(57)【要約】【課題】亜鉛メッキ鋼板の調質圧延に際し、上述したロール原単位の悪化を招くことなく、充分高粗度の鋼板の圧延に対応することができ、亜鉛捲きの発生を極力低減すること。【解決手段】添加剤を含まない水を用いる、調質圧延機で亜鉛メッキ鋼板を圧延するに際し、圧延機のワークロールの粗度がＲａで２．０μｍ以上のときに鋼板とワークロールの間に水膜を形成して圧延すること。また、圧延機のワークロールの粗度がＲａで２．０μｍ以上のときに鋼板とワークロールの間に水膜を形成してかつ水膜を切らないようにワークロールの両側から水を噴射して圧延することが好ましい。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
添加剤を含まない水を用いる、調質圧延機で亜鉛メッキ鋼板を圧延するに際し、圧延機のワークロールの粗度がＲａで２．０μｍ以上のときに鋼板とワークロールの間に水膜を形成して圧延することを特徴とする亜鉛メッキ鋼板の圧延方法。
【請求項２】
ワークロールの入側と出側における鋼板とワークロールの間に水膜を形成して圧延することを特徴とする請求項１記載の亜鉛メッキ鋼板の圧延方法。
【請求項３】
通板する鋼板とワークロールの接する角度を水平もしくは水平より上向きにし、かつ、上ワークロールと鋼板の間及び／又はバックアップロールとワークロールの間に、ノズルにより入側と出側の両側から水を噴射すること、および下ワークロールと鋼板の間に水を噴射することを特徴とする請求項２記載の亜鉛メッキ鋼板の圧延方法。
【請求項４】
水を用いない調質圧延機で亜鉛メッキ鋼板を圧延するに際し、圧延機のワークロールの粗度をＲａで１．５〜２．０μｍとして圧延することを特徴とする亜鉛メッキ鋼板の圧延方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、亜鉛メッキ鋼板の調質圧延方法、特に溶融亜鉛メッキした鋼板を調質圧延する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、溶融亜鉛メッキ鋼板の製造工程においては、鋼板の表面性状の改質を目的に、軽圧下の調質圧延を施すことが行われる。例えば、製品の溶融亜鉛メッキ鋼板の表面に高粗度を付与することが要求される場合があるが、この場合には調質圧延機のワークロールとして表面に対応した粗度を有するダルロールを用いる。
このようなダルロールをワークロールとして使用するときには、ロール表面に亜鉛粉等の異物が付着してロール粗度が低下し、所定の鋼板粗度が確保できないという支障を来たすため、この異物を除去することが必要である。
従来より、この現象は「亜鉛捲き」とも呼ばれている。亜鉛捲きとは、調質圧延より亜鉛メッキ層の一部が剥がれ、それが調質圧延ワークロールの表面もしくは鋼板上に付着し、表面欠陥となる現象をいい、その態様として固まり状の亜鉛とひげ状の亜鉛が存在する。
従来においてもこの異物除去のために、調質圧延機のワークロールの表面に直接高圧流体を吹き付け、この付着した亜鉛を吹き飛ばす方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
また、Ｒａが１．５〜５．０μｍの表面粗さを有するスキンパスワークロールを用い、該ワークロールおよび／または溶融亜鉛メッキ鋼板に、界面活性剤および／またはキレート剤を含有し、粘度が２．７ｃｐ以下である圧延液を吹付けて調質圧延することが提案されている（例えば、特許文献２参照）。特に、特許文献２では、圧延液が純水であると亜鉛粉の詰まりを防止できないとしている。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭６１−１４７９０１号公報（第１頁左欄、第２頁左上欄、第１
図）
【特許文献２】
特開２００１−２７６９０５号公報（請求項１、段落［００１０］〜
［００１２］、［００２３］）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、環境にやさしい製鉄法を考える上で生まれたもので、製鉄法の一分野である、スキンパス圧延で使用する水は、排水処理しやすい無添加の水を用いることが望まれる。即ち、水の中に界面活性剤等が含まれると、使用後の水は水処理を行なってから系外に排水しなければならず、その分、排水処理費用が高くなる。一方、添加剤を含まない水は、循環して使用することが可能であり、環境負荷が小さいという利点がある。
従って、スキンパス圧延（調質圧延）においては、無添加の水を用いて、かつ、亜鉛粉がロールに付着しない方法を見出すことが要望される。
【０００５】
一般に、調質圧延の圧下量は、材質面から鋼種によって決定され、また、鋼板表面粗度は、ワークロールの粗度により調整される。従って、高粗度材の要求がある場合、高粗度のワークロールの使用が必要とされる。
従来では、例えば、鋼板Ｒａが０．８μｍ程度の鋼板表面粗度を高く要求する場合には、ワークロール粗度が２．３μｍという粗度を、それ以外の粗度に関して特に要求のない鋼板、例えば、鋼板Ｒａが０．５μｍのときは、ワークロール粗度が１．４μｍ程度というものを使用していた。その結果、ワークロール取替えの頻度が増して、ロール原単位の悪化を招いていた。しかも、１．４μｍ以下のワークロール粗度のものでは発生のおそれが少なかったが、高粗度材の場合には、亜鉛捲き発生の確率が高かった。
【０００６】
本発明の課題は、亜鉛メッキ鋼板の調質圧延に際し、無添加の水を用いて、もしくは水を用いないで、上述したロール原単位の悪化を招くことなく、充分高粗度の鋼板の圧延に対応することができ、亜鉛捲きの発生を極力低減することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の要旨は次の通りである。
（１）  添加剤を含まない水を用いる、調質圧延機で亜鉛メッキ鋼板を圧延するに際し、圧延機のワークロールの粗度がＲａで２．０μｍ以上のときに鋼板とワークロールの間に水膜を形成して圧延することを特徴とする亜鉛メッキ鋼板の圧延方法。
（２）  ワークロールの入側と出側における鋼板とワークロールの間に水膜を形成して圧延することを特徴とする（１）記載の亜鉛メッキ鋼板の圧延方法。
（３）  通板する鋼板とワークロールの接する角度を水平もしくは水平より上向きにし、かつ、上ワークロールと鋼板の間及び／又はバックアップロールとワークロールの間に、ノズルにより入側と出側の両側から水を噴射すること、および下ワークロールと鋼板の間に水を噴射することを特徴とする（２）記載の亜鉛メッキ鋼板の圧延方法。
（４）  水を用いない調質圧延機で亜鉛メッキ鋼板を圧延するに際し、圧延機のワークロールの粗度をＲａで１．５〜２．０μｍとして圧延することを特徴とする亜鉛メッキ鋼板の圧延方法。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、発明を完成するに至った経緯とともに説明する。
本発明者らは調質圧延時の鋼板表面欠陥の原因となる亜鉛捲きに関する検討を行った結果、次のような知見を得た。
まず、亜鉛捲き発生のメカニズムについては下記の２点の組み合わせと推定される。
▲１▼調質圧延ワークロールによる亜鉛メッキの焼付き現象：ワークロール圧下・摩擦による発熱が生じ、この発熱量が大きくなると亜鉛の溶損を引き起こし、この溶損部分が固まり状の亜鉛となる。
▲２▼圧下点におけるメッキ層の変形：圧下点においてメッキ層が加圧力により圧縮変形を受けて、その箇所が剥離してひげ状の亜鉛となる。
また、亜鉛捲きの特徴として、Ｆｅ−Ｚｎ合金よりも純Ｚｎの方が融点が低く、溶損し易いため、亜鉛捲きが発生しやすく、また、調質圧延機のワークロールの粗度が高い方が低い方に比べて、板との接触面積が狭く、接触部分での発熱量が大きいため（同一圧下力のとき）、亜鉛捲きが発生しやすい。
【０００９】
この亜鉛捲き発生機構から推定される亜鉛捲きに有効な対策は以下の２点である。
１）即ち、接触部分での発熱を抑えるに充分な冷却がロールと板との接触部で可能であれば、亜鉛捲き発生を防止し得ることが推定できる。
２）また、調質圧延機のワークロールの粗度が高い方が低い方に比べて、板との接触面積が狭く、接触部分での発熱量が大きいことから、粗度の調整が有効な手段だと推定される。即ち、冷却しない場合はもとより、冷却した場合にも接触部分の発熱量は小さい方が良い。
【００１０】
次に、本発明の構成要件の限定理由を説明する。
まず、本発明では調質圧延機のワークロールの粗度をＲａで１．５μｍ以上と規定するが、これは次の理由による。すなわち、前述のように、ワークロールと鋼板の接触による発熱量は、ワークロール粗度が高くなるほど大きくなる傾向にあり、この発熱量が、ある値（Ｚｎ融点近傍）を超えたときに、亜鉛捲きの発生率が急激に高まるものと考えられる。この状態を概念的に示せば、図１の通りとなる。図１の横軸はワークロール粗度に置き換えているが、この粗度がある値（図のＡ点）を超えると急激に亜鉛捲き発生率は高まる。
従来のワークロール粗度は、高粗度材がｈ点付近、それ以外の粗度材はｎ点付近にあり、本発明が狙うワークロール粗度範囲は、Ａ点直前のｃで示す範囲以上である。
【００１１】
このようなことから、ロールと鋼板の間を冷却しない場合には、本発明では上述した高粗度材とそれ以外の材料の粗度の中間に位置する、Ｒａ：１．５〜２．０μｍをワークロールの粗度と規定した。このときの鋼板粗度は、Ｒａ：０．６〜０．９μｍであって、実用上問題はなく、充分、ユーザーの要求する仕様を満たすものである。また、ロール寿命（鋼板粗度がユーザー要求仕様を満たさなくなるまで）も、従来の高粗度のロールとほぼ同等である。さらに、亜鉛捲き発生頻度も従来の１．４μｍ粗度のロールとほぼ同等程度であり、使用上全く問題はなかった。
【００１２】
しかし、さらに高粗度の鋼板を要求される場合には、粗度の大きなロールを用いる必要があり、この場合には亜鉛捲き発生の頻度が急激に増加した。
このため本発明においては、調質圧延機で亜鉛メッキ鋼板を圧延するに際し、圧延機のワークロールの粗度がＲａで２．０μｍ以上と高い場合には、鋼板とワークロールの間に水膜を形成して圧延することが有効である。この水膜の形成は、ワークロールと鋼板の接触による発熱量の増大を抑制する効果があり、ワークロールの粗度の規定と相俟って、鋼板に亜鉛捲きが発生することを防止する。
簡単に計算すると、亜鉛の融解熱は７１２０Ｊ／ｍｏｌであり、分子量は６５、密度は７．１３ｍｇ／ｍ３であるので、例えば、ロールの平均粗度である２μｍの厚みの亜鉛が溶けるのを防止するための熱量は４．６μｍの厚みの水の温度を２０℃から１００℃に上昇させる熱量と等しい。実際には水の蒸発に費やされる熱量もこれに加わるとすると、水の蒸発熱は５４０ｃａｌ／ｇであるので必要な水の厚みもこれ以下になり、およそ０．６μｍと言う計算になる。
更に、ロール表面にある個々の凹凸は円錐形であることを考慮すると、高さが２μｍの円錐を溶かさないように冷やすためには、体積計算から上記計算の１／３の熱量があれば充分足りることになるので、１．５μｍの厚みの水があれば充分なことになる。
【００１３】
したがって、Ｒａで２μｍの粗度がついたロールを冷却するための水膜厚みの条件としては、ロールと鋼板の間に必ず水膜の存在することが条件となる。即ち、概算ではあるが、ロールに鋼板が噛み込む直前には少なくとも１．５μｍの水膜が存在すること、また、圧延中にロールが噛み込む間は、ロール表面の凹凸と鋼板で囲まれた部分に水が存在している形態で０．６μｍ以上の水膜がロールと鋼板の間に存在することが必要となる。さらに、ロールに鋼板が噛み込む直後にも少なくとも１．５μｍの水膜が存在することが必要となる。
これらの条件が実現できれば、添加剤を用いない水でロール冷却することで亜鉛捲きを防止できる。
尚、圧延時の潤滑理論からは添加剤を用いない水の粘性でもロール間に水を供給することは充分可能であると考えられる。
さらに、ロールの粗度が２μｍ程度では、鋼板への転写粗度は０．６μｍ程度であることから、ロールと鋼板の間にはロールの凹凸の間に１．４μｍ程度の隙間があることになる。すなわち、鋼板を噛み込んでいる時にも、ロールと鋼板間には水が存在する可能性がある。この水膜が出側まで途切れないようにすることも冷却を十分に行う条件であると考えられる。
【００１４】
鋼板とワークロールの間に上記の水膜を形成するためには、実際に実験してみると、冷却の位置や通板の方法で微妙な調整が必要であることが判った。具体的には、ノズルを使用してワークロールと鋼板の間の位置、及び／又はバックアップロールとワークロールの間に適量の水を噴射することが望ましい。また、通板する鋼板とワークロールが接する角度によっても、亜鉛捲きの発生に影響することが知見された。また、水膜を切らさない条件としては、ロールの入側と出側から水を充分に供給することが必要であることも判った。
例えば、図４に示すごとく、下ワークロール２ｂに巻き付くように鋼板１を水平より下向きに通板した場合、矢印で示す位置に水を噴射したところ、下ワークロール側に接触する鋼板裏面に亜鉛捲きの発生が認められた。これは鋼板の下ワークロールと接する方の面積が大きいため、発熱量がそれだけ大きくなり、矢印位置だけの水の噴射ではこの発熱を抑制することができなかったことを意味している。
そこで、本発明では図２に示すように、鋼板を水平状態で通板するとともに、水噴射を特に鋼板１と下ワークロール２ｂの接する入側に加えて出側の両方の位置に適用し、水の噴射量を多くし、かつ、下バックアップロール３ｂと下ワークロール２ｂ間にも注水するようにした。これによって、発熱量が特別大きくなる箇所がなくなった結果、鋼板或いはワークロールには亜鉛捲きの現象はほとんど見られなかった。
【００１５】
また、本発明において、図３に示す如く、鋼板１を上ワークロール２ａに巻き付くように水平より上向きの状態で通板した場合、鋼板１の上側では、上バックアップロール３ａと上ワークロール２ａの間に噴射された水が鋼板表側とワークロールとの間に水膜を形成するため、この位置での発熱が抑えられる。一方、鋼板の裏面側ではワークロールとの接触面積が小さいので、下ワークロール２ｂと鋼板１の間に入側に加えて出側の両方から水を噴射するという通常の水噴射であっても、亜鉛捲きが生じることがない。
従って、本発明においては、上記したロール粗度を１．５μｍ以上に維持した上で、通板する鋼板とワークロールの接する角度を水平もしくは水平より上向きにし、かつ、上ワークロールと鋼板の間及び／又はバックアップロールとワークロールの間に、入側に加えて出側の両方からノズルにより水を噴射するとともに、および下ワークロールと鋼板の間に入側に加えて出側の両方から水を噴射することで、より一層亜鉛捲きを抑えることが可能となる。
なお、水を噴射するノズルは、通常の噴射ノズルを用いるが、鋼板幅方向に複数本並列設置することが望ましい。
【００１６】
【実施例】
［実施条件］
・通板速度：３０〜１５０ｍｐｍ
・圧下力：５〜１５ｋｇ／ｍｍ
・ワークロール径：３００〜５００ｍｍ
・通板幅：６１０〜１７００ｍｍ
・通板板厚：０．３〜３．２ｍｍ
本発明で用いた調質圧延機は、溶融亜鉛メッキラインに直結したもの、或いはオフラインのものである。
【００１７】
（実施例１）
ワークロールの粗度Ｒａを１．５μｍのロールを用いて調質圧延した。このとき水噴射はしなかったが、ワークロールの粗度Ｒａを２．４μｍのものに比べて、ロール及び鋼板への亜鉛捲きの発生は少なかった。
また、ワークロールの粗度Ｒａが２．０μｍのロールを用いて圧延したところ、ロール及び鋼板への亜鉛捲きの発生は、Ｒａ１．５μｍのロールと同程度に少なかった。Ｒａが１．５μｍ、２．０μｍの場合ともに、鋼板の粗さはユーザーの要求を満足するものであった。
【００１８】
（実施例２）
ワークロールの粗度Ｒａを２．０μｍとして鋼板角度を水平に保ち圧延した。
このとき図２に示すように入側に加えて出側の両方から合計５箇所で添加剤を用いない水を噴射したが、そのときの噴射量は鋼板の幅の長さ当たり、及び１位置当たり５〜３０リットル／ｓｅｃとしたが、圧延機入側の鋼板１と下ワークロール２ｂ間には５〜３０リットル／ｓｅｃ噴射した。その結果、ワークロール及び鋼板への亜鉛捲きの発生はほとんど認められなかった。
【００１９】
（実施例３）
ワークロールの粗度Ｒａを３．０μｍとして鋼板角度を水平より上向きに３°にして圧延した。このとき図３に示すように入側に加えて出側の両方から合計４箇所で水を噴射したが、そのときの噴射量は鋼板の幅の長さ当たり、及び１位置当たり５〜３０リットル／ｓｅｃとした。その結果、ワークロール及び鋼板への亜鉛捲きの発生はほとんど認められなかった。
【００２０】
【発明の効果】
以上の如く本発明に係る調質圧延方法によれば、添加剤を含む水を使わないので水処理の費用も軽減でき、この圧延で用いた水は他の水と一緒に集めて再使用も可能になった。また、１種類の粗度を有するワークロールのみで高粗度の鋼板もまた低めの粗度の鋼板も支障なく圧延することができることから、従来のものと異なりワークロール交換頻度を低減させ、ロール原単位の向上に役立つ。勿論、本発明により高粗度の鋼板を圧延する場合に問題となっていた亜鉛捲きを極めて低く抑制することが可能となったことは自明である。
【図面の簡単な説明】
【図１】亜鉛メッキ鋼板の調質圧延におけるワークロ−ル粗度と亜鉛捲きとの関係を示す模式図。
【図２】本発明に係る調質圧延方法を実施するための圧延機における通板状況と水噴射状況を示す説明図。
【図３】本発明に係る調質圧延方法を実施するための圧延機における他の通板状況と水噴射状況を示す説明図。
【図４】従前の調質圧延方法を実施するための圧延機における通板状況と水噴射状況を示す説明図。
【符号の説明】
１    鋼板                      ２ａ、２ｂ    ワークロール
３ａ、３ｂ    バックアップロール
４    アンチクリッピングロール
５    ビリーロール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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