(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ミキサー装置で圧延潤滑剤と希釈水とを混合し、圧延ロールの軸方向に複数個配設されたスプレーノズルを介して前記圧延潤滑剤と前記希釈水との混合液を前記圧延ロールに噴射する圧延潤滑剤の噴射方法において、圧延に供される金属板の板幅に応じて前記混合液を噴射するスプレーノズルの個数を変化させ、かつ前記ミキサー装置内を混合しながら流れる混合液の流速を一定に維持することを特徴とする圧延潤滑剤の噴射方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱間圧延や冷間タンデム圧延等の圧延ロールに圧延潤滑剤を噴射する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属板の熱間圧延や冷間タンデム圧延等を行なう圧延ロールは、圧延に供される金属板との摩擦によって摩耗したり表面疵が発生したりする。そのため定期的に圧延ロール表面を研削したり、あるいは圧延ロールを交換して操業している。
このような圧延ロールの研削や交換は、ロール原単位を上昇させて金属板の製造コストを上昇させる原因になる。
【０００３】
そこで圧延ロールと金属板の摩擦係数を減少することを目的として、圧延潤滑剤が使用されている。圧延ロールと金属板との間に圧延潤滑剤を供給すると、圧延ロールと金属板との摩擦係数が減少するばかりでなく、圧延荷重も減少するので、圧延ロールの駆動力を低減できる。その結果、ロール原単位の低減のほかに電力原単位の低減という効果もある。
【０００４】
図５は、従来から知られているミキサー装置１とスプレーヘッダー９を模式的に示す配置図であり、ミキサー装置１で混合された圧延潤滑剤３と希釈水４との混合液５をスプレーノズル10a ，10b ，10c に供給する配管系統とともに示す。
圧延潤滑剤３および希釈水４は、ミキサー装置１で混合された後、分割弁６，７，８を介してスプレーノズル10a ，10b ，10c に供給される。スプレーノズル10a ，10b ，10c は、圧延ロール（図示せず）の軸方向にそってスプレーヘッダー９に配設される。スプレーノズル10a ，10b ，10c は、その配設された位置に応じて配管をミキサー装置１から個別に設けて、各配管系統ごとに分割弁６，７，８から各々個別に圧延潤滑剤３と希釈水４との混合液５が供給される。
【０００５】
図５には、スプレーノズル10a ，10b ，10c を３つの配管系統に分ける例を示す。すなわち、スプレーヘッダー９に配設される一連のスプレーノズル10a ，10b ，10c の位置に応じて、内側に位置するスプレーノズル10a （以下、内側スプレーノズルという）には内側分割弁６を介して混合液５を供給し、中間に位置するスプレーノズル10b （以下、中間スプレーノズルという）には中間分割弁７を介して混合液５を供給し、外側に位置するスプレーノズル10c （以下、外側スプレーノズルという）には外側分割弁８を介して混合液５を供給する。
【０００６】
圧延に供される金属板（図示せず）の板幅が変化すると、図示しない情報伝達系，制御系により板幅に応じて中間分割弁７と外側分割弁８が開閉される。つまり、板幅が外側スプレーノズル10c 間の間隔より広い場合は、内側分割弁６，中間分割弁７，外側分割弁８を全て開いて、内側スプレーノズル10a ，中間スプレーノズル10b および外側スプレーノズル10c から、圧延潤滑剤３と希釈水４との混合液５を圧延ロールに噴射する。
【０００７】
また、板幅が外側スプレーノズル10c 間の間隔以下で、かつ中間スプレーノズル10b 間の間隔より広い場合は、外側分割弁８を閉じて、内側分割弁６，中間分割弁７を開いて、内側スプレーノズル10a および中間スプレーノズル10b から、圧延潤滑剤３と希釈水４との混合液５を圧延ロールに噴射する。
さらに、板幅が中間スプレーノズル10b 間の間隔以下の場合は、外側分割弁８，中間分割弁７を閉じて、内側分割弁６を開いて、内側スプレーノズル10a から、圧延潤滑剤３と希釈水４との混合液５を圧延ロールに噴射する。
【０００８】
このようにして、圧延に供される金属板の板幅に応じて中間分割弁７と外側分割弁８を開閉して混合液５の使用量を変更することによって、圧延潤滑剤３の消費量を削減できる。
しかし、混合液５を圧延ロールに噴射するにあたって、中間分割弁７と外側分割弁８を開閉すると、混合液５の流量が変化する。すなわち、内側分割弁６，中間分割弁７，外側分割弁８を全て開いて、内側スプレーノズル10a ，中間スプレーノズル10b および外側スプレーノズル10c から混合液５を圧延ロールに噴射する場合は、混合液５の流量が多くなる。一方、外側分割弁８，中間分割弁７を閉じて、内側分割弁６を開いて、内側スプレーノズル10a からから混合液５を圧延ロールに噴射する場合は、混合液５の流量が少なくなる。
【０００９】
混合液５の流量は、ミキサー装置１内における圧延潤滑剤３と希釈水４との混合状態（いわゆるエマルジョン状態）に多大な影響を及ぼす。混合液５の流量が多い場合は、ミキサー装置１内の混合液５（混合中）の流速が速くなり、圧延潤滑剤３と希釈水４の攪拌が強いので、圧延潤滑剤３と希釈水４が圧延ロールに衝突したときに分離し難くなる。その結果、圧延ロールへの圧延潤滑剤３の付着量が減少するという問題や、ミキサー装置１内での圧損が増大するという問題が発生する。
【００１０】
一方、混合液５の流量が少ない場合は、ミキサー装置１内の混合液５（混合中）の流速が遅くなり、圧延潤滑剤３と希釈水４の攪拌が弱いので、圧延潤滑剤３と希釈水４が圧延ロールに衝突したときに分離しやすくなる。その結果、圧延潤滑剤３の圧延ロールへの付着量は増大するが、混合液５の濃度が不均一になり、特に、それが圧延ロール軸方向の圧延潤滑剤３の付着の良否のばらつきになって現れ、圧延ロールの軸方向（すなわち金属板の板幅方向）の製品品質のバラツキが大きくなる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記のような問題を解消し、圧延潤滑剤と希釈水との混合液を圧延ロールに噴射するにあたって、圧延に供される金属板の板幅に応じて混合液を噴射するスプレーノズルの個数を変更して圧延潤滑剤の消費量を削減するとともに、ミキサー装置内での混合液の流速を一定に維持して、混合液の特性を均一に保つ方法を提供することを目的とする。なお、本発明にいう金属板は金属帯をも含む意味とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ミキサー装置で圧延潤滑剤と希釈水とを混合し、圧延ロールの軸方向に複数個配設されたスプレーノズルを介して圧延潤滑剤と希釈水との混合液を圧延ロールに噴射する圧延潤滑剤の噴射方法において、圧延に供される金属板の板幅に応じて混合液を噴射するスプレーノズルの個数を変化させ、かつミキサー装置内を混合しながら流れる混合液の流速を一定に維持する圧延潤滑剤の噴射方法である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明を適用するミキサー装置１とスプレーヘッダー９を模式的に示す配置図であり、ミキサー装置１で混合された圧延潤滑剤３と希釈水４との混合液５をスプレーノズル10に供給する配管系統とともに示す。
また図２は、本発明を適用するミキサー装置１の例を示す断面図であり、(a) は縦断面図、(b) はＡ−Ａ矢視の断面図である。
【００１４】
本発明においては、図１に示すように、可変オリフィス２を有するミキサー装置１を用いて圧延潤滑剤３と希釈水４を混合する。このミキサー装置１で圧延潤滑剤３と希釈水４を混合するにあたって、図２(a) に示すように、圧延潤滑剤３および希釈水４を混合部11に導入して混合する。その後、圧延潤滑剤３と希釈水４との混合液５は、流量変更部材２に設けられた流通孔13を通って拡大部12内へ流入して攪拌される。
【００１５】
金属板の圧延の操業においては、後述するように、外側分割弁８，中間分割弁７を開閉するので、ミキサー装置１内を流通する混合液５の流量は変化する。したがって混合液５が混合しながら流れるミキサー装置１内部の断面積が一定であれば、混合液５の流量が変化することによって、混合液５の流速も変化する。
本発明者らの研究によれば、混合液５中の圧延潤滑剤３含有量の目標値に対するばらつきは、混合液５の流速によって変化する。その関係は図３に示す通りであり、混合液５の流速が約６ｍ／sec 以上であれば、混合液５中の圧延潤滑剤３含有量のばらつきを目標値に対して± 0.5体積％の範囲内に抑えることができる。
【００１６】
一方、圧延ロールへの圧延潤滑剤３の付着効率と混合液５の流速との関係は図４に示す通りである。図４から明らかなように、混合液５の流速が約６ｍ／sec 以上では、圧延潤滑剤３の付着効率が低下する。なお図４において圧延潤滑剤３の付着効率は、混合液５の流速を６ｍ／sec としたときの混合液５中の圧延潤滑剤３が圧延ロールに付着する量（体積）を 100％として、圧延潤滑剤３の付着量を比率で示す指標である。
【００１７】
したがって混合液５の特性を均一に維持し、しかも圧延潤滑剤３の消費量を削減するためには、ミキサー装置１内を混合しながら流れる混合液５の流速を一定に維持する必要がある。そこで本発明においては、混合液５の流量が変化しても、混合液５の流速を一定に維持することを目的として、ミキサー装置１に可変オリフィス２を設ける。
【００１８】
すなわち可変オリフィス２には複数個の流通孔13が設けられており、各流通孔13は各々異なる開口面積を有する。可変オリフィス２は回転軸14を中心して回転可能に配設されているので、外側分割弁８，中間分割弁７の開閉によって混合液５の流量が変動しても、可変オリフィス２を回転させて流通孔13の開口面積を変更することによって、混合液５の流速を一定に維持できる。
【００１９】
たとえば図１に示すように、スプレーノズル10a ，10b ，10c を３つの配管系統に分けて、各配管系統ごとに設けられた弁を開閉する場合について説明する。
混合液５の流量は、外側分割弁８あるいは中間分割弁７の開閉によって変化するが、１本の金属板の圧延中は変化しない。また混合液５の流量は、線形には変化せず、段階的に変化する。したがって可変オリフィス２には、外側分割弁８あるいは中間分割弁７の開閉による混合液５の流量変化に対し、比例した開口面積を有する３種類の流通孔13を設けて、１本１本の金属板幅の切り替わりにより、外側分割弁８，中間分割弁７の開閉に応じて可変オリフィス２を回転させ切り替えて適切な開口面積を有する流通孔13を選択することによって、ミキサー装置１内での混合液５の流速を一定に維持できる。
【００２０】
なお流通孔13の開口面積は、後述するスプレーノズル10a ，10b ，10c の個数や配管系統の分割数によって設定する値であるから、本発明はこれを特定の値に限定するものではない。また、ここではスプレーノズル10a ，10b ，10c を３つの配管系統に分けて各配管系統ごとに設けられた弁を開閉する例について説明したが、本発明は、スプレーノズルの配管系統の分割数を特定の数に限定するものではない。たとえばスプレーノズルを４つの配管系統に分ける場合は、可変オリフィス２に各々異なる開口面積を有する４種類の流通孔13を設けることによって、混合液５の流速を一定に維持できる。
【００２１】
また、混合液５の漏出を防止することを目的として、混合部11を形成する部材と可変オリフィス２との摺動面、および拡大部12を形成する部材と可変オリフィス２との摺動面をシールすることが好ましい。シール手段は、混合液５の漏出を防止できるものを使用すればよいのであるから、本発明はこれを特定のシール手段に限定するものではない。たとえばパッキン等の従来から知られているものを使用すれば良い。
【００２２】
また混合部11に導入される希釈水４の温度が40℃未満では、圧延潤滑剤３と希釈水４が十分に混合せず、混合濃度が不均一となる。一方、希釈水４の温度が50℃を超えると、圧延潤滑剤３と希釈水４が圧延ロールに衝突したときに分離し難くなり、圧延潤滑剤３の圧延ロールへの付着量が減少する。したがって混合部11に導入される希釈水４の温度は、40〜50℃の範囲内を満足するのが好ましい。
【００２３】
圧延潤滑剤３および希釈水４は、ミキサー装置１で混合された後、内側分割弁６，中間分割弁７，外側分割弁８を介してスプレーノズル10a ，10b ，10c に供給される。スプレーノズル10a ，10b ，10c は、圧延ロール（図示せず）の軸方向にそってスプレーヘッダー９に配設される。スプレーノズル10a ，10b ，10c は、その配設された位置に応じて内側スプレーノズル10a ，中間スプレーノズル10b ，外側スプレーノズル10c の３つの配管系統に分けられ、各配管系統ごとに内側分割弁６，中間分割弁７，外側分割弁８から各々個別に圧延潤滑剤３と希釈水４との混合液５が供給される。
【００２４】
圧延に供される金属板（図示せず）の板幅が変化すると、図示しない情報伝達系，制御系により板幅に応じて中間分割弁７と外側分割弁８が開閉される。つまり、板幅が外側スプレーノズル10c 間の間隔より広い場合は、内側分割弁６，中間分割弁７，外側分割弁８を全て開いて、内側スプレーノズル10a ，中間スプレーノズル10b および外側スプレーノズル10c から、圧延潤滑剤３と希釈水４との混合液５を圧延ロールに噴射する。
【００２５】
また、板幅が外側スプレーノズル10c 間の間隔以下で、かつ中間スプレーノズル10b 間の間隔より広い場合は、外側分割弁８を閉じて、内側分割弁６，中間分割弁７を開いて、内側スプレーノズル10a および中間スプレーノズル10b から、圧延潤滑剤３と希釈水４との混合液５を圧延ロールに噴射する。
さらに、板幅が中間スプレーノズル10b 間の間隔以下の場合は、外側分割弁８，中間分割弁７を閉じて、内側分割弁６を開いて、内側スプレーノズル10a から、圧延潤滑剤３と希釈水４との混合液５を圧延ロールに噴射する。
【００２６】
このようにして、圧延に供される金属板の板幅に応じて中間分割弁７と外側分割弁８を開閉して混合液５の使用量を変更することによって、圧延潤滑油３の消費量を削減できる。
しかも中間分割弁７と外側分割弁８を開閉すると同時に、可変オリフィス２を回転させて適切な開口面積を有する流通孔13を選択するので、ミキサー装置１内を混合しながら流れる混合液５の流速を一定に維持できる。その結果、拡大部12における圧延潤滑剤３と希釈水４の攪拌を均一に保ち、均質な混合液５を得ることができる。
【００２７】
熱間圧延鋼板や冷間圧延鋼板等の多量に生産される品種に本発明を適用すると、多大な経済的効果が期待できる。
【００２８】
【実施例】
図１に示す装置を用いて圧延潤滑剤３と希釈水４とを混合し、さらにスプレーノズル10a ，10b ，10c （合計７個）から混合液５を圧延ロールに噴射しながら、鋼板の熱間圧延を行なった。図１に示すように、スプレーヘッダー９の金属板幅に対応した制御分割は、10a に示すノズル群でカバーする金属板の幅は最大900mm ，10a と10b に示すノズル群でカバーする金属板の幅は最大1500mm，10a と10b と10c に示すノズル群でカバーする金属板の幅は最大2100mmとした。
【００２９】
圧延潤滑剤３は合成エステル系熱間圧延剤を使用し、希釈水４の温度は40℃とした。圧延潤滑剤３と希釈水４との混合液５のノズル圧力は0.3MPa，ノズル１個あたりの流量は３ liter／min とした。熱間圧延に供した鋼板の板幅は 800〜1000mmであり、内側分割弁６を常時開いて、中間分割弁７を板幅に応じて開閉し、外側分割弁８は常時閉とした。これを発明例とする。
【００３０】
一方、比較例として、内側分割弁６，中間分割弁７，外側分割弁８を常時開いて板幅1200〜1300mmの鋼板の熱間圧延を行なった。その他の圧延条件は発明例と同じであるから、説明を省略する。
発明例と比較例について、圧延潤滑剤３の消費量を調査した。その結果、比較例では圧延ロール軸方向の圧延潤滑剤３の付着がばらついたことが圧延中金属板の蛇行により観察されたが、発明例は、圧延ロール軸方向の圧延潤滑剤３の付着は良好で軸方向のばらつきはなく、蛇行は抑えられていた。また発明例は、比較例に比べて圧延潤滑剤３の原単位が15％削減された。
【００３１】
【発明の効果】
本発明では、圧延潤滑剤と希釈水の混合液を圧延ロールに噴射するにあたって、圧延潤滑剤の消費量を削減し、かつ混合液の攪拌による混合濃度を均一に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用するミキサー装置とスプレーヘッダーの例を模式的に示す配置図であり、ミキサー装置で混合された混合液をスプレーノズルに供給する配管系統とともに示す。
【図２】本発明を適用するミキサー装置の例を示す断面図であり、(a) は縦断面図、(b) はＡ−Ａ矢視の断面図である。
【図３】混合液の流速と圧延潤滑剤含有量のばらつきとの関係を示すグラフである。
【図４】混合液の流速と圧延潤滑剤の付着効率との関係を示すグラフである。
【図５】従来のミキサー装置とスプレーヘッダーの要部を模式的に示す配置図であり、ミキサー装置で混合された混合液をスプレーノズルに供給する配管系統とともに示す。
【符号の説明】
１  ミキサー装置
２  可変オリフィス
３  圧延潤滑剤
４  希釈水
５  混合液
６  内側分割弁
７  中間分割弁
８  外側分割弁
９  スプレーヘッダー
10a 内側スプレーノズル
10b 中間スプレーノズル
10c 外側スプレーノズル
11  混合部
12  拡大部
13  流通孔
14  回転軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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