(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向するワークロールとアルミニウム板との間に、炭素数10〜18の脂肪族アルコールを添加した圧延油を導入し、潤滑しながらアルミニウム板を圧延するアルミニウム板の冷間圧延における脂肪族アルコール添加濃度の下限値の設定方法であって、
前記ワークロールとアルミニウム板との間に導入される圧延油の油膜当量td(mm)を次の式１で表し、
td = η{ VR +(1-r)Vf }/[{√(Δh/R)}×p]  …式１
η ：圧延油の粘度(Pa・s(40℃))
VR ：ワークロール速度(mm/s)
r ：圧下率
Vf ：出側板速度(mm/s)  ただし、Vf = (1+f)VR  （f：先進率）
Δh ：圧下量(mm)
R ：ワークロール半径(mm)
p ：圧延材の変形抵抗(Pa)
また、前記脂肪族アルコールの濃度をC(a)(wt%)としたとき、
C(a)＝-ln(td)-6.8  …式２
脂肪族アルコールの添加濃度の下限値を式２の通りに設定したことを特徴とするアルミニウム板の冷間圧延における圧延油の脂肪族アルコール添加濃度の下限値の設定方法。
【請求項２】
請求項１の条件を満たした脂肪族アルコール、および圧延油の油性剤として炭素数13〜22からなる脂肪酸エステルを圧延油に添加し、圧延直後の前記アルミニウム板の板温度をT(℃) として、T ≧100 とし、前記脂肪酸エステルの濃度をC(e)(wt%) としたとき、
C(e)＝0.18√(T-100)  …式３
脂肪酸エステルの添加濃度の下限値を式３の通りに設定したことを特徴とする請求項１に記載のアルミニウム板の冷間圧延における圧延油の脂肪族アルコールおよび脂肪酸エステルの添加濃度の下限値の設定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、脂肪族アルコールや脂肪酸エステルを添加した圧延油を用いるアルミニウム板（アルミニウムまたはアルミニウム合金）の冷間圧延方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
対向するワークロールとアルミニウム板との間に圧延油を導入し潤滑しながらアルミニウム板を圧延することが実施されている。
そして、脂肪族アルコールや脂肪酸エステルを添加した圧延油では、アルコールやエステルが極性による吸着機能を有している。そのため、脂肪族アルコールや脂肪酸エステルを添加した圧延油によると、脂肪族アルコールや脂肪酸エステルがワークロールやアルミニウム板の表面に吸着するので、ワークロールとアルミニウム板との間に形成される油膜が薄い潤滑状態の下にあっても、ワークロールとアルミニウム板との間の接触部分で焼き付けが発生することが防止される。このような脂肪族アルコールや脂肪酸エステルを圧延油に添加するにあたっては、その添加濃度を現場技術者の経験により決定しているのが現状である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このように脂肪族アルコールや脂肪酸エステルの添加濃度を現場技術者の経験により決定するものにあっては、焼き付けによるアルミニウム板の表面の品質低下を避けるため過大な濃度としている。ところが、脂肪族アルコール等を過大な濃度とすることは、脂肪族アルコールや脂肪酸エステルが圧延油の主成分である鉱物油に比べると価格が５倍以上と高いので、圧延油のコストの無駄な上昇を招く結果となる。
【０００４】
本発明の目的は、脂肪族アルコールや脂肪酸エステルを圧延油に添加するにあたって、アルミニウム板の表面に焼き付けによる品質低下を招くことのない添加濃度の下限値を設定することにより、アルミニウム板の製造コストを極力低減するアルミニウム板の冷間圧延方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、第一の本発明のアルミニウム板の冷間圧延における圧延油の脂肪族アルコール添加濃度の下限値の設定方法は、ワークロールとアルミニウム板との間に導入される圧延油の油膜当量td(mm)を次の式１で表し、
td = η{ VR +(1-r)Vf }/[{√(Δh/R)}×p]  …式１
η ：圧延油の粘度(Pa・s(40℃))
VR ：ワークロール速度(mm/s)
r ：圧下率
Vf ：出側板速度(mm/s)  ただし、Vf = (1+f)VR  （f：先進率）
Δh ：圧下量(mm)
R ：ワークロール半径(mm)
p ：圧延材の変形抵抗(Pa)
また、脂肪族アルコールの濃度をC(a)(wt%)としたとき、
C(a)＝-ln(td)-6.8  …式２
脂肪族アルコールの添加濃度の下限値を式２の通りに設定したことを特徴とする。
【０００６】
さらに、第二の本発明では、第一の本発明の条件を満たした脂肪族アルコール、および脂肪酸エステルを圧延油に添加し、圧延直後のアルミニウム板の板温度をT(℃)とし、T≧100 とし、脂肪酸エステルの濃度をC(e)(wt%)としたとき、
C(e)＝0.18√(T-100)  …式３
脂肪酸エステルの添加濃度の下限値を式３の通りに設定した。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態として、アルミニウム板の冷間圧延における圧延油の脂肪族アルコールおよび脂肪酸エステルの添加濃度について説明する。
圧延油は、主たる成分が炭化水素等からなっており、パラフィン系炭化水素、ナフテン系炭化水素等が用いられる。
冷間圧延では、ワークロールとアルミニウム板との間に導入される圧延油の量（油膜量）が多くなるにしたがって、潤滑状態が、境界潤滑→混合潤滑→流体潤滑と変遷していき、油膜量が大きくなるほど潤滑性が向上する。実際の冷間圧延の多くは、境界潤滑や混合潤滑のような油膜量が小さく、潤滑の厳しい条件下で実施されている。
【０００８】
油膜量と脂肪族アルコールの量との関係を求めた結果、油膜当量が小さいほど、アルミニウム板の表面品質を良好とするのに必要な脂肪族アルコール量が対数的に多く必要となることを見いだした。
そして、脂肪族アルコールの濃度C(a)が -ln(td)-6.8未満であると、アルミニウム板に焼き付けが発生し、品質不良となった。その理由は、脂肪族アルコールの濃度C(a)が -ln(td)-6.8未満であると、圧延油中の脂肪族アルコールのアルミニウム板やワークロールに対する吸着量が不足する結果、潤滑性が悪化したものと考えられる。
これに対して、脂肪族アルコールの濃度C(a)が-ln(td)-6.8以上であると、アルミニウム板に焼き付けが発生せず、品質良好となった。その理由は、脂肪族アルコールの濃度C(a)が -ln(td)-6.8以上であると、圧延油中の脂肪族アルコールのアルミニウム板やワークロールに対する吸着量が満足される結果、潤滑性が良好となったものと考えられる。
これにより、油膜当量td(mm)に対する脂肪族アルコールの濃度C(a)(wt%)の下限値が次の式２のように設定されることを明らかにした。
C(a)＝-ln(td)-6.8  …式２
また、吸着量を高め、潤滑性を向上させることにより、アルミニウム板の良好な表面品質を一層確実に得るようにするため、上記式２で設定される下限値に、2.5を加算した脂肪族アルコールの濃度C(a)とすることが好ましい。
脂肪族アルコールの濃度C(a)が -ln(td)-6.8+2.5を超えても潤滑性の特別な向上がみられなかった。その理由は、脂肪族アルコールの濃度C(a)が -ln(td)-6.8+2.5になると、圧延油中の脂肪族アルコールのアルミニウム板やワークロールに対する吸着量が飽和に達するからと考えられる。
以上より、脂肪族アルコールの濃度C(a)は、次の式２’とすることが好ましい。
-ln(td)-6.8≦C(a)≦-ln(td)-6.8+2.5  …式２’
【０００９】
脂肪族アルコールは、炭素数が10〜18のものとすることにより、潤滑性を確保しており、炭素数12のラウリルアルコールを主体としたもの等がある。
上述した油膜当量td(mm)は次の式１で定義する。
td= η｛ VR +(1-r)V f ｝/[｛√( Δh/R)｝×p] …式１
η ：圧延油の粘度(Pa ・s(40℃))
VR ：ワークロール速度(mm/s)
r ：圧下率
Vf ：出側板速度(mm/s)  ただし、 Vf= (1+f) VR （f ：先進率）
Δh ：圧下量(mm)
R ：ワークロール半径(mm)
p ：圧延材の変形抵抗(Pa)
【００１０】
しかしながら、上記脂肪族アルコールは、潤滑性に優れるが、高温になる程、その潤滑性が著しく低下する。これに対して、脂肪酸エステルは、脂肪族アルコールに比べて潤滑性の点では劣るが、高温になっても潤滑性が低下しにくいので、高温状態での脂肪族アルコールの潤滑性の低下を補うために脂肪酸エステルを添加する。
板温度が100 ℃に満たない場合、脂肪族アルコールだけで十分な潤滑性を得ることができるので、必ずしも脂肪酸エステルを添加しなくてもよい。すなわち、板温度が100 ℃以上になると、脂肪酸エステルが必要となる。
【００１１】
そして、板温度と脂肪酸エステルの濃度との関係を求めた結果、板温度が高いほど、アルミニウム板の表面品質を良好とするのに必要な脂肪酸エステルの濃度が多く必要となることを見いだした。
板温度T(℃)に対する脂肪酸エステルの濃度C(e)(wt%)の下限値は、次の式３のようになることを明らかにした。
C(e)＝0.18√(T-100)  …式３
また、アルミニウム板の表面品質を一層確実にしたものを得るため、上記式３で設定される下限値に0.6を加算した脂肪酸エステルの濃度C(e)とすることが好ましい。
脂肪酸エステルの濃度C(e)が0.18√(T-100) +0.6を超えても潤滑性の特別な向上がみられなかった。その理由は、脂肪酸エステルの濃度C(e)が0.18√(T-100) +0.6になると、圧延油中の脂肪酸エステルのアルミニウム板やワークロールに対する吸着量が飽和に達するからと考えられる。
以上より、脂肪酸エステルの濃度C(e)は、次の式３’とすることが好ましい。
0.18√(T-100)≦C(e)≦0.18√(T-100) +0.6  …式３’
脂肪酸エステルは、炭素数が13〜22とすることにより所望の粘性を有する潤滑性を確保しており、炭素数22のステアリン酸ブチル等を主成分として用いることができる。
本発明に基づいて脂肪族アルコールや脂肪酸エステルを添加された圧延油は、冷間圧延の特定の工程に限定されず、アルミニウム板の冷間圧延の全工程に適用することができる。
【００１２】
上述した式２の関係を満たした濃度の脂肪族アルコール、あるいは式３の関係を満たした濃度の脂肪酸エステルを用いることにより、ある油膜当量における脂肪族アルコールの添加濃度、ある板温度における脂肪酸エステルの添加濃度の下限値を決定することが可能となる。
また、前記式２あるいは式３を用いて所定の添加剤濃度を決定すると、添加濃度を極端に高くしてワークロールとアルミニウム板との間にスリップを発生させる事態が防止され、さらに何らかの理由により前記添加剤の含有比率が変動し、アルミニウム板の表面品質が規格外れを起こした場合でも、濃度の決定を速やかに行うことができる。さらにまた前記式２あるいは式３に基づいて、冷間圧延の自動化ができるのは勿論である。
【００１３】
【実施例】
次に、本発明の実施例を説明する。
［実施例１］
実施例１では、油膜当量とアルコールの量を変えたときのアルミニウム板の品質を調べた。
実施例１は、次の条件で圧延試験を行った。
圧延油：粘度4.8×10-3Pa・s(40℃) のアルミニウム板用冷間圧延油
アルミニウム材料：入側板厚:1.0mm、板幅:1430mmのアルミニウムコイル（1050材）
圧延機：シングルスタンドの６段圧延機（ワークロール径:φ580mm、
ワークロールバレル長さ:2240mm、中間ワークロール径:φ510mm、
中間ワークロールバレル長さ:2215mm、バックアップワークロール径
:φ1300mm、バックアップバレル長さ:2240mm）
圧下率：40%
アルコール：デシルアルコール2%、ラウリルアルコール55%、ミリスチルアルコール35%、セチルアルコール5%、ステアリルアルコール3%により構成されるアルコール。
このアルコールを上述した冷間圧延油に3%、5%、7%添加して圧延試験を行い、圧延時のワークロール速度を100mpm、500mpm、1000mpm、1500mpmと変化させ、ワークロールとアルミニウム板との間に導入される油膜当量td(mm)を式１より計算した。
td = η{ VR +(1-r)Vf }/[{√(Δh/R)}×p]  …式１
η ：圧延油の粘度(Pa・s(40℃))
VR ：ワークロール速度(mm/s)
r ：圧下率
Vf ：出側板速度(mm/s)  ただし、Vf = (1+f)VR  （f：先進率）
Δh ：圧下量(mm)
R ：ワークロール半径(mm)
p ：圧延材の変形抵抗(Pa)
図１から明らかなように、アルコールの濃度C(a)(wt%)が、
C(a)≧-ln(td)-6.8
の関係を満たすとき（下限値を符号１で示している）、焼き付けのない良好な板表面性状を示すアルミニウム板を得ることができた。
【００１４】
［実施例２］
実施例２では、ある温度下で油膜当量と脂肪酸エステルの量を変えたときのアルミニウム合金からなるアルミニウム板の品質を調べた。実施例２は、次の条件で圧延試験を行った。
圧延油：上述した実施例１の冷間圧延油と同じ
アルミニウム合金材料：入側板厚:2.0mm、板幅:1200mmのアルミニウム合金用コイル（5182材）
圧延機：上述した実施例１の圧延機と同じ
ワークロール速度：1500mpm
アルコール：デシルアルコール2%、ラウリルアルコール55%、ミリスチルアルコール35%、セチルアルコール5%、ステアリルアルコール3%により構成されるアルコールを8%添加
脂肪酸エステル：ステアリン酸ブチル
そして、ステアリン酸ブチルを0%、0.5%、1%、1.5%として圧延実験を行い、圧延時の圧下率を変化させて、加工発熱状態を変更し、圧延後の板温度を測定した。
図２から明らかなように、板温度T(℃)がT≧100 のとき、ステアリン酸ブチルの濃度C(e)(wt%)が、
C(e)≧0.18√(T-100)
の関係を満たすとき（下限値を符号２で示している）、焼き付けのない良好な板表面性状を示すアルミニウム合金からなるアルミニウム板を得ることができた。
なお、本発明は上述した実施例１、実施例２に限定されるものではない。
【００１５】
【発明の効果】
以上説明した本発明によると、次のような効果を奏する。
請求項１の発明によると、圧延油に脂肪族アルコールを添加するにあたって、アルミニウム板の表面の焼き付けによる品質低下を招くことない脂肪族アルコールの添加濃度の下限値を設定できるので、アルミニウム板の製造コストを極力低減することができる。
【００１６】
請求項２の発明によると、圧延油に脂肪族アルコールおよび脂肪酸エステルを添加するにあたって、アルミニウム板の表面の焼き付けによる品質低下を招くことない脂肪酸エステルの添加濃度の下限値を設定できるので、アルミニウム板の製造コストを極力低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のアルミニウム板の冷間圧延時の油膜量とアルコール濃度との関係を調べた実験結果を示すグラフである。
【図２】 本発明のアルミニウム板の冷間圧延時の出側板温度と脂肪酸エステル濃度との関係を調べた実験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１  アルコールの濃度の下限値
２  脂肪酸エステルの濃度の下限値
【図１】
0004863537.tif 000002
【図２】
0004863537.tif 000003