JPS5827008B2 - 直接使用圧延油の供給方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ダブルレデューシングミルに使用される直接
使用圧延油の供給方法及び装置に係り、特に、小粒径化
されたエマルジョンを有する圧延油を供給しても、ダブ
ルレジユース圧延材の圧延性が低下することのない、直
接使用圧延油の供給方法及び装置に関する。

尚、ここでダブルレデューシングとは、冷延鋼板を焼き
なました後、用途に応じて加工性、硬度、強度を調整す
るため調質圧延を行うわけであるが、調質圧延で得られ
る硬変以上の硬変にしたい場合に焼鈍後の銅帯に対して
行われる２回目の冷間圧延をいう。

近年、製鑵コストを下げるために、製鑵素材としてます
ます厚みの薄いダブルレジユースブリキやダブルレジユ
ースクロムメッキ鋼板の生産量が増加している。

これは普通ブリキ材の調質圧延の代わりに圧下率１０〜
５０％の冷間圧延を行ない、板厚を普通ブリキの約２／
３に薄めると同時に、板に所定の硬度、例えば７３〜８
０ＨＲ３０Ｔ、抗張力、例えば５６〜７０ Ｋｙ／ｖｍ
２を与えようとするものである。

このダブルレジユース圧延材においては、前記強度を与
えるため焼鈍後２回目の冷間圧延が施されるが、その後
の調質圧延は行なわれないため、２回目の冷間圧延で、
要求される表面品質を同時に実現しなければならない。

従って、焼鈍後の冷間圧延における圧延油の使用方法と
しては、乳化しにくい油脂又はストレートの鉱油を、圧
延潤滑に必要なロール間隙に供給すると共に使用後はそ
のまま排出し、一方ロール冷却のため大量の水を使用す
る、直接使用方式が採用される場合が多い。

これは、安定又は準安定エマルジョンを大量に板とロー
ルに循環供給し、圧延潤滑と同時にロール冷却をも行な
わせる循環使用方式に比べ、圧延油の汚れや異物混入に
よる傷或いは表面不良が発生しにくいが、圧延後の成品
表面に白い斑点状の模様が発生する、モトリングと呼ば
れる特翁の表面欠陥が発生しやすいという問題がある。

このモトリングを抑制するべく、従来は、圧延油の油性
向上、濡れ性の向上による圧延材表面のオイルピットの
均一化、出側クーラントの入側への飛散防止、出側水切
りの徹底、各スタンドへの圧下率配分の最適化といった
対策が取られているが、いずれもモトリングを完全に抑
制するには不十分であった。

これに対し、発明者等が提案する、圧延油のエマルジョ
ン粒径を小さくする方法は、＊＊このモトリングを抑制
するに有効である。

発明者等の実験によれば、例えば、特定の表面グレード
を有するダブルレジユース圧延材を得るには、例えば、
次式で定義されるエマルジョン粒径分布を示す指数ＥＤ
Ｐ Ｉ （Ｅｍｕｌｓｉｏｎ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏ
ｎＰｒｏｆｉｌｅ Ｉｎｄｅｘの略）（５μｍ）で１．
０〜１７．０の範囲に圧延油のエマルジョン粒径分布を
調整することによって、モｌ−ＩＪソング抑制可能であ
る。

一方、一般に、圧延油のエマルジョン粒径を小さくする
ほど圧延圧力が増大し、新たな表面欠陥を発生したり、
形状不良を招く等、著しく圧延作業性が悪化するという
問題がある。

第１図に、エマルジョン粒径を変えた時の圧延速度と圧
下刃の関係を示す。

図において、破線Ａは、乳化剤を１．５重量俤含み、Ｅ
ＤＰＩ（５μｍ）が３３．３である、エマルジョン粒径
の大きい圧延油を、供給圧力２．３ ｍ／ｃｆｌＧ、板
面衝突速度１８ｍ／秒で供給した時の状態を示し、実線
Ｂは、乳化剤を２．５重量％含み、ＥＤＰＩ（５μｒｎ
）が１２．８である、エマルジョン粒径の小さい圧延油
を、供給圧力２．３ ｋｇ／ｉＧ、板面衝突速度１８ｍ
／秒で供給したときの状態を示す。

図から明らかなとおり、エマルジョンを小粒径化した時
は、圧延荷重が犬となっており、エマルジョンの小粒径
化による表面品質向上と、圧延作業性は相矛盾すること
がわかる。

更に、圧延圧力は、単位板面積当りの圧延油の付着量と
密接な関係があり、付着量が不足すると著しい圧下刃の
増大を招くことが知られている。

特にこの圧延油の付着量不足は、圧延速度が高速になっ
た場合に発生することが多く、従来のような、圧延速度
に伴なって圧延油供給圧力が徐々に増加する供給方法で
は、圧延材速度が上昇した場合、著しい圧下力増大を来
たし、圧延作業が殆んど不可能となるという問題もあっ
た。

本発明は、前記従来の欠点を解消するべくなされたもの
で、圧延油中のエマルジョンを小粒径化しても圧延性を
低下させることなく、従って、表面品質の優れたダブル
レジユース圧延材を容易に得ることができる直接使用圧
延油の供給方法及び装置を提供することを目的とする。

本発明は、ダブルレジューシングミルに使用される直接
使用圧延油の供給方法において、圧延油の供給圧力を、
圧延速度が小である時は、エマルジョンをプレートアウ
トさせるのに必要な一定小圧力とし、圧延速度が大であ
る時は、圧延速度の２乗に比例して増大するようにして
、前記目的を達成したものである。

尚、プレートアウトとは、乳化した圧延油では界面活性
剤の親水基と親油基が水と油脂を結合しているために油
粒子の表面に強固な水膜が形成されているが、この油粒
子の表面に形成されている水膜が破れて油粒子が鋼板表
面や圧延ロール表面に接触し、かつ付着する現象をいう
。

又、前記方法を実施する装置として、直接使用圧延油を
ポンプでダブルレジユース圧延材に供給する直接使用圧
延油の供給装置において、圧延速度を検知する速度検知
手段と、ポンプ圧力の最低値設定手段と、ポンプ圧力の
２乗特性設定手段と、前記速度検知手段で検知された圧
延速度が一定値以下の時は、前記最低値設定手段で設定
された一定ポンプ圧力を出力し、圧延速度が一定値以上
の時は、前記２乗特性設定手段で設定された２乗特性を
有するポンプ圧力を出力する関数発生器と、該関数発生
器出力によりポンプを制御するポンプ制御手段と、ポン
プ出側に配設された圧延油圧力検知手段と、を備え、圧
力検知手段で検知された圧延油のポンプ出側圧力をポン
プ制御手段に負帰還するようにしたものである。

以下本発明の詳細な説明する。

一般に冷間圧延に使用される圧延油は水と混合して乳化
された状態で使われる。

通常は親水基と親油基を持った界面活性剤（乳化剤）を
ごく少量添加することによって、水の中に油粒子を安定
に溶込ませ、所謂オイルインウォータ形エマルジョンと
して圧延機に供給される。

このオイルインウォータ形エマルジョンの圧延油の潤滑
作用機構は、エマルジョンが圧延材表面にスプレーノズ
ルにより噴射され、衝突し、板面でエマルジョンが崩壊
し、内部の油が板面に付着しくこの過程はプレートアウ
トという言葉で一般的に表現される）、板面に強固に吸
着し、一部ロールと板のなす楔形領域での動水力学的な
引込み効果をも受けながら、ロールバイト内へ噛込まれ
、ロールと板の金属接触していない領域を形成し、油の
圧力による粘性増大と小さい剪断抵抗により、ロールと
圧延材間の潤滑を行なうものである。

従って、いかなる潤滑性の優れた圧延油も、まず、エマ
ルジョンが崩壊しプレートアウトすることがその機能を
発揮するための前提条件となる。

エマルジョンがプレートアウトしない場合は、エマルジ
ョンが鋼板表面に付着することなく流失してしまい、著
しく潤滑能力が低下してしまう。

発明者等は、エマルジョンのプレートアウト性について
研究した結果、エマルジョンがノズルから噴出されて鋼
板表面に衝突するとき、その運動エネルギがエマルジョ
ン表面積拡大に費され、それに伴って、エマルジョンの
表面積拡大分だけ表面張力が増大し、エマルジョンの表
面積をもとに戻そうとする収縮力が発生するが、拡大力
が収縮力を上まっている間に、エマルジョン表面積があ
る限界値を越える時、エマルジョンの崩壊が起こるもの
と考えた。

エマルジョンの拡大エネルギｆ及び収縮エネルギｇはそ
れぞれ次の（２）、（３）式で表わされる。

ここで、ｍは１ｄの水の単分子層の質量（ｇ／ｄ）、Ｓ
はエマルジョン表面ｍ （ｆｆ１） 、ｕはエマルシＢ
７ 衝突速Ｗ （ｃｍ／ Ｓ ” ）、Ｒはエマルジ
ョン半径（ＣｒｒＬ）、ｈはエマルジョンの衝突開始後
エマルジョンの変形した量（ＣｒｒＬ）、△Ｓは衝突が
ｈ（ｃ１′ｆ１．）進行した時のエマルジョン表面積の
増分（７）、δは衝突後の板面の油膜厚さくＣ７７Ｌ）
、γ０は水の表面張力（ｄｙｎｓ ／ｃｒｆＬ）である
。

前記（２）式、（３）式から、エマルジョン衝突速度１
が次式の関係 を満足する場合は、／＞ｇなる範囲が存在するが、前記
（４）式の関係を満足しない場合にはＯ＜ｈ＜２Ｒの間
では、必ず／＜ｇとなり、エマルジョンの崩壊は起こり
得ない。

従って、ある粒径のエマルジョンをプレートアウトさせ
るには、エマルジョンの衝突速度Ｕを前記（４）式で定
まる一定値以上にしなければならない。

この衝突速度Ｕはノズルの条件が一定であれば、その時
に使用される圧延油の乳化状態によって決まる。

従って、エマルジョン粒径に対応して、ノズルの噴射速
度、即ち圧延油供給圧力を一定値以上にする必要がある
。

更に、圧延速度にかかわりなく、良好な潤滑状態を得る
ためには、あらゆる圧延速度において、板面の単位面積
当りのプレートアウトしたエマルジョン量を一定にする
必要がある。

即ち、ノズルの流量Ｑと、圧延油の供給圧力Ｐの間には
、次式の関係が成立する。

ここで０１ は定数である。

従って、単位面積当りに供給されるエマルジョン量を一
定にするには、次式の関係から、圧延油の供給圧力を圧
延速度の２乗に比例するように制御すれば良いことがわ
かる。

ここで０２、Ｃは定数、Ｗは板幅、■は圧延速度である
。

圧延油の供給圧力の圧延速度依存性を変えた時の圧延速
度と圧延圧力の関係を第２図に示す。

図において、実線Ｃは、従来の、圧延速度に応じて圧延
油供給圧力が徐々に上昇する方式の場合を示すものであ
り、実線りは、圧延油供給圧力を圧延速１５５０ｍ／分
以上の領域で圧延速度の２乗に比例して増大させる方式
の場合を示すものである。

図から明らかなとおり、圧延油供給圧力を圧延速度の２
乗に比例させた場合においては、圧延速度が犬となって
も圧延圧力があまり上昇していないことがわかる。

以上の原理から明らかなとおり、直接使用圧延油の供給
圧力を、圧延速度が小である時は、モトリングを発生さ
せないために小粒径化したエマルジョンをプレートアウ
トさせるに必要な一定小圧力とし、圧延速度が犬である
時は、単位板面積尚りの給油量を一定とするように、圧
延速度の２乗に比例して増大するようにすれば良いこと
がわかる。

第３図に、本発明に係る直接使用圧延油の供給方法にお
ける圧延油の供給特性を示す。

図において、実線Ｅは、本発明に係る圧延油供給特性で
あり、圧延速区約５５０ｍ／分以下においては、前記（
４）式で定まる最低衝突遠吠を確保するべく、供給圧力
が２．０”／、Ｇの一定値となっているのに対し、圧延
速度が約５５０ ｍ／分以上になった場合には、２乗特
性を有していることがわかる。

この時の流量特性は図に１点鎖線Ｆで示すごとくとなり
、圧延速Ｗ ５５０ ｍ／分以上では流量が圧延速度に
比例していることがわかる。

これに対し、比較のため示した従来の圧延油供給特性は
実線Ｇで示すごとくであり、この時の流量特性は１点鎖
線Ｈで示すごとくなっている。

前記第３図の実線Ｅのような、本発明に係る圧延油供給
特性のもとに圧延した場合の、圧延速度と圧延圧力の関
係は、第２図に実線りで示すごとくであり、従来の方式
による圧延特性（第２図の実線Ｃ）に比べ、高速域にお
ける圧延圧力が著しく軽減されていることがわかる。

なお、第２図においては、低速域では逆に圧延力が増加
しているが、これは、給油量が従来よりも低下するよう
に設定されているためであり、このため、低速から高速
までの圧延力の変化が従来より著しく少なくなり、圧延
作業性が極めて良好にされている。

以下本発明に係る直接使用圧延油の供給装置の実施例を
、第４図を参照して、詳細に説明する。

本実施例は、第４図に示すごとく、４重３スタンドタン
デム圧延機からなるダブルレジューシングミルの第２ス
タンドに供給する直接使用圧延油の供給装置に本発明を
適用したもので、水と圧延油を混合して圧延油をエマル
ジョン化するためのアジテータ１２が配設されたミキシ
ングタンク１０と、エマルジョン化された圧延油を圧延
機に供給するための、モータ１６で駆動される給油ポン
プ１４と、該給油ポンプ１４で昇圧された圧延油をダブ
ルレジユース圧延材１８の表面に直接散布するためのノ
ズル２０と、を有する従来の直接使用圧延油供給装置に
、圧延油圧力制御装置４０を付加したものである。

図において、２２はペイオフリール、２４はテンション
ロール、２６は第１スタンド、２８は第２スタンド、３
０は第３スタンド、３２はテンションリール、３４は、
第２スタンド２８にダブルレジユース圧延材１８冷却用
のクーラントを送給する給水ポンプ、３６は、第２スタ
ンド２８のロールを駆動するためのミルモータ、である
。

前記圧延油圧力制御装置４０は、ミルモータ３６の回転
数を検出し、圧延速度に応じた電圧信号を得るためのパ
イロット・ジェネレータ４２と、ポンプ圧力の最低値に
１の設定機構４４と、ポンプ圧力の２乗特性のゲインに
２の設定機構４６と、圧延速度が一定値、例えば５５０
ｍ／分、以下の時、前記最低値設定機構で設定された一
定ポンプ圧力に１ を出力し、圧延速度が前記一定値以
上の時、前記２乗特性設定機構で設定されたゲインに２
の２乗特性を有するポンプ圧力を出力する関数発生器４
８と、給油ポンプ１４を駆動するモータ１６を制御する
ポンプ制御装置５０と、ポンプ１４の出側圧力を検出す
る圧力発信器５２と、を備え、該圧力発信器５２で検知
された圧延油圧力がポンプ制御装置５０に負帰還するよ
うにされている。

以下、作用を説明する。

まず、第２スタンド２８のロールを駆動するミルモータ
３６に配設されたパイロット・ジェネレータ４２により
検出される圧延速ｔＪｊｖが一定値、例えば５５０ｍ／
分以下である場合には、関数発生器４８は、最低値設定
機構４４で設定された最低圧力に１ をポンプ制御装置
５０に出力し、モータ１６の回転数が制御され、給油ポ
ンプ１４は一定圧力に１ で圧延油をノズル２０からダ
ブルレジユース圧延材１８に散布する。

この給油ポンプ１４の出側圧力は、圧力発信器５２で監
初されており、ポンプ等の圧力損失があっても、ポンプ
出側圧力が設定値と等しくなるよう圧力発信器５２を利
用して負帰還制御されている。

パイロット・ジェネレータ４２で検知される圧延速度ｖ
が５５０ｍ／分以上となると、関数発生器４３は、２乗
特性設定機構４６で設定された２乗特性（ゲインに２）
に従ったポンプ圧力をポンプ制御装置５０に出力する。

するとポンプ制御装置５０は、該信号に応じてモータ１
６を制御し、給油ポンプ１４は、圧延速度の２乗に比例
した圧力＊＊で圧延油をノズル２０に供給する。

この時においても、ポンプ出側圧力は圧力発信器５２で
監視されており、関数発生器４８で設定した値と一致す
るよう負帰還制御されている。

前記最低値設定機構４４で設定する最低圧力は、前記（
４）式で計算される必要最小衝突速度に応じて決定され
、例えば、エマルジョン粒径が、それそえ２．２μｍ、
５．０μｍの時には、第１表に示すごとく、それぞれ２
．０ｍイーＧ、１．０ツ油Ｇとすることができる。

本実施例においては、圧延油圧力制御装置に、最低値設
定機構及び２乗特性設定機構を設けているので、圧延状
況に応じて、圧延油の供給特性を容易に変更することが
可能である。

又、本実施例においては、給油ポンプの出側圧力をポン
プ制御装置に負帰還するようにしているため、圧力損失
等があっても、正確な給油圧力を得ることができる。

なお、給油ポンプ１４を駆動するモータの回転速塵を電
機子電圧で調節する場合は、電圧と回転数が比例し、更
に、ポンプ自身が回転数と圧力の平方根が比例するもの
であれば、この負帰還は省略することも可能である。

なお、前記実施例においては、圧延油の供給圧力が、５
５０ｍ／分以上で２乗特性を廟するようにされていたが
、この圧延油の供給特性を変える圧延速度は５５０ｍ／
分に限定されず、圧延材等に応じて使用されるエマルジ
ョン直径により決まる最低圧力の必要値と第３図の実線
Ｅの交点で決まる速度に適宜変更可能である。

以上説明したとおり、本発明は、ダブルレジューシング
ミルに使用される直接使用圧延油の供給方法において、
圧延油の供給圧力を、圧延速度が小である時は、エマル
ジョンをプレートアウトさせるのに必要な一定小圧力と
し、圧延速度が犬である時は、圧延速度の２乗に比例し
て増大するようにしたので、圧延油のエマルジョンを小
粒径化しても、圧延性が低下することがなく、又、圧延
速度が高速化されても、圧下刃が増大することがないと
いう優れた効果を有する。

又、前記方法を実施する装置として、直接使用圧延油を
ポンプでダブルレジユース圧延材に供給する直接使用圧
延油の供給装置において、圧延速度を検知する遠吠検知
手段と、ポンプ圧力の最低値設定手段と、ポンプ圧力の
２乗特性設定手段と、前記遠吠検知手段で検知された圧
延速度が一定値以下の時は、前記最低値設定手段で設定
された一定ポンプ圧力を出力し、圧延速度が一定値以上
の時は、前記２乗特性設定手段で設定された２乗特性を
有するポンプ圧力を出力する関数発生器と、該関数発生
器出力によりポンプを制御するポンプ制御手段と、ポン
プ出側に配設された圧延油圧力検知手段と、を備え、圧
力検知手段で検知された圧延油のポンプ出側圧力を、ポ
ンプ制御手段に負帰還するようにしたので、ポンプ圧カ
ー圧延速度特性を、圧延状況に応じて容易に変更でき、
かつ、関数発生器出力に応じた圧力で直接使用圧延油を
ダブルレジユース圧延材に散布できるという優れた効果
を廟する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、直接使用圧延油のエマルジョン粒径を変えた
場合の圧延速度と圧下刃の関係を示す線図、第２図は、
直接使用圧延油の供給圧カー圧延或いは流量との関係を
示す線図、第４図は、本発明に係る直接使用圧延油の供
給装置が配設された速度特性を変えた場合の圧延速度と
圧延圧力の関係を示す線図、第３図は、圧延速度とポン
プ圧力４重３スタンドタンデム圧延機からなるダブルレ
ジューシングミルの構成を示すブロック線図である。 １０・・・・・・ミキシングタンク、１４・・・・・・
給油ポンプ、１６・・・・・・モータ、１８・・・・・
・ダブルレジユース圧延材、２０・・・・・・ノズル、
４０・・・・・・圧延油圧力制御装置、４２・・曲パイ
ロット°ジェネレータ・４４・・・・・・最低値設定機
構、４６・・・・・・２乗特性設定機構、４８・・・・
・・関数発生器、５０・・・・・・ポンプ制御装置、５
２・・・・・・圧力発信器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ダブルレデューシングミルに使用される直接使用圧
   延油の供給方法において、圧延油の供給圧力を、圧延速
   度が小である時は、エマルジョンをプレートアウトさせ
   るのに必要な一定小圧力とし、圧延速度が犬である時は
   、圧延速度の２乗に比例して増大するようにしたことを
   特徴とする直接使用圧延油の供給方法。 ２ 直接使用圧延油をポンプでダブルレジユース圧延材
   に供給する直接使用圧延油の供給装置において、圧延速
   度を検知する速度検知手段と、ポンプ圧力の最低値設定
   手段と、ポンプ圧力の２乗特性設定手段と、前記速度検
   知手段で検知された圧延速度が一定値以下の時は、前記
   最低値設定手段で設定された一定ポンプ圧力を出力し、
   圧延速度が一定値以上の時は、前記２乗特性設定手段で
   設定された２乗特性を有するポンプ圧力を出力する関数
   発生器と、該関数発生器出力によりポンプを制御するポ
   ンプ制御手段と、ポンプ出側に配設された圧延油圧力検
   知手段と、を備え、圧力検知手段で検知された、圧延油
   のポンプ出側圧力をポンプ制御手段に負帰還するように
   したことを特徴とする直接使用圧延油の供給装置。