(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転接触して活性鉄粉を発生させる少なくとも一対のロールと、圧延油エマルジョンを貯留するエマルジョン貯留タンクと、該エマルジョン貯留タンクから圧延油エマルジョンを前記ロールの接触位置に供給する送りポンプと、該接触位置に供給された後のエマルジョンを一時貯留し、その中に含まれる鉄成分を分離除去する一方、該エマルジョンを前記エマルジョン貯留タンクに戻す鉄成分分離装置とを備えたことを特徴とする圧延油エマルジョンの劣化性再現装置。
【請求項２】
前記接触位置に供給された後のエマルジョンを回収し、前記鉄成分分離装置に供給するための中間ドレイン部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の圧延油エマルジョンの劣化性再現装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の圧延油エマルジョンの劣化性再現装置を用いて圧延油エマルジョンを循環させる工程と、
その後、圧延油エマルジョンを採取し劣化性を測定する工程とを備えたことを特徴とする圧延油エマルジョンの劣化性評価方法。
【請求項４】
圧延油エマルジョンを貯留するエマルジョン貯留タンクと、圧延油エマルジョンに含まれる鉄成分を分離除去する鉄成分分離装置と、前記エマルジョン貯留タンクと鉄成分分離装置との間で圧延油エマルジョンを循環させる送りポンプとを備えたことを特徴とする圧延油エマルジョンの劣化性再現装置。
【請求項５】
請求項４に記載の圧延油エマルジョンの劣化性再現装置の循環路中に鉄成分を混入させる工程と、
該装置を用いて圧延油エマルジョンを循環させる工程と、
その後、圧延油エマルジョンを採取し劣化性を測定する工程とを備えたことを特徴とする圧延油エマルジョンの劣化性評価方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は冷間圧延を行う際に使用する圧延油エマルジョンの劣化性を、組成設計段階で再現する装置および評価方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
金属板または鋼帯等の被圧延材をロールで冷間圧延する際、通常、ロールと被圧延材との間の、いわゆるロールバイトに発生する熱の冷却と摩擦の低減との目的から圧延油エマルジョンが使用される。この圧延油エマルジョンとは、一般的に、牛脂等の動植物油脂や鉱油又はエステル等を基油とし、これに脂肪酸等の油性向上剤、極圧添加剤および乳化剤を加えた圧延油を、水で３〜１０％の濃度に希釈しエマルジョン化したものである。
【０００３】
図４は一般的な冷間圧延機のブロック図である。図４に示すように、エマルジョン貯留タンク２に貯留された圧延油エマルジョンは送りポンプ３によって圧延ロール群１１に供給され、その後、中間ドレイン部５を介してエマルジョン貯留タンク３に戻され循環使用される。消費された量は、図示しない補充ラインによって補充される。なお、図中、７は被圧延材、８は撹拌機、９は加熱器であり、１２，１２´は左右の巻き取り機である。
【０００４】
ところで、冷間圧延の際には圧延ロールと被圧延材との摩擦接触により活性鉄粉が生じる。また、圧延油エマルジョンは加熱器９により４０−６０度Ｃの温度に加熱して使用され、さらに、被圧延材７の塑性変形熱及び圧延ロール群１１と被圧延材７との間の摩擦熱に曝される。
【０００５】
従って、循環使用されている間に、圧延油エマルジョン、特にその成分中の動植物油脂やエステルは、純鉄に限りなく近い活性鉄粉の触媒作用によって生じる劣化変性物や、大気中の酸素などとの反応による熱分解，熱重合等の熱劣化、及び圧延油エマルジョン中の水による加水分解の影響を受け、著しく圧延油の一次性能である圧延潤滑性の低下をきたすことになる。
【０００６】
また、前記活性鉄粉とそれによる劣化変性物との混合物、いわゆるスカムが圧延油エマルジョンに付着して、該エマルジョンと共に冷間圧延機内を循環し、圧延機設備、例えば圧延機ハウジングや圧延機廻りに付着堆積し、作業環境を著しく悪化させる。また、圧延機設備に付着堆積したスカムが被圧延材表面に脱落する場合もあり、かかる場合には次段の圧延スタンドで圧延される際の押し込み傷の原因となって商品価値を低下させることになる。
【０００７】
さらに、圧延機設備の定期点検は、通常、６ケ月若しくは１年毎に行われ、その際、圧延機ハウジングや圧延機廻りの清掃点検も行われるが、図４に示すように、圧延ロール群１１は圧延ロールを数段備えるのが一般的であるから、スカムが付着し易い圧延油エマルジョンを使用した場合には、前記圧延機廻り等に付着したスカムを除去するのに手間がかかり、清掃点検コスト、すなわち清掃作業人件費および該作業に使用する洗浄剤などの費用が増加することになる。
【０００８】
一方、スカム発生量を低減させる方法としては以下のものが一般的に行われている。即ち、活性鉄粉が圧延油エマルジョン中では正に帯電していることを利用して、圧延油エマルジョン中にカチオン乳化剤を添加して劣化変性物粒子を正に帯電させ、活性鉄粉と劣化変性物との電気的反発作用により、活性鉄粉と劣化変性物との反応を防止させようとするものである。これは、圧延を行うと活性鉄粉は必ず発生するものであるから、この発生量を低減することは困難であることに鑑み、活性鉄粉の存在を前提とした上で、該活性鉄粉と圧延油エマルジョンとを反応させないようにしたものである。
【０００９】
しかしながら、スカム発生量は活性鉄粉の量のみに依存するものではなく、圧延油エマルジョンの種類、即ち、組成成分にも依存しており、さらに、前述した熱劣化や加水分解の程度もその組成成分に依存するため、予め圧延油エマルジョンの劣化性を再現できる装置及び評価方法の存在が望まれていた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記問題点に鑑みなされたもので、圧延油エマルジョンの組成設計段階において、その劣化性を簡易に且つ正確に再現できる装置及び評価方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するため、回転接触して活性鉄粉を発生させる少なくとも一対のロールと、圧延油エマルジョンを貯留するエマルジョン貯留タンクと、該エマルジョン貯留タンクから圧延油エマルジョンを前記ロールの接触位置に供給する送りポンプと、該接触位置に供給された後のエマルジョンを一時貯留し、その中に含まれる鉄成分を分離除去する一方、該エマルジョンを前記エマルジョン貯留タンクに戻す鉄成分分離装置とを備えたものである。
【００１２】
本発明においては、前記接触位置に供給された後のエマルジョンを回収し、前記鉄成分分離装置に供給するための中間ドレイン部をさらに備えることが望ましい。
【００１３】
また、本発明に係る評価方法は、前記圧延油エマルジョンの劣化性再現装置を用いて圧延油エマルジョンを循環させる工程と、その後、圧延油エマルジョンを採取し劣化性を測定する工程とを備えたものである。
【００１４】
さらに、本発明の他の形態では、圧延油エマルジョンを貯留するエマルジョン貯留タンクと、圧延油エマルジョンに含まれる鉄成分を分離除去する鉄成分分離装置と、前記エマルジョン貯留タンクと鉄成分分離装置との間で圧延油エマルジョンを循環させる送りポンプとを備えるものとすることができる。
【００１５】
本発明の他の形態に係る評価方法は、劣化性再現装置の循環路中に鉄成分を混入させる工程と、圧延油エマルジョンを循環させる工程と、その後、圧延油エマルジョンを採取し劣化性を測定する工程とを備えたものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を添付図面に基づき説明する。図１は、本発明に係る圧延油エマルジョンの劣化性再現装置の好ましい一実施の形態のブロック図である。図に示すように、本実施の形態に係る劣化性再現装置は、活性鉄粉を発生させる一対のロール１，１´を備えている。本実施の形態ではロール１，１´を互いに異周速で回転接触させて活性鉄粉を発生させるようにしているが、これに限られるものではなく、例えば、互いに接触する一方のロールを停止させ他方のロールのみを回転させて活性鉄粉を発生させるようにしても良い。また、材質についても活性鉄粉を発生させるものであれば種々のものを使用することができるが、一方のロールと他方のロールの硬さは変えておくことが望ましい。本実施の形態においては、ロール１は高炭素クロム軸受鋼鋼材（ＳＵＪ−２）のものを使用し、ロール１´は炭素鋼（Ｓ−１０Ｃ）のものを使用している。
【００１７】
さらに、本実施の形態に係る劣化性再現装置は、圧延油エマルジョンを貯留するエマルジョン貯留タンク２と、該エマルジョン貯留タンク２からエマルジョンをノズル４，４´を介してロール１，１´の接触位置に供給する送りポンプ３と、該ロール１，１´の接触位置に供給された後のエマルジョンを回収するための中間ドレイン部５と、該中間ドレイン部５に接続され、回収されたエマルジョンを一時貯留し、その中に含まれる鉄成分を分離除去する鉄成分分離装置、例えばマグネットセパレータ６とを備えている。なお、エマルジョン貯留タンク２は、加熱装置８により圧延油エマルジョンを実際に使用する温度に加熱でき、さらに、撹拌機７で、貯留されている圧延油エマルジョンの水との分離を防止できるようになっている。
【００１８】
ここで、マグネットセパレータ６を備えるようにしているのは以下の理由による。即ち、圧延油エマルジョンは主に活性鉄粉と反応して劣化し、該活性鉄粉が大気に触れた後の酸化鉄粉とはそれ程反応しない考えられ、さらに、実機圧延機においてもマグネットセパレータを備えるのが一般的であり、その再現性を高めるためである。
【００１９】
このような本実施の形態に係る圧延油エマルジョンの劣化性再現装置においては、互いに異周速で回転するロール１，１´を接触させるようにしているので、摩擦により活性鉄粉が発生し、該活性鉄粉が圧延油エマルジョンの中に混入することになる。従って、実際に圧延を行うことなく、活性鉄粉による圧延油エマルジョンの劣化性を再現することが可能になる。
【００２０】
以下に、本実施の形態に係る圧延油エマルジョンの劣化性再現装置の実施例を説明する。
【００２１】
本実施例は、本実施の形態に係る劣化性再現装置を５日間運転し、その後、圧延油エマルジョンを採取し、その劣化性を測定したものである。なお、本実施例においては、圧延油エマルジョン濃度は３％、圧延油エマルジョン温度は５０度Ｃとし、圧延油エマルジョンの供給量は１０Ｌ（リットル）／ｍｉｎとした。また、ロール１は２００ｒｐｍで回転させ、ロール１´は１００ｒｐｍで回転させた。圧延荷重は１ｔで行った。また、マグネットセパレータ６の運転時間は３０ｍｉｎ／ｄａｙであった。圧延油エマルジョンの基油となる圧延油の組成成分については表１に示す。
【００２２】
【表１】
0003692436.tif 000002
【００２３】
表１に示した圧延油１〜５をそれぞれ基油とする圧延油エマルジョン１〜５を使用しその劣化性を測定した。その結果を（使用前における値）／（使用後における値）の形で表２に示す。なお、表中のＥＳＩ（エマルジョンスタビリティインデックス）とは圧延油エマルジョンの乳化安定性を評価するための指数である。即ち、所定量の圧延油エマルジョンを所定容器に入れ、容器の底面から圧延油エマルジョン液面までの距離をＨとした場合の，一定時間経過後の（容器底面から１／４Ｈの位置の圧延油エマルジョン濃度）／（容器底面から３／４Ｈの位置の圧延油エマルジョン濃度）を百分率で表したものである。
【００２４】
【表２】
0003692436.tif 000003
【００２５】
表２から、圧延油エマルジョン１〜５の何れを使用した場合においても、使用後の酸価値が使用前の酸価値よりも高く、また、使用後のエマルジョン粒径が使用前のエマルジョン粒径よりも大きくなっており、劣化が進んでいることが分かる。また、ＥＳＩ値の比較においても、使用後の方が低くなっており、不安定な状態になっていることが分かる。これは、実機圧延機で圧延した場合と比較して同じ傾向であり、従って、本実施の形態に係る劣化性再現装置は、実機圧延機におけるスカム劣化性を十分に再現していると言える。
【００２６】
前記圧延油エマルジョン５を用いて実機圧延機で圧延した場合にエマルジョン中に混入する鉄分量と、同じ圧延油エマルジョン５を用いて本実施の形態に係る劣化性再現装置を運転させた場合にエマルジョン中に混入する鉄分量との比較結果を図２に示す。図中（ａ）が本実施の形態に係る装置の場合であり、（ｂ）が実機圧延機を使用した場合である。この図２からも、混入速度は異なるものの、ある係数を掛ければ本実施の形態に係る劣化性再現装置が、実機圧延機における圧延油エマルジョンの劣化性を十分に再現することが確認できる。
【００２７】
このように、本実施の形態に係る劣化性再現装置によれば、実機圧延機で実際に圧延を行うことなく、簡易な構造で且つ正確に圧延油エマルジョンの劣化性の再現が可能になる。
【００２８】
なお、前述のように、圧延油エマルジョンは主に活性鉄粉と反応するものであるが、酸化した鉄粉とも全く反応しない訳ではない。従って、図３に示すように、ロールを備えない装置において、圧延油エマルジョン中に市販されているような酸化した鉄粉を混入させて数回循環させ、その後、圧延油エマルジョンの劣化性を測定しても、ある程度の劣化性評価を行うことが可能である。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、送りポンプによってエマルジョン貯留タンクから圧延油エマルジョンを、回転接触して活性鉄粉を発生させるロールの接触位置に供給し、供給された後のエマルジョンを鉄成分分離装置に一時貯留し、該装置によってその中に含まれる酸化鉄粉を分離除去して前記エマルジョン貯留タンクに戻すようにしたので、実機圧延機で実際に圧延を行うことなく、圧延油エマルジョンの組成設計段階において、その劣化性を簡便且つ正確に再現することができる。これにより、劣化しにくい圧延油エマルジョンを事前に知ることができ、圧延油エマルジョンの劣化に起因する被圧延剤の商品価値の低下や実機圧延機の清掃点検コストの増加を有効に抑えることが可能になる。
【００３０】
また、本発明によれば、前記接触位置に供給された後のエマルジョンを回収し、前記鉄成分分離装置に供給するための中間ドレイン部を備えるようにしたので、劣化性の再現をより正確に行うことが可能になる。
【００３１】
さらに、本発明によれば、圧延油エマルジョンを貯留するエマルジョン貯留タンクと、圧延油エマルジョンに含まれる鉄成分を分離除去する鉄成分分離装置と、前記エマルジョン貯留タンクと鉄成分分離装置との間で圧延油エマルジョンを循環させる送りポンプとを備え、鉄成分を混入させて圧延油エマルジョンを循環させるようにしたので、より簡易に圧延油エマルジョンの劣化性の再現を行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、本発明の好ましい一実施形態に係る圧延油エマルジョンの劣化性再現装置のブロック図である。
【図２】  図２は、前記実施の形態に係る劣化性再現装置と実機圧延機とにおけるエマルジョン中の鉄分量の比較結果を表したグラフである。
【図３】  図３は、ロールを備えないタイプの圧延油エマルジョンの劣化性再現装置のブロック図である。
【図４】  図４は、一般的な冷間圧延機のブロック図である。
【符号の説明】
１，１´ ロール
２ エマルジョン貯留タンク
３ 送りポンプ
４ ノズル
５ 中間ドレイン部
６ マグネットセパレータ
７ 撹拌機
８ 加熱器
【図１】
0003692436.tif 000004
【図２】
0003692436.tif 000005
【図３】
0003692436.tif 000006
【図４】
0003692436.tif 000007