(57)【要約】【課題】調質圧延機のように片側駆動の圧延機を用いて金属板材を圧延するに際して、圧延後の反りが極めて少ない金属板材を得ることができる、金属板材の圧延方法を提供する。【解決手段】上下の作業ロールのいずれか片側を駆動する圧延機または上下の支持ロールのいずれか片側を駆動する圧延機を用いて金属板材を圧延するに際して、上下の作業ロールの周速を測定し、その周速の差に基づいて金属板材の上面と下面の潤滑条件を制御することを特徴とする金属板材の圧延方法。【選択図】図１
2015208774.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下の作業ロールのいずれか片側を駆動する圧延機または上下の支持ロールのいずれか片側を駆動する圧延機を用いて金属板材を圧延するに際して、上下の作業ロールの周速を測定し、その周速の差に基づいて金属板材の上面と下面の潤滑条件を制御することを特徴とする金属板材の圧延方法。
【請求項２】
金属板材の上面に供給する潤滑剤の流量と金属板材の下面に供給する潤滑剤の流量を下記の（１）式に従って調整することを特徴とする請求項１に記載の金属板材の圧延方法。
【数１】
2015208774.tif 000013
ここで、
Ｑ（上）：金属板材の上面に供給する潤滑剤の流量
Ｑ（下）：金属板材の下面に供給する潤滑剤の流量
Ｖ（上）：上側作業ロールの周速
Ｖ（下）：下側作業ロールの周速
α：係数（１０〜１５）
【請求項３】
金属板材の上面に供給する潤滑剤の濃度と金属板材の下面に供給する潤滑剤の濃度を下記の（２）式に従って調整することを特徴とする請求項１に記載の金属板材の圧延方法。
【数２】
2015208774.tif 000014
ここで、
Ｃ（上）：金属板材の上面に供給する潤滑剤の濃度
Ｃ（下）：金属板材の下面に供給する潤滑剤の濃度
Ｖ（上）：上側作業ロールの周速
Ｖ（下）：下側作業ロールの周速
β：係数（５以上）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば調質圧延機のように、片側駆動の圧延機（上下の作業ロールのいずれか片側を駆動する圧延機、または、上下の支持ロールのいずれか片側を駆動する圧延機）において、圧延後の反りが極めて少ない金属板材を得ることができる、金属板材の圧延方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金属板材の圧延時に発生する反り（圧延反り）は、最終製品の品質や、次工程ラインでの通板性を悪化させる大きな要因の一つであり、これを抑えることは極めて重要である。
【０００３】
圧延において反りが発生する原因は、摩擦係数差、圧延材温度差、ロール周速差、ロール径差、パスラインの上下方向の偏りなどによって生じる上下非対称が原因であると言われている。
【０００４】
一般に、圧下率の低い調質圧延（スキンパス圧延）においては、作業ロールまたは支持ロールのうち、上下のいずれか片側のみを駆動することで圧延を行っている。このような片側駆動の圧延の場合、駆動している側のロール周速が必然的に速く、駆動していない側のロール周速が遅くなり、上下非対称（上下異速）となる。
【０００５】
調質圧延では、一般的に圧下率が低いので、上下異速による反りが問題となることは少ないが、圧下率が高い場合は、上下異速による圧延反りが著しく大きくなるという問題がある。
【０００６】
これに対して、これまで、上下の作業ロールの速度を個別に変えられる圧延機では、上下の作業ロールの異速比を調節することにより、圧延反りの制御を行うことは、広く行われていた。例えば、特許文献１には、圧延前に先端反り曲率を計算し、その予測曲率に基づいて周速差を決定することにより、所望の先端反り曲率を得る手法が記載されている。
【０００７】
また、特許文献２には、上下の作業ロールのロールチョックに作用する圧延方向力を測定し、その上下成分の差異に基づいて上下非対称成分を制御することで、圧延反りを制御する手法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−１７２９２７号公報
【特許文献２】特開２００７−２６０７７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したように、片側駆動の圧延機（上下の作業ロールのいずれか片側を駆動する圧延機、または、上下の支持ロールのいずれか片側を駆動する圧延機）によって金属板材を圧延する際に、特に圧下率が高い場合は、上下異速による圧延反りが著しく大きくなるという問題がある。
【００１０】
これに対して、金属板材の圧延反りを抑制する方法として、上記の特許文献１、２に記された方法がある。
【００１１】
しかしながら、特許文献１の方法は、上下の作業ロールの速度を個別に変更できる圧延機において、上下の作業ロールの異速比を調節するものであり、調質圧延機にように片側駆動の圧延機では、上下の作業ロールの速度を個別に変更できないので、適用することは不可能である。
【００１２】
また、特許文献２の方法は、ロールチョックにかかる圧延方向荷重の測定装置が必要であるため、調質圧延機のような小型の圧延機には適さない。
【００１３】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、調質圧延機のように片側駆動の圧延機を用いて金属板材を圧延するに際して、圧延後の反りが極めて少ない金属板材を得ることができる、金属板材の圧延方法を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有している。
【００１５】
［１］上下の作業ロールのいずれか片側を駆動する圧延機または上下の支持ロールのいずれか片側を駆動する圧延機を用いて金属板材を圧延するに際して、上下の作業ロールの周速を測定し、その周速の差に基づいて金属板材の上面と下面の潤滑条件を制御することを特徴とする金属板材の圧延方法。
【００１６】
［２］金属板材の上面に供給する潤滑剤の流量と金属板材の下面に供給する潤滑剤の流量を下記の（１）式に従って調整することを特徴とする前記［１］に記載の金属板材の圧延方法。
【００１７】
【数１】
2015208774.tif 000003
【００１８】
ここで、
Ｑ（上）：金属板材の上面に供給する潤滑剤の流量
Ｑ（下）：金属板材の下面に供給する潤滑剤の流量
Ｖ（上）：上側作業ロールの周速
Ｖ（下）：下側作業ロールの周速
α：係数（１０〜１５）
【００１９】
［３］金属板材の上面に供給する潤滑剤の濃度と金属板材の下面に供給する潤滑剤の濃度を下記の（２）式に従って調整することを特徴とする前記［１］に記載の金属板材の圧延方法。
【００２０】
【数２】
2015208774.tif 000004
【００２１】
ここで、
Ｃ（上）：金属板材の上面に供給する潤滑剤の濃度
Ｃ（下）：金属板材の下面に供給する潤滑剤の濃度
Ｖ（上）：上側作業ロールの周速
Ｖ（下）：下側作業ロールの周速
β：係数（５以上）
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、調質圧延機のように片側駆動の圧延機において、圧延後の反りが極めて少ない金属板材を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態１における圧延機を示す図である。
【図２】本発明の実施形態２における圧延機を示す図である。
【図３】下側作業ロールを駆動した場合に発生するクロスシアー領域を示す図である。
【図４】上下の作業ロールの周速比（異速比）Ｘと金属板材に発生する反り曲率との相関を示す図である。
【図５】金属板材の上面と下面に対する潤滑剤の流量割合Ｙと金属板材に発生する反り曲率との相関を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明は、片側駆動の圧延機で金属板材を圧延するに際して、上側作業ロールと下側作業ロールの周速差に起因して発生する反りを抑制するために、金属板材の上面と下面の潤滑条件に差異を持たせることにより、反りの極めて少ない金属板材を圧延するものである。
【００２５】
片側駆動の圧延機で金属板材を圧延する場合は、駆動している側の作業ロールが、駆動していない側の作業ロールに比較して周速が高くなる。その結果、作業ロールの中立点、すなわち、作業ロール周速と金属板材速度が等しくなる点が、上下で異なる位置となり、その結果、上下で逆方向のせん断力（クロスシアー）が作用する領域が発生する。以降、その上下で逆方向のせん断力が作用する領域を「クロスシアー領域」と呼称する。
【００２６】
図３は、下側ロール（下側作業ロールまたは下側支持ロール）を駆動した場合に発生するクロスシアー領域を示す図である。クロスシアー領域では、金属板材の上下面のせん断力によるモーメントを打ち消すように、金属板材の板厚方向応力と圧延方向応力に上下方向に非対称な分布が発生する。すなわち、非駆動ロール側（図３では上面側）の圧延方向応力が大きく作用し、駆動ロール側（図３では下面側）の圧延方向応力が小さく作用して、上面側と下面側で伸びに差が発生し、その結果、圧延後に金属板材は駆動ロール側（高速側：図３では下面側）に向かうように反る。
【００２７】
そして、本発明者らは、片側駆動の圧延機において、５％以上の圧下率をとる圧延で、上下で発生する作業ロールの周速比（異速比）と、圧延後に発生する金属板材の反り曲率の関係が、図４に示すような直線の関係となることを見出した。
【００２８】
ここで、図４において、横軸に示したロール異速比Ｘは、下記の（３）式のように定義される。また、縦軸は反り曲率を示し、上側作業ロール方向の反りを正としている。
【００２９】
【数３】
2015208774.tif 000005
【００３０】
ここで、
Ｖ（上）：上側作業ロールの周速
Ｖ（下）：下側作業ロールの周速
【００３１】
このように、片側駆動の圧延機においては、上下の作業ロールの間で異速が発生し、その結果として、金属板材に反りが発生するものである。また、反りは高速側（すなわち、駆動側の作業ロール側）に向かって発生する。
【００３２】
そこで、本発明者らは、上下の作業ロールの周速差を補償するように、金属板材の上面と下面で潤滑状態に差を持たせることにより、中立点の位置を調整して、反りのない金属板材を圧延するという圧延方法を想到した。
【００３３】
まず、上下の作業ロールの周速が等しい場合（等速圧延の場合）において、金属板材の上面と下面で潤滑状態が異なる場合を想定すると、金属板材の上面と下面で潤滑状態が等しい場合に比較して、潤滑状態が良好な側の作業ロールが金属板材を引き込もうとする力を保つために、後進域が長くなり、潤滑状態が良好な側の作業ロールの中立点は出側にずれる。結果として、潤滑状態が良好な側の作業ロールの周速が、潤滑状態が良好でない側の作業ロール周速に比較して速くなり、金属板材は潤滑状態が良好な側へ反る。
【００３４】
したがって、片側駆動の圧延機において駆動ロール側へ反ろうとする金属板材に対して、非駆動ロール側の潤滑状態を駆動ロール側に比べて良好にすることによって、非駆動ロール側に反ろうとする作用を付加することで、圧延後の金属板材の反りを抑制することが可能となるわけである。
【００３５】
ここで、金属板材の上面と下面で潤滑状態に差異を持たせる方法としては、金属板材の上面に供給する潤滑剤の流量と下面に供給する潤滑剤の流量に差を付けることや、金属板材の上面に供給する潤滑剤の濃度と下面に供給する潤滑剤の濃度に差を付けることが考えられる。
【００３６】
金属板材の潤滑状態は、圧延機に導入される潤滑剤の量に起因して決定されるため、圧延機に導入される前の潤滑剤の絶対量（流量×濃度）の調整により、最終的に圧延機に導入される潤滑剤の量を制御することが狙いである。
【００３７】
本発明では、圧延機に導入する潤滑剤の流量または潤滑剤の濃度を金属板材の上面と下面で変更し、潤滑剤のプレートアウト量を金属板材の上面と下面で調整して、圧延機のロールバイトへ引き込まれる潤滑剤量を制御することで、上面と下面の潤滑状態に差異を持たせるようにしている。この作用機構としては、上面と下面の潤滑状態の差によって、クロスシアー領域が狭まることに加え、上面と下面の荷重差がなくなり、反りの原因となる圧延方向の張力の、板厚方向の分布がなくなるためと考えられる。
【００３８】
上記のような本発明の考え方に基づいて、以下に本発明の実施形態（実施形態１、実施形態２）を述べる。
【００３９】
［実施形態１］
図１は、本発明の実施形態１における片側駆動の圧延機を示すものであり、図１において、１は上側潤滑剤配管、２は下側潤滑剤配管、３は金属板材、４は金属板材３の上面に潤滑剤を供給する上側潤滑剤ノズルヘッダ、５は金属板材３の下面に潤滑剤を供給する下側潤滑剤ノズルヘッダ、６は上側作業ロール、７は下側作業ロールである。なお、上側作業ロール６と下側作業ロール７のロール径は同じである。上側支持ロールと下側支持ロールは図示していない。
【００４０】
この実施形態１においては、片側駆動の圧延機で金属板材３を圧延する際に、上側作業ロール６の周速と下側作業ロール７の周速を測定し、その周速の差に応じて、上側潤滑剤ノズルヘッダ４から金属板材３の上面に供給する潤滑剤の流量と、下側潤滑剤ノズルヘッダ５から金属板材３の下面に供給する潤滑剤の流量との間で差を付けることによって、圧延後の金属板材３の反りを抑制するようにしている。
【００４１】
まず、本発明者らは、上下の作業ロールの周速が等しい場合において、金属板材の上面と下面に対する潤滑剤の流量割合Ｙと、圧延後に発生する金属板材の反り曲率との関係が、図５に示すような直線の関係となることを見出した。
【００４２】
ここで、図５において、翼軸に示す流量割合Ｙは、下記の（４）式のように定義される。また、縦軸は反り曲率を示し、下側作業ロール方向の反りを正としている。
【００４３】
【数４】
2015208774.tif 000006
【００４４】
ここで、
Ｑ（上）：金属板材の上面に供給する潤滑剤の流量
Ｑ（下）：金属板材の下面に供給する潤滑剤の流量
【００４５】
このことは、片側駆動の圧延機において、図４に示したような、異速比Ｘによって発生する金属板材の反りを、潤滑剤の流量割合Ｙを調整することにより相殺して、圧延後の金属板材の反りを抑制できることを示している。
【００４６】
そこで、この実施形態１においては、図４に示した直線を下記の（５）、（６）式の形に近似するとともに、図５に示した直線を下記の（７）、（８）式の形に近似した上で、（６）式＝（８）式とすることで得られる下記の（１）式に基づいて潤滑剤の流量割合を調整することによって、圧延後の金属板材の反りを抑制するようにしている。
【００４７】
【数５】
2015208774.tif 000007
【００４８】
ここで、γ：任意常数
【００４９】
【数６】
2015208774.tif 000008
【００５０】
ここで、δは任意定数
【００５１】
【数７】
2015208774.tif 000009
【００５２】
ここで、αは係数を示す。なお、αの値は１０〜１５であることが望ましい。
【００５３】
［実施形態２］
図２は、本発明の実施形態２における片側駆動の圧延機を示すものであり、図２において、３は金属板材、４は金属板材３の上面に潤滑剤を供給する上側潤滑剤ノズルヘッダ、５は金属板材３の下面に潤滑剤を供給する下側潤滑剤ノズルヘッダ、６は上側作業ロール、７は下側作業ロール、８は上側潤滑剤原液配管、９は下側潤滑剤原液配管、１０は上側水配管、１１は下側水配管、１２は上側ミキシングノズル、１３は下側ミキシングノズルである。なお、上側支持ロールと下側支持ロールは図示していない。
【００５４】
この実施形態２においては、片側駆動の圧延機で金属板材３を圧延する際に、上側作業ロール６の周速と下側作業ロール７の周速を測定し、その周速の差に応じて、上側潤滑剤ノズルヘッダ４から金属板材３の上面に供給する潤滑剤の濃度と、下側潤滑剤ノズルヘッダ５から金属板材３の下面に供給する潤滑剤の濃度との間で差を付けることによって、圧延後の金属板材３の反りを抑制するようにしている。
【００５５】
まず、本発明者らは、上下の作業ロールの周速が等しい場合において、金属板材の上面と下面に対する潤滑剤の濃度割合Ｚと、圧延後に発生する金属板材の反り曲率の関係も、潤滑剤の流量割合Ｙに関して図５に示したと同様の直線の関係となることを見出した。
【００５６】
ここで、潤滑剤の濃度割合Ｚは、下記の（９）式のように定義される。
【００５７】
【数８】
2015208774.tif 000010
【００５８】
ここで、
Ｃ（上）：金属板材の上面に供給する潤滑剤の濃度
Ｃ（下）：金属板材の下面に供給する潤滑剤の濃度
【００５９】
このことは、片側駆動の圧延機において、図４に示したような、異速比Ｘによって発生する金属板材の反りを、潤滑剤の濃度割合Ｚを調整することにより相殺して、圧延後の金属板材の反りを抑制できることを示している。
【００６０】
そこで、この実施形態２においては、上記の実施形態１と同様にして、下記の（２）式に基づいて潤滑剤の濃度割合を調整することによって、圧延後の金属板材の反りを抑制するようにしている。
【００６１】
【数９】
2015208774.tif 000011
【００６２】
ここで、βは係数を示す。なお、βの値は５以上であることが望ましい。
【００６３】
ちなみに、この実施形態２では、潤滑剤の濃度の調整のために、ノズルミックス型の配管（潤滑剤原液配管、水配管）を用いて、潤滑剤原液と水の流量を別個に調整することで、潤滑剤の濃度を調整することにより、適切に上面と下面の潤滑状態に差を持たせることができる。ミキシングタンクを用いた方式に比較して、ノズルミックス型の方式は大容量の一定濃度の潤滑剤を必要とせず、短い金属板材毎に潤滑剤の濃度を調整して供給することが可能である。
【実施例１】
【００６４】
本発明の実施例について述べる。
【００６５】
この実施例においては、作業ロールと支持ロールを持つ片側駆動の圧延機を用いて金属板材を圧延した。
【００６６】
作業ロールの直径は５００ｍｍで、下側作業ロールを駆動した。下側作業ロールの周速Ｖ（下）は５００ｍｐｍにし、上側作業ロールの周速Ｖ（上）は４９０ｍｐｍであった。金属板材は、低炭素鋼で、厚み０．２３ｍｍ、幅８００ｍｍのものを用い、圧下率は１５％として、前張力１５ｋｇｆ／ｍｍ２、後張力２０ｋｇｆ／ｍｍ２で圧延を行った。潤滑剤には、エステルベースのエマルションタイプの潤滑剤を用いた。
【００６７】
そして、本発明例１として、上記の本発明の実施形態１に基づいて金属板材を圧延した。すなわち、上側潤滑剤ノズルヘッダと下側潤滑剤ノズルヘッダには、同一の潤滑剤ミキシングタンクから潤滑剤を導入し、前述の（１）式にしたがって、金属板材の上面に供給する潤滑剤の流量（上面流量）Ｑ（上）と金属板材の下面に供給する潤滑剤の流量（下面流量）Ｑ（下）を調整した。その際、（１）式における係数αは１３．４６とした。
【００６８】
また、本発明例２として、上記の本発明の実施形態２に基づいて金属板材を圧延した。すなわち、上側潤滑剤ノズルヘッダと下側潤滑剤ノズルヘッダには、別々のミキシングタンクから潤滑剤を導入し、前述の（２）式にしたがって、金属板材の上面に供給する潤滑剤の濃度（上面濃度）Ｃ（上）と金属板材の下面に供給する潤滑剤の濃度（下面濃度）Ｃ（下）を調整した。その際、（２）式における係数βは８．３３とした。
【００６９】
なお、比較例として、上面流量Ｑ（上）と下面流量Ｑ（下）および上面濃度Ｃ（上）と下面濃度Ｃ（下）をそれぞれ同一にして、金属板材を圧延した。
【００７０】
そして、それぞれの例における圧延後の金属板材について、巻き取ったコイルの末端部からサンプルを切り取り、長さ８００ｍｍの切板にして、一点を支える形で反り高さを測定し、反り曲率に換算して比較を行った。その際に、曲率は下反り（下側作業ロールに向かう反り）を正とした。
【００７１】
表１に、比較例と本発明例１、２のそれぞれにおける圧延条件、潤滑条件、反りの曲率、判定を示している。
【００７２】
なお、判定は、後工程の通板に問題のない曲率（−０．１２／ｍ〜＋０．１２／ｍ）の場合を良好（○）とし、その範囲を越えている場合を不良（×）とした。
【００７３】
その結果、比較例では、曲率０．４０／ｍと大きな反りが発生していて、不良（×）であったのに対して、本発明例１では、曲率−０．０５／ｍ、本発明例２では、曲率０．１０／ｍと、極めて小さい反りに抑制されていて、良好（○）であった。
【００７４】
これによって、本発明の有効性が確認された。
【００７５】
【表１】
2015208774.tif 000012
【符号の説明】
【００７６】
１  上側潤滑剤配管
２  下側潤滑剤配管
３  金属板材
４  上側潤滑剤ノズルヘッダ
５  下側潤滑剤ノズルヘッダ
６  上側作業ロール
７  下側作業ロール
８  上側潤滑剤原液配管
９  下側潤滑剤原液配管
１０  上側水配管
１１  下側水配管
１２  上側ミキシングノズル
１３  下側ミキシングノズル
【図１】
2015208774.tif 000015
【図２】
2015208774.tif 000016
【図３】
2015208774.tif 000017
【図４】
2015208774.tif 000018
【図５】
2015208774.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成27年3月6日(2015.3.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
ここで、図５において、横軸に示す流量割合Ｙは、下記の（４）式のように定義される。また、縦軸は反り曲率を示し、下側作業ロール方向の反りを正としている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
ここで、γ：任意定数