JPS59289B2 - 黒皮鋼板の冷間圧延方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は従来の冷延鋼板の製造における熱延鋼板を酸洗
後に冷間圧延する方式の酸洗過程を省略して、熱延鋼板
をスケールがついたまま直接冷間圧延する新方式を実用
可能にするための冷延鋼板の圧延方法に関するものであ
る。

従来の冷延鋼板の製造においては、そのほとんどが熱延
鋼板を硫酸や塩酸で酸洗し、熱間仕上げ及び巻取り時に
発生したスケールをほぼ完全に除去した後に冷間圧延が
行なわれる。

しかし、この酸洗工程では、長大な設備を要し、その設
備費、さらにランニングコストが莫大となるばかりでな
く、多量に排出される廃酸の処理をしなければならない
、等の問題を内在している。

この点の解決策の１つとして、本発明者等は、酸洗工程
を省略して熱延鋼板をスケールがついたまま直接冷間圧
延する方法（以後直接冷却法と呼ぶ）について研究を重
ね、先に特開昭５２−１３４８１０号公報で提案してい
る。

その他特開昭５２−２１２４５号、同５２−２１２４６
号、同５２−５２１５７号、同５２−５２１５８号公報
でも同様の提案がなされている。

一方、直接冷延法については圧延時の剥離スケール混入
による圧延油の汚染が著しいこと、熱延スケールを酸洗
除去して冷延する場合に比べて圧延荷重が増大すること
及び圧延ロールの摩耗が増大するなどの圧延潤滑技術上
の問題がある。

従来の冷間圧延での潤滑は、乳化剤を含む油剤を熱水と
混合してエマルジョン油にして循環使用される方式が多
用される。

直接冷延法の圧延潤滑にこのエマルジョン油循環方式を
適用した場合、熱延スケールが冷間圧延時に圧縮引張応
力を受けて破砕され、更には微粉状となって大部分は鋼
板表面に残留するが、微粉スケールの一部が鋼板表面よ
り剥離して循環エマルジョン油に混入して、ロール及び
圧延機内を汚染するため好ましくない。

圧延潤滑が好適に保たれないと鋼板付着スケールが不均
一となり、ムラになる恐れもある。

熱延スケールは地鉄よりも摩擦係数が大きいため、酸洗
脱スケールして圧延する場合に比べて圧延荷重が増加す
る。

さらに、スケールの硬度が地鉄より高いため、ロールの
摩耗量が増加する。

本発明は直接圧延法における上述の問題点において、ス
ケール剥離防止、圧延荷重の軽減、ロール摩耗量の低減
を計ることを目的としている。

本発明者等は、これらの問題を解決するため直接冷延法
の圧延方法について詳細な研究をおこなった結果、一挙
に解決する方法を見い出した。

本発明の骨子は、スケールがついたままの熱延鋼板を、
エマルジョン油の替りに水を含まない潤滑油をストレー
トで供給しながら圧延する。

好ましくは使用油は循環使用する方法である。

以後、本発明では水を含まない圧延潤滑油（油単味およ
び油単味に潤滑性向上剤、防錆剤、酸化防止剤等を添加
したもの）をそのまま適用することをストレートと称し
、それに適用するための圧延潤滑油をストレート油と称
する。

熱延鋼板の表面付着スケールは、ヴスタイト（Ｗ″ｕｓ
ｔｉｔｅ）Ｆｅｄ１７グネタイト（Ｍａｇｎｅｔ ｉ
ｔｅ）Ｆｅ３０４． ヘアタイト（Ｈｅｍａｔ ｉ ｔ
ｅ） Ｆｅ２Ｏ３の３つの組成で構成される。

これらのスケール付熱延鋼板を圧下率７０％程度まで直
接冷延すると、スケールは大略０．２５〜１．０μｍの
粒径にまでこまかく砕かれる。

この細粒スケールは、水には濡れ難いが油には容易に濡
れるため、水を含むエマルジョン油よりも水を含まない
ストレート油の方が剥離が少ないことを基本原理として
いる。

すなわち、鋼板表面の細粒スケールは共存する油に濡れ
て凝集し鋼板表面に付着したままで保持される。

スケールの油に対する濡れ作用のために＊＊圧延後の鋼
板残留スケールも、エマルジョン油に比べて板巾方向、
圧延方向にわたって均一であり、ムラになることはない
。

ストレート油圧延では、鋼板と圧延ロール間隙内に十分
な油が供給されるため圧延荷重の低下とロール摩耗の低
減が達成される。

このようにストレート油圧延によって、直接冷延法に係
わる前記の問題点を解決出来る。

なお本発明の方法によって熱延スケールがついたままの
鋼板を、直接冷間圧延をおこなうと、微粉スケールで被
覆された黒色表面の鋼板が得られる。

熱延スケールは地鉄よりも可塑性が劣るため、圧延ロー
ルバイト内の圧縮及び引張応力によって破砕される。

圧延後のスケール形態は微粉状の集合体として、圧延油
と共に鋼板表面にルーズに付着している。

同時に、冷延圧下率の増大にともなう延伸効果による表
面積増加によって、鋼板表面を覆う黒色のスケール厚は
減少する。

次表は、スケール厚９μｍの熱延鋼板スケールがついた
まま、冷間圧延し、圧下率と圧延後のスケール厚を実測
したものであり、例えば７０％圧下ではスケール厚は２
．１１ｔｍと減少している。

２．１μｍというスケール厚は、微粉状スケールの集合
体による平均のスケール厚である。

更に、詳しくはスケールは地鉄より剥離分離されており
、あたかもロールでゆるく圧着された状態である。

微粉スケールを鋼板に圧着した状況であり、微粉スケー
ルを酸洗除去、又は還元性ガス雰囲気中で焼鈍して還元
除去すると、梨地加工をした冷間圧延板に類似した外観
を呈し、キズ等は全く存在しないので表面品質上は全く
問題が無い。

次に本発明の詳細な説明する。

本発明方法で用いられる圧延潤滑油は、水を混合しない
ストレート油である。

圧延油配置の基本組成は、現用の冷間圧延油と同様であ
り、例えば鉱物油、油脂、合成油の単独あるいはこれら
の混合物を基油として、潤滑性向上剤、防錆剤、酸化防
止剤等を添加することも含まれる。

潤滑性向上剤の代表例は次の通りである。

（１） 脂肪酸： 牛脂、ナタネ油等の動植物油の脂肪酸及びこれらの水素
添加脂肪酸；ラウリン酸、その他の直鎖飽和脂肪酸；オ
レイン酸、その他の不飽和脂肪酸、ダイマー酸及びトリ
マー酸のような多塩基脂肪酸；オキシ脂肪酸；アミノ脂
肪酸；イソ脂肪酸；合成脂肪酸；等が適当である。

（２）アミン： ラウリルアミン、オレイルアミン、その他の飽和又は不
飽和の脂肪族アミン；この他ベンジルアミン、ジシクロ
ヘキシルアミン等の芳香族アミン、環状アミンも使用で
きる。

さらにこれらのアミンと脂肪酸の反応で生成するアミン
の脂肪酸塩も使用できる。

（３）アルコール： ラウリルアルコール、オレイルアルコール、その他の飽
和又は不飽和の脂肪族アルコール；及びベンジルアルコ
ールのような芳香族のアルコールも使用出来る。

この他脂肪族又は環状の多価アルコールも使用出来る。

（４）モノオールの脂肪酸エステル： 密ロウ、その他の天然ワックスが適当である。

又高級−級アルコールと脂肪酸により合成したワックス
も使用できる。

（５）ポリアルキレングリコールの脂肪酸エステル：ポ
リエチレングリコール脂肪酸エステル及びポリプロピレ
ングリコール脂肪酸エステルが適当である。

（６）ネオペンチル核を有するポリオールの脂肪酸エス
テル： ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、ネオ
ペンチルグリコール、トリメチロールエタン、トリメチ
ロールプロパン等の脂肪酸部分エステル又は脂肪酸完全
エステルの単味及び２種以上の混合物が適当である。

エステル化に使用する脂肪酸としては（１）で説明した
ものが適当である。

（７）１分子中にＯＨ基を３ヶ以上有し且つネオペンチ
ル核を有しないポリオールの脂肪酸エステル ： グリセリン、ポリグリセリン、マンニトール、アンヒド
ロゾルビトール、などの脂肪酸部分エステル又は脂肪酸
飽和エステルの単味及び２種以上の混合物が適当である
。

エステル化に使用する脂肪酸としては（１）で説明した
ものが適当である。

（８）燐酸エステル： アルキル燐酸エステル、アルキルアリル燐酸エステル、
ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテルの燐酸エス
テル、ポリオキシエチレンアルキルエーテルの燐酸エス
テル、ポリオキシエチレン脂肪酸の燐酸エステル等が適
当である。

本発明で圧延油を冷間圧延中に供給する方法としては圧
延ロールにスプレー又はその他の方法で塗布する方法、
又はロールバイト部へスプレー等で塗布する方法、圧延
中にスタンド間テ直接鋼板にスプレー又はその他の方法
で塗布することも出来る。

圧延中に供給する場合には全パスでの適用、又は特定の
パスで適用しても良く、要は圧延ロールバイト内で鋼板
を塑性変形するに十分足る潤滑油量が供給されれば良い
。

圧延油は貯油槽にためておき循環使用するのが好ましい
。

ストレート油であるため、配合組成によっては粘度を調
整するため加温することもできるし、長期間使用した場
合鉄粉等の夾雑物で汚れると瀘過器で清浄にすることも
出来る。

鋼板の冷間圧延時には、ロールと材料間の摩擦熱や材料
の変形熱があり、循環油の温度が上昇するため、圧延油
の適正粘度を保つために冷却器を使用することもできる
。

直接冷延法の冷間圧延では、圧延ロールは熱延鋼板付着
スケールと接触するため従来法の酸洗脱スケールとして
地鉄（フェライト）と接触する場合に比べて、摩擦摩耗
が苛酷である。

すなわち、圧延ロールは圧延前段の低圧下側では熱延ス
ケール組成であるヴスタイト（ＦｅＯ）、マグネタイト
（Ｆｅ３０４）へマタイト（Ｆｅ２０３）のスケール層
と接触し、圧延中段及び後段になるにしたがって、これ
らスケールの細粒物と接触することになる。

これらのスケールは地鉄（フェライト）よりも硬いため
摩擦係数も大きく、且つロールの摩耗も不十分な潤滑で
あれば過大となる。

したがって圧延ロールバイト内に従来法以上に潤滑油を
供給してやる必要がある。

本発明方法ではストレート油を供給するため、従来のエ
マルジョン油よりも圧延ロールバイトに供給される油量
が増加して良好な潤滑状態を保持出来る。

このため、エマルジョン油を使用する場合に比べて圧延
荷重も低下できるし、ロールの摩耗も少ない。

且つ、スケールそのものが油に濡れ易いため圧延中にお
ける細粒スケールの剥離も極めて少なく、スケールが油
をバインダーとして鋼板に付着しているため鋼板に残留
するスケールの付着も均一である。

なお、冷延を終った鋼板は箱型又は連続型の焼鈍をおこ
なって残留圧延油を除去し、残留スケールの還元をおこ
なうが、もしスケールの還元が不十分の場合には焼鈍抜
脱スケール処理とする。

ストレート油圧延材の付着スケールはエマルジョン油圧
延材に比べて焼鈍後の残留スケールの除去が極めて簡単
である。

以上述べてきたように本発明により、直接冷延法を実現
可能ならしめるための、スケール剥離、圧延荷重の増大
、ロール摩耗量の増大という問題をすべて解決し、従来
の冷延鋼板製造法における酸洗工程を省略できた利点は
誠に大きい。

圧延ロールの冷却については、必要あらば圧延潤滑油と
別系統の冷却システムを付設することによって対処する
。

本発明を実施例について説明する。

■、供試鋼板 ＪＩＳに規定する５ＰＣＣ冷延鋼板製造用の熱延鋼板を
生産工場で採取して圧延試験用に２、３ ｍｍ （板厚
）Ｘ５０ｍｍ（板巾）Ｘ１００ｍｍ（長さ）の寸法で剪
断したものを使用した。

酸洗鋼板は工場採取材を実験室で酸洗してスケー＊圧延
条１ （１）圧３ ＊ ルを除去した。

２、圧延条件 （１） 圧延機；１スタンド、レバーシングミル （２）ロール寸法；１５０ｍｍ（直径） Ｘ ２５ ｏ
ｍｍ（胴長）ブライト表面ロールを使用 （３）圧延速度；１００ｍ７分 （４）圧延スケジュール 表１に示す圧延スケジュールで各々の潤滑条件における
圧延をおこなった。

（５）供試圧延油 （イ）エマルジョン油 重量比で鉱物油６０％、牛脂３０％、乳 化剤ＩＯ％の組成の市販の乳化タイプの圧延油を６０℃
に加熱しておいて、５０°Ｃに加熱した温水に対して重
量で５％相当量を少量づつ添加して攪拌することによっ
て５０〜６０°Ｃの５％濃度のエマルジョン圧延油を準
備し、このエマルジョンを循環させながら圧延ロールの
材料かみこみ口にスプレーした。

（ロ） ストレート油 上述（イ）の鉱物油６０％、牛脂３０％、乳化剤ｌＯ％
を含有する市販の圧延油をストレートで使用した。

別途、鉱物油６０％、牛脂（エキストラファンシー）０
〜４０％、＊＊ 各種の潤滑性能添加剤Ｏ〜４０％
を配合した試作油を用いた。

これらのストレート油は、３０〜５０℃に加温し循環さ
せながら圧延ロール及び／又は材料かみこみ口にスプレ
ー供給した。

３、性能評価法 （１）スケール剥離 次の二通りの方法で評価した。

第一の方法は圧延中に剥離したスケールが圧延ロールに
展着したり、圧延油に混入して圧延油が汚れるかどうか
を目視観察した。

第二の方法は表１に示す圧延スケジュールで圧延した後
の残留スケール厚を測定して剥離量を求めた。

すなわち、鋼板の延伸と共にスケール層も微粉化して薄
くなるので、次の式で剥離率を求めた。

上の式で分母は、剥離率−〇の理論スケール厚を示す。

剥離率の数値が小さい方が、圧延中におけるスケール剥
離が少ないことを示す。

（２）潤滑性能（２圧延荷重） 表１の圧延スケジュールにおいて、各パス毎の全荷重を
ロードセルで測定し、実測板厚と合わせて単位重量当り
の全圧延動力（ＴＥＰ）を計算し、全圧下率７０％の数
値比で潤滑性能を評価した。

各パスにおける圧延荷重が太きければ、轟然潤滑性能が
劣ることを示し、数値比が大きくなる。

数値比が小さい方が良好な潤滑性能を示す〇 （３）ロール摩耗 表１の圧延スケジュールで各々の潤滑条件毎に３００枚
の試１験片を圧延した後、ロールの表面レプリカを採取
し、顕微鏡観察して表面の肌荒れおよび摩耗状況を判定
した。

同時にロール面について疵の発生程度を肉眼で観察して
判定した。

以上の条件で実１験した結果を表２に実施例として示し
た。

表２から判るように本発明によりスケール付の熱延鋼板
を、そのまま直接冷延しても、スケール剥離もなく、潤
滑性能も良好で、且つロール摩耗も全く問題がないこと
が判った。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 黒皮スケールが付着したままの熱延鋼板にストレー
   ト油を供給しながら圧延することを特徴とする黒皮鋼板
   の冷間圧延方法 ２ 圧延潤滑油を圧延機のロール又はロールバイト部に
   供給するか、スタンド間で鋼板に供給する特許請求の範
   囲１記載の方法