JPH0354008B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、表面性状に優れる方向性けい素鋼
板の冷間圧延方法に関し、含けい素鋼板とくに方
向性けい素鋼板を高速タンデム圧延機で高能率の
下に冷間圧延する場合であつても、板面粗度が小
さい優れた表面性状の鋼板を得ようとするもので
ある。

（従来の技術） けい素を3wt％（以下単に％で示す）程度含有
する方向性けい素鋼板は、硬くて変形抵抗が高く
しかも脆いため、冷間圧延が難しい材料である。

このため冷間圧延に際しては従来、ロール径の
小さい20段圧延機（ゼンジマー圧延機、ワークロ
ル径：80mm程度）により、潤滑性のよい高粘度圧
延油（たとえば50℃動粘度ν＝30cSt）を用いて、
500mpm程度の比較的低速で３〜５パスのリバー
ス圧延で行なわれるのが通例であつた。

ところで方向性けい素鋼板の磁気特性は、冷間
圧延後の２次再結晶焼鈍により結晶粒をゴス方向
｛011｝＜100＞に揃えることによつて付与される
が、近年、省エネルギーの観点から少しでも電磁
特性とくに鉄損特性に優れた鋼板に対する要求が
強まつている。電磁特性の向上手段としては、レ
ーザー照射による磁区の細分化や、板厚の減少、
表面の鏡面化などがあるが、いずれも冷間圧延後
の鋼板の表面粗さを可能な限り小さくしておくこ
とが肝要である。というのは表面粗さが大きいと
磁区の移動に対する抵抗が大きくなるだけでな
く、トランス、コアなどに積層したときに空〓が
多くなつて、磁束が通りにくくなるからであり、
また表面処理の面でも好ましくないからである。

この点、表面の研磨により、粗さは少さくでき
るけれども、かような研磨処理は製造工程の増加
をもたらすだけでなくコストアツプを招き、好ま
しくない。

一方これとは別に、近年、方向性けい素鋼板に
ついても圧延能率の向上や品質の向上および安定
化をねらつて、２スタンド以上のタンデム圧延で
生産する方向にあり、ワークロール径は150〜400
mm程度、また圧延速度は500〜1500mpm程度と着
通鋼と同様の圧延条件に近付いている。

（発明が解決しようとする問題点） 方向性けい素鋼板の冷間圧延後における表面粗
さは、前述のゼンジマー圧延材の場合で、中心線
平均粗さRaで0.3μｍ程度であるが、鋼板の表面
粗さは、ロール径が大きいほど、また圧延速度が
速いほど粗くなるので、タンデム圧延化は、表面
粗さにとつては悪化を助長する方向にあるところ
に問題を残していた。

この発明は、上記の問題を有利に解決するもの
で、タンデム圧延機により、方向性けい素鋼板を
普通鋼と同様の条件で圧延しても、現状のゼンジ
マー圧延以上の面粗さが小さいタンデム圧延材を
得ることができる冷間圧延方法を提案することを
目的とする。

すなわちこの発明は、方向性けい素鋼板の冷間
圧延を、タンデム式圧延機を用いる多パス油潤滑
圧延によつて行うに際し、該タンデム圧延の少な
くとも最終パスを、下記式を満足する条件下に行
うことから成る、表面性状に優れる方向性けい素
鋼板の冷間圧延方法である。

記 V_R≦Ｃ・P₁／ν・√2 ここでV_R：圧延速度（mpm）、Ｃ：定数、
P₁：スタンド入側における圧延材の２次元降伏
応力（Kg／mm²）、ν：圧延油の50℃動粘度（cSt）、
Δh：圧下量（mm）、Ｄ：圧延ロールの直径（mm）。

以下この発明について具体的に説明する。

まずこの発明の解明経緯について説明する。

冷間圧延後の板の表面粗さに影響を及ぼす要因
はいろいろあるが、主なものは、ロールの表面粗
さ、圧延前の板の表面粗さ、圧延条件（ロール
径、圧延速度、圧下量等）ならびに圧延油の性状
および供給量などである。

さてワークロールと板表面との間に圧延油が存
在しないか存在したとしても分子膜程度の状態い
わゆる境界潤滑状態であれば、ワークロールの表
面凹凸は、圧下率：３〜10％程度で板に完全に転
写されるので、少なくとも最終パスにおけるワー
クロールの表面粗さは目標とする板表面粗さ以下
にする必要がある。

一方圧延油を使用すると、圧延油は板表面に付
着し、ロールバイト内に引込まれて板表面とロー
ル表面との間に介在することになる。

このとき引込み油量が多く、油が膜状に介在す
る場合いわゆる流体潤滑状態の場合は、板の表面
はロールへ拘束されることなく、自由に結晶のす
べり回転が起こり、その結果生じる凹部に圧延油
がたまり、凸部はロールバイトの出口側でロール
に接触してつぶされるとはいうものの、この凹部
には圧延油がとじ込められたままとなる。これが
いわゆるオイルピツトで圧延板の表面粗さを悪化
させる原因となる。

また圧延油の引込み量が少ない場合には、母板
の凹部にのみ油がたまり、他の部分では圧延油の
ごく薄い分子膜が介在する程度となり、この表面
はロールに拘束され、ロールの表面凹凸が転写さ
れる。このように流体潤滑部と境界潤滑部が混在
するいわゆる混合潤滑状態の場合における表面粗
さは、流体潤滑の場合と境界潤滑の場合（つまり
ロール表面粗さ）の中間にあり、オイルピツトの
存在割合が多いほど表面粗さは大きくなる。

このようにオイルピツトは、圧延油の引込み量
に左右され、そして圧延油の引込み量は油の性状
と圧延条件によつて主に定まる。

圧延油は、通常、水の中に油の粒子を乳化懸濁
させたエマルジヨンとして板やロールに供給さ
れ、かかるエマルジヨン中の油分が板表面に展着
し、ロールバイト入側の板とロールで形成される
楔状部に動水力学的効果（いわゆる楔効果）によ
り引込まれてロールバイトに入つていく。

さてロールバイトに導入される油量を表わすに
は、ロールバイト入口点における油膜厚さ当量t_d
がよく使用され、これは次式(1)で与られる。

t_d＝η₀（V_R＋V_S）／P₁・α …(1) ここで η₀：圧延油の静粘度（通常50℃、常圧） V_R、V_S：ロール周速、ストツプ出側速度 P₁：入口点における圧延材の２次元降伏応力 α：かみ込角 ■■■ 亀の甲 ［0001］ ■■■ Ｒ：ロール半径 Δh：圧下量 ここにゼンジマー圧延における(1)式をsufixに
ｚをつけて表わすと、 t_dz＝η_0z（V_RZ＋V_SZ）／P_1Z・α_Z …(3) ■■■ 亀の甲 ［0002］ ■■■ よつて ■■■ 亀の甲 ［0003］ ■■■ で示される。

ゼンジマー圧延とほぼ同等の導入油量にすれば
同等の表面粗さが得られると考えられるから、
t_d／t_dz＝１としてη₀を求めると、 ■■■ 亀の甲 ［0004］ ■■■ となる。

ここで先進率は小さいので、V_S≒V_R、V_SZ≒
V_RZと考えてよく、一方圧延油の粘度は動粘度ν
で実現されることが多いのでν₀＝η₀／ρ（ρは密
度）の関係を用い、また油の密度ρは油種による
差は小さいので一定と考えれば、(5)式は、 ■■■ 亀の甲 ［0005］ ■■■ となる。

最も単純なケース（ケース１）として、Ｒ＝
200mm、R_Z＝40mm、ν_OZ＝30cstとし、他はすべて
ゼンジマー圧延と同じ場合を考えると、ν₀＝30√
40／200＝13.4cStとなり、従つてν₀が13.4cStより
小さい圧延油を選べば、ゼンジマー圧延と同じ圧
下条件で同等以上の圧延速度を圧延しても、所定
の表面粗さが得られることになる。

また(6)式は次式のとおりに書き直せる。

■■■ 亀の甲 ［0006］ ■■■ ただし ■■■ 亀の甲 ［0007］ ■■■ そこでゼンジマー圧延の条件ν_0Z＝30cSt、V_RZ
＝800mpm、P_1Z＝106Kg／mm²、R_Z＝40mm、Δh_Z＝
0.0877mmを(6)′に代入して、許容最大圧延速度V_R ^*
を求めると、 ■■■ 亀の甲 ［0008］ ■■■ となる。従つて(6)″式で求まるV_R ^*よりも小さい
圧延速度V_Rすなわち V_R≦V_R ^*＝Ｃ・P₁／ν・√2 …(8) ここでＤ：圧延ロールの直径 で圧延すれば、所定の板表面粗さが達成されるこ
とになる。

例えばＲ＝200mm、ν₀＝13.4cStで、Δh＝0.877
＋0.0590＝0.1467mmと圧下量を増すとP₁＝100.3
Kg／mm²の場合（ケース２）には、V_R ^*＝980mpm
となり、V_RZ＝800mPmより、20％以上の高速化
となる。また、低粘度化をさらに進めて（ケース
３）ν₀＝7.0cSt（潤滑性の確点から、ほぼ限界に
近い）の油を用いた場合、他の条件は、前例のケ
ース１と同じにすれば、 V_R ^*＝800×13.4／7.0＝1531mpmとなつて、特に圧 下条件は変えなくても約２倍の高速圧延が可能と
なるのである。

ν₀は導入油量を少なくする観点からは、小さい
方がよいが、小さすぎると圧延油の導入量が少な
くなつて潤滑効果が小さくなり、圧延が困難とな
る。圧延機の常用圧延荷重の限界は、高々
1.6ton／mm程度であるので、圧延条件を変えない
で下げられる圧延油は5cSt程度である。というの
はこれ以下にすると圧延荷重が限界の1.6ton／mm
を越えるだけでなく、板幅方向の圧延油の不均一
付着による不均一潤滑となり、表面外観を損うお
それが大きいからである。

いずれにしても前掲(8)式で表わされる関係を満
足する条件下に圧延を施せば、ゼンジマー圧延材
と同等以下の表面粗さの板が得られるのである。

（作用） ここに上掲(8)式を満足する条条件下において、
圧延速度V_Rを400mpm以上に設定すれば、表面
粗さの増大を招く不利なしにゼンジマー圧延より
タンデム圧延の方が圧延能率が高くなるので、生
産性の向上に有利である。

また同じ条件下に圧延ロールの直径Ｄを400mm
以下とすることは、圧延荷重の限界内で、潤滑性
を保ちながら粘度を下げられ、表面粗さの増大を
抑制できる点で有利である。

なお圧延油の50℃における動粘性νについては
15cStを超えると表面粗度の増大を招く不利なし
に普通鋼と同等程度の圧延速度で圧延するタンデ
ム圧延の高能率性が実現できなくなり、一方5cSt
を下回ると前述したとおり、圧延荷重が圧延機の
限界を超えたり、表面外観を損うおそれが大きい
ので、νは５〜15cSt程度とするのが望ましい。

（実施例） 第１図に、この発明の実施に用いて好適な圧延
設備を模式で示す。図示した例は３スタンド・タ
ンデムミルで、各スタンド１〜３にはそれぞれ２
本のワークロール対１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂ，３
ａ，３ｂが配置されている。これらのワークロー
ルの径はいずれも350mmである。

さて母材４は、ペイオフリール５から送り出さ
れ各スタンド１，２，３で圧下されたのち、巻取
りリール６で巻取られるしくみになつている。

圧延油は、タンク７からポンプ８を介し、水の
３％エマルジヨンの形でノズル９，１０，１１に
より各スタンドの入口付近で、板４の表裏面に噴
射される。使用後の圧延油は、圧延機下のタンク
１２で捕集されたのち、タンク１３で異物を沈
澱・浮上分離し、さらにフイルタ１４で微小な鉄
粉などを除去したのち、タンク７に戻され再使用
される。なお新油は、タンク１５から必要に応じ
て供給される。

上述した設備により、以下の要領で、３％のSi
を含む方向性けい素鋼板の圧延を行つた。

厚み：0.63mm、板幅：1000mmの母板４を、３パ
スでほぼ等圧下配分により板厚：0.220mmまで圧
延した。圧延油は、合成エステルベースの圧延油
で、ゼンジマーで使用している粘度30cSt（50℃）
の圧延油(A)と、新しく合成した粘度15cSt（同Ｂ）
および7cSt（同Ｃ）の３種類を入れかえて使用し
た。

圧延速度は、最終スタンドの圧延条件で(6)″式
で求まる許容最大圧延速度V_R ^*を目安に、３水準
に変化させた。

かくして得られた冷延鋼板の表面粗さ（Ra）
について調べた結果を、第１表に示す。

■■■ 亀の甲 ［0021］ ■■■ 同表により明らかなように、与えられた油の粘
度に応じて定まるV_R ^*以下の速度で圧延すれば、
目標どおりの板表面粗さが得られている。

なお上記の実施例では、圧延スタンドとして２
段圧延機を用いた場合について主に説明したが、
４段圧延機や６段圧延機は勿論のことその他のロ
ール構成になる圧延機を使用できるのはいうまで
もない。またタンデム圧延機として３スタンドの
場合について説明したが、３スタンド以上のタン
デムミルであつても勿論良く、その場合にも、こ
の発明法を少なくとも最終スタンド好ましくは最
終３スタンドに適用することが望ましい。

（発明の効果） かくしてこの発明によれば、方向性けい素鋼板
についても、板表面粗さの劣化を招く不利なし
に、高速タンデム圧延を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の実施に用いて好適な圧延
設備の模式図である。 １〜３……スタンド、４……母板、５……ペイ
オフリール、６……巻取りリール、７，１２，１
３，１５……タンク、８……ポンプ、９，１０，
１１……ノズル、１４……フイルタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 方向性けい素鋼板の冷間圧延を、タンデム式
   圧延機を用いる多パス油潤滑圧延によつて行うに
   際し、該タンデム圧延の少なくとも最終パスを、
   下記式を満足する条件下に行うことを特徴とす
   る、表面性状に優れる方向性けい素鋼板の冷間圧
   延方法。 記 V_R≦Ｃ・P₁／ν・√2 ここで V_R：圧延速度（mpm） Ｃ：定数 P₁：スタンド入側における圧延材の２次元降伏
   応力（Kg／mm²） ν：圧延油の50℃動粘度（cSt） Δh：圧下量（mm） Ｄ：圧延ロールの直径（mm） ２ 圧延速度V_Rが、400mpm以上である特許請
   求の範囲第１項記載の方法。 ３ 圧延ロールの直径Ｄが、400mm以下である特
   許請求の範囲第１または２項記載の方法。 ４ 圧延油の50℃における動粘度νが、５〜
   15cStである特許請求の範囲第１、２または３項
   記載の方法。