JPH0724509A - 圧延時の冷却方法 - Google Patents

圧延時の冷却方法

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JPH0724509A
JPH0724509A JP17077393A JP17077393A JPH0724509A JP H0724509 A JPH0724509 A JP H0724509A JP 17077393 A JP17077393 A JP 17077393A JP 17077393 A JP17077393 A JP 17077393A JP H0724509 A JPH0724509 A JP H0724509A
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JP
Japan
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rolling
cooling water
oil
cooling
inlet
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Pending
Application number
JP17077393A
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English (en)
Inventor
Masaji Matsumoto
正次 松本
Koji Kawashima
浩治 川島
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
Application filed by Kawasaki Steel Corp filed Critical Kawasaki Steel Corp
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Publication of JPH0724509A publication Critical patent/JPH0724509A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 効率良く圧延油の温度を下げ、その粘度を上
昇させることによりロールバイトの入口油膜厚みを増大
させ、圧延油使用量の削減を図る。 【構成】 直接方式の圧延油供給方法を採用している圧
延機において、圧延ロール出側に配置した出側スプレー
ヘッダ10から、冷却塔22で蒸発冷却された出側冷却
水を噴射すると共に、圧延ロールの入側に配置した入側
スプレーヘッダから、冷却塔22で冷却し、更にヒート
ポンプ式冷却機28で冷却した低温の入側冷却水をロー
ルバイト直近に噴射することにより、上流の圧延油スプ
レーヘッダ16で塗布された圧延油の温度を下げ、該圧
延油が圧延ロールに引き込まれる際の入口油膜厚みを増
大させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、圧延時の冷却方法、特
に冷間圧延機で圧延ロールと被圧延材との間の潤滑性を
向上するに好適な、圧延時の冷却方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図4は、従来の冷間圧延機において直接
方式の圧延油供給方法(以下、単に直接方式ともいう)
を採用した圧延機の潤滑・冷却システムの要部を概念的
に示したものである。この直接方式の潤滑・冷却システ
ムは、圧延ロール及びストリップ(被圧延材)に対する
冷却と圧延ロールに対する潤滑性付与とが異なる系統に
より行われるようになっており、この両者を同時に行う
循環方式のシステムとは異なるものである。
【0003】上記直接方式の潤滑・冷却システムでは、
圧延スタンドでストリップSを矢印方向に移動させなが
ら圧延する冷間圧延機において、圧延ロールの冷却は圧
延スタンドの出側に配置したスプレーヘッダ10で、ス
トリップSの冷却は該スプレーヘッダ10に近接した下
流側に配置したストリップ用クーラントヘッダ12でそ
れぞれ冷却水を噴射することにより行われ、圧延ロール
とストリップ間の潤滑性付与は、絞りロール14で冷却
水が除去されたストリップSに対して、スタンド間に配
置した圧延油スプレーヘッダ16からその両面に圧延油
をエマルジョンとして噴射し、塗布することにより行わ
れている。
【0004】又、上記のように冷却水及び圧延油が圧延
機に供給されると、その後両者は混合され、排水として
受水槽18に導かれ、次いで分離槽20により冷却水か
ら混入している圧延油を分離した後、冷却塔22により
冷却水の温度を所定の温度にまで冷却した後、再び圧延
機に供給されるようになっている。
【0005】以上のような構成の潤滑・冷却システムに
よって圧延ロールとストリップSに対する冷却及び潤滑
性付与がなされるが、この冷却には、圧延ロールの熱膨
脹に起因するストリップの形状の悪化を防ぐために、ロ
ール温度の上昇を防ぐ機能の他に、圧延ロール及びスト
リップSの温度を適切な温度に保つことにより、圧延ロ
ールとストリップS間の潤滑性を良好な状態に維持する
という機能をも有している。
【0006】ところで、圧延ロールとストリップSとの
間の潤滑については多くの研究がなされており、その報
告が例えば、T.A.Dow et al :Transactions of
theASME F97(1975),4(文献1)、小
豆島明等による昭和61年度塑性加工春季講演会(19
36.5.20〜22:東京)資料(文献2)、同じく
小豆島明等による第39回塑性加工連合講演会(198
8.10.24〜26:横浜)資料(文献3)等により
行われている。
【0007】従来の研究によれば、圧延ロールとストリ
ップSとの間の潤滑は、一般的に図5にストリップが圧
延ロールに噛み込まれる状態を模式的に示すように、ス
トリップSの塑性加工が始まる、いわゆる塑性加工入口
(ロールバイト部)における圧延の油膜厚み h1 によっ
て決定づけられるとされている。
【0008】又、この入口油膜厚み h1 は、次の(1)
式のレイノルズ方式、(2)式の粘度の圧力、温度によ
る影響を考慮した粘度式、及び(3)式のエネルギ式に
より求めることができる。
【0009】 d P/d X=−6η(U1 +U2 )・(h − h1 )/ h3 …(1) η=η0 exp{αP+β(T−T0 )+γPT} …(2) K・(δ2 T/δ y2 )+η(δu /δy )2 =0 …(3) (初期条件)h = h1 のときP=P1 h = h2 のときP=0 P :圧力 U1 :入口部での材料速度 U2 :ロール速度 h :水排出部以降での油膜厚み h1 :入口点での油膜厚み h2 :塗布油膜厚み T :温度 T0 :潤滑(圧延)油の初期温度 η0 :常温、常圧での潤滑油の粘度 α :粘度の圧力係数 β :粘度の温度係数 γ :粘度の圧力温度係数 K :潤滑油の熱伝導率 u :潤滑油の速度
【0010】前記文献2に示されている計算方法に従っ
て、給油量に相当する塗布油膜厚みh2 と入口油膜厚み
h1 の関係を調べたところ、図6に示す結果が得られ
た。即ち、供給された油の量に相当する厚み h2 のうち
で潤滑に有効に寄与しているのは油膜厚み h1 であり、
その値は h2 の1/3〜1/2程度である。従って、残
りの( h2 − h1 )に相当する分の圧延油はロールバイ
ト入口で絞られ、流失していることになる。
【0011】このことから、圧延油の消費量を削減する
ためには、適切な入口油膜厚み h1を得るために必要な
塗布油膜厚み h2 をいかに小さくできるかにかかってい
ることになる。
【0012】塑性加工部入口油膜厚み h1 は、前記
(1)〜(3)式の理論式により求められる。この入口
油膜厚み h1 は、塗布油膜厚み h2 の他に変形抵抗、圧
延速度、圧延油の粘度により決まるが、このうち圧延油
の粘度はその温度に支配されるため、その温度を調整す
ることにより入口油膜厚み h1 の調整が可能である。即
ち、圧延油の温度を低くすることにより効率的にロール
バイト内へ圧延油を導入させることができる。
【0013】この圧延油の温度は、圧延ロールの温度や
ストリップSの温度によって決定付けられるが、一般に
冷間圧延ではその温度が圧延ロールで50〜70℃、ス
トリップSで80〜120℃となっており、これらの温
度を更に下げることにより、圧延油の供給量を削減でき
ると考えられる。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記図
4に示した従来の潤滑・冷却システムでは、圧延ロール
やストリップSの温度を更に下げるためには、冷却水が
大量に必要となるため、実際的な解決には成り得ないと
いう問題がある。
【0015】本発明は、前記従来の問題点を解決するべ
くなされたもので、効率良く圧延油の温度を下げてその
粘度を上昇させることにより、入口油膜厚み h1 の増大
を図り、引いては圧延油使用量の大幅な削減を図ること
を課題とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明は、直接方式の圧
延油供給方法を採用している圧延機における圧延時の冷
却方法において、圧延ロールの入側に配置した入側スプ
レーヘッダからロールバイト直近に入側冷却水を噴射す
ることにより、前記課題を達成したものである。 本発
明は、又、上記圧延時の冷却方法において、圧延ロール
の出側に配置した出側スプレーヘッダから出側冷却水を
噴射するようにしたものである。
【0017】本発明は、又、前記圧延時の圧延方法にお
いて、入側冷却水の温度を、出側冷却水の温度より低く
するようにしたものである。
【0018】本発明は、又、前記圧延時の冷却方法にお
いて、入側冷却水の温度を、圧延油の流動点温度よりも
低くするようにしたものである。
【0019】本発明は、又、前記圧延時の冷却方法にお
いて、入側冷却水を強制冷却機で冷却し、出側冷却水
を、蒸発式冷却機で冷却するようにしたものである。
【0020】
【作用】本発明においては、直接方式の圧延油供給方法
を採用している圧延機において、圧延ロールの入側に配
置した入側スプレーヘッダからロールバイト直近に入側
冷却水を噴射するようにしたので、ロール表面(ロール
表層部)の温度を下げると共に、上流側で被圧延材に付
着させた圧延油塗膜の温度をもロール噛み込み前に下げ
てその粘度の高めることができるため、ロールバイトで
の圧延油引き込み量を増大させ、入口油膜厚み h1 を厚
くすることが可能となる。従って、少ない圧延油供給量
でも、圧延ロールを被圧延材との間に必要な潤滑を確保
することが可能となるため、圧延油供給量を大幅に削減
することが可能となる。
【0021】これを、図5を参照して更に詳細に説明す
ると、ストリップSの表面に塗布された油膜厚み h2
数μm であり、入口油膜厚み h1 の形成に影響する長さ
l は数十μm であるが、ロールバイト直近に低温の入側
冷却水を噴射することにより、このような微小部分を冷
却することができると共に、長さl を通過する時間は、
例えば1×10-6秒と極めて微小時間であるが、その間
に小量の低温冷却水によって圧延油の温度を低温に維持
することが可能となる。
【0022】又、本発明において、圧延ロールの出側に
配置した出側スプレーヘッダから出側冷却水を噴射する
場合には、圧延ロールの入側で既に該ロール及び被圧延
材が冷却されているため、出側冷却水の量を削減でき
る。又、次段圧延スタンドでも、同様に入側スプレーヘ
ッダを配置する場合には、その前段スタンドの圧延ロー
ルの出側で被圧延材を所定の温度まで冷却しておくこと
ができるため、ロールバイト直近に噴射する入側冷却水
の量を少なくすることが可能となる。
【0023】又、本発明において、入側冷却水の温度
を、出側冷却水の温度より低くする場合には、圧延ロー
ル入側の圧延油を極めて効率良く冷却することが可能と
なる。
【0024】又、本発明において、入側冷却水の温度
を、圧延油の流動点温度よりも低くする場合には、圧延
油がロールバイトに引き込まれる際に確実にその流動を
止めることが可能となるため、更に入側油膜厚みを厚く
することが可能となる。
【0025】又、本発明において、入側冷却水を強制冷
却機で冷却し、出側冷却水を、蒸発式冷却機で冷却する
場合には、ロールバイト直近には確実に出側冷却水を低
い温度の冷却水を噴射することが可能であると共に、圧
延ロールの出側では、従来と同様に被圧延材を所定温度
に冷却することができる。
【0026】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳
細に説明する。
【0027】図1は、本実施例に適用される圧延機の潤
滑・冷却システムの一部を示す概略構成図である。この
潤滑・冷却システムは、以下に説明する如く、冷却塔系
統の冷却水を圧延ロールに後方から噴射し、且つ冷凍機
(ヒートポンプ)系統の低温冷却水を圧延ロールの前方
からロールバイト直近に噴射する2系列の冷却水系統を
備えていることが特徴である。
【0028】本実施例では、6スタンドからなる冷間タ
ンデム圧延機において、その最終スタンドである第6ス
タンドを、上記図1の潤滑・冷却システムの構成とし、
以下に詳述する技術的検討を行った。
【0029】第6スタンドに採用されている潤滑・冷却
システムは、図1に示すように、圧延スタンドの入側に
入側スプレーヘッダ26が配設され、冷却塔22で所定
温度まで冷却された出側スプレーヘッダ10に供給する
ための冷却水の一部を冷却機28で更に強制的に冷却
し、それを給水配管30を通して上記入側スプレーヘッ
ダ26に供給し、入側冷却水として該スプレーヘッダ2
6からロールバイト直近に噴射するようになっている。
それ以外は、前記図3に示した従来のシステムと実質的
に同一である。
【0030】本実施例では、前記冷却塔22では、水の
蒸発を利用して、例えば35℃まで冷却するようになっ
ており、冷却機28では、冷媒を循環させるヒートポン
プを用いて強制的に冷却し、冷却水を例えば氷点近くま
で冷却することが可能となっている。
【0031】以上詳述した潤滑・冷却システムを備えた
タンデム圧延機において、下記表1に示した圧延・冷却
条件の下にある第6スタンドで、入側スプレーヘッダ2
6からロールバイト直近に噴射する入側冷却水の温度を
変化させて、圧延を行った際の結果を図2に示す。
【0032】
【表1】
【0033】この図2には、圧延油スプレーヘッダ16
からストリップSに噴射する圧延油として、流動点が3
5°のパーム油Aと、流動点25℃のパーム油Bとを用
い、且つ入側冷却水の供給量を600l /min (1スタ
ンド当り)とした場合の、圧延荷重[Kg /mm]と入側
冷却水温度[℃]との関係が示してある。
【0034】この図2より明らかなように、入側冷却水
の温度が圧延油の流動点よりも低い場合に圧延荷重の低
下が顕著であることが判る。この現象は、ロールバイト
部入口における油膜形成が効果的に行われたために、ロ
ールバイト部における摩擦係数を低下させたことを示し
ているものと考えられる。
【0035】図3は、圧延荷重と入側冷却水の供給量と
の関係を調査した結果を示したものであり、横軸の水量
[l /min ]の下段の括弧内には、その水量をそのとき
の圧延動力で除した値(動力比)を示してある。
【0036】この図3からは、300[l /min ]とい
う僅かな水量でも圧延荷重低減効果が顕著であることが
明らかである。又、この水量300[l /min ]は動力
比0.05[l /min /KW]に相当し、ロール冷却水
の一般的な目安である1.0〜1.5[l /min /K
W]からすると、極めて効果的であることが分かる。
【0037】上記図3では、入側冷却水量が動力比で
0.2[l /min /KW]を超えると、逆に圧延荷重が
僅かながら上昇する傾向にあるが、これは水量の増加に
より、塗布された鋼板表面の圧延油が流失したことが原
因と考えられる。
【0038】以上詳述した如く、本実施例によれば、圧
延ロール入側で小量の冷却水をロールバイト直近に噴射
することにより、ロールバイト入口部の油膜形成を効果
的に行うことができるため、圧延油の供給量を予め減少
させることが可能となり、結果として、圧延油の原単位
を低減することが可能となる。
【0039】又、圧延ロールの入側でストリップS及び
圧延ロールを冷却することから、出側スプレーヘッダか
ら噴射させるロール冷却水を減少させることが可能とな
る。即ち、出側冷却水を減少させたためにロール温度が
上昇したとしても、入側冷却水によって効果的に油膜を
形成することができるため、潤滑不良に起因するヒート
ストリーク等の発生を有効に防止することが可能とな
る。
【0040】以上、本発明について具体的に説明した
が、本発明は、前記実施例に示したものに限られるもの
でなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であ
る。
【0041】例えば、本発明を適用可能な圧延機は、前
記実施例に示した6スタンドからなるものに限定されな
い。
【0042】又、入側スプレーヘッダを適用する圧延ス
タンドは、最終スタンドに限定されるものでなく、全ス
タンドに適用しても、又、任意の1以上のスタンドに適
用してもよい。
【0043】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、効
率良く圧延油の温度を下げてその粘度を上昇させること
により、入口油膜厚みの増大を図り、引いては圧延油使
用量の大幅な削減を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施例に適用される潤滑・冷却システムを備
えた圧延機の要部を示す説明図
【図2】上記実施例の効果を示す線図
【図3】上記実施例の効果を示す他の線図
【図4】従来の潤滑・冷却システムが採用された圧延機
の要部を示す説明図
【図5】ロールバイト部における塗布油膜厚みの変化を
説明するための説明図
【図6】圧延速度に応じた塗布油膜厚みと入口油膜厚み
の関係を示す線図
【符号の説明】
10…出側スプレーヘッダ 12…ストリップクーラントヘッダ 14…絞りロール 16…圧延油スプレーヘッダ 18…受水槽 20…分離槽 22…冷却塔 24…給水配管 26…入側スプレーヘッダ 28…冷却機 30…入側給水配管 S…ストリップ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】直接方式の圧延油供給方法を採用している
    圧延機における圧延時の冷却方法において、 圧延ロールの入側に配置した入側スプレーヘッダからロ
    ールバイト直近に入側冷却水を噴射することを特徴とす
    る圧延時の冷却方法。
  2. 【請求項2】請求項1において、 圧延ロールの出側に配置した出側スプレーヘッダから出
    側冷却水を噴射することを特徴とする圧延時の冷却方
    法。
  3. 【請求項3】請求項2において、 入側冷却水の温度を、出側冷却水の温度より低くするこ
    とを特徴とする圧延時の冷却方法。
  4. 【請求項4】請求項1〜3のいずれかにおいて、 入側冷却水の温度を、圧延油の流動点温度よりも低くす
    ることを特徴とする圧延時の冷却方法。
  5. 【請求項5】請求項2において、 入側冷却水を強制冷却機で冷却し、 出側冷却水を、蒸発式冷却機で冷却することを特徴とす
    る圧延時の冷却方法。
JP17077393A 1993-07-12 1993-07-12 圧延時の冷却方法 Pending JPH0724509A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995026837A1 (en) * 1994-03-31 1995-10-12 Bhp Steel (Jla) Pty. Ltd. Method of reducing the effects of thermal shock on the rolls of hot reduction mills
US9895025B2 (en) 2013-06-28 2018-02-20 Koninklijke Philips N.V. Motor unit of hand blender
JP2019089130A (ja) * 2017-11-14 2019-06-13 日本製鉄株式会社 冷間圧延方法および冷間圧延設備

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO1995026837A1 (en) * 1994-03-31 1995-10-12 Bhp Steel (Jla) Pty. Ltd. Method of reducing the effects of thermal shock on the rolls of hot reduction mills
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