JP4830888B2 - 金属板の冷間圧延方法および冷間タンデム圧延機 - Google Patents

Description

本発明は、循環給油方式の冷間タンデム圧延機を用いて金属板を圧延する際の冷間圧延方法および冷間タンデム圧延機に関する。

鋼板を冷間圧延する際には、圧延中の鋼板とロールとの間に生ずる摩擦を低減させるための潤滑剤として、また、圧延時に生ずる摩擦発熱および加工発熱により高温となったロールならびに鋼板の冷却を行うための冷却剤として潤滑油が用いられる。ここで、通常の冷間圧延においては、前記潤滑油としてエマルション圧延油（以下、単に「エマルション」とも呼ぶ）が用いられる。なお、エマルションとは、圧延油の粒子が水に安定して懸濁した状態の混合液体をいう。エマルションは濃度及び平均粒径で特徴づけられる。エマルションの濃度とは、エマルション全質量中の油分質量の比率である。平均粒径とは、エマルション中の圧延油の粒子の平均径である。また、エマルションを作成するためには界面活性剤を添加する。その添加量は圧延油量に対する質量濃度（対油濃度）で所定量添加し、攪拌器及びポンプによるせん断を加えることによりエマルションの平均粒径を調整する。

冷間圧延時における前記エマルション圧延油の供給方式としては、エマルション圧延油を循環使用しない直接給油方式（ダイレクト方式）、エマルション圧延油を循環させながら潤滑と冷却を行う循環給油方式（リサーキュレーション方式）、およびその折衷であるハイブリッド方式が知られている。

図３は、従来技術に係る５スタンドを有する冷間タンデム圧延機における循環給油方式によるエマルション圧延油の供給方法を示した図である。図３に示す冷間タンデム圧延機は、鋼板１を、入側から第１〜第５の５スタンドの圧延機（鋼板の入側から２ａ〜２ｅ）により連続的に圧下を行うものである。エマルション圧延油のクリーンタンク２０には循環使用されるエマルション圧延油１０が蓄えられており、循環系統の配管１３を通じて各スタンドに供給される。

循環給油方式とは、圧延油を濃度１〜５質量％に希釈し、界面活性剤を用いて水に油が分散したＯ／Ｗエマルションにしたエマルション圧延油を循環使用する方式をいう。循環給油方式では、各スタンドのロールバイト入側において潤滑のためのスプレーノズルを備えると共に、圧延ロールに冷却用のスプレーノズルを備えるのが通常であり、潤滑用スプレーと冷却用スプレーとを同一のエマルション圧延油によって行うものである。

このとき循環使用されるエマルション圧延油１０としては、種々のエマルション濃度、平均粒径のものを使用し得るが、代表例としてはエマルション濃度１．５質量％、平均粒径８μｍ程度のものを使用することができる。このエマルション圧延油には、２質量％のノニオン系界面活性剤が含有されており、配管１３に配置されるポンプやスプレーノズルにおけるせん断によって、安定なＯ／Ｗエマルションのまま循環使用される。

循環使用するエマルション圧延油を供給するためのスプレーノズルの配置位置は、対象材の種類、圧延速度等によって異なるが、図３に示す例では、すべてのスタンド入側に、潤滑用として供給されるエマルション圧延油１０のスプレーノズル３ａ〜３ｅが、それぞれロールバイトに向けてエマルション圧延油１０が供給されるように配置されている。また、同一のエマルション圧延油１０が、第２，第３，第４スタンド出側に配置されるスプレーノズル４ｂ〜４ｄ、及び、第４，第５スタンド入側に配置されるスプレーノズル５ｄ，５ｅからそれぞれの圧延ロールを冷却するために供給される。

ここで、冷間タンデム圧延機においては、後段スタンドほど圧延速度が速く板温度が上昇するのに対応して、後段スタンドほど供給されるエマルション圧延油の流量を増加させるのが通常である。なお、図３に示す例では、潤滑のために供給されるエマルション圧延油用のスプレーノズル３ａ〜３ｅからは、鋼板の表裏面でスプレー流量１０００〜２５００Ｌ／ｍｉｎのエマルション圧延油が供給され、また、ロール冷却のために供給されるエマルション圧延油用のスプレーノズル４ｂ〜４ｄ，５ｄ，５ｅからは、スプレー流量２０００〜４０００Ｌ／ｍｉｎのエマルション圧延油が供給されており、冷間タンデム圧延機全体で循環使用されるエマルション圧延油の循環量としては、おおよそ２５０００Ｌ／ｍｉｎとなっている。

前記各スタンドに供給されるエマルション圧延油１０のうち、鋼板によって系外に持ち出されたり、蒸発によって失われるエマルション圧延油を除いて、大部分のエマルション圧延油はオイルパン１１によって回収される。この回収されたエマルション圧延油には圧延時の摩耗粉等が混入しているため、回収配管１２により一旦ダーティタンク２１に蓄えられ、浮上油などが除去された後に、クリーンタンク２０に送られる。ここで、前記ダーティタンク２１とクリーンタンク２０の間には、鉄粉等の混入物を除去するためのフィルター装置２２としてホフマンフィルター、電磁フィルター等のフィルターが複数組み合わされたものが設置され、循環使用されるエマルション圧延油中の異物が除去される。

一方、近年において、自動車車体の軽量化や衝突安全性の向上のために高強度鋼板が積極的に採用されるようになってきている。しかし、高強度鋼板は、普通鋼に比べて変形抵抗が大きいため、冷間圧延における圧延荷重の増大により、鋼板の形状に乱れが生じ、絞りによる板破断等の問題が生じる場合がある。

また、冷間圧延における圧延荷重を軽減するためには、冷間圧延前の鋼板の板厚を薄くして冷間タンデム圧延機でのトータル圧下率を下げる必要があるが、この場合には上工程である熱間圧延工程での圧延負荷が増大すると共に、熱延鋼板のコイル長が長くなることにより酸洗工程での生産性が低下するという問題が生じる。さらに、冷間タンデム圧延機でのトータル圧下率を低く抑えると、製品のランクフォード値が低下してプレス成形における成形性が低下するという問題が生じる。

さらに、高強度鋼板の圧延では、前述した鋼板の形状が乱れることによる板破断の懸念や、高圧延負荷によるモーターのトルク制約から、軟質鋼板の場合よりも圧延速度が低く抑えられる。低速圧延状態では、ロールバイトへの圧延油の引き込み量が低下して潤滑性に劣ることが知られており、高強度鋼板の圧延では、低速圧延域での潤滑性の向上が課題となっている。

このような問題に対して、例えば、特公昭５９−２４８８８号公報（特許文献１）には、ヒートスクラッチを防止するために、高濃度のエマルション圧延油を供給して潤滑性を向上させる方法が開示されている。
特公昭５９−２４８８８号公報

しかし、上記特許文献１に開示されているような、濃度１０質量％以上の高濃度のエマルション圧延油を直接噴射する方法を循環給油方式に適用すると、鋼板に付着しなかった高濃度のエマルション圧延油が循環系の比較的低濃度のエマルション圧延油に混入するため、経時的に循環系のエマルション圧延油の濃度が上昇することとなる。

確かに、高濃度のエマルション圧延油を常時供給するのではなく、特定の高強度鋼板を圧延する場合にのみ供給することとすれば、従来においては循環系のエマルション圧延油の濃度上昇は、実用上はあまり問題とならないレベルに抑制され得る。しかしながら、高強度鋼板の需要の増加に伴い、冷間タンデム圧延機における高強度鋼板の圧延量の比率が増加してきている現状においては、高濃度のエマルション圧延油の供給量が増加して、循環系のエマルション圧延油の濃度上昇が操業に与える影響が無視できないレベルになってきている。このような圧延油を用いて軟質な鋼板を冷間圧延すると、循環系のエマルション圧延油の濃度が高いことから、潤滑過多によるスリップが生じて、操業トラブルの発生頻度が増加する。また、軟質な鋼板への圧延油の付着量が必要量よりも多くなりすぎて、鋼板による圧延油の持ち出し量が増加する結果、原単位が悪化してしまうという問題がある。

そこで本発明は、高強度鋼板の冷間圧延において必要とされる良好な潤滑性を確保しつつ、鋼板による圧延油の持ち出し量を抑制しながら、高強度鋼板の生産量が増加しても、循環系のエマルション圧延油の濃度変動を抑制して、安定した冷間タンデム圧延機の操業を可能とする金属板の冷間圧延方法および冷間タンデム圧延機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下のような特徴を有する。
［１］冷間タンデム圧延機の各圧延スタンドに、循環使用される第１のエマルション圧延油を供給し、
さらに、最終スタンドを除く少なくとも一つの圧延スタンドの入側に、前記第１のエマルション圧延油よりも高濃度の第２のエマルション圧延油を、前記第１のエマルション圧延油とは別系統により供給するとともに、最終スタンドの入側に、前記第１のエマルション圧延油よりも低濃度の第３のエマルション圧延油を、前記第１のエマルション圧延油とは別系統により供給することを特徴とする金属板の冷間圧延方法。
［２］上記［１］において、第２のエマルション圧延油の濃度および／または供給流量を、被圧延材の圧延条件に基づいて調整することを特徴とする金属板の冷間圧延方法。
［３］上記［１］または［２］において、第３のエマルション圧延油の濃度および／または供給流量を、第２のエマルション圧延油の濃度および／または供給流量に基づいて調整することを特徴とする金属板の冷間圧延方法。
［４］上記［１］乃至［３］のいずれかにおいて、第３のエマルション圧延油の濃度および／または供給流量を、循環使用される第１のエマルション圧延油の濃度に基づいて調整することを特徴とする金属板の冷間圧延方法。
［５］上記［１］乃至［４］のいずれかにおいて、第３のエマルション圧延油を、金属板に付着した圧延油が最終スタンドのロールバイトに到達するまでの時間が０．１秒以上となる位置に供給することを特徴とする金属板の冷間圧延方法。
［６］循環給油方式の冷間タンデム圧延機において、
各圧延スタンドに、循環使用される第１のエマルション圧延油を供給するための第１のエマルション圧延油供給手段と、
最終スタンドを除く少なくとも一つの圧延スタンドの入側に、前記第１のエマルション圧延油よりも高濃度の第２のエマルション圧延油を、前記第１のエマルション圧延油とは別系統により供給するための第２のエマルション圧延油供給手段と、
最終スタンドの入側に、前記第１のエマルション圧延油よりも低濃度の第３のエマルション圧延油を、前記第１のエマルション圧延油とは別系統により供給するための第３のエマルション圧延油供給手段とを備えたことを特徴とする冷間タンデム圧延機。
［７］上記［６］において、第３のエマルション圧延油供給手段を、金属板に付着した圧延油が最終スタンドのロールバイトに到達するまでの時間が０．１秒以上となる位置に配置したことを特徴とする冷間タンデム圧延機。

本発明によれば、高強度鋼板の冷間圧延において必要とされる良好な潤滑性を確保しつつ、鋼板による圧延油の持ち出し量を抑制しながら、高強度鋼板の生産量が増加しても、循環系のエマルション圧延油の濃度変動を抑制して、安定した冷間タンデム圧延機の操業を可能とする金属板の冷間圧延方法および冷間タンデム圧延機が提供される。

以下、本発明を実施するための最良の形態の一例を説明する。

図１は、本発明に係る複数スタンドを有する循環給油方式の冷間タンデム圧延機の概略構成の一例を示した図である。なお、図１は、鋼板の入側から第１〜第５の５スタンドの圧延機（鋼板の入側から２ａ〜２ｅ）を有する冷間タンデム圧延機の場合を示している。

図１に示す冷間タンデム圧延機は、上述の図３で示した従来技術に係る冷間タンデム圧延機において、循環使用されるエマルション圧延油１０（第１のエマルション圧延油）を潤滑のためにスタンド入側に供給するスプレーノズル３ａ〜３ｅ及び圧延ロールを冷却するために供給するスプレーノズル４ｂ〜４ｄ、５ｄ，５ｅに加えて、最終スタンドを除くスタンド入側の鋼板表面に、前記エマルション圧延油１０よりも高濃度のエマルション圧延油１８（第２のエマルション圧延油）を供給するためのノズルであるスプレーノズル６ａ〜６ｄを配置した構成となっている。さらに、上記に加えて、最終スタンド入側の鋼板表面に、前記エマルション圧延油１０よりも低濃度のエマルション圧延油１９（第３のエマルション圧延油）を供給するためのノズルであるスプレーノズル７が配置された構成となっている。

前記エマルション圧延油１８は、圧延油原液タンク３１から供給される圧延油原液と、温水タンク３２から供給される希釈水とを、ミキサー８ａ〜８ｄで混合し、そこでエマルションを形成して、スプレーノズル６ａ〜６ｄから供給される。このように、前記エマルション圧延油１８は、前記潤滑のためにスタンド入側に供給される循環系のエマルション圧延油１０とは別系統により供給される。ここで、前記ミキサー８ａ〜８ｄとしては、圧延油原液と希釈水との混合比率を調整できるものを用いることが望ましい。なお、前記ミキサー８ａ〜８ｄでは、圧延油原液と希釈水とが、循環系のエマルション圧延油１０よりも高い濃度となるように混合される。

また、最終スタンド入側で供給される前記エマルション圧延油１９は、前記エマルション圧延油１８と同様に圧延油原液タンク３１から供給される圧延油原液と、温水タンク３２から供給される希釈水とを、ミキサー９で混合し、そこでエマルションを形成して、スプレーノズル７から供給される。このように、前記エマルション圧延油１９は、前記潤滑のためにスタンド入側に供給される循環系のエマルション圧延油１０とは別系統により供給される。ここで、前記ミキサー９としては、前記ミキサー８ａ〜８ｄと同様に圧延油原液と希釈水との混合比率を調整できるものを用いることが望ましい。なお、前記ミキサー９では、圧延油原液と希釈水とが、循環系のエマルション圧延油１０よりも低い濃度となるように混合される。ここで、前記エマルション圧延油１０よりも低い濃度の前記エマルション圧延油１９には、前記ミキサー９への圧延油原液タンク３１からの圧延油原液の供給を停止し、温水タンク３２からの希釈水の供給のみを行う濃度０質量％の場合を含むものとする。

図１に示すように、クリーンタンク２０内に貯蔵される前記エマルション圧延油１０は、ポンプ２３により抜き出され、配管１３を通して、第１から第５スタンド入側に配置されたスプレーノズル３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅからそれぞれロールバイトに向けて供給される。さらに、前記エマルション圧延油１０は、配管１３を通して、第２，第３，第４スタンド出側に配置されるスプレーノズル４ｂ，４ｃ，４ｄ、及び、第４，第５スタンド入側に配置されるスプレーノズル５ｄ，５ｅからそれぞれの圧延ロールを冷却するために圧延機内に供給される。

前記スプレーノズル３ａ〜３ｅ、４ｂ，４ｃ，４ｄ，５ｄ，５ｅから供給される循環系のエマルション圧延油１０、及びスプレーノズル６ａ〜６ｄから供給される前記循環系のエマルション圧延油１０よりも高濃度のエマルション圧延油１８、及び、スプレーノズル７から供給される前記循環系のエマルション圧延油１０よりも低濃度のエマルション圧延油１９は、鋼板によって系外に持ち出されたり、蒸発によって失われたものを除いて、オイルパン１１により回収される。この回収されたエマルション圧延油は、回収配管１２により一旦ダーティタンク２１に蓄えられ、浮上油などが除去された後に、ポンプ２４によりクリーンタンク２０に送られる。ここで、前記ダーティタンク２１とクリーンタンク２０の間には、鉄粉等の混入物を除去するためのフィルター装置２２が設置され、循環使用されるエマルション圧延油中の異物が除去される。ここで、前記フィルター装置２２としては、例えば、ホフマンフィルター、電磁フィルター等のフィルターが複数組み合わされたものを用いることができる。

なお、前記クリーンタンク２０、ポンプ２３、配管１３、スプレーノズル３ａ〜３ｅ、４ｂ，４ｃ，４ｄ，５ｄ，５ｅ、オイルパン１１、回収配管１２、ダーティタンク２１、ポンプ２４、フィルター装置２２により、供給されたエマルション圧延油１０を回収し循環させるための循環系統が構成される。

ここでは、循環使用されるエマルション圧延油１０に比べて高濃度のエマルション圧延油１８を別系統から供給することになるため、系外に持ち出されたり、蒸発等によって失われたりする圧延油の量に相当する量を超える量の圧延油をエマルション圧延油１８として供給すると、循環使用されるエマルション圧延油１０の濃度は経時的に増加することになる。特に、高強度鋼板の生産量が多くなるほど、潤滑性を向上させるためにエマルション圧延油１８の供給量を多くする必要があるため、その傾向は顕著となる。

本発明においては、このような循環使用されるエマルション圧延油１０の濃度上昇を軽減させるために、最終スタンドの入側で、エマルション圧延油１０よりも低濃度のエマルション圧延油１９を供給する。これにより、オイルパン１１に回収される圧延油の濃度上昇が緩和されることになる。

ここで、前記エマルション圧延油１０、１８及び１９を構成する圧延油としては、通常の冷間圧延に用いられるものとして、天然油脂、脂肪酸エステル、炭化水素系合成潤滑油のいずれかを基油としたものを用いることができる。例えば、前記天然油脂としては、鉱物油、パーム油等の植物油や牛脂等の動物油を用いることができる。また、前記脂肪酸エステルとしては、一価アルコールと二価脂肪酸とのエステルであるジエステルや、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等の多価アルコールと一価脂肪酸との組合せによるポリオールエステル等を用いることができる。また、前記炭化水素系合成潤滑油としては、種々の粘度を得ることができるポリ−α−オレフィン等を用いることができる。さらに、これらの圧延油には、油性向上剤、極圧添加剤、酸化防止剤などの通常の冷間圧延油に用いられる添加剤を加えても良い。

また、圧延油に添加される界面活性剤としては、イオン系、非イオン系のいずれを用いても良く、通常の循環式クーラントシステムに使用されるものを用いればよい。

ここで、前記循環使用されるエマルション圧延油１０としては、圧延油を、好ましくは濃度１〜５質量％程度、より好ましくは濃度１．２〜２．０質量％程度に希釈し、界面活性剤を用いて水に油が分散したＯ／Ｗエマルションにしたものが用いられる。なお、その平均粒径としては５〜１２μｍ程度とすることが好ましい。

また、前記エマルション圧延油１８としては、前記エマルション圧延油１０よりも高濃度のもの、言い換えると、高強度鋼板の冷間圧延における潤滑性を確保するのに十分高い濃度のものを使用する。前記エマルション圧延油１８としては、好ましくは濃度２．０質量％以上、さらに好ましくは２．５〜３．５質量％程度に希釈し、界面活性剤を用いて水に油が分散したＯ／Ｗエマルションにしたエマルション圧延油を使用する。これにより、高強度鋼板を圧延する場合においても、圧延負荷を低減して、高い圧下率をとることが可能となる。

また、エマルション圧延油１０よりも高濃度で供給されるエマルション圧延油１８については、濃度を高めるだけでなく、エマルションの平均粒径をエマルション圧延油１０よりも大きくしてもよい。具体的には、例えば、エマルション圧延油１０の平均粒径の１．５倍以上とすることが好ましい。エマルション圧延油１８の平均粒径を大きくすることで、鋼板への圧延油の付着性を高めることができ、少ない供給量で高い潤滑性が得られるからである。

ここで、前記エマルション圧延油１８を供給するためのスプレーノズル６ａ〜６ｄについては、被圧延材の寸法や変形抵抗に応じて、使用するスプレーノズルを選定すればよく、必ずしもすべてのスプレーノズルを使用して前記エマルション圧延油１８を供給する必要はない。例えば、冷間圧延後、焼鈍処理を行った後の引張強度が５９０ＭＰａ程度の鋼板の場合には、スプレーノズル６ａのみからエマルション圧延油１８を供給し、冷間圧延後、焼鈍処理を行った後の引張強度が９８０ＭＰａ以上の高強度鋼板に対しては、スプレーノズル６ａ〜６ｄのすべてのノズルからエマルション圧延油１８を供給する等、操業条件に応じて使用するノズルを決定してもよい。また、引張強度が４４０ＭＰａ程度以下の軟質材を圧延する場合にのみ、エマルション圧延油１８を供給するスプレーノズル６ａ〜６ｄのいずれをも使用せず、高強度鋼板にのみ供給するようにしてもよい。

また、前記エマルション圧延油１８をスプレーノズル６ａ〜６ｄから供給する際には、その下流側スタンドのロールバイト直前で前記エマルション圧延油１０を供給するスプレーノズル３ａ〜３ｅについては、供給を止めても良いし、供給し続けるようにしても構わない。前記エマルション圧延油１８を供給した後に、それと比較して濃度の低いエマルション圧延油１０を供給しても、ロールバイト直近で供給する限りは、油膜の洗い流し効果は顕著にはならないからであり、一方、ロールバイトでの鋼板の冷却効果を高めるためには、併用した方が有利だからである。

前記エマルション圧延油１８を供給するためのスプレーノズル６ａ〜６ｄについては、２流体ノズル（「気水ノズル」ともいう。）を用いてもよい。前記２流体ノズルとは、ノズル内部で空気と液体とを混合させることにより、液体を微粒子化して噴射するノズルである。前記２流体ノズルを用いることにより、気体による噴霧効果でエマルション圧延油１８の供給領域を拡大でき、鋼板への圧延油の付着効率を高めることが可能となる。

また、前記エマルション圧延油１９としては、前記エマルション圧延油１０よりも低濃度のものを使用する。前記エマルション圧延油１９としては、好ましくは濃度１質量％以下（濃度０質量％を含む）、さらに好ましくは０．３〜０．５質量％程度に希釈し、界面活性剤を用いて水に油が分散したＯ／Ｗエマルションにしたエマルション圧延油を使用する。

ここでは、エマルション圧延油１９として、前記エマルション圧延油１０よりも低濃度のものを供給することで、高濃度のエマルション圧延油１８を供給することによって生じる循環使用されるエマルション圧延油１０の濃度上昇を抑制することができる。さらに、最終スタンドよりも上流側のスタンドにおいて鋼板に付着している圧延油を洗い流す効果が得られるため、最終スタンドのロールバイトに導入される油膜厚みを薄くすることが可能となる。これによって、最終スタンドを出た後の鋼板表面には少ない油膜が形成されることになり、鋼板による油分の持ち出し量が低減することになる。これは循環使用されるエマルション圧延油１０中から系外に持ち出される油分量が減少することを意味しており、原単位の悪化を防止する効果が得られる。言い換えると、単に高濃度のエマルション圧延油１８を別系統から供給するだけでは、最終スタンドの潤滑性は向上するものの、最終スタンドを出た後の鋼板表面に残存している油分量が増加して原単位を悪化させることになり、本発明ではそのような原単位の悪化を防止することが可能となる。

なお、自動車用鋼板等の冷間タンデム圧延においては、最終スタンドのワークロールにダルロールを使用するのが通常であり、その圧下率も５％以下であるのが通常である。この場合、最終スタンドにおいては、硬質材の圧延であっても高い潤滑性は不要であり、低濃度のエマルション圧延油によって油膜を低減させても潤滑不足による問題は生じない。さらに、最終スタンドにダルロールを使用する場合には、ロール表面の凹凸を鋼板表面に転写させる必要があるが、表面粗さの転写を促進させるためには、摩擦係数を上昇させてロールバイト内の面圧を増加させることが有効である。そのため、むしろ潤滑性を悪化させる方が鋼板表面粗さの付与の点では有利となる。

また、冷間タンデム圧延機の最終スタンドは、通常の４段圧延機ではなく、６段圧延機が配置される場合が多く、ワークロール径が小さいため、中間ロール駆動を採用することが多い。その場合、最終スタンドでのロールバイト入口の油膜厚が厚くなると、ワークロールに付着した油分が、ワークロールと中間ロールとの間でスリップを生じさせて、中間ロールの駆動力がワークロールに伝達されない場合が生じる。そのような観点からも、最終スタンド入側に低濃度のエマルション圧延油を供給することで、ワークロールに付着する油分量を抑制して、ロール間スリップを防止することができる。

なお、最終スタンド入側で低濃度のエマルション圧延油１９を供給する場合に、前スタンドで鋼板に付着している油分を洗い流す効果は、エマルション圧延油１９を供給してから最終スタンドに到達するまでの時間が長いほど大きい。これは、エマルションのプレートアウト現象とは逆で、一旦形成された油膜を洗い流す再乳化現象は時間に依存する現象だからである。本発明に係る冷間タンデム圧延機においては、エマルション圧延油１９の供給手段を、鋼板表面に付着した圧延油が最終スタンドのロールバイトに到達するまでの時間が０．１秒以上となる位置に配置することが好ましい。ここでは、鋼板表面にエマルション圧延油１９を供給するための供給手段を構成するスプレーノズル７を、このノズルから鋼板表面に供給され、付着したエマルション圧延油１９が、最終スタンドのロールバイトに到達するまでの時間が０．１秒以上となる位置に配置する。

エマルション圧延油１９を供給してからロールバイトに到達するまでの時間を０．１秒以上確保すれば、実用上十分な洗い流し効果を得ることができる。なお、通常の冷間タンデム圧延機では、圧延の最高速度は１３００ｍｐｍ程度であるので、この場合でも前記スプレーノズル７から最終スタンドのロールバイトまでの距離を２．２ｍ以上とすればよい。

また、本発明においては、エマルション圧延油１８の濃度および／または供給流量を、被圧延材の圧延条件に基づいて調整することが好ましい。つまり、スプレーノズル６ａ〜６ｄから供給されるエマルション圧延油１８は、被圧延材の圧延条件に応じて、その濃度や供給流量が決定される。特に、被圧延材が高強度鋼板であって、変形抵抗が大きい場合には、エマルション圧延油１８に関しては、濃度をより高く、供給流量もより多くすることで第１〜第４のスタンドの潤滑性を向上させる。

ここで、上述のエマルション圧延油１８の濃度や供給流量を決定する際の被圧延材の圧延条件とは、被圧延材の板厚、板幅、変形抵抗やトータル圧下率、各スタンドでの圧下率、ロール径や圧延速度などの条件を指し、圧延負荷の観点からより高い潤滑性を必要とするか否かを示す指標となるものをいう。

また、本発明においては、エマルション圧延油１９の濃度および／または供給流量を、上記エマルション圧延油１８の濃度および／または供給流量に基づいて調整することが好ましい。つまり、スプレーノズル７から供給されるエマルション圧延油１９は、上記エマルション圧延油１８の濃度や供給流量に応じて、その濃度や供給流量が決定される。ここで、前記エマルション圧延油１９の濃度の調整は、ミキサー９での圧延油原液と希釈水との混合比率を調整することで行われる。また、前記エマルション圧延油１９の供給流量の調整は、スプレーノズル７によって調整される。

調整としては、鋼板によって系外に持ち出されたり、蒸発によって失われる油分量の合計の油分量に対して、エマルション圧延油１８として循環系に混入するエマルション圧延油中の油分量とエマルション圧延油１９として循環系に混入するエマルション圧延油中の油分量との合計が、同量または低めになるようにエマルション圧延油１９の濃度や供給流量を調整する。これにより、循環使用されるエマルション圧延油１０の濃度上昇を防止することができる。

また、本発明においては、エマルション圧延油１９の濃度および／または供給流量を、循環使用されるエマルション圧延油１０の濃度に基づいて調整することが好ましい。

この場合において、循環使用されるエマルション圧延油１０の濃度管理を行うために、濃度計を供給配管１３の途中に設置して、エマルション圧延油１０の濃度をオンラインで計測することが好ましい。エマルション圧延油１０の濃度をオンラインで計測して、その濃度に応じて、スプレーノズル７から供給する低濃度のエマルション圧延油１９の濃度や供給流量を調整する。例えば、エマルション圧延油１０の濃度上昇を防止するために、エマルション圧延油１０の濃度をオンラインで計測しながら、濃度上昇が生じた場合には、スプレーノズル７から供給するエマルション圧延油１９の濃度をより低く、供給流量をより多くする。これにより、エマルション圧延油１０の濃度の上昇を抑制することができる。

さらに、クリーンタンク２０またはダーティタンク２１に、内部のエマルション圧延油量を計測するレベル計を設置して、オンラインでタンク内の圧延油量をモニタリングすることで、スプレーノズル７から供給する低濃度のエマルション圧延油１９の濃度や供給流量を調整しても良い。

以下、本発明例として、図１に示す冷間タンデム圧延機について圧延を実施した結果を記載する。

前記冷間タンデム圧延機は、５スタンドの４Ｈｉミルであって、各ワークロール径は５００〜５６０ｍｍで、スピンドルを介して電動機により駆動されている。

循環使用されるエマルション圧延油１０は、合成エステルをベースに植物油脂が添加された基油に対して、油性剤、酸化防止剤がそれぞれ１質量％ずつ添加され、界面活性剤としてノニオン系界面活性剤が対油濃度で３質量％添加されているものであり、温度５０℃において濃度１．７質量％、平均粒径８μｍのエマルションを形成しているものを使用した。

これに対して、高濃度のエマルション圧延油１８および低濃度のエマルション圧延油１９の供給条件を、被圧延材の鋼板強度レベルに応じて表１のように設定した。

なお、エマルション圧延油１９を供給するためのノズルは、最終スタンドのロールバイト位置から上流側に２．５ｍ離れた位置に設置した。本発明例のケースでは、最終スタンド入側の鋼板速度は最大１３００ｍｐｍであるので、鋼板表面に供給されたエマルション圧延油１９が最終スタンドのロールバイトに到達するまでの時間は０．１２秒以上となる。

本発明例においては、冷間圧延後、焼鈍処理を行った後の引張強度が４４０ＭＰａ以上の被圧延材に対して、高濃度のエマルション圧延油１８及び低濃度のエマルション圧延油１９の供給を行い、その引張強度の大きさにより、エマルション圧延油１８を供給するスタンドを表１に示すように変更して、本発明による圧延を行った。これは、変形抵抗の大きい被圧延材ほど高い潤滑性を必要とするからである。ただし、圧延負荷は、被圧延材の変形抵抗だけでなく、鋼板の寸法によっても異なるため、例えば、板厚が薄い広幅材の場合には、エマルション圧延油１８を供給するスタンド数を増やしたり、濃度を増加させたりしてもよい。

一方、エマルション圧延油１９については、循環使用されるエマルション圧延油１０に比べて濃度を低くして、エマルション圧延油１８による循環系への油分混入量に応じてその濃度を表１に示すように変更した。

また、エマルション圧延油１８の供給流量は、圧延速度に応じて変更し、圧延速度が大きいほど流量を大きくしている。具体的には、各スタンド当たり、５〜３０Ｌ／ｍｉｎの範囲で供給流量を変更した。一方、エマルション圧延油１９の供給流量は、圧延速度に応じて２０〜４０Ｌ／ｍｉｎの範囲とした。

被圧延材としては、鋼板の引張強度が２７０ＭＰａから９８０ＭＰａ、母材厚２．０〜６．０ｍｍ、冷間圧延後の板厚０．５〜２．５ｍｍの鋼板を対象とした。また、最終スタンドのワークロールはＲａ：３．０μｍのショットダルロールを使用して、最終スタンドでは圧下率０．２〜５％の軽圧下圧延とした。

一方、比較例としては、表１に示すエマルション圧延油１８を供給する条件と同一の圧延条件に対して、エマルション圧延油１９を供給しない条件とした。

図２は、本発明例と比較例とでほぼ同じ材料構成からなる圧延サイクルにおいて、循環使用されるエマルション圧延油１０の濃度について、その経時変化を示した図である。ここで、圧延順１１０〜１３５コイル目の間で、引張強度５９０ＭＰａ以上の硬質材が集中している。

初期濃度１．７質量％に対して、本発明例では圧延油濃度の管理範囲１．５〜２．０質量％の範囲に収めることができているのが分かる。それに対して、比較例では硬質材の圧延量が増えるにしたがって濃度が増加し、特に引張強度５９０ＭＰａ以上の硬質材が集中している圧延順１１０〜１３５コイル目の間で濃度が顕著に増加して２．０質量％を超えていることが分かる。エマルション圧延油１０の濃度が２．０質量％を超える場合に、軟質なＩＦ鋼（極低炭素鋼）等の圧延を行うと、圧延条件によってはスリップによる表面疵や操業トラブルを発生させたり、圧延油の鋼板による持ち出し量が増加して原単位の悪化を招く。

なお、図２に示した圧延条件での原単位は、本発明例では０．２１Ｌ／Ｔであったのに対して、比較例では０．２４Ｌ／Ｔであり、本発明例において圧延油の原単位が向上していることが分かった。

さらに、本発明例では、比較例に比べて、冷間圧延後の表面について、ワーク表面の粗度の転写率が大きく、連続焼鈍後あるいは溶融亜鉛めっき後の表面欠陥も減少した。

以上のように、高強度材の冷間圧延における潤滑性を確保するために、高濃度のエマルション圧延油１８を別系統から供給する方式において、最終スタンドの入側で低濃度のエマルション圧延油１９を供給することにより、循環系のエマルション圧延油１０の濃度について経時変化が少なく、安定した操業が可能になると共に、圧延油原単位の向上及び表面欠陥の防止にも効果が得られた。

本発明に係る複数スタンドを有する循環給油方式の冷間タンデム圧延機の概略構成の一例を示した図である。 循環使用されるエマルション圧延油１０の濃度について、その経時変化を示した図である。 従来技術に係る５スタンドを有する冷間タンデム圧延機における循環給油方式によるエマルション圧延油の供給方法を示した図である。

符号の説明

１ 鋼板
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ 圧延機
３ａ〜３ｅ，４ｂ〜４ｄ，５ｄ，５ｅ，６ａ〜６ｄ，７ スプレーノズル
８ａ〜８ｅ，９ ミキサー
１０ 第１のエマルション圧延油
１１ オイルパン
１２ 回収配管
１３，１４，１５，１６，１７ 配管
１８ 第２のエマルション圧延油
１９ 第３のエマルション圧延油
２０ クリーンタンク
２１ ダーティタンク
２２ フィルター装置
２３，２４ ポンプ
３１ 圧延油原液タンク
３２ 温水タンク

Claims (7)

1. 冷間タンデム圧延機の各圧延スタンドに、循環使用される第１のエマルション圧延油を供給し、
   さらに、最終スタンドを除く少なくとも一つの圧延スタンドの入側に、前記第１のエマルション圧延油よりも高濃度の第２のエマルション圧延油を、前記第１のエマルション圧延油とは別系統により供給するとともに、最終スタンドの入側に、前記第１のエマルション圧延油よりも低濃度の第３のエマルション圧延油を、前記第１のエマルション圧延油とは別系統により供給することを特徴とする金属板の冷間圧延方法。
2. 第２のエマルション圧延油の濃度および／または供給流量を、被圧延材の圧延条件に基づいて調整することを特徴とする請求項１に記載の金属板の冷間圧延方法。
3. 第３のエマルション圧延油の濃度および／または供給流量を、第２のエマルション圧延油の濃度および／または供給流量に基づいて調整することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の金属板の冷間圧延方法。
4. 第３のエマルション圧延油の濃度および／または供給流量を、循環使用される第１のエマルション圧延油の濃度に基づいて調整することを特徴とする請求項1乃至請求項３のいずれかに記載の金属板の冷間圧延方法。
5. 第３のエマルション圧延油を、金属板に付着した圧延油が最終スタンドのロールバイトに到達するまでの時間が０．１秒以上となる位置に供給することを特徴とする請求項1乃至請求項４のいずれかに記載の金属板の冷間圧延方法。
6. 循環給油方式の冷間タンデム圧延機において、
   各圧延スタンドに、循環使用される第１のエマルション圧延油を供給するための第１のエマルション圧延油供給手段と、
   最終スタンドを除く少なくとも一つの圧延スタンドの入側に、前記第１のエマルション圧延油よりも高濃度の第２のエマルション圧延油を、前記第１のエマルション圧延油とは別系統により供給するための第２のエマルション圧延油供給手段と、
   最終スタンドの入側に、前記第１のエマルション圧延油よりも低濃度の第３のエマルション圧延油を、前記第１のエマルション圧延油とは別系統により供給するための第３のエマルション圧延油供給手段とを備えたことを特徴とする冷間タンデム圧延機。
7. 第３のエマルション圧延油供給手段を、金属板に付着した圧延油が最終スタンドのロールバイトに到達するまでの時間が０．１秒以上となる位置に配置したことを特徴とする請求項６に記載の冷間タンデム圧延機。

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