(57)【要約】  【課題】１ロットに圧延摩擦抵抗の異なる異種材が混在する連続冷間圧延において、圧延スタンドに通板される圧延材種の切替わりに対応して圧延液の圧延潤滑性を迅速に変更調節して供給することができる給液方法を提供する。  【解決手段】圧延油濃度が調整されたエマルジョン液を圧延液とし、圧延液貯留タンク(10)と圧延スタンド(50)とを給液管路(20)と戻り管路(30)で連結して圧延液を循環使用する給液方法において、圧延スタンドを通板する圧延材の材種の切替わりに際して、給液管路(20)に設けた液温調節器(43)の設定温度を変更して圧延液の液温を調節することにより、給液管路内の圧延液の圧延潤滑性を、切替えられる圧延材の材種に応じた値に調整する。所望により上記液温調節と併せてマグネットフィルタ(42)の負荷調整により圧延液の鉄分濃度を増減調節する。好ましくは圧延液の液温は35〜60℃の範囲、鉄分濃度は700ppm以下の範囲で調節される。  【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定濃度に調整された圧延油エマルジョン液を潤滑及び冷却用圧延液として、圧延液貯留タンクから、液温調節器を備えた給液管路を介して圧延スタンドに供給し、圧延スタンドから回収される使用後の圧延油エマルジョン液を前記圧延液貯留タンクに導き、圧延液貯留タンクにおいて、圧延油濃度の調整、および液中鉄分のマグネットフィルタによる除去および浮遊汚染異物の濾過処理を適宜施して循環使用する冷間圧延における圧延液供給方法において、
圧延スタンドを通板する圧延材の材種の切替わりに際して、前記給液管路に設けられた液温調節器の設定温度を変更して圧延油エマルジョン液の液温を調節することにより、給液管路内の圧延油エマルジョン液の圧延潤滑性を、切替えられる圧延材の材種に応じた値に調整することを特徴とする冷間圧延における循環式圧延液供給方法。
【請求項２】
圧延油エマルジョン液の液温を３５〜６０℃の温度範囲において調節することを特徴とする請求項１に記載の冷間圧延における循環式圧延液供給方法。
【請求項３】
圧延スタンドを通板する圧延材の材種の切替わりに際して、前記液温調節器の設定温度の変更による液温調節と併せて、前記鉄分を除去するマグネットフィルタの設定負荷を変更して圧延油エマルジョン液の鉄分濃度を調整することを特徴とする請求項１又請求項２に記載の冷間圧延における循環式圧延液供給方法。
【請求項４】
液中の鉄分濃度を７００ｐｐｍ以下の濃度範囲において調節することを特徴とする請求項３に記載の循環式圧延液供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄鋼板等の冷間圧延における圧延液の循環式給液方法に係り、特に小ロット多品種材の連続圧延操業形態において、ロット内の圧延材の変更・切り替わりに即応して圧延潤滑性を迅速的確に調節し得るようにしたものである。
【背景技術】
【０００２】
薄鋼板等の冷間圧延においては、ワークロールと圧延材との接触界面の摩擦抵抗を低減するための潤滑と摩擦熱や塑性加工熱によるロール及び圧延材の昇温を抑制するための冷却を目的として圧延機に圧延液が供給される。圧延液の供給方式は直接方式と循環方式とに大別される。直接式給液法は、潤滑液（圧延油原油を温水に懸濁乳化させた比較的高濃度の圧延油エマルジョン液）と冷却水とを、互に独立した給液配管経路を介して各圧延スタンドに供給し、使用後の圧延液（圧延スタンドから排出される潤滑液と水の混合流体）は廃液処理設備に導いて処理するものである。他方、循環式給液方法は、潤滑と冷却の両機能を兼ねる圧延液として、圧延油原油を温水に適当な濃度で懸濁乳化させて調製される圧延油エマルジョン液を使用し、圧延スタンドから回収される使用後の圧延液は、系内で圧延油原油及び水等の補給及び浄化処理（スカム,鉄分等の汚染異物の除去）を適宜施しながら循環再使用するものである。
【０００３】
循環式給液法は、直接給液方式（潤滑液は再使用されず廃液処理される）に比し、圧延油のコスト負担が少なく、また大掛かりな廃水処理設備を必要とせず、省資源指向,環境対策等の点でも有利である。この給液方式で使用される圧延油エマルジョン液は潤滑と冷却の両機能を兼ね、その圧延潤滑性能の調節は重要である。圧延潤滑性が不足すると、ワークロールと圧延材との接触面の摩擦抵抗が大きく、焼付き現象として圧延材にヒートスクラッチによる表面疵が発生し易くなり、それと反対に潤滑性が過剰の場合はロールスリップによるチャタリング現象を招き圧延機の円滑な作動を確保することができなくなるからである。このような不具合を防止し圧延操業を円滑に進めるための適正な潤滑性能は圧延材の材種及び圧延条件により異なる。そこで圧延油エマルジョン液の潤滑及び冷却の両機能をより効果的なものとするための液組成及び給液配管構成について次のような提案工夫がなされている。
【０００４】
(a)圧延油タンクと温水タンクを併設し、圧延油タンクから供給される圧延油と温水タンクから供給される温水とを各圧延スタンドの直前まで別経路で送給し、各圧延スタンドの直前で両者を所要濃度の圧延油エマルジョン液となるように混合して使用する（特許文献１）。
(b)圧延液タンクを複数個設置し、複数段の各圧延スタンドから排出される使用後の圧延液を濃度別に各圧延液タンクに回収すると共に、各タンクごとに個別に圧延油を補給してそれぞれ所要の圧延油濃度に調整したうえ、経路に設けた自動開閉バルブで各圧延スタンドに対して所望濃度の圧延液を選択的に供給する（特許文献２）。
(c)圧延液タンクと圧延スタンドとを結ぶ給液管路を介して冷却用の圧延油エマルジョン液を圧延スタンドに循環供給する一方、該給液管路から分岐させた給液管路に前記圧延油エマルジョン液の一部を分流させ、分流した圧延油エマルジョン液に圧延油を補給して高濃度化すると共に加熱昇温し潤滑用ハイブリット液として各圧延スタンドに循環供給する（特許文献３）。
【特許文献１】特公昭６３−１２４号公報
【特許文献２】特開平４−４９１６号公報
【特許文献３】特開平９−１２２７３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近時圧延設備の集約化が進むに伴ない、１の生産ロットに硬度・変形抵抗等の大きく異なる異種材を混在させて１の冷間圧延ラインで連続して圧延する生産形態が多くなり、比較的高い潤滑性を必要とする圧延材からなるロットであっても、特に高い圧延潤滑性を必要とする圧延材とそうでない圧延材とが混在し前後して圧延されることも多くなっている。このような圧延形態において、例えば特に高い圧延潤滑性を必要とする硬質・高変形抵抗材料の圧延に合わせた高濃度の圧延液による圧延につづいて、それほど高い潤滑性能を必要としない圧延が行われる場合、圧延液の潤滑性能の変更調節が間に合わないと、潤滑過多によるロールスリップをきたすおそれがあり、また圧延材の圧延順序が上記と逆の場合は潤滑性能の調節の遅れにより、後の圧延において潤滑不足によるヒートスクラッチをきたすおそれがある。従ってこのような生産形態では圧延液（圧延油エマルジョン液）の潤滑性能を圧延材の切替わりに対応して迅速に変更調節し得ることが特に重要である。
【０００６】
圧延液の潤滑性能の変更調節は主として圧延油濃度の加減調整により行われているため、圧延液貯留タンクで行う濃度調整は時間がかかり迅速な対応は困難である。前記ａ〜ｃの循環給液方法は、給液回路構成の工夫により圧延材の切り替わりに対応する迅速な濃度変更及び潤滑性能の増減調節を可能としているが、給液回路の複数経路化や濃度別貯留タンクの設置等を必要とし回路構成が複雑であり、通常の循環式給液設備に適用することができず、その設備の新設には多大のコスト負担を必要とする。
本発明は上記に鑑み、通常の循環式給液配管構成の設備において、そのまま又は若干の改造を施すだけで適用することができ、コスト負担を可及的に抑えながら、小ロット多品種材の連続生産形態に対処し得るように、圧延液（エマルジョン液）の潤滑特性を迅速に変更調節することができるようにした給液方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、所定濃度に調整された圧延油エマルジョン液を潤滑及び冷却用圧延液として、圧延液貯留タンクから、液温調節器を備えた給液管路を介して圧延スタンドに供給し、圧延スタンドから回収される使用後の圧延油エマルジョン液を前記圧延液貯留タンクに導き、圧延液貯留タンクにおいて、圧延油エマルジョン液の圧延油濃度の調整、および液中鉄分のマグネットフィルタによる除去および液中浮遊汚染物の濾過処理を適宜施して循環使用する冷間圧延における圧延液供給方法において、
圧延スタンドを通板する圧延材の材種の切替わりに際して、前記給液管路に設けられた液温調節器の設定温度を変更して圧延油エマルジョン液の液温を調節することにより、給液管路内の圧延油エマルジョン液の圧延潤滑性を、切替えられる圧延材の材種に応じた値に調整することを特徴とするものである。
【０００８】
上記圧延液供給方法において、圧延スタンドを通板する圧延材の材種の切替わりに際して行なわれる前記液温調節器による液温調節と併せて、鉄分を除去するマグネットフィルタの設定負荷を変更して圧延油エマルジョン液の鉄分濃度を調整する操作が必要に応じて施される。
【発明の効果】
【０００９】
圧延液（圧延油エマルジョン液）の圧延潤滑性は、圧延油濃度の高低によるほか、液温の高低調整により変化する。適当な圧延油濃度の圧延油エマルジョン液において、一定の温度範囲内で液温を高めるに従って圧延潤滑性は高くなり、液温を低くするにつれて圧延潤滑性は低下する。この液温の変更調整を、圧延液貯留タンク内の多量の圧延液に対して行う方法では、所望の液温に到達するまでの時間経過が長く、圧延材の材種の切替わりに対応することが困難である。これに対し本発明は、圧延液貯留タンクと圧延スタンドとを結ぶ給液管路の途中に設けられた液温調節器で圧延液の液温を調節することとし、従って圧延液貯留タンク内で液温調整を行う方法に比し、極く短時間で所要の液温を得ることができ、圧延材の材種の切替わりに即応して適正な圧延潤滑を確保することができる。これにより、圧延潤滑の過不足とそれに起因するロールスリップ（潤滑過多）やヒートスクラッチ（潤滑不足）のトラブルが回避され、小ロット多品種材の連続圧延における圧延機の円滑な作動が確保され、またこのことは同じ圧下率の圧延に必要な圧延荷重を低減すると共に圧延ロールの寿命改善等の効果をもたらす。
【００１０】
また圧延液の使用に伴って液中に混入する鉄分（圧延ロール及び圧延材に由来する微細な鉄粉や酸化鉄粉等）の蓄積濃化は、圧延ロールや圧延材表面を汚し圧延品質に弊害を与えるので適宜除去することを要するが、適量の鉄分の存在は油脂と結合し金属石鹸を形成して圧延液の潤滑性能の良好化に寄与する。従って前記液温の調節と併せて、液中の鉄分濃度を一定範囲内で増減調節することにより、液温調節と鉄分濃度調節の効果が重畳され、圧延潤滑性の調整がより容易化され、前記効果を一そう高めることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明に使用される圧延液は、循環給液方式に使用される圧延液としてよく知られているように、圧延油原油（種々の油脂類）を温水に所望濃度となるように懸濁乳化し、必要に応じ油性向上剤,乳化安定剤,極圧添加剤等を配合して調製される圧延油エマルジョン液である。
本発明の給液システムは、循環給液方式として一般的な管路構成を有する。図１はその例を示している。圧延液貯留タンク（１０）と冷間圧延ラインの各圧延スタンド（５０）（51,52,53,54）は、給液管路（２０）及び戻り管路(３０)を介して結ばれている。圧延液貯留タンク(１０)はダーティタンク(１１)とクリーンタンク(１２)とからなり、圧延液はクリーンタンク(１２)から給液管路(２０)を介して圧延スタンド(５０)に供給され、圧延スタンド(５０)から排出される使用後の圧延液は戻り管路(３０)を通ってダーティタンク(１１)に回収される。
【００１２】
圧延液は圧延液貯留タンク(５０)において、圧延油原油および水（工業用水）等が適宜補給されアジテータ（１４）で均一に攪拌されることにより所要濃度に調整維持される。圧延液の圧延油濃度は、約２.５〜３.０質量％の範囲に維持されることが望ましい。この範囲から外れると、１ロットに多種の圧延材が混在する冷間圧延（特に高い圧延潤滑性を必要とする材種からそれほどの圧延潤滑性を要しない材種まで要求される潤滑特性の幅が広い）における圧延潤滑性の幅広い変更調節が困難となる。
ダーティタンク(１１)に回収された圧延液は、ポンプ(Ｐ３)で汲み上げられ濾過装置（例えばホフマン型濾過装置）(４１)でスカムその他の汚染異物を除去されてクリーンタンク(１２)に導入される。クリーンタンク(１２)の液面はダーティタンク(１１)内のそれよりやや高く、クリーンタンク(１２)内の液面に浮遊する残留スカム等は連通部(１３)を介してダーティタンク(１１)へ溢流しクリーンタンク(１２)から除去される。
【００１３】
また圧延液は使用に伴って圧延ロール及び圧延材から微細な鉄粉や酸化鉄粉等が混入する。液中の鉄分は油脂と結合し金属石鹸を形成して圧延潤滑性を良好にする働きを有するが、多量に蓄積濃化すると圧延ロールや圧延材の表面を汚し圧延品質に悪影響を与える。このため液中の鉄分濃度は約７００ｐｐｍを超えないように適宜除去処理を施することを要する。図示の例では、鉄分除去装置（代表的にはＤＥＭフィルタ等のマグネットフィルタ）(４２)をクリーンタンク(１２)に設け、ポンプ(Ｐ２)でクリーンタンク(１２)から圧延液を汲み上げ、鉄分除去装置(４２)に通して鉄分を吸着除去したうえクリーンタンク(１２)に循環させるようにしている。
【００１４】
クリーンタンク(１２)からポンプ(Ｐ１)で給液管路(２０)に送り出される圧延液は、給液管路(２０)の途中に設けられた液温調節器(４３)で所定の液温に調節されて圧延スタンド(５０)に供給される。液温調節器(４３)の設定温度を高くして圧延液の液温を上昇させるに伴い、エマルジョンの油滴同士が結合し易くプレートアウト性が増大することにより圧延潤滑性が高められる。他方、液温を低めに調節する場合、極端な低温（エマルジョン液の粘性増大により潤滑性が高くなる）を避ければ、液温の低下と共に圧延潤滑性を低くすることができる。従って硬質・高変形抵抗性材料の圧延、高圧下率圧延のように圧延摩擦抵抗が大きく高潤滑性を必要とする圧延に対しては液温を高めに調節し、他方圧延摩擦抵抗が比較的低くそれほどの圧延潤滑性を要しない場合は、エマルジョン液の粘性増大を生じない範囲内で適度に液温を低くする液温調節操作を行なう。
【００１５】
上記圧延液の液温調節において、その液温を過度に高く又は低くすると、乳化安定性が損なわれ、圧延液としての機能を十分に発現することができなくなるので、約３５〜６０℃の範囲に限定することが望ましい。液温をこの温度範囲で調節することにより圧延材の材種等に応じた高低任意の圧延潤滑性を得ることができる。またこの温度範囲であれば、冷却液としての機能も確保される。なお循環式給液システムでは液温調節器(４３)として通常クーラーが設置されている。圧延スタンドから排出される圧延液は圧延摩擦熱や塑性加工熱で液温が上昇しているため、クーラーによる冷却を適宜施されて循環使用されるのが一般であり、圧延潤滑性を調整するための上記液温調節はクーラーの設定温度の変更・切替えにより行うことができる。
【００１６】
上記圧延液の液温調節操作のほか、所望により圧延液の鉄分濃度の調節が施される。前記のように圧延液中に適量の鉄分を意図的に混在させることにより、油脂と鉄分の反応による金属石鹸の形成効果として圧延液の圧延潤滑性が高められる。従って、鉄分の前記許容上限（約700ppm以下）の範囲内で、鉄分濃度を増減調節することは圧延液の圧延潤滑性の増減調節に有効であり、前記圧延液の液温調節と併せて、鉄分濃度を増減調整することにより圧延潤滑性の変更調節がより容易化される。液中の鉄分濃度の増減調節は、鉄分除去装置(４２)の設定負荷の適宜切替え（オン-オフ操作を含む）により行われる。
【００１７】
本発明は、圧延スタンドに供給される圧延液の液温調節を給液管路(２０)の途中で行うこととしているので、圧延液貯留タンク(１０)で液温を調節する方法に比し、短時間で所望の液温に変更調節し圧延材の材種の切替えに対応することができる。
いま１生産ロットとしてＡ，Ｂ,Ｃ,Ｄ,Ｅの５種の鋼帯を含むロットがあり、鋼帯Ｃ,Ｄは硬質・高変形抵抗性で特に高い圧延潤滑性を必要とする材料（高圧延潤滑材料）、他方鋼帯Ａ,Ｂおよび鋼帯Ｅはそれほどの圧延潤滑性を必要としない材料（低圧延潤滑材料）である。Ａ〜Ｅの各鋼帯のコイル数はそれぞれ１０コイル（合計５０コイル）であり、これをＡ，Ｂ,Ｃ,Ｄ,Ｅの順に、図１の圧延ラインに逐次投入し連続的に圧延（１ロットの圧延所要時間:約10Hr、中間の鋼帯Ｄ,Ｅの圧延所要時間:約2Hr）を行うとする。
【００１８】
上記１ロットの圧延において、鋼帯Ａ,Ｂ（低圧延潤滑材料）の通板過程の圧延液は、ロールスリップを生じないように比較的低い液温に調節されて圧延スタンドに供給される。鋼帯Ａ,Ｂの圧延につづく鋼帯Ｃ,Ｄ（高圧延潤滑材料）の圧延に対しては、その通板時刻を予測し、例えば通板開始の約30分程前に液温調節器(４３)の設定温度を高温側に切替える。これにより圧延スタンドを通板する鋼帯Ｃ,Ｄに対しヒートスクラッチの防止に必要な高圧延潤滑性の圧延液が供給される。更に鋼帯コイルＥ（低圧延潤滑材料）の圧延に対しては、同じようにその通板時刻を予測して通板開始の約30程前に液温調節器(４３)の設定温度を低温側に切替え、ロールスリップを生じない低圧延潤滑性の圧延液を供給する。上記液温調節と併せて、鉄分除去装置(４２)の設定負荷の切替え操作を施せば、圧延潤滑性の増減調節をより効果的に行うことができる。これにより圧延液の圧延油濃度を調整することなく、１ロット全量の圧延工程を通じて、圧延潤滑の過不足とそれに付随するロールスリップやヒートスクラッチ等の不具合を回避し円滑に圧延を遂行することができる。
【００１９】
なお、図１に示した給液管路構成は１例であり、例えば給液回路（２０）に設けられる液温調節装置(４３)は圧延スタンド（５０）の手前に位置する液温調節器（４３１）のみに限定されず、所望により複数の液温調節器（クーラー等）が設置される。液温調節器（４３１）と併せて、例えば図１中の鎖線で示すように圧延スタンド列の中間位（図は圧延スタンド52と圧延スタンド53との間の例を示す）に液温調節器（４３２）を設けた場合は、圧延スタンド（５１）（５２）側と、圧延スタンド（５３）（５４）側とに対して、それぞれ異なる液温に調節された圧延液が供給され圧延スタンド群ごとに圧延潤滑性を調節することも可能である。
【実施例】
【００２０】
[1]圧延条件
図１の循環式給液回路を有する冷間圧延ラインで下記の冷間圧延を行なった。
(1)圧延機：６段タンデム連続圧延機
(2)圧延材の材種：低炭素鋼  母材板厚：2.3mm，冷延板厚：0.2mm
(3)圧下率：９１.３％
(4)圧延液
圧延油（「TC210K」大同化学工業製,組成：動・植物油脂30%,合成エステル52.5%,乳化剤2.5%,その他15.5%）を工業用水に懸濁乳化させて調製したエマルジョン液。
圧延油濃度：２.７〜２.８mass％。
(4)圧延液の圧延潤滑性の調節
液温調節器(４３１)（クーラー）の設定温度の切替えによる液温調節により圧延潤滑性を増減調節した。液中の鉄分濃度は３００〜４００ｐｐｍの範囲に調節した。
【００２１】
[2]結果
圧延液の液温を、(a)４５℃に調節した場合、および(b)５５℃に調節した場合のそれぞれの圧延における、第４段圧延スタンド[ワークロール径:340mm,周速度:800mpm]（54）での圧延荷重(圧下率:１８%)を表１に示す。図２はこれを図示したものである。
【表１】
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上記のように圧延液の液温調節により、圧延油濃度を変更することなく、圧延荷重の明瞭な変化が見られ、液温調節により圧延潤滑性を効果的に増減調節し得ることが分かる。
【００２２】
また圧延液の液温調節及び適宜併合実施される鉄分濃度の調節による圧延潤滑性の調節効果として、ロールスリップ及びヒートスクラッチの発生が効果的に抑制回避されることによりワークロールの耐用寿命が改善される。表２及び図３は、本発明の給液方法による圧延と、圧延油濃度調節で圧延潤滑性を調節する従来の圧延とにおけるワークロールの耐用寿命をロール廃却に到るまでの圧延総重量で示している。両者の対比から本発明の給液方法によりワークロール寿命が大きく改善されることが分かる。
【表２】
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【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明によれば、圧延液の圧延油濃度を増減調節する必要がなく、液温調節と必要に応じて併用される液中鉄分の濃度調節によって、圧延液の圧延潤滑性を短時間で変更調節することができる。従って、要求される圧延潤滑性が異なる異種材を含む１生産ロットを対象とする冷間圧延において、圧延液の圧延潤滑性を、圧延材種の切替わりに対応して迅速に増減調節して圧延スタンドに供給し、圧延潤滑性の過不足に起因する不具合を解消することができる。これにより近時の小ロット多品種圧延における圧延機の円滑な作動が確保され、圧延品質の向上安定、ロール寿命の向上、ライン生産性の向上等に奏効するものである。しかも、本発明を適用するための圧延液循環システムは複雑な回路構成を必要とせず、一般的な既設の循環式給液設備において実施することができ実用価値に富むものである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】冷間圧延ラインの圧延スタンドに圧延液（圧延油エマルジョン液）を循環供給する管路構成の例を示す給液システム説明図である。
【図２】圧延液（圧延油エマルジョン液）の液温調節による圧延潤滑性の増減調節効果として得られる圧延荷重の変化の例を示すグラフである。
【図３】圧延液（圧延油エマルジョン液）の液温調節効果として得られるワークロールの耐用寿命の例を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２５】
１０：圧延液貯留タンク
１１：ダーティタンク
１２：クリーンタンク
１３：連通部
１４：アジテータ
２０：給液管路
３０：戻り管路
４１：濾過装置（ホフマン型濾過器）
４２：鉄分除去装置（マグネットフィルタ）
４３(43１,43２)：液温調節器
５０(51,52,53,54,)：冷間圧延ラインの圧延スタンド
Ｐ(P１,P２,P３)：ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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