(57)【要約】【課題】  潤滑剤による高度の潤滑性及び冷却性を確保しつつ、潤滑剤のロングライフ化による消費量の低減化を可能にする。【解決手段】  金属板を冷間圧延するに際し、水溶性潤滑剤を水で希釈した溶液をクーラントとして循環使用することにより潤滑剤ロスを低減するとともに、少なくとも一部の圧延スタンドの入側において、非水溶性圧延油又は前記クーラントの水溶性潤滑剤とは異なる水溶性潤滑剤を供給することで潤滑性を補助し、全体として必要な潤滑性を確保する。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板を冷間圧延するに際し、水溶性潤滑剤からなる第１の潤滑剤を水で希釈した溶液をクーラントとして循環使用するとともに、少なくとも一部の圧延スタンドの入側において、天然油脂、鉱物油、脂肪酸エステル、炭化水素系合成潤滑油の中から選ばれる１種以上を主体とする第２の潤滑剤を供給することを特徴とする金属板の冷間圧延方法。
【請求項２】
金属板を冷間圧延するに際し、水溶性潤滑剤からなる第１の潤滑剤を水で希釈した溶液をクーラントとして循環使用するとともに、少なくとも一部の圧延スタンドの入側において、前記第１の潤滑剤とは異なる水溶性潤滑剤を主体とする第２の潤滑剤を供給することを特徴とする金属板の冷間圧延方法。
【請求項３】
第２の潤滑剤を、ミスト状又は／及び液滴状にして供給することを特徴とする請求項１又は２に記載の金属板の冷間圧延方法。
【請求項４】
クーラントを圧延ロールに供給するとともに、第２の潤滑剤を圧延スタンドの入側において金属板に供給することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の金属板の冷間圧延方法。
【請求項５】
クーラントを循環使用するための循環系に、クーラントに混入した第２の潤滑剤成分を分離する工程を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の金属板の冷間圧延方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潤滑及び冷却機能を有するクーラントを循環使用しつつ行われる、金属板の冷間圧延方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鋼板などの金属板の冷間圧延では、圧延ロールと金属板の潤滑及び冷却の２つの機能が重要である。潤滑は、ワークロールと金属板との間（ロールバイト）の摩擦係数を下げて、圧延荷重を低減するものであり、冷却は、ロールバイトでの摩擦発熱や加工発熱によって圧延ロールや金属板の温度が過度に上昇しないようにするために必要である。
【０００３】
このような潤滑機能と冷却機能を発揮させるために、鋼板などの金属板の冷間圧延では、鉱物油、天然油脂、合成エステルなどの不水溶性油剤（圧延油）を界面活性剤で水に分散・希釈化したエマルションがクーラントとして用いられている。このエマルションは、圧延油が１〜５mass％程度含有され、圧延油と水とを予め混合、撹拌して平均粒径５〜１５μｍ程度の油滴を水中に形成させたＯ／Ｗ型（水中油滴型）のものである。
【０００４】
このようなエマルションタイプのクーラント（以下、主に“エマルション圧延油”という）は、クーラントタンクから金属板やロールバイトに供給されるが、圧延油の使用量の低減及び廃液量の低減のために、循環使用されるのが通常であり、これを循環給油方式（リサーキュレーション方式）と呼ぶ。
エマルション圧延油は、金属板やロールバイトにスプレー供給されると、金属板表面やロールバイト入口において水が排除されながら油膜が形成され（このような現象をプレートアウトと呼ぶ）、このようにして形成された油膜がロールバイト内での潤滑性を向上させる。すなわち、ロールバイトに導入される油膜が厚いほど潤滑性は向上し、硬質の金属板であっても高圧下の圧延が可能となる。
【０００５】
一方、単一のエマルション圧延油を使用しながら、循環給油方式における潤滑性を向上させるものとして、ハイブリッド方式（非特許文献１）が知られている。このハイブリッド方式は、高濃度のエマルション圧延油を少量金属板に供給しながら、低濃度のエマルション圧延油を循環使用する方法である。これは、循環給油方式の良好な原単位を維持したまま、高濃度エマルション圧延油によって潤滑性を補償しようとするものである。
【０００６】
ハイブリッド方式に関する従来技術としては、例えば特許文献１に、潤滑のために金属板に供給するエマルション圧延油と、冷却のために循環使用するエマルション圧延油とで、添加量の異なる同一種の界面活性剤を使用することが開示されている。
【非特許文献１】「板圧延の理論と実際」日本鉄鋼協会発行，ｐ２０８−２１１（１９８４）
【特許文献１】特開平２−３７９１１公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年の環境問題に対する認識の高まりに伴って、潤滑剤のロングライフ化や廃液量の削減に対するニーズが高まりつつあり、そのような観点からは、クーラントを循環使用する循環給油方式が重要な役割を果たしていくものと考えられる。
しかし、ハイブリッド方式を含めて、クーラントを循環使用する方式においては、いずれもエマルション圧延油を使用していることから、種々の問題が生じている。
【０００８】
第１の問題は、エマルション圧延油を使用する場合には、フィルターロス、スカムアウト、ヒュームロス及び金属板による持ち出しが、潤滑剤の消費量を増大させる点である。
これらのうちフィルターロスは、冷間圧延によって発生する摩耗粉などの固形物粉がエマルション中に取り込まれ、これをフィルターによって分離除去しようとした場合に、エマルション中の油滴もフィルターに捕捉されてしまうために生じる。スカムアウトは、摩耗粉などの固形物粉がエマルションの油滴中に抱き込まれ、圧延油の劣化物との混合物であるスカムが発生することにより生じる油分のロスである。また、ヒュームロスとは、特に流動点の高い天然油脂を使用する場合には、クーラント全体の温度を５０〜６０℃程度まで加熱して循環使用しており、これによって生じるヒュームに油分が含まれているために生じるロスである。一方、金属板による持ち出しは、圧延後の金属板は油分が付着した状態でコイルとして巻き取られるため、金属板によって循環系から持ち出される油分によるものである。
これらは、エマルション圧延油を使用する限り本質的な解決が困難な課題であり、基油の種類や粘度の選定、界面活性剤の種類や添加量の最適化などの対策が採られているものの、根本的な解決には至っていない。
【０００９】
第２の問題は、エマルション圧延油は、クーラント中に含まれる鉄分の量、クーラントの温度やｐＨなどの要因によって乳化安定性が変化しやすいため、クーラントを循環使用する場合には、圧延潤滑性を一定に維持するためにエマルション圧延油の管理に多大な労力を要する点である。例えば、エマルション圧延油の濃度・温度・ケン化価・酸価・ｐＨなどを、循環使用中にサンプリングしたクーラントを用いて定期的に分析し、その結果に応じてエマルション圧延油の状態を一定にするように管理する必要がある。また、鉄粉除去装置などのフィルター設備や、クーラントの状態を管理するための各種計測器も必要となり、それらの維持・管理についても労力を要する。
【００１０】
特にハイブリッド方式においては、高濃度のエマルション圧延油が別途循環系に混入するため、循環系のエマルション圧延油に濃度変化や乳化安定性の変動が生じやすく、エマルション圧延油の管理に大きな労力を要する。また、特許文献１の技術においては、金属板へのプレートアウト性を向上させるために、高濃度エマルションとして供給される潤滑剤は、界面活性剤の含有濃度が低いため、これが循環系統に混入した場合には、循環系全体での界面活性剤濃度を一定に維持するための管理が必要となる。
【００１１】
第３の問題は、エマルション圧延油は、冷却のために圧延ロールにスプレーされるのが通常であるが、ロール表面にもエマルション中の油分がプレートアウトして油膜を形成していくため、冷却効果を阻害するという点である。
これに対して、冷却効果を向上させるためにはエマルション圧延油の温度を低下させるのが有効であるが、圧延油の劣化成分が摩耗粉などの固形物粉と混合体を形成してスカムを生成すると、配管中で詰まりを生じるおそれがあるため、エマルション圧延油を一定以上の温度に維持する必要性があり、冷却性能を向上させるのにも一定の限界がある。
また、圧延速度に応じてクーラントの流量を制御することで冷却効果を高めることも可能ではあるが、クーラントの流量を増加させるためには循環ポンプの能力アップのための設備コストがかかり、さらに、循環させるための電力コストも高くなることから、必ずしも経済的とはいえない。
【００１２】
第４の問題としては、エマルション圧延油を使用する場合に解決困難な問題として、冷間圧延に際して、金属板表面からの剥離によって圧延ロールに付着した金属異物が、ワークロールとバックアップロールとの間に噛み込まれたり、ロールバイトへ飛び込んだりして、ワークロール表面に疵が形成されやすい点が挙げられる。このようにしてワークロール表面に疵が形成されると、それが金属板の表面に転写され、表面欠陥として歩留まりを大幅に低下させる原因となる。
【００１３】
したがって本発明の目的は、以上のような従来技術の課題を解決し、潤滑剤による高度の潤滑性及び冷却性を確保しつつ、潤滑剤のロングライフ化による消費量の低減化を可能にする金属板の冷間圧延方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
（1）金属板を冷間圧延するに際し、水溶性潤滑剤からなる第１の潤滑剤を水で希釈した溶液をクーラントとして循環使用するとともに、少なくとも一部の圧延スタンドの入側において、天然油脂、鉱物油、脂肪酸エステル、炭化水素系合成潤滑油の中から選ばれる１種以上を主体とする第２の潤滑剤を供給することを特徴とする金属板の冷間圧延方法。
（2）金属板を冷間圧延するに際し、水溶性潤滑剤からなる第１の潤滑剤を水で希釈した溶液をクーラントとして循環使用するとともに、少なくとも一部の圧延スタンドの入側において、前記第１の潤滑剤とは異なる水溶性潤滑剤を主体とする第２の潤滑剤を供給することを特徴とする金属板の冷間圧延方法。
【００１５】
（3）上記（1）又は（2）の冷間圧延方法において、第２の潤滑剤を、ミスト状又は／及び液滴状にして供給することを特徴とする金属板の冷間圧延方法。
（4）上記（1）〜（3）のいずれかの冷間圧延方法において、クーラントを圧延ロールに供給するとともに、第２の潤滑剤を圧延スタンドの入側において金属板に供給することを特徴とする金属板の冷間圧延方法。
（5）上記（1）〜（4）のいずれかの冷間圧延方法において、クーラントを循環使用するための循環系に、クーラントに混入した第２の潤滑剤成分を分離する工程を有することを特徴とする金属板の冷間圧延方法。
【００１６】
本発明法の圧延の対象となる金属板は、鋼板に限定されるものではなく、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金などのような種々の金属板、合金板が対象となる。また、鋼板の場合には、普通鋼、高炭素鋼、ステンレス鋼など鋼種は問わない。
また、金属板の厚さにも制限はなく、金属箔などのような薄い金属板も対象とすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、水溶性潤滑剤からなる第１の潤滑剤を水で希釈した溶液をクーラントとして循環使用するので、摩耗粉などの液中固形物が潤滑成分中に巻き込まれにくく、このためフィルターロスやスカムロスを低減させ、潤滑剤の原単位を向上させることが可能となる。一方、必要な圧延スタンドに対して潤滑性を補助するために、潤滑機能が高い第２の潤滑剤を供給するようにしたので、全体として必要な潤滑性を確保することができ、高圧下・高速圧延が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の第１の冷間圧延方法（以下、第１方法という）は、金属板を冷間圧延するに際し、水溶性潤滑剤からなる第１の潤滑剤を水で希釈した溶液をクーラントとして循環使用するとともに、少なくとも一部の圧延スタンドの入側において天然油脂、鉱物油、脂肪酸エステル、炭化水素系合成潤滑油の中から選ばれる１種以上を含む第２の潤滑剤を供給する。
【００１９】
本発明において冷間圧延に用いる圧延機の形式に特別な制限はなく、タンデム圧延機、レバース圧延機などのような通常の冷間圧延で用いられるものを用いることができる。但し、圧下率として１０％以上の圧下を行うものを対象とし、一般の調質圧延のような軽圧下圧延を行うものは含まない。
なお、本発明をレバース圧延機による冷間圧延に適用した場合には、第２の潤滑剤の供給は、少なくとも一部の圧延パスにおいてなされればよい。
【００２０】
本発明において第１の潤滑剤として使用する水溶性潤滑剤は、常温において水への溶解性を示すもの（溶解型の潤滑剤）であり、その水溶液は透明又は半透明な外観を呈する。したがって、エマルション圧延油のように５〜１５μｍ程度のエマルション粒子による光の乱反射に起因して、乳白色の外観を呈するもの（乳化型の潤滑剤）とは明確に区別される。
【００２１】
水溶性潤滑剤であっても、その水溶液が曇点を有するため或る温度で急激に溶解度が低下して白濁するものもある。すなわち、曇点を有する溶液とは、温度を上昇させると、ある温度で溶解成分の溶解度が急激に低下して白濁する性質を有する溶液のことであり、曇点とはそのように白濁化する液温を指す。本発明では、このような水溶液が曇点を有する水溶性潤滑剤を用いてもよいし、また、水溶液が曇点を有しない水溶性潤滑剤を用いてもよい。
水溶性潤滑剤の種類は問わないが、そのなかでも化学合成された潤滑剤（以下、合成潤滑剤という）が特に好ましい。この合成潤滑剤は、従来用いられている圧延油に較べて耐腐敗性に優れ、摩耗粉などの固形物粉と油剤劣化物の混合物であるスカムを形成しにくい点で有利となる。
【００２２】
本発明で用いる水溶性潤滑剤（合成潤滑剤）としては、特にポリアルキレングリコールが好ましく、他の水溶性潤滑剤を併用する場合でも、ポリアルキレングリコールを主体とする（主成分とする）水溶性潤滑剤を用いるのが望ましい。ポリアルキレングリコールは、エチレンオキシド（ＥＯ）やプロピレンオキシド（ＰＯ）などのアルキレンオキシド（ＡＯ）を、活性水素を持つ物質に開環重合させて得られるものであり、重合度やアルキル基などを変化させることにより、目的に応じた特性をもつ分子設計が可能であって、ＡＯの種類や比率、末端置換基の有無や種類などにより、種々の特性を得ることができる点で潤滑剤の設計の自由度が高い。
【００２３】
ポリアルキレングリコールは、実質的に非水溶性のものもあるが、本発明では水溶性のもの、すなわち水に溶解するポリアルキレングリコールを用いる。
ポリアルキレングリコールとしては、例えば、ＥＯ／ＰＯランダム共重合体であるポリオキシエチレンプロピレングリコールモノアルキルエーテルが挙げられる。また、リバースブロック型共重合体として、旭電化株式会社製の商品名「アデカプルロニック」やBASF Japan社製の商品名「プルロニック25R4」、「プルロニック25R8」等の市販品を用いることもできる。
【００２４】
本発明で用いるクーラントには、上述した潤滑剤以外に、極圧添加剤、防錆剤、消泡剤、各種アミン、防腐剤などの１種以上を適宜添加してもよい。但し、これらの添加剤は水溶性のものを使用する。極圧添加剤としては、例えば、塩素化油脂、塩素化脂肪酸エステル等の塩素化化合物；硫化油脂、アルキルポリサルファイド等の合成硫黄化合物；リン化合物；有機金属塩化合物等の１種以上を使用することができる。水溶性防錆剤としては、脂肪族モノカルボン酸等の脂肪酸類に、塩基性物質としてアルカノールアミン等を加えたものを用いることもできる。
クーラント中での第１の潤滑剤の含有濃度には特別な制限はないが、溶液中での割合で１〜１５mass％程度とすることが好ましい。潤滑剤の含有濃度が１mass％未満では冷間圧延に必要な潤滑性が十分に得られず、一方、含有濃度が１５mass％を超えると潤滑剤の消費量が増加して、経済的に不利になる。
【００２５】
以上のような、本発明で循環使用するクーラントは、潤滑剤が水に溶解しているため、エマルションのような大きな油滴を形成しない。そのため、冷間圧延において発生する摩耗粉などの液中固形物とはすぐに分離し、クーラント中から液中固形物を除去することが極めて容易となって、フィルターロスの低減を図ることができる。また、摩耗粉などを油分中に抱き込むこともないため、スカムの生成によるロスが極めて少なくなる。したがって、スカムを流動させるために昇温する必要もなく、常温で使用することによってヒュームロスを低減させることができる。さらに、洗浄性に優れることから、金属板上に残留する潤滑成分が極めて少なく、金属板による持ち出しロスも低減できる。
【００２６】
これらの利点に加えて、エマルション圧延油のような乳化安定性の管理が必要でないため、クーラントの管理を簡素化できる。
また、冷却のために圧延ロールにスプレーした場合にも、洗浄性に優れるため、潤滑成分がロール表面に付着していても、それを洗い流しながら冷却を行えるので、エマルション圧延油に比べて冷却性能の向上を図ることができる。
さらに、優れた洗浄性によって、圧延ロールに付着した金属異物も表面から容易に洗い流すことができ、ロール表面に表面疵を発生させにくいという利点もある。
【００２７】
本発明で循環使用するクーラントは、従来のエマルション圧延油に比べて上記のような優れた性能を発揮するものであるが、対象とする金属板の材質、サイズ、圧延速度等の条件によっては潤滑性が不足する場合がある。すなわち、クーラントは水溶性潤滑剤を含み、ロールバイトにおいて一定の潤滑作用を発揮することができるものの、一旦潤滑成分が金属板表面においてプレートアウトしても、洗浄効果によってすぐに洗い流されてしまうため、ロールバイトにおいてエマルション圧延油ほどの厚い潤滑膜を形成することはできないのが通常である。
【００２８】
そこで、本発明の第１方法では、このような潤滑性を確保（補助）するための手段として、少なくとも一部の圧延スタンドの入側において、天然油脂、鉱物油、脂肪酸エステル、炭化水素系合成潤滑油の中から選ばれる１種以上を主体とする第２の潤滑剤を供給するものである。この第２の潤滑剤に使用されるのは、従来の圧延油給油方式において用いられる圧延油と同様のものでよい。天然油脂としては、パーム油等の植物油、牛脂等の動物油を用いることができる。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。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−オレフィン等が利用できる。
なお、第２の潤滑剤は、天然油脂、鉱物油、脂肪酸エステル、炭化水素系合成潤滑油の中から選ばれる１種以上を主体とするのであればよく、したがって、一部として他の潤滑剤（例えば、水溶性潤滑剤）を配合することを妨げない。
【００２９】
第２の潤滑剤は、水に希釈することなく若しくは水に希釈して（後者の場合、通常エマルションとして使用される）、圧延スタンドの入側に供給する。第２の潤滑剤を供給する箇所は任意であるが、特に金属板に供給することが好ましく、これによりロールバイトにおける潤滑膜の形成を助けて、ロールバイト内での流体潤滑効果を拡大させることができる。これによって、硬質材や薄物材を高速で圧延する条件でも十分な潤滑性を得ることができる。
なお、第２の潤滑剤は、各圧延スタンドで必要とされる潤滑状況に応じて、少なくとも一部の圧延スタンドの入側において供給されればよい。例えば、圧延速度が高く、薄物材を圧延する後段スタンドのみに供給してもよい。また、同じ圧延スタンドでも、第２の潤滑剤は、ロールバイトにおける潤滑状態が厳しい条件の場合にのみ使用すれば十分であり、したがって、常時供給される必要はない。
【００３０】
次に、本発明の第２の冷間圧延方法（以下、第２方法という）では、金属板を冷間圧延するに際し、水溶性潤滑剤からなる第１の潤滑剤を水で希釈した溶液をクーラントとして循環使用するとともに、少なくとも一部の圧延スタンドの入側において、前記第１の潤滑剤とは異なる水溶性潤滑剤を主体とする第２の潤滑剤を供給する。
さきに述べた本発明の第１方法では、第２の潤滑剤として、天然油脂、鉱物油、脂肪酸エステル、炭化水素系合成潤滑油のうちの１種以上の非水溶性潤滑剤（油剤）を主体とする潤滑剤を供給するのに対して、この本発明の第２方法では、第２の潤滑剤として、前記第１の潤滑剤とは異なる水溶性潤滑剤を主体とする潤滑剤を供給するものである。
【００３１】
第２の潤滑剤として使用する水溶性潤滑剤としては、通常、第１の潤滑剤として用いる水溶性潤滑剤よりも潤滑性が高いものを使用するが、それ以外の条件は第１の潤滑剤と同様でよい。
すなわち、水溶性潤滑剤は、さきに述べたように常温において水への溶解性を示すもので、透明又は半透明な外観を呈するものである。また、水溶性潤滑剤は水溶液が曇点を有するものであっても、曇点を有しないものであってもよい。水溶性潤滑剤の種類は問わないが、さきに述べたような理由により、化学合成された潤滑剤（以下、合成潤滑剤という）が特に好ましい。
【００３２】
また、これも第１の潤滑剤と同様、水溶性潤滑剤（合成潤滑剤）としては、特にポリアルキレングリコールが好ましく、他の水溶性潤滑剤を併用する場合でも、ポリアルキレングリコールを主体とする（主成分とする）水溶性潤滑剤を用いるのが望ましい。ここで、ポリアルキレングリコールは分子量が大きく動粘度が高いほど潤滑性能が高いため、第２の潤滑剤としては、第１の潤滑剤で用いるよりも分子量が大きく動粘度の高いポリアルキレングリコールを使用することが好ましい。
なお、第２の潤滑剤は、水溶性潤滑剤を主体とすればよく、したがって、一部として他の潤滑剤（例えば、従来用いられている圧延油などの非水溶性潤滑剤）を配合することを妨げない。
【００３３】
第２の潤滑剤は、水に希釈することなく若しくは水に希釈して、圧延スタンドの入側に供給する。第２の潤滑剤を供給する箇所は任意であるが、特に金属板に供給することが好ましく、これによりロールバイトにおける潤滑膜の形成を助けて、ロールバイト内での流体潤滑効果を拡大させることができる。これによって、硬質材や薄物材を高速で圧延する条件でも十分な潤滑性を得ることができる。また、この第２の潤滑剤は水溶性潤滑剤を主体とするものであるため金属板に付着せず、また、第１の潤滑剤に混入したとしてもエマルションを形成しないので、フィルターロスやスカムロス等のエマルション圧延油にみられる原単位悪化要因を避けることができる。
【００３４】
なお、第２の潤滑剤は、各圧延スタンドの必要とされる潤滑状況に応じて、少なくとも一部の圧延スタンドの入側において供給されればよい。例えば、圧延速度が高く、薄物材を圧延する後段スタンドのみに供給してもよい。また、同じ圧延スタンドでも、第２の潤滑剤はロールバイトにおける潤滑状態が厳しい条件の場合にのみ使用すれば十分であり、したがって、常時供給される必要はない。
なお、この本発明の第２方法において、第１の潤滑剤を含むクーラントに関する条件等は、さきに述べた本発明の第１方法と同様である。
【００３５】
次に、以上述べた本発明の第１方法及び第２方法に共通する、より好ましい実施条件（実施形態）について説明する。
まず、第２の潤滑剤は、ミスト状又は／及び液滴状にして供給することが特に好ましい。第２の潤滑剤は、第１の潤滑剤（クーラント）による潤滑効果を補助するためのものであり、その使用量はできる限り少なくするのが望ましい。その意味で、第２の潤滑剤をミスト状又は／及び液滴状で供給して金属板への付着効率を向上させれば、循環使用するクーラント（第１の潤滑剤）への第２の潤滑剤の混入量をできるだけ低減させることができる。
【００３６】
ミスト状又は／及び液滴状で供給される第２の潤滑剤は、水に希釈することなく（すなわち、原液のまま）若しくは水に希釈して（すなわち、水との混合体として）使用される。
ここで、第２の潤滑剤をミスト状又は／及び液滴状にして供給するとは、潤滑剤を一般的なミスト発生器又は液滴発生器によりミスト状又は液滴状にするか、若しくは気水ノズル（２流体ノズル）により噴霧状にし、これを金属板などに供給することである。本発明では、ミスト又は／及び液滴は平均粒径が２ｍｍ以下のものであって、そのなかで粒径１００μｍ以下のものをミスト、粒径１００μｍ超のものを液滴とする。
【００３７】
このようなミスト状又は／及び液滴状での潤滑剤の供給方式は、通常のスプレー供給方式に比べて金属板への付着性が高く、ロールバイトにおける摩擦係数を低下させるために、必要最小限の量の潤滑剤を効率よく付着させることが可能である。また、第２の潤滑剤として金属板に供給されたが金属板には付着しなかった潤滑剤が、クーラントの循環系に混入する量を最小限に抑えることができるため、第１の潤滑剤のクーラント循環系での状態を一定に維持しやすい利点がある。
なお、本発明の第１方法においては、第２の潤滑剤として非水溶性潤滑油を主体としたものを供給するため、これが金属板に付着せずにクーラントに混入した場合は、クーラント中の第１の潤滑剤に影響を与えることが懸念される。しかし、第２の潤滑剤の各圧延スタンドに対する供給量が、循環使用する第１の潤滑剤の供給量全体の１／２０以下程度であれば、第１の潤滑剤の性能に大きな影響を与えることはなく、従来のエマルション圧延油に比べると潤滑剤の原単位を大幅に向上させ得る点で有効であることに変わりない。
【００３８】
さらに、クーラントと第２の潤滑剤の供給形態に関しては、クーラントを圧延ロールに対して供給するとともに、第２の潤滑剤を圧延スタンドの入側において金属板に対して供給することが好ましい。なお、この第２の潤滑剤は、さきに述べたようにミスト状又は／及び液滴状で供給されることが好ましい。
水溶性潤滑剤を主体とする第１の潤滑剤を水で希釈したクーラントは、洗浄性や冷却性に優れているため、圧延ロールに供給することで、圧延ロール表面に付着している潤滑成分を洗い流しながら、冷却効果を高めることができる。一方、潤滑効果を補助する第２の潤滑剤は、圧延スタンドの入側において金属板に直接供給することで、金属板に潤滑成分を付着（プレートアウト）させて、ロールバイトでの潤滑性を向上させることができる。
【００３９】
また、上記のような供給形態において、第１の潤滑剤を含むクーラントを圧延スタンドの出側で圧延ロールに供給することが望ましい。圧延スタンド入側において供給されて金属板表面に付着した第２の潤滑剤が、圧延スタンド入側で供給されるクーラントによって洗い流されないようにするためである。
また、第２の潤滑剤は、圧延スタンド入側のロールバイトからなるべく離れた位置で金属板に供給するのが望ましい。潤滑成分（特に、ミスト状又は／及び液滴状の潤滑剤）が金属板に付着するためには、一定の時間的余裕が必要であり、潤滑剤を供給してからロールバイトに入るまでの時間を長くすることで、潤滑成分の金属板への付着性が向上するからである。
【００４０】
なお、第２の潤滑剤は、各圧延スタンドに対して必要（潤滑の必要性）に応じて供給されるものであり、圧延スタンドによっては或いは同じ圧延スタンドでも圧延状況によっては、第２の潤滑剤は供給されないことがある。したがって、仮に第１の潤滑剤を含むクーラントを圧延スタンドの出側の圧延ロールにのみ供給するとした場合、第２の潤滑剤が供給されない圧延スタンドでは、潤滑剤による潤滑作用が殆ど得られなくなる。これを避けるために、各圧延スタンドの入側においてもクーラントのスプレーノズルを設け、圧延スタンド入側において必要に応じてロールバイトなどにクーラントを供給できるようにすることが好ましい。
【００４１】
さらに、クーラントを循環使用するための循環系には、クーラントに混入した第２の潤滑剤成分を分離する工程を設けることが好ましい。
少なくとも一部の圧延スタンド入側において供給された第２の潤滑剤は、通常、一部が金属板に付着することなく落下し、第１の潤滑剤を含むクーラントに混入することになる。第２の潤滑剤のクーラントへの混入が少量であれば、第１の潤滑剤によるクーラントの優れた特性（液中固形物との分離性、洗浄性など）にあまり影響はないが、混入量が多くなるとその特性が経時的に変化（劣化）する恐れがある。このため、クーラントを循環使用するための循環系に、クーラントに混入した第２の潤滑剤成分を分離する工程を設けることが好ましい。
【００４２】
本発明の第１方法で使用する第２の潤滑剤（非水溶性潤滑剤を主体とするもの）は、これがクーラントに混入した場合には、クーラントと若干混ざり合うような状態でエマルションを形成する場合や、クーラントとは混ざり合わずにすぐに分離してしまう場合などがある。このような第２の潤滑剤のクーラントからの分離方法としては、第２の潤滑剤が混入したクーラントを、例えば、タンク中に静置して第２の潤滑剤をクーラントから分離（浮上分離）させ、第２の潤滑剤を取り出す（除去する）などの方法を採ることができる。また、通常、非水溶性圧延油の比重は１未満であり、一方において、ポリアルキレングリコールなどのような水溶性潤滑剤の比重は１よりも大きいため、この比重差を利用して、遠心分離によって第２の潤滑剤成分を分離・除去することもできる。
【００４３】
一方、本発明の第２方法で使用する第２の潤滑剤（水溶性潤滑剤を主体とするもの）は、その主たる潤滑剤が第１の潤滑剤と同様にクーラント中に溶解するため、上述したような方法ではその分離・除去は困難である。しかし、第２の潤滑剤（例えば、ポリアルキレングリコール）として、その水溶液がクーラントとは異なる温度の曇点を有するものを使用することにより、クーラントと分離することが可能となる。例えば、第２の潤滑剤として、その水溶液がクーラントの曇点よりも低い曇点を有するものを用いれば、クーラントをその曇点よりも低く且つ第２の潤滑剤の水溶液の曇点よりも高い温度に加熱すると、第２の潤滑剤のみが水への溶解性を喪失して、分離してくる。そのような性質を利用することで、クーラントから第２の潤滑剤を分離・除去することができる。
【００４４】
以下、本発明の実施に供される圧延設備について説明する。
図１は、本発明の実施に供されるタンデム式冷間圧延機の一実施形態を示すもので、本実施形態のタンデム式冷間圧延機は、５基の圧延スタンド４ａ〜４ｅを備えており、ペイオフリール２のコイルから払出された鋼板１を５基の圧延スタンド４ａ〜４ｅにより連続的に圧延した後、テンションリール３に巻取るようにしている。
各圧延スタンド４ａ〜４ｅの入側には、鋼板に第２の潤滑剤をミスト状で供給するためのミスト供給ノズル５ａ〜５ｅが設置されている。これらミスト供給ノズル５ａ〜５ｅには、潤滑剤タンク７から第２の潤滑剤が供給されるようになっている。また、各圧延スタンドの出側には、圧延ロールにクーラントを供給するためのスプレーノズル６ａ〜６ｅが設置されている。
【００４５】
クーラントの循環系は、圧延スタンド４ａ〜４ｅの下方に配置されたクーラント回収用のオイルパン８と、このオイルパン８で回収されたクーラントが集められるタンク１０と、このタンク１０から供給されるクーラントから摩耗粉などの液中固形物を除去する固形物除去装置１１と、この液中固形物の除去処理を施したクーラントを一時貯留するタンク１２と、このタンク１２から各スプレーノズル６ａ〜６ｅにクーラントを供給する供給管１３などを備えている。
【００４６】
前記固形物除去装置１１としては、クーラントを濾過して固形物を除去するフィルター方式が最も簡便であるが、それ以外に、遠心分離方式、磁気吸着方式など適宜な方式のものを採用することができる。
また、タンク１０内のクーラントを一部抜き出して第２の潤滑剤の分離・除去を行うための分離除去装置９が設けられている。この分離除去装置９としては、例えば、クーラントをタンク内に一定時間静置して第２の潤滑剤を分離させる方式、クーラントを加熱して曇点によって潤滑成分が凝集する性質を利用する方式、遠心分離方式など適宜な方式のものを採用できる。
【００４７】
各圧延スタンドでは、スプレーノズル６ａ〜６ｅから圧延ロールにクーラントが供給され、このクーラントは回収された後、循環系を通じて循環使用される。また、少なくとも一部の圧延スタンドにおいては、潤滑剤タンク７から供給された第２の潤滑剤が、ミスト供給ノズル５ａ〜５ｅから鋼板１にミスト状で供給される。この実施形態では、ミスト供給ノズル５ａ〜５ｅとして気水ノズル（２流体ノズル）が用いられ、タンク７から供給された第２の潤滑剤がエアーとともに鋼板１に対して噴霧される。
【００４８】
圧延ロールに供給されたクーラントと、鋼板１に供給された第２の潤滑剤のうち鋼板に付着せずに落下したものは、圧延機下方のオイルパン８により回収される。回収されたクーラントには摩耗粉などの固形物が混入しており、クーラントはタンク１０を経て固形物除去装置１１に送られ、ここで液中固形物が分離・除去された後、タンク１２に一時貯留される。また、タンク１０内のクーラントの一部が分離除去装置９に抜き出され、第２の潤滑剤の分離・除去が行われる。ここで、分離・除去された第２の潤滑剤は潤滑剤タンク７に戻され、クーラントもタンク１０に戻される。タンク１２内のクーラントは、供給ポンプ及び供給管１３によってスプレーノズル６ａ〜６ｅに送られ、循環使用される。
【００４９】
なお、ミスト供給ノズル５ａ〜５ｅからの第２の潤滑剤の供給は、各圧延スタンド毎に必要（潤滑の必要性）に応じてなされるものであるが、この第２の潤滑剤が供給されない場合の潤滑作用を確保するため、各圧延スタンド４ａ〜４ｅの入側にもクーラントのスプレーノズルを設け、必要に応じて（例えば、第２の潤滑剤が供給されない場合）、各圧延スタンド入側においてロールバイトなどにクーラントを供給できるようにすることが好ましい。
スプレーノズル６ａ〜６ｅなどを通じて各圧延スタンドに供給されるクーラントのトータル流量としては、通常のエマルション圧延油の場合と同程度か或いはそれよりも少なめの量で十分であり、一般には６０００〜３００００Ｌ／ｍｉｎ程度の流量とするのが望ましい。ただし、後段スタンドほど供給流量を大きくするなど、圧延条件に応じた圧延スタンドごとの流量設定を行うのが好ましい。
【００５０】
また、ミスト供給ノズル５ａ〜５ｅからの第２の潤滑剤の供給量としては、金属板の速度や潤滑成分の濃度に応じて適宜設定されるが、第２の潤滑剤に含まれる潤滑成分の量として、金属板の単位面積あたり１０００ｍｇ／ｍ２以下とすることが望ましい。これは、通常の冷間圧延に必要な潤滑成分の量としては十分な供給量であり、過剰の量の潤滑剤を供給すると第１の潤滑剤に混入する量が多くなって、第１の潤滑剤の安定性に影響を与える場合もあるからである。但し、難圧延材を高速で圧延する場合などでは、チャタリング等のトラブルを防止するために、３０００ｍｇ／ｍ２程度を供給したほうが良い場合もある。
【実施例】
【００５１】
図１に示すような５スタンドのタンデム式冷間圧延設備において、普通鋼の熱延鋼板を板厚０．８ｍｍのシートゲージ材に冷間圧延した。実施例１，２で用いたクーラントについては、第１の潤滑剤として、数平均分子量２０００、動粘度１３４ｍｍ２／ｓ（４０℃）の水溶性ポリアルキレングリコールの５mass％水溶液を使用し、この水溶液に水溶性極圧添加剤を０．０５mass％、防錆剤を０．２mass％添加させたものを常温で循環使用した。実施例１〜３における冷却・潤滑条件を以下に示す。
【００５２】
・実施例１（比較例）：第２の潤滑剤を使用せず、各圧延スタンドにおいて上記クーラントのみを鋼板及び圧延ロールに供給した。
・実施例２（発明例）：各圧延スタンド出側において上記クーラントを圧延ロールに供給し、各圧延スタンド入側においてミスト状の第２の潤滑剤を鋼板に供給した。第２の潤滑剤としては、脂肪酸エステルをニート油として使用した。この脂肪酸エステルは、アルコール基としてトリメチロールプロパン、酸基としてＣ１２ラウリン酸を組み合わせたポリオールエステルであり、動粘度４５ｍｍ２／ｓ（４０℃）の潤滑油である。鋼板に対する第２の潤滑剤の供給量は１５０ｍｇ／ｍ２とした。
【００５３】
・実施例３（比較例）：従来の冷間圧延用エマルション圧延油（クーラント）を用い、各圧延スタンドにおいてエマルション圧延油を鋼板及び圧延ロールに供給した。このエマルション圧延油の基油は合成エステル６０mass％、天然油脂３０mass％、高級脂肪酸５mass％であり、これにノニオン系界面活性剤２mass％及び極圧添加剤等３mass％を含む原液を、濃度２mass％で６０℃の水に希釈して、撹拌機によってエマルション粒径が８μｍになるように調整したものをクーラントとして使用した。
【００５４】
図２は、実施例１，２で用いたクーラント（常温）の外観を示している。これに示されるように、水溶性潤滑剤を水に希釈して溶解させたクーラントは、常温で透明又は半透明の外観を有しており、通常のエマルション圧延油のような乳化により乳白色をした潤滑剤とは異なる外観を呈する。
図３は、実施例１〜３について、圧延速度に対応した第４スタンドにおける摩擦係数の変化を示したものである。クーラントにエマルション圧延油を使用した実施例３（比較例）に比べて、水溶性潤滑剤を含むクーラントを使用した実施例１（比較例）はほぼ同等の潤滑性を発揮しているが、圧延速度が高い領域では若干潤滑性が低下している。これに対して実施例２（発明例）では、従来のエマルション圧延油を使用した実施例３よりも、むしろ優れた潤滑性を発揮していることが判る。
【００５５】
図４は、圧延後の鋼板の潤滑剤付着量を示す。圧延後の潤滑剤付着量が多いことは、循環使用しているクーラントから、鋼板によって持ち出される潤滑剤量が多いことを示しており、それによる潤滑剤消費量の増加、原単位の悪化を招くことになる。図４によれば、従来のエマルション圧延油を使用した実施例３に比べて、実施例１（比較例），実施例２（発明例）では鋼板の潤滑剤付着量が大幅に低減されていることが判る。これは、水溶性潤滑剤のクーラントによる鋼板の洗浄効果が高いために、鋼板の潤滑剤付着量が低下したものと考えられる。
【００５６】
図５は、潤滑剤の原単位を比較した結果である。実施例１（比較例）においてはクーラント中のポリアルキレングリコール、極圧添加剤、防錆剤の合計の消費量を示し、実施例２（発明例）においてはクーラント中の同様の成分の消費量に、第２の潤滑剤の消費量を加えたものを示している。また、実施例３（比較例）においては基油、界面活性剤、極圧添加剤の合計の消費量を示している。
図５によれば、従来のエマルション圧延油を使用した実施例３に比べて、実施例１（比較例），実施例２（発明例）では潤滑剤の消費量が大幅に低減されていることが判る。これは、水溶性潤滑剤のクーラントを適用したことにより、潤滑剤の鋼板による持ち出しが低減したほかに、循環中のフィルターロス、スカムロス、ヒュームロスが低減したためである。なお、実施例１（比較例）に比べて実施例２（発明例）の潤滑剤消費量が多いのは、第２の潤滑剤として脂肪酸エステルによる消費量が増加したためである。但し、その場合であっても、従来のエマルション圧延油に比べると潤滑剤原単位を大幅に低減できることが判る。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施に供されるタンデム式冷間圧延機の一例を示す説明図
【図２】実施例で使用した水溶性潤滑剤のクーラントの外観を示した写真
【図３】実施例において冷間圧延の圧延速度と摩擦係数との関係を示したグラフ
【図４】実施例において鋼板の潤滑剤付着量を示したグラフ
【図５】実施例において潤滑剤原単位を示したグラフ
【符号の説明】
【００５８】
１  金属板
２  ペイオフリール
３  テンリョンリール
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ  圧延スタンド
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ  ミスト供給ノズル
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ  スプレーノズル
７  潤滑剤タンク
８  オイルパン
９  分離除去装置
１０  タンク
１１  固形物除去装置
１２  タンク
１３  供給管
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図２】
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