、潤滑剤供給手段（４ａ、４ｂ）からワークロール（１ａ、１ｂ）へ向けて潤滑剤（４、４）を供給しつつ、潤滑剤がワークロールへと衝突する衝突部（１ａｘ、１ｂｘ）からワークロールの回転方向に向かってワークロールの圧下部（１ａｙ、１ｂｙ）へと至る途中の部位（１ａｚ、１ｂｚ）へ向けて、潤滑剤を洗浄するための７０℃以上且つ５ＭＰａ以上の高圧温水（５、５）を洗浄剤供給手段（５ａ、５ｂ）から供給しながら、ワークロールを用いて圧延される被圧延材（８）の先端部を一対のワークロールへと噛み込ませる工程、を有することを特徴とする、熱間圧延方法である。

ここに、「ワークロールの圧下部（１ａｙ、１ｂｙ）」とは、被圧延材（８）の上面と接触するワークロール（１ａ）の下死点（１ａｙ）、及び、被圧延材（８）の下面と接触するワークロール（１ｂ）の上死点（１ｂｙ）をいう。

上記本発明の第１の態様において、被圧延材（８）の先端部が一対のワークロール（１ａ、１ｂ）に噛み込まれた直後に、高圧温水（５、５）の供給が停止されることが好ましい。

また、上記本発明の第１の態様において、被圧延材（８）の先端部が一対のワークロール（１ａ、１ｂ）を備える圧延機（１０）に噛み込まれると出力される圧延機の荷重信号が検知された後、直ちに、高圧温水（５、５）の供給が停止されることが好ましい。

また、上記本発明の第１の態様において、被圧延材（８）の尾端部が圧延される時まで、潤滑剤（４、４）の供給が継続されることが好ましい。

本発明の第２の態様は、上記本発明の第１の態様にかかる熱間圧延方法を用いて鋼板（８）を熱間圧延する工程を有することを特徴とする、熱延鋼板の製造方法である。

本発明の第３の態様は、一対のワークロール（１ａ、１ｂ）と、該ワークロールの入側に配設された潤滑剤供給手段（４ａ、４ｂ）及び洗浄材供給手段（５ａ、５ｂ）と、を備え、洗浄剤供給手段（５ａ、５ｂ）から供給された高圧温水（５、５）がワークロールへと衝突する部位（１ａｚ、１ｂｚ）が、潤滑剤がワークロールへと衝突する衝突部（１ａｘ、１ｂｘ）からワークロールの回転方向に向かってワークロールの圧下部（１ａｙ、１ｂｙ）へと至る途中に、設定されていることを特徴とする、熱間圧延機（１０）である。

ここに、「ワークロールの入側」とは、ワークロール（１ａ、１ｂ）を用いて圧延される被圧延材（８）の搬送方向上流側をいう。

上記本発明の第３の態様において、被圧延材（８）の先端部が一対のワークロール（１ａ、１ｂ）に噛み込まれた直後に、ワークロールの表面への高圧温水（５、５）の供給が停止されることが好ましい。

また、上記本発明の第３の態様において、被圧延材（８）の先端部が一対のワークロール（１ａ、１ｂ）を備える圧延機（１０）に噛み込まれると出力される圧延機の荷重信号が検知された後、直ちに、高圧温水（５、５）の供給が停止されることが好ましい。

また、上記本発明の第３の態様において、被圧延材（８）の尾端部が一対のワークロール（１ａ、１ｂ）を用いて圧延される時まで、ワークロールの表面への潤滑剤（４、４）の供給が継続されることが好ましい。

本発明の第４の態様は、上記本発明の第３の態様にかかる熱間圧延機（１０）と、該熱間圧延機の出側に配設された冷却装置（２０）と、を備えることを特徴とする、熱延鋼板の製造装置（１００）である。

ここに、「熱間圧延機の出側」とは、熱間圧延機（１０）を用いて圧延される鋼板（８）の搬送方向下流側をいう。

本発明の第１の態様では、潤滑剤（４、４）が供給されているワークロール（１ａ、１ｂ）の衝突部（１ａｘ、１ｂｘ）からワークロールの回転方向に向かって圧下部（１ａｙ、１ｂｙ）へと至る途中の部位（１ａｚ、１ｂｚ）へ、洗浄材たる高圧温水（５、５）を供給しながら、被圧延材（８）の先端部を一対のワークロール（１ａ、１ｂ）へと噛み込ませる。そのため、高圧温水（５、５）によって潤滑剤（４、４）が除去されたワークロール（１ａ、１ｂ）の表面と被圧延材（８）の先端部とを接触させることができる。かかる形態とすることにより、被圧延材（８）の先端部のスリップを抑制することができるので、本発明の第１の態様によれば、高圧下圧延を行う場合であっても、被圧延材（８）の先端部の噛み込み性を向上させることが可能な、熱間圧延方法を提供することができる。

本発明の第１の態様において、被圧延材（８）の先端部が一対のワークロール（１ａ、１ｂ）へと噛み込まれた直後に、高圧温水（５、５）の供給が停止されることにより、被圧延材（８）の先端部が噛み込まれた直後から、潤滑剤（４、４）による荷重低減効果を発揮させることができる。また、圧延機（１０）の荷重信号を検知した後、直ちに、高圧温水の供給が停止されることにより、被圧延材（８）の先端部が噛み込まれた直後から、潤滑剤（４、４）による荷重低減効果を発揮させることが容易になる。したがって、これらの形態とすることにより、上記効果に加えて、さらに、高圧下圧延を行う場合であっても、ワークロール（１ａ、１ｂ）表面の肌荒れを最小限に抑えることが可能になる。ワークロール（１ａ、１ｂ）表面の肌荒れを最小限に抑えることにより、被圧延材（８）の表面性状を高めることが可能になる。

また、本発明の第１の態様において、被圧延材（８）の尾端部が圧延される時まで、潤滑剤（４、４）の供給が継続されることにより、被圧延材（８）の搬送方向ほぼ全長に亘って、安定した潤滑圧延を行うことが可能になる。安定した潤滑圧延を行うことにより、被圧延材（８）の歩留まり・寸法精度を向上させることが可能になる。

本発明の第２の態様は、上記本発明の第１の態様にかかる熱間圧延方法を用いて鋼板（８）を熱間圧延する工程を有しているので、高圧下圧延を行う場合であっても、先端部噛み込み時のスリップやワークロール（１ａ、１ｂ）表面の肌荒れ等を最小限に抑えることが可能な、熱延鋼板の製造方法を提供することができる。

本発明の第３の態様では、洗浄材供給手段（５ａ、５ｂ）が、潤滑剤供給手段（４ａ、４ｂ）よりも被圧延材（８）に近い位置に設けられている。そのため、被圧延材（８）の先端部を噛み込む際に、潤滑剤（４、４）が供給されているワークロール（１ａ、１ｂ）への潤滑剤の衝突部（１ａｘ、１ｂｘ）からワークロールの回転方向に向かって圧下部（１ａｙ、１ｂｙ）へと至る途中に、洗浄剤供給手段（５ａ、５ｂ）から供給された高圧温水（５、５）がワークロールへと衝突する部位（１ａｚ、１ｂｚ）を設定し、洗浄材たる高圧温水（５、５）を供給することができる。したがって、本発明の第３の態様によれば、高圧下圧延を行う場合であっても、被圧延材（８）の先端部の噛み込み性を向上させることが可能な、熱間圧延機（１０）を提供することができる。

上記本発明の第３の態様において、被圧延材（８）の先端部が一対のワークロール（１ａ、１ｂ）へと噛み込まれた直後に、高圧温水（５、５）の供給が停止されることにより、被圧延材（８）の先端部が噛み込まれた直後から、潤滑剤（４、４）による荷重低減効果を発揮させることができる。また、圧延機（１０）の荷重信号を検知した後、直ちに、高圧温水の供給が停止されることにより、被圧延材（８）の先端部が噛み込まれた直後から、潤滑剤（４、４）による荷重低減効果を発揮させることが容易になる。したがって、これらの形態とすることにより、上記効果に加えて、さらに、高圧下圧延を行う場合であっても、ワークロール（１ａ、１ｂ）表面の肌荒れを最小限に抑えることが可能になる。ワークロール（１ａ、１ｂ）表面の肌荒れを最小限に抑えることにより、被圧延材（８）の表面性状を高めることが可能になる。

また、上記本発明の第３の態様において、被圧延材（８）の尾端部が圧延される時まで、潤滑剤（４、４）の供給が継続されることにより、被圧延材（８）の搬送方向ほぼ全長に亘って、安定した潤滑圧延を行うことが可能になる。安定した潤滑圧延を行うことにより、被圧延材（８）の歩留まり・寸法精度を向上させることが可能になる。

本発明の第４の態様は、上記本発明の第３の態様にかかる熱間圧延機（１０）を有している。そのため、本発明の第４の態様によれば、高圧下圧延を行う場合であっても、先端部噛み込み時のスリップやワークロール（１ａ、１ｂ）表面の肌荒れ等を最小限に抑えることが可能な、熱延鋼板の製造装置（１００）を提供することができる。

本発明の熱間圧延機１０を主に説明する図である。 本発明の熱延鋼板の製造装置１００を簡略化して示す図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の図面に示す形態は本発明の例示であり、本発明は図示の形態に限定されるものではない。以下の説明において、被圧延材の搬送方向の上流側、すなわち、ワークロールの入側を単に「上流側」又は「入側」といい、被圧延材の搬送方向の下流側、すなわち、ワークロールの出側を単に「下流側」又は「出側」という。

図１は、本発明の熱延鋼板の製造装置１００（以下において、単に「製造装置１００」という。）の一部を簡略化して示す図である。図１では、製造装置１００に備えられる仕上圧延機列１１（熱間仕上圧延機列１１）を構成する複数の仕上圧延機１０、１０、…（熱間圧延機１０、１０、…）のうち、下流側の端に配設されている仕上圧延機１０（以下において、「仕上最終スタンド１０」ということがある。）と、この仕上最終圧延スタンド１０に備えられる機器、及び、この仕上最終圧延スタンド１０の下流側に配設されている冷却装置２０の一部を示している。図２は、製造装置１００の形態例を簡略化して示す図である。図２では、被圧延材８（以下において、「鋼板８」ということがある。）の搬送方向に連続して配設された複数の仕上圧延機１０、１０、…を備える仕上圧延機列１１、仕上最終スタンド１０の下流側に仕上最終スタンド１０と隣接して配設された冷却装置２０、及び、被圧延材８を示しており、仕上圧延機列１１の上流側に配設される粗圧延機や、冷却装置２０の下流側に配設される巻き取り機等の記載は省略している。図１及び図２において、被圧延材８は紙面左側（上流側）から右側（下流側）へと移動する。

図１に示すように、製造装置１００に備えられる仕上圧延機１０は、ワークロール１、１と、バックアップロール２、２と、これらの動作を制御する制御装置３と、を具備している（以下において、被圧延材８の上面と接触するワークロール１をワークロール１ａ、該ワークロール１ａと接触するバックアップロール２をバックアップロール２ａといい、被圧延材８の下面と接触するワークロール１をワークロール１ｂ、該ワークロール１ｂと接触するバックアップロール２をバックアップロール２ｂという。）。当該構成に加えて、仕上圧延機１０は、ワークロール１ａ、１ｂの表面へ潤滑剤４、４を供給可能な潤滑剤供給手段４ａ、４ｂと、ワークロール１ａ、１ｂの表面へ高圧温水５、５を供給可能な洗浄材供給手段５ａ、５ｂと、ワークロール１ａ、１ｂを冷却する冷却水６、６を供給可能な冷却水供給手段６ａ、６ｂと、少なくとも潤滑剤供給手段４ａ、４ｂ、洗浄材供給手段５ａ、５ｂ、及び、冷却水供給手段６ａ、６ｂの動作を制御可能な制御手段７と、を有している。製造装置１００は、このように構成される複数の仕上圧延機１０、１０、…を具備する仕上圧延機列１１と、仕上最終スタンド１０によって圧延された直後の被圧延材８を冷却可能な冷却装置２０を有しており、冷却装置２０は、被圧延材８に向けて冷却水を噴射するノズル２１、２１と、該ノズル２１、２１が接続されているヘッダー２２、２２を有している。図１に示した視点で見たとき、仕上圧延機１０は、ワークロール１ａが反時計回りに回転し、ワークロール１ｂが時計回りに回転する。

制御装置３は、不図示の被圧延材位置把握手段（例えば、トラッキング手段等。以下において同じ。）によって得られた被圧延材８の位置に関する情報等に基いて、ワークロール１ａ、１ｂ、及び、バックアップロール２ａ、２ｂの動作を制御する。こうして動作を制御されたワークロール１ａ、１ｂによって、被圧延材８の先端部が噛み込まれ、被圧延材８が所望の圧下率で圧延される。

制御手段７は、不図示の被圧延材位置把握手段によって得られた被圧延材８の位置に関する情報等に基いて、潤滑剤供給手段４ａ、４ｂ、洗浄材供給手段５ａ、５ｂ、及び、冷却水供給手段６ａ、６ｂ（以下において、これらをまとめて「各手段」ということがある。）の動作を制御する。制御手段７には、各手段の動作制御を実行するＣＰＵ７ａと、該ＣＰＵ７ａに対する記憶装置とが設けられている。ＣＰＵ７ａは、マイクロプロセッサユニット及びその動作に必要な各種周辺回路を組み合わせて構成され、ＣＰＵ７ａに対する記憶装置は、例えば、各手段の動作制御に必要なプログラムや各種データを記憶するＲＯＭ７ｂと、ＣＰＵ７ａの作業領域として機能するＲＡＭ７ｃ等を組み合わせて構成される。当該構成に加えて、さらに、ＣＰＵ７ａが、ＲＯＭ７ｂに記憶されたソフトウエアと組み合わされることにより、仕上圧延機１０における制御手段７が機能する。被圧延材位置把握手段によって検出された被圧延材８の位置に関する情報（出力信号）は、制御手段７の入力ポート７ｄを介して、入力信号としてＣＰＵ７ａへと到達する。ＣＰＵ７ａは、この入力信号及びＲＯＭ７ｂに記憶されたプログラムに基づいて、出力ポート７ｅを介して、各手段に対する動作指令を制御する。

本発明において、制御手段７によって動作を制御される各手段は、被圧延材８の先端部がワークロール１ａ、１ｂによって噛み込まれる前から作動される。すなわち、被圧延材８の先端部がワークロール１ａ、１ｂによって噛み込まれる前から、ワークロール１ａ、１ｂには、潤滑剤４、４、高圧温水５、５、及び、冷却水６、６が供給される。ここで、潤滑剤４、４は、油とキャリア水とを混合機で混合して作製したエマルション潤滑剤等の公知の潤滑剤であり、高圧温水５、５は、５ＭＰａ以上の圧力で噴射された７０℃以上の温水である。図１に示すように、潤滑剤供給手段４ａ、４ｂ、及び、洗浄材供給手段５ａ、５ｂは、ワークロール１ａ、１ｂの入側に設けられている。洗浄材供給手段５ａは、潤滑剤供給手段４ａよりも、被圧延材８の上面に近い位置に、洗浄材供給手段５ｂは、潤滑剤供給手段４ｂよりも、被圧延材８の下面に近い位置に設けられている。そして、洗浄材供給手段５ａから噴射された高圧温水５は、圧下部１ａｙと潤滑剤供給手段４ａから噴射された潤滑剤４がワークロール１ａの表面に衝突する衝突部１ａｘとの間に位置するワークロール１ａの表面部位１ａｚへと供給される。同様に、洗浄材供給手段５ｂから噴射された高圧温水５は、圧下部１ｂｙと潤滑剤供給手段４ｂから噴射された潤滑剤４がワークロール１ｂの表面に衝突する衝突部１ｂｘとの間に位置するワークロール１ｂの表面部位１ｂｚへと供給される。これらの表面部位１ａｚ、１ｂｚへ高圧温水５、５を供給することにより、ワークロール１ａ、１ｂの表面に塗布されている潤滑剤４、４を洗浄することができる。潤滑剤４、４を洗浄することにより、被圧延材８の先端部と接触すべきワークロール１ａ、１ｂの表面部位から潤滑剤４、４を除去することができるので、被圧延材８の先端部がワークロール１ａ、１ｂによって噛み込まれる際のスリップを抑制することが可能になる。

仕上圧延機１０による被圧延材８の熱間圧延では、潤滑剤４、４、高圧温水５、５、及び、冷却水６、６が供給されている状態で、被圧延材８の先端部がワークロール１ａ、１ｂに噛み込まれたら、その直後に、高圧温水５、５の供給のみが停止され、潤滑剤４、４及び冷却水６、６の供給は被圧延材８の尾端部が圧延される時まで継続される。ここで、エマルション潤滑剤の供給ＯＮ／ＯＦＦ制御と比較して、温水の供給ＯＮ／ＯＦＦ制御は高応答で行うことができる。それゆえ、被圧延材８の先端部が噛み込まれた直後に高圧温水５、５の供給が停止されるように、制御手段７を用いて洗浄材供給手段５ａ、５ｂの動作を制御し、且つ、被圧延材８の尾端部が圧延される時まで潤滑剤４、４の供給を継続するように、制御手段７を用いて潤滑剤供給手段４ａ、４ｂの動作を制御することにより、被圧延材８の先端部が噛み込まれた直後から尾端部が圧延される時まで、潤滑圧延を実施することができる。先端部が噛み込まれた直後から尾端部の圧延時まで潤滑圧延を実施することにより、高圧下圧延時等に発生しやすいワークロール１ａ、１ｂ表面の肌荒れ等を最小限に抑制することが可能になるほか、このような熱間圧延を経て製造される製品の歩留まり・寸法精度を向上させることが可能になる。さらに、このような形態とすることで、被圧延材の尾端部では潤滑剤の供給を止めて残存した潤滑剤を焼き切り、引き続き、潤滑剤が残存していないワークロールに被圧延材の先端部を噛み込ませる方法（従来法）を採る必要がなくなる。高圧下圧延を行う際に従来法を採用すると、被圧延材の先端部が噛み込まれた直後や尾端部を圧延する際に潤滑圧延を行うことが困難になり、先端部や尾端部を圧延する際に荷重が極めて高くなってワークロールの肌荒れが発生したり、負荷が圧延機の設備限界を超えて圧延機が故障したりすることが懸念される。これに対し、仕上圧延機１０を用いた上記形態の熱間圧延によれば、被圧延材８の先端部が噛み込まれた直後から尾端部が圧延される時まで、潤滑圧延を実施することができるので、従来法の上記懸念を解消することができる。

このように、仕上圧延機１０を用いて上記形態の熱間圧延方法を実施することにより、高圧下圧延を行う場合であっても、被圧延材８の先端部の噛み込み性を向上させることや、ワークロール１ａ、１ｂ表面の肌荒れ等を最小限に抑えることが可能になる。それゆえ、仕上圧延機１０で鋼板８を熱間圧延する工程を経て、製造装置１００により熱延鋼板を製造する形態とすることにより、高圧下圧延を行う場合であっても、鋼板８の先端部が噛み込まれる際のスリップやワークロール１ａ、１ｂ表面の肌荒れ等を最小限に抑えることが可能な、熱延鋼板の製造方法を提供することができる。

さらに、上述のように、仕上圧延機１０によれば、高圧下圧延を行う場合であっても、被圧延材８の先端部の噛み込み性を向上させることや、ワークロール１ａ、１ｂ表面の肌荒れ等を最小限に抑えることが可能になる。それゆえ、仕上圧延機１０が備えられる形態とすることにより、高圧下圧延を行う場合であっても、鋼板８の先端部が噛み込まれる際のスリップやワークロール１ａ、１ｂ表面の肌荒れ等を最小限に抑えることが可能な、熱延鋼板の製造装置１００を提供することができる。

本発明において、潤滑剤供給手段４ａ、４ｂから供給される潤滑剤４、４は、熱延鋼板の製造装置に備えられる圧延機のロールに使用可能な公知の潤滑剤を適宜用いることができ、例えば、圧延潤滑剤、又は、圧延潤滑剤と水との混合物等を用いることができる。

また、本発明の製造装置１００において、仕上圧延機列１１の各仕上圧延機１０、１０、…における圧下率、及び、冷却装置２０の形態は、特に限定されるものではない。ただし、表面性状を向上させた、フェライト結晶粒の平均粒径が２μｍ以下である熱延鋼板（超微細粒鋼）を製造可能な形態にする等の観点からは、例えば、仕上圧延機１０、１０、…のうち下流側の３つの仕上圧延機１０、１０、１０で線荷重が２．０ｔ／ｍｍ以上の高圧下圧延を行った後、仕上最終スタンド１０による圧延が終了してから０．２秒以内に５００℃／ｓ以上（好ましくは１０００℃／ｓ以上）の冷却速度で鋼板８を急冷可能なように、冷却装置２０を構成することが好ましい。

本発明に関する上記説明では、被圧延材８の先端部がワークロール１ａ、１ｂへと噛み込まれた直後に、高圧温水５、５の供給が停止される形態を例示したが、本発明は、当該形態に限定されるものではない。ただし、被圧延材の先端部が噛み込まれた直後から潤滑圧延を実施することにより、高圧下圧延を行う場合であっても、ワークロール表面の肌荒れを抑制しやすい形態とし、歩留まり・寸法精度を向上させやすい形態とする等の観点からは、被圧延材の先端部がワークロールへと噛み込まれた直後に、高圧温水の供給が停止される形態とすることが好ましい。

また、本発明に関する上記説明では、被圧延材８の尾端部が圧延される時まで、潤滑剤４、４の供給が継続される形態を例示したが、本発明は、当該形態に限定されるものではない。ただし、被圧延材の尾端部が圧延される時まで潤滑圧延を実施することにより、高圧下圧延を行う場合であっても、ワークロール表面の肌荒れを抑制しやすい形態とし、歩留まり・寸法精度を向上させやすい形態とする等の観点からは、被圧延材の尾端部が圧延される時まで潤滑剤の供給が継続される形態とすることが好ましい。

本発明例及び従来例の試験結果を参照しつつ、本発明についてさらに説明を続ける。

＜圧延条件＞
一対のワークロール（直径：２００ｍｍ、バレル長：４００ｍｍ）及び一対のバックアップロール（直径：３５０ｍｍ、バレル長：４００ｍｍ）、を備えた小型４重圧延機、又は、一対のワークロール（直径：３５０ｍｍ、バレル長：４００ｍｍ）を備えた小型２重圧延機（以下、これらをまとめて単に「圧延機」ということがある。）を用いて、被圧延材（０．１５％炭素鋼）を温度９００℃で熱間圧延した。
被圧延材の長さ、すなわち、圧延機による圧延前の搬送方向長さは３ｍ程度とし、被圧延材をワークロールに５〜８回程度接触させた。
ワークロールの材質は、熱延プロセスの熱間仕上圧延機列における後段スタンドで用いられることが多い、高合金グレンロールとした。

＜潤滑条件＞
０．２Ｌ／ｍｉｎの潤滑油（合成エステル油、鉱油および極圧添加剤を混合した、４０℃における動粘度が１０^−４ｍ^２／ｓの潤滑油）と６Ｌ／ｍｉｎの水とを混合機で混合することにより圧延潤滑剤を作製し、長さ２ｍ且つ断面積約１１０ｍｍ^２のホースで混合機に接続されているウォーターインジェクション方式の圧延潤滑用ヘッダーへと供給した。そして、この圧延潤滑用ヘッダーに接続されたフラットスプレーノズルから圧延機の一対のワークロールへ向けて、圧延潤滑剤を吹き付けた。ここで、フラットスプレーノズルは、圧延潤滑用ヘッダーの幅方向（被圧延材の板幅方向と同じ）３箇所に設けられており、圧延機の入側且つワークロールから距離２００ｍｍの位置（被圧延材の上面側及び下面側）に配置した。圧延潤滑用ヘッダーへと供給される水の圧力（供給圧）は約３ＭＰａとした。
被圧延材の先端部が圧延機に噛み込まれる前から、圧延潤滑剤を一対のワークロールへと噴射する場合には、最低１０秒以上に亘って圧延潤滑剤を一対のワークロールへと噴射してから、被圧延材の先端部が圧延機に噛み込まれるようにした。これに対し、被圧延材の先端部が圧延機に噛み込まれた直後に、圧延潤滑剤を一対のワークロールへと噴射する場合には、圧延機の荷重信号を検知してから直ちに、混合機への潤滑油供給の自動弁が開かれるように、自動弁の動作を制御した。なお、圧延機の荷重信号を検知してから、混合機への潤滑油供給の自動弁が作動するまでの遅れ時間は、０．２秒程度であった。

＜洗浄条件＞
圧延潤滑剤が一対のワークロールそれぞれの表面へと衝突する衝突部と一対のワークロールそれぞれの圧下部との間の部位へ、フラットスプレーノズルから高圧温水を吹き付けた。ここで、高圧温水を噴射するフラットスプレーノズルは、洗浄材用ヘッダーの幅方向（被圧延材の板幅方向と同じ）３箇所に設けられており、圧延機の入側且つワークロールから距離２５０ｍｍの位置（被圧延材の上面側及び下面側）に配置した。高圧温水の温度は５０℃から８０℃の間とし、洗浄材用ヘッダーへと供給される水の圧力（供給圧）は３ＭＰａから１５ＭＰａとした。また、被圧延材の上面側に設けられているフラットスプレーノズルと被圧延材の下面側に設けられているフラットスプレーノズルとの合計で、供給圧が３ＭＰａの時に水量が１２Ｌ／ｍｉｎとなり、供給圧が１５ＭＰａの時に水量が２６．８Ｌ／ｍｉｎとなるようなフラットスプレーノズルを用いた。
高圧温水を供給する場合には、被圧延材の先端部が圧延機に噛み込まれる７秒以上前から高圧温水の噴射を開始し、圧延機の荷重信号を検知してから直ちに、洗浄材用ヘッダーへの温水供給の自動弁が閉じられるように、自動弁の動作を制御した。なお、圧延機の荷重信号を検知してから、洗浄材用ヘッダーへの温水供給の自動弁が作動するまでの遅れ時間は、０．１秒程度であった。

＜評価＞
同一条件で１０本以上の圧延を行い、先端部がスリップして圧延機に噛み込まれなかった被圧延材が１本でもあった場合、噛み込み評価を「×」とし、すべての被圧延材が噛みこまれた場合に噛み込み評価を「○」とした。また、先端部が圧延機に噛み込まれて圧延された場合に、圧延後のワークロール表面を確認し、肌荒れや焼き付きが１本でも発生した場合、ロール肌評価を「×」とし、肌荒れや焼き付きが発生しなかった場合にロール肌評価を「○」とした。結果を表１に示す。表１において、「直径」はワークロールの直径を意味し、「板厚」は圧延機の入側における被圧延材の板厚を意味し、「開度」は被圧延材の先端部が噛み込まれる前の時点における一対のワークロールの鉛直方向の間隔を意味し、「角度」は噛み込み角を意味する。また、表１において、「評価１」は噛み込み評価を意味し、「評価２」はロール肌評価を意味する。また、表１の噛み込み時操作の潤滑欄における表記「Ａ」は、被圧延材の先端部が噛み込まれた直後に圧延潤滑剤をワークロールへと噴射したことを意味し、表記「Ｂ」は、被圧延材の先端部が噛み込まれる前から圧延潤滑剤をワークロールへと噴射したことを意味する。また、表１の噛み込み時操作の洗浄欄における表記「なし」は、高圧温水をワークロールへと噴射しなかったことを意味し、表記「Ｃ」は、被圧延材の先端部が噛み込まれる前から高圧温水をワークロールへと噴射し、圧延機の荷重信号が検知された後に高圧温水の噴射を停止したことを意味する。

表１に示すように、ワークロールへ、潤滑剤と７０℃以上且つ５ＭＰａ以上の高圧温水とをそれぞれ噴射しながら、被圧延材の先端部を噛み込ませた、Ｎｏ．１２、１３、１５、２７、２８、３０では、４０％を超える圧下率で圧延（高圧下圧延）しても、先端部のスリップを防止でき、圧延後のロール肌評価が良好であった。

これに対し、被圧延材の先端部が噛み込まれた直後に圧延潤滑剤をワークロールへと噴射する一方、被圧延材の先端部が噛み込まれる際には高圧温水をワークロールへ噴射しない条件（Ｎｏ．１、Ｎｏ．１６）では、噛み込み時に圧延潤滑剤を供給しないので噛み込み評価は○になったが、圧下率が４０％を超えていたため被圧延材の先端部の圧延時に荷重が極めて大きくなり、ロール肌評価が×になった。

また、被圧延材の先端部が噛み込まれる前から圧延潤滑剤をワークロールへと噴射する一方、被圧延材の先端部が噛み込まれる際には高圧温水をワークロールへ噴射しない条件（Ｎｏ．２〜５、Ｎｏ．１７〜２０）では、圧下率が２０％未満の場合（圧下率が１７％のＮｏ．２及び圧下率が１３％のＮｏ．１７）のみ、噛み込み評価及びロール肌評価が○になった。しかしながら、圧下率が２５％以上になると、被圧延材の先端部が噛み込まれる際にスリップが発生し、噛み込み評価が×になった。

また、被圧延材の先端部が噛み込まれる前から圧延潤滑剤をワークロールへと噴射し、且つ、被圧延材の先端部が噛み込まれる際に７０℃未満５ＭＰａ以上の高圧温水をワークロールへと噴射していた条件（Ｎｏ．６〜１０、Ｎｏ．２１〜２５）では、被圧延材の先端部が噛み込まれる際にスリップが発生し、噛み込み評価が×になった。この結果は、ワークロールへと供給される高圧温水の温度が低いと、圧延潤滑剤の洗浄効果が不十分になることを示していると考えられる。

また、被圧延材の先端部が噛み込まれる前から圧延潤滑剤をワークロールへと噴射し、且つ、被圧延材の先端部が噛み込まれる際に７０℃以上５ＭＰａ未満の高圧温水をワークロールへと噴射していた条件（Ｎｏ．１１、１４、２６、２９）では、被圧延材の先端部が噛み込まれる際にスリップが発生し、噛み込み評価が×になった。この結果は、ワークロールへと供給される高圧温水の圧力が低いと、圧延潤滑剤の洗浄効果が不十分になることを示していると考えられる。

以上より、潤滑剤と７０℃以上且つ５ＭＰａ以上の高圧温水とをそれぞれ噴射しながら、被圧延材の先端部を噛み込ませることで、高圧下圧延を行う場合であっても、先端部噛み込み時のスリップやワークロール表面の肌荒れ等を最小限に抑えることができた。

本発明の熱間圧延方法、熱延鋼板の製造方法、熱間圧延機、及び、熱延鋼板の製造装置は、自動車用、家電用、機械構造用、建築用等の用途に使用される熱延鋼板を製造する際に、利用することができる。

１、１ａ、１ｂ…ワークロール
１ａｘ、１ｂｘ…衝突部
１ａｙ、１ｂｙ…圧下部
１ａｚ、１ｂｚ…高圧温水がワークロールへと衝突する部位
２、２ａ、２ｂ…バックアップロール
３…制御装置
４…潤滑剤
４ａ、４ｂ…潤滑剤供給手段
５…高圧温水
５ａ、５ｂ…洗浄材供給手段
６…冷却水
６ａ、６ｂ…冷却水供給手段
７…制御手段
８…被圧延材（鋼板）
１０…仕上圧延機（熱間圧延機）
１１…仕上圧延機列
２０…冷却装置
２１…ノズル
２２…ヘッダー
１００…熱延鋼板の製造装置

Claims (10)

1. 潤滑剤供給手段からワークロールへ向けて潤滑剤を供給しつつ、前記潤滑剤が前記ワークロールへと衝突する衝突部から前記ワークロールの回転方向に向かって前記ワークロールの圧下部へと至る途中の部位へ向けて、前記潤滑剤を洗浄するための７０℃以上且つ５ＭＰａ以上の高圧温水を洗浄剤供給手段から供給しながら、前記ワークロールを用いて圧延される被圧延材の先端部を一対の前記ワークロールへと噛み込ませる工程、を有することを特徴とする、熱間圧延方法。
2. 前記被圧延材の先端部が一対の前記ワークロールに噛み込まれた直後に、前記高圧温水の供給が停止されることを特徴とする、請求項１に記載の熱間圧延方法。
3. 前記被圧延材の先端部が一対の前記ワークロールを備える圧延機に噛み込まれると出力される前記圧延機の荷重信号が検知された後、直ちに、前記高圧温水の供給が停止されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の熱間圧延方法。
4. 前記被圧延材の尾端部が圧延される時まで、前記潤滑剤の供給が継続されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱間圧延方法。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱間圧延方法を用いて鋼板を熱間圧延する工程を有することを特徴とする、熱延鋼板の製造方法。
6. 一対のワークロールと、前記ワークロールの入側に配設された潤滑剤供給手段及び洗浄材供給手段と、を備え、前記洗浄材供給手段から供給された高圧温水が前記ワークロールへと衝突する部位が、前記潤滑剤が前記ワークロールへと衝突する衝突部から前記ワークロールの回転方向に向かって前記ワークロールの圧下部へと至る途中に、設定されていることを特徴とする、熱間圧延機。
7. 前記被圧延材の先端部が一対の前記ワークロールに噛み込まれた直後に、前記ワークロールの表面への前記高圧温水の供給が停止されることを特徴とする、請求項６に記載の熱間圧延機。
8. 前記被圧延材の先端部が一対の前記ワークロールを備える圧延機に噛み込まれたことを知らせる前記圧延機の荷重信号が検知された後、直ちに、前記高圧温水の供給が停止されることを特徴とする、請求項６又は７に記載の熱間圧延機。
9. 前記被圧延材の尾端部が一対の前記ワークロールを用いて圧延される時まで、前記ワークロールの表面への前記潤滑剤の供給が継続されることを特徴とする、請求項６〜８のいずれか１項に記載の熱間圧延機。
10. 請求項６〜９のいずれか１項に記載の熱間圧延機と、該熱間圧延機の出側に配設された冷却装置と、を備えることを特徴とする、熱延鋼板の製造装置。

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