(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上ワークロールの軸心より上側の位置及び下ワークロールの軸心より下側の位置の少なくとも一方の位置で、ワークロールの圧延中の最高温度より融点の高い固形潤滑剤に、水をかけながら、ワークロールへの押し付け圧力を０．０１ｋｇｆ／ｃｍ２以上として、前記固形潤滑剤を前記ワークロールに供給し、被圧延材から固形潤滑剤へ輻射される熱を遮蔽することを特徴とする固形潤滑剤を使用した潤滑圧延方法。
【請求項２】
固形潤滑剤または固形潤滑剤押し込み装置と、被圧延材との間に熱遮蔽板を設け、ワークロールの圧延中の最高温度より融点の高い固形潤滑剤に、水をかけながら、ワークロールへの押し付け圧力を０．０１ｋｇｆ／ｃｍ２以上として、前記固形潤滑剤を前記ワークロールに供給し、被圧延材から固形潤滑剤へ輻射される熱を遮蔽することを特徴とする固形潤滑剤を使用した潤滑圧延方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固形潤滑剤を使用して金属材料を圧延する際に、被圧延材から固形潤滑剤へ輻射する熱を遮蔽して固形潤滑剤を安定供給する潤滑圧延方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の潤滑圧延においては、液状潤滑剤を水と混合したエマルジョン型潤滑剤を、ウォーターインジェクション方式の潤滑剤吹きつけ装置等により、潤滑を必要とするワークロールまたは被圧延材の所定の位置に液状潤滑剤を供給して潤滑圧延を行っている。
【０００３】
また、粘性のあるグリース等を使用する場合には、グリースまたは半固形ワックスをエアー噴霧などにより潤滑を必要とするワークロールまたは被圧延材の所定位置に噴霧・供給し潤滑圧延を行っている。
これら従来の水を使用する液状潤滑剤供給、及びエアーを使用するグリース供給の場合、水またはエアーにより供給するべきこれらの潤滑剤が配管内で冷却固化して潤滑剤の供給が困難となる問題がある。また、上記方法により液状潤滑剤またはグリースを供給する場合には、供給位置に正確に適量供給されないで必要量以上の潤滑剤が消耗される問題を回避することは困難である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明においては、上記課題を解決するためには、水またはエアーによる冷却問題を回避して安定供給するために、潤滑剤として固形潤滑剤を用いる。
固形潤滑剤を使用して潤滑圧延を行う場合に、ワークロールまたは被圧延材への付着性を良好にするために、被圧延材料の圧延温度、またはワークロールの温度より低い融点の固形潤滑剤が使用される。このために、固形潤滑剤または固形潤滑剤押し付け装置を、熱を輻射する被圧延材の熱影響部付近に設置した場合、固形潤滑剤が溶けだしたりてワークロールまたは被圧延材への固形潤滑剤の接触供給が途切れ、安定した潤滑圧延ができなくなる問題がある。また、溶けだした固形潤滑剤が被圧延材またはワークロールに過剰供給されて、被圧延材が過潤滑圧延になったりする問題も生じる。
【０００５】
したがって、本発明は、固形潤滑剤を使用して潤滑圧延する際に、被圧延材料からの輻射熱の問題が回避しながら所定潤滑位置に適量の固形潤滑剤を供給して潤滑圧延する方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
固形潤滑剤は、特に限定した供給場所に必要量だけを供給できる特性を備える。この特性を維持しつつ、被圧延材からの熱影響を回避する上記課題は、次に示す本発明の固形潤滑剤を使用した潤滑圧延方法及び潤滑圧延装置によって達成される。
【０００７】
本発明の方法は、上ワークロールの軸心より上側の位置及び下ワークロールの軸心より下側の位置の少なくとも一方の位置で、ワークロールの圧延中の最高温度より融点の高い固形潤滑剤に、水をかけながら、ワークロールへの押し付け圧力を０．０１ｋｇｆ／ｃｍ２以上として、前記固形潤滑剤を前記ワークロールに供給し、被圧延材から固形潤滑剤へ輻射される熱を遮蔽することによって達成される。また、本発明の方法は、固形潤滑剤又は固形潤滑剤押し込み装置と、被圧延材との間に熱遮蔽板を設け、ワークロールの圧延中の最高温度より融点の高い固形潤滑剤に、水をかけながら、ワークロールへの押し付け圧力を０．０１ｋｇｆ／ｃｍ２以上として、前記固形潤滑剤を前記ワークロールに供給し、被圧延材から固形潤滑剤へ輻射される熱を遮蔽することによって達成される。
【０００８】
本発明は、上ワークロールの軸心より上側の位置及び下ワークロールの軸心より下側の位置の少なくとも一方の位置に固形潤滑剤押し込み装置を設け、固形潤滑剤を前記ワークロールに供給し、被圧延材から固形潤滑剤へ輻射される熱を遮蔽することを特徴とする固形潤滑剤を使用した潤滑圧延装置を用いる。また、本発明は、固形潤滑剤または固形潤滑剤押し込み装置を冷却する装置を設けることを特徴とする固形潤滑剤を使用した潤滑圧延装置を用いる。さらに、本発明の装置は、固形潤滑剤または固形潤滑剤押し込み装置と被圧延材との間に熱遮蔽板を設け、被圧延材から固形潤滑剤へ輻射する熱を遮蔽することを特徴とする固形潤滑剤を使用した潤滑圧延装置を用いる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
固形潤滑剤はワークロールまたは被圧延材との付着性を良好にするために、被圧延材料の圧延温度、またはワークロールの温度より低い融点の固形潤滑剤を使用する。このために、熱を輻射するワークロールまたは被圧延材からの熱輻射により固形潤滑剤が溶けだしたりして、ワークロールまたは被圧延材に固形潤滑剤を安定して供給ができなくなる恐れがある。したがって、本発明においては、次に述べる手段を設けて固形潤滑剤または固形潤滑剤押し付け装置を熱遮蔽または冷却することにより、潤滑圧延を行う。本発明で使用する固形潤滑剤は、固形ワックス潤滑剤を含む。
【００１０】
第１の方法においては、固形潤滑剤押し込み装置を被圧延材の熱影響範囲より離れた位置に設置する。すなわち、固形潤滑剤押し込み装置は、被圧延材から上下ワークロールの軸心位置より離れた場所に設置するのが好ましい。この場合固形潤滑剤押し込み装置は、上下ワークロールのいずれか一方または双方に設置することができる。固形潤滑剤押し込み装置は、被圧延材から上下ワークロールの軸心位置より離れた場所に設置することにより、直径の十分大きなワークロールにおいては、固形潤滑剤押し込み装置を被圧延材の熱影響部から離すことができる。また、小さな直径のワークロールであっても被圧延材からの輻射熱をロール自体により遮蔽することができる。このようにして、被圧延材の輻射熱による固形潤滑剤の溶け落ちを回避でき、固形潤滑剤を安定して供給する潤滑圧延方法を達成することができる。
【００１１】
また、第２の方法においては、固形潤滑剤押し込み装置に、固形潤滑剤を冷却するために冷却装置が設けられる。冷却装置の冷却剤としては、水、油などの液体、及び空気、窒素ガスまたは不活性ガス等の気体を使用することができる。冷却効率及び経済性の見地から水が好ましい。さらに、固形潤滑剤は水をはじく性質を有するものが多いので、これらの固形潤滑剤を使用した場合、潤滑効果に影響をもたらすことはない。また、被圧延材及びワークロールにこれらの水が付着しても、固形潤滑剤自体が疎水性のため潤滑効果に影響をもたらすことはない。固形潤滑剤の設置場所は、圧延機周辺の空間スペースに依存して固形潤滑剤に直接設けることもまた、離れた位置に設置すこともできる。これにより、被圧延材からの輻射熱があっても、固形潤滑剤自体の温度上昇が避けられ、固形潤滑剤を安定して供給する潤滑圧延方法が達成できる。
【００１２】
さらに第３の方法においては、固形潤滑剤押し込み装置と被圧延材との間に、被圧延材からの熱を遮断する熱遮蔽板が設けられる。上記のように固形潤滑剤の多くは疎水性であるが、なかには水に溶けやすいものもある。このような潤滑剤を用いた潤滑圧延の場合、または被圧延材に冷却水がかかることを望まない場合にも、熱遮蔽板を設けることが好ましい。
さらに、発明者らは実験により、鋼材からの輻射熱だけでなくロール表面温度も固形潤滑剤を使用する上で重要な制御因子であることを見いだした。そこで、現状考え得る圧延の操業条件に対して、コストおよび作業効率上、最も好ましい固形潤滑剤の融点および押し付け圧力の条件を検討した。その結果、少なくとも固形潤滑剤の融点が、固形潤滑剤を供給する部位のロール表面の圧延中の最高温度よりも高い融点の固形潤滑剤を用いないと、ロールの熱によって固形潤滑剤の消耗速度が速くなることを見いだした。さらに、固形潤滑剤の効果を引き出すのに必要な最低限の押し付け圧力条件が、０．０１kgf/cm2 以上であることも発見した。押し付け圧力が０．０１kgf/cm2 未満では、ロールへの固形潤滑剤の付着量が少なく、ロール肌荒れ（ロール焼付きも含む）抑制やロール摩耗低減などの効果が十分に得られない。また、固形潤滑剤を使用するにあたって、固形潤滑剤自体に水をかけながら使用する必要がある。通常、ロール冷却水をかけながら操業されているが、このロール冷却水を固形潤滑剤すなわちワックス潤滑剤にかけならが供給しても差し支えない。つまり、ロール冷却水をかけているところで、固形潤滑剤をロールに供給しても良い。もちろん、固形潤滑剤専用の配管を配して水を直接かけるようにしてもよい。ワックス潤滑剤を使用するにあたって水をかけながら使用しなければならない理由は、水がないロール表面に固形潤滑剤を押し付けると固形潤滑剤とロールとが焼付きに近い状態で転着し、消耗速度が非常に大きくなるためである。従って、従来の油系の潤滑油を使用する場合には、ロール表面の水を水切り装置で取り除いてから潤滑油を供給するが、固形潤滑剤はロール表面に水が存在する状態で供給した方が好ましく、言い換えれば、従来の水切り装置が不要になる利点もあり、設備メンテナンスの労力がさらに低減する効果も期待できる。
【００１３】
【実施例】
本発明の固形潤滑押し込み装置への被圧延材からの輻射熱の熱影響を回避して潤滑圧延する方法及び装置を以下に説明する。
＜実施例１＞
本発明の一つの態様においては、固形潤滑剤押し込み装置を被圧延材の熱影響範囲より離れた位置に設置する。図１は、本発明の被圧延材の熱影響範囲より離れた位置に設置した固形潤滑剤押し込み装置を示す。図１において、固形潤滑剤２を装着した固形潤滑剤押し込み装置１は、上下ワークロール３、３の軸心４、４位置より離れた場所であり、すなわち被圧延材５とは反対の位置に設けられる。本発明においては、固形潤滑剤押し込み装置は、Ｘで示す固形潤滑剤供給領域に設置されるのが好ましい。
【００１４】
２Ｈｉコイル圧延機において、被圧延材の咬込み部直上であり且つワークロール軸心より下側に固形潤滑剤押し込み装置を設置した場合（比較例）と、ワークロール軸心より上側である軸心の直上に固形潤滑剤押し込み装置を設置した場合（本発明）とで、固形潤滑剤の消耗量を比較した。圧延条件は、圧延鋼材温度：１１００℃、ワークロール径：４００ｍｍ、圧延速度：５０ｍｐｍで、普通鋼のコイル圧延を行った。使用した固形潤滑剤は、融点１４５℃のワックスに黒鉛粉末を３０ｗｔ％混入した固形潤滑剤である。その結果、圧延距離が４００ｍの時点で比較例の固形潤滑剤消耗量が２３ｍｍであるのに対して、本発明の場合１１ｍｍの消耗量であった。したがって、固形潤滑剤の消耗量は、被圧延材等の輻射熱の有無によって消耗量が大きく異なることが判明した。
【００１５】
＜実施例２＞
また、本発明の別の態様においては、固形潤滑剤押し込み装置に、固形潤滑剤を冷却するために冷却装置が設けられる。冷却剤として水、油等の液体及び窒素ガス、不活性ガス等の気体が使用できるが本実施例においては、水を使用した場合について説明する。図２に、本発明の固形潤滑剤を冷却するために冷却装置を設けた固形潤滑剤押し込み装置および圧延機の一部断面を示す。図２において、固形潤滑剤２を装着した固形潤滑剤押し込み装置１には、水冷装置の冷却水配管６及び冷却水ノズル７が設けられる。これによって、固形潤滑剤の温度上昇が防止できるので溶け落ちを回避できる。
【００１６】
２Ｈｉコイル圧延機において、固形潤滑剤押し込み装置を被圧延材の咬込み部直上であり且つワークロール軸心より下側に固形潤滑剤押し込み装置を設置し（実施例１の比較例と同一場所）、固形潤滑剤押し込み装置の固形潤滑剤装填部分を直接水冷却した場合と冷却しない場合との固形潤滑剤消耗量を測定した。圧延機、被圧延材料及び圧延条件は実施例１と同一であった。その結果、上記実施例１の比較例に示すように、水冷なしの場合は、圧延距離が４００ｍの時点で比較例の固形潤滑剤消耗量が２３ｍｍであるのに対して、本発明の水冷を行った場合は、固形潤滑剤の消耗量は１３ｍｍと大幅に少なくなった。水冷のない場合でも水冷がある場合でも、その潤滑効果はほぼ同程度であった。
【００１７】
＜実施例３＞
さらに本発明の別の態様においては、固形潤滑剤押し込み装置と被圧延材との間に、被圧延材からの熱を遮断する熱遮蔽板が設けられる。図３に固形潤滑押し込み装置と被圧延材の間に熱遮蔽板を設けた圧延機の一部断面を示す。図３において、固形潤滑剤２を装填した固形潤滑剤押し込み装置１と、被圧延材５との間には熱遮蔽板８が設けられる。これによって、被圧延材からの熱輻射を遮断することができる。
【００１８】
２Ｈｉコイル圧延機において、固形潤滑剤押し込み装置を被圧延材の咬込み部直上であり且つワークロール軸心より下側に固形潤滑剤押し込み装置を設置し（実施例１の比較例と同一場所）、さらに潤滑材押し込み装置と被圧延材との間に内部循環水冷機構を有する熱遮蔽板を設置した。熱遮蔽板の有無による潤滑材消耗量を測定した。その結果、上記実施例１の比較例に示すように、熱遮蔽板を設けない場合は、圧延距離が４００ｍの時点で上記比較例で示すように固形潤滑剤消耗量が２３ｍｍであるのに対して、本発明の熱遮蔽板を設けた場合は、固形潤滑剤の消耗量は１０ｍｍと大幅に少なくなった。したがって、固形潤滑剤押し込み装置を設置する際には、被圧延材から熱影響を防止するのに熱遮蔽板は有効であることが判明した。
＜実施例４＞
熱延工場の仕上圧延ラインの前段スタンドのロールの入側にエアーシリンダーを用いた固形潤滑剤の供給装置を設置し、固形潤滑剤の融点、押し付け圧力、および固形潤滑剤への水かけの有無が、ロール焼付きの発生に与える影響を調査した。鋼材からの輻射熱を防御するために、固形潤滑供給装置と鋼材との間には熱遮蔽板を設置した。その結果、本発明にある条件で固形潤滑剤を用いると、表１に示したように、ロール肌荒れ（焼付き）の発生が十分に抑制可能で、数ロット無研削（ロール手入れ無し）で使用可能であることが明らかになった。
【００１９】
【表１】
0003540973.tif 000002
【００２０】
【発明の効果】
本発明の固形潤滑剤の熱遮蔽方法及び冷却方法により、所定潤滑位置に適量の固形潤滑剤を供給して潤滑圧延することができる。
本発明においては、固形潤滑剤押し込み装置を被圧延材の熱影響範囲より離れた位置に設置すること、固形潤滑剤押し込み装置の潤滑剤を水冷すること、固形潤滑剤押し込み装置と被圧延材との間に熱遮蔽板を設けること、及び固形潤滑剤に水をかけることによって、固体潤滑剤の消耗量を５０％以上も少なくすることができる。
【００２１】
さらに、潤滑効果によってワークロール交換回数の減少による生産性の向上、ワークロールの摩耗焼付き減少による鋼材表面品質の向上が可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の被圧延材の熱影響範囲より離れた位置に固形潤滑剤押し込み装置を設置した圧延機の一部断面図を示す。
【図２】本発明の冷却装置を設けた固形潤滑剤押し込み装置および圧延機の一部断面を示す。
【図３】本発明の固形潤滑押し込み装置と被圧延材の間に熱遮蔽板を設けた圧延機の一部断面を示す。
【符号の説明】
１…固形潤滑剤押し込み装置
２…固形潤滑剤
３…上下ワークロール
４…上下ワークロールの軸心
５…被圧延材
６…冷却水配管
７…冷却水ノズル
８…熱遮蔽板
Ｘ…固形潤滑剤供給領域
【図１】
0003540973.tif 000003
【図２】
0003540973.tif 000004
【図３】
0003540973.tif 000005