JPS5916848B2 - 冷間圧延における潤滑剤供給方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、冷間圧延における潤滑剤供給方法に関する
ものである。

冷間圧延機において、ロールとストリフプの接触面にお
ける摩擦を減少せしめ、低い圧下刃や少ない圧延動力に
よる圧延を可能にすると共に製品の表面仕上がりを良好
にし、さらに摩擦熱および変形熱を取り除くことなど圧
延潤滑剤の果す役割は、非常に重要である。

上記のように極めて重要な潤滑剤は、圧延油と水とを乳
化液（エマルジョン）の状態にしたもので形成されてい
る。

前記圧延油としては、潤滑性能が良好なパーム油または
牛脂等の動植物油ベースのものが通常用いられている。

このような潤滑剤を圧延機に供給する方法としては、従
来第１図及び第２図にその概略説明図で示されるような
方法があった。

すなわち、第１図は、通常直接噴射方式（Ｄｉｒｅｃｔ
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ。

略称Ｄ−Ａ方式）と呼ばれているものである。

（以後Ｄ−Ａ方式と称す。

）一方、第２図は、循環方式（Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉ
ｏｎ、略称Ｒ−Ｃ方式）と呼ばれているものである。

（以後Ｒ−Ｃ方式と称す。

）以下、これ等の方式について説明する。第１図におい
て、１は、５スタンドのタンデム圧延機である。

２は、図中矢印方向に進行する鋼板である。

圧延機に潤滑剤を供給する方法（一般に、クーラントシ
ステムと呼ばれている。

）は一般に、前記圧延機１のスタンドの下、つまり地下
に設けられている。

３は、温水タンクで給水用配管４で給水され、通常約５
０ｍ’程度の容量をもっている。

５は、圧延油の貯留タンクで約１０ｉ程度の容量をもっ
ている。

前記温水タンク３の中の温水は、ストレーナ−８を介し
て水用ポンプ６により、また貯留タンク５の中の油は、
ストレーナ−９を介して油側ポンプ７により送られる。

そしてこれらの流量は圧延の条件によって所望の油脂分
濃度になるように比率制御される。

前記水用ポンプ６と油側ポンプ７のポンプ出側配管は連
結されており、この為、所望の濃度の潤滑剤エマルジョ
ンの形となって攪拌タンク１０に供給される。

１１は、攪拌機であり、前記攪拌タンク１０によって油
脂分と水分とが分離するのを防ぐためのものである。

前記攪拌タンク１０の容量は、通常約１０ｒｒ？程度で
あり、小容量であるため、この攪拌状態は良く問題はな
い。

前記攪拌タンク１０の中の潤滑剤エマルジョンはストレ
ーナ−１２およびクーラントポンプ１３を介して主配管
１４により圧延機１に供給される。

そして、前記主配管１４から分岐配管１５を介して各ス
タンドのスプレィ用ノズル１６に潤滑剤が供給されるよ
うになっている。

なお、圧延機１の各スタンドにスプレィされろ潤滑剤の
流量は、全体で約７〜１０−７分、主配管内圧力は約１
０Ｋｙ／ｃｒｎｚノズルヘンダー圧力は約３〜５Ｋｇ／
ｃｍである。

このようにして各ロールスタンドにスプレィされた潤滑
剤は、スタンド直下にあるピント１７に流下し、さらに
戻り配管１８を通ってスキミングタンク１９に溜められ
る。

前記スキばングタンク１９の容量は、約５０１ｒ？程度
で、ここで使用後の潤滑剤は静置され、前記スキミング
タンク１９上層には、分離浮上した油脂分が形成され、
前記タンク１９に形成されたセキ２０によるスキミング
操作により油脂分のみが配管２１により図示されていな
いが油脂の処理場（通常乾燥してから焼却する。

）へ送られろ。また、前記スキミングタンク１９の下層
に残った水分中にもポンプ、ノズル、圧延時のロールと
鋼板による等の機械的攪拌効果により容易に分離しない
油分微粒子が約１．０％〜０．５係程度残留しているの
で、この水も単に排水として流すことは公害防止対策上
好ましくない。

従って、配管２２によって廃水処理設備（図示せず）に
送られる。

以上説明したものが、潤滑剤を水系統、圧延油系統と夫
々別々に送り、一度使用した潤滑剤は捨て去る、いわゆ
るＤ−Ａ方式である。

次に、Ｒ−Ｃ方式のクーラントシステムを第２図に従っ
て説明する。

第２図において、第１図と同一番号は同一物を示す。

このＲ−Ｃ方式での潤滑剤はクリーンタンク２３により
所望の濃度に攪拌される。

前記クリーンタンク２３の容量は、約５０ｒｒ？〜１０
．Ｏｙｒ？程度であり、大容量のため攪拌機１１も通常
３〜６基程度設置されている。

この潤滑剤エマルジョンが、ストレーナ−１２、クーラ
ントポンプ１３、クーラー２５、主配管１４及び分岐配
管１６を介してスプレィ用ノズル１６から圧延機１の各
スタンドにスプレィされる。

圧延機１にスプレィされた潤滑剤は、ピント１７から戻
り配管１８を経てダーティタンク２４に戻される。

前記ダーティタンク２４の容量はクリーンタンク２３の
１／１０〜１／３程度で攪拌機１１を備えている。

前記ダーティタンク２４内の使用された潤滑剤は、スト
レーナ−２６を介して再びクリーンタンク２３に戻ろよ
うになっている。

つまり潤滑剤は蒸発分や鋼板２に付着して持ち去られる
分取外は閉じた循環系の中で循環再使用されるのである
。

従って、繰り返し使用に伴ない潤滑剤中の油分が酸化、
重合したりして変化し、圧延性能が劣化するので適時に
ダーティタンク２４によってスキばング操作を行ない廃
油タンク４９に排出されろ。

前記クーラー２５は、Ｒ・Ｃ方式では多数の冷延コイル
を次次に圧延して行（に伴ない変形熱、摩擦熱が潤滑剤
に吸収されてその温度が変化（上昇）するので、これを
防止するか、またはコントロールし常時に一定の圧延条
件を保つ働きをするものである。

次に、上記Ｄ−Ａ方式とＲ−Ｃ方式を比較しながら両者
の問題点について述べろ。

Ｄ−Ａ方式においては、 （１）圧延油および水の使用量が多く、圧延油原単位、
氷原単位が大きい。

（２）廃油、廃水の排出量が多く、廃油処理のための設
備を大型にする必要があるので、廃油処理コストが犬と
なる。

一方、濃度、温度、潤滑剤中の油脂分の分散状態等が常
に一定であるので圧延操業上のトラブルが少ないという
利点がある。

これに対してＲＣ方式では、循環使用のため圧延油と水
との原単位が小さく、Ｄ−Ａ方式の約１１５〜１／１０
であり、また廃水、廃油の排出量はＤ−Ａ方式に比べて
１１５００〜１／１０００と極めて少ないという利点が
ある。

このため現在、冷間圧延設備ではＲ−Ｃ方式を一般に採
用している。

しかし、以下のような問題がある。

（１）クリーンタンクが大容量であるため、このタンク
内の濃度を均一に保つことが難かしく、タンク内に濃度
分布が生じ易い。

従って、圧延機に供給される潤滑剤の油分濃度が変動し
やすく、圧延機での潤滑条件が変化しやすい。

このため、表面疵（焼き付きキズ）が発生したり、チャ
タリング（圧延機の異常振動）が起きたり、甚だしい時
は鋼板の破断に至り、安定な圧延操業が難かしい。

（２）潤滑剤の循環作用に伴なう経時変化、すなわち、
圧延油の変質、劣化、エマルジョンの分散状態の変化の
ため一定の潤滑条件を保持するのが難かしい。

従って、（１）と同様な圧延操業上の困難さが有る。

つまり、Ｒ−Ｃ方法は圧延油原単位が小さく廃油の排出
量が少ないという利点がある反面、圧延操業上の潤滑剤
の管理が難かしいという欠点がある。

この発明は、上記従来の潤滑剤供給方法の問題点を解決
し、利点はそのままとする潤滑剤供給方法を提供するも
のであって、一度使用された潤滑剤を油水分離装置に送
り、前記油水分離装置にて前記潤滑剤を水と油滴り比重
差によって油脂分と低濃度のエマルジョンとに分離し、
前記油脂分と低濃度のエマルジョンとを別々のポンプに
よって所望のエマルジョン濃度となるような流量比で潤
滑剤供給用の主配管に送り、再度圧延機に供給すること
に特徴を有する。

この発明を実施例により図面とともに説明する。

第３図は、この発明の実施例の概略説明図である。

図中、第１図及び第２図と同一番号は同一物を示す。

図面において、２７は、温水タンク、２８は油タンクで
あり、共に攪拌機１１を備えている。

前記温水タンク及び油タンク２Ｔ及び２８は共に液面計
２９．４６と連動するオンオフの遠隔操作弁３０．４７
を備え、前記両タンク内の液位が一定値以下にならない
ように制御されるようになっている。

３１及び３２は、このための給水配管及び給油配管であ
る。

前記温水タンク２７からは、ストレーナ−８、水用ポン
プ６、流量調節弁３４を経て、主配管１４に水が供給さ
れ、一方、油タンク２８からは、ストレーナ−９、油側
ポンプ７及び流量調節弁４８を経て、主配管１４に圧延
油が供給されるようになっている。

前記主配管１４の中で、潤滑剤がエマルジョン状態にな
っているのは、第１図のＤ−Ａ方式の場合と同様である
。

前記主配管１４には油脂分用配管３３が装備されていて
、この指示値と所望の濃度設定値とを比較することによ
って、水および圧延油分の流量調節弁３４．４８を作動
させ、主配管１４中の潤滑剤の油脂分濃度を自動制御す
るようになっている。

２５は、クーラー、１５は、各スタンド毎への分岐配管
、１６は、スプレィノズル、１Ｔはピント、１８は、ピ
ント１７に流下したスプレィ後の潤滑剤を集める戻り配
管である。

圧延機１の各スタンドに供給された潤滑剤は、前記戻り
配管１８を通り油水分離装置３５に入り、ここで油脂分
と水分とに分離された後、油脂分用配管３７および水分
用配管３６を通って、それぞれ油タンク２８、温水タン
ク２７に戻るようになっている。

すなわち、この発明の潤滑剤供給方法は前述したＲ−Ｃ
方式と同様に全体の閉じた系を水分と圧延油分がエマル
ジョン状態になったり、別々の単一の相になったりして
循環再使用するものである。

前記油水分離装置３５の詳細図が第４図に示されている
。

図示されるように、この油水分離装置３５には、可動部
分が無く単に油滴粒子と水との比重差により浮上分離す
る作用を利用して、油と水との分離を行なうものでその
構造は極めて簡単である。

図において、４０はセキである。４１は、最終分離槽で
油脂分用配管３７の取付部分４２のところもセキになっ
ている。

４３は、油水分離装置３５の最終区画部分で、前記最終
区画部分４３の底部と最終分離槽４１の底部とは、導通
管４４によって連結されている。

このため、前記最終区画部分４３の水位と最終分離槽４
１の水位は常に等しく保たれる。

４５は油脂分粒子の浮上分離を容易ならしめろための整
流板である。

なお、図中、液の流れの方向を矢印で示し、また、循環
状態（戻り配管１８から水分用配管３６に向う流が存在
する場合）と、圧延機１が休止中で潤滑剤の循環が行な
われていないときの水位がそれぞれ実線と点線で示され
ている。

油水分離装置３５は、上記のように構成されているので
、潤滑剤循環状態における最終区画部分４３の水位より
も取付部分４２のセキの高さを若干高（しておけば、油
脂分用配管３７からは常に油脂分のみが流れることとな
り油水の分離が行なえることになる。

上記説明では、温水タンク２７、水分用配管３６等の系
統を流れる流体には、あたかも不純物や油脂分の微粒子
が含まれないような印象をあたえるが、実際にはそうで
はな（前記系統には不純物や油脂分の微粒子が含まれて
いる。

この不純物のうち浮上分離しやすいものは、後述するよ
うに、温水タンク２Ｔに設けられたベルトスキマー３８
によって除去される。

第５図には、実際の圧延機に供給されている潤滑剤の油
脂分用配管の浮上分離特性が示されている。

また、この図は、Ｒ−Ｃ方式のクーラントシステム中の
クリーンタンク（第２図において番号２３で示す）また
はダーティタンク（第２図において番号２４で示す）に
て測定したもので、横軸の時間軸上のＡ点において攪拌
機１１を一斉に停止した時のタンク下層における潤滑剤
の濃度の時間的な変化状況を測定したものである。

すなわち、強制攪拌により約４．７チ程度の油脂分濃度
をもった潤滑剤が攪拌機を停止したことによって静止状
態となり、油脂分粒子が浮上分離するためにタンクの下
層濃度が次第に低下していく過程を示したものである。

更に、第５図は、容量約８０？７１′のタンクにおいて
、タンク液位１５００ｍの時のタンク底より５００ｒｒ
ａｎの高さにおいて前述の油脂分濃度計を用いて測定し
た例である。

図から明らかなように、静置後約３分で一定の濃度に落
ち着き、その後は図示されていないが１〜２時間時間数
置しても大きな変化は見られない。

この長時間放置後の濃度をＣ８％、分離浮上する油脂分
濃度をＣ’ ％として示されている。

前記Ｃ８係の濃度は、機械的攪拌および浮化剤（通常圧
延油中に添加されている。

）によって、概略１０μｍ以下の微小な油滴となって存
在している油分によるものであり、ブラウン運動や分子
間の作用力によって水中に乳化状態となっている。

これに対して前記Ｃ’ ％は、粒子径が比較的太きいた
め、重力による浮力の方が強く、液面近傍に浮上分離し
て油膜を形成するものである。

エマルジョン状の潤滑剤の挙動が、上記のようなもので
ある限り、第４図に示されるような油水の比重差による
油滴の浮上刃を利用した構造の油水分離装置では、ｃ。

係の分の油脂分粒子の分離は不可能であることが明らか
である。

つまり、上記実施例で示した油水分離装置３５の水分と
は、第５図の００％の油脂分を含んだ極めて安全な低濃
度のエマルジョンである。

通常ｃｏ％としては、０．５〜１．５％程度であり、Ｃ
’ ％としては、４．５％〜３．５％程度で使用される
。

以上説明したように、この発明の実施例は潤滑剤を循環
使用するものであるが、圧延機からの戻ってきた潤滑剤
を、浮上分離する油脂分（Ｃ’％）と分離しない低濃度
の安定なエマルジョン（０８％）に分離し、夫々別々の
系統から再び潤滑剤として圧延機に供給するものである
。

なお、前記油水分離装置３５において分離しきれなかっ
た浮上分離しやすい油脂分が温水タンク２７の上面に滞
留することがあるので、これを防止するためにベルトス
キマー３８とスカムタンク３９を設けである。

また、前述したように、油水の分散状態の経時変化は第
５図中のＣ８係が圧延の進行に伴なって徐々に上昇する
現象であるが、その変化の程度は５時間位の連続的な圧
延サイクル中でｃｏの値として約０．４〜０．８ ％程
度であり、この意味からも圧延機へ供給する潤滑剤の濃
度を油脂分濃度計３３で監視し、濃度の自動制御系を構
成しておくことが望ましい。

しかし、前記制御系は必要不可欠のものではなく、適時
サンプリング式の濃度測定（化学分析的な方法が一般的
である）を行ない、所望の濃度に手動調節しても良いこ
とは勿論である。

最後に、上記実施例において使用した各種装置の形態に
ついて説明する。

まず油水分離装置３５としては、２．Ｏｍｊｌ）Ｘ ３
．５ ｍｆＪ×７．０７？Ｚ（Ｌ）、容量４０ｍ３のも
のを２基並列使用、水分用配管３６としては、直径２０
インチ、油脂分用配管３７としては直径１６インチの鋼
管を使用し、温水タンク２７は容量４５７Ｆ！’、油タ
ンク２８は容量１５ｉの鋼製タンクを使用した。

攪拌機１１としては、１５ＫＷの動力モータを備えたタ
ービン型攪拌機を使用した。

これは、Ｒ−Ｃ方式のダーティタンクやクリーンタンク
に比しタンクの容量が小さいと共に機能の面からも強力
な攪拌の必要は無く、すなわち、タンク内の温度分布を
均一にする程度で良いからである。

また、主配管１４としては、直径１８インチの鋼管を使
い、水用ポンプ６としては流量約１０．ＯＴ／ｍｉｎ、
吐出圧１２Ｋｐ／ｃｉの渦巻ポンプを使い、油側ポンプ
７としては、流量約６００ｔ／ｍ１ｎｓ吐出圧１５Ｋｇ
／ｃｄのギヤーポンプを使用した。

そして、潤滑剤の総流量は約１０．０ Ｔ／ｍ１ｎｓで
あり、スプレィ用ノズル１６のヘンダー圧力は、５Ｋｇ
／ｃｄである。

このような各種装置を使用した上記実施例において、油
水分離装置３５における潤滑剤の滞留時間は約８分間で
あり、第５図からも明らかなように油水の分離が満足に
行われたことがわかる。

以上説明したように、この発明によれば、所望の潤滑剤
濃度に容易に制御でき、圧延操業上のトラブルが少ない
とい５Ｄ−Ａ方式の利点と、循環使用のため圧延油およ
び水の原単位が小さく廃油、廃水の排出量が少ないとい
５Ｒ−Ｃ方式の利点を合せ持つことができ、かつ両者の
欠点を解決できる理想的な圧延操業が行なえる。

すなわち、クーラント状態の不安定に起因する鋼板表面
欠陥の発生率、つまり、Ｆ−Ｐまたはヒートマークと呼
ばれる油膜の破断によるロールと材料間の金属接触によ
るキズの発生率が、１５回／月であったものが、７〜８
回／月と半減し、これに要する補修費用が大巾に削減で
きた。

また、最高ラインスピードが１５５０ ｍ／ｍｉｎから
１７ ｏ Ｏｍ／ｍｉｎ程度に向上し、生産性が向上し
た等産業上極めて有用な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、従来の潤滑剤供給方法の概略説明
図、第３図は、この発明の実施例の概略説明図、第４図
は、同実施例の油水分離装置の詳細図、第５図は、タン
ク内の潤滑剤にお（・て、静置後の経過時間とエマルジ
ョン濃度との関係を示す図である。 図面において、１・・・・・・圧延機、２・・・・・・
鋼板、３・・・・・・温水タンク、４・・・・・・給水
用配管、５・・・・・・貯留タンク、６・・・・・・水
用ポンプ、７・・・・・・油側ポンプ、８・・・・・・
ストレーナ−１９・・・・・・ストレーナ−１１０・・
・・・・攪拌タンク、１１・・・・・・攪拌機、１２・
・・・・・ストレーナ−１１３・・・・・・クーラント
ポンプ、１４・・・・・・主配管、１５・・・・・・分
岐配管、１６・・・・・・スプレィ用ノズル、１１・・
・・・・ピント、１８・・・・・・戻り配管、１９・・
・・・・スキばングタンク、２０・・・・・・セキ、２
１・・・・・・配管、２２・・・・・・配管、２３・・
・・・・クリーンタンク、２４・・・・・・ダーティタ
ンク、２５・・・・・・クーラー、２６・・・・・・ス
トレーナ−１２１・・・・・・温水タンク、２８・・・
・・・油タンク、２９・・・・・・液面計、３０・・・
・・・遠隔操作弁、３１・・・・・・給水配管、３２・
・・・・・給油配管、３３・・・・・・油脂分用配管、
３４・・・・・・流量調節弁、３５・・・・・・油水分
離装置、３６・・・・・・水分用配管、３７・・・・・
・油脂分用配管、３８・・・・・・ベルトスキマー、３
９・・・・・・スカムタンク、４０・・・・・・セキ、
４１・・・・・・最終分離槽、４２・・・・・・３７の
取付部分、４３・・・・・・最終区画部分、４４・・・
・・・導通管、４５・・・・・・整流板、４６・・・・
・・液面計、４７・・・・・・遠隔操作弁、４８・・・
・・・流量調節弁、４９・・・・・・廃油タンク。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 一度使用された潤滑剤を油水分離装置に送り、前記
   油水分離装置にて前記潤滑剤を水と油滴の比重差によっ
   て油脂分と低濃度のエマルジョンとに分離し、前記油脂
   分と低濃度のエマルジョンとを別々のポンプによって所
   望のエマルジョン濃度となるような流量比で潤滑剤供給
   用の主配管に送り、再度圧延機に供給することを特徴と
   する冷間圧延における潤滑剤供給方法。