JPH09271814A

JPH09271814A - 熱間潤滑圧延方法

Info

Publication number: JPH09271814A
Application number: JP10863196A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Inoue; 剛井上; Shoichi Araya; 省一荒谷; Takashi Uchida; 孝内田; Hiroyasu Yamamoto; 普康山本
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1996-04-05
Filing date: 1996-04-05
Publication date: 1997-10-21
Anticipated expiration: 2016-04-05
Also published as: JP3286159B2

Abstract

(57)【要約】【課題】圧延時のスリップを発生させずにロールの摩
耗や焼付きを低減させる潤滑圧延方法を提供する。【解決課題】ワークロールを用いて金属材料を熱間圧
延する方法において、当該圧延ワークロールの表面に潤
滑剤を供給する潤滑供給領域と。潤滑剤を供給しない潤
滑非供給領域とを、ロール軸方向に交互に設けて潤滑剤
を供給して圧延する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薄板、厚板、条
鋼、鋼管などの鉄鋼材料（普通鋼、極低炭鋼、ステンレ
ス鋼など）を、熱間において圧延加工を行うときの圧延
潤滑方法に関するものであり、特に摩擦力を確保しつ
つ、摩耗や焼付きなどの表面損傷を防止するための熱間
圧延潤滑方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】圧延加工を行うときに潤滑剤が用いられ
る目的は、主として、ロールと被加工鋼材の摩擦面で発
生する摩耗や焼付きを軽減することである。摩耗は摩擦
界面のせん断力による表面の微小破壊（アブレージョ
ン、プラウイングなど）により進行するため。潤滑膜を
部分的にでも摩擦界面に形成すると摩耗は軽減される。
従つて、熱間圧延加工用潤滑剤には、摩擦する材料の表
面に働く摩擦せん断力を軽減する機能が求められてい
る。また、焼付きは熱間鋼材を塑性加工すると、表面積
が増加することによって生成する新生面とロールが接触
して金属凝着を起こして発生すると一般的に言われてい
る。また、ステンレス鋼などの酸化しにくい金属の場合
は、表面のスケール層が薄いため、新生面の発生量が少
ない軽負荷の加工でもスケール層が取り除かれて材料と
ロールが金属凝着を起こし焼付きに至る。従って、熱間
圧延加工用潤滑剤には、この新生面や材料とロールの接
触を防止する機能も求められている。

【０００３】従来、こうした目的で使用される熱間圧延
加工用潤滑剤として、桜井俊男監修「潤滑の物理化学」
や特開昭６３−３０９５９０号公報などには、鉱油、合
成エステル、極圧添加剤などを１種類もしくは２種類以
上混合した液体潤滑剤や、グリースなどが記載されてい
る。また、特開昭６３−２３０７９６号公報や特開昭６
３−２５４１９５号公報などには、前記鉱油、合成エス
テルなどのような液体潤滑剤およびグリースなどに、黒
鉛、珪酸塩、ＢＮ，酸化鉄、二硫化モリブデンなどのよ
うな粉末状の固体潤滑剤を混合したものを使用すること
が開示されている。液体潤滑剤やグリース以外に、特開
昭５５−１６１８９７号公報には珪酸塩などの溶融無機
化台物に黒鉛などの固体潤滑剤を混合した熱間潤滑剤が
開示されている。一方、特開平０４−３７２６９２号公
報には、ワックスなどを圧延工具に直接塗布する方法が
開示されている。

【０００４】安定生産を行うためにはロールと圧延鋼材
との安定した咬込み性（摩擦力）を維持する必要があ
る。そのため、咬込み時もしくは圧延時のロールと圧延
鋼材との界面における摩擦係数は、あるレベルを維持し
ながら圧延を施さなければならない。従来の潤滑剤をそ
のまま摩擦面もしくはロール面に吹き付けると、摩擦係
数が低下し安定した生産ができないため、ウオーターイ
ンジエクション方式による供給方法を用いて、水に薄め
て使用し、摩擦係数の低下を最小限に抑え、かつロール
の摩耗や焼付きを防止する機能を発揮させようとしてい
る。

【０００５】また、熱間圧延用潤滑剤の供給方法の観点
からのスリップの抑制方法として、材料が圧延機のロー
ルにかみ込んだ後で潤滑剤の供給を開始し、咬込み時の
摩擦係数を無潤滑状態の摩擦係数にしてスリップを防止
し、材料が圧延機から抜ける前に潤滑剤の供給を止めて
材料の熱でロール表面に付着している潤滑剤を焼ききる
ことでロール表面を無潤滑状態にして、次の材料が咬込
むときスリップが起きないように工夫して圧延してい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
潤滑剤を使用する場合、スリップを防止して咬込み性を
維持するため、水に少量の潤滑油を混合したものをロー
ル全面にわたって供給せざるを得ず、必要とする潤滑油
の潤滑効果を十分に得ることができない。潤滑剤の効果
を得るために水に対する潤滑油の濃度を高めたり、水を
混合した潤滑剤の供給量を増したりすると、スリップが
発生する。一方、特開平６−１８４５８６号公報に開示
されているような摩擦係数の高い潤滑剤は値段が高いの
で、経済的効果を得るには単価の高い特殊鋼を圧延する
場合にしか用いることができない。従って、普通鋼等の
廉価な鋼材に対して通常の潤滑剤を適用し、潤滑剤によ
る摩耗および焼付き防止効果を得るには、潤滑効果を得
るのに必要な潤滑剤を十分に供給しながら、同時に摩擦
係数の制御が可能な熱間圧延潤滑方法が必要である。

【０００７】本発明は、圧延時のスリップや咬込み時の
スリップを発生させずに、ロールの摩耗や焼付きの低減
を可能にする熱間潤滑圧延方法を提案する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、ワークロール
表面のうち、ワークロールの軸方向に潤滑油の供給する
ところと供給しないところを区分して設けて潤滑剤を供
給し、潤滑供給域では潤滑剤によりロール摩耗もしくは
焼付きを低減し、潤滑剤を供給しないところで圧延に必
要なグリップ力、すなわち咬込み性を確保するものであ
る。すなわち、ワークロールを用いて金属材料を熱間圧
延する方法において、当該圧延ワークロ−ルの表面に潤
滑剤を供給する潤滑供給領域と、潤滑剤を供給しない潤
滑非供給領域とを、ロール軸方向に交互に設けて潤滑剤
を供給するものである。そして、好ましくは潤滑供給領
域と潤滑非供給領域が式（１）に従うものである。ま
た。好ましくは、潤滑供給域と潤滑非供給域をロールセ
ンターに対して対称に設けるものであり、また、好まし
くは潤滑供給域と潤滑非供給域の配置を変えるものであ
る。

【０００９】 ΣＷ₀≦ΣＷ₁・・・・・・・・・・・・（１）Ｗ₀：潤滑供給領域３のロール軸方向長さ（幅）Ｗ₁：潤滑非供給領域４のロール軸方向長さ（幅） ΣＷ₀：潤滑供給領域３のロール軸方向長さの合計（幅
合計） ΣＷ₁：潤滑非供給領域４のロール軸方向長さの合計
（幅合計）

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施例を示すロ
ールの軸方向の正面図である。潤滑剤を供給する場合、
潤滑剤を供給する潤滑供給領域３および潤滑剤を供給し
ない潤滑非供給領域４に区分して、潤滑剤を供給するも
ので、潤滑供給領域および非供給領域の区分は、ロール
１の軸方向に複数、交互に設けている。また、蛇行など
が発生しないように摩擦力を左右均等にするためには、
潤滑供給領域３と潤滑非供給領域４の区分をロールセン
ター２（板センターでも可）に対して左右対称に領域を
区分することが好ましい。潤滑供給領域と潤滑非供給領
域の個々の幅すなわちロール軸方向長さＷ₀、Ｗ₁は、潤
滑性とグリップ力とを制御する上でその精度の必要性に
応じて決めればよいが、圧延に必要な摩擦力を確保する
ために、ロールの軸方向に対してロール表面に任意の線
を引いたときに、その線が潤滑供給領域を通る総長さと
非潤滑領域を通る総長さとが、式（１）で規定されるよ
うに、潤滑供給領域と非供給領域と設けることが好まし
い。

【００１１】 ΣＷ₀≦ΣＷ₁・・・・・・・・・・・・（１）Ｗ₀：潤滑供給領域３のロール軸方向長さ（幅）Ｗ₁：潤滑非供給領域４のロール軸方向長さ（幅） ΣＷ₀：潤滑供給領域３のロール軸方向長さの合計（幅
合計） ΣＷ₁：潤滑非供給領域４のロール軸方向長さの合計
（幅合計）式（１）で規定される潤滑供給領域よりも実際に潤滑剤
を供給した領域が大きい場台、摩擦力が低下して安定し
た圧延が困難になる。個々の領域区分長さがそれぞれ異
なっていてもかまわない。区分領域は、板幅範囲を、式
（１）の規定および左右対称という方法を守って区分す
るのが好ましいが、ロール全面を区分してもかまわない
が、板にかからない部分にも潤滑を供給するのは経済的
ではない。

【００１２】このように領域に区分けして潤滑剤を供給
する方法は、図２に示すように、ロール軸方向に分割し
た潤滑供給ユニット５をロールと平行に設け、このユニ
ットからロールに潤滑供給域３に対応した分割ユニット
のみから潤滑剤を供給する。通常のスプレーノズル方式
では吐出した潤滑剤が慣性力のためにロールにあたって
広がり、潤滑供給領域以外のところにまで供給されやす
いので、ノズルを使用する場合は、非常に少ない量を供
給するようにして、ロール上で広がらないようにするの
が好ましい。また、ロール上で潤滑剤が広がるのを抑え
て供給する方法としては、潤滑供給ユニットを例えばフ
ェルトなどで構成し、フェルトに潤滑油を染み込ませ
て。これをロールに接触させるようにする方法や、潤滑
供給ユニットを軸方向に分割したローラーで構成し、ロ
ーラーに潤滑油を塗り、そのローラーをワークロールに
接触させるようにする方法などがある。これらの供給方
法は、使用するところのスペースや、圧延速度、温度な
どの使用条件などを考慮して、適宜選択すればよい。寅
際には、潤滑供給領域もしくは潤滑非供給領域の範囲
は、使用する潤滑供給ユニット５の大きさを変えること
によって設定する。例えば、スプレーのズルを用いると
きは、ノズル径やロールとノズルとの距離を変えて供給
領域を設定する。ローラーやフエルトを使用するとき
は、図４に示すように、そのローラーやフエルトの軸方
向の長さを変えることによって供給領域を設定する。

【００１３】潤滑供給領域は、潤滑圧延中に適宜変更す
ることが好ましい。これは。潤滑非供給部の局部的なロ
ール摩耗や焼付きを防止するためである。潤滑供給領域
の変更は、図３に示すように。上記潤滑供給装置６の潤
滑供給ユニット５をワークロールの軸方向に往復運動さ
せて、潤滑供給領域を変更する方法や、図４に示すよう
に潤滑非供給領域と潤滑供給領域の両方に潤滑供給ユニ
ットを配置した潤滑供給装置を設置し、潤滑供給ユニッ
トヘの潤滑剤の供給の切替（ＯＮ／ＯＦＦ）によって潤
滑供給領域と潤滑非供給領域を変更する方法がある。供
給領域を変更する時期は、図３に示すように潤滑供給ユ
ニットを往復させる方式であれば、適宜往復させていれ
ばよいが、そのときの往復運動の速度は、圧延条件、特
にロールの速度や圧下率によって決めればよい。つま
り、ロール速度が小さく。圧下率も小さい場合は、焼付
きおよび摩耗の発生量は小さく、偏摩耗や偏焼付きが発
生しにくいので、往復運動の速度は遅くても問題ない。
しかし、ロール速度が速く、圧下率も大きい場合は、焼
付きも摩耗も発生しやすいので、偏摩耗や偏焼付きを防
止するために、往復運動の速度を早くしてやればよい。
また、図４に示すように潤滑供給ユニットのＯＮ／ＯＦ
Ｆによって区分する方式でも、上記と同じく、圧延条件
によって、ＯＮ／ＯＦＦの切替時期が決まる。この時期
は使用するロール材質、圧延条件によって最適な時期が
異なるため、適用するプロセスにおいて経験的に決定さ
れることが望ましい。

【００１４】潤滑供給領域に供給された潤滑剤は、熱間
鋼材との接触によってほとんど焼失するので、潤滑供給
領域を明確に維持できる。従って、潤滑剤の残留、拡散
等によって供給領域が拡大し、潤滑非供給領域との区別
が維持されなくなることはないが、潤滑剤の供給量は、
次の供給タイミングまでに潤滑剤が全て焼失しうる量を
供給することが好ましい。

【００１５】なお、本発明においては使用される潤滑剤
の種類に関わらずどんな潤滑剤でも効果を得ることがで
きる。但し、潤滑剤の粘度の違いによって、供給する機
構を適宜変更しなければならない。例えば、比較的低粘
度である鉱油系潤滑剤を使用する場合は、フエルトなど
を使用してロールに供給する方法が用いられるが、グリ
ース系潤滑剤ではフェルトなどを使用して供給するのが
困難なので、押出し機等によってロールに直接グリース
を塗布するような機構の方が好ましい。何れにせよ、本
発明はロールに潤滑供給部と非供給部とを区分して潤滑
し、圧延を行うことを本質としており、その際に使用さ
れる潤滑剤の種類およびその供給手段は、本発明を適用
するプロセスのニーズによって選択すればよい。

【００１６】本発明は、通常の熱間圧延プロセスのよう
なバッチプロセスにおいて特に有効な効果を発揮する。

【００１７】

【実施例】

（実施例１）２Ｈｉ熱間圧延機を用いて、熱間切板圧延
を実施した。圧延機のロール胴幅は２００ｍｍ．ロール
直径は２５０ｍｍである。切板圧延材の寸法は厚さ１０
ｍｍ、幅１００ｍｍ、長さ３５０ｍｍである。材料の加
熱温度は１１００℃とし、窒素雰囲気加熱によって、材
料にスケールが多量に生成するのを抑制した。潤滑剤の
供給は、図１に示すように、ロール軸方向に４０ｍｍ幅
で潤滑供給領域と潤滑非供給領域とを交互に設けた。ま
た、潤滑供給領域の幅はｌ０ｍｍから７０ｍｍまで変更
して実験を行った。そのときの潤滑非供給領域の幅は、
潤滑供給領域の幅に対応して７０ｍｍから１０ｍｍまで
変化させた。潤滑剤は予めロールに上記の幅で塗布して
おいてから材料を圧延した。潤滑剤にはグリースに黒鉛
を混合した潤滑剤を使用した。潤滑剤の供給量は、塗布
膜厚で約２００μｍ程度に揃えた。潤滑供給領域の幅と
潤滑非供給領域の幅を変えて圧延スリップの発生状況と
を調査した。その結果、図５に示すように、潤滑供給領
域の幅と潤滑非供給領域の幅との比率が１付近に圧延ス
リップ発生限界があり、式（１）に規定した範囲内では
圧延スリップが発生しないことが判明した。

【００１８】（実施例２）４Ｈｉの熟間コイル圧延機を
用いて、熱間コイル圧延を実施した。圧延機のロール胴
幅は１００ｍｍ、ロール直径は７０ｍｍである。コイル
材の寸法は厚さｌｍｍ，幅７０ｍｍ、長さ７００ｍであ
る。材料の加熱温度は１１００℃とし、窒素雰囲気加熱
によって、材料にスケールが多量に生成するのを抑制し
た。圧延速度は５０ｍ／ｍｉｎとした。圧下率は２０％
−定で圧延を行った。張力は入側出側ともにｌｋｇ／ｍ
ｍ²負荷した。潤滑剤の供給は、図１に示すように、ロ
ール軸方向にｌ５ｍｍで潤滑供給領域と潤滑非供給領域
とを交互に設けた。また、潤滑供給領域の幅は１５ｍｍ
と３０ｍｍとについて実験を行った。そのときの潤滑非
供給領域の幅は、潤滑供給領域の幅と対応して３０ｍｍ
とｌ５ｍｍに変化させた。潤滑剤はフェルトに潤滑剤を
染み込ませて、それをロールに接触させたり離したっす
ることによって供給した、フェルトの幅は設定した潤滑
供給領域の幅に合わせた。潤滑の供給は２０ｍ圧延する
毎にロール１回転分フェルトをロールに接触させて。潤
滑剤を供給し、その後プエルトをロールから離して、潤
滑供給領域でも潤滑の供給は行わなかった。１回あたり
の潤滑剤の供給量は油膜厚が３０μｍになるようにフェ
ルトの接触荷重を調整した。次の潤滑供給は、フェルト
の幅を変え、潤滑供給領域のところを潤滑非供給領域
に、潤滑非供給領域であったところを潤滑供給領域に入
れ替えて行い、ロールの各部は少なくとも１回は潤滑領
域となるようにして圧延して、ロールの偏摩耗を防止し
た。潤滑剤には市販の鉱油系潤滑剤を使用した。潤滑供
給領域の幅と潤滑非供給領域の幅との比率に対する圧延
ロール摩耗量とを調査した。その結果、潤滑供給領域の
幅と潤滑非供給領域の幅との比率に応じて平均ロール摩
耗深さが変化し、潤滑供給領域の幅が大きくなるほど平
均ロール摩耗深さが減少する。また、従来の水と混合し
た場合のロール摩耗量よりもロール摩耗が低減する。ロ
ール摩耗深さのバラッキも平均ロール摩耗深さの５％以
内に留まり、潤滑供給領域と潤滑非供給領域とに区分し
たことによるロール偏摩耗は小さいことが明らかになっ
た（図６）。

【００１９】

【本発明の効果】従来から使用されている潤滑剤に対し
て、圧延スリップを防止するために水に混合して薄めて
使用することなく、直接潤滑剤を塗布することができる
ので。従来よりもロール摩耗や焼付きなどを低減させる
ことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における潤滑供給領域と潤滑非供給領域
の設定状況の一例を示す図である。

【図２】本発明における潤滑供給領域に潤滑剤を供給す
る装置の一例を示す図である。

【図３】本発明における潤滑供給領域と潤滑非供給領域
とを変更して潤滑剤を供給する方法の一例を示す図であ
る。

【図４】本発明における潤滑供給領域と潤滑非供給領域
とを変更して潤滑剤を供給する方法の他の例を示す図で
ある。

【図５】潤滑供給領域と潤滑非供給領域との比率と摩擦
係数および圧延スリップの発生状況との関係を示す図で
ある。

【図６】熱間圧延における潤滑供給領域と潤滑非供給領
域との比率と圧延ロールの摩耗量との関係を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ロール２ロールセンター３潤滑供給領域４潤滑非供給領域５潤滑供給ユニット６潤滑供給装置７潤滑供給ＯＮ８潤滑供給ＯＦＦ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山本普康富津市新富20−１新日本製鐵株式会社技術開発本部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ワークロールを用いて金属材料を熱間圧
延する方法において、当該圧延ワークロールの表面に、
潤滑剤を供給する潤滑供給領域と、潤滑剤を供給しない
潤滑非供給領域とを、ロール軸方向に交互に設けて潤滑
剤を供給して圧延することを特徴とする熱間潤滑圧延方
法。
【請求項２】前記潤滑供給領域と、潤滑非供給領域
が、ロール軸方向に交互に設けられ、かつ式（１）に従
うことを特徴とする請求項１記載の熱間潤滑圧延方法。 ΣＷ₀≦ΣＷ₁・・・・・・・・・・（１）Ｗ₀ ：潤滑供給領域のロール軸方向長さＷ₁ ：潤滑非供給部のロール軸方向長さ ΣＷ ₀：潤滑供給領域のロール軸方向長さの合計 ΣＷ₁：潤滑非供給領域のロール軸方向長さの合計
【請求項３】前記潤滑供給領域と、潤滑非供給領域
が、ロール軸方向に交互に、かつ、ロールセンターに対
して対称に設けられていることを特徴とする請求項１ま
たは２に記載の熱問潤滑圧延方法。
【請求項４】前記潤滑供給領域と潤滑非供給領域の位
置を変更することを特徴とする請求項１〜３の内のいず
れか１つに記載の熱間潤滑圧延方法。