(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷間連続圧延機により冷間圧延鋼板を製造する方法であって、冷間連続圧延機のスタンドのチャタリングが検出されたとき、当該スタンド又は当該スタンドとその上流側スタンドのロールバイトより離れた上流側の鋼板に循環式圧延油供給系統のエマルション圧延油をスプレーし、かつ、その流量を調整することによってチャタリングを防止しながら冷間圧延を行う工程を有してなることを特徴とする冷間圧延鋼板の製造方法。
【請求項２】
冷間連続圧延機により冷間圧延鋼板を製造する方法であって、循環式圧延油供給系統とは別に圧延油供給系統を設け、冷間連続圧延機のスタンドのチャタリングが検出されたとき、循環式圧延油供給系統よりも大きな平均粒径となるように調整したエマルション圧延油を、前記別圧延油供給系統より、当該スタンド又は当該スタンドとその上流側スタンドのロールバイトより離れた上流側の鋼板にスプレーし、かつ、その流量を調整することによってチャタリングを防止しながら冷間圧延を行う工程を有してなることを特徴とする冷間圧延鋼板の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の冷間圧延鋼板の製造方法であって、エマルション圧延油の平均粒径が２０μm以上であることを特徴とする冷間圧延鋼板の製造方法。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載の冷間圧延鋼板の製造方法であって、循環式圧延油供給系統よりも大きな平均粒径となるように調整されたエマルジョン圧延油が、循環式圧延油供給系統と同一種類・同一の対油分濃度とされており、鋼板表面に付着しなかった別圧延油供給系統のエマルション圧延油を、循環式圧延油供給系統のエマルション圧延油に合流させることを特徴とする冷間圧延鋼板の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の冷間圧延鋼板の製造方法であって、エマルション圧延油を循環式圧延油供給系統よりも大きな平均粒径となるように調整する方法が、循環式圧延油供給系統と同一種類・同一の対油分濃度の圧延油に、循環式圧延油供給系統と同一種類・同一の対油分濃度の界面活性剤を添加して攪拌器の回転数を調整する方法であることを特徴とする冷間圧延鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、循環式圧延油供給系統を有するタンデム圧延機を用いた冷間圧延鋼板の製造方法に関するものであり、さらに詳しくは高速圧延においても、圧延機のチャタリングを防止することにより、欠陥の無い冷間圧延鋼板を製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
薄鋼板を高速圧延する冷間圧延機において、安定圧延を阻害する現象の一つにチャタリングと称する、騒音を伴う異常振動現象がある。このチャタリングが発生すると、板厚変動や圧延スタンド間の張力変動を生じ、著しい場合には鋼板の破断に至ることもある。その結果、板厚変動による品質・歩留りの低下や、板破断によるロール原単位の悪化、設備稼働率の低下などが発生する。
【０００３】
チャタリング現象は、圧延機のロール系の自励振動現象であり、従って、その振動数は圧延機の固有振動数に一致することが知られている。この振動数は、通常、数十Hzから数百Hzである。
【０００４】
このチャタリング（自励震動）の発生原因（トリガー）の１つは、圧延が進むに従って、ワークロール粗度が低下し、ワークロールと圧延材の摩擦係数が低くなり、その結果、ロールバイト内の潤滑が過多となる状態が発生し、それに伴い、先進率が負（すなわち、中立点がロールバイトの外へ飛び出した状態）となり、圧延が不安定化することであると言われてきた（例えば、鉄と鋼、第73 (1987）第10号、p.1358) 。
【０００５】
一方、最近のブリキ材の製品動向である硬質・薄ゲージ化に伴い、生産性向上のために圧延速度のさらなる高速化が進められており、1800m/minを超える高速圧延が行われている。そして、このような製品の生産工程では、潤滑が不足することに起因するチャタリングが発生し、高速圧延の阻害要因となっている。
以上からわかるように、チャタリング現象は圧延潤滑性の影響を大きく受け、特に高速圧延域では潤滑不足に寄因したチャタリングの発生が問題となる。
【０００６】
これまでに、チャタリングを防止する技術としては、特公平３−５０６０２号公報に記載される技術が知られている。この技術は、圧延機のハウジングに振動計を設置してハウジング振動を検出し、チャタリング現象を特徴づける振動数、すなわち圧延機の固有振動数だけをフィルターにより抽出し、フィルター通過後の振動速度（ＩＳＯ２３７２等に使用されている値）が一定値を超えた時に、圧延条件を調整することによりチャタリング発生に伴う板厚変動および板破断を未然に防止するものである。圧延条件の具体的な調整方法としては、圧延速度を減速する方法、タンデム圧延機の圧下スケジュールを変更する方法、およびエマルション圧延油のスプレー流量を変更する方法が提示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特公平３−５０６０２号公報に記載されている、圧延条件を調整する方法のいずれも、高速圧延条件下では十分な効果を発揮できないという問題があった。
すなわち、圧延速度を減速する方法では、チャタリングを防止できるが、高速圧延速度を達成できない。また、圧下スケジュールを変更する方法では、各スタンドのロール周速比を変更することにより圧下スケジュールを変更することになるが、高速圧延条件下でのロール周速比の急激な変動は、スタンド間張力の急激な変動をもたらし、圧延を不安定化させ、場合によっては板破断発生の原因となる。
【０００８】
また、エマルション圧延油のスプレー流量を調整する方法に関しては以下のような問題点があった。すなわち、循環式圧延油供給系統を有する冷間タンデム圧延機においては、圧延油を冷却水とあらかじめ混合、攪拌して作ったエマルション圧延油を、潤滑および冷却の目的で、ロールバイト近傍のワークロール表面にノズルからスプレーしている（「板圧延の理論と実際」、日本鉄鋼協会偏、P.208）。このようなエマルション圧延油のスプレー系において、ワークロールに供給するエマルション圧延油の流量（以下、ロールクーラント流量、と称す）を調整する方法は、最終スタンド出側の板速度が1800m/minにも達する高速圧延条件下では十分な効果を得られなかった。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、循環式圧延油供給系統を有する冷間タンデム圧延機で1800m/minを超える高速圧延を行なう場合にも、チャタリングによる異常板厚の発生および板破断の発生を未然に防止し、欠陥の無い冷間圧延鋼板を製造する方法を提供することを課題とする。
【００１０】
【問題を解決するための手段】
前記課題を解決する第１の手段は、冷間連続圧延機により冷間圧延鋼板を製造する方法であって、冷間連続圧延機のスタンドのチャタリングが検出されたとき、当該スタンド又は当該スタンドとその上流側スタンドのロールバイトより離れた上流側の鋼板に循環式圧延油供給系統のエマルション圧延油をスプレーし、かつ、その流量を調整することによってチャタリングを防止しながら冷間圧延を行う工程を有してなることを特徴とする冷間圧延鋼板の製造方法（請求項１）である。
【００１１】
本発明者らは、上記の課題達成のために、タンデム圧延機におけるエマルション圧延油のスプレー流量の調整によるチャタリング防止方法に関し、鋭意検討を重ねた。この方法に着目した理由は、チャタリングの発生が、圧延潤滑性の影響を大きく受けるという事実から、圧延潤滑性を制御する方法がチャタリング防止には最も有効であると考えたためである。
【００１２】
チャタリングを防止するためには、ハウジングの振動を検知し、圧延機の固有振動数と同じ振動数だけをフィルターにより抽出し、フィルター通過後の振動速度が一定値を越えたときに、チャタリングが発生したと判断する前述の方法等により、チャタリングの発生を検出し、エマルション圧延油のスプレー流量の調整により圧延潤滑性を大きく制御できることが必要である。この点を確認するために、ロールクーラント流量と摩擦係数の関係を調査した。
【００１３】
図５は全５スタンドのタンデム圧延機における循環式圧延油供給系統のエマルション・スプレー用ヘッダーの配置を示す。ロールクーラントは、スタンドの入側および出側に設置されている。入側ロールクーラントは潤滑と冷却を兼ねており、出側ロールクーラントはロール冷却のためのものである。
【００１４】
なお、入側ロールクーラントが潤滑として機能するメカニズムは、以下の通りである。すなわち、上側ワークロール表面に直接衝突した一部のエマルション粒子（油粒）が油膜としてワークロール表面に付着し、鋼板上面側においては付着しなかったエマルション圧延油は鋼板面上に滞留し、さらに鋼板板上面側にも油分が付着する。そして、水分とプレートアウトしなかったエマルション圧延油は板端から落下する。一方、下側ワークロールにスプレーされたエマルション圧延油のうち、直接ロール表面に衝突したエマルション粒子の一部がロール表面に油膜として付着するだけで、鋼板上に滞留することなく直ちに落下する。このエマルション圧延油中の油粒が鋼板およびロール表面に付着する現象は、プレートアウトと呼ばれている。このワークロールおよび鋼板表面のプレートアウト層はロールバイト内に導入され、潤滑油膜として機能する。
【００１５】
図６は、図５に示すタンデム圧延機において、最終スタンドの速度1000m/minの低速圧延条件と、1800m/minの高速圧延条件のときに、チャタリングの発生頻度の高い最終スタンド（No.５スタンド）を対象とし、入側ロールクーラント流量と摩擦係数の関係を調査した結果である。なお、ロールクーラント流量は、上下スプレーヘッダーの合計流量である。
【００１６】
これによると、速度1000m/minの場合、ロールクーラント流量を増加させる程、摩擦係数は大きく低下し、ロールクーラント流量の調整により摩擦係数、すなわち圧延潤滑性を大きく制御できることがわかる。一方、速度1800m/minの場合、速度1000m/minよりも摩擦係数は高く、潤滑状態が悪化することがわかる。また、速度1800m/minの場合、一定のロールクーラント流量を超えると摩擦係数の変化がほとんど見られなくなり、ロールクーラント流量の調整では摩擦係数を一定の値よりも低くすることができないこと、すなわち圧延潤滑性を改善できないことがわかる。このことは、高速圧延条件下で問題となる潤滑不足に起因したチャタリングを防止するのに、ロールクーラントの流量調整では、十分な効果を得られないことを示唆する。
【００１７】
速度1800m/minの摩擦係数が高くなる理由の一つとしては、圧延速度が高くなると、スプレー時間の低下によりエマルション圧延油の鋼板単位面積当りの供給量が低下し、プレートアウト量が低下することが挙げられる。もう一つの理由として、以下に詳述するが、エマルション圧延油のプレートアウトが、鋼板のスプレー面に到達してからの時間に依存する現象の影響が挙げられる。
【００１８】
また、速度1800m/minのときに、一定のロールクーラント流量を超えると、一定の摩擦係数よりも下げられなくなる現象も、エマルション圧延油のプレートアウトが、鋼板のスプレー面に到達してからの時間に依存する現象と関係している。
【００１９】
上述した、エマルション圧延油のプレートアウトが、鋼板のスプレー面に到達してからの時間に依存する現象について、以下に詳説する。エマルション圧延油が鋼板およびロールにスプレーされる場合に、油分が水から分離し油膜（プレートアウト層）を生成する。これは、水に油滴が分散したいわゆるＯ／Ｗ型（水中に油滴が分散）のエマルションがＷ／Ｏ型（油中に水滴が分散）のエマルションあるいは油単層に転相し、油分がスプレー面に展着する現象である。この過程はスプレーされると瞬時に起こるのではなく、転相といった遷移過程（反応）に起因するため、時間依存過程であると考えられる。それに所要する時間は短時間かもしれないが、いずれにしてもある時間を必要とすることは言うまでもない。発明者らは、このような転相のための時間（以下、転相時間と称す）が、プレートアウト性に大きな影響を与えると考えた。
【００２０】
発明者らは、上記の転相時間がプレートアウト性に及ぼす影響を確認するため、図７に示すプレートアウト試験方法により、エマルション圧延油のプレートアウト性と転相時間の関係を調査した。このプレートアウト試験方法は、所定の温度に加熱した鋼板サンプル（試料板）を自由落下により所定の速度を与え、落下途中の鋼板サンプルの表面にエマルション圧延油をスプレーし、その下方の所定距離だけ離れた位置にエアブローノズルを設け、サンプル上の未転相のエマルションを吹き飛ばし、鋼板サンプルに転相したプレートアウト層（油膜）のみを評価する。プレートアウト量は、脱脂前後の鋼板サンプルの重量を電子天秤等で測定する方法で計測する。
【００２１】
図８にプレートアウト試験結果を示す。これによると、プレートアウト量は転相時間に大きく依存し、転相時間が短くなるとプレートアウト量は低下する。この結果は、実際の圧延において、ロール周速および鋼板速度が上昇すると、エマルション圧延油が供給されてからロールバイトに到達するまでの時間、すなわち、転相時間が短くなる効果により、プレートアウト量が減少し、これに伴いロールバイトへの導入油量が低下することを示唆している。
【００２２】
以上のプレートアウト試験の結果に基づき、図６に示したロールクーラント流量と摩擦係数の関係について、転相時間の観点からの解釈を以下に述べる。
速度1000m/minよりも速度1800m/minで圧延したときの摩擦係数の方が全体的に高くなるのは、スプレー時間の低下によりエマルション圧延油の鋼板単位面積当りの供給量が低下する効果と、転相時間が短くなる効果によりプレートアウト量が低下し、ロールバイトへの導入油量の低下することが原因である。
【００２３】
また、ロールクーラント用スプレーヘッダーを用いる場合、1800m/minの高速圧延条件下では、ロール表面にエマルション圧延油がスプレーされてからロールバイトに噛み込まれるまでの時間は非常に短く、エマルションの転相時間を十分に確保できないと考えられる。このように、十分な転相時間を確保できない状況下では、プレートアウトしにくなるため、エマルション圧延油のスプレー流量を増やしても、プレートアウト量の増加しない現象が発生すると考えられる。
【００２４】
速度1800m/minにおいて、一定のロールクーラント流量を超えると、摩擦係数が変化しなくなるのは、上述したように十分な転相時間の得られないことが原因と推定される。これに対し、速度1000m/minのときに、ロールクーラント流量を変更し、より低い摩擦係数まで変更できるのは、低速であるため、転相時間を確保でき、ロールクーラント流量に応じてプレートアウト量を変更できるからであると考えられる。
【００２５】
以上の検討結果は、最終スタンドの速度1800m/minを越える高速圧延条件下では、チャタリングを防止するためにロールクーラント流量を変更しても、圧延潤滑性を制御できないため、十分な効果を得られないことを示唆している。
【００２６】
以上のような知見に基づき、本発明者らは、1800m/min以上の高速圧延条件下でも圧延潤滑性を大きく変更できる方法について鋭意検討した結果、ロールバイト入側より可能な限り離れた上流スタンド側に近い鋼板位置にクーラントヘッダーを設置し、循環式圧延油供給系統のエマルション圧延油をスプレーし、その流量を調整する方法を見出した。この方法について、以下に詳細に述べる。
【００２７】
図９は、No.５スタンド（最終スタンド）のロールクーラント用スプレーヘッダーの設置位置をロールバイト入側より離れた上流スタンド側の位置に移設し、鋼板表面へ向けてスプレーするようにした場合の、スプレーヘッダーの配置を示すものである。スプレーヘッダーＡは、従来のロールクーラント用のスプレーヘッダーであり、スプレーヘッダーＢ、Ｃ、Ｄは、ロールバイト入側より各々0.5m、1.5m、2.5m離れた位置に設置したものである。
【００２８】
なお、スタンド間距離は4.5mであるが、スタンド間にはテンションロールやデフレクターロール（デフロール）が設置されており、これよりも上流側でエマルション圧延油をスプレーしても、テンションロールやデフロールにより絞られるため、実際には、ロールバイト入側より最大限に離れたスプレーヘッダーの位置は、スタンド間のテンションロールやデフロールの直後となる。これに相当するのが、図９中のスプレーヘッダーＤである。
【００２９】
図１０は、図９に示すタンデム圧延機において、最終スタンドの速度1800mpmで圧延したときに、最終スタンド入側で鋼板表面へ向けたスプレー流量（以下、ストリップクーラント流量と称す）と最終スタンドの摩擦係数の関係を調査した結果である。スプレーヘッダーの取り付け位置をロールバイトより離し、上流スタンド側に近づけるほど、ストリップクーラント流量の変更による摩擦係数の変更範囲は広くなり、また、同じストリップ・クーラント流量のときの摩擦係数も低くなる。また、一定のスプレー流量が一定値を越えると一定の摩擦係数で飽和する現象も解消される傾向にある。
【００３０】
図１１は、圧延材表面の付着油量の調査結果である。なお、ストリップクーラント流量がゼロのときに、鋼板付着油量がある値をもつのは、上流スタンドで圧延後に、鋼板上に圧延油が残存しているためである。これによると、鋼板付着油量は摩擦係数と対応しており、スプレーヘッダーの取り付け位置をロールバイトより離し上流スタンド側へ近づけるほど多くなる。
【００３１】
この理由は以下の通りである。すなわち、速度1800m/minを越える高速圧延条件下においても、鋼板へエマルション圧延油をスプレーする位置を、ロールバイトより離れた上流スタンド側に近づけるほど、プレートアウトの転相時間を確保でき、プレートアウト層を形成しやすくなる。すなわち、同じストリップクーラント流量でも、転相時間を長く取るほどプレートアウト量は多くなり、従って、ストリップクーラント流量の変更に対するプレートアウト量の変化も大きくなる。その結果として摩擦係数の変化も大きくなる。
【００３２】
なお、上記ストリップ・クーラントの流量制御を行なう圧延スタンドは、チャタリングの発生したスタンド、又はチャタリングの発生したスタンドとその上流側のスタンドとするのが有効であるが、実際には、発生頻度の高い最終スタンド、もしくは、最終スタンドとその１つ上流側のスタンドとするのが望ましい。
【００３３】
また、本手段において、「ロールバイトより離れた上流側」とは、従来のストリップ・クーラントの位置より上流側であることを示すものであるが、前述のように、ロールバイトよりの距離が離れれば離れるほど効果が大きくなる。また、「エマルション圧延油の流量を調整する」とは、チャタリングが発生した場合に、例えば、チャタリングの程度によりその流量を変更する（チャタリングが大きければ流量を大きくする）とか、チャタリングが解消するまで、順次流量を増加させるとか、種々の方法が考えられる。
【００３４】
また、「当該スタンド又は当該スタンドとその上流側スタンドのロールバイトより離れた上流側の鋼板に循環式圧延油供給系統のエマルション圧延油をスプレーし、」とは、実プロセスにおいては、このようなことを行う圧延機において、循環式圧延油供給系統のエマルション圧延油をスプレーする配管をロールバイト位置より離れた上流側に設けておき、チャタリングが発生しない場合にもこの配管よりスプレーを行っておき、チャタリングが発生した場合に、その流量を変化させる方法をも含むものである。もちろん、チャタリングが発生しない場合は、ロールバイト近くの配管（従来技術の配管）よりエマルション圧延油のスプレーを行い、チャタリングが発生したときのみ、ロールバイト位置から離れたスプレーからエマルション圧延油を切り換えて、又は重複してスプレーするようにしてもよいが、設備的、制御の安定性からは、同一配管からスプレーする方が好ましい。
【００３５】
前記課題を解決するための第２の手段は、冷間連続圧延機により冷間圧延鋼板を製造する方法であって、循環式圧延油供給系統とは別に圧延油供給系統を設け、冷間連続圧延機のスタンドのチャタリングが検出されたとき、循環式圧延油供給系統よりも大きな平均粒径となるように調整したエマルション圧延油を、前記別圧延油供給系統より、当該スタンド又は当該スタンドとその上流側スタンドのロールバイトより離れた上流側の鋼板にスプレーし、かつ、その流量を調整することによってチャタリングを防止しながら冷間圧延を行う工程を有してなることを特徴とする冷間圧延鋼板の製造方法（請求項２）である。
【００３６】
また、前記課題を解決するための第３の手段は、前記第２の手段であって、エマルション圧延油の平均粒径が２０μm以上であることを特徴とするもの（請求項３）である。
【００３７】
2500m/minを越える超高速圧延の場合、ストリップ・クーラント用スプレーヘッダーの取り付け位置をロールバイト入側から上流スタンド側へ最大限に近づけても、十分な転相時間の確保が困難となり、前記第１の手段による循環系統のエマルション圧延油のストリップ・クーラントの流量制御では、十分な効果の得られない場合がある。
【００３８】
発明者らは、十分な転相時間の確保が困難となる2500m/min以上の超高速圧延条件下でも、ストリップ・クーラント流量の調整により圧延潤滑性を大きく変更できる方法について鋭意検討した結果、循環式圧延油供給系統よりも大きな平均粒径となるように調整したエマルション圧延油を、ロールバイトから離れた上流スタンド側の鋼板位置でスプレーし、その流量を調整する方法を見出した。この方法について、以下に詳述する。
【００３９】
一般的に、循環式圧延油供給系統で用いられるエマルション圧延油は循環使用されるため、乳化分散性が重視され、平均粒径の小さいエマルション圧延油が用いられる。この理由は、平均粒径の大きいエマルション圧延油を用いると、圧延により発生する摩耗粉や鋼板が持ち込む鉄粉などの混入により、エマルション粒子は容易に崩壊し、乳化分散性が経時的に変化しやすくなり、それに伴い、圧延の不安定化、鋼板表面の光沢性の変化などの発生が問題となるためである。
【００４０】
これに対し、図１２は、牛脂系圧延油にカチオン系界面活性剤を添加し、循環系統のエマルション圧延油の平均粒径が10μmである場合に、これよりも平均粒径の大きい20μmのエマルションを図９に示すスプレーヘッダーＤより鋼板表面にスプレーした場合の、圧延速度2500m/minにおけるストリップ・クーラント流量とNo.５スタンドの摩擦係数の関係を示す。比較として循環系統と同じ平均粒径10μmのエマルション圧延油をスプレーした場合の摩擦係数も示す。
【００４１】
図１２を見ると分かるように、平均粒径20μmの方が摩擦係数は低くなっている。また、平均粒径10μmの場合には、一定のストリップ・クーラント流量以上で摩擦係数が飽和する現象が見られるが、平均粒径20μmの場合には、この現象は見られなくなる。
また、図１３は圧延材表面の付着油量の測定結果を示すものであるが、平均粒径20μｍのエマルションの方が付着油量は多く、摩擦係数と対応している。
【００４２】
図１４は、圧延速度2500m/minにおいて、エマルション圧延油の平均粒径を５〜30μmの範囲で変更し、流量を0〜4000L/minの範囲で変更したときの、摩擦係数の変化量とエマルション平均粒径の関係を示すものである。これによると、平均粒径の増加とともに摩擦係数の変化量は増加し、特に、平均粒径が20μｍ以上で摩擦係数の変化量が急激に拡大する。
【００４３】
上述した結果は、エマルション圧延油の平均粒径が大きくなると、プレートアウト量が増加するため、エマルションの供給量の変更に対する摩擦係数の変化が大きくなるためである。
【００４４】
以上より、循環系統よりも平均粒径の大きいエマルション圧延油を、ロールバイトより離れた上流スタンド側の鋼板位置でスプレーし、その流量を調整することで、圧延速度2500m/minでも圧延潤滑性を制御できることがわかる。
また、前述のように、スプレーするエマルション圧延油の平均粒径を20μm以上とすることで、高速圧延における摩擦係数を急激に低減することができる。
【００４５】
なお、平均粒径の大きいエマルション圧延油は循環式圧延油供給系統のエマルション圧延油には適さないので、循環式圧延油供給系統よりも大きな平均粒径となるように調整したエマルション圧延油を、前記別圧延油供給系統より、スプレーする場合でも、こうした操作を行わない上流側スタンド（例えば全５スタンドの圧延機の場合No.１〜No.３スタンド）においては、通常（従来の）循環式圧延油供給系統から、従来と同様の平均粒径のエマルション圧延油を供給するようにしている。
【００４６】
また、「当該スタンド又は当該スタンドとその上流側スタンドのロールバイトより離れた上流側の鋼板にスプレーし、」とは、実プロセスにおいては、このようなことを行う圧延機において、チャタリングが発生しない場合にも別圧延油供給系統よりこの配管より循環式圧延油供給系統よりも大きな平均粒径となるように調整したエマルション圧延油のスプレーを行っておき、チャタリングが発生した場合に、その流量を変化させる方法をも含むものである。
【００４７】
もちろん、このようなスタンドにおいても、従来の循環式圧延油供給系統の圧延油をロールバイト近くに設け、チャタリングが発生しない場合は、ロールバイト近くの配管（従来技術の配管）より循環式圧延油供給系統のエマルション圧延油のスプレーを行い、チャタリングが発生したときのみ、別圧延油供給系統のスプレーから大きな平均粒径のエマルション圧延油を切り換えて、又は循環式圧延油供給系統からスプレーされるエマルション圧延油に重複してスプレーするようにしてもよいが、設備的、制御の安定性からは、チャタリングが発生しない場合でも、別圧延油供給系統の配管より循環式圧延油供給系統よりも大きな平均粒径となるように調整したエマルション圧延油のスプレーを行う方が方が好ましい。
【００４８】
前記課題を解決するための第４の手段は、前記第２の手段又は第３の手段であって、循環式圧延油供給系統よりも大きな平均粒径となるように調整されたエマルジョン圧延油が、循環式圧延油供給系統と同一種類・同一の対油分濃度とされており、鋼板表面に付着しなかった別圧延油供給系統のエマルション圧延油を、循環式圧延油供給系統のエマルション圧延油に合流させることを特徴とするもの（請求項４）である。
【００４９】
また、前記課題を解決するための第５の手段は、前記第４の手段であって、エマルション圧延油を循環式圧延油供給系統よりも大きな平均粒径となるように調整する方法が、循環式圧延油供給系統と同一種類・同一の対油分濃度の圧延油に、循環式圧延油供給系統と同一種類・同一の対油分濃度の界面活性剤を添加して攪拌器の回転数を調整する方法であることを特徴とするもの（請求項５）である。
【００５０】
前述のように、平均粒径の大きいエマルジョン圧延油をスプレーすることは、高速圧延における摩擦係数の低下に効果があるのであるが、一方、前述したように、平均粒径の大きいエマルション圧延油は循環式圧延油供給系統のエマルション圧延油には適さないという問題がある。これに対し、循環式圧延油供給系統とは別に圧延油供給系統を設け、圧延油原油、界面活性剤、および希釈水を新たに調合し、平均粒径の大きいエマルション圧延油を作成して鋼板表面にスプレーする方法も考えられる。しかし、鋼板表面にスプレーされた後、鋼板表面にプレートアウトしない分は、循環系統のエマルション圧延油と合流されるため、循環系統のエマルション圧延油の乳化分散性への影響を最小化する必要がある。
【００５１】
上述した課題について鋭意検討した結果、別圧延油供給系統のエマルション圧延油に添加する乳化分散のための界面活性剤を循環式圧延油供給系統と同一種類・同一の対油濃度とすればよいことを見出し、さらに、平均粒径の調整をタンクに設置された攪拌器の回転数による機械的攪拌条件の調整により行なうことを見出した。
【００５２】
図１５は、攪拌機における攪拌回転数と平均粒径の関係を示すものであるが、これによると、別系統のエマルション・タンクの攪拌器の回転数の調整により平均粒径の大きいエマルション圧延油を建浴できることがわかる。
【００５３】
また、別圧延油供給系統から鋼板表面に供給されるエマルション圧延油のうち、鋼板表面にプレートアウトしなかったエマルション圧延油は循環式圧延油供給タンクに合流するが、循環式圧延油供給系統のエマルション・タンク内での強攪拌、および循環系統内のポンプおよびノズルでの強いせん断を繰り返し受けると、循環系統のエマルション圧延油と同じ平均粒径の小さいエマルションになる。このため、循環式圧延油供給系統の乳化分散安定性を維持することができる。
【００５４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の例を図を用いて説明する。図１は、全５スタンドのタンデム圧延機において、本発明を実施する場合の設備の１例である。図１は、請求項１に係る発明をチャタリング発生頻度の高い最終スタンドに適用した場合の実施の形態である。
【００５５】
以下の図において、１はワークロール、２はバックアップロール、３はストリップ、４ａは従来の潤滑用クーラントヘッダー、４ｂは冷却用クーラントヘッダー、５は本発明における潤滑用クーラントヘッダー、６は循環式圧延油供給タンク、７はエマルジョン供給用ポンプ、８は圧延油供給ライン、９ａ、９ｂは流量制御弁、１０は流量制御弁、１１は回収オイルパン、１２は戻り配管、１３はアジテータ、１４はミルハウジング、１５は振動計、１６は演算器、１７はストリップ・クーラント流量制御装置、１８は平均粒径の大きいエマルション圧延油の貯蔵タンク、１９は温水タンク、２０は圧延油原油タンク、２１は界面活性剤タンク、２２ａ、２２ｂ、２２ｃはポンプ、２３ａ、２３ｂ、２３ｃはバルブ、２４はアジテータ、２５はエマルション供給用ポンプ、２６は圧延油供給ラインを示す。圧延機の構造、ストリップ・クーラントシステムの構成等に付いては、周知のものであるので、説明を省略する。
【００５６】
本発明によれば、No.５スタンド入側のストリップ・クーラント用のスプレーヘッダーの設置位置は、No.４スタンドの出側ロールバイトの直後とするとエマルションの転相時間を最も長くできる。しかし、スタンド間には、テンションロールやデフロールが設置されており、これよりも上流側でエマルション圧延油をスプレーしてもテンションロールやデフロールにより絞られるため、十分なプレートアウト量を得られなくなる。これを回避するために、本実施の形態においては、潤滑用クーラントヘッダー５を、スタンド間のテンションロール及びデフロールの直後に設置している。ロールバイトからの位置は、L＝2.6m程度である。
【００５７】
装置６は、循環式圧延油供給系統のエマルション圧延油の貯蔵タンクである。エマルション圧延油は、攪拌器１６の回転数の調整により、所望の平均粒径に調整される。例えば、カチオン系界面活性剤を用いた場合、平均粒径９〜15μmであったが、それ以外の乳化型界面活性剤の場合、９μm以下になる場合もある。そして、ポンプ７により、圧延油供給ライン８を経由して各スタンドに供給され、No.５スタンド入側のストリップ・クーラント用のスプレーヘッダー５、No.１〜４スタンドの入側のロール・クーラント用のスプレーヘッダー４ａ、No.１〜５スタンド出側に設置されたロール冷却用のロール・クーラント用のスプレーヘッダー４ｂに供給される。各スタンドでは、流量制御弁９ａ、９ｂによりエマルション供給量を制御するが、No.５スタンド入側のストリップ・クーラント用のスプレーヘッダー５については、流量調整弁１０を設置してある。各スタンドに供給されたエマルション圧延油は、回収オイルパン１１により回収され、戻り配管１２を経由してタンク６に戻され、循環使用される。
【００５８】
最終スタンドのハウジング１４には、振動計１５が設置されている。この振動計１５から出力される信号は、演算器１６に入力され、圧延機の固有振動数と同じ振動数だけがフィルターにより抽出され、フィルター通過後の振動速度が計算される。そして、一定の振動速度をチャタリング発生の閾値とし、実際の振動速度との比較演算がなされ、閾値を超えたときにストリップ・クーラント流量制御装置１７に制御信号を出力する。
【００５９】
この制御信号を受けると、ストリップ・クーラント流量制御装置１７は、ストリップ・クーラント流量を一定量だけ増加させるするように、流量調整弁１０の開度を制御する。この工程は、振動速度が、チャタリング発生の閾値を下回るまで繰り返し実施され、ストリップ・クーラント流量は適正値に修正される。なお、一回の工程で変更されるストリップ・クーラント流量は、流量変更に伴う板振動の発生が問題にならない最大流量とし、あらかじめ調査により決定しておく。
【００６０】
なお、上記実施の形態は、最終スタンドに本発明を適用するとして説明したが、本発明はこれに限るものではなく、図２に示すように、最終スタンドおよびその上流側スタンドに適用してもよい。また、チャタリングが検出されたスタンド（例えばNo.５スタンド）だけでなく、その前方のスタンド（例えばNo.４スタンド）においても、ロールバイトから離れた位置に設けられた潤滑用クーラントヘッダー５からのストリップ・クーラントの流量を調整するようにしてもよい。
【００６１】
図３は、本発明の実施の形態の他の例を実施する設備の１例であり、全５スタンドのタンデム圧延機の最終スタンドに適用した場合である。スプレーヘッダーの配置、循環式圧延油供給系統、振動計およびストリップ・クーラント制御装置などに関しては、図１に示された設備と同じである。
【００６２】
図３中の装置１８は循環式圧延油供給系統よりも平均粒径の大きなエマルション圧延油を貯蔵するタンクである。温水、圧延油原油、界面活性剤は、各タンク１９、２０、２１より供給ポンプ２２ａ、２２ｂ、２２ｃを経由し、所定の油分濃度、界面活性剤の対油濃度となるように流量調整弁２３ａ、２３ｂ、２３ｃで補給量を調整され、エマルション貯蔵タンク１８へ供給される。タンク内のエマルション濃度、界面活性剤の対油濃度、およびエマルション温度は、循環式圧延油供給系統と同一とする。タンク内の平均粒径は、攪拌器２４の回転数の調整により循環式圧延油供給系統よりも平均粒径の大きなエマルションとする。
【００６３】
例えば、基油を牛脂とし、乳化分散剤にカチオン系分散型の界面活性剤を対油濃度0.6％添加する場合、循環式圧延油供給系統のタンク６内で建浴されるエマルションの平均粒径は約９〜10μmとなる。これ以外の乳化型界面活性剤の場合は、循環系統で９μｍ以下となる場合もある。これに対し、別系統のタンク１８内の平均粒径は30μmとなるように調整される。
【００６４】
この平均粒径の大きいエマルション圧延油は、ポンプ２５により、圧延油供給ライン２６を経由してスプレーヘッダー５よりストリップの上下面に供給される。ストリップ・クーラント流量は、ハウジング１４に設置された振動計出力に基づき、演算器１６、ストリップ・クーラント流量制御装置１７を経由し、振動速度が、チャタリング発生の閾値を下回るように制御される。
【００６５】
鋼板へのスプレー後、鋼板にプレートアウトしないエマルション圧延油は、回収オイルパン１１にて、循環系エマルションとともに回収され、戻りライン１２を経由して循環式圧延油供給タンク６内に混入する。混入後、タンク内の攪拌器１３により攪拌され、さらに循環系統内のポンプ7およびスプレーヘッダーのノズル部での強いせん断を繰り返し受け、循環系エマルションと同じ粒径まで細分化され、タイトなエマルションとなる。
【００６６】
上記実施の形態は、最終スタンドに本発明を適用するとして説明したが、本発明はこれに限るものではなく、図４に示すように、最終スタンドおよびその上流側スタンドに適用してもよい。また、チャタリングが検出されたスタンド（例えばNo.５スタンド）だけでなく、その前方のスタンド（例えばNo.４スタンド）においても、ロールバイトから離れた位置に設けられた潤滑用クーラントヘッダー５からのストリップ・クーラントの流量を調整するようにしてもよい。
【００６７】
【実施例】
（実施例１）
図１に示す全５スタンドの冷間タンデム圧延機を用い、母材厚1.8mm、板幅900mmの硬質ブリキ原板を仕上げ厚0.183mmまで、目標速度1850m/minで圧延した。比較例として、No.５スタンド入側でロールクーラントをスプレーする従来方式でも同じ材料を圧延した。圧延油は合成エステル系（40℃における動粘度53ｃSt）を用い、濃度3.5％とした。また、乳化型界面活性剤を対油分濃度0.3wt％添加し、タンク内にて十分な攪拌を加えた後、平均粒径７μｍ、温度60℃のエマルションとした。
【００６８】
圧延機の固有振動数は220Hzである。圧延機の固有振動数と同じ振動数だけをフィルターにより抽出した後の振動速度が0.4mm/sを越えると板厚変動が生じ、さらに0.5mm/sを越えるとミル振動が可聴域に達し、板破断等が発生する。そこで、チャタリング発生の振動速度の閾値を0.3mm/sと定めた。
【００６９】
図１６は、チャタリング発生時に従来方式の最終スタンド入側のロール・クーラント流量を制御した場合の、圧延速度、振動速度、ロール・クーラント流量、および摩擦係数の関係を示す。最終スタンドの速度が1500m/minを越えたあたりで、振動速度が0.3mm/sを超えた。このときの摩擦係数も、速度上昇に伴い急激に上昇している。振動速度0.3mm/sを超えた後、ロールクーラント流量は増加されたが、No.５スタンドの摩擦係数に変化はみられず、振動速度も0.3mm/s以下にすることができなかった。このため、以降の圧延は、振動速度を0.3mm/s以下にするために圧延速度を1350m/minまで落として行われた。
【００７０】
これに対し、図１７は、本発明（請求項１）を最終スタンドに適用した場合の、圧延速度、振動速度、摩擦係数、およびストリップ・クーラント流量の関係を示す。本発明を適用した場合の方が摩擦係数は低くなっている。これは、本発明に従って、ストリップ・クーラント用のスプレー・ヘッダーをロールバイトから上流側に離れた位置とすることで、エマルションの転相時間を確保でき、従来のロールクーラントを用いるよりもプレートアウト量が上昇するためである。速度1700m/minを越えた辺りで振動速度が0.3mm/sを越えたが、ストリップ・クーラント流量は段階的に増加され、これに伴い振動速度は徐々に低下した。このとき、摩擦係数も低下しているのがわかる。ストリップ・クーラント流量は、振動速度が0.3mm/sを下回るまで増加された。以降、圧延速度は徐々に上げられ、速度1850ｍ/minまで加速できた。
【００７１】
以上の結果が示すように、本発明（請求項１）を用いることにより、速度1800m/minの高速圧延条件下でもストリップ・クーラント流量の変更により圧延潤滑性を制御できるため、振動速度をチャタリングによる板厚変動および板破断の発生しないレベルに保持したまま、高速圧延を達成できる。
【００７２】
図１８は、請求項１の発明を適用した場合のチャタリング発生による板破断および板厚変動等の発生頻度の例をまとめた結果である。図に見られるように、本発明の適用により、チャタリングによる異常板厚の発生および板破断を大きく低減できた。
【００７３】
また、図１９は、本発明（請求項１）の実施例と従来方式の、平均圧延速度の分布を示すものであるが、本発明を用いることにより、平均圧延速度は従来方式の1320m/minから1810m/minに改善できた。
【００７４】
（実施例２）
図３に示す全５スタンドの冷間タンデム圧延機を用い、母材厚2.3mm、板幅900mmの硬質ブリキ原板を仕上げ厚0.200mmまで、目標速度2550m/minで圧延した。比較例として、No.５スタンド入側でロールクーラントをスプレーする従来方式でも同じ材料を圧延した。圧延油は牛脂（40℃における動粘度43ｃSt）を用い、濃度3.5％とした。また、カチオン系分散型の界面活性剤を対油分濃度0.6wt％添加し、タンク内にて十分な攪拌を加えた後、平均粒径９μｍ、温度60℃のエマルションとした。また、本発明（請求項５）により、別圧延油供給系統のエマルション圧延油の濃度、添加する界面活性剤の対油分濃度、および温度は循環系統と同一とし、平均粒径はタンク内の攪拌回転数の調整により20μmとされた。
圧延機の固有振動数は実施例１と同様に220Hzであり、チャタリング発生の振動速度の閾値も実施例１と同一とした。
【００７５】
図２０は、従来方式の場合の、圧延速度、振動速度、ロールクーラント流量、および摩擦係数の関係を示す。最終スタンドの速度1650m/minを越えたあたりで、振動速度が0.3mm/sを超えた。この時の摩擦係数も速度上昇に伴い、急激に上昇している。これに対し、ロールクーラント流量は振動速度0.3mm/sを越えた後に増加されたが、摩擦係数に変化はみられず、振動速度も0.3mm/s以下にすることができなかった。このため、振動速度を0.3mm/s以下にするために、以降の圧延は、速度1550m/minまで落として行われた。
【００７６】
これに対し、図２１は、本発明（請求項５）を最終スタンドに適用した場合の、圧延速度、振動速度、ストリップ・クーラント流量、および摩擦係数の関係の例を示す。従来方式の場合と比較すると、本実施例におけるストリップ・クーラント流量の方が低い。これは、本発明のストリップ・クーラント用のスプレー・ヘッダーの位置の方が転相時間を確保でき、さらに平均粒径の大きいエマルション圧延油を用いているため、従来のロールクーラントを用いるよりもプレートアウト量が上昇するためである。
【００７７】
最終スタンドの速度2000m/minを越えたあたりで、振動速度が0.3mm/sを越えたが、ストリップ・クーラント流量は段階的に増加され、これに伴い振動速度は徐々に低下した。そして、振動速度が0.3mm/sを下回るまでストリップ・クーラント流量は増加された。また、ストリップ・クーラント流量の増加と共に、摩擦係数も低下しているのがわかる。以降、圧延速度が徐々に上げられ、速度2350m/minでも振動速度が0.3mm/secを越えたが、同様なストリップ・クーラント流量の制御が行なわれ、最終的には速度2550ｍ/minまで加速できた。
【００７８】
図２２は、本実施例を行ったときの、循環系統タンク６のエマルション圧延油の粒径分布を調査した結果である。比較として、従来方式を用いた場合の粒径分布も示す。これによると、両者はほぼ一致している。これより、請求項５の発明によれば、循環系統よりも平均粒径の大きいエマルション圧延油を用いても、循環系統タンク６内のエマルション圧延油の乳化分散性を保持できることがわかる。
【００７９】
以上の結果が示すように、請求項５の発明を用いることにより、速度2500m/min以上の超高速圧延条件下でもクーラント流量の変更により圧延潤滑性を制御できるため、振動速度をチャタリングによる板厚変動および板破断の発生しないレベルに保持したまま、高速圧延を達成できる。また、平均粒径の大きいエマルション圧延油を用いても、循環系統タンクの乳化分散性を安定に保持できる。
【００８０】
図２３は、チャタリング発生による板破断および板厚変動等の発生頻度をまとめた結果である。これより、本発明の適用により、チャタリングによる異常板厚の発生および板破断を大きく低減できることが分かる。また、図２４は、請求項５の発明の実施例と従来方式の、平均圧延速度の分布を示すものであるが、これを見るとわかるように、本発明を用いることにより、平均圧延速度は、従来方式の1510m/minから2520m/minに改善できた。
【００８１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のうち請求項１に係る発明によれば、高速圧延状態においても、チャタリングが発生したとき、ストリップ・クーラント流量を調整することにより、摩擦係数を変化させることができ、これによってチャタリングを解消することができる。よって、安定した状態で、高速圧延により冷延鋼板を製造することができる。
【００８２】
請求項２に係る発明においては、さらに高速の圧延速度領域で、チャタリングが発生したとき、エマルション圧延油流量を調整することにより、摩擦係数を変化させることができ、これによってチャタリングを解消することができる。よって、安定した状態で、さらに高速な圧延により冷延鋼板を製造することができる。
【００８３】
請求項３に係る発明においては、さらに確実に摩擦係数を低減することができ、高速な圧延により、安定した状態で、冷延鋼板を製造することができる。
【００８４】
請求項４に係る発明、請求項５に係る発明においては、循環系統のエマルション圧延油の乳化分散性への影響を最小化することができる。
【００８５】
いずれの発明においても、チャタリングの防止により、板破断、板厚変動に伴う品質欠陥を大幅に減少させることが可能となる。また、高速圧延が可能となり、生産性が大幅に向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施するための圧延機の構成の第１の例を示す図である。
【図２】本発明を実施するための圧延機の構成の第２の例を示す図である。
【図３】本発明を実施するための圧延機の構成の第３の例を示す図である。
【図４】本発明を実施するための圧延機の構成の第４の例を示す図である。
【図５】従来のスプレーヘッダーの配置位置を示す図である。
【図６】従来の入側ロールクーラント流量と摩擦係数の関係を示すグラフである。
【図７】プレートアウト試験装置の概要を示す図である。
【図８】プレートアウト試験結果（転相時間とプレートアウト量の関係）を示すグラフである。
【図９】第５スタンド入側のストリップ・クーラント用のスプレーヘッダーの取り付け位置を示す図である。
【図１０】ストリップ・クーラント流量と摩擦係数の関係を示すグラフである。
【図１１】ストリップ・クーラント流量と鋼板付着油量の関係を示すグラフである。
【図１２】ストリップ・クーラント流量と摩擦係数の関係を示すグラフである。
【図１３】ストリップ・クーラント流量と鋼板付着油量の関係を示すグラフである。
【図１４】エマルション平均粒径と摩擦係数の変更範囲の関係を示すグラフである。
【図１５】攪拌回転数と平均粒径の関係を示すグラフである。
【図１６】従来方式によるチャタリング防止効果を示す図である。（実施例１の比較例）
【図１７】実施例１によるチャタリング防止効果を示す図である。
【図１８】請求項１に係る発明の実施例と従来方式の圧延における板厚変動および板破断の発生頻度を比較して示した図である。
【図１９】請求項１に係る発明の実施例と従来方式の圧延方法における最高圧延速度を比較して示した図である。
【図２０】従来方式によるチャタリング防止効果を示す図である（実施例２の比較例）
【図２１】実施例２によるチャタリング防止効果を示す図である。
【図２２】実施例２における循環系統タンク内の粒径分布を示す図である。
【図２３】請求項５に係る発明の実施例と従来方式の圧延における板厚変動および板破断の発生頻度を比較して示した図である。
【図２４】請求項５に係る発明の実施例と従来方式の圧延方法における最高圧延速度を比較して示した図である。
【符号の説明】
１…ワークロール、２…バックアップロール、３…ストリップ、４ａ…従来の潤滑用クーラントヘッダー、４ｂ…冷却用クーラントヘッダー、５…本発明における潤滑用クーラントヘッダー、６…循環式圧延油供給タンク、７…エマルジョン供給用ポンプ、８…圧延油供給ライン、９ａ、９ｂ…流量制御弁、１０…流量制御弁、１１…回収オイルパン、１２…戻り配管、１３…アジテータ、１４…ミルハウジング、１５…振動計、１６…演算器、１７…ストリップ・クーラント流量制御装置、１８…平均粒径の大きいエマルション圧延油の貯蔵タンク、１９…温水タンク、２０…圧延油原油タンク、２１…界面活性剤タンク、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ…ポンプ、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ…バルブ、２４…アジテータ、２５…エマルション供給用ポンプ、２６…圧延油供給ライン
【図１】
0004042141.tif 000002
【図２】
0004042141.tif 000003
【図３】
0004042141.tif 000004
【図４】
0004042141.tif 000005
【図５】
0004042141.tif 000006
【図６】
0004042141.tif 000007
【図７】
0004042141.tif 000008
【図８】
0004042141.tif 000009
【図９】
0004042141.tif 000010
【図１０】
0004042141.tif 000011
【図１１】
0004042141.tif 000012
【図１２】
0004042141.tif 000013
【図１３】
0004042141.tif 000014
【図１４】
0004042141.tif 000015
【図１５】
0004042141.tif 000016
【図１６】
0004042141.tif 000017
【図１７】
0004042141.tif 000018
【図１８】
0004042141.tif 000019
【図１９】
0004042141.tif 000020
【図２０】
0004042141.tif 000021
【図２１】
0004042141.tif 000022
【図２２】
0004042141.tif 000023
【図２３】
0004042141.tif 000024
【図２４】
0004042141.tif 000025