JP5640342B2 - 冷間圧延における潤滑油供給方法および冷間圧延機ならびに冷延鋼板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、循環給油方式の冷間タンデム圧延機を用いて鋼板を圧延する際の冷間圧延における潤滑油供給方法、特に複数の圧延油供給手段を有する一般にハイブリッドシステムと呼ばれる潤滑方式に関する。

鋼板を冷間圧延する際には、圧延中の鋼板とロールとの間に生ずる摩擦を低減させるための潤滑剤として、また、圧延時に生ずる摩擦発熱および加工発熱により高温となったロールならびに鋼板の冷却を行うための冷却剤として潤滑油が用いられる。ここで、通常の冷間圧延においては、前記潤滑油としてエマルション圧延油（以下、単に「エマルション」とも呼ぶ）が用いられる。なお、エマルションとは、圧延油の粒子が水に安定して懸濁した状態の混合液体をいう。エマルションは濃度及び平均粒径で特徴づけられる。エマルションの濃度とは、エマルション全質量中の油分質量の比率である。平均粒径とは、エマルション中の圧延油の平均粒子径である。また、エマルションを作成するためには界面活性剤を添加する。その添加量は圧延油量に対する質量濃度（対油濃度）で所定量添加し、攪拌器及びポンプによるせん断を加えることによりエマルションの平均粒径を調整する。

冷間圧延時における前記エマルション圧延油の供給方式としては、エマルション圧延油を循環使用しない直接給油方式（ダイレクト方式）、エマルション圧延油を循環させながら潤滑と冷却を行う循環給油方式（リサーキュレーション方式）が知られている。

ここで、循環給油方式とは、圧延油を濃度１〜５質量％程度に希釈し、界面活性剤を用いて水に油が分散したＯ／Ｗエマルションにしたエマルション圧延油を循環使用する方式をいう。循環給油方式では、各スタンドのロールバイト入側において潤滑のための圧延油を供給するための供給手段を備えると共に、圧延ロールに冷却用の圧延油を供給するための供給手段を備えるのが通常であり、前記潤滑用と冷却用とを同一のエマルション圧延油によって行うものである。

一方で、近年、地球環境問題の高まりやユーザーニーズの多様化を受け、冷間圧延製品の高強度化、薄物化（ゲージダウン）がますます進行している。これに対応し、冷間圧延機では、軟鋼だけでなく、ハイテン、高炭素鋼、薄物硬質ブリキ材、あるいは、ステンレス鋼など、いわゆる難圧延材を圧延する機会が飛躍的に増えている。
これらの動向に対し、従来の循環式圧延油供給方式では圧下率や圧延速度を上昇させた厳しい圧延条件下では、ヒートスクラッチと呼ばれる焼付き疵が発生することがある。ヒートスクラッチはロールバイト内で油膜が破断し、ワークロールと鋼板が凝着して焼付くことにより生じる。ヒートスクラッチが生じると冷延鋼板としての品質をそこない、製品歩留りの低下を招くだけでなく、ワークロール上にも焼付き痕を残すためロール組替えを強いられ、そのために生産性の低下を招く。

従来、潤滑不足を解消する手段として特許文献１に示すようなハイブリッド方式が知られているが、タンク内に流入する油分量が必然的に多くなるため、循環系のエマルション圧延油の濃度上昇が生じ、圧延操業に与える影響を無視できないようになる。このような圧延油で冷間圧延を行うと、圧延油原単位が上昇して収益性に悪影響を与えるだけでなく、軟質材といった潤滑をそれほど必要としない材料においては、逆に潤滑過多となりスリップの発生を招く可能性がある。

このようなことから、これを防ぐため、循環されるエマルション圧延油を有効利用する方法が検討され、以下のような油水分離装置が開示されている。すなわち、
（１）膜ろ過により高エマルション濃度のクーラントと低エマルション濃度のクーラントとに分離する方法（特許文献２参照）や、
（２）ダーティタンク内にてバブリングにより油水分離を行う方法（特許文献３参照）
等がある。

特開２００７−１４４５１４号公報 特開２００４−２０９５３１号公報 特開平０３−２３４３１２号公報 特開２００７−２０９９６４号公報

上記の特許文献２では膜分離によって油水分離を行っているが、経時使用によりエマルション圧延油中の油分や圧延時に生じる磨耗鉄粉が分離膜を閉塞してしまう。分離膜の閉塞物を除去する方法として特許文献２や特許文献４ではろ過膜の透過液側から還流側に液体を加圧流通させる逆洗機構も開示されているが、比較的流動しやすい油分による閉塞は解消できても、スカム（鉄粉が油脂と結合して形成された金属石鹸）が凝集固化し分離膜を閉塞すると、透過液の加圧のみでは除去しきれず、必ずしも十分に連続使用することができない。

また、特許文献３はダーティタンク全体から油水分離を行うにはエマルションの処理量が多く、多大な設備コストを要する必要がある。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、エマルション圧延油が供給される冷間タンデム圧延において、高速圧延及び高負荷圧延が求められる材料の増加に適切に対応することを可能とする。

本発明者は、前述したような循環式圧延油供給方式に油水分離を適用するのに際し、連続使用の妨げとなるスカムによる閉塞を抑制する技術について鋭意検討した。その結果、スカムの除去を促進するには加圧方式よりも油水分離モジュールへの超音波の加振によって膜の閉塞を抑制できるという結論に至った。ここで、油水分離モジュールとは膜に存在する細孔によるふるい分け作用を利用して油分と水分に分離する部材をいい、例えば 高分子膜、セラミックス膜が挙げられる。

超音波の加振により油水分離モジュール内で発生した微小なキャビテーションがスカム付着部に侵入・消滅すると、膜の閉塞が抑制され、スカムは濃縮液の流出圧力により系外に放出される。
油水分離によって発生した透過液及び濃縮エマルションはその用途に応じて有効に使用することが出来る。

例えば、油水分離したエマルション圧延油の内、油分濃度の高いエマルション圧延油を圧延スタンドに補助的に供給すれば、ハイブリッドシステムとして高速圧延時の潤滑不足に起因した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の発生を防止できる。

また、薄物圧延のような圧延速度の速い場合では、油水分離にて得られた透過液を鋼板に供給することで、鋼板温度が低下し、鋼板温度上昇に起因したヒートスクラッチを防止できる。従来は冷却ヘッダーとして循環エマルションを鋼板に供給していたが、油水分離にて得られた透過液は油分濃度が低いため、鋼板への熱伝達係数も高く、冷却能も高い。
これは、鋼板だけでなくロールに供給した場合でも同様の効果が得られる。高速圧延領域ではロール周速が速い為、単位時間あたりにワークロールに噴射される冷却用エマルション量が減少し、サーマルクラウンと呼ばれる熱膨張に起因した凸クラウンが成長しやすくなる。サーマルクラウン成長によりロールプロフィールが経時変化すると、圧延後の板形状も乱れやすくなるため、冷却能が高い透過液の供給は極めて有効である。

加えて、自動車用鋼板のように表面の清浄度を要求される鋼板の圧延においても、油水分離にて得られた透過液を鋼板に供給することで、鋼板上に付着した余分な油分を洗い流すことが可能である。通常、自動車用鋼板の圧延の場合、最終スタンドは低圧下率のダル圧延が主であり、潤滑性はそれほど必要としない。従って、最終スタンド入側にて透過液を使用することにより、鋼板が圧延機出側に持ち出す鋼板油分量は減少し、圧延油原単位の向上が可能となる。

いずれの場合も、循環系全体として含有油水分量がほとんど変化しないため、循環系濃度変動に伴う圧延不安定現象も解消できる。
また、油水分離に必要なエマルション量は循環式圧延油供給方式で循環使用されるエマルションよりも少ない量であるため、循環式圧延油供給方式のエマルション供給配管より循環エマルションの一部を分岐させて油水分離を行うことで、設備コストを最小とすることができる。

本発明は、上記知見に基づきなされたもので以下のような特徴を有する。
（１）エマルション圧延油を冷間タンデム圧延機の圧延スタンドに、循環供給する方法であって、
第１のエマルション圧延油を供給する工程と、
該第１のエマルション圧延油と濃度が異なる第２のエマルション圧延油を供給する工程において、
該第２のエマルション圧延油を供給する工程は、前記第１のエマルション圧延油とは異なる系統より供給する工程であって、さらに油水分離工程を有しており、該油水分離工程は振動発生手段により油水分離モジュールを加振する工程を備えていることを特徴とする冷間圧延における潤滑油供給方法。
（２）前記油水分離工程は、粗ろ過膜、精密ろ過（ＭＦ）膜、限外ろ過（ＵＦ）膜、ナノろ過（ＮＦ）膜、および逆浸透（ＲＯ）膜のうちから選ばれた少なくとも１種のろ過膜を使用することを特徴とする（１）に記載の冷間圧延における潤滑油供給方法。
（３）前記加振する工程で使用する周波数帯域は、０．１ｋＨｚ〜３ＭＨｚである（１）または（２）のいずれかに記載の冷間圧延における潤滑油供給方法。
（４）エマルション圧延油を冷間タンデム圧延機の圧延スタンドに循環供給する潤滑油供給装置を具備する冷間圧延機であって、該潤滑油供給装置は、
第１のエマルション圧延油を供給する手段と、
該第１のエマルション圧延油と濃度が異なる第２のエマルション圧延油を供給する手段を有し、
該第２のエマルション圧延油を供給する手段は、前記第１のエマルション圧延油とは異なる系統より供給する手段および油水分離手段を備えており、該油水分離手段は振動発生手段により油水分離モジュールを加振する手段を有していることを特徴とする潤滑油供給装置を具備する冷間圧延機。
（５）前記油水分離手段は、粗ろ過膜、精密ろ過（ＭＦ）膜、限外ろ過（ＵＦ）膜、ナノろ過（ＮＦ）膜、および逆浸透（ＲＯ）膜のうちから選ばれた少なくとも１種のろ過膜を備えることを特徴とする（４）に記載の潤滑油供給装置を具備する冷間圧延機。
（６）前記加振する手段において使用する周波数帯域は、０．１ｋＨｚ〜３ＭＨｚである（４）または（５）のいずれかに記載の潤滑油供給装置を具備する冷間圧延機。
（７）（４）乃至（６）のいずれかに記載の潤滑油供給装置を具備する冷間圧延機により冷延鋼板を製造する方法。

本発明によれば、循環式圧延油供給方式を有したタンデム圧延機により難圧延材を圧延する場合においても経時変化する循環エマルションの性状を適正に保ちつつ、必要とされる良好な潤滑性を確保し続けることが可能となる。

本発明の一実施形態を示す循環式圧延油供給方式の冷間タンデム圧延機の概略構成図である。

以下、本発明を実施するための形態を説明する。

図１は、本発明の一実施形態における、複数スタンドを有する循環式圧延油供給方式の冷間タンデム圧延機の概略構成の一例を示した図である。なお、図１は、被圧延材（鋼板）１の入側から順に第１スタンド〜第５スタンド（＃１ＳＴＤ〜＃５ＳＴＤ）の５スタンドの圧延機を有する冷間タンデム圧延機の場合を示している。また、この冷間タンデム圧延機において、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。

図１において、各スタンドには、第１の圧延油供給手段２（図示せず）として、それぞれの入側に潤滑用クーラントヘッダー３が配置され、それぞれの出側に冷却用クーラントヘッダー４が配置されている。そして、循環使用されるエマルション圧延油（第１のエマルション圧延油）１７がそれぞれの潤滑用クーラントヘッダー３と冷却用クーラントヘッダー４に設けられたスプレーノズルから供給される構成となっている。

この循環使用される第１のエマルション圧延油１７は、循環式圧延油供給タンク５内に貯蔵され、循環系統の圧延油供給ライン７の途中に設けられたポンプ６により圧送され圧延油供給ライン７を通じて各スタンドに配置されたクーラントヘッダー３、４に供給される。なお、第１のエマルション圧延油１７の各クーラントヘッダー３、４への供給は、圧延開始時から行うことが好ましい。

循環式圧延油供給タンク５内には温水（希釈水）と圧延油原液が収容され、そこで両者が混合される。この収容されて混合される温水と圧延油原液は、攪拌機１０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のエマルション圧延油１７とされる。

ここで、第１のエマルション圧延油１７を構成する圧延油としては、通常の冷間圧延に用いられるものとして、天然油脂、脂肪酸エステル、炭化水素系合成潤滑油のいずれかを基油としたものを用いることができる。さらに、これらの圧延油には、油性向上剤、極圧添加剤、酸化防止剤などの通常の冷間圧延油に用いられる添加剤を加えても良い。

また、圧延油に添加される界面活性剤としては、イオン系、非イオン系のいずれを用いても良く、通常の循環式クーラントシステム（循環式圧延油供給方式）で使用されるものを用いればよい。

そして、第１のエマルション圧延油１７としては、前述したような圧延油を、好ましくは濃度１〜５質量％程度、より好ましくは濃度１．２〜３．０質量％程度に希釈し、前述したような界面活性剤を用いて水に油が分散したＯ／Ｗエマルションにしたものが用いられる。なお、その平均粒径としては、好ましくは１５μｍ以下、より好ましくは７〜１０μｍ程度とする。

循環式圧延油供給タンク５内からポンプ６により圧延油供給ライン７内を圧送された第１のエマルション圧延油１７は、各スタンドに配置された潤滑用クーラントヘッダー３からロールバイトに向けて供給されるとともに、冷却用クーラントヘッダー４からワークロールに向けて供給される。この供給された第１のエマルション圧延油１７のうち、鋼板１によって系外に持ち出されたり、蒸発によって失われたりしたものを除いて、回収オイルパン８で回収され、戻り配管９により循環式圧延油供給タンク５内に戻される。

このように、循環式圧延油供給タンク５、ポンプ６、圧延油供給ライン７、潤滑用クーラントヘッダー３、冷却用クーラントヘッダー４、回収オイルパン８、戻り配管９によって、供給された第１のエマルション圧延油１７を回収し循環させるための循環系統が構成される。

その上で、この実施形態においては、図１に示すように、第１のエマルション圧延油１７の一部を油水分離フィルター１５によって分離して、透過液（低濃度エマルション１８（図示せず））と濃縮液（高濃度エマルション１９（図示せず））とを得、作成した低濃度エマルション１８を第２の圧延油供給手段１１によって第５スタンドのワークロールに供給するとともに、作成した高濃度エマルション１９を第３の圧延油供給手段１２（図示せず）によって第５スタンドの入側に供給するようにしている。

ここで、上記の低濃度エマルション１８と高濃度エマルション１９については、詳しくは、油水分離を行う為の油水分離フィルター１５と、この油水分離フィルター１５と循環式圧延油供給タンク５とをつなぐ分離装置供給ライン１４と、この分離装置供給ライン１４の途中に設けられ、油水分離フィルター１５に第１のエマルション圧延油１７を供給する為の分離装置供給ポンプ１３とにより構成される。なお、図１においては作図の都合上、分離装置供給ライン１４を循環式圧延油供給タンク５から分岐させているが、分岐箇所はこれに限定されず、圧延油供給ライン７から分岐させても良い。

油水分離フィルター１５では、クロスフロー分離によって第１のエマルション圧延油１７の膜ろ過が行われる。クロスフロー分離においては、第１のエマルション圧延油１７が通路を貫通するようにされ、斯かる通路壁が多孔質媒体を含んだ素材で構成されている。前記第１のエマルション圧延油１７の一部（即ち、高濃度エマルション１９）が多孔質膜に沿って接線方向に通過する一方で第１のエマルション圧延油１７の残りの部分（即ち、低濃度エマルション１８）が多孔質膜を通過して分離が行われる。

超音波発振装置１６は油水分離フィルター１５の外周に設置され、第１のエマルション圧延油１７に含まれるスカムが多孔質膜を閉塞しないように適宜油水分離フィルター１５を直接または間接的に加振する。ここで、多孔質ろ過膜の素材は超音波発振による振動を有効に伝達させるという点から、有機高分子化合物よりも無機セラミックのほうが好ましい。

油水分離フィルター１５への発振周波数は３ＭＨｚを超えると、油水分離フィルター１５が劣化・破損する恐れがあるため、３ＭＨｚ以下の範囲で加振することが望ましい。一方、０．１ｋＨｚ未満では第１のエマルション圧延油１７に含まれるスカムの除去効果が期待できないため、０．１ｋＨｚ以上の範囲で加振することが望ましい。

また、油水分離フィルター１５への発振周波数の調整は、第１のエマルション圧延油１７の性状（温度、油分濃度、鉄粉量、油溶鉄、酸価、けん化価等）に応じて行う。このとき、油水分離フィルター１５の発振周波数は、調整コントローラー２４からの指令によって制御される。なお、ダンプアウト直後など、第１のエマルション圧延油１７中のスカム量が少なくなっている場合は油水分離フィルター１５への超音波発振を停止しても良い。

油水分離フィルター１５に超音波が加振されることで多孔質ろ過膜にスカムが付着しても、ろ過膜内部に発生した微小なキャビテーションがスカム付着部に侵入・消滅することで、スカムが膜内から剥離される。内部から剥離したスカム分は多孔質ろ過膜に沿って接線方向に通過する高濃度エマルション１９の流出圧力によって生じるせん断力によって多孔質ろ過膜から離脱し、高濃度エマルション１９と共に系外に放出される。

多孔質ろ過膜の孔径は循環使用される第１のエマルション圧延油１７の粒径に応じて設定され、粗ろ過膜、精密ろ過（ＭＦ）膜、限外ろ過（ＵＦ）膜、ナノろ過（ＮＦ）膜、および逆浸透（ＲＯ）膜の群から選択される少なくとも１つの膜を使用することが好ましい。

これらのろ過膜のうち少なくとも１つの膜を使用することとしたのは所定濃度及び流量の高濃度エマルション１９を得るための油水分離効率を膜の細孔径により適宜選択して使用することができるようにするためである。

そして、前述したように、所定の濃度に調整された低濃度エマルション１８（図示せず）と所定の濃度に調整された高濃度エマルション１９（図示せず）とを作成し、最終圧延スタンドである第５スタンド（＃５ＳＴＤ）の出側に設けた第２の圧延油供給手段１１により低濃度エマルション１８を供給し、第５スタンドの入側に設けた第３の圧延油供給手段１２により高濃度エマルション１９を供給するようにしている。

以下、第２の圧延油供給手段１１と第３の圧延油供給手段１２について詳細に説明する。

まず、第２の圧延油供給手段１１は、図１に示すように、低濃度エマルション１８をワークロール表面に供給するための冷却ノズルヘッダー２５と、この冷却ノズルヘッダー２５に所定温度の低濃度エマルション１８を供給するための供給ポンプ２０及び供給ライン２１及び冷却装置２３と、低濃度エマルション１８の流量を制御する流量制御弁２２とにより構成することができる。

一方、第３の圧延油供給手段１２は、図１に示すように、高濃度エマルション１９を鋼板表面に供給するための潤滑ノズルヘッダー３１ａ、ｂと、この潤滑ノズルヘッダー３１ａ、ｂに供給する所定濃度の高濃度エマルション１９を生成するミキサー３０ａ（鋼板上方噴射用）およびミキサー３０ｂ（鋼板下方噴射用）と、このミキサー３０ａ、３０ｂに所定量の高濃度エマルション１９を供給するための供給ポンプ２７及び供給ライン２８と、前記ミキサー３０ａ、３０ｂに所定量の低濃度エマルション１８を供給するための供給ポンプ２０及び供給ライン２１と、ミキサー３０ａ、３０ｂに供給する高濃度エマルション１９と低濃度エマルション１８の流量を制御する流量制御弁２９とにより構成することができる。ここで、供給ライン２８及び供給ライン２１は、ミキサー３０ａ及びミキサー３０ｂ毎に設けることが好ましい。それぞれに供給するエマルションの流量制御を応答性良く且つ正確に行うためである。

そして、冷却ノズルヘッダー２５には、低濃度エマルション１８をワークロール表面に噴射するためのスプレーノズルが備えられている。図１に示す例では、冷却ノズルヘッダー２５は、ワークロールに対して、その上方および下方の両方に位置するように配置されており、供給されてきた所定温度の低濃度エマルション１８を鋼板１の搬送方向から見てワークロールの後方外周面に向けて複数列のスプレーノズルから噴射可能に構成されている。低濃度エマルション１８は、ワークロールの後方外周面に直接接触して水膜流を形成し、ワークロールの表面から熱を奪う。

また、供給ライン２１に供給された低濃度エマルション１８は冷却装置２３を通じて冷却され、冷却ノズルヘッダー２５に所定温度のエマルション圧延油が供給される。なお、ワークロールにおけるサーマルクラウンの抑制が成行きのエマルション温度で達成できる場合には、冷却装置２３による低濃度エマルション１８の温度制御を行わなくとも良く、場合によっては、低濃度エマルション１８の供給そのものを停止しても良い。

ちなみに、冷却装置２３では、第１のエマルション圧延油１７よりも低温になるように低濃度エマルション１８が作成されるが、その冷却方法としては、比較的効率の高い熱交換による冷却が好ましいが、これに限定されず、気体冷却といった方法でも良い。

ここで、低濃度エマルション１８の目標温度はできるだけ低温が好ましいが、含有する圧延油分の流動点との兼ね合いがあるため、当該範囲を越えると圧延油分の固化が発生する懸念がある下限温度を予め実験および操業データなどから求めておき、目標温度を設定する。

また、低濃度エマルション１８の吐出流量及び吐出面積の調整は、圧延速度やロール状態、鋼板サイズに応じて行う。このとき、低濃度エマルション１８の吐出流量は、調整コントローラー２４からの指令によって制御される。

ここで、上ワークロール表面の水膜流が鋼板１上に漏れるのを防止するため、上ワークロールの下端に非接触型の水切りシール２６を設け、冷却後の低濃度エマルション１８が上ワークロールの上端あるいは側面より排出する構造としている。一方、鋼板１への漏れが無い下ワークロールでは、冷却後の低濃度エマルション１８が下ワークロールの下端より排出される。

なお、鋼板１への水膜流の漏れが完全に防止できない場合は、第２の圧延油供給手段１１を設置したスタンド（ここでは、第５スタンド）の出側にエアパージ装置（図示しない）を設置して鋼板１の水切りを行ってもよい。

一方、潤滑ノズルヘッダー３１ａ、３１ｂには、高濃度エマルション１９を鋼板１表面に噴射するためのスプレーノズルが備えられている。図１に示す例では、潤滑ノズルヘッダー３１ａ、３１ｂは、鋼板１に対して、その上方および下方の両方に位置するように配置されており、供給されてきた所定濃度の高濃度エマルション１９を鋼板１の表裏面に向けて複数のスプレーノズルから噴射可能に構成されている。

前述したように、ミキサー３０ａ、３０ｂでは、供給される高濃度エマルション１９と低濃度エマルション１８とを撹拌、混合し、潤滑ノズルヘッダー３１ａ、３１ｂに供給するための所定濃度のエマルション圧延油を生成させる。なお、高濃度エマルション１９のみで目標濃度が達成される場合には低濃度エマルション１８の供給を停止しても良い。

図１に例示する構成において、鋼板１表面及びワークロールに噴射されたエマルション圧延油は、循環系統を構成する圧延油回収循環手段としての回収オイルパン８に集められ、循環使用されるエマルション圧延油１７と共に回収され、戻り配管９を経由して循環式圧延油供給タンク５内に戻される。回収されたエマルション圧延油１７は、循環式圧延油供給タンク５内の攪拌機１０により攪拌された後、ポンプ６および潤滑用クーラントヘッダー３のスプレーノズル部と冷却用クーラントヘッダー４のスプレーノズル部での強いせん断を繰り返し受け、循環使用される第１のエマルション圧延油１７と同じ粒径まで細分化される。

そして、図１においては、第２の圧延油供給手段１１を最終圧延スタンドの出側にのみ設けた場合を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、第１スタンド〜第５スタンドのいずれか１箇所または２箇所以上の圧延スタンドの出側に設けることで本発明の目的を達成することができる。また、第３の圧延油供給手段１２の設置箇所及び設置数も同様に限定されない。

例えば、薄物材では後段スタンドほど圧延速度が速く、冷却時間が短いため、後段スタンド出側に第２の圧延油供給手段１１を設けることが望ましい。

以下、本発明を実施例に基づいて説明する。

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８５０〜９５０ｍｍの硬質ブリキ原板を仕上げ厚０．２００ｍｍまで、目標速度２２００ｍ／ｍｉｎとして２０コイル圧延した。圧延油は合成エステル油をベースに植物油脂が添加された基油に対して、油性剤、酸化防止剤がそれぞれ１質量％ずつ添加され、界面活性剤としてノニオン系界面活性剤が対油濃度で３質量％添加されているものを使用した。圧延油供給手段２により供給される、循環使用されるエマルション圧延油１７を、圧延油の濃度３．０質量％、平均粒径９μｍ、温度５３℃のエマルション圧延油とした。循環式圧延油供給タンク５内に貯蔵されるエマルション圧延油１７の総量は１０万Ｌとした。

一方、油水分離フィルター１５では、孔径０．１μｍの精密ろ過（ＭＦ）用セラミック膜を用い、濃縮側となる高濃度エマルション１９の油分濃度が初期条件にて１０％となるように分離装置供給ライン１４を流れるエマルション圧延油１７の流量を固定した。なお、この時のエマルション圧延油１７の流量は３００Ｌ／ｍｉｎであった。圧延油供給手段１２により供給される高濃度エマルション１９の温度は循環使用されるエマルション圧延油１７と同一とした。また、圧延油供給手段１１により供給される低濃度エマルション１８は圧延油供給手段１２には供給せず、全量を冷却装置２３により３５℃まで冷却した後、ロールクーラントとして供給した。なお、この時の低濃度エマルション１８の油分濃度は０．１５％であった。

本実施例では、超音波発振装置１６により油水分離フィルター１５に５０ｋＨｚの超音波を加振した状態で、油水分離を行い、低濃度エマルション１８及び高濃度エマルション１９を圧延機に供給した。

なお、比較例１は、超音波発振装置１６を使用しなかった条件の場合であり、この条件以外は本実施例と同様の条件で冷間圧延を行った。

また、比較例２として特許文献２及び４に記載の透過液の逆洗機構を設けて、１コイル毎に透過液を膜内部に加圧流通させた場合を実施し、上記以外は本実施例と同様の条件で冷間圧延を行った。なお、比較例２における透過液の逆洗条件は、加圧０．４ＭＰａ、逆洗時間１ｍｉｎにて行った。

以上のような圧延油供給を行って、所定数のコイル圧延後の圧延油供給手段１２でのエマルション油分濃度（初期設定濃度１０％）及びヒートスクラッチの発生状況を表１に示す。

本実施例では、油水分離フィルター１５が超音波による加振を受けることでろ過膜へのスカムの閉塞が抑制され、ほぼ初期設定濃度に近い高濃度エマルション１９を得ることができていた。そのため、ハイブリッドシステムによる鋼板への潤滑性確保により、いずれの圧延後もヒートスクラッチは発生しなかった。

一方、比較例１のように油水分離フィルター１５に超音波が加振されていない場合は、経時使用するにつれて、スカムによる膜の閉塞が発生し、徐々に濃縮できる油分量が減少した。高濃度エマルション１９の濃度が低下したことで、鋼板には十分な潤滑性が確保されず、鋼板およびワークロールに重度のヒートスクラッチが発生した。

また、比較例２では、透過液の加圧逆洗によって、膜閉塞の改善が見られたものの、スカムによる閉塞を完全には除去しきれずに濃度低下が進行し、２０コイル圧延後には軽度のヒートスクラッチが発生した。

上記実施例より、本発明に係る潤滑油供給方法を用いることで、循環式圧延油供給方式を用いた難圧延材の圧延においても、経時変化する循環エマルションの性状を適正に保ちつつ、必要とされる良好な潤滑性を確保し続けることが可能であり、安定して良好な鋼板形状を得ることができることが確認された。

１ 鋼板
３ 潤滑用クーラントヘッダー
４ 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 ポンプ
７ 圧延油供給ライン
８ 回収オイルパン
９ 戻り配管
１０ 攪拌機
１３ 分離装置供給ポンプ
１４ 分離装置供給ライン
１５ 油水分離フィルター
１６ 超音波発振装置
１７ エマルション圧延油
２０ 供給ポンプ
２１ 供給ライン
２２ 流量制御弁
２３ 冷却装置
２４ 調整コントローラー
２５ 冷却ノズルヘッダー
２６ 非接触型水切りシール
２７ 供給ポンプ
２８ 供給ライン
２９ 流量制御弁
３０ａ、ｂ ミキサー
３１ａ、ｂ 潤滑ノズルヘッダー

Claims (5)

1. エマルション圧延油を冷間タンデム圧延機の圧延スタンドに、循環供給する方法であって、
   第１のエマルション圧延油を供給する工程と、
   第１のエマルション圧延油の一部を、加振された油水分離フィルターによって分離して、第１のエマルション圧延油より低濃度の低濃度エマルションと、第１のエマルション圧延油より高濃度の高濃度エマルションを作成する油水分離工程と、
   低濃度エマルションを最終スタンドのワークロールに供給すると共に、高濃度エマルションを最終スタンドの入側に供給する工程とを備え、
   油水分離フィルターは、膜の細孔径の異なる複数のフィルターから、所望の濃度および流量の高濃度エマルションを得るために選択され、
   前記油水分離工程における加振の周波数は、第１のエマルション圧延油の温度、油分濃度、鉄粉量、油溶鉄、酸価、けん化価に応じて、０．１ｋＨｚ〜３ＭＨｚに調整されることを特徴とする冷間圧延における潤滑油供給方法。
2. 前記油水分離工程は、粗ろ過膜、精密ろ過（ＭＦ）膜、限外ろ過（ＵＦ）膜、ナノろ過（ＮＦ）膜、および逆浸透（ＲＯ）膜のうちから選ばれた少なくとも１種のろ過膜を使用することを特徴とする請求項１に記載の冷間圧延における潤滑油供給方法。
3. エマルション圧延油を冷間タンデム圧延機の圧延スタンドに循環供給する潤滑油供給装置を具備する冷間圧延機であって、該潤滑油供給装置は、第１のエマルション圧延油を供給する手段と、
   第１のエマルション圧延油の一部を、加振された油水分離フィルターによって分離して、第１のエマルション圧延油より低濃度の低濃度エマルションと、第１のエマルション圧延油より高濃度の高濃度エマルションを作成する油水分離手段と、
   低濃度エマルションを最終スタンドのワークロールに供給すると共に、高濃度エマルションを最終スタンドの入側に供給する供給手段とを備え、
   油水分離フィルターは、膜の細孔径の異なる複数のフィルターから、所望の濃度および流量の高濃度エマルションを得るために選択され、
   前記油水分離手段における加振の周波数は、第１のエマルション圧延油の温度、油分濃度、鉄粉量、油溶鉄、酸価、けん化価に応じて、０．１ｋＨｚ〜３ＭＨｚに調整されることを特徴とする潤滑油供給装置を具備する冷間圧延機。
4. 前記油水分離手段は、粗ろ過膜、精密ろ過（ＭＦ）膜、限外ろ過（ＵＦ）膜、ナノろ過（ＮＦ）膜、および逆浸透（ＲＯ）膜のうちから選ばれた少なくとも１種のろ過膜を備えることを特徴とする請求項３に記載の潤滑油供給装置を具備する冷間圧延機。
5. 請求項３または４に記載の潤滑油供給装置を具備する冷間圧延機により冷延鋼板を製造する方法。

Images