JPH08174035A - 作業ロールクロス圧延機のロール間潤滑油供給システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】作業ロールクロス圧延機の補強ロールと作業ロ
ール間の潤滑に際しスラスト係数（摩擦係数）を制御
し、潤滑に係わる圧延条件をトータルに制御できるよう
にする。 【構成】スラスト力計４，４′，５，５′にて得られた
スラスト力Ｆと圧延荷重計６０にて得られた荷重Ｐより
スラスト係数演算装置６４にて計算され得られたスラス
ト係数μが、目標スラスト係数μ^* と偏差Δμを持つ場
合、スプレーコントローラ１５、濃度コントローラ１
７、油種切替コントローラ６５の順でその偏差信号が送
られ、スラスト係数（摩擦係数）が制御される。 【効果】スラスト力が過大となり、ロール軸受の破損な
どトラブルを発生する事態を防止でき、かつ振動やスリ
ップを起こすことのない適切な潤滑性能を得ることがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は圧延材の板クラウン制御
能力に優れた作業ロールクロス圧延機に係わり、特に作
業ロールクロス圧延機の補強ロールと作業ロール間を潤
滑する作業ロールクロス圧延機のロール間潤滑油供給シ
ステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】板材の圧延における最も重要な品質の一
つに板幅方向の板厚分布いわゆる板クラウンがある。こ
の板クラウンは、圧延荷重によるロールの撓み、ロール
のサーマルクラウン、あるいはロールの摩耗によって変
わる。従来、板クラウンに及ぼす上記影響を補正し、所
要のものを得るため種々の方策が考えられているが、そ
の一つにロールをクロスさせることにより作業ロール間
あるいは作業ロールと補強ロールの間の垂直方向ギャッ
ププロフィールを変える方法がある。

【０００３】ロールクロスの方法として理論的には下記
３方法が存在する。

【０００４】（１）作業ロールのみをクロスさせる。
（文献：M.D.Stone ：Iron & SteelEngineering, Aug.
1965） （２）補強ロール（作業ロールを支持しているロールで
６段圧延機の場合中間ロールでも可）をクロスさせる。
（文献：M.D.Stone ：Iron & SteelEngineering, Aug.
1965） （３）作業ロールと補強ロールをペアーにてクロスさせ
る。（特許公報：特公昭５８−２３１６１号公報） このうち（１）については河野他（昭和５６年度 塑性
加工春季講演会１９８１年５月）、（２）についてはA.
R.E.Singer他（Journal of the Iron & SteelInstitute
Dec. 1962 ）が実験、検討を試みたが、作業ロールと
補強ロール間のクロスにより発生するスラスト力が圧延
荷重に対し前者では８−１３％、後者では６．５％と高
く実用化できずに終わっている。

【０００５】このような結果を踏まえ、作業ロールと補
強ロールの間にスラスト力を発生させず、作業ロール間
プロフィールを変えうるロールクロス方法として考案さ
れたのが（３）項に示す作業ロールと補強ロールをペア
ーにてクロスさせる方法である。この場合、作業ロール
に加わるスラスト力は板材との間に発生するもの故、圧
下率が４０％以上と高いところでも高々６％程度である
ことより、上下相手の作業ロールと補強ロールにより制
約されるスペースの中での軸受構造でも支持可能な力と
なり実用化が可能となった。

【０００６】しかしながら、この作業ロールと補強ロー
ルをペアーで動かす、通称ペアークロスミルでは、重量
の大きい補強ロールを動かさねばならないこと、また、
圧延荷重を支える圧下スクリュウーとの水平面内相対位
置が変わるため、補強ロールチョックにモーメントが加
わり、チョックが傾いたり、またチョックとハウジング
が片当りする。これを緩和するため補強ロールチヨック
と圧下スクリュウーあるいはハウジングの間にクロスビ
ームが設けられているが、構造が大変複雑になる。さら
に作業ロール及び補強ロールを圧延中動かすにはクロス
ビームと圧下スクリューあるいは相当するハウジングの
部分との間に摺動抵抗を減らすための装置、たとえば平
面軸受等を設けねばならず、益々複雑となる。

【０００７】上記問題点を解決し、シンプルで大きなク
ラウン制御能力を得ることのできる圧延機が特開平５−
５０１１０号公報に示されるものである。これは上記
（１）項に示す作業ロールクロスミルであるが、作業ロ
ールと補強ロールがクロスして接触することにより発生
するスラスト力を鉱油あるいは牛脂をベースにし油分を
０−１０％含んだ水との混合液（エマルジョン）の潤滑
効果により、スラスト力を圧延荷重の４−１０％に低減
したミルである。

【０００８】なお、注意すべきはこのスラスト力は補強
ロールにかかるスラスト力であることである。即ち、作
業ロールに加わるスラスト力は作業ロールと板との間で
発生し作業ロールにかかるスラスト力が上記補強ロール
から作業ロールに加わるスラスト力の方向と全く逆向き
であることである。従って、これらは互いに相殺するた
め作業ロールには０−４％、高々５％のスラスト力しか
負荷されない。よって先に述べた相手の作業ロールと補
強ロールに挟まれた狭いスペースでも、作業ロールに負
荷されるスラスト力を充分支持できる軸受等の構造が可
能となるものである。

【０００９】潤滑油の供給方法については、特開平６−
１９０４０９号公報にて潤滑油循環使用が提案されてい
る。また特開平５−１６９１０８にてクロス角あるいは
ロールに負荷されるスラスト荷重に応じて潤滑剤供給量
を増減する供給方法が提案されている。更に、特開平６
−３１３１５号公報にて圧延荷重の検出結果に基づき潤
滑液の供給量を増減し停止する供給方法が提案されてい
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、特開
平５−５０１１０号公報に記載の従来技術により作業ロ
ールと補強ロールの間が適正に潤滑される条件を作るこ
とにより、不可能とされていた作業ロールクロス圧延機
が可能となった。しかしながら、本クロスミルがその性
能を十分発揮し安定操業を得るためには作業ロールと補
強ロールの間の潤滑を確実なものにする必要がある。

【００１１】特開平６−１９０４０９号公報では、ロー
ルにシール付の潤滑ヘッダーを設け必要な量だけの潤滑
油がロール表面に付着するようにすると共に、余分な潤
滑油は再びタンクに戻るような潤滑油循環供給方式とな
っている。これにより一定の濃度と潤滑油性能を維持し
ながら長期間安定して潤滑油を供給できるとしている。

【００１２】ところが、実操業では例えば当初０．８μ
Ｒａ以下であったロール表面は、圧延の進行にともない
摩耗し、例えば０．２〜０．３μＲａとスムーズな面に
なる場合と、逆に荒らされ焼き付きを発生し５μＲａ以
上となる場合もある。このため同じ潤滑油を用いて補強
ロールと作業ロール間を潤滑していても、ロール間の摩
耗係数、従ってこれに等価なスラスト係数が変化し、ス
ラスト力も増減する。従って、スラスト力を適切な範囲
に保つためにはロール間の潤滑状態を考え、所定のスラ
スト係数が得られるようにすることが望まれる。

【００１３】特開平５−１６９１０８では作業ロールと
補強ロールのクロス角あるいはロールに負荷されるスラ
スト力に応じて潤滑油の供給量を調整することを提案し
ている。しかし、本願発明者等の検討によれば、まず、
ロールクロスにより発生するスラスト力を圧延荷重にて
除したスラスト係数（摩擦係数）はほぼ０°から０．５
°の範囲のみで変わり、しかもこの変化はロール間のす
べり摩擦係数が変わることによるのではなく、ロール間
での接触変位が弾性的かあるいはスベリによっているの
かと言うことに影響されているものであり、その間でい
わゆるすべり摩擦係数が変化しているものではない。加
えて０°から０．５°の範囲のスラスト係数は０．５°
以上のクロス角でのスラスト係数より小さい。従ってク
ロス角によって潤滑条件を変えることは大きな意味を持
たない。

【００１４】一方、ロールに負荷されるスラスト力を測
定し、これに応じて潤滑油量を変えることはスラスト力
を制御するための１つの方法である。しかし、潤滑油の
性能はスラスト力そのものを変えるのではなく、スラス
ト力を接触荷重にて除した値、いわゆる摩擦係数と密接
に繋がっているものであり、スラスト力に応じて潤滑油
量を変えても摩擦係数（スラスト係数）を制御すること
はできない。

【００１５】特開平６−３１３１５号公報では、圧延荷
重の検出結果に基づき潤滑液の供給量を増減し停止する
供給方法を提案しているが、この方法でも上記従来技術
と同様に、圧延荷重に応じて潤滑油量を変えても摩擦係
数（スラスト係数）を制御することはできない。

【００１６】しかも、上記従来技術ではいずれもスラス
ト力を制御するのに潤滑油の供給量を増減している。し
かし、本願発明者等の検討によれば、ニートオイルを用
いずエマルジョンタイプの潤滑油を使用する場合、潤滑
状態は基本的にエマルジョンのプレートアウト性によっ
て決まり、同じスプレー圧力のもとで潤滑性を変えるた
めに供給流量を増やす方法を採ると、流量が増すとき互
いにプレートアウトを邪魔するため流量を増した割に効
果が少ない。

【００１７】ここで、ロール間の潤滑はスラスト力だけ
でなく他の圧延条件、例えば振動、スリップの発生等に
ついての物理現象も合わせて考慮する必要がある。すな
わち、潤滑状態は単にスラスト力を決めるだけでなく、
例えば２面間のすべりの状態を決定するのであるから、
スティックスリップの発生、更に振動、そしてミルとの
共振等を左右する。また、ロール間の潤滑が良すぎる
と、ロールの円周方向の摩擦係数の低下になり、加減速
時にロール間スリップを発生する。この場合必要なもの
は摩擦係数（スラスト係数）である。

【００１８】上記従来技術ではスラスト力などを検出し
て潤滑油量を増減しているが、いずれも摩擦係数（スラ
スト係数）を制御していない。従って、スラスト力以外
の圧延条件をも考慮した適切な潤滑性能を得ることはで
きず、振動、スリップの発生等を生じる恐れがある。

【００１９】以上、同じ潤滑油にて圧延条件の変化に対
応する上での問題点について述べたが、スプレー圧力や
濃度の調整にて変え得る摩擦係数の大きさは高々０．０
４％程度である。しかしロール材質をたとえばハイクロ
ムからハイスに変えた場合、スラスト係数は０．０４％
以上の差が発生する。この変化に対応するためには潤滑
油種あるいは組成を変えた潤滑油を用いなければなら
ず、上記スプレー圧力や濃度のコントロールだけでは対
応不可となる。

【００２０】また、実際の圧延では冷却水のロールへの
噴射状況などが上下ロールにて異なるため上作業ロール
と補強ロールの間および下作業ロールと補強ロールの間
の潤滑条件が必ずしも同一ではない。このためには上下
ロールにて別々の独立した潤滑系統が必要になる場合が
ある。

【００２１】さらに、例えば当初０．８μＲａ以下であ
ったロール表面は、圧延の進行にともない摩耗し荒らさ
れ、５μＲａ以上となる場合もあると述べたが、特開平
６−１９０４０９号公報に記載の潤滑油循環供給方式で
このようにロール表面が荒れると、潤滑ヘッダーのシー
ル面がぴったりとロール表面に接触せず、隙間ができ潤
滑油の流出量が増えたり、ロールの冷却水がシールより
侵入するため、潤滑油の濃度が変化する。

【００２２】また、シール部分からのロール冷却水の侵
入量は上下ロールを合わせると１８００ｍｍ面長のミル
では３００ｃｃ／ｍｉｎから８００ｃｃ／ｍｉｎとな
る。従って、１０００リットル程度のタンクであれば、
約４−５ｈｒ位でタンク上面位置に潤滑油レベルが到達
し、タンクがオーバーフローして潤滑油の供給を停止せ
ざるを得ない状況を招き、クロス圧延を不可とする。同
時に潤滑油濃度は３％から２％程度に低下する。

【００２３】さらに近年の熱間圧延では、熱間圧延油を
使用し、ロールの寿命延長あるいは動力削減を図ってい
る。このため上記潤滑油が熱間圧延油の塗布と２重にな
り、必要以上の油を塗布する可能性を有する。これは油
の原単位を大きくし無駄を重ねることになるため、熱間
圧延油と本潤滑油の相互利用が望まれる。

【００２４】本発明の第１の目的は、作業ロールクロス
圧延機の補強ロールと作業ロール間の潤滑に際しスラス
ト係数（摩擦係数）を制御し、振動やスリップの発生を
考慮して適切な潤滑性能を得ることのできる作業ロール
クロス圧延機のロール間潤滑油供給システムを提供する
ことである。

【００２５】本発明の第２の目的は、作業ロールクロス
圧延機の補強ロールと作業ロール間の潤滑に際しロール
材質が変わってもスラスト係数を適正な範囲に制御でき
る作業ロールクロス圧延機のロール間潤滑油供給システ
ムを提供することである。

【００２６】本発明の第３の目的は、作業ロールクロス
圧延機の補強ロールと作業ロール間の潤滑に際し上作業
ロールと補強ロールの間および下作業ロールと補強ロー
ルの間をそれぞれの潤滑条件に応じて別々に独立して潤
滑することのできる作業ロールクロス圧延機のロール間
潤滑油供給システムを提供することである。

【００２７】本発明の第４の目的は、作業ロールクロス
圧延機の補強ロールと作業ロール間の潤滑に際し、ロー
ル間を潤滑した余分な潤滑油をタンクに戻し循環供給す
る方式を採用しかつ潤滑油濃度を目標値に保てる作業ロ
ールクロス圧延機のロール間潤滑油供給システムを提供
することである。

【００２８】本発明の第５の目的は、作業ロールクロス
圧延機の補強ロールと作業ロール間の潤滑に際し、ロー
ル間を潤滑した余分な潤滑油をタンクに戻し循環供給す
る方式を採用しかつ冷却水の侵入があってもタンクがオ
ーバーフローせず潤滑油の供給を連続的に行うことので
きる作業ロールクロス圧延機のロール間潤滑油供給シス
テムを提供することである。

【００２９】本発明の第６の目的は、作業ロールクロス
圧延機の補強ロールと作業ロール間の潤滑に際し熱間圧
延油と潤滑油の相互利用により油の原単位を下げること
ができる作業ロールクロス圧延機のロール間潤滑油供給
システムを提供することである。

【００３０】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、本発明によれば、一対の作業ロールと、これ
ら作業ロールをそれぞれ支持する一対の補強ロールとを
備え、前記補強ロールは、そのロール軸線が特定角度以
外の角度に水平面内で自在に傾斜しないように構成さ
れ、前記作業ロールは水平面内でそのロールの軸線が補
強ロール軸線に対して交差しかつ相互に交差するように
自在に傾斜し得るように構成され、前記作業ロールと補
強ロール間を潤滑油により潤滑しロールクロスにより発
生するスラスト力を低減する作業ロールクロス圧延機の
ロール間潤滑油供給システムにおいて、（ａ）前記補強
ロール及び作業ロールの少なくとも一方のロール面に潤
滑油をスプレーし作業ロールと補強ロール間を潤滑する
潤滑油塗布手段と；（ｂ）前記補強ロール及び作業ロー
ルのうち少なくとも補強ロールに負荷されるスラスト力
を圧延荷重で除したスラスト係数を求めるスラスト係数
演算手段と；（ｃ）前記スラスト係数が所定の値となる
ように前記潤滑油塗布手段によりロール面に塗布される
潤滑油のスプレー圧力及び潤滑油濃度の少なくとも一方
を制御し、スラスト係数を制御する潤滑制御手段と；を
備える構成にする。

【００３１】この場合、好ましくは、前記潤滑制御手段
は、潤滑油のスプレー圧力が所定の範囲内にあるときに
はまずスプレー圧力を制御することによりスラスト係数
を制御し、潤滑油のスプレー圧力が前記所定の範囲の限
界値にあるときには潤滑油濃度を制御する。

【００３２】また、好ましくは、前記潤滑制御手段は、
前記スプレー圧力及び潤滑油濃度に加えてスプレータイ
ミングを制御することでスラスト係数を制御し、この場
合、好ましくは、前記潤滑制御手段は、潤滑油のスプレ
ー圧力が所定の範囲内にあるときにはまずスプレー圧力
を制御することによりスラスト係数を制御し、潤滑油の
スプレー圧力が前記所定の範囲の限界値にあるときには
潤滑油濃度を制御することによりスラスト係数を制御
し、潤滑油の濃度が所定の範囲の下限の限界値にあると
きには前記スプレータイミングを制御することによりス
ラスト係数を制御する。

【００３３】また、上記第２の目的を達成するために、
本発明は、上記ロール間潤滑油供給システムにおいて、
前記潤滑制御手段は、前記スプレー圧力及び潤滑油濃度
に加えて潤滑油種の切換えを制御することでスラスト係
数を制御する構成とする。

【００３４】この場合、好ましくは、前記潤滑制御手段
は、潤滑油のスプレー圧力が所定の範囲内にあるときに
はまずスプレー圧力を制御することによりスラスト係数
を制御し、潤滑油のスプレー圧力が前記所定の範囲の限
界値にあるときには潤滑油濃度を制御することによりス
ラスト係数を制御し、潤滑油の濃度が所定の範囲の上限
の限界値にあるときには前記潤滑油種の切換えを制御す
ることによりスラスト係数を制御する。

【００３５】また、上記第２の目的を達成するために、
本発明は、上記ロール間潤滑油供給システムにおいて、
前記潤滑制御手段は、前記スプレー圧力及び潤滑油濃度
に加えてスプレータイミング及び潤滑油種の切換えを制
御する構成とする。

【００３６】この場合、好ましくは、前記潤滑制御手段
は、潤滑油のスプレー圧力が所定の範囲内にあるときに
はまずスプレー圧力を制御することによりスラスト係数
を制御し、潤滑油のスプレー圧力が前記所定の範囲の限
界値にあるときには潤滑油濃度を制御することによりス
ラスト係数を制御し、潤滑油の濃度が所定の範囲の下限
の限界値にあるときには前記スプレータイミングを制御
することによりスラスト係数を制御し、潤滑油の濃度が
所定の範囲の上限の限界値にあるときには前記潤滑油種
の切換えを制御することによりスラスト係数を制御す
る。

【００３７】更に、上記第３の目的を達成するために、
本発明は、上記ロール間潤滑油供給システムにおいて、
前記潤滑制御手段は、上補強ロール及び作業ロールと下
補強ロール及び作業ロールのそれぞれで独立してスラス
ト係数を制御できるように２系統設けられている構成と
する。

【００３８】以上のロール間潤滑油供給システムにおい
て、好ましくは、前記スラスト係数演算手段は、前記補
強ロール及び作業ロールのうち少なくとも補強ロールに
負荷されるスラスト力を検出する第１の検出手段と、圧
延荷重を検出する第２の検出手段と、前記第１及び第２
の検出手段で検出されたスラスト力と圧延荷重とからス
ラスト係数を計算する手段とを有する。

【００３９】また、上記第４の目的を達成するために、
本発明は、上記ロール間潤滑油供給システムにおいて、
潤滑油供給タンクと、前記潤滑油供給タンクから潤滑油
を前記潤滑油塗布手段に供給する潤滑油供給回路と、前
記潤滑油塗布手段からの潤滑油を前記潤滑油供給タンク
に戻す潤滑油戻り回路とを更に備え、前記潤滑制御手段
は、前記潤滑油供給タンク内の潤滑油の濃度を検出する
濃度計と、前記濃度計の検出信号に基づき潤滑油ニート
オイル及び希釈用水の追加量を制御し、潤滑油の濃度を
目標値に保つ濃度制御手段とを有する構成とする。

【００４０】更に、上記第５の目的を達成するために、
本発明は、上記ロール間潤滑油供給システムにおいて、
前記潤滑油供給タンク内の潤滑油の油面レベルを検出す
るレベル計と、前記レベル計の検出信号に基づき前記潤
滑油供給タンク内の潤滑油の油面レベルが目標値より高
いときには潤滑油を排出し油面レベルを目標値に保つ油
面レベル制御手段を更に備える構成とする。

【００４１】またこの場合、好ましくは、上記ロール間
潤滑油供給システムは前記油面レベル制御手段により排
出された潤滑油を油分濃度の高い潤滑油と油分濃度の低
い潤滑油とに分離し、油分濃度の高い潤滑油は前記潤滑
油供給タンクに戻し、油分濃度の低い潤滑油のみを外部
に排出する余剰潤滑油処理手段を更に備える構成とす
る。

【００４２】この場合、好ましくは、前記余剰潤滑油処
理手段は、仕切板により分けられた少なくとも２つのチ
ャンバを有しその一方のチャンバに前記油面レベル制御
手段により排出された潤滑油を一時的に貯蔵し、前記仕
切板をオーバーフローした油分濃度の高い潤滑油を他方
のチャンバに移す潤滑油一時貯蔵タンクと、前記他方の
チャンバ内の油分濃度の高い潤滑油を前記潤滑油供給タ
ンクに戻す潤滑油移送手段と、前記一方のチャンバ内に
オーバーフローせずに残った油分の低い潤滑油をタンク
底部に近い位置より外部に排出する手段とを有する構成
とする。

【００４３】前記余剰潤滑油処理手段は、前記油面レベ
ル制御手段により排出された潤滑油の油分と水分とを分
離するフィルター手段と、前記フィルター手段で分離さ
れた油分を一時的に貯蔵する潤滑油一時貯蔵タンクと、
前記潤滑油一時貯蔵タンク内の潤滑油を前記潤滑油供給
タンクに戻す潤滑油移送手段と、前記フィルター手段で
分離された水分を外部に排出する手段とを有する構成で
あっても良い。

【００４４】また、上記第６の目的を達成するために、
本発明は、一対の作業ロールと、これら作業ロールをそ
れぞれ支持する一対の補強ロールとを備え、前記補強ロ
ールは、そのロール軸線が特定角度以外の角度に水平面
内で自在に傾斜しないように構成され、前記作業ロール
は水平面内でそのロールの軸線が補強ロール軸線に対し
て交差しかつ相互に交差するように自在に傾斜し得るよ
うに構成され、前記作業ロールと補強ロール間を潤滑油
により潤滑しロールクロスにより発生するスラスト力を
低減するとともに、熱間圧延油を使用して圧延を行う作
業ロールクロス圧延機のロール間潤滑油供給システムに
おいて、（ａ）前記補強ロール及び作業ロールの少なく
とも一方のロール面に潤滑油をスプレーし作業ロールと
補強ロール間を潤滑する潤滑油塗布手段と；（ｂ）前記
補強ロール及び作業ロールの少なくとも一方のロール面
に熱間圧延油を塗布する熱間圧延油塗布手段と；（ｃ）
圧延材の圧延中は前記熱間圧延油塗布手段に熱間圧延油
を供給し、圧延材が通過していない非圧延時は前記熱間
圧延油塗布手段への熱間圧延油の供給を停止すると共
に、少なくとも前記熱間圧延油の供給が停止されている
間、前記潤滑油塗布手段に潤滑油を供給する潤滑制御手
段と；を備える構成とする。

【００４５】

【作用】本願発明者等は、作業ロールクロス圧延機の補
強ロールと作業ロール間の潤滑に関して種々検討した結
果、以下の知見を得た。

【００４６】１．作業ロールクロス圧延機の補強ロール
と作業ロール間の潤滑に際し振動やスリップの発生を考
慮して潤滑性能を得るには、補強ロールかつ／または作
業ロールのスラスト係数（摩擦係数）を制御することが
必要である。

【００４７】２．同じ潤滑油を用いてスラスト係数（摩
擦係数）を制御するには、潤滑油のロール表面へのスプ
レー圧力及び潤滑濃度を制御することが必要である。

【００４８】３．２種以上の潤滑油を用意し、潤滑油種
を切り替えることによってもスラスト係数を制御するこ
とができ、この場合は同じ潤滑油による場合以上に大き
くスラスト係数を制御することができる。

【００４９】なお、上記知見についての詳細は後述す
る。本発明は以上の３点の知見に基づくものであり、第
１の目的に係わる本発明において、スラスト係数演算手
段でスラスト計数を求め、潤滑制御手段でスラスト係数
が所定の値となるようにロール面に塗布される潤滑油の
スプレー圧力及び潤滑油濃度の少なくとも一方を制御す
ることによりスラスト係数を制御することができ（上記
知見２）、これにより圧延条件あるいは圧延に伴う摩耗
や焼き付きによりロール表面粗度が変化しても摩擦係数
が大きくなることを防止し、ロールに負荷されるスラス
ト力が過大となりロール軸受の破損などトラブルを発生
する事態を防止することができる。また、スラスト係数
を制御するので、振動やスリップを起こすことなく適切
な潤滑性能を得ることができ（上記知見１）、これによ
り安定した操業が可能となる。

【００５０】潤滑油のスプレー圧力及び潤滑油濃度でス
ラスト係数を制御する場合は、これ等を同時に制御して
もよい。しかし、本願発明者等の検討によれば、同じ潤
滑油を用いる場合は、スプレー圧力及び濃度がそれぞれ
ある値になると効果が飽和してしまうこと、また飽和し
たときの摩擦係数はスプレー圧力で制御する時よりも潤
滑油濃度で制御する時の方が低いことが分かった。従っ
て、潤滑油のスプレー圧力が所定の範囲内にあるときに
はまずスプレー圧力を制御し、潤滑油のスプレー圧力が
所定の範囲の限界値にあるときには潤滑油濃度を制御す
ることにより、円滑かつ連続的にスラスト係数を制御す
ることができる。

【００５１】スプレー圧力及び潤滑油濃度に加えてスプ
レータイミングを制御することでスラスト係数を制御す
ることにより、スラスト係数が小さくなり過ぎたときに
は潤滑油の供給を停止し、過度のスラスト係数の低下を
防止することができる。

【００５２】この場合、上記のようにスプレー圧力及び
潤滑油濃度でスラスト係数を制御した後、潤滑油の濃度
が所定の範囲の下限の限界値にあるときにはスプレータ
イミングを制御すること、すなわち潤滑油の供給を停止
することにより円滑かつ連続的にスラスト係数を制御し
かつ過度のスラスト係数の低下を防止することができ
る。

【００５３】第２の目的に係わる本発明において、スプ
レー圧力及び潤滑油濃度に加えて潤滑油種の切換えを制
御することにより、同じ潤滑油による場合よりも大きく
スラスト係数を制御することができ、広い範囲にわたっ
てスラスト係数を制御することができる（上記知見
３）。

【００５４】また、上記のように油種を切り替えること
によりハイスロール、ハイクロムロール、ニッケルグレ
インロールなどロールの材質によって大きくかわるロー
ル間のスラスト係数をほぼ０．０７以下の値で一定に
し、ロール軸受などのハード機構に影響を与えない範囲
のスラスト力に設定可能とする。これにより、圧延上必
要なロールを自由に選択しても作業ロールクロス圧延が
可能となる。

【００５５】この場合も、上記のようにスプレー圧力及
び潤滑油濃度を制御した後、潤滑油の濃度が所定の範囲
の上限の限界値にあるときに潤滑油種の切換えを制御す
ることにより、広い範囲にわたって円滑かつ連続的にス
ラスト係数を制御することができる。

【００５６】更に、スプレー圧力及び潤滑油濃度に加え
てスプレータイミング及び潤滑油種の切換えを制御する
ことにより、広い範囲にわたってスラスト係数を制御し
かつ過度のスラスト係数の低下を防止することができ
る。

【００５７】この場合、上記のようにスプレー圧力及び
潤滑油濃度を制御した後、潤滑油の濃度が所定の範囲の
下限の限界値にあるときにはスプレータイミングを制御
し、潤滑油の濃度が所定の範囲の上限の限界値にあると
きには潤滑油種の切換えを制御することにより、広い範
囲にわたって円滑かつ連続的にスラスト係数を制御しか
つ過度のスラスト係数の低下を防止することができる。

【００５８】なお、上記第２の目的に係わる油種の切替
え制御に関し、これはスプレー圧力及び濃度制御と切り
離して単独で実施してもよく、これによっても上記ロー
ル材質の違いによるスラスト係数の変化を少なくし、ス
ラスト力を制御できる。

【００５９】第３の目的に係わる本発明において、上補
強ロール及び作業ロールと下補強ロール及び作業ロール
のそれぞれで独立してスラスト係数を制御できるように
２系統の潤滑制御手段を設けることにより、上下作業ロ
ールの摩耗状況に応じて上下のスラスト係数を各々の目
標値に向かって個別に制御することができ、これにより
安定した操業が可能となる。

【００６０】第４の目的に係わる本発明において、潤滑
油塗布手段からの戻り油を再使用する循環供給する潤滑
油循環供給手段を採用するに際して、濃度制御手段で濃
度計の検出信号に基づき潤滑油ニートオイル及び希釈用
水の追加量を制御し、潤滑油の濃度を目標値に保つこと
により、上記のように潤滑油濃度を制御してスラスト係
数を制御することができる。また、結果として、潤滑ヘ
ッダー部へロール冷却水の混入により潤滑油濃度が低下
することを防止し、潤滑油濃度の低下でロール間摩擦係
数が大きくなり、ロールに働くスラスト力が大きくなっ
てロール軸受の破損などトラブルを発生する事態を防止
できる。

【００６１】第５の目的に係わる本発明において、油面
レベル制御手段でレベル計の検出信号に基づき潤滑油供
給タンク内の潤滑油の油面レベルが目標値より高いとき
には潤滑油を排出し油面レベルを目標値に保つことによ
り、冷却水の侵入により潤滑油供給タンクがオーバーフ
ローすることを防止し、タンクのオーバーフローにより
潤滑油の供給を停止せざるを得なくなり、クロス圧延を
不可とする事態を防止できる。

【００６２】また、油面レベル制御手段で潤滑油を排出
する場合、潤滑油を単に捨てるだけであれば簡単である
が、そのまま捨てると油分を多く含み過ぎ環境問題につ
ながる。また、油の原単位が増える。このため余剰潤滑
油処理手段で、油面レベル制御手段により排出された潤
滑油を油分濃度の高い潤滑油と油分濃度の低い潤滑油と
に分離し、油分濃度の高い潤滑油は潤滑油供給タンクに
戻し、油分濃度の低い潤滑油のみを外部に排出すること
により、環境汚染を無くしかつ油の消費量を削減でき
る。

【００６３】なお、上記第５の目的に係わる油面レベル
制御及び余剰潤滑処理手段に関し、これはスラスト係数
の制御とは切り離して単独で実施しても良く、これによ
っても上記タンクのオーバーフローの防止、環境汚染の
低下等の効果を得ることができる。

【００６４】第６の目的に係わる本発明において、ホッ
トミルでは通常圧延時は熱間圧延油が使用されている。
本発明に係わる潤滑油は基本的にはこの熱間圧延油と同
じ系統の油をベースにするもので粘度あるいは鹸化価が
異なるものである。従ってこの熱間圧延油が使用されて
いる間はこれを利用し、熱間圧延油の供給が停止されて
いる間、潤滑油塗布手段に潤滑油を供給することによ
り、トータルとして油の消費量を押さえ油の原単位を下
げることができるとともに、排出する油分を少なくし油
処理作業を軽減することができる。

【００６５】

【実施例】本発明に基づく第１の実施例を図１〜図１３
により説明する。図１において、１００は作業ロール
１，１′，補強ロール２，２′から成る４段圧延機であ
り、上補強ロールチョック６１と図示されていないハウ
ジングとの間に圧下スクリュー６２及び油圧シリンダー
６３からなる圧下装置を備え、所定の板厚を得ることが
できる。また、圧延機１００は作業ロールクロス圧延機
であり、補強ロール２，２′は３及至４種以下の特定の
角度を除きそのロール軸線が水平面内にて自在に傾斜し
ないように、また作業ロール１，１′はそのロール軸線
が補強ロール２，２′の軸線に対して夫々交差すると共
に、上下作業ロール１，１′がそのロール軸線を相互に
交差するように、水平面内で補強ロール２，２′に対し
てそのロール軸線が傾斜し得るように構成されている。

【００６６】このような作業ロールクロス圧延機に作業
ロールと補強ロール間を潤滑油により潤滑しロールクロ
スにより発生するスラスト力を低減する本実施例のロー
ル間潤滑油供給システムが設けられている。このロール
間潤滑油供給システムは次のように構成されている。す
なわち、ロールクロスに伴い補強ロール２，２′及び作
業ロール１，１′に発生するロール軸方向の力即ちスラ
スト力を検出するスラスト計として、補強ロール２，
２′のロールチョックまたはキーパープレート部に設け
られ補強ロールに負荷されるスラスト力を測定するロー
ドセル４，４′及び作業ロール１，１′に負荷されるス
ラスト力をロールシフト用のシリンダーの油圧にて測定
するプレッシャーセル５，５′が設けられ、下補強ロー
ルチョック６１′と図示されていないハウジングとの間
に圧延荷重を検出する手段として圧延荷重計６０が設け
られている。また、補強ロールのロール面に潤滑油をス
プレーし作業ロールと補強ロール間を潤滑する潤滑ヘッ
ダー３，３′を含む潤滑油を循環供給する潤滑油循環供
給設備１０１と、ロードセルあるいはプレッシャーセル
４，４′，５，５′で検出されたスラスト力を圧延荷重
計６０で検出された圧延荷重で除したスラスト係数を計
算するスラスト係数演算装置６４と、スラスト係数が所
定の値となるように潤滑油のロール表面へのスプレー圧
力及びスプレータイミング、潤滑油濃度、及び潤滑油種
の切換えを所定の態様で制御しスラスト係数を制御する
潤滑制御装置１０２とが設けられている。ここで、スラ
スト係数演算装置６４で計算されるスラスト係数は、補
強ロール２，２′については補強ロールと作業ロールと
の間の摩擦係数に等しく、作業ロール１，１′について
は補強ロールと作業ロール間の摩擦係数と作業ロールと
板材との間の摩擦係数の代数和に相当する。

【００６７】潤滑油循環供給設備１０１は潤滑油供給タ
ンク７を有し、潤滑油供給タンク７に蓄えられたエマル
ジョンタイプの潤滑油はスプレーポンプ８により潤滑油
供給回路１０３を介して潤滑ヘッダー３，３’に送ら
れ、補強ロール２，２′のロール表面に噴射される。潤
滑ヘッダー３，３′からの潤滑油は潤滑油戻り回路１０
４により潤滑油供給タンク７に戻される。潤滑油タンク
７内において、潤滑油はアジテータ１４により撹拌さ
れ、エマルジョン状態が得られる。

【００６８】潤滑制御装置１０２はスプレーコントロー
ラ１５、濃度コントローラ１７及び油種切替コントロー
ラ６５を有し、スプレーコントローラ１６により潤滑油
のロール表面へのスプレー圧力及びスプレータイミング
が制御され、濃度コントローラ１７により潤滑油濃度が
制御され、油種切換えコントローラ６５により潤滑油種
の切換えが制御される。

【００６９】スプレーコントローラ１５によるスプレー
圧力及びスプレータイミングの制御に関して、スプレー
圧力は潤滑油供給回路１０３に設けられた圧力計１０，
１０’によりチェックしながら比例減圧弁９，９’によ
り調整される。噴射のオン，オフは電磁ストップバルブ
１２，１２’にて切り替えることができる。同時に流量
計１１，１１′により流量も計測されるが、この値は潤
滑がなされているか否かの検出、インターロックに用い
られる。

【００７０】濃度コントローラ１７による濃度制御に関
して、スプレーポンプ８の出口にて余分の潤滑油が分岐
されタンクに戻されるバイパス回路に濃度計１６を設
け、潤滑油の濃度をチェックしながら潤滑油の濃度を目
標値に保つためのニートオイルと水の追加量を算定し、
バルブ２１，２３に開閉の信号を送り操作する。ニート
オイルと水の実際の追加量はそれぞれ流量計２０，２２
にて測定され、濃度コントローラ１７へフィードバック
され、その量が必要十分か否かを判断、処理される。ニ
ートオイルはニートオイルタンク１８内に蓄えられてお
り、ポンプ１９により供給される。水は図示しない水源
から供給される。

【００７１】油種切替コントローラ６５による油種の切
換え制御に関して、潤滑油循環供給設備１０１に潤滑油
供給タンク７とは別の油種の異なる潤滑油を蓄えた潤滑
油供給タンク４３を設け、潤滑油供給回路１０２の３方
弁４５から潤滑油戻り回路１０３の３方弁４９までを共
通として潤滑ヘッダー３，３′への潤滑油の循環供給を
行うようにし、３方弁４５，４９の切換えにより油種の
切換えを行う。この潤滑油供給タンク４３にも濃度制御
のためのニートオイルタンク４４、バルブ４０，４１
等、潤滑油供給タンク７と同様の設備が付属している。

【００７２】また、図２に示すように、本実施例のロー
ル間潤滑油システムは、潤滑油供給タンク７，４３内の
潤滑油の油面レベルを検出するレベル計２４，５０と、
レベル計２４，５０の検出信号に基づき潤滑油供給タン
ク７，４３内の潤滑油の油面レベルが目標値より高いと
きには潤滑油を排出し油面レベルを目標値に保つ油面レ
ベル制御装置１０５と、油面レベル制御装置１０５によ
り排出された潤滑油を油分濃度の高い潤滑油と油分濃度
の低い潤滑油とに分離し、油分濃度の高い潤滑油は潤滑
油供給タンク７，４３に戻し、油分濃度の低い潤滑油の
みを外部に排出する余剰潤滑油処理設備１０６とを備
え、油面レベル制御装置１０５及び余剰潤滑油処理設備
１０６はレベルコントローラ２５を含む構成となってい
る。

【００７３】レベルコントローラ２５による制御に関
し、潤滑油供給タンク７の油面レベルが所定以上の高さ
になると、潤滑油戻し回路１０４に設けた３方弁２９を
切り替え、戻し油を余剰潤滑油処理設備１０６の潤滑油
一時貯蔵タンク２６へ一旦戻す。この潤滑油一時貯蔵タ
ンク２６は排出油を一時貯蔵するだけでなく油分と水分
を分離することに用いる。すなわち、潤滑油一時貯蔵タ
ンク２６は仕切板２６ａにより２つのチャンバ２６ｂ，
２６ｃに分けられており、一方のチャンバ２６ｂに潤滑
油供給タンク７から排出された潤滑油を一時的に貯蔵
し、その時浮上した油分を仕切板２６ａをオーバーフロ
ーさせ別のチャンバ２６ｃに移すことにより油分を多く
含んだ潤滑水を集め、レベル計２７の信号をもとにポン
プ２８により再度潤滑油供給タンク７に戻して再利用す
る。一方、油分を取られた水はタンク下方の排出口より
バルブ３０を通して外部に排出される。潤滑油供給タン
ク４３に対しても３方弁５４、潤滑油一時貯蔵タンク５
１、レベル計５２、ポンプ５３、バルブ５５により同様
の油面レベル制御及び余剰潤滑油処理を行う。

【００７４】次に、本発明のロール間潤滑油供給システ
ムにおける潤滑制御の考え方を説明する。

【００７５】本発明は以下の３点の知見に基づいてい
る。 １．作業ロールクロス圧延機の補強ロールと作業ロール
間の潤滑に際し振動やスリップの発生を考慮して適切な
潤滑性能を得るには、補強ロールかつ／または作業ロー
ルのスラスト係数（摩擦係数）を制御することが必要で
ある。

【００７６】２．同じ潤滑油を用いてスラスト係数（摩
擦係数）を制御するには、潤滑油のロール表面へのスプ
レー圧力及び潤滑濃度を制御することが必要である。

【００７７】３．２種以上の潤滑油を用意し、潤滑油種
を切り替えることによってもスラスト係数を制御するこ
とができ、この場合は同じ潤滑油による場合以上に大き
くスラスト係数を制御することができる。

【００７８】まず、上記１の点について説明する。スラ
スト力をＦ、圧延荷重をＰ、スラスト係数をμとする
と、これらの関係は、

【００７９】

【数１】 Ｆ＝μＰ …(1) で表わされる。ここで、μはロール間の潤滑状態、すな
わち、潤滑油の特性（粘度η、組成ｓ他）、相対２面の
粗さＲａ、相対滑り速度Ｖｓやロール径Ｒ等によって変
わる。すなわち、

【００８０】

【数２】 μ＝μ（η，ｓ，Ｒａ，Ｖｓ，Ｒ，ｅｔｃ） …(2) である。スラスト力Ｆの値をほぼ一定にすることは圧延
荷重Ｐの変化に対してμを変え調整することになるが、
Ｐの変化は熱間圧延機の場合、６００ｔｏｎから４００
０ｔｏｎ程度変わる。このため、μの値は例えば０．１
から０．０１７へと１／６に小さくする必要がある。こ
の変化の幅は大変大きく、かつ潤滑状態を境界潤滑、混
合潤滑、弾性流体潤滑、流体潤滑（図５参照；後述）と
性格の異なる状態にする必要がある。

【００８１】勿論Ｆに変動幅を持たせることにより、μ
の調整幅を小さくすることができる。例えばスラスト軸
受を壊さないためスラスト軸受容量よりスラスト力を大
きくしないという制御である。

【００８２】ここで、ロール間の潤滑は他の圧延条件、
例えば振動、スリップの発生等についての物理現象も合
わせて考慮する必要がある。すなわち、潤滑状態は単に
スラスト力を決めるだけでなく、例えば２面間のすべり
の状態を決定するのであるから、スティックスリップの
発生、更に振動、そしてミルとの共振等を左右する。ま
た、ロール間の潤滑が良すぎると、ロールの円周方向の
摩擦係数の低下になり、加減速時にロール間スリップを
発生する。この場合必要なものは摩擦係数（スラスト係
数）である。

【００８３】例えば、振動について考えると、ロール間
の振動発生は、潤滑油の金属面への吸着力Ｑと潤滑油自
身の剪断力τ、そしてロール表面の弾性率ｋによって決
まる。

【００８４】今相対する２面が互いにすべりを発生し、
相対変位ｘが生じたとき、互いの表面には、

【００８５】

【数３】 τm ＝ｋ・ｘ …(3) の力が逆向きに発生する。

【００８６】同時に２面間を潤滑する潤滑油内部にも相
対変位に対応する剪断力が発生する。この剪断力τは潤
滑油の粘度をη、２面間の距離をｈ、そして相対すべり
速度をｕとすると、

【００８７】

【数４】 τ＝η・ｕ／ｈ …(4) であり、これに２面の接触長ｂを乗ずるとスラスト力
Ｆ′が求まる。従って潤滑面の摩擦係数をμ、平均垂直
圧力をｐm とすると、

【００８８】

【数５】 Ｆ′＝τ・ｂ＝η・ｕ／ｈ・ｂ＝μ・ｐm …(5) となる。

【００８９】従って、この力以上の力は２面間には働か
ないので、相対２面の変位ｘも、

【００９０】

【数６】 ｘo ＝τ／ｋ＝μ・ｐm ／ｋ …(6) に止まる。

【００９１】一方、金属面と潤滑油の接触点では潤滑油
の金属への吸着力Ｑが働き、潤滑面での相対２面の金属
接触を防止している。すなわち、

【００９２】

【数７】 Ｑ＞Ｆ′ …（７） の状態を維持している。

【００９３】ところが、Ｆ′がＱより大きくなると潤滑
油の金属面への吸着が維持できず潤滑切れ、油膜破断を
起こす。このため２面は金属接触を発生し、２面の表面
は上記（２） 式に基づき大きな変形をする。２面が離
れるのは金属接触が断ち切られる時である。この時の剪
断力τmmは潤滑膜の剪断力に比べ格段に大きく、このた
め変位ｘmmも格段に大きい。すなわち、

【００９４】

【数８】 ｘmm＝τmm／ｋ …(8) となる。従ってこの金属接触が断ち切られると(8) 式に
基づき大きな変位を戻す力が働き、変位を零に戻すだけ
でなく逆方向に変位させ、振動を発生する。

【００９５】以上のことよりロール間のスティックスリ
ップの発生限界は、

【００９６】

【数９】

【００９７】ここに、ｘc ：スティックスリップ発生限
界表面変位 ｐ：線荷重（Ｋｇ／ｍｍ） ａ：定数 CL：定数 と表わされる。図３に上記発生限界のテスト結果を示
す。例えば潤滑油ＡではCL＝３であるものが潤滑油Ｂで
はエステルを増し、脂肪酸を加えることによりCL＝４．
５と大きくなり振動限界が増す。

【００９８】このような場合に、CLは潤滑油種により決
まり、ｐm は圧延の条件により決まるから、振動を発生
させないためにコントロールできるのはロール間μであ
ることが分かる。

【００９９】さらに、このロール間のスラスト係数μは
ロール円周方向のロール間摩擦係数μr と密接な関係を
持つ。ロール間の摩擦係数μt は、図４に示すようにμ
r とスラスト係数μの合成であるが、方向は各々の方向
のスリップ率で決まる。加減速時、円周方向の摩擦係数
が必要なときは、円周方向のスリップ率が増し合成摩擦
係数の方向は円周方向を向くが、その最大値は円周方向
にスリップがない場合のスラスト係数を越えない。従っ
てロール間の潤滑が良すぎてスラスト係数が低くなり過
ぎると、そのままロールの円周方向の摩擦係数の低下に
なり加減速時にロール間スリップを発生する。このため
スラスト係数をある一定値以上に保つ必要がある。

【０１００】上記の如き問題を解決するために、本発明
ではスラスト係数を制御する。

【０１０１】次に上記２及び３の点について説明する。
ロール間の潤滑状態は一般には図５に示すようなストラ
イベック曲線によって表わされる。横軸に潤滑油の粘度
ηとロールの周速差Ｕ＝Ｕ₁ −Ｕ₂ の積を荷重Ｐによっ
て除したηＵ／Ｐをとり、ηＵ／Ｐと縦軸に示す摩擦係
数μの関係を示したものである。この中で領域Ｉは流体
潤滑領域（おおよその油膜厚みｈ＞０．２５μｍ）、領
域IIは弾性流体潤滑領域（おおよその油膜厚みｈ＝０．
０２５〜２．５μｍ）、さらに領域III は混合潤滑、領
域IVは境界潤滑領域に分けることができる。

【０１０２】本発明に係るロール間の潤滑は弾性流体潤
滑領域及び混合潤滑領域であり、この中で前者は基本的
に油膜が形成されている状態である。この領域での摩擦
係数μはロール接触によるヘルツ偏平領域幅をｂとする
と、

【０１０３】

【数１０】

【０１０４】ここに、η：潤滑油粘度 ｂ：ヘルツ接触幅 Ｕ₁ −Ｕ₂ ：ロールの相対滑り速度 ｐ：線圧 ｈ：最小間隙 にて表わされ、しかもこの間隙ｈは弾性流体潤滑理論に
よれば例えば下式にて表わされる。

【０１０５】

【数１１】

【０１０６】ここに、Ｒ：等価ロール半径 従って、摩擦係数は(10)式と(12)式より下式のごとくな
る。

【０１０７】

【数１２】

【０１０８】ここに、σ_max ：ヘルツ面圧 一方、潤滑油の必要量はこの間隙ｈとロール幅Ｌ、及び
ロール周速の積に比例し、例えば間隙を１μ、ロール幅
を１８００ｍｍ、ロール周速を２５０ｍ／ｍｉｎとする
と、（０．０００１×１８０×２５０×１０² ）／１０
³ ＝０．４５（ｌ／ｍｉｎ）もあれば十分であり、潤滑
油量を必要以上に増しても効果は変わらない。従ってロ
ールの相対すべり速度Ｕ₁ −Ｕ₂ 及び等価ロール半径が
等しい条件下では、ロールの表面粗さや、接触荷重に対
して摩擦係数をコントロールしようとすると、潤滑油の
見掛けの粘度あるいは粘性係数ηを変えるしかない。

【０１０９】従って弾性流体潤滑領域では基本的に(3)
式に示される如くロール間の摩擦係数は潤滑油種の特性
により決まり、潤滑油の供給量やスプレー圧力にて摩擦
係数が決まるものではない。

【０１１０】一方、領域III の混合潤滑領域にては、ロ
ール幅Ｌとヘルツ接触幅ｂの積である接触領域Ｓの中で
大部分は油膜が形成されているが、一部分で単分子層に
近い油膜が形成されるかあるいは場合によって金属接触
が発生している領域と言える。従って充分な油膜が形成
されている部分Ｓ_o での摩擦係数をμ_o 、単分子層に近
い油膜あるいは金属接触の存在する部分Ｓ_M の摩擦係数
をμ_M とすると、見掛けのμは、

【０１１１】

【数１３】

【０１１２】となる。

【０１１３】従って、この領域で見掛けのμを変えるに
は、油分の付着領域（油膜形成領域）を増すこと、言い
換えると油分の付着効率をアップすることにより達成で
きる。エマルジョンタイプの潤滑油を用いる場合にはス
プレー圧力を高くすることによりオイルのプレートアウ
トを促進して付着効率を向上させ、単分子層に近い油膜
部分を少くし、そして金属接触をなくすことにより見掛
けの摩擦係数を下げ得る。また、同じ条件にて潤滑油が
供給されるとき噴射される潤滑油の濃度が高くなるとプ
レートアウトされる油量が増大し、付着効率がアップす
る。

【０１１４】図６及び図７に潤滑油のスプレー圧力、濃
度及び潤滑油種と摩擦係数と関係について行った実験結
果を示す。図６及び図７から、スプレー圧力及び濃度が
増加するに従い摩擦係数が下がること、しかし、同じ潤
滑油を用いる場合は、スプレー圧力及び濃度がそれぞれ
５Ｋｇ／ｃｍ² あるいは６％を越えると効果が飽和して
しまうこと、また飽和したときの摩擦係数はスプレー圧
力で制御する時よりも潤滑油濃度で制御する時の方が低
いこと、更に潤滑油Ａを潤滑性能のより良い潤滑油Ｂに
切り替えれば、更に低い摩擦係数が得られることが分か
る。

【０１１５】以上のように、同じ潤滑油を用いる場合は
スプレー圧力及び濃度の少なくとも一方を変えることに
より摩擦係数を変えることができ、この場合、スプレー
圧力で制御するよりも潤滑油濃度で制御する方が摩擦係
数を低くすることができ、また油種を切り替えることに
より更に大きく摩擦係数を変えることができる。

【０１１６】以上では圧延荷重の変化に対応して可能な
限り大きく摩擦係数を変化させる観点から油種の切替え
の必要性を説明した。しかし、油種の切替えはロール材
質の面からも必要であり、以下このことを説明する。

【０１１７】ロールの軸を互いにθだけ傾け接触させな
がら、これらを転動させたとき発生する軸方向の力を接
触荷重で除したロール間のスラスト係数（摩擦係数）
は、まずロールの表面粗度により変化する。例えば図８
に示すように相手ロールを補強ロールに見立て鍛鋼ロー
ル、表面粗度０．８μＲａを、また潤滑油として潤滑油
Ａを用い、このロールをハイクロムロールと組合せた場
合、ロール表面粗度が０．５μＲａ以下の時スラスト係
数は０．０４〜０．０６であるが、表面粗度が２μＲａ
程度となると０．０６〜０．０８と上昇する。この摩擦
係数程度であれば問題ないが、もしこのロールがハイス
ロールの場合にはスラスト係数は更に０．１〜０．１２
と大きくなる。圧延荷重が仮に４０００ｔｏｎとすると
スラスト力は４００〜４８０ｔｏｎとなる。これではス
ラスト力が過大となりスラスト軸受の容量も大変大きな
ものとならざるを得ず、ミル構造上大変不利となる。従
ってこの摩擦係数μ＝０．１〜０．１２を０．０４〜
０．０８のレベルに下げたい。このためには更に潤滑性
の良い油が必要である。これは潤滑性能の良い潤滑油Ｂ
を使用することにより達成できる。

【０１１８】ここで、図９に示す如く、例えば潤滑油の
摩擦係数は含まれるエステルの性質と含有比率によって
左右される。潤滑油供給タンク７に係わるニートオイル
タンク１８には低エステル含有比率のニートオイルが蓄
えられており、潤滑油供給タンク４３に係わるニートオ
イルタンク４４には高エステル配合比率ののニートオイ
ルが蓄えられており、ロールの種類、ロールの表面粗度
の差による摩擦係数の差を補うため上記のように油種を
切り替え使用する。

【０１１９】本実施例の潤滑制御装置１０２は以上の考
えに基づきスラスト係数を制御するものである。

【０１２０】まず、スラスト係数演算装置６４にてロー
ドセル４，４′及びプレッシャーセル５，５′で検出さ
れたスラスト力を圧延荷重計６０で検出された圧延荷重
で除したスラスト係数を計算する。スラスト係数演算装
置６４にはこのスラスト係数の目標値または目標範囲と
して例えば４％±１％が与えられ、運転当初は初期値と
してこれに応じた潤滑油、潤滑油濃度あるいはスプレー
圧力が選ばれている。しかし、圧延の進行にともないロ
ール表面粗度が変わり摩擦係数が変化し、スラスト係数
が目標範囲から逸脱する場合がある。スラスト係数が目
標範囲より逸脱した場合、スラスト係数演算装置６４は
スプレーコントローラ１５、濃度コントローラ１７及び
油種切替コントローラ６５を順次作動させ、スラスト係
数が目標範囲に収まるよう潤滑油のスプレー圧力、潤滑
油濃度、潤滑油種の選定、さらにはスプレータイミング
を調整する。

【０１２１】図１０に本実施例に係る潤滑制御のシステ
ムダイヤグラムを示す。まず最初に、目標スラスト係数
（相当摩擦係数）μ^* をインプットする。このスラスト
係数μ^* のインプットに応じスイッチング回路が働き、
初期値設定演算回路にてスプレー圧力Ｐ_o 、濃度ｄ_o 及
び潤滑油種Ｓ_o が逆算される。これらは図６、図７及び
図８に示したスラスト係数とスプレー圧力、濃度及び潤
滑油種との関係により求められた関数μ＝ｆ_s （ｓ）・
ｆ_d （ｄ）・ｆ_p （ｐ）・ｆ_t （ｔ）から逆算して求め
られる。この初期設定条件にて決まる潤滑油供給状態に
対し、ロール材質、ロール表面粗さ、そして圧延荷重に
対応したスラスト力が発生する。このスラスト力Ｆをス
ラスト計（ロードセル４，４′及びプレッシャーセル
５，５′）にて測定し、圧延荷重計６０にて測定された
圧延荷重Ｐにて除し、実スラスト係数（相当実摩擦係
数）μを算出する。

【０１２２】この実スラスト係数はフィードバックさ
れ、目標スラスト係数μ^* と比較され、その偏差Δμを
修正する。そして、スプレー圧力による修正、濃度によ
る修正、油種による修正、スプレータイミングによる修
正を行う。これは、勿論一度にこれら全てのファクター
より最適解を求めても良いが、ここでは先ず、スプレー
圧力による修正、濃度による修正、油種による修正、そ
してスプレータイミングによる修正を順次行う方法を取
る。ただし図６及び図７に示す如く、スプレー圧力及び
濃度は各々５Ｋｇ／ｃｍ² あるいは６％を越えると効果
が飽和してしまう。従ってスプレー圧力に関しては、圧
力が１＜Ｐ＜５（Ｋｇ／ｃｍ² ）の範囲であることを確
認する。この範囲の中にあればスプレー圧力にて調整す
る。もしスプレー圧力がＰ＝１Ｋｇ／ｃｍ² あるいはＰ
＝５Ｋｇ／ｃｍ² という下限あるいは上限にある場合に
は、濃度を調整する。濃度も同様に１＜ｄ＜６％であれ
ば濃度にて調整し、ｄ＝１％あるいはｄ＝６％の下限あ
るいは上限である場合には油種を変更する。さらに、ス
ラスト係数が小さくなり過ぎ、スプレー圧力がＰ＜１で
濃度がｄ＜１になると、潤滑油の供給を停止し過度のス
ラスト係数の低下を防止する。

【０１２３】図１に戻り、潤滑制御装置１０２では図１
０に示すシステムダイヤグラムに基づく制御を行う。す
なわち、スラスト力計４，４′，５，５′にて得られた
スラスト力Ｆと圧延荷重計６０にて得られた荷重Ｐより
スラスト係数演算装置６４にて計算され得られたスラス
ト係数μが、目標スラスト係数μ^* と偏差Δμを持つ場
合、まずスプレーコントローラ１５にこの偏差が送られ
る。スプレーコントローラ１５では、現在のスプレー圧
力が１＜Ｐ＜５Ｋｇ／ｃｍ² であるか否かを判定し、も
しその範囲内であれば必要調整量を割り出し比例減圧弁
９，９′を調整する。もし圧力が上限５Ｋｇ／ｃｍ² あ
るいは下限１Ｋｇ／ｃｍ² にある場合にはさらに濃度コ
ントローラ１７に上記信号が送られる。濃度コントロー
ラ１７では先ず現状の濃度が１＜ｄ＜６％の中にあるか
否かを濃度計１６の検出値をもとに判定し、もしその範
囲内であるなら、ニートオイル供給バルブ２１あるいは
水供給バルブ２３を開き濃度を調整する。実際にロール
に噴射される潤滑油の濃度はスプレーポンプ８の出口に
て余分の潤滑油が分岐されタンクに戻されるバイパス回
路に設けた濃度計１６により測定され、濃度コントロー
ラ１７にフィードバックされる。濃度コントローラ１７
は目標濃度に対しての偏差を計算し、ニートオイル、水
の量を算定しバルブ２１，２２に開閉の信号を送り操作
する。さらに濃度が上限６％あるいは下限１％にある場
合には油種切替コントローラ６５に信号が送られる。こ
こでスラスト係数の偏差に対応し、タンク７の潤滑油か
あるいはタンク４３に蓄えられている潤滑油かを選択す
る。この判断結果は切替バルブ４５，４９に送られ流路
を切替えられる。油種を切り替えた後の制御は再びスプ
レー圧力、濃度の調整制御に戻る。また、スラスト係数
が小さくなり過ぎてスプレー圧力がＰ＜１で濃度がｄ＜
１になるとスプレーコントローラ１５に信号が送られ、
電磁ストップバルブ１２，１２′をＯＦＦするように指
示、実行する。

【０１２４】次に、図２に示した油面レベル制御装置１
０５及び余剰潤滑油処理設備１０６の動作について説明
する。

【０１２５】潤滑ヘッダー３，３′は図１０及び図１１
に示すように多数のノズル７０を有し、潤滑油のスプレ
ーはこれらノズル７０を用いて行われ、ロールに付着さ
せるべき油以外は再び回収する。この回収のためノズル
７０はケーシング７１内に位置し、ケーシング７１のロ
ール側開口部の周りにロール面に接触するシール７２を
備え、ロール冷却水の侵入を、またスプレー潤滑油のリ
ークをできるだけ少なくしている。また、ケーシング７
１の上下にはローラ７３が設けられ、このローラ７３を
ロール面に接触させてロール面との位置関係を一定に保
っている。従って通常は潤滑ヘッダー３，３′内でのロ
ール冷却水の侵入量とスプレー潤滑油のリーク量はほぼ
バランスするか、あるいは出て行く方が１〜２（ｌ／ｍ
ｉｎ）多くなっている。このため、タンク内潤滑油面の
レベルをレベル計２４または５０の信号をレベルコント
ローラ２５に送り、バルブ２１，２３または４０，４１
を開き水あるいはニートオイルを不足分だけ補うことで
潤滑システムのトータル油量を制御する。また、この時
の濃度変化は濃度計１６で検出され、上記の濃度コント
ローラ１７により制御される。

【０１２６】上記の如くタンク内レベル計２４，５０と
レベルコントローラ２５及び濃度計１６と濃度コントロ
ーラ１７を用い潤滑油供給タンク７，４３内レベルと濃
度はコントロールできるが、時として潤滑ヘッダー入側
のシール７２が摩耗し過ぎたり、あるいは、亀裂が入り
冷却水が予想以上侵入してくる場合が考えられる。この
場合は潤滑油供給タンク７または４３の油面はどんどん
上昇しオーバーフローする可能性がある。オーバーフロ
ーしても単なる水であれば問題ないが、潤滑油の場合に
は２〜６％の油分を含んでいるため、そのまま排水でき
ない。もう少し厳密に考えれば潤滑油ヘッダー３、３’
からの潤滑油の漏れ量及びロール冷却水の侵入量はロー
ルの表面状態あるいは圧延材によって異なり、必ずしも
一定ではない。このため潤滑油供給タンク７，４３の油
面レベルは一定に保たれず変動を余儀なくされる。レベ
ルが下がった時はニートオイルあるいは水を追加すれば
良いが、レベルが高くなった時はオーバーフローするこ
とも考えられる。このため油面レベルが所定以上の高さ
になった時は、潤滑油戻し回路１０４に設けた３方弁２
９または５４を切り替え、戻し油を潤滑油一時貯蔵タン
ク２６または５１へ一旦戻す。この潤滑油一時貯蔵タン
ク２６または５１は排出油を一時貯蔵するだけでなく油
分と水分を分離するのにも用いる。すなわち、チャンバ
２６ｂまたは５１ｂに潤滑油供給タンク７または４３か
ら排出された潤滑油を一時的に貯蔵し、その時浮上した
油分を仕切板２６ａまたは５１ａをオーバーフローさせ
別のチャンバ２６ｃまたは５１ｃに移すことにより油分
を多く含んだ潤滑水を集め、レベル計２７または５２の
信号をもとにポンプ２８または５３により再度潤滑油供
給タンク７または４３に戻して再利用する。一方油分を
取られた水はタンク下方の排出口よりバルブ３０または
５５を通して外部に排出される。

【０１２７】以上のように構成した本実施例によれば、
次の効果が得られる。

【０１２８】（１）まず、本実施例では、作業ロールク
ロス圧延機の補強ロールと作業ロール間の潤滑に際し潤
滑油のスプレー圧力、潤滑油濃度及び潤滑油種の切り替
えを制御しスラスト係数を制御するので、圧延条件ある
いは圧延に伴う摩耗や焼き付きによりロール表面粗度が
変化しても摩擦係数が大きくなることが防止できる。こ
のため、摩擦係数が大きくなることによりロールに負荷
されるスラスト力が過大となり、ロール軸受の破損など
トラブルを発生する事態を防止できる。

【０１２９】（２）また、本実施例では、作業ロールク
ロス圧延機の補強ロールと作業ロール間の潤滑に際しス
ラスト係数を制御するので、振動やスリップを起こすこ
となく適切な潤滑性能を得ることができ、安定した操業
を維持することができる。このことは、スラスト係数を
制御せずにスラスト力を制御する従来の潤滑方法と本質
的な違いである。

【０１３０】すなわち、例えば特開平５−１６９１０８
号公報では、クロス角あるいはロールに負荷されるスラ
スト荷重に応じて潤滑油の供給量を増減しスラスト力を
制御している。しかし、まず、ロールクロスにより発生
するスラスト力を圧延荷重にて除したスラスト係数（摩
擦係数）は図１３に示すごとく０°から０．５°の範囲
のみで変わり、しかもこの変化はロール間の摩擦係数が
変わることによるのではなく、ロール間での接触変位が
弾性的かあるいはスベリによっているのかと言うことに
影響されているものであり、その間でいわゆるすべり摩
擦係数が変化しているものではない。加えて０°から
０．５°の範囲のスラスト係数は０．５°以上のクロス
角でのスラスト係数より小さい。従ってクロス角によっ
て潤滑条件を変えることは大きな意味を持たない。

【０１３１】一方、ロールに負荷されるスラスト力を測
定し、これに応じて潤滑油量を変えることはスラスト力
を制御するための１つの方法である。しかし、潤滑油の
性能はスラスト力そのものを変えるのではなく、スラス
ト力を接触荷重にて除した値、いわゆる摩擦係数と密接
に繋がっているものであり、スラスト力に応じて潤滑油
量を変えても摩擦係数（スラスト係数）を制御すること
はできず、適切な潤滑性能を得ることはできない。

【０１３２】しかも、上記従来技術ではいずれもスラス
ト力を制御するのに潤滑油の供給量を増減している。し
かし、上述したように、ニートオイルを用いずエマルジ
ョンタイプの潤滑油を使用する場合、潤滑性能は基本的
にエマルジョンのプレートアウト性によって決まり、プ
レートアウトしてロール表面に付着する油分の量、すな
わちスラスト係数はスプレー圧力によって変化する。従
って潤滑性を調整するためにはスプレー圧力を変えるこ
とが重要である。また、同じスプレー圧力の下で潤滑性
を変える場合、すなわち潤滑膜の厚みを変える場合、潤
滑油の濃度を変えることが効果的である。同じスプレー
圧力のもとで潤滑性を変えるために供給流量を増やす方
法を採ると、流量が増すとき互いにプレートアウトを邪
魔するため流量を増した割に効果が少ない。

【０１３３】（３）また、潤滑油のスプレー圧力が所定
の範囲内にあるときにはまずスプレー圧力を制御し、潤
滑油のスプレー圧力が所定の範囲の限界値にあるときに
は潤滑油濃度を制御し、潤滑油の濃度が所定の範囲の下
限の限界値にあるときにはスプレータイミングを制御
し、潤滑油の濃度が所定の範囲の上限の限界値にあると
きには潤滑油種の切換えを制御することにより、広い範
囲にわたって円滑かつ連続的にスラスト係数を制御しか
つ過度のスラスト係数の低下を防止することができる。

【０１３４】（４）また、油種を切り替えることにより
ハイスロール、ハイクロムロール、ニッケルグレインロ
ールなどロールの材質によって大きくかわるロール間の
スラスト係数をほぼ０．０７以下の値で一定にし、ロー
ル軸受などのハード機構に影響を与えない範囲のスラス
ト力に設定可能とする。これにより、圧延上必要なロー
ルを自由に選択しても作業ロールクロス圧延が可能とな
る。

【０１３５】（５）更に、潤滑ヘッダー部へのロール冷
却水の混入により潤滑油濃度が低下することも防止さ
れ、潤滑油濃度の低下によりロール間摩擦係数が大きく
なり、ロールに働くスラスト力が大きくなってロール軸
受の破損などトラブルを発生する事態を防止できる。

【０１３６】（６）また、冷却水の侵入により潤滑油供
給タンクがオーバーフローすることも防止され、タンク
のオーバーフローにより潤滑油の供給を停止せざるを得
なくなり、クロス圧延を不可とする事態を防止できる。

【０１３７】（７）更に、油面レベル制御のため潤滑油
を排出する場合、排出された潤滑油を油分濃度の高い潤
滑油と油分濃度の低い潤滑油とに分離し、油分濃度の高
い潤滑油は潤滑油供給タンクに戻し、油分濃度の低い潤
滑油のみを外部に排出するので、環境汚染を無くしかつ
油の消費量を削減できる。

【０１３８】なお、上記（４）の効果に関し、潤滑油種
の切換えよるスラスト係数の制御は単独で実施しても良
く、この場合でもロール材質の変化に対しスラスト係数
を適正な範囲に制御できる。

【０１３９】また、上記（５）〜（７）の効果に関し、
上記潤滑油濃度の制御、油面レベルの制御及び余剰潤滑
油処理はスラスト係数の制御とは切り離し独立して実施
しても良く、この場合でも上記（５）〜（７）の効果は
得られる。

【０１４０】本発明の他の実施例を図１４により説明す
る。本実施例は簡易的なスラスト制御を行うため油種の
切換えは行わず、かつ上作業ロールと上補強ロール間の
摩擦係数と下作業ロールと下補強ロールの間の摩擦係数
を独立して制御できるようにしたものである。

【０１４１】すなわち、図１４において、潤滑油供給タ
ンク７、ニートオイルタンク１８及び潤滑油一時貯蔵タ
ンク２６はそれぞれ１つづつ設置されており、潤滑油循
環供給設備１０１Ａの潤滑油供給回路１０３Ａ及び潤滑
油戻り回路１０４Ａ、潤滑制御装置１０２Ａ、油面レベ
ル制御装置１０５Ａ及び余剰潤滑油処理設備１０６Ａは
それぞれ１種類の潤滑油を取り扱う１系統の構成となっ
ている。

【０１４２】一方、潤滑油供給回路１０３Ａは上潤滑ヘ
ッダー３用と下潤滑ヘッダー３′用の２系統の独立した
回路１０３Ａａ，１０３Ａａ′からなり、スプレーポン
プ８，８、スプレー圧力制御のための比例減圧弁１２，
１２’、圧力計９，９’、流量計１１，１１’と濃度計
１６，１６’も２系統設けられ、さらに濃度制御のため
のニートオイルタンク１８よりのニートオイル供給バル
ブ２１，２１’、流量計２０，２０’、供給ポンプ１
９，１９’、さらに希釈のための水供給用バルブ２３，
２３’、流量計２２，２２’を各々２系統設けている。

【０１４３】圧延に伴いロールの肌荒れが激しくなり、
しかも冷却条件が必ずしも同じでない上下作業ロールで
は表面粗度が大きく異なる場合が出てくる。この場合、
上下各々のロール群を同一の潤滑油でかつ同じ条件で潤
滑すると、一方のロール群には適当であっても他方のロ
ール群には不適当な場合がでてくる。このような場合、
本実施例によれば、上下作業ロールの摩耗状況に応じて
上下のスラスト係数を各々の目標値に向かって個別に制
御することができ、これにより安定した操業が可能とな
る。

【０１４４】本発明のさらに他の実施例を図１５により
説明する。本実施例は余剰潤滑油処理手段としてウルト
ラフィルタを用いたものである。

【０１４５】すなわち、図１５において、潤滑油供給タ
ンク７、ニートオイルタンク１８及び潤滑油一時貯蔵タ
ンク２６はそれぞれ１つづつ設置されており、潤滑油循
環供給設備１０１Ｂの潤滑油供給回路１０３Ｂ及び潤滑
油戻り回路１０４ｂ、潤滑制御装置１０２Ｂ、油面レベ
ル制御装置１０５Ｂ及び余剰潤滑油処理設備１０６Ｂは
それぞれ１種類の潤滑油を取り扱う１系統の構成となっ
ている。

【０１４６】また、余剰潤滑油処理設備１０６Ｂでは、
潤滑油ヘッダー３，３’より戻される潤滑油を３方弁２
９にて切り替え、潤滑油一時貯蔵タンク２６Ｂへ戻す回
路の途中に例えば精密濾過フィルターあるいは限外濾過
フィルター３０を設け、油分と水を分離する。フィルタ
ー３０で分離された油分は潤滑油一時貯蔵タンク２６ｂ
に蓄えられ、適当なタイミングでポンプ２８を用い潤滑
油供給タンク７へ戻し、濾過された水分は常時システム
の外へ排出する。

【０１４７】潤滑油には２〜６％の油分がエマルジョン
状態として含まれており、エマルジョンの大きさは概ね
１〜４０μ程度であるため、フィルターのメッシュを適
切に選ぶことによりエマルジョンを水から分離できる。
なお、エマルジョンの大きさは概ね１μから４０μの大
きさであるから、これを通さないフィルターであれば形
式は問わない。

【０１４８】本実施例によっても第１の実施例と同様に
余剰潤滑油の処理に際して、排出する油分を少なくし、
油の原単位を少なくすることができる。

【０１４９】本発明のさらに他の実施例を図１６及び図
１７により説明する。本実施例は熱間圧延油を潤滑油潤
滑油として利用するものである。

【０１５０】すなわち、図１５において、補強ロール
２，２′及び作業ロール１，１′のロール面に熱間圧延
油をスプレーする熱間圧延油ヘッダー３１，３１′及び
３２，３２′が設けられ、熱間油ヘッダー３１，３１′
及び３２，３２′への熱間圧延油の供給、停止はバルブ
３３，３３’のオン・オフによって制御される。

【０１５１】バルブ３３，３３′のオン・オフは潤滑制
御装置１０２Ｃのスプレーコントローラ１５Ｃにより制
御され、スプレーコントローラ１５Ｃは圧延材の圧延中
はバルブ３３，３３′にオン信号を送り、補強ロール
２，２′及び作業ロール１，１′に熱間圧延油をスプレ
ーし、圧延材が作業ロール１，１′間を通過していない
非圧延時はバルブ３３，３３′にオフ信号を送り、熱間
圧延油の供給を停止する。また、スプレーコントローラ
１５Ｃは、熱間圧延油を塗布するバルブ３３，３３’の
オン信号により潤滑油スプレーを停止すべくバルブ１
２，１２’にオフ信号を送り、逆に潤滑油の供給を停止
するバルブ３３，３３’のオフ信号によりバルブ１２，
１２’にオン信号を送る。場合によっては、オン、オフ
信号の変わりに比例減圧弁９，９’の圧力を絞る制御を
行っても良い。またそのタイミングは、タイマーを介在
させることにより適当にずらすこともスプレーコントロ
ーラ１５Ｃにて行われるものである。

【０１５２】濃度コントローラ１７Ｃはスラスト係数の
入力はないが、目標値に一致するよう濃度を制御する点
は先の実施例と同じである。また、それ以外の構成歯先
の実施例と同じである。

【０１５３】熱間圧延油の潤滑性能は作業ロールクロス
ミルのロール間潤滑油としては充分な性能を有する。し
かしながら熱間圧延油は粘度を高くしているため高温の
バーによっても瞬時には焼き切れずバー先端の噛み込み
時スリップすることが懸念され、一般には圧延材が尻抜
けする直前に供給をストップし作業ロール何回転かの間
にロール表面に付着した油分を焼き切っている。しかし
ながら補強ロール表面に塗布された油は冷却水により瞬
時に落されるのではなく、図１７に示すシミュレーショ
ンテストのように数分掛かって冷却水に流し落され、ま
た一部は作業ロールに転写後圧延材との間で焼き切られ
る。従ってロール間潤滑油の供給が止まっても途端にロ
ール間スラスト力が増大することは無い。よってロール
に負荷される荷重の低いバー間では潤滑油が塗布されな
くともスラスト力が大巾に増大しトラブルを起こす可能
性は少ない。しかし、本実施例では安全を見て熱間圧延
油の供給がストップされている間のみ潤滑油をスプレー
し、ロールクロスによる作業ロールと補強ロールに働く
スラスト力を低減し、ロールクロスによるトラブルを皆
無にするとともに、熱間圧延油をロール間潤滑油と併用
することにより油の消耗量を削減する。

【０１５４】本実施例によれば、熱間圧延油との相互利
用により油の原単位を下げることができるとともに、排
出する油分を少なくし油処理作業を軽減することができ
る。

【０１５５】

【発明の効果】

（１）本発明によれば、スラスト力が過大となり、ロー
ル軸受の破損などトラブルを発生する事態を防止でき
る。

【０１５６】（２）また、スラスト係数を制御すること
でスラスト力を制御するので、振動やスリップを起こす
ことなく適切な潤滑性能を得ることができ、これにより
板クラウン及び形状の制御に優れた能力を持つ、作業ロ
ールクロス圧延機を潤滑上のトラブルなく安定して操業
でき、圧延機の能力を最大に引出し、高品質の製品を得
られるとともに、イージーオペレーションと稼働率の向
上が達成できる。

【０１５７】（３）潤滑油のスプレー圧力及び潤滑油濃
度、また必要に応じて潤滑油種、スプレータイミングを
所定の相関関係をもって制御するので、広い範囲にわた
って円滑かつ連続的にスラスト係数を制御しかつ過度の
スラスト係数の低下を防止することができる。

【０１５８】（４）油種を切り替えることによりハイス
ロール、ハイクロムロール、ニッケルグレインロールな
どロールの材質によって大きくかわるロール間のスラス
ト係数をほぼ０．０７以下の値で一定にし、ロール軸受
などのハード機構に影響を与えない範囲のスラスト力に
設定可能とする。これにより、圧延上必要なロールを自
由に選択しても作業ロールクロス圧延が可能となる。

【０１５９】（５）上下作業ロール表面性状の差により
発生する上下ロール群でのスラスト係数を個別に制御で
き、安定した操業を提供することができる。

【０１６０】（６）潤滑ヘッダー部へのロール冷却水の
混入により潤滑油濃度が低下することが防止され、潤滑
油濃度の低下でロール間摩擦係数が大きくなり、ロール
に働くスラスト力が大きくなりロール軸受の破損などト
ラブルを発生する事態を防止できる。

【０１６１】（７）冷却水の侵入により潤滑油供給タン
クがオーバーフローすることが防止され、タンクのオー
バーフローにより潤滑油の供給を停止せざるを得なくな
り、クロス圧延を不可とする事態を防止できる。

【０１６２】（８）油面レベル制御のため潤滑油の排出
に際して油分濃度の低い潤滑油のみを外部に排出するの
で、環境汚染を無くしかつ油の消費量を削減できる。

【０１６３】（９）潤滑油と熱間圧延油との相互利用に
よりトータルとしての油の原単位を下げることができる
とともに、排出する油分を少なくし油処理作業を軽減す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による作業ロールクロス圧延
機のロール間潤滑油供給システムの概略図である。

【図２】上記実施例のロール間潤滑油供給システムの油
面レベル制御装置及び余剰潤滑油処理設備のみを示す概
略図である。

【図３】ロール間潤滑に際しての振動発生限界テストの
結果を示す図である。

【図４】ロール間の摩擦係数とスラスト係数とロール円
周方向の摩擦係数との関係を示す図である。

【図５】ロール間の潤滑状態を示すストライベック曲線
を示す図である。

【図６】潤滑油供給圧力と摩擦係数の関係を示す図であ
る。

【図７】潤滑油濃度と摩擦係数の関係を示す図である。

【図８】ロール材質、粗度とスラスト係数の関係を示す
図である。

【図９】エステル配合比率と摩擦係数との関係を示す図
である。

【図１０】潤滑制御の一実施例を示すシステムダイヤグ
ラムである。

【図１１】潤滑ヘッダーの側面図である。

【図１２】潤滑ヘッダーの正面図である。

【図１３】クロス角度とスラスト係数の関係を示す図で
ある。

【図１４】本発明の他の実施例による作業ロールクロス
圧延機のロール間潤滑油供給システムの概略図である。

【図１５】本発明の更に他の実施例による作業ロールク
ロス圧延機のロール間潤滑油供給システムの概略図であ
る。

【図１６】本発明のまた他の実施例による作業ロールク
ロス圧延機のロール間潤滑油供給システムの概略図であ
る。

【図１７】ロール表面付着油分の除去シミュレーション
テスト結果を示す図である。

【符号の説明】

１，１’…作業ロール ２，２’…補強ロール ３，３’…潤滑ヘッダー ４，４’…スラスト計（ロードセル） ５，５’…スラスト計（プレッシャーセル） ６…圧延材 ７…潤滑油供給タンク ８…潤滑油スプレーポンプ ９，９’潤滑油スプレー圧力調整比例減圧弁 １０，１０’…圧力計 １１，１１’…流量計 １２，１２’…スプレー開閉バルブ １３…潤滑油戻り回路３方弁 １４…アジテーター １５…スプレーコントローラ １６…濃度計 １７…濃度コントローラ １８，４４…ニートオイルタンク １９…ニートオイル供給ポンプ ２０ニートオイル供給流量計 ２１，４０…ニートオイル供給バルブ ２２…水供給流量計 ２３，４１…水供給バルブ ２４，５０…潤滑油供給タンク油面レベル計 ２５…レベルコントローラ ２６，５１…潤滑油一時貯蔵タンク ２７，５２…レベル計 ２８，５３…戻しポンプ ２９，５４…３方弁 ３０…油水分離フィルター ３１，３１’，３２，３２’…熱間圧延油供給ヘッダー ３３，３３’…熱間圧延油供給バルブ ７，４３…潤滑油供給タンク ４１，４４…ニートオイル供給タンク ４５，４６，４８，４９…３方弁 ６４…スラスト係数計算装置 ６５…油種切替コントローラ ７０…ノズル ７２…シール １０１…潤滑油循環供給設備 １０２…潤滑制御装置 １０３…潤滑油供給回路 １０４…潤滑油戻り回路 １０５…油面レベル制御装置 １０６…余剰潤滑油処理設備

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加賀 慎一 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 坂中 孝雄 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 尾野 博 広島県呉市昭和町11番１号 日新製鋼株式 会社呉製鉄所内 (72)発明者 中上 拡 広島県呉市昭和町11番１号 日新製鋼株式 会社呉製鉄所内 (72)発明者 志賀 幸成 広島県呉市昭和町11番１号 日新製鋼株式 会社呉製鉄所内 (72)発明者 渡辺 勉 広島県呉市昭和町11番１号 日新製鋼株式 会社呉製鉄所内

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の作業ロールと、これら作業ロール
   をそれぞれ支持する一対の補強ロールとを備え、前記補
   強ロールは、そのロール軸線が特定角度以外の角度に水
   平面内で自在に傾斜しないように構成され、前記作業ロ
   ールは水平面内でそのロールの軸線が補強ロール軸線に
   対して交差しかつ相互に交差するように自在に傾斜し得
   るように構成され、前記作業ロールと補強ロール間を潤
   滑油により潤滑しロールクロスにより発生するスラスト
   力を低減する作業ロールクロス圧延機のロール間潤滑油
   供給システムにおいて、 （ａ）前記補強ロール及び作業ロールの少なくとも一方
   のロール面に潤滑油をスプレーし作業ロールと補強ロー
   ル間を潤滑する潤滑油塗布手段と； （ｂ）前記補強ロール及び作業ロールのうち少なくとも
   補強ロールに負荷されるスラスト力を圧延荷重で除した
   スラスト係数を求めるスラスト係数演算手段と； （ｃ）前記スラスト係数が所定の値となるように前記潤
   滑油塗布手段によりロール面に塗布される潤滑油のスプ
   レー圧力及び潤滑油濃度の少なくとも一方を制御し、ス
   ラスト係数を制御する潤滑制御手段と； を備えることを特徴とするロール間潤滑油供給システ
   ム。
2. 【請求項２】 請求項１記載の作業ロールクロス圧延機
   のロール間潤滑油供給システムにおいて、前記潤滑制御
   手段は、潤滑油のスプレー圧力が所定の範囲内にあると
   きにはまずスプレー圧力を制御することによりスラスト
   係数を制御し、潤滑油のスプレー圧力が前記所定の範囲
   の限界値にあるときには潤滑油濃度を制御することによ
   りスラスト係数を制御することを特徴とするロール間潤
   滑油供給システム。
3. 【請求項３】 請求項１記載の作業ロールクロス圧延機
   のロール間潤滑油供給システムにおいて、前記潤滑制御
   手段は、前記スプレー圧力及び潤滑油濃度に加えてスプ
   レータイミングを制御することでスラスト係数を制御す
   ることを特徴とするロール間潤滑油供給システム。
4. 【請求項４】 請求項３記載の作業ロールクロス圧延機
   のロール間潤滑油供給システムにおいて、前記潤滑制御
   手段は、潤滑油のスプレー圧力が所定の範囲内にあると
   きにはまずスプレー圧力を制御することによりスラスト
   係数を制御し、潤滑油のスプレー圧力が前記所定の範囲
   の限界値にあるときには潤滑油濃度を制御することによ
   りスラスト係数を制御し、潤滑油の濃度が所定の範囲の
   下限の限界値にあるときには前記スプレータイミングを
   制御することによりスラスト係数を制御することを特徴
   とするロール間潤滑油供給システム。
5. 【請求項５】 請求項１記載の作業ロールクロス圧延機
   のロール間潤滑油供給システムにおいて、前記潤滑制御
   手段は、前記スプレー圧力及び潤滑油濃度に加えて潤滑
   油種の切換えを制御することでスラスト係数を制御する
   ことを特徴とするロール間潤滑油供給システム。
6. 【請求項６】 請求項５記載の作業ロールクロス圧延機
   のロール間潤滑油供給システムにおいて、前記潤滑制御
   手段は、潤滑油のスプレー圧力が所定の範囲内にあると
   きにはまずスプレー圧力を制御することによりスラスト
   係数を制御し、潤滑油のスプレー圧力が前記所定の範囲
   の限界値にあるときには潤滑油濃度を制御することによ
   りスラスト係数を制御し、潤滑油の濃度が所定の範囲の
   上限の限界値にあるときには前記潤滑油種の切換えを制
   御することによりスラスト係数を制御することを特徴と
   するロール間潤滑油供給システム。
7. 【請求項７】 請求項１記載の作業ロールクロス圧延機
   のロール間潤滑油供給システムにおいて、前記潤滑制御
   手段は、前記スプレー圧力及び潤滑油濃度に加えてスプ
   レータイミング及び潤滑油種の切換えを制御することで
   スラスト係数を制御することを特徴とするロール間潤滑
   油供給システム。
8. 【請求項８】 請求項７記載の作業ロールクロス圧延機
   のロール間潤滑油供給システムにおいて、前記潤滑制御
   手段は、潤滑油のスプレー圧力が所定の範囲内にあると
   きにはまずスプレー圧力を制御することによりスラスト
   係数を制御し、潤滑油のスプレー圧力が前記所定の範囲
   の限界値にあるときには潤滑油濃度を制御することによ
   りスラスト係数を制御し、潤滑油の濃度が所定の範囲の
   下限の限界値にあるときには前記スプレータイミングを
   制御することによりスラスト係数を制御し、潤滑油の濃
   度が所定の範囲の上限の限界値にあるときには前記潤滑
   油種の切換えを制御することによりスラスト係数を制御
   することを特徴とするロール間潤滑油供給システム。
9. 【請求項９】 請求項１記載の作業ロールクロス圧延機
   のロール間潤滑油供給システムにおいて、前記潤滑制御
   手段は、上補強ロール及び作業ロールと下補強ロール及
   び作業ロールのそれぞれで独立してスラスト係数を制御
   できるように２系統設けられていることを特徴とするロ
   ール間潤滑油供給システム。
10. 【請求項１０】 請求項１記載の作業ロールクロス圧延
    機のロール間潤滑油供給システムにおいて、前記スラス
    ト係数演算手段は、前記補強ロール及び作業ロールのう
    ち少なくとも補強ロールに負荷されるスラスト力を検出
    する第１の検出手段と、圧延荷重を検出する第２の検出
    手段と、前記第１及び第２の検出手段で検出されたスラ
    スト力と圧延荷重とからスラスト係数を計算する手段と
    を有することを特徴とするロール間潤滑油供給システ
    ム。
11. 【請求項１１】 請求項１記載の作業ロールクロス圧延
    機のロール間潤滑油供給システムにおいて、潤滑油供給
    タンクと、前記潤滑油供給タンクから潤滑油を前記潤滑
    油塗布手段に供給する潤滑油供給回路と、前記潤滑油塗
    布手段からの潤滑油を前記潤滑油供給タンクに戻す潤滑
    油戻り回路とを更に備え、前記潤滑制御手段は、前記潤
    滑油供給タンク内の潤滑油の濃度を検出する濃度計と、
    前記濃度計の検出信号に基づき潤滑油ニートオイル及び
    希釈用水の追加量を制御し、潤滑油の濃度を目標値に保
    つ濃度制御手段とを有することを特徴とするロール間潤
    滑油供給システム。
12. 【請求項１２】 請求項１１記載の作業ロールクロス圧
    延機のロール間潤滑油供給システムにおいて、前記潤滑
    油供給タンク内の潤滑油の油面レベルを検出するレベル
    計と、前記レベル計の検出信号に基づき前記潤滑油供給
    タンク内の潤滑油の油面レベルが目標値より高いときに
    は潤滑油を排出し油面レベルを目標値に保つ油面レベル
    制御手段を更に備えることを特徴とするロール間潤滑油
    供給システム。
13. 【請求項１３】 請求項１２記載の作業ロールクロス圧
    延機のロール間潤滑油供給システムにおいて、前記油面
    レベル制御手段により排出された潤滑油を油分濃度の高
    い潤滑油と油分濃度の低い潤滑油とに分離し、油分濃度
    の高い潤滑油は前記潤滑油供給タンクに戻し、油分濃度
    の低い潤滑油のみを外部に排出する余剰潤滑油処理手段
    を更に備えることを特徴とするロール間潤滑油供給シス
    テム。
14. 【請求項１４】 請求項１３記載の作業ロールクロス圧
    延機のロール間潤滑油供給システムにおいて、前記余剰
    潤滑油処理手段は、仕切板により分けられた少なくとも
    ２つのチャンバを有しその一方のチャンバに前記油面レ
    ベル制御手段により排出された潤滑油を一時的に貯蔵
    し、前記仕切板をオーバーフローした油分濃度の高い潤
    滑油を他方のチャンバに移す潤滑油一時貯蔵タンクと、
    前記他方のチャンバ内の油分濃度の高い潤滑油を前記潤
    滑油供給タンクに戻す潤滑油移送手段と、前記一方のチ
    ャンバ内にオーバーフローせずに残った油分の低い潤滑
    油をタンク底部に近い位置より外部に排出する手段とを
    有することを特徴とするロール間潤滑油供給システム。
15. 【請求項１５】 請求項１３記載の作業ロールクロス圧
    延機のロール間潤滑油供給システムにおいて、前記余剰
    潤滑油処理手段は、前記油面レベル制御手段により排出
    された潤滑油の油分と水分とを分離するフィルター手段
    と、前記フィルター手段で分離された油分を一時的に貯
    蔵する潤滑油一時貯蔵タンクと、前記潤滑油一時貯蔵タ
    ンク内の潤滑油を前記潤滑油供給タンクに戻す潤滑油移
    送手段と、前記フィルター手段で分離された水分を外部
    に排出する手段とを有することを特徴とするロール間潤
    滑油供給システム。
16. 【請求項１６】 一対の作業ロールと、これら作業ロー
    ルをそれぞれ支持する一対の補強ロールとを備え、前記
    補強ロールは、そのロール軸線が特定角度以外の角度に
    水平面内で自在に傾斜しないように構成され、前記作業
    ロールは水平面内でそのロールの軸線が補強ロール軸線
    に対して交差しかつ相互に交差するように自在に傾斜し
    得るように構成され、前記作業ロールと補強ロール間を
    潤滑油により潤滑しロールクロスにより発生するスラス
    ト力を低減する作業ロールクロス圧延機のロール間潤滑
    油供給システムにおいて、 （ａ）前記補強ロール及び作業ロールの少なくとも一方
    のロール面に潤滑油をスプレーし作業ロールと補強ロー
    ル間を潤滑する潤滑油塗布手段と； （ｂ）前記補強ロール及び作業ロールのうち少なくとも
    補強ロールに負荷されるスラスト力を圧延荷重で除した
    スラスト係数を求めるスラスト係数演算手段と； （ｃ）前記スラスト係数が所定の値となるように前記潤
    滑油塗布手段によりロール面に塗布される潤滑油の油種
    の切換え、スラスト係数を制御する潤滑制御手段と； を備えることを特徴とするロール間潤滑油供給システ
    ム。
17. 【請求項１７】 一対の作業ロールと、これら作業ロー
    ルをそれぞれ支持する一対の補強ロールとを備え、前記
    補強ロールは、そのロール軸線が特定角度以外の角度に
    水平面内で自在に傾斜しないように構成され、前記作業
    ロールは水平面内でそのロールの軸線が補強ロール軸線
    に対して交差しかつ相互に交差するように自在に傾斜し
    得るように構成され、前記作業ロールと補強ロール間を
    潤滑油により潤滑しロールクロスにより発生するスラス
    ト力を低減する作業ロールクロス圧延機のロール間潤滑
    油供給システムにおいて、 （ａ）前記補強ロール及び作業ロールの少なくとも一方
    のロール面に潤滑油をスプレーし作業ロールと補強ロー
    ル間を潤滑する潤滑油塗布手段と； （ｂ）潤滑油供給タンク、前記潤滑油供給タンクから潤
    滑油を前記潤滑油塗布手段に供給する潤滑油供給回路、
    前記潤滑油塗布手段からの潤滑油を前記潤滑油供給タン
    クに戻す潤滑油戻り回路を含む潤滑油循環供給手段と； （ｃ）前記潤滑油供給タンク内の潤滑油の濃度を検出す
    る濃度計と； （ｄ）前記濃度計の検出信号に基づき潤滑油ニートオイ
    ル及び希釈用水の追加量を制御し、潤滑油の濃度を目標
    値に保つ濃度制御手段； を備えることを特徴とするロール間潤滑油供給システ
    ム。
18. 【請求項１８】 請求項１７記載の作業ロールクロス圧
    延機のロール間潤滑油供給システムにおいて、前記潤滑
    油供給タンク内の潤滑油の油面レベルを検出するレベル
    計と、前記レベル計の検出信号に基づき前記潤滑油供給
    タンク内の潤滑油の油面レベルが目標値より高いときに
    は潤滑油を排出し油面レベルを目標値に保つ油面レベル
    制御手段を更に備えることを特徴とするロール間潤滑油
    供給システム。
19. 【請求項１９】 請求項１８記載の作業ロールクロス圧
    延機のロール間潤滑油供給システムにおいて、前記油面
    レベル制御手段により排出された潤滑油を油分濃度の高
    い潤滑油と油分濃度の低い潤滑油とに分離し、油分濃度
    の高い潤滑油は前記潤滑油供給タンクに戻し、油分濃度
    の低い潤滑油のみを外部に排出する余剰潤滑油処理手段
    を更に備えることを特徴とするロール間潤滑油供給シス
    テム。
20. 【請求項２０】 一対の作業ロールと、これら作業ロー
    ルをそれぞれ支持する一対の補強ロールとを備え、前記
    補強ロールは、そのロール軸線が特定角度以外の角度に
    水平面内で自在に傾斜しないように構成され、前記作業
    ロールは水平面内でそのロールの軸線が補強ロール軸線
    に対して交差しかつ相互に交差するように自在に傾斜し
    得るように構成され、前記作業ロールと補強ロール間を
    潤滑油により潤滑しロールクロスにより発生するスラス
    ト力を低減するとともに、熱間圧延油を使用して圧延を
    行う作業ロールクロス圧延機のロール間潤滑油供給シス
    テムにおいて、 （ａ）前記補強ロール及び作業ロールの少なくとも一方
    のロール面に潤滑油をスプレーし作業ロールと補強ロー
    ル間を潤滑する潤滑油塗布手段と； （ｂ）前記補強ロール及び作業ロールの少なくとも一方
    のロール面に熱間圧延油を塗布する熱間圧延油塗布手段
    と； （ｃ）圧延材の圧延中は前記熱間圧延油塗布手段に熱間
    圧延油を供給し、圧延材が通過していない非圧延時は前
    記熱間圧延油塗布手段への熱間圧延油の供給を停止する
    と共に、少なくとも前記熱間圧延油の供給が停止されて
    いる間、前記潤滑油塗布手段に潤滑油を供給する潤滑制
    御手段と； を備えることを特徴とするロール間潤滑油供給システ
    ム。