JPH0377701A - 熱間圧延の潤滑方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、熱間圧延の潤滑方法に関し、さらに詳しく言
えば、熱間圧延材とワークロールとの摩擦係数が非常に
小さい連続熱間圧延の潤滑方法に間するものである。

（ロ）従来技術 通常の熱間板圧延の圧下限界は、圧延ロールの強度等の
圧延機の強度制約による圧延荷重・圧延トルク制限およ
びモータ・パワー制限により決定される。従来、最も高
圧下率の圧延を実施している熱延仕上げタンデム・ミル
の第１スタンドでさえも、高々圧下率６０％の圧延が限
界であり、下流スタンドはど限界圧下率は小さくなり、
通常仕上最終スタンドでは、高々３０％程度である。

この圧下限界は、圧延材幅が広いほど、また、圧延材の
変形抵抗が高いほど低下する。近年、広幅材、高変形抵
抗材の薄物熱延鋼帯の要求が増すにつれ、熱延ミルの強
圧下能力の必要性が高まっている。

熱延ミルの強圧下化を図るためには、ワーク・ロールを
小径化し、圧延荷重、圧延トルクの低減を行い、かつ小
径ワーク・ロール圧延時の圧延トルク確保のために１間
接駆動とする方法、またはロールを含めた圧延機の強度
向上を行い、圧延荷重制限を拡大し、駆動系の強度およ
びモータ・パワーの向上を行い、圧延トルク制限を拡大
する方法がある。しかし、いずれの場合も、大きな設備
改造を伴い、非現実的である。

上記方法の他に、熱延ミルの強圧下化を図る方法として
、熱間潤滑剤を使用し、圧延荷重・圧延トルクを低減し
、圧下限界を向上する方法がある。

この方法は、特開昭６３−２３８９０４号公報にも示さ
れているように、圧延材とワークロールとの間の摩擦係
数μが０．２以下となるような潤滑性の高い熱間潤滑剤
を使用した場合、無潤滑圧延では、圧下率５０％の圧延
限界を圧下率７０％程度まで向上させることができ、非
常に有効である。

ところが、μを低下させると、かみ込み不良が発生し、
大きな圧下蓋で圧延をすることが困難となり、事実上強
圧下圧延は不可能である。このため第１１図に示すよう
に、圧延機４の入側にビンチロール１および圧延材座屈
防止用ローラガイド３を設置し、圧延機４にかみ込むと
きに、かみ込み不良防止のため、ピンチロール１で押込
み力を付与する方法がとられている。

しかし、熱延仕上げミルの最終スタンドのように、出側
板厚が１閤近い薄板圧延では、圧下率７０％の圧延を行
ったとしても、入側厚は３．５−程度であり、板厚が薄
いほど急激に座屈しやす・くなる、また、座屈防止効果
を向上させるために、ガイドローラ３１のローラピッチ
を短くするには限界がある。そのために、座屈防止ロー
ラガイド３を設置しても、押込み力負荷時に圧延材２の
座屈が発生し、かみ込みの安定性が図れない。

また、既存の仕上げミルのスタンド間にローラガイドを
設置すると、座屈防止効果を損なわないためにも、ワー
クロール５ａ、５ｂの直近までローラガイド３を接近さ
せる必要がありワークローラ替え等に支障をきたすとい
う問題がある。

従来、かみ込み不良対策として行われている圧延材先端
圧延時の潤滑剤供給オン・オフ制御では、先端が無潤滑
圧延となり、圧下限界向上は望めない。

〈ハ〉発明が解決しようとする課題 本発明が解決しようとする課題は、既存の圧延機への適
用も容易でかつ圧下限界を安価に向上させ、かみ込み不
良防止および寸法精度の向上を図った高潤滑圧延を実現
できる方法を得ることにある。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明の熱間圧延の潤滑方法は、連続熱間圧延において
、ワークロールと熱間圧延材との間の摩擦係数が０．２
以下となる潤滑剤を用いること、該圧延材の先端がワー
クロールにかみ込みまでは該圧延材の両エツジ部の板幅
の約１７３以下の領域にのみ前記潤滑剤を供給すること
、前記のかみ込み完了後は前記圧延材の板幅全域にわた
って前記潤滑剤を供給することからなる手段によって、
上記課題を解決している。

本発明の方法は、また、前記の潤滑を行う圧延スタンド
よりも少なくとも１スタンド上流側において前記熱間圧
延材の先端部を予成形プレスをすることが好ましい。

本発明の方法は、さらにまた、通板完了前後において、
前記エツジ潤滑による板幅方向荷重分布を変数として、
該エツジ潤滑から前記の全幅潤滑に潤滑領域を変更する
ことによって変化する板クラウン量を予測すること、該
予測値にもとづいて潤滑領域を変更しても常に目標出側
板クラウンとなるようにロールベンダを用いて板クラウ
ン制御を行うこともできる。

（ホ）作用 前述したように、圧延材のかみ込みに必要な摩擦係数μ
は、圧延材先端のワークロール接触角から求められる。

すなわち、第６図に示すように、入側板厚Ｈの圧延材２
が半径Ｒｗ、上下ワークロール・ギャップｇの圧延機４
にかみ込むときの圧延材先端のワークロール５ａ、５ｂ
との接触角ｅは下記（１）式で求められる。

ｅ−・・・−・（１−＝−“６３１）・・・・・・・・
・・・（１）２Ｒ− また、圧延材先端のロール接触部に作用する水平方向力
の大小関係からかみ込み条件は、下記（２〉式のように
なる。

μＰｃｏｓｅ、ｐ　Ｐｓｉｎｅ、、’、　１１　＞ｔａ
ｎｅ−＝−（２）したがって、かみ込みに必要な摩擦係
数は下記（３）式となる。

さらに、圧延荷重Ｐ８が作用すると、圧延機の剛性Ｍ（
Ｍはギャップ１１開くのに必要な荷重を表す。）により
、ギャップが開放される゛ので、圧延材先端から出側厚
をｈに圧延しようとすると、ローギャップをｇ　−ｈ　
　Ｐ　＊／　Ｍに設定する必要があり、以上よりμと圧
下量Δｈ　（＝Ｈ−ｈ）との関係は、下記（４）式とな
る。

実際の圧延では、圧延材の鼻上り鼻下り等による上下ロ
ール接触角の不一致などがあり、安定したかみ込みを行
うためには、下記（５）式のμが必要である。

ここで、−殻内な仕上圧延機の強圧下を想定して、例え
ばＰ＊＝３０００ｔｏｎ、　１４’７００　ｔｏｎ／ａ
ｍ　、２Ｒｗ＝　７４０ｍ−として、μと可能圧下量と
の関係を第７図に示す、μ＝０．２でも可能圧下量は高
々４ｍ＋＊であり、厚物圧延では熱延仕上下流スタンド
でも高潤滑圧延はかみ込み不良から不可能となることが
わかる。また、μ＜０．１６では、まったくかみ込まず
、圧延が不可能である。

しかし本発明者等が、エツジ潤滑幅とかみ込み限界の関
係を調査したところ、第１図に示すように、エツジ潤滑
幅ＷＬと全幅Ｗとの比がＷＬ／Ｗ≦０．２５では、かみ
込み限界はそればと低下せずＷＬ／Ｗ＝０．２５以上に
なると急激に低下し、ＷＬ／ｗ〉０．４では、はぼ全幅
潤滑と同程度のかみ込み限界となることが判明した。

熱延仕上ミルでは約１０度以上のかみ込み角が必要であ
るから、第１図かられかるようにＷＬ／Ｗ＜１．／３で
あればよい、また、第１図は、圧延材とワークロールと
の摩擦係数が全幅潤滑で０．１５の場合を示している。

摩擦係数が変化しても、ＷＬ／Ｗに対する依存性は変わ
らない。

この圧延材かみ込みに対する潤滑領域依存性は圧延材先
端のクロップ形状が大きく影響する。すなわち、第２図
（Ａ）、（Ｂ）に示すように、先端に凹凸がない材料２
を圧延すると（Ａ）、幅中央部が凸状となるクロップが
発生する（Ｂ）が、次スタンドでの圧延では、この幅中
央部が最初にかみ込む。したがって、エツジ部を潤滑し
、エツジ部のかみ込み性が悪化しても、幅中央部先端が
適切量（Δｌ〉以上かみ込めば、後続の材料は引張られ
て順次かみ込んで行く。

通常材料の圧延では、このΔｐを確保する板幅領域が全
幅に対して約１７２長さの幅中央の領域となるためＷ、
／Ｗ＜０．２５では、はとんどかみ込み限界が等しく　
、ＷＬ／Ｗ０．２５ではΔβを満足できず、急激にかみ
込み限界が低下する。

エツジ潤滑によるかみ込み性を安定化するためには、圧
延前に材料先端を予成形プレスし、圧延後の先端凸状ク
ロップを大きくすることが効果的である。第３図（Ａ）
に示すように、先端の幅鍛造装置１０で予成形を行った
材料２は、圧延後幅中央凸部が、大きくなり（第３図（
Ｂ））、下流スタンドでのエツジ潤滑によるかみ込み性
が安定する。しかし、エツジ潤滑領域を拡大することは
、困難である（第１図〉、シたがって、エツジ潤滑領域
は、ＷＬ＜１／３Ｗとしなければならない。

エツジ潤滑による圧延荷重・圧延動力減少効果は、第４
図に示すように、両エツジ潤滑領域の全幅に対する割合
にほぼ比例する。したがって、例えばエツジ潤滑時の圧
延荷重ＰＬ１は無潤滑時の荷重Ｐ０、全幅潤滑時の荷重
ＰＬから下記（６）式で予測できる。

したがって、必要エツジ潤滑幅は、ＰＬＥが圧延機の許
容荷重範囲内になるように決定すればよい。

潤滑圧延による荷重低減効果は、摩擦係数μが小さい高
潤滑能を用いるほど大きくμ＝ｏ、ｉｓ、圧下率５０％
では、ＷＬ＝１７３Ｗでも荷重低減率は、３０％以上と
なる。ところで、−ａ的には、圧延荷重が減少すると、
圧延後の板クラウンが小さくなるが、エツジ潤滑の場合
には、第５図に示すように逆に板クラウンが大きくなる
。これは、幅方向荷重分布がエツジ潤滑領域の荷重が小
さい凸状分布となるため、ワークロールのたわみが大き
くなること、および荷重の小さい部分でワークロール偏
平量が小さくなることが原因である。

エツジ潤滑領域Ｗ、／Ｗ＝　１　／６（幅方向位置４０
０〜６００■間潤滑）の場合が、最大の板クラウンとな
り、さらに潤滑領域を拡大すると、板クラウンは減少し
、全幅潤滑で荷重低減効果により、板クラウンが大幅に
減少する。すなわち、エツジ潤滑から全幅潤滑に変更す
ると、大幅な板クラウン変化が生じ、形状不良や板厚精
度不良が生じてしまう。したがって、通板時にはエツジ
潤滑から全幅潤滑に変更することによって生じる板クラ
ウン変化量を予測し、それに応じて、板クラウンが先端
がら後端まで目標値に精度よく圧延できるように、制御
手段を制御することが重要である。

（へ）実施例 本発明の方法を熱延仕上ミルに実施した例について説明
する０本実施例では、第８図に示すように、５スタンド
の水平圧延機列６で仕上圧延を行っており、下流３スタ
ンドで高潤滑圧延を実施している。潤滑剤供給設備は第
９図および第１０図に示すように潤滑剤をワークロール
５ａ、５ｂに塗布するために、幅方向に複数個のノズル
２１を有する潤滑剤供給袋２１２を圧延機４の入側のワ
ークロール５ａ、５ｂの直近に設置している。

また、それぞれの圧延機には、ロール水冷装置１５と水
切り１６を人出側に取り付けである０本仕上ミルの各ス
タンドの圧延荷重およびモータパワ限界は、それぞれ３
０００ｔｏｎ　、　１５０００Ｋｍである。潤滑剤は鉱
油をベースとして黒鉛を重量で約１０％含有した潤滑剤
であり、この潤滑剤の１％水溶液を５．〜１０　ｊｉ’
／ｍ’塗布し、圧延材とワークロールとの間の推定摩擦
係数μは０．１５であった。

第１表は粗バー厚３０■、板幅１５００■の圧延材を厚
み１．２閣まで圧延した場合の結果を示す、下流３スタ
ンドの通板時のエツジ潤滑幅ＷしはＷＬ＝４５０〜５０
０ｍであり、全幅潤滑への移行タイミングは、次スタン
ドの圧延開始とし、最終Ｎｏ５スタンドはＮｏ５スタン
ド圧延開始後に、１秒とした。

４ 第１表に示すように、本発明により、圧延荷重がかみ込
み時およびその後の定常圧延時で大幅に低減し、モータ
パワも限界内で圧延が可能である。

特に、潤滑を行わなければ、圧延荷重は圧延機許容限界
をはるかに上まわり、第１表に示した圧下条件での圧延
は不可能であることは明らかである。

実際に無潤滑で圧延可能な最小板厚は、３５閣であった
。

通板時から全幅潤滑を行った場合には、圧下量が１．２
閣と最も小さい最終Ｎｏ５スタンドでもかみ込まず圧延
トラブルが発生したが、本発明の通板方法により圧下量
が６．５■（推定必要最小摩撞係数０．２２）と最も大
きいＮｏ３スタンドでもトラブル発生がなく、安定した
圧延が実現できる。

さらに、従来の圧延のように圧延荷重から予測した製品
の板クラウンにもとづき、目標の板クラウンになるよう
にワークロールベンダカを調整する方法で圧延した場合
、定常部の板クラウンはほぼ目標値の６０μ−となった
が、先端の板クラウンは１００μ−となり、板厚不良が
発生し、かつ、平坦度不良く耳波〉が生じたが、本発明
の板クラウン制御方法により圧延材先端からほぼ目標値
の板クラウン６０μ−で平坦度の良好な圧延が可能とな
った。

（ト〉効果 本発明によれば、かみ込み不良もなく安定した高潤滑圧
延を実現できるので、高圧下圧延が可能となり、仕上ミ
ルのコンパクト化が図れる。また、高潤滑圧延でも寸法
不良が発生せず、高歩留で圧延できるので、熱間圧延製
品を低コストで製造できる。

【図面の簡単な説明】 第１図から第４図までは本発明の熱間圧延の潤滑方法の
原理および効果を示すグラフ。第５図はエツジ潤滑によ
る板クラウン変化を示すグラフ。 第６図は圧延材のかみ込み限界を示す説明図。第７図は
かみ込み限界を示すグラフ、第８図から第１０図までは
本発明の方法を実施する装置の説明図、第１１図は従来
の高潤滑圧延装置の説明図。 ２：圧延材　　　　　　　　４：圧延機５ａ。 ５ｂ：ワークロール 　２ ：潤滑剤塗布装置 （外４名） 第 図 手 続 補 正 書

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、連続熱間圧延において、ワークロールと熱間圧延材
   との間の摩擦係数が０．２以下となる潤滑剤を用いるこ
   と、該圧延材の先端がワークロールにかみ込むまでは該
   圧延材の両エッジ部の板幅の約１／３以下の領域にのみ
   前記潤滑剤を供給すること、前記のかみ込み完了後は前
   記圧延材の板幅全域にわたって前記潤滑剤を供給するこ
   とからなる熱間圧延の潤滑方法。 ２、前記の潤滑を行う圧延スタンドよりも少なくとも１
   スタンド上流側において前記熱間圧延材の先端部を予成
   形プレスをすることをさらに備えた請求項１記載の方法
   。 ３、通板完了前後において、前記エッジ潤滑による板幅
   方向荷重分布を変数として、該エッジ潤滑から前記の全
   幅潤滑に潤滑領域を変更することによって変化する板ク
   ラウン量を予測すること、該予測値にもとづいて潤滑領
   域を変更しても常に目標出側板クラウンとなるようにロ
   ールベンダを用いて板クラウン制御を行うことをさらに
   備えた請求項１記載の方法。