JP2006075895A

JP2006075895A - 冷間圧延方法および冷間圧延装置

Info

Publication number: JP2006075895A
Application number: JP2004265922A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Hasegawa; 浩長谷川; Shigeaki Hashimoto; 重昭橋本
Original assignee: Toyo Kohan Co Ltd
Current assignee: Toyo Kohan Co Ltd
Priority date: 2004-09-13
Filing date: 2004-09-13
Publication date: 2006-03-23

Abstract

【課題】少なくとも上下１対ずつのワークロールとバックアップロールを有する冷間圧延装置において、モトリングが発生しやすい金属板の下面側におけるモトリングの発生を防止するとともに、チャタリング、耳波などの欠陥発生を併せて防止することが可能な冷間圧延方法および冷間圧延装置を提供する。
【解決手段】金属板の上下面に噴射塗布した圧延油が滴状に滴下して付着する下側バックアップロール３ｂに、温度制御システム１０を用いて一定温度に保持した洗浄水を噴射して圧延油を洗浄除去するとともに、冬季における洗浄によるワークロールの過冷却を防止する。それにより、下側バックアップロールに付着した圧延油に起因するモトリングの発生を防止でき、また冬季にワークロールが過冷却されて発生しやすくなるチャタリング、耳波などの欠陥発生を併せて防止できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、モトリング、チャタリング、耳波などの欠陥発生を防止する金属帯の冷間圧延方法および冷間圧延装置に関する。

薄鋼板などの金属薄板は、上下１対のワークロールと上下１対のバックアップロールから構成される圧延スタンドを１組を有する単スタンド圧延ミル、または圧延スタンドを２組以上有するタンデム圧延ミルなどの冷間圧延装置を用いて製造されている。これらの冷間圧延装置においては、従来図４に示すように、バックアップロール３ａ、３ｂを介してワークロール４ａ、４ｂに強大な圧力を負荷して金属厚板を薄化するため、膨大な加工熱が発生する。この加工熱により金属板１とワークロールが凝着することを防止するため、金属板の上下面に摩擦を軽減する潤滑用の圧延油を供給ノズル２ａ、２ｂにより両面に噴射して塗布し、ワークロールにクーラントを供給ノズル５ａ、５ｂにより噴射して冷却しながら圧延している。このような従来の冷間圧延法によって金属薄板を圧延した場合、金属板表面にモトリングと呼ばれる楕円状ないし長円状の模様が現れる場合がある。モトリング現象は、特に金属板の下面側に多く現れる。このモトリングは表面粗さの大きなワークロールを用いた場合は、金属板表面が粗面化するので全く目立たないが、鏡面に近い表面粗さの小さなワークロールを用いた場合は、模様として非常に目立つようになり、好もしくない品質欠陥となる。

そのため、従来このようなモトリングの発生率を低下させる技術が種々提案されており、１例として、特許文献１および特許文献２には、冷延鋼板のダブルリデュース圧延において、鋼板の表面温度を圧延油エマルジョン中の基油の融点よりも１０℃以上高めておき、鋼板に圧延油エマルジョンを５ｋｇ／ｃｍ^２以上の噴射圧力で噴射することにより、モトリングの発生率が安定して低下することが開示されている。しかし、この方法によると特定の圧延油を用いた場合にモトリングの発生率は低下するものの、用途によって圧延油を変更した場合には必ずしもモトリングの発生率は低下せず、また、金属板の上面側ではモトリングの発生は減少するが、下面側でのモトリングの発生率はそれほど改善されないことが判明した。

また、冷間圧延では上記のようなモトリング現象に加えて、冬季にワークロールが過冷却されて発生しやすくなる騒音や異常振動を伴なうチャタリング現象、鋼帯の幅方向両端部が長手方向に波打つ耳波現象など、安定圧延を阻害する要因が発生することもあり、これらの現象についても種々の対策法が提案されている。例えば、上記チャタリング現象の対策については特許文献３、４、耳波現象対策については特許文献５参照。しかしながら、これらのひとつの技術で前記の安定圧延阻害要因を全て解消するものではなかった。
特開平１０−１２８４０３号公報特開平１０−１２８４０４号公報特開２００２−１７２４１２号公報特開２００４−１１４１３１号公報特開平９−５７３４２号公報

そこで本発明は、従来冷間圧延法においてモトリングが発生しやすい金属板の下面側においてモトリング発生を防止するとともに、バックアップロールの冷却が重畳された結果、冬季にワークロールが過冷却されて発生しやすくなるチャタリング、耳波などの欠陥発生を併せて防止することが可能な冷間圧延方法および冷間圧延装置を提供することを目的とする。

本発明者は、上記従来技術において、金属板の上面側ではモトリングの発生は減少するものの、下面側でのモトリングの発生率がそれそぼ改善されない理由について、種々研究した結果、図４に示すような従来の冷間圧延装置において、金属板の両面に噴射された圧延油が金属板の下面側では余剰の圧延油が滴６となって落下し、その一部が下側のバックアップロールの表面に付着し、それが下側のワークロールの表面に転写され、さらに金属板の下側の表面に転写し、モトリング現象を引き起こしていることを突きとめた。本発明は、上記知見に基づきさらに研究した結果達成されたものである。

即ち、上記目的を達成する本発明の冷間圧延方法は、金属帯の上下面に圧延油を噴射して、上下１対のワークロールと対の上下１対のバックアップロールを有する圧延スタンドを少なくとも１組用いて、金属帯を冷間圧延する冷間圧延方法において、下側のバックアップロール表面に洗浄水を噴射してその表面を洗浄することを特徴とするものである。前記冷間圧延方法において、前記洗浄水を、温度制御システムを用いて一定温度に保持して噴射することによって、四季を通じて一定温度で洗浄することができ、特に冬季における過冷却を防止することができ、それにより冬場に多く発生するチャタリング、耳波の発生率を減少させることが出来る。

また、上記課題を達成する本発明の冷間圧延装置は、金属板の上下面に圧延油を供給する圧延油供給手段、上下１対のワークロールと対の上下１対のバックアップロールを有する圧延スタンドを少なくとも１組有する金属帯の冷間圧延装置において、下側のバックアップロール表面に洗浄水を噴射する洗浄手段を設けてなることを特徴とするものである。前記冷間圧延装置において、前記洗浄水を一定温度に保持する温度制御システムを備えることができ、四季を通じて一定温度で洗浄することができる。前記洗浄手段は、必ずしもバックアップロール表面の１個所に洗浄水を噴射するように１個所に配置する場合に限らず、周方向の複数箇所に配置するようにしても良い。

本発明においては、金属板の上下面に噴射塗布した圧延油が滴状に滴下して付着する下側バックアップロールに洗浄水を噴射して圧延油を洗浄除去するだけで、従来の冷間圧延で発生していたモトリング現象を効果的に抑制することができる。また、洗浄水を温度制御システムを用いて一定温度に保持して噴射するので、バックアップロールの冷却が重畳された結果、冬季にワークロールが過冷却されて発生しやすくなるチャタリング、耳波などの欠陥発生を併せて防止することが可能となり、四季を通じてモトリング、チャタリング、耳波などの表面欠陥のない冷間圧延金属板を得ることができる。

以下、図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。
図１は本発明の実施形態に係る金属板の冷間圧延装置を示し、金属板を冷間圧延する際の金属板に圧延油の塗布、およびワークロールとバックアップロールを冷却する方法を示す概略図である。説明を簡略にするためワークロールおよびバックアップロールをそれぞれ１対ずつ有する単スタンドミルの場合を説明する。複数スタンドミルの場合は、各スタンドについて単スタンドミルの場合と同様にして、ワークロールとバックアップロールの冷却が行われる。金属板１はその上下面側に配設された圧延油の供給ノズル２ａおよび２ｂにより圧延油を噴射されて塗布され、図面上を右から左に矢印のように進行し、１対のバックアップロール３ａおよび３ｂから１対のワークロール４ａおよび４ｂを経て上下面に加圧力が負荷されて圧延される。ワークロール４ａおよび４ｂは、それぞれクーラントの供給ノズル５ａおよび５ｂによりクーラントが噴射されて冷却されている。この冷間圧延作業において、金属板１の下面側に塗布された余剰の圧延油は滴となって落下し、その一部が下側のバックアップロール３ｂの表面に付着する場合がある。

本発明においては、図１に示すように、金属板１の下面側に洗浄水噴射ノズル７を洗浄手段として配設し、下側のバックアップロール３ｂの表面に洗浄水を噴射して、そこに付着した余剰の圧延油の滴を洗浄除去するようにしたものである。該洗浄水噴射ノズルはバックアップロールの軸方向に平行に伸びるマニホルド管に複数のノズルを配置して、バックアップロールの全幅にわたって洗浄水を噴射できるようにしてある。なお、図１においては洗浄水噴射ノズル７は、１個所にしか配置されていないが、例えば、ワークロールとの噛み合う直前にも配置するなど、複数箇所に配置してもよい。また、洗浄水は、図示のようにバックアップロール３ｂに向けて噴射すると同時にワークロール４ｂにも噴射するようにして、バックアップロールとワークロールを同時に洗浄するようにしてもよい。このようにして、下側のバックアップロールに３ｂの表面に洗浄水を噴射して、落下した余剰の圧延油の滴を除去することにより、従来の圧延装置において金属板１の下面側に出現していたモトリングの発生を効果的に防止することができる。

図１に示すようにして、下側のバックアップロール３ｂの表面に常温の洗浄水を噴射すると、下側のバックアップロール３ｂは洗浄されるだけではなく、洗浄水により冷却されることになる。バックアップロール３ｂは下側のワークロール４ｂと接触しているので、下側のワークロール４ｂも熱伝導により、冷却される。作業環境温度が高い春季から秋季にかけては下側のワークロール４ｂがこのように冷却されても特に問題は無いが、作業環境温度が低い冬季においてはワークロールが冷却されすぎて、チャタリングや耳波などの表面欠陥が生じやすくなる。

そのため本発明においては、冬季におけるチャタリングや耳波などの欠陥の発生を防止する方法について検討した結果、バックアップロール３ｂの洗浄水の温度を温度制御システムを用いて一定温度以上となるように制御してバックアップロール３ｂに噴射することにより、四季を通してチャタリングや耳波などの表面欠陥の発生を防止することが可能となることを見出した。

すなわち、図２に示すように、冬季にワークロール４ｂが過冷却されてもチャタリングや耳波などの表面欠陥が発生しないように、温度制御システム１０を用いて洗浄水を一定温度に加熱して洗浄水噴射ノズル７からバックアップロール３ｂの表面に噴射することにより、モトリング、チャタリング、耳波などの表面欠陥の発生を防止するものである。なお、洗浄水の温度は、冬季においてモトリング、チャタリング、耳波などの表面欠陥が発生しない一定温度に設定しておけば、四季を通してその温度で洗浄水をバックアップロール３ｂの表面に噴射しても特に問題を生じることはない。

洗浄水の温度制御は、温度制御システム１０により以下のようにして行われる。洗浄水水源１１からバルブ１２を経て洗浄水をインラインヒーターなどの洗浄水加熱手段１３に供給して加熱する。インラインヒーターでは蒸気源１４からバルブ１５を経て蒸気を洗浄水に通すことにより急速加熱する。このようにして洗浄水加熱手段１３で加熱された洗浄水を洗浄水噴射ノズル７からバックアップロール３ｂの表面に噴射する。洗浄水の温度は配管の途中に配設された測温抵抗体などの温度測定手段１６で検出する。測定した温度を信号として温度調節計１７にフィードバックする。その信号に基づいて温度調節計１７から信号をバルブ１５に送り、バルブ１５を開閉し、洗浄水加熱手段１３に送る蒸気量を加減し、バックアップロール３ｂの表面に噴射する洗浄水の温度を一定に制御する。このようにして、四季を通して一定温度に制御された洗浄水により、バックアップロール３ｂの表面に付着した余剰の圧延油の滴を洗浄除去する。

本発明の通年を通しての効果を確認するために、前記実施形態の冷間圧延装置を使用して１年間続けて実験を行ない、モトリング、チャタリング、耳波の発生状況を月ごとに集計し、１年間の月平均を求めた。そして、比較例として、上記のような洗浄を行わない、従来の冷間圧延装置によって行ない、同様に１年間の月平均を求めた。
実施例における冷間圧延は、５段スタンドのタンデムミルに本発明のバックアップロールの洗浄システムおよびバックアップロール洗浄水自動温度制御システムを導入し、洗浄水の温度を年間を通して３０℃±２℃に設定して行なった。その結果を図３に示す。図３は、比較例におけるモトリング、チャタリング、耳波の発生を１とした場合の本実施例におけるそれらの発生量の比率を表している。
その結果、図３に示すように、モトリングにおいては、比較例の０．０２に低下し、チャタリングにおいては０．５３、耳波においては０．７６にそれぞれ低下していることが確認された。特に、モトリングについては、殆ど発生は見られず、またチャタリングについては約半分、耳波については約２／３に減少しており、本発明が比較例と比べて著しい効果を有していることが確認された。

本発明においては、金属板の上下面に噴射塗布した圧延油が滴状に滴下して付着する下側バックアップロールに洗浄水を噴射して圧延油を洗浄除去するのみで、冷間圧延後の金属板表面にモトリングが発生しない。また、洗浄水を温度制御システムを用いて一定温度に保持して噴射するので、バックアップロールの冷却が重畳された結果、冬季にワークロールが過冷却されて発生しやすくなるチャタリング、耳波などの欠陥発生を併せて防止することが可能となる。そのため、四季を通して表面欠陥のない金属板を安定して生産することができる金属板の冷間圧延装置として産業上の利用可能が高い。

本発明の実施形態に係る冷間圧延装置の概略図である。本発明の実施形態に係る温度制御システムを用いて洗浄水を一定温度に保ってバックアップロールを洗浄する冷間圧延装置の概略図である。本発明の実施例と比較例における冷延鋼板の表面欠陥の発生状況を示す線図である。従来の金属板を冷間圧延する冷間圧延装置における際の金属板の圧延油のワークロールとバックアップロールへの付着状況を示す説明概略図である。

符号の説明

１金属板
２ａ圧延油の供給ノズル
２ｂ圧延油の供給ノズル
３ａバックアップロール
３ｂバックアップロール
４ａワークロール
４ｂワークロール
５ａクーラントの供給ノズル
５ｂクーラントの供給ノズル
６圧延油の滴
７洗浄水噴射ノズル
１０温度制御システム
１１洗浄水源
１２バルブ
１３洗浄水加熱手段
１４蒸気源
１５バルブ
１６温度測定手段
１７温度調節計

Claims

金属帯の上下面に圧延油を噴射して、上下１対のワークロールと対の上下１対のバックアップロールを有する圧延スタンドを少なくとも１組用いて、金属帯を冷間圧延する冷間圧延方法において、下側のバックアップロール表面に洗浄水を噴射してその表面を洗浄することを特徴とする冷間圧延方法。
前記洗浄水を、温度制御システムを用いて一定温度に保持して噴射することを特徴とする、請求項１に記載の冷間圧延方法。
金属板の上下面に圧延油を供給する圧延油供給手段、上下１対のワークロールと対の上下１対のバックアップロールを有する圧延スタンドを少なくとも１組有する金属帯の冷間圧延装置において、下側のバックアップロール表面に洗浄水を噴射する洗浄手段を設けてなることを特徴とする冷間圧延装置。
前記洗浄水を一定温度に保持する温度制御システムを有することを特徴とする、請求項３に記載の冷間圧延装置。