JPS6018219A - 冷間圧延潤滑方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は冷間圧延における潤滑方法に関するものであ
る。

現在、冷間圧延の潤滑が抱えている問題は、数多くのも
のがある。最も基本的な問題は、現状の圧延油供給方法
が、単一の圧延油供給方法で、様々の圧延条件に対応し
きれていないということである。

次表は、厚物〜極薄に対して、現状におけるそれぞれ最
適な圧延油供給方法の１例を示したものである。

潤滑性だけを問題にすれば、極薄圧延で示されるように
、直接給油方式（高濃度エマルジョンを直接ストリップ
に吹き付ける。）で油脂１００チのものが最適である。

これは、油脂の粘度効果及び表面への化学吸着性が高く
、摩擦係数を低く押え、耐ヒートストリーク性（圧延油
油膜切れによる鋼板表面の傷の発生を押える性能）も良
いからである。

しかし、油脂では、伶圧後の焼鈍時に、オイルスティン
とｌ乍ばれる板表面の汚れが多く発生ずる。これは、第
２図に圧延油鹸化価と、無電清比率の関係を示したよう
に油脂の鹸化価が高いためである。冷圧後無厄清でステ
ィンの無い清浄１よ板いわゆるミルクリーンシートな眉
ることは極めて経済的であることからすると、欠点の１
つであると言える。その他、融点が高（管理がｋｆｆＬ
い、臭気やスカムなと作業性が悪くコストも高いという
欠点がある。

鉱油ペースの圧延油は、鹸化価が低くへ前述Ｉ〜だステ
ィンのない清浄な板を得る性能、いわゆるミルクリーン
性は良好であり、作業性も良いが、油脂に比べ粘度も低
く、銅板・ロール表面への化学吸着性が悪いため、潤滑
性・耐ヒートストリーク性とも良好とはいえない。

そこで潤滑性・剛ヒートストリーク性・ミルクリーン性
を同時に満足する圧延油の研究もｉ、仁されてきている
。例えば、特公昭５３−７１７４は、「冷間圧延油基油
に炭素数２０〜２８のα−オレフィンを酸素含有ガスと
反応させて得られる酸価３０〜８０の酸化生成物を含有
せしめることを特徴とする冷間圧延油」、特公昭５３−
４２４７０［モノエステル類１０〜８５重量％および脂
肪族アルコールｇ５〜６０重量係を基油とし、これにア
ミン誘導体、フェノール誘導体、インドールジラリルチ
オジフ０ロピオネート、ホスファイト類お」二びヒドロ
キノン類から選ばれた少くとも１鍾の２０〜３０卸ｕ係
を配合したことを特徴とする鋼用冷間圧延油」などが挙
げられる。しかし、これらの配合比については、給油設
備・水切り設ｆｌｔｆｆ・焼なまし条件などミル固有の
設備・作業条件を考慮し、検削されねば１よらないもの
であり、神々変化する圧延・焼鈍条件などに対応するに
は、不充分であると思われる。

上記の他に、圧延操拓上の問題もある。チャタリング（
圧延中に異音を伴って板厚の急激な変動が生じる現象）
の殉、生がそれである。チャタリングは、圧延油として
潤滑性能の優れた高性能圧延油を使用した鴇合に比較的
頻発することから、摩擦係数が低すぎることが問題と考
えられる。これへの対策としては、川下刃を大きくとっ
たり、速度を遅＜　１．たり（速度効果による油引き込
み効果を小さくする）して摩擦係数を高くすることがと
られているが、逆に、こういった対策をあげていくと、
ヒートストリークの発生という問題が起こってくる。ず
１．Ｃわら、Ｘｌ）ｙ　３１’＜ｌに示す如（、冷間圧
※；五の潤滑では、単に摩４；：＜　９．％　′４’９
を下げるというだけではなく、圧延状態に応じた最適な
摩擦係数がある。

また、圧延加減速時の板Ｊ１ｙ変動の問題もある。

第：う図に示したように摩擦係数は、速度に対する依存
性を持つが、圧延加速時は、速度効果により、油がロー
ルバイト中にひき込まれ、摩擦係数μが低下する。また
、減速時には、Ｐ擦係数μが上がる。従って、第４図に
示すように板厚の変動が生ずる。

本発明は、冷間圧延における氾１滑槙宿を基本的に解明
することによって、上記の各技術の欠点を除き、かつ効
果を得ることかできるようにした新しい潤滑方法を提供
することを目的とするものである。

この発明の冷間圧延潤滑方法の！１ヶ徴は、境界潤滑用
に油脂系油を用い、そのロールへの伺着量を開側１する
と共に、流体潤滑用に鉱物油系油な用い、その供給量を
制御Ｉ！ｉＩシて冷間圧延することである。

発明者等は、前述した従来技術の欠点を克服するために
、圧延温潤の基本的な１？！　６９の解明を行なった。

第５図に冷間圧延時の潤滑の模式図を示す。

ロールバイト中での状態は、流体、ＴＪＩ、ＩＦＪ状態
と境界潤滑状態の混在した、いわゆる混合潤滑状態であ
る。このことは、冷間圧延されたス２ツブ表面を詳細に
観察すると、ロール表面の粗さに起因する圧延方向に伸
びた凹凸および潤滑油の封じ込めにより発生ずるいわゆ
るオイルビットカ臂３められることから！ｌｌａ　ｎ、
’Ｊｈされる。

また、２；′Ｊ６図は、境界潤泪部における油の状況で
あるが、流（＋潤滑と違っ゛Ｃ１油分子が固体表面に吸
；ｌ’ｆ　シ、この油分子膜が潤滑を受け持つことにな
る。

したがって、ロールとｉ−ｊ’　ｔＦ間の見掛けの接触
面積中に、境界潤ｉ゛１１部の占める面積の比即ち接ｆ
独率をαとすると、ロール・々イトでの剪断応力τ□は
次式で表わされる。

τ□＝ατｂ＋（１−α）τｆ（１） τｂ＝境界潤滑領域の剪１９を応力 τｆ：流体潤渭温潤の剪１祈応力 α　：接触率 しかしながら、従来の技術の対応の仕方では、（１）式
のｒｍ（潤滑性）を向上さぜるために、例えば、牛脂を
ｌｙ′Ｊ４って潤滑性を上げている。但し、このどきは
、ミルクリーン性が悪（なるので、パンフィンの酸化生
成物を添加する、或いはミルクリーン性をまず４＋ｉ’
ｉ保ずイ）ために、砿油ペースの潤滑油に油性向上剤ど
して高級脂肪口λ、或いは粘度指数向上剤とし゛（、＋
？ＩＪブテンを添加し、潤滑性をあげるなどの方法がと
られていた。このような方法は、いわば、唱当り的な対
処の仕方であり、ロールバイト中の状態（τｍ）が、α
。

τｂｌτｆの関数になっているにもかかわらず、α、τ
ｂ、τｆに全く無関係に同時に変えてしまうことであり
、潤滑状態の細かな制御が期待できない。

（１）式の意味するところは、ロールバイト中の潤滑状
態は、金属表面に吸着している油膜の物性（τｂ）が受
け持つ境界潤滑状態と、流体としてロールバイト内に存
在している油の物性（τｆ：すなわち粘度）が受け持つ
流体潤滑状態、及びそれぞれの割合によって一意に決定
できるということである。

発明者等は、この２つの基本状態をそれぞれ独立に制御
することによって、圧延鼎滑状態を制御する方法を案出
した。

ずなわち、上記のτｂ、τｆをそれぞれ従来の方法のよ
うに単一の潤滑油で６対応せずに、τｂ（境界潤滑）用
の油と、τｆ（流体潤滑）用の油とをイ吏いわけるとい
うことである。

境界氾１滑状態は、次のようｈ考え方で開側１する。ま
ず、境界潤滑用の油であるが、金Ｆ１表面への油の吸着
は、一般に鉱物油系の油では、ファンテ゛ルワールスカ
による物理的な吸着がなされるが、これに比べ、でｊ−
まし油、パーム油、牛脂などの油脂は、金属表ｉ？ｔｉ
にきわめて強固な化学的吸着膜をつくる。これは、中に
含まれる遊離脂肪酸がＣ０ＯＨといつ（Ｉ！ｉζ１゛に
原子団もしくは金属と作用しやすい活発な１“１１−分
をもつため、金ス１との吸煎力が非常に・強く化学反応
によって母金属とｍ点の高い金属石けんを作るためであ
る。した／ン１って、境界潤滑用の油としては、肪゛肋
油、高級脂゛肪酸、金篇石けん１．ｃどを採用し、場合
によっては、極圧添加済として、硫黄、塩素、りんなど
の有機化合物を加えたものを使用する。

（第７図、第８図参照） 境界潤？’ｆｌ膜の吸着のさせ方としては、従来のよう
にロールバイト内圧供給するような方法はとらない。従
来の方法で１４（紹されると、供給油量は、次式によっ
て決定されるからである。

η：粘度、ｖＲ：ロール速度、Ｖ：ロール入側速度、α
：がみ込み角、σｙ：イＬＦ）の変形抵抗 これによれば、供給量は、ＶＢ　＋　１　＋α、σアな
どのいわゆる圧延栄件によって大きく左右される。これ
では、境界潤滑状態を制御すること１、Ｃど不可能であ
る。

従って、ここでは、ロール或いは、月別に直Ｊ−１λ吸
若きぜる方法をとる。例えば、エマルジョンの電気泳動
を利用して、ロールに電位を与え、ロール表面に吸着き
せる方法、或いは、ロールと潤滑油間に高圧静電界をつ
くり、潤滑油をイオン化させて付着させる、或いは、ロ
ール及び月利に直接塗布する方法等が考えられる。

流体潤滑状態については、以下のような考え方でｆｉｉ
ｌＪ御する。すなわち、油としては、ミルクリーン性を
も考慮し、像画化価で、なるべく粘度の高い鉱物油を用
いる。供給方法としては、流体力学的な動水圧効果で供
給量が決定される従来方法のノズル噴射法及びこれにり
−′１する方法で行なう。この方法では、ロールバイト
内に引き込まれる油脂は、第９図に示す如（、供給量が
充分ある場合、油の粘度（及びそのときの圧延条件（２
）式参照）のみによって決まり、この量よりも油の供給
量が少なければ、その供給量によってのみ決定する。

従って、ノズルによる供給量は、第９図のａ点より左側
で使い、その旦を増減させることによってロールバイト
内の流体１渭油量を制御で。

きる。

接触率については、必要に応じて、ロール表面粗さ調県
装置（例えば、グラインダー等）によって、調整する。

第１０図に本発明の基本概念図を示す。

本発明による基本的潤滑状態の制御方法は、以下のとお
りである。すなわち、冷間圧延油に要求される３大機能
、潤ｆｉｔ性・耐ヒートストリーク性・ミルクリーン性
に対して、基本的には、非常にうすい境界潤滑膜吸着と
、圧延条件及び流体潤滑油の粘度によって決められる最
大の流体潤滑膜（鉱油）とによって、まずミルクリーン
性を確保し、ヒートス）　ＩＪ−りの発生時及び、より
潤滑性が要求される場合は、境界潤滑！Ｉ（４（油脂系
）の吸着厚さをあげてやる。また、チャタリングの発生
等、潤滑性を落してやりたいとぎは、流体潤滑油の供給
量を落してやればよＸＪ）。

すなわち、前記（１）式におけるτｂは、境界潤滑膜吸
着装置によって制御し、τｆ、αは、流体側滑脱供給装
置、又必要１（応じてロール表面粗さ調整装置によって
制御するものである。

本発明を実施するための鞍ｔξの１例を第１１図に示す
。境界潤滑膜吸着装置を１２、直流′電源）、陰極２及
び図示しない直流′［ｋ圧制側１器とから構成されてい
る。３は油脂゛エマル・ジョン液５の貯槽である。また
６は鉱物油エマルジョン液７を供給する流体潤滑用ノズ
ルである。８は圧延利である。

そして、直流電源１の電圧を：ｌ＋ＩＩ御することによ
って、第１２図に示す如く、ロール４への付着量即ち境
界潤滑膜厚を制御することができる。

第１３図に、本発明の、Ｊｉｔｉ本特性を示した。これ
は板幅１２１４ｍｍ、入側板厚２，３調、出側板厚１，
６剛の場合のものである。この図かられかるように、本
発明では、摩擦係数が０．２〜０．０２迄得られており
、境界潤滑膜吸着装置の直流電圧と、鉱物油の流入油量
を制御することによってｊよされたものである。

以下、この発明が前述した従来技術の問題点をすべて克
服していることを具体例により説明する。

■　潤滑性・・・既に、第１３図に示したように、本発
明は摩擦係数を制個ｌｕＪ能であり、境界潤滑膜吸油装
置の直流電圧を４０ｖ１鉱物油流入油量を０．６〜１．
０　ｇｅｍ”にすることによって摩擦係数を０，０２迄
下げることが可能である。

■　耐ヒートストリーク性・・・耐ヒートストリーり性
については境界潤滑膜を構成する油の種類によっ°〔、
左右されることは、本文中にも記１６：シた通りである
。ここでは、牛脂を使用し゛〔おり、第１４図本発明の
銅ヒ−■・ストリーク性能を示したが、従来の方法によ
る牛脂の性能と、本発明の性能（ここでは、板幅１２１
４　ｍｍ、入側板厚２．３閣の場合に、境界■滑膜吸５
ｎ装置の直流電圧１０Ｖ、流体潤滑油）１゛を０．３　
ｇ／ｍ２　とした。）とは殆ど差がなく、非常に良好な
性能を示していることがわかる。

■　ミルクリーン性・・・篠１５図に本発明のミルクリ
ーン性能を示した。前述したように、境界４“・１滑ル
ソの膜厚は、たがだが数分子層で、その性能を満たすた
め、ロールバイト中は鹸化価の低い鉱油で済ませること
ができるため、オイルスティンの発生率は殆んど、鉱油
と変化がない。

（この場合の境界潤滑膜吸着装（イの電圧は５Ｖ。

流体潤滑油（鉱物油）石：は、０．５　ｇｅｍ”とした
。）■　チャタリング防止性能・・・第１６図に、本発
明の板幅１２１４ｗａ、入側板厚２．３鰭、出側板厚１
．６柵の場合におけるチャタリングに対する能力を示ず
。本発明は？閑、’ＩＰｊ、性の項でも述べたが、基本
的に摩擦係数をｆｌｉ制御することが可能であり、図に
示したように、流体潤滑油（鉱物油）Ｍを少な（するこ
とによって、チャタリング発生を押えることができる。

■　加減速時の板厚変化Ｊ１・・・第１７図に、本発明
の板中ｉＫ　１２１−４咽、入ｆ１１１１板厚２．３胴
、出倶ｊ板厚１．６咽の、［９合におり−る加速中の板
厚偏差と従来の板厚偏差を示したが、本発明法では、加
速直前に流体潤滑油（鉱物油）ｔｌ、なしぼることによ
って、従来の板厚偏差を約半減させること＋＋Ｖ成功し
ている。

以上本発明方法によって、従来解決できなかった諸問題
を解決できることを示したが、境界潤滑膜吸着装置とし
て、第１８図に示すように静電塗装装置を利用すること
もできる。図中１１は高電圧発生装置、Ｊ２は境界潤滑
油の循環配管である。そして、この場合も、第１９図に
示ず如く、潤滑油のロール４への付着量な制御すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は圧延油鹸化価と圧延速度との関係を示す説明図
、第２図は圧延油鹸化価と無電清比率との関係を示す説
明図、第３図は最適摩擦係数域の概念を示す説明図、第
４図は摩擦係数の変化による板厚変化の説明図、第５図
は冷間圧延時の潤滑機宿の説明図、第６図は境界潤滑状
態における固体面間の潤滑油分子の説明図、第７図は境
界潤滑剤としての各種油の性能説明図、第８図は境界温
潤祠の強さの説明図、出９図は流体潤滑職制ｍ１１０基
本的考え方を示す説明図、第１０図は本発明の基本概念
を示す説明図、第１１図は本発明を実施するための装置
の１例を示す説明図、第１２図は第１１図に示す装置−
での電圧とロール付着油量との関係を示す説明図、第１
３図は本発明による潤滑性能の説明図、第１４図は本発
明による耐ヒートストリーク性能の説明図、第１５図は
、本発明のミルクリーン性能の説明図、第１６図は本発
明によるチャタリング制御性能の説明図、第１７図は加
速中の出口板厚偏差を従来方法と対比して示す説明図、
第１８南は本発明友実施するための装置の他の例を示す
説明図、第１９図は、第１８図に示す装置での潤滑油吐
出−耽とロール付着油量との関係を示す説明図。 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦第１図　第２図 第３図 Ｔジ邊■矩 第４図 第５図 第６図 第７図 雇痕 第８図 符束（ＴＯＮ／ｍ） 第９図 髪 ｉ材りνＬ骨５由のノス゛ル１；よろ（共キＢ量第１０
図 倹豐彬繕 県豐留ま１ ヤ吹シ１１椿悴−争司ミ ャｒＶ逐に１トＹ、＼牟昭什ド

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 境界憫滑川に油脂系油を用い、そのロールへの付着量を
   制や月１すると共に、流体潤滑用属鉱物油系油を用い、
   その供給邦を制御して冷間圧延することを！時機とする
   冷間圧延潤滑方法。