JPH10277623A - 鋼板圧延法と圧延油の供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エマルション圧延油を使用すると、油粒径を
一定に調整することができず、光沢むら、焼付き発生、
チャタマーク発生が見られるが、これをエマルション圧
延油の供給形態を変更することで、解決する。 【解決手段】圧延油原液に予め１〜10vol%の水を加え、
均一に溶解させた後、水中油型エマルションの圧延油と
して使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エマルション油を
使用する鋼板の圧延法、特に、高い表面品位が要求され
る鋼板の高能率圧延を可能にするエマルション圧延油を
使った鋼板の圧延法、ならびにそれに用いるエマルショ
ン圧延油の供給装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、高い表面品位が要求されるのは
ステンレス鋼板および普通鋼のブライト仕上材である。
特にステンレス鋼板は製品の表面光沢が高いことが要求
される。しかし、ステンレス鋼板は変形抵抗が高く、加
工硬化し易いことから、そのような鋼板の圧延には圧延
油の導入量が少なく、高い圧延圧力が得られる小径ワー
クロールのセンジミアミルが使用されていた。そして、
それに使用する圧延油は、低粘度の鉱油を基油とした不
水溶性圧延油 (以下、ニート油) 、あるいはこれをエマ
ルション化した圧延油であった。しかし、センジミアミ
ルは、圧延ロールが20段と圧延機の構造が複雑でかつロ
ール径が50〜80mmと小径であるため圧延速度が制約さ
れ、生産性が低いという問題があった。

【０００３】そこで近年、生産性を向上させるため、ロ
ール径が大きいタンデムミルでの高光沢圧延が試みら
れ、特開平２−110195号公報、特開平５−305326号公報
に示すような低粘度圧延油を使用した圧延、特開平４−
118101号公報、特開平５−78690 号公報に示すような高
粘度油の細粒径エマルション油を用いた圧延が行われて
きた。確かに、そのような手段によって圧延能率の向上
が図られるようになったが、しかし、低粘度圧延油、高
粘度油をエマルション化した圧延油の場合のいずれも高
光沢化が十分でなく、また、圧延油の補給時にエマルシ
ョン粒径が変化し、光沢むらや光沢性の低下が生じてい
た。したがって、センジミアミルでニート油を用いて圧
延した際と同様の高光沢度を得ることは依然としてでき
ない。

【０００４】また、普通鋼のブライト材圧延では、比較
的高粘度でかつ乳化し難い平均粒径の大きなエマルショ
ンが使用されているため、圧延油の補給時にステンレス
鋼と同様にエマルション粒径や濃度が不安定となる問題
があった。

【０００５】一方、ステンレス専用圧延機でも近年、構
造が簡易でかつ形状制御機能のよい、圧延ロールが12段
のクラスターミル (ロール径：80〜120mm)、６段のＵＣ
ミルが開発され、600mpm以上の高速圧延が試みられてい
る。そのような高速圧延に用いる圧延油として鉱油系の
ニート油を使用した場合には、冷却性不足および潤滑性
不足から焼付き疵の発生、さらには破断事故時に圧延油
に着火する等の問題があり、エマルション油の使用の検
討が進められている。

【０００６】しかし、エマルション油の場合は前述の問
題の他に、エマルション油の鋼板やロールへの付着の不
均一、および摩耗粉がエマルション中に取り込まれた粘
凋なスカムの部分的付着による油模様が発生する等の問
題があった。また、エマルション油は水中に油滴が乳化
分散した形態であり、エマルション粒径の分布形態によ
り、圧延材の光沢性や圧延時の荷重、焼付き・スリップ
疵の発生に大きく影響を与える。

【０００７】特に、ポンプ循環によりエマルションの粒
径分布が定常値になったエマルション圧延油の使用中
に、濃度調整、液面レベル調整のために新液が補給され
る際には新液のエマルション粒径分布が使用中のエマル
ション圧延油のそれと一致していないと前述の問題を引
き起こすことが多い。

【０００８】すなわち、新液の補給時に補給用の水と圧
延油原液とを別々にタンクに投入すると当然濃度むらが
生じ、またエマルションとなった油粒子も大きい。一
方、予め高濃度あるいは補給濃度のエマルションを作成
した後、それを補給する場合においても、比較的大きな
プレミキシングタンクが必要になり、不経済でもあり、
しかもタンク内の攪拌だけとなり攪拌が十分ではない。
このため、従来は、濃度調整、液面レベル調整のために
新液が補給される際には圧延速度を低下して圧延する
か、あるいは一時的に圧延を中止してエマルション粒径
分布が定常値になるまで圧延機にスプレして循環させる
等の対策を行っていた。特に、光沢性を高めるために細
粒径としたエマルション油では細粒化が安定するのにあ
る程度の時間を要するため、その問題の解決が必要であ
った。

【０００９】なお、特開平４−118101号公報には粒径２
μｍ以下のエマルション圧延油を用いてステンレス鋼板
を圧延する方法が開示されているが、そのようなエマル
ション圧延油の粒径を２μｍとする具体的手段について
は何一つ開示することがない。

【００１０】特開昭60−120799号公報に開示されたエマ
ルション圧延油でも単なる攪拌によってエマルション化
を行っており、油粒径は10〜20μｍと比較的大きく、そ
れに至るまでに時間も要する。

【００１１】特開平５−169103号公報にもエマルション
圧延油の使用例が開示されているが、この場合にもその
調製は単なる攪拌によっている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、前記
の問題点を解決する圧延法、すなわち、エマルション圧
延油を使用する圧延法において、濃度調整、液面レベル
調整のために新液が補給される際においても、高光沢が
要求される鋼板の高速圧延を可能にする圧延法とそれに
用いるエマルション圧延油の供給装置を提供することに
ある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明者は、圧延油エマ
ルションを補給する際のプレミキシング条件について種
々検討した結果、次のような知見を得た。

【００１４】(1) 水中に圧延油原液を添加してエマルシ
ョンとする場合はその攪拌条件での定常状態にエマルシ
ョン粒径が到達するまでの時間が長い。

【００１５】(2) 圧延油原液に予め水を１〜10vol%添加
した後、乳化させた場合が最も細粒径(平均粒径３μｍ
以下) となり、かつその攪拌条件での定常状態にエマル
ション粒径が到達するまでの時間が極めて短い。

【００１６】(3) 圧延油原液に予め加える水の量が10vo
l%を超える高濃度では所定の範囲を越えて粒径が大きく
なる。特に、濃度が40vol%を越えると油中に水粒子が取
り込まれたクリーム状の粒子が水中に分散するようにな
り、粒子の大きさがさらに増す。

【００１７】(4) 50〜60vol%以上では完全に油中水型の
エマルション (クリーム状) となり、これをエマルショ
ンタンクには投入しても所定の粒径にはならない。

【００１８】そこで、さらに圧延油原液に加える水の上
限量と圧延油原液中の乳化剤量との関係および、圧延油
原液に水を素早く溶解させる方法を検討し、次のことが
判明した。

【００１９】(i) 圧延油原液に加える水の上限量は圧延
油原液中の乳化剤配合量を越えると可溶化しなくなり、
白濁して、エマルションとした際に粒径が大きくなる。

【００２０】(ii)圧延油原液に少量の水を可溶させるに
は超音波振動を与えることが簡易的でかつ有効である。

【００２１】以上の知見、基礎的事実を総合して、本発
明を完成するに至ったもので、その要旨とするところ
は、次の通りである。

【００２２】(1) 圧延油原液に予め１〜10vol%の水を加
え、均一に溶解させた後、水中油型エマルションの圧延
油として使用する鋼板圧延法。

【００２３】(2) 前記水中油型エマルションの水中の油
濃度が１〜10vol%である、前記(1) 記載の鋼板圧延法。

【００２４】(3) 前記圧延油原液に加える水の上限量を
該圧延油原液中の乳化剤配合量と同量かまたはそれ以下
とした、前記(1) または(2) 記載の鋼板圧延法。

【００２５】(4) 前記水中油型エマルションの水中の油
の平均粒径が３μｍ以下である、前記(1) ないし(3) の
いずれかに記載の鋼板圧延法。

【００２６】(5) 圧延油原液供給源から計量された量の
圧延油原液を受入れ、該圧延原液に所定量の水を添加・
混合するミキシング部と、得られた水添加圧延油原液と
別途供給される補給水をそれぞれを計量して所定濃度と
なるように補給水と水添加圧延油原液との比率を調整し
て受け入れるエマルション循環使用タンクとから構成さ
れる、鋼板用圧延油の供給装置。

【００２７】(6) 前記ミキシング部に超音波振動装置を
設け、圧延油原液に添加された水を可溶化させる前記
(5) 記載の鋼板用圧延油の供給装置。

【００２８】

【発明の実施の形態】本発明は、その好適実施態様によ
れば、圧延油原液と水からなる水中油型エマルション圧
延油を使用してステンレス鋼板を400mpm以上の高速度で
冷間圧延する際に、濃度調整、液面レベル調整のために
新液が補給されるときにも、高光沢が要求される鋼板の
高速圧延を可能にするエマルション圧延油を使用した鋼
板の圧延法およびそのエマルション圧延油の供給装置で
ある。

【００２９】また、さらに本発明の好適実施態様によれ
ば、水中油型エマルションとして使用する圧延油原液に
予め水を１〜10vol%加え、均一に溶解させた後、水中の
油濃度が１〜10vol%のエマルションとして使用すること
により、濃度調整、液面レベル調整のために新液が補給
される際においても、エマルションの粒径分布の変化が
少なく、優れた光沢度を維持し、かつヒートスクラッチ
およびチャタリング等の潤滑不良を発生させないで鋼板
の圧延を行うことができる。

【００３０】本発明において上述のように水添加量を規
定した理由は次の通りである。

【００３１】すなわち、圧延油原液に予め添加する水の
量が１vol%未満ではエマルション粒径を迅速に定常状態
とする作用がなく原液と変わらない。一方、水の濃度が
10vol%を越えると可溶化しなくなり、白濁してエマルシ
ョンとした際に油中水のクリーム状の粘凋な油粒子とな
り、付着量が増し、光沢性を低下させる。好ましくは、
水添加量は3 〜8 vol ％である。

【００３２】特に、圧延油原液に加える水の上限量を圧
延油原液中の乳化剤配合量と同量以下とすることによ
り、エマルション粒径が定常状態となる時間をさらに短
くすることができる。

【００３３】さらに、平均粒径を３μｍ以下の細粒径と
する際において、圧延油原液に水を予め加え可溶化させ
て補給すれば、エマルションの粒径分布の変動を抑止す
る効果が絶大であり、特に好ましい。

【００３４】エマルション油の原液と水とのプレミキシ
ング比率 (水添加量) とその後にエマルション圧延油と
した際の平均粒径との関係を図１に示す。

【００３５】図示のデータは、水添加後に水中油型エマ
ルションの水中の油濃度を５vol%としたときの定常状態
での油粒子の平均粒径である。

【００３６】本発明において圧延油原液に予め水を一定
量加えるタイミングは特に限定されない。長期間の貯蔵
後も水が分離しない範囲であれば、圧延油を製造する際
に水を添加しておいてもよい。

【００３７】本発明は、その別の面からは、上述の鋼板
の圧延法を実施する場合に使用するエマルション油の供
給装置であって、エマルション油原液をエマルション循
環使用タンクに供給する途中に原液中に少量の水を可溶
化させるミキシング部を設けた後、エマルション濃度を
所定濃度に混合、あるいは補給水との量を調整してエマ
ルション循環使用タンクに供給することを特徴とする鋼
板用圧延油の供給装置である。

【００３８】図２にその概要図を示す。図中、圧延油原
液供給源から計量された量の圧延油原液を受入れ、該圧
延油原液に所定量の水を添加・混合するミキシング部
と、得られた水添加圧延油原液と別途供給される補給水
をそれぞれを計量して所定濃度となるように補給水と水
添加圧延油原液との比率を調整して受け入れるエマルシ
ョン循環使用タンクとから構成される、鋼板用圧延油の
供給装置である。必要により、ミキシング部に適宜超音
波発振器を設け、超音波攪拌を行ってもよい。なお、図
中省略してあるが、エマルションタンク内のエマルショ
ン圧延油は適宜ポンプ、循環路を経て圧延ロールに供給
され、その後、同じエマルションタンクに戻される。

【００３９】この装置を用いて、特に原液中の乳化剤と
水との比率が適量である場合には、超音波振動等の外部
からの簡便な振動付与方法で、配管内に攪拌機等を挿入
することなく水が比較的容易に溶け込むため、バッチ処
理することなく、インラインで効率よく混合できる。

【００４０】本発明はエマルションとして使用する圧延
油について適用するものであり、圧延油原液には元来乳
化剤が添加されており、この乳化剤に少量の水が溶け込
み有用な作用を生み出すものであり、圧延油の原液粘
度、組成に影響されることはなく、広範囲の粘度および
組成の圧延油に適用できる。例えば、ベース油は鉱油、
合成エステル、油脂にかかわらない。粘度は５cSt/40℃
程度の低粘度から、500cSt/40℃程度の高粘度までエマ
ルションとして使用される圧延油の原液であればよい。
したがって酸化価や酸価についても同様に制約されな
い。

【００４１】したがって、圧延される鋼板はステンレス
鋼板に限らず、低炭素鋼板、ハイカーボン材、珪素鋼板
等に適用できる。

【００４２】また、圧延油原液に配合されている乳化剤
については、好ましくは水添加量より多量に配合される
が、その種類には影響されない。つまり、ノニオン系、
アニオン系、カチオン系のいずれでもよい。なお、乳化
剤量が10vol%超の場合においても水の添加量は最大10vo
l%とした。この場合、水が10vol%を越えるとエマルショ
ン粒径が過剰に小さくなり、焼付きやチャタリング等の
潤滑不良を生じるためである。

【００４３】このようにして水添加された圧延油原液
は、次いで水中油型エマルションとするためにさらに水
が加えられるが、そのようなエマルション化は、図２に
示すようにエマルションタンクと圧延ロール（図示せ
ず）との間を適宜ポンプを用いて循環させながら行えば
よいが、その他エマルションタンク内で攪拌機を用いる
ことによって行ってもよい。また、本発明によれば、そ
のようにして得た水中油型エマルションが定常状態に至
るまでの時間は従来60分以上も要していたものが10分以
下にまで大幅に短縮される。そのときの水中油濃度は一
般的には１〜10vol%であればよい。

【００４４】すでに述べたように本発明にかかる鋼板圧
延法の対象鋼種は特に制限されないが、圧延法自体、ま
た圧延油の供給方式についても特に制限されない。例え
ば慣用のものであればよい。

【００４５】

【実施例】次に、実施例により、本発明をさらに詳しく
説明する。

【００４６】(実施例１)本例は、エマルション圧延油の
調製の容易性の比較を示すためのものである。

【００４７】エマルションタンクの容量が200 l 、吐出
量が70 l/minで圧力が７kgf/cm² のポンプで循環供給す
るエマルションの循環装置に表１に示す組成・性状の圧
延油を濃度５vol%として張り込み、ポンプ循環によりエ
マルションの粒径を調整した。

【００４８】循環時間によりエマルションの粒径が小さ
くなる様子を表２に示す。

【００４９】圧延油原液に加える水の量が本発明に示す
１vol%以上で圧延油原液中の乳化剤量以下とした場合に
は５〜20min 、有利には５〜10min でエマルションの平
均粒径が定常値となるのに対して、比較例として示す本
発明から外れる条件では30min 以上の時間が必要であっ
た。

【００５０】

【表１】

【００５１】

【表２】

【００５２】(実施例２)本例はエマルション圧延油補給
時の粒径変化と圧延材の表面性状との関係を示すための
ものである。

【００５３】表２に示すエマルション調整処理を30min
行った後のエマルションを用いて直径が100 mm、表面粗
さがRa 0.13 μｍの材質SKD11 のワークロールとバック
アップロールの直径が350 mmの４Hi圧延機により、厚
さ：3.2 mm、幅：100 mm、長さ：300mのSUS430ステンレ
ス鋼板の熱延後焼鈍酸洗材を、表３に示す圧延条件で９
パスの圧延を実施した。

【００５４】また、図２に示す圧延油供給装置を使用し
て、表４に示すような条件でエマルションの補給、濃度
変更時にも同様の圧延を行い、エマルション粒径の変
化、５min 後の濃度および圧延材の表面性状について評
価した。濃度はエマルションを酸分解してvol%を測定し
た。本例ではなお、圧延油原液に水を少量添加する際に
は定量ポンプを用い、水の溶解は出力１kWで100kHzの超
音波発信器をミキシング部に取り付け、原液補給時間10
秒で行った。

【００５５】

【表３】

【００５６】

【表４】

【００５７】圧延材の表面性状は、表面の鏡面光沢度(J
ISに規定するGs60°で測定) 、目視判定による光沢む
ら、焼付発生の程度を評価し、表５および表６に示し
た。なお、光沢むら、焼付き、チャタマークの発生程度
は表中に次の記号で表示している。

【００５８】(光沢むら) ○：確認できない、□：僅かであり品質上問題ない、
△：顕著で品質不適 (焼付発生の程度) ○：発生なし、□：軽微な発生 (許容範囲内) 、△：著
しい発生 (不良) (チャタマーク) ○：発生なし、□：軽微な発生 (許容範囲内) 、△：著
しい発生 (不良）

【００５９】

【表５】

【００６０】

【表６】

【００６１】本発明の実施例ではエマルションの調製直
後およびエマルションの補給・濃度調整時においてもエ
マルションの粒径が早期に安定し、光沢性が要求される
フェライト系ステンレス鋼板(SUS430)の圧延において、
いずれも光沢度(Gs 60°) が400 以上の光沢度が得ら
れ、かつ高速圧延を行っても焼付や光沢むらの発生がな
いか軽微である。また、エマルション補給時・濃度変更
時に設定濃度になりやすく、補給効率が高い。

【００６２】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、ステンレス鋼板をエマルション油を使用して400mpm
以上の高速度で冷間圧延するに際し、エマルション粒径
調整が短時間に行え、かつ濃度調整、液面レベル調整の
ために新液が補給される際においても、エマルションの
変動が少なく、高光沢が要求される鋼板や高潤滑が必要
な鋼板の高速圧延を安定に行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】エマルション油の原液への水添加量と５vol%の
エマルションとした際の平均粒径との関係を示す図であ
る。

【図２】本発明の圧延油供給装置の一例を示す図であ
る。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧延油原液に予め１〜10vol%の水を加
   え、均一に溶解させた後、水中油型エマルションの圧延
   油として使用する鋼板圧延法。
2. 【請求項２】前記水中油型エマルションの水中の油濃度
   が１〜10vol%である、請求項１記載の鋼板圧延法。
3. 【請求項３】 前記圧延油原液に加える水の上限量を該
   圧延油原液中の乳化剤配合量と同量かまたはそれ以下と
   した、請求項１または２記載の鋼板圧延法。
4. 【請求項４】 前記水中油型エマルションの水中の油の
   平均粒径が３μｍ以下である、請求項１ないし３のいず
   れかに記載の鋼板圧延法。
5. 【請求項５】 圧延油原液供給源から計量された量の圧
   延油原液を受入れ、該圧延原液に所定量の水を添加・混
   合するミキシング部と、得られた水添加圧延油原液と別
   途供給される補給水をそれぞれを計量して所定濃度とな
   るように補給水と水添加圧延油原液との比率を調整して
   受け入れるエマルション循環使用タンクとから構成され
   る、鋼板用圧延油の供給装置。
6. 【請求項６】 前記ミキシング部に超音波振動装置を設
   け、圧延油原液に添加された水を可溶化させる請求項５
   記載の鋼板用圧延油の供給装置。