(57)【要約】【課題】冷間タンデム圧延機のバックアップロールに形成される板道マークを除去する研削方法を提供する。【解決手段】エマルション圧延油の循環給油機構を備えた冷間タンデム圧延機におけるバックアップロールの研削方法であって、前記循環給油機構は前記バックアップロールにエマルション圧延油を噴射するノズルヘッダーを備え、前記ノズルヘッダーからエマルション圧延油を前記バックアップロールに噴射する際、メガヘルツ帯域の振動、好ましくは０．１ＭＨｚ〜３０ＭＨｚを加振して噴射する。【選択図】図１
2010162546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エマルション圧延油の循環給油機構を備えた冷間タンデム圧延機におけるバックアップロールの研削方法であって、前記循環給油機構は前記バックアップロールにエマルション圧延油を噴射するノズルヘッダーを備え、前記ノズルヘッダーからエマルション圧延油を前記バックアップロールに噴射する際、メガヘルツ帯域の振動を加振して噴射することを特徴とする冷間タンデム圧延機のバックアップロールの研削方法。
【請求項２】
前記メガヘルツ帯域の振動が加振されたエマルション圧延油はバックアップロールにおいて被圧延金属板の幅方向端部を圧延する領域に噴射されることを特徴とする請求項１に記載の冷間タンデム圧延機のバックアップロールの研削方法。
【請求項３】
前記メガヘルツ帯域の振動が、０．１ＭＨｚ〜３０ＭＨｚである請求項１または２記載の冷間タンデム圧延機のバックアップロールの研削方法。
【請求項４】
バックアップロールの板道マーク部を研削することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の冷間タンデム圧延機のバックアップロールの研削方法。
【請求項５】
エマルション圧延油の循環給油機構を備えた冷間タンデム圧延機であって、前記循環給油機構は前記冷間タンデム圧延機のバックアップロールにエマルション圧延油を噴射するノズルヘッダーを備え、前記ノズルヘッダーは、エマルション圧延油に振動を加振する振動子を備えていることを特徴とする冷間タンデム圧延機。
【請求項６】
請求項５記載の冷間タンデム圧延機を用いて金属板を冷間圧延することを特徴とする冷延金属板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷間タンデム圧延機のバックアップロールに形成される板道マークを除去する研削方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼板の冷間圧延では、圧延中の鋼板とロール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ワークロール（以下、単にロール）ならびに鋼板の冷却を行うための冷却剤として、圧延油が用いられる。冷間圧延の場合、圧延油として、エマルション圧延油が用いられるのが一般的である。
【０００３】
図３は、エマルション圧延油の概念を模式的に示す図で、エマルション圧延油１０１は、基油１２０に界面活性剤１３０を付着させて、水中に分散、希釈化（乳化）したもので、界面活性剤１３０は、長鎖状分子の一端が親油基、他端が親水基１４０から成る。
【０００４】
冷間圧延におけるエマルション圧延油の供給方法には、ロールあるいは鋼板に供給後のエマルション圧延油を回収しない直接給油方式（ダイレクト方式）と、エマルション圧延油を循環使用する循環給油方式（リサーキュレーション方式）があり、地球環境の保護に優れる後者が一般的である。
【０００５】
循環給油方式は、多くの場合、エマルション圧延油の濃度を１〜５質量％に調整した水中油型（Ｏ／Ｗ）エマルション圧延油を循環使用し、冷間タンデム圧延機を構成する各圧延機のロールバイト（実際にロールが鋼板を圧延している鋼板部分）入側に設けた鋼板とロールの間を潤滑するための供給手段と同出側にロールを冷却するための供給手段から噴射する。
【０００６】
しかしながら、鋼板の冷間圧延では、エマルション圧延油の供給下においても、ロール表面は磨耗し、磨耗した部分のワークロールへの移着（一般にロールコーティングと呼ばれる）も発生し、ロール表面において、鋼板が接触した部分とそうでない部分は目視でも観察される「板道マーク」と呼ばれる表面欠陥が発生する。
【０００７】
ロール表面の「板道マーク」が鋼板に転写されるのを防止するため、或るロッドにおける圧延で鋼板は、板幅が順次狭くなる順番で圧延され、所定量の鋼板を圧延した後は、所定のロールプロフィールを持つロールに交換される。
【０００８】
バックアップロールの場合、組込み作業の困難さから交換頻度は少なくなり、数日，数週間に渡り数多くの圧延サイクルで共通的に用いられ、幅の狭いコイルの次に幅の広いコイルを圧延する場合、ロールが交換直後であってもバックアップロールの板道マークが鋼板に転写されることがあった。
【０００９】
熱間圧延ではこのような問題を解決するために，オンラインロールグラインダーが実用化されており（特許文献１）、さらに冷間圧延用のバックアップロールグラインダーも公知となっている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００３−３００１３４号公報
【特許文献２】特開２００６−０５５８９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１に記載の方法は、研削するとバックアップロール表面に研削ムラが発生する。特許文献２に記載の方法では、楕円型の研削砥石を用いることにより砥石とロールの接触長さを変化させるようにしたことで、研削部端部の形状をなだらかにするものの、砥石とロールの接触長が１回転当たり２周期のピッチで変動するため、砥石の回転モーメントが同様のピッチで変化し砥石の振動が激しく研削ムラの低減には限界があった。
【００１２】
研削ムラはワークロールを介して鋼帯に転写されるため、表面品質に対する要求が厳しい冷間圧延の場合には、オンラインロールグラインダーを使用することは難しかった。
【００１３】
また、特許文献１、２に共通して研削媒体として砥石が必要であることから、設置コストおよび砥石交換に伴うランニングコストの面から工程的に継続使用することは困難であった。
【００１４】
そこで、本発明は、既存の冷間タンデム圧延機に大規模な装置改造を施すことなく、バックアップロールの溝状の板道マークをなだらかに研削することが可能な研削方法およびこの研削方法を実施するための冷間タンデム圧延機、この冷間タンデム圧延機を用いて金属板を冷間圧延することにより、表面品質の良好な冷延金属板を製造する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者等は、上記課題を解決するため鋭意検討し、その結果、冷間タンデム圧延機における循環エマルションに超音波を重畳させ、振動を付与することで循環エマルション自体を研削媒体として使用して、板道マークの研削が可能なことを知見した。
本発明は、上記知見に更に検討を加えてなされたもので、すなわち、本発明は、
１．エマルション圧延油の循環給油機構を備えた冷間タンデム圧延機におけるバックアップロールの研削方法であって、前記循環給油機構は前記バックアップロールにエマルション圧延油を噴射するノズルヘッダーを備え、前記ノズルヘッダーからエマルション圧延油を前記バックアップロールに噴射する際、メガヘルツ帯域の振動を加振して噴射することを特徴とする冷間タンデム圧延機のバックアップロールの研削方法。
２．前記メガヘルツ帯域の振動が加振されたエマルション圧延油はバックアップロールにおいて被圧延金属板の幅方向端部を圧延する領域に噴射されることを特徴とする１に記載の冷間タンデム圧延機のバックアップロールの研削方法。
３．前記メガヘルツ帯域の振動が、０．１ＭＨｚ〜３０ＭＨｚである１または２記載の冷間タンデム圧延機のバックアップロールの研削方法。
４．バックアップロールの板道マーク部を研削することを特徴とする１乃至３のいずれか一つに記載の冷間タンデム圧延機のバックアップロールの研削方法。
５．エマルション圧延油の循環給油機構を備えた冷間タンデム圧延機であって、前記循環給油機構は前記冷間タンデム圧延機のバックアップロールにエマルション圧延油を噴射するノズルヘッダーを備え、前記ノズルヘッダーは、エマルション圧延油に振動を加振する振動子を備えていることを特徴とする冷間タンデム圧延機。
６．５記載の冷間タンデム圧延機を用いて金属板を冷間圧延することを特徴とする冷延金属板の製造方法。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、以下の効果が得られ産業上極めて有用である。
１．一定幅の多いサイクル後のバックアップロール交換を行う必要が無いため，作業能率が向上し生産性が改善される。
２．また，バックアップロール板道マークの鋼板への転写を完全に防止できるので，鋼板の表面品質も向上する。
３．循環エマルションでは圧延時に発生した鋼板及びロールからの磨耗鉄分が含有されているため、超音波重畳により溝の細部に到達したエマルション中の鉄分が砥粒子として作用し、板道マークを研削除去することが可能となる。
４．循環エマルションを供給するノズルのチップ型番（噴射角度）、噴射圧、仰角（ロール水平視点場から見て見上げる角度）、ねじり角（ロール軸方向に対してのノズルの傾斜角）を変更することでバックアップロールへの循環エマルションの噴射面積が変化するので、研削領域を自在に変えることができる。
５．砥石そのものを使用しないので振動やビビリが無くなる。従って、ムラのないなだらかな研削が可能となる。
６．研削媒体となる砥石を必要とせず、既設のクーラントヘッダーを改造するのみで実施できるため、設備コストを最小とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施に好適な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す図。
【図２】本発明に係るノズルヘッダーの構成を示す概略断面図。
【図３】エマルション圧延油を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明に係る冷間タンデム圧延機のバックアップロールの研削方法は、エマルション圧延油の循環給油機構を備えた冷間タンデム圧延機を対象とし、既存の循環給油機構に、バックアップロールにエマルション圧延油を噴射するノズルヘッダーを新たに設けて、バックアップロールを研削することを特徴とする。
【００１９】
図１は本発明の適用に好適な、循環給油方式の冷間タンデム圧延機の構成の一例を示す模式図で、図において、１は鋼板、２はバックアップロール、３は潤滑用クーラントヘッダー、４は冷却用クーラントヘッダー、５は循環式圧延油供給タンク、６はポンプ、７は循環系統の圧延油供給ライン、８は回収オイルパン、９は戻り配管、１０は攪拌機、１１はノズルヘッダーを示す。尚、図は  鋼板の入側から第１〜第５の５スタンドの圧延機を有する冷間タンデム圧延機の場合を示している。
【００２０】
循環給油機構は、エマルション圧延油１４を回収し循環させるため、循環式圧延油供給タンク５、ポンプ６、圧延油供給ライン７、潤滑用クーラントヘッダー３、冷却用クーラントヘッダー４、回収オイルパン８、戻り配管９により構成され、エマルション圧延油を循環式圧延油供給タンク５内からポンプ６により圧延油供給ライン７内を圧送する。
【００２１】
循環式圧延油供給タンク５内には温水（希釈水）および圧延油原液が収容混合され、攪拌機１０の攪拌羽の回転数を調整することにより所望の平均粒径を有するエマルション圧延油１４とされる。
【００２２】
エマルション圧延油１４は、各スタンドに入り側に配置された潤滑用クーラントヘッダー３からロールバイトに向けて噴射され、さらに、出側に配置された冷却用クーラントヘッダー４からワークロールに向けて噴射される。
【００２３】
噴射されたエマルション圧延油のうち、鋼板と共に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、回収オイルパン８で回収され、戻り配管９により循環式圧延油供給タンク５内に戻される。
【００２４】
本発明に係るバックアップロールの研削方法では、複数スタンドの一基または二基以上の出側に設けたノズルヘッダー１１から、各スタンドのバックアップロール２に、メガヘルツ帯域の振動を加振してエマルション圧延油を噴射する。図は第４圧延機の出側にノズルヘッダー１１を設けた場合を示すが、後段圧延機にいくほど冷間圧延の負荷が大きくなり、バックアップロールの板道マークの鋼板表面性状への影響が大きくなるため、後段圧延機にノズルヘッダー１１を設置することが好ましい。
【００２５】
図２はノズルヘッダー１１の構成を説明する模式的断面図で、ノズル口（エマルション圧延油１４の噴射方向を示す矢印１００の先端側の開口部）と対向する後方側に超音波振動子１２を備える。
【００２６】
エマルション圧延油１４はノズルヘッダー１１の側方から流入し、超音波振動子１２により超音波が重畳される。超音波振動子１２にはパワーアンプ及び電源よりケーブルを介してパルス電圧が供給される。
【００２７】
ノズルヘッダー１１より吐出されたエマルション圧延油１４がバックアップロールに直射すると、超音波の加振によりエマルション圧延油１４内で発生した微小なキャビテーションとエマルション圧延油１４中の鉄分がバックアップロール表面に形成された板道マーク部に侵入する。
【００２８】
そして微小なキャビテーションが板道マーク部で侵入・消滅することでエマルション圧延油１４中の鉄分が研削能を発揮する。このような効果を得るため、エマルション圧延油１４にはメガヘルツ帯域の振動を加振し、好ましくは０．１ＭＨｚ〜３０ＭＨｚの振動を加振する。
【００２９】
エマルション圧延油１４に与える振動のメガヘルツ帯域は、３０ＭＨｚを越えると板道マークの研削効果が飽和する為、３０ＭＨｚ以下とするのが好ましい。
【００３０】
一方、０．１ＭＨｚ未満では、十分な研削効果が得られない為、０．１ＭＨｚ以上とするのが好ましい。軟質材等の圧延負荷が小さい場合や一定板幅の連続圧延が少ないサイクルといったように板道マークの発生が小さく、研削を行う必要がない場合にはノズルヘッダー１１からの超音波重畳を停止し、通常のエマルション圧延油１４を供給しても良い。
【００３１】
図示した冷間タンデム圧延機では、ノズルヘッダー１１を、上下のバックアップロールの上方および下方にそれぞれ複数列設置した場合を示すが限定されるものではなく、圧延機の入側、すなわち、バックアップロールの前方外周面であっても良い。
【００３２】
タンデム圧延機の最小圧延板幅位置から最大圧延板幅位置に向けてノズルヘッダー１１を設置し、それ以外の位置では潤滑用クーラントヘッダー３や冷却用クーラントヘッダー４を設置するようにしても良い。
【００３３】
ノズルヘッダー１１は、鋼板を圧延する際の搬送速度や鋼板の寸法などに応じて、バックアップロールに対する相対的位置を調整可能な自動機構で保持することが好ましい。鋼板を圧延する際の搬送速度や鋼板の寸法など、鋼板の属性などに関する情報は、調整コントローラー１３に入力されて自動機構を制御してノズルヘッダー１１の位置を決定する。
【００３４】
前記自動機構により、超音波を重畳したエマルション圧延油１４が板道マーク部に集中的に供給されるように、ノズルヘッダー１１の噴射圧、仰角（ロール水平視点場から見て見上げる角度）、ねじり角（ロール軸方向に対してのノズルの傾斜角）を適宜調整する。
【００３５】
エマルション圧延油１４はバックアップロールの外周面においてバックアップロールの円周方向に対して縦に細長い形状に噴射されるようにすることが好ましい。
【００３６】
縦に細長い形状に供給することで、板道マークへのエマルション圧延油１４の供給量が確保され、研削効率が向上する。尚、ノズルヘッダー１１は、バックアップロールにおいて板道マークが顕著に発生する被圧延鋼板の幅方向端部を圧延する領域近傍にのみエマルション圧延油１４を噴射するように構成すると、設備費の観点から好ましい。
【００３７】
エマルション圧延油は、濃度及び平均粒径で特徴づけられる。エマルション圧延油の濃度とは、エマルション圧延油の全質量に対する基油の質量の比である。平均粒径とは、エマルション圧延油の粒子の直径（エマルション粒径）の平均値である。
【００３８】
研削媒体となるエマルション圧延油中の鉄分量は１００ｐｐｍ未満では十分な研削効果が得られない為、１００ｐｐｍ以上とするのが好ましい。一方、鉄分量が増加することで研削能が向上するが、１０００ｐｐｍ以上では、スカムの生成量が増大し、作業環境の悪化や圧延噛み込みによる鋼板表面品質の低下を招くので１０００ｐｐｍ未満とするのが好ましい。
【００３９】
循環使用されるエマルション圧延油は、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１．２〜３．０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を用いる。
【００４０】
なお、平均粒径としては好ましくは１５μｍ以下、より好ましくは７〜１０μｍ程度とする。エマルション圧延油の平均粒径は界面活性剤を基油と混合する際に、攪拌機及びポンプの回転数を調整し、加えるせん断力を変えることで調整される。
【００４１】
また、本発明は、エマルション圧延油の循環給油機構を備えた冷間タンデム圧延機であって、前記循環給油機構は前記冷間タンデム圧延機のバックアップロールにエマルション圧延油を噴射するノズルヘッダーを備え、前記ノズルヘッダーは、エマルション圧延油に振動を加振する振動子を備えていることを特徴とする冷間タンデム圧延機である。
【実施例】
【００４２】
図１に示す実施形態の全５スタンドの冷間タンデム圧延機を用い、母材厚３．２ｍｍ、板幅１０００ｍｍの極低炭素鋼板を仕上板厚０．８０ｍｍまで、１０コイル（第４圧延機での圧延距離２０ｋｍ）圧延し、引き続き全スタンドのワークロールを交換して、母材厚３．２ｍｍ、板幅１３００ｍｍの極低炭素鋼板を仕上板厚０．８０ｍｍまで圧延して、圧延後鋼板表面の板道マーク転写状況を観察した。
【００４３】
圧延油は合成エステルをベースに動・植物油脂が添加された基油（合成エステル３５％、動・植物油脂５５％）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を用いた。
【００４４】
循環式圧延油供給系統のエマルション圧延油１４を油分濃度３．０％とし、タンク内にて十分な攪拌を加えた後、平均粒径９μｍ、温度５５℃のエマルションとした。また、この時のエマルション圧延油１４の鉄分濃度は４００ｐｐｍであった。
【００４５】
本実施例では、１０コイル圧延時の板端部となる板幅１０００ｍｍの位置に対応するノズルヘッダー１１から５ＭＨｚの超音波を重畳したエマルション圧延油１４の供給を噴射圧７．５ｋｇ／ｃｍ２にて行った。なお、板道マークへの供給時間を確保するため、ノズルヘッダー１１の設置角度を仰角０°、ねじり角６０°とした。
【００４６】
比較例１として超音波を重畳しなかった場合、比較例２としてキロヘルツ帯の超音波（５０ｋＨｚ）を重畳した場合、比較例３として特許文献２に記載のバックアップロールグラインダーを第４圧延機出側にスポット設置して研削した場合、を実施し、上記以外は本発明例と同様にして冷間圧延を行った。
【００４７】
なお、比較例３における研削条件は、砥石として短径２５０ｍｍ，長径４００ｍｍの中実楕円型を用い、砥粒は番手１２０番のアルミナ砥石とした。
【００４８】
以上のような冷間圧延を行って、圧延後鋼板表面の板道マーク転写状況を観察した結果を表１に示す。比較例１、２では研削能力が十分に得られないため、板道マークを低減することができなかった。
【００４９】
比較例３では砥石の振動により研削ムラが発生したため、完全に板道マークを除去できず、転写痕が点在した。
【００５０】
一方、実施例ではノズルヘッダー１１にて噴射されるエマルション圧延油１４に超音波を重畳することによりバックアップロール表面の板道マークが除去された結果、鋼板への転写痕が抑制され、本発明に係る方法を用いることで、バックアップロールの交換頻度を削減できるので，作業性とロール原単位を改善することが確認された。
【００５１】
【表１】
2010162546.tif 000003
【符号の説明】
【００５２】
１  鋼板
２  バックアップロール
３  潤滑用クーラントヘッダー
４  冷却用クーラントヘッダー
５  循環式圧延油供給タンク
６  ポンプ
７  循環系統の圧延油供給ライン
８  回収オイルパン
９  戻り配管
１０  攪拌機
１１  ノズルヘッダー
１４  エマルション圧延油
１００  矢印
１２  超音波振動子
１０１  エマルション圧延油
１１０  水
１２０  基油
１３０  界面活性剤
１４０  親水基
【図１】
2010162546.tif 000004
【図２】
2010162546.tif 000005
【図３】
2010162546.tif 000006