JPH10314805A

JPH10314805A - アルミニウムの冷間圧延方法

Info

Publication number: JPH10314805A
Application number: JP14462597A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Hosomi; 和弘細見; Hidetoshi Muramatsu; 秀敏村松; Yasushi Funato; 寧船戸
Original assignee: Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Priority date: 1997-05-19
Filing date: 1997-05-19
Publication date: 1998-12-02
Anticipated expiration: 2017-05-19
Also published as: JP3629704B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高速・高圧下圧延を連続かつ安定して行うこ
とができるアルミニウムの冷間圧延方法を提供する。【解決手段】水性エマルション系潤滑油を用いるアル
ミニウムの冷間圧延方法において、被圧延材であるアル
ミニウムと圧延ロールが接触する冷間圧延部分に供給す
る水性エマルション系潤滑油が、油水分離した分離水お
よび分離油について、少なくとも分離油は濾過した後、
前記分離水と混合したものであり、前記冷間圧延部分以
外に使用する水性エマルション系潤滑油が、前記油水分
離前の水性エマルションを濾過したもので、これによ
り、アルミニウムの高速・高圧下圧延を連続かつ安定し
て行うことができるようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウム（ア
ルミニウム合金を含む）の冷間圧延方法、特に、圧延潤
滑性に優れ、かつ安定であり、板面の汚れが軽減でき、
さらに、圧延後のエマルションの油水分離設備、濾過設
備及び油水混合設備が安価で管理が容易であると共に、
安定して循環使用できる水性エマルション系潤滑油を用
いるアルミニウムの冷間圧延方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、アルミニウムの冷間圧延では、
良好な板面を得、圧延後の焼鈍工程において焼鈍残留物
（オイルステイン）の発生を防止するために、２〜５ｍ
ｍ²／ｓの低粘度鉱油が潤滑剤として用いられている。
冷間圧延で低粘度鉱油を用いると、光沢性の良いアルミ
ニウム板材を得ることができるばかりでなく、コスト面
でも有利になる。しかし、高速・高圧下圧延では、圧延
板材や圧延ロールに対する冷却能が劣るため、圧延板材
や圧延ロールの温度上昇が著しく、形状制御が困難とな
ったり、火災発生の危険性も生じたりするという問題が
あった。

【０００３】このような問題を解決するために、アルミ
ニウム用水溶性冷間圧延油が提案されており、当該アル
ミニウム用水溶性冷間圧延油を潤滑剤として用いること
によって、圧延工程において圧延板材や圧延ロールの温
度上昇を充分な程度に抑えることができ、上述したよう
な問題を解決することができる。

【０００４】しかし、これまでの水溶性冷間圧延油は、
乳化剤を用いて形成された水中油滴型エマルションであ
り、この乳化剤が前述のオイルステインの原因になると
いう問題があった。この問題を解決するため、本発明者
は、乳化剤を用いない水溶性冷間圧延油とその冷間圧延
方法を提案している（特開平５−６５４９２号公報、特
開平６−１０８０８３号公報、特開平６−１７０４０９
号公報、特開平６−１７９８８８号公報）。

【０００５】上記水溶性冷間圧延油は、特定のα一オレ
フィン、ポリブテンあるいはポリプロピレンなどを基油
とし、アルコキシアルキルエステルなどを油性添加剤と
したものである。この圧延油は、油（自己乳化性油）と
水とを混合する混合機で高圧水中に圧送され、そこでエ
マルションを形成し、圧延に供される。また、常時圧延
に供するエマルション性状を一定にし、油中のアルミニ
ウム摩耗粉を精密濾過する目的で、圧延後のエマルショ
ンは、油水分離され、圧延油と水はそれぞれ濾過され、
再びエマルションを形成し、循環使用されることにな
る。

【０００６】ここで、圧延後のエマルションを油水分離
する方法としては、遠心分離機による遠心分離や、固定
式繊維膜分離機による静置分離が使用されるが、近年の
板圧延量の急速な延びに起因した高速・高圧下圧延など
による生産性向上及びコスト低減の要求に対応するた
め、油水分離効率に優れ、かつ、安価で管理の容易な油
水分離法の開発が強く望まれている。

【０００７】遠心分離については、精度よく油と水に分
離でき、設置面積も狭くてよいという利点はあるもの
の、装置が高価であるがゆえに上記要請に充分に応える
ものとはいえない。一方、静置式油水分離については、
設備費は安価であるものの、分離効率が悪く、設置面積
を広く取る必要があるという問題がある。このように、
遠心分離、静置式油水分離のいずれも一長一短であり、
上記要請を満足するものとは言い難い。

【０００８】これに対し、固定式繊維膜（ポリエステル
系）分離は遠心分離及び静置式油水分離の両方の利点を
同時に備えており、設備費が比較的安価であることに加
え、分離効率にも優れている。ところが、固定式繊維膜
（ポリエステル系）分離は、エマルション中のアルミニ
ウム摩耗粉によって、目詰まりし易く、分離効率がすぐ
に低下するという問題があった。その対策として、分離
工程の前にカートリッジフィルターを介してアルミニウ
ム摩耗粉を除去することが考えられるが、ランニングコ
ストや管理工数が増える他、それによって分離効率が変
動してしまうなどの問題もあり、従来から知られている
油水分離法を用いたのでは、高速・高圧下圧延などによ
る生産性向上及びコスト低減の要求に充分に対応するこ
とはできないのが現状である。これを解決するため、本
発明者は、連続移動式繊維膜によって油水分離効率を改
善できることを提案している（特願平8-2981748 号）。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
圧延方法は、上記の如く、圧延に供したエマルションの
全量を油水分離し、分離された油および水は全量濾過
し、再び全量を油水混合し圧延に供する方法であるた
め、大規模なシステムとならざるを得ず、設備コスト、
設備スペースの問題を無視すれば優れた方法であるもの
の、イニシャルコスト、ランニングコストあるいはメン
テナンス等に多大な費用を要していた。このため、特
に、近年では設備コストの低減や設備設置の省スペース
化等の要求がますます高まっていた。また、圧延後のエ
マルションの一部を油水分離し、残りのエマルションを
そのまま循環使用する方法も考えられるが、該残りのエ
マルションは精密濾過しないこととなり、圧延で発生す
るアルミニウム摩耗粉等の金属スラッジがエマルション
中に蓄積し、このスラッジが板表面の品質を低下させて
しまうという問題があった。

【００１０】従って、本発明の目的は、冷間圧延部分に
供給される水溶性エマルション系潤滑油の性状は常時安
定で、板面に接触するエマルション中の金属スラッジ濃
度も低濃度で安定とし、さらに、油水混合装置、油水分
離装置及びそれに係る設備コスト並びにランニングコス
トの飛躍的な低減、それら設備の設置スペースの小規模
化を可能とし、高速・高圧下で圧延を連続かつ安定して
行うことができるアルミニウムの冷間圧延方法を提供す
ることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】かかる実情において、本
発明者は、鋭意検討を行った結果、本発明を完成するに
至った。すなわち、本発明は、水性エマルション系潤滑
油を用いるアルミニウムの冷間圧延方法において、被圧
延材であるアルミニウムと圧延ロールが接触する冷間圧
延部分に供給する水性エマルション系潤滑油が、油水分
離した分離水および分離油について、少なくとも分離油
を濾過した後、前記分離水と混合したものであり、前記
冷間圧延部分以外に使用する水性エマルション系潤滑油
が、前記油水分離前の水性エマルションを濾過したもの
であることを特徴とするアルミニウムの冷間圧延方法を
提供するものである。

【００１２】また、本発明に係るアルミニウムの冷間圧
延方法においては、前記冷間圧延部の上方に、前記冷間
圧延部分以外に使用する水性エマルション系潤滑油の前
記冷間圧延部への混入を防止する仕切部を設置すること
を特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明において、被圧延材である
アルミニウムと圧延ロールが接触する冷間圧延部分に供
給する水性エマルション系潤滑油（以下、「潤滑クーラ
ント」といもいう）が、油水分離した分離水および分離
油について、少なくとも分離油を濾過した後、前記分離
水と混合したものである。該水性エマルション系潤滑油
は、乳化剤を含まず、自己乳化性を有する圧延油と水と
を混合してエマルションを形成し得るものであればよ
く、特に、エマルション性状の安定化のため、弱い自己
乳化性を有するものが好ましい。該自己乳化性を有する
圧延油としては、基油及び油性添加剤を含有するもので
あり、基油としては、αオレフィン、ポリプロピレン、
ポリイソブチレン又はポリブテン等が挙げられ、また、
油性添加剤として適切なアルコキシアルキルエステルと
しては、例えば、カプリン酸メトキシエチル、カプリン
酸メトキシエトキシエチル、カプリン酸エトキシエチ
ル、カプリン酸エトキシエトキシエチル、カプリン酸プ
ロポキシエチル、カプリン酸プロポキシエトキシエチ
ル、カプリン酸ブトキシエチル、カプリン酸ブトキシエ
トキシエチル、カプリン酸ぺンチルオキシエチル、カプ
リン酸ぺンチルオキシエトキシエチル、カプリン酸へキ
シルオキシエチル、カプリン酸へキシルオキシエトキシ
エチル、ラウリン酸メトキシエチル、ラウリン酸メトキ
シエトキシエチル、ラウリン酸エトキシエチル、ラウリ
ン酸エトキシエトキシエチル、ラウリン酸プロポキシエ
チル、ラウリン酸プロポキシエトキシエチル、ラウリン
酸ブトキシエチル、ラウリン酸ブトキシエトキシエチ
ル、ラウリン酸ぺンチルオキシエチル、ラウリン酸ぺン
チルオキシエトキシエチル、ラウリン酸へキシルオキシ
エチル、ラウリン酸へキシルオキシエトキシエチル、ミ
リスチン酸メトキシエチル、ミリスチン酸メトキシエト
キシエチル、ミリスチン酸エトキシエチル、ミリスチン
酸エトキシエトキシエチル、ミリスチン酸プロホキシエ
チル、ミリスチン酸プロポキシエトキシエチル、ミリス
チン酸ブトキシエチル、ミリスチン酸ブトキシエトキシ
エチル、ミリスチン酸ぺンチルオキシエチル、ミリスチ
ン酸ぺンチルオキシエトキシエチル、ミリスチン酸へキ
シルオキシエチル、ミリスチン酸へキシルオキシエトキ
シエチル、パルミチン酸メトキシエチル、パルミチン酸
メトキシエトキシエチル、パルミチン酸エトキシエチ
ル、パルミチン酸エトキシエトキシエチル、パルミチン
酸プロポキシエチル、パルミチン酸プロポキシエトキシ
エチル、パルミチン酸ブトキシエチル、パルミチン酸ブ
トキシエトキシエチル、パルミチン酸ぺンチルオキシエ
チル、パルミチン酸ペンチルオキシエトキシエチル、パ
ルミチン酸へキシルオキシエチル、パルミチン酸へキシ
ルオキシエトキシエチル、ステアリン酸メトキシエチ
ル、ステアリン酸メトキシエトキシエチル、ステアリン
酸エトキシエチル、ステアリン酸エトキシエトキシエチ
ル、ステアリン酸プロホキシエチル、ステアリン酸プロ
ポキシエトキシエチル、ステアリン酸ブトキシエチル、
ステアリン酸ブトキシエトキシエチル、ステアリン酸ペ
ンチルオキシエチル、ステアリン酸ぺンチルオキシエト
キシエチル、ステアリン酸へキシルオキシエチル、ステ
アリン酸へキシルオキシエトキシエチル等が挙げられ
る。なお、アルコキシアルキルエステルの酸及びアルコ
ールの炭化水素基は、直鎖炭化水素でも、側鎖を持った
炭化水素でも良い。また、圧延油に含有するアルコキシ
アルキルエステルは、上記のものを単独で用いてもよ
く、これらを組み合わせて用いることもでき、その配合
割合としては、圧延油中、３〜５０重量％とするのが好
ましい。また、圧延油の好ましい例としては、αオレフ
ィン４０〜９５質量％、アルコキシアルキルエステル５
〜２０質量％、残部が精製鉱油；ポリプロピレン、ポリ
イソブチレン及びポリブテンから選ばれる１種以上８０
〜９５質量％、アルコキシアルキルエステル５〜５０質
量％；ポリプロピレン、ポリイソブチレン及びポリブテ
ンから選ばれる１種以上８０〜９５質量％、アルコキシ
アルキルエステル５〜２０質量％、脂肪酸エステル０〜
１０質量％；ポリプロピレン、ポリイソブチレン及びポ
リブテンから選ばれる１種以上５〜９０質量％、αオレ
フィン５〜９０質量％、アルコニシアルキルエステル、
ネオペンチルグリコールエステル及びグリセリン誘導体
から選ばれる１種以上２〜２０質量％等が挙げられる。

【００１４】本発明において、潤滑クーラントのエマル
ション平均粒径は、２０〜９０μmの範囲である。一般
に、アルニミウムの冷間圧延において、エマルションの
粒径は圧延潤滑性及び油水分離性に大きく影響を与え
る。エマルションの粒径が均一で、大きいほどロール表
面又は被圧延材表面でのプレートアウト性（離水展着
性）はよくなり、ロールバイト内（ロールと被圧延材の
接触部内）への圧延油導入量が増加し、圧延潤滑性が向
上する。さらに、ストークスの法則により油水分離性も
向上する。このため、良好な圧延潤滑性と油水分離性を
得るためには、上記範囲の粒径とすることが必要であ
る。エマルションの平均粒径が２０μｍ未満では、油水
分離性及び圧延潤滑性が悪く、プレートアウト性が低下
する。一方、９０μｍを越えると、ロール表面と圧延さ
れるアルミニウム材表面との界面に供給されるエマルシ
ョンのプレートアウト性が不均一となり、部分的にロー
ルバイト内への導入油量が増えるため、不均一にオイル
ピットや焼き付き不良が発生し、板面質が不均一とな
る。

【００１５】また、油分濃度が、潤滑クーラント中、２
〜３０％であり、好ましくは５〜１５％である。油分濃
度が２％未満では、ロールバイト部でプレートアウトさ
れた油量が充分ではなく、油膜切れが発生し易すくな
り、潤滑不良により板面質が悪化する。一方、油分濃度
が３０％を越えると、均一なエマルションを形成し難く
なり、ロールバイト内では不均一な油膜が形成され板面
質が悪化する。

【００１６】上記エマルションの形成方法としては、特
に制限されないが、自己乳化性を有する圧延油は、単純
に水と混合するだけではエマルションとはならないこと
から、混合後に強攪拌等をする必要がある。強攪拌はホ
モミキサーなどで行うことができるが、特開平６−１７
０４０９号公報に記載されている図２に示すような混合
機を用い、ノズル直前で水に油を圧入するような形態で
混合することが、均一なエマルションを形成し、かつ、
これを供給できることからも好ましい。

【００１７】本発明の圧延油供給システムの基本概念図
を図１に示す。図１に示すシステムによれば、圧延に供
された潤滑クーラントは、ロールスタンド４の下方の捕
集槽１０内に流入し、ここから水性エマルション槽８に
送られる。次に水性エマルション槽内のエマルションの
一部が送り導管１１により油水分離装置１に送られ、こ
こで油水分離される。そして、分離された分離油は、濾
過器２ａにより、分離水は必要であれば、濾過器２ｂで
それぞれ精密濾過された後、混合機３で混合されること
によって、乳化剤を含まない平均粒径が２０〜９０μｍ
のエマルションが再生される。再生された潤滑クーラン
トは、再び圧延に供され、循環使用されることになる。
一方、冷間圧延部分以外に使用する水性エマルション系
潤滑油（以下、「冷却クーラント」ともいう）は水性エ
マルション層内のエマルションの他の一部として取り出
し、送り導管１２によりエマルション濾過器９へ送ら
れ、主に金属スラッジ等を濾過した後、ロールバイト部
以外のロールに供給される。

【００１８】本発明においては、上記の如く、冷却クー
ラントにより、ロールバイト部以外のロールを冷却する
が、このようにしたのは、圧延速度と圧下率の上昇に対
応するためである。すなわち、圧延速度が速いほど単位
時間当たりの発熱量が多くなる。また、発熱は主に加工
熱によるところが大きいため、当然圧下率が高いほど発
熱量が多くなる。このように、ロール温度が上昇し、板
の形状制御が困難となることを防止するためである。

【００１９】上記冷却クーラントとしては、潤滑クーラ
ントと同種の水系であればよいが、潤滑クーラントと同
じ性状のエマルションが好ましい。また、冷却クーラン
トの油分濃度としては、潤滑クーラントの油分濃度以下
とすることが好ましい。また、冷却クーラントの供給量
としては、特に制限されず、ロールの発熱程度に合わせ
て適宜選択すればよいが、通常、潤滑クーラントの供給
量の２倍〜１５倍の範囲で使用される。

【００２０】本発明においては、冷間圧延部への冷却ク
ーラントの混入を防止する必要がある。かかる混入防止
方法としては、特に制限されないが、例えば、図３に示
すように、前記冷間圧延部２５の上方、好ましくは上側
バックアップロール２２の下方近傍に、仕切板２４を設
置することが好ましい。冷却クーラントの混入を防止し
ないと、図４に示すように、冷却クーラントがバックア
ップロール２２に供給された後、落下し、潤滑クーラン
トの供給を妨げたり、或いは、板面２３に落下した冷却
クーラントがロールバイト部に進入し、潤滑クーラント
の性状を不均一にし、その結果、ロールバイト内への油
の導入が妨げられ、圧延潤滑性に悪影響を及ぼす他、板
面質が不均一となる。

【００２１】上記仕切板２４の構造としては、冷間圧延
部への冷却クーラントの混入を防止する構造であれば、
特に制限されず、例えば、仕切板で捕集された冷却クー
ラントは仕切板の幅方向に流れるようにし、仕切板縁２
４ａよりも外側でロールスタンド下へ流れるようにし、
仕切板の入り側の上面は、冷却クーラントに接触しない
ようにすればよい。また、仕切板２４はバックアップロ
ール２２又はワークロール２１に接触させた方が好まし
いが、ロールに傷が入る場合は極少し隙間を開けてもよ
い。また、仕切板の設置位置は、潤滑クーラント供給部
の上方であれば、如何なるところでもよい。

【００２２】本発明において、前記潤滑クーラントは上
述の如く、冷間圧延部に供給後、油水分離装置により、
油水分離処理される。該油水分離方法としては、特に制
限されず、遠心分離法、静置分離法、繊維膜分離法等が
挙げられ、これらの単独使用又は複合して用いてもよ
い。

【００２３】次いで、油水分離された分離油は、濾過装
置により精密濾過される。濾過方法としては珪藻白土に
よる濾過方法が好ましい。これにより、カートリッジフ
ィルターではすぐに目詰まりするような１μm 径のアル
ミパウダーを白土の活性により吸着除去できる。濾過後
の分離油中の水分量としては、少ないほど好ましいが、
実用上、油中水分量は１０００ｐｐｍ以下とすることが
好ましい。

【００２４】一方、冷却クーラントは、油水分離前の水
性エマルションを濾過した後、ロールの冷却等に用いら
れる。該濾過はエマルションの状態で濾過するため、珪
藻土濾過とすることが好ましい。これにより数μm のア
ルミパウダーは除去できる。珪藻白土による濾過方法と
すると、白土は水分を吸着してしまい、すぐに目詰まり
を起こし使用できない。

【００２５】本発明においては、上記システムを採用し
たことにより、潤滑クーラント中のアルミパウダー量を
極力少なくし、且つ冷却クーラント中に比較的多くのア
ルミパウダー等があっても、仕切板によって、これら金
属スラッジがアルミニウムの板面に接触することがなく
なる。したがって、圧延後の板表面の品質を向上させる
ことができる。また、潤滑クーラントの性状は常時安定
で、金属スラッジ濃度も低濃度で安定なため、圧延後の
クーラント全量を油水分離して、濾過、油水混合する必
要がなくなり、油水混合装置、油水分離装置及びそれに
係る設備コスト並びにランニングコストの飛躍的な低
減、それら設備の設置スペースの小規模化を可能とし、
高速・高圧下で圧延を連続かつ安定して行うことができ
る

【００２６】また、本発明においては、前記潤滑クーラ
ントを油水分離装置で分離された分離水も精密濾過する
ことが好ましい。また、図１に示す濾過装置２ａ、２ｂ
の設置位置は、これに限定されず、分離油槽７及び分離
水槽６の下流側にそれぞれ設置する形態でもよい。さら
に、分離油槽７及び分離水槽６において、それぞれ循環
濾過してもよい。

【００２７】また、図１に示す分離油槽７及び分離水槽
６には、新油及び新水を補給する導入管を設け、適宜こ
れらを補給し、次いで混合装置で混合し、その後供給す
る形態としてもよい。また、バックアップロールに供給
される冷却クーラントには、冷間圧延部に供給される潤
滑クーラントの一部が混入してもかまわない。

【００２８】また、上記循環システムで圧延を繰り返し
た場合、冷却クーラント中の金属スラッジが増加し、板
面には悪影響を及ぼさないが、ロール類を汚す可能性が
でてくる。この場合、定期的又は連続的にパーシャルダ
ンプアウトを実施するのが好ましい。

【００２９】

【実施例】次に、実施例を挙げて本発明を更に具体的に
説明するが、これは単に例示であって本発明を制限する
ものではない。

【００３０】下記供試圧延油を調製し、潤滑クーラント
及び冷却クーラントの油分濃度、エマルション平均粒径
及び潤滑クーラントと冷却クーラント間の仕切板の有無
が圧延潤滑性、板表面品質に及ぼす影響について評価し
た。実験条件及び評価条件を以下に示す。

【００３１】(1) 供試圧延油自己乳化性を有する圧延油として、炭素数１４のαオレ
フィン９０質量％、油性添加剤として、ミリスチン酸ブ
トキシエチル１０質量％からなる圧延油を用いた。 (2) エマルションの形成図２に示した混合機を用いて、１５％エマルションを形
成した。また、圧延に供するエマルションの平均粒径
は、圧入する油の圧力とノズルの変更によって、１５〜
１００μｍに変化させた。エマルション平均粒径はレー
ザー式回折式粒度分布測定装置（堀場製作所社製ＬＡ７
００）で測定した。 (3) 油分濃度条件油分濃度は、図２に示した混合機で圧入する圧延油の流
量変更によって、１〜３５％まで変化させた。

【００３２】(4) 圧延潤滑性評価条件被圧延材として、JIS5052 アルミニウム合金材（板厚
２. ０mm、板幅４０mm、板長さ４５０mm）を用いて、ロ
ール径１５５mm、ロール温度５０℃、ロール表面粗さＲ
ａ０．４μｍのロールを有する圧延機で、圧延速度７０
ｍ／分、圧下率５０％で圧延した。潤滑クーラント流量
は、４Ｌ／分（上下含む）、冷却クーラント流量は、４
〜２０Ｌ／分（上下含む）とした。圧延時の圧延潤滑性
は、ロードセルにて測定した圧延荷重、板表面へ転写し
たロール表面の１００mm間隔の刻印痕から測定した先進
率および圧延前後の板厚、ロール径からBland&Ford式よ
り求めた摩擦係数にて評価した。その良否は、摩擦係数
が０．２以下を合格とし、０．２を越えると問題有りと
した。なお先進率は次式(1) 式より求めた。先進率（％）＝（Ｌ₂−Ｌ₁）×１００／Ｌ₁ (1) Ｌ₁：ロール表面の刻印痕間長さ（mm）Ｌ₂：圧延後の板表面上の刻印痕間の長さ（mm）また、板面質は、板の幅方向３ケ所からサンプリング
し、その面を電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて２００倍で観察
した。３ケ所とも板面質（オイルピット）が同じの場合
をＡ、やや不均一の場合であるが製品に問題がないレベ
ルをＢ、不均一で製品に問題がある場合をＣとした。

【００３３】(5) 光沢度変動：板面の光沢度を板幅方向
および圧延方向の各３０ケ所について測定し、その光沢
度変動＝（標準偏差／平均値）×１００（％）を算出し
た。測定方法は、JIS Z 8741（鏡面光沢度測定方法）に
準拠した。

【００３４】実施例１〜６、比較例１〜７（潤滑クーラントと冷却クーラントの流量が同じ場合）
潤滑クーラントと冷却クーラントの流量が同じ場合につ
いて、エマルション平均粒径おおび油分濃度の影響を評
価した。結果を表１に示した。表１より、冷却クーラン
トの油分濃度を０、すなわち水にした場合、やや摩擦係
数が高くなる傾向にある（実施例２）。これは冷却クー
ラントが、潤滑クーラントを阻害あるいは薄めたためと
考えられる。しかし、問題ないレベルである。これによ
り、冷却クーラントの油分濃度は、潤滑クーラントの油
分濃度よりも低濃度であっても問題ないことがわかる。
また、油分濃度の増加とともに摩擦係数は低くなる傾向
があり、油分濃度が２〜３０％の範囲では、摩擦係数、
板面質とも問題ないレベルである（実施例２〜４）。ま
た、エマルション平均粒径が大きくなるほど、摩擦係数
は減少する傾向がある（実施例３〜６）。これは、エマ
ルション粒径が大きいほど、プレートアウト性が良くな
り、ロールバイト内へ導入される圧延油量が多くなるた
めである。これにより、エマルション平均粒径は２０〜
９０μｍの範囲では、摩擦係数は０．２以下、板面質は
全てＡ、Ｂであり、また、表面光沢度の変動が１５％以
下と全く問題ないレベルである。

【００３５】一方、冷却クーラントが潤滑クーラントと
同じであっても、エマルションの平均粒径が２０μｍ未
満になると急激に摩擦係数は高くなることがわかる（比
較例１）。冷却クーラントが水の場合、エマルション平
均粒径が２０μm 未満であると、さらに摩擦係数は高く
なり、一部焼き付きが見られ、板面質は悪化し、表面光
沢度の変動も１５％を越えた（比較例２）。油分濃度を
３５％にすると、摩擦係数はやや低減するが、面質が悪
化することがわかる（比較例３及び５）。これは、表面
光沢度の変動が１５％以上となっていることから、不均
一なエマルションのため、板面のオイルピットの形成が
不均一になったと考えられる。油分濃度が２％未満の場
合、摩擦係数は非常に高くなり、面質も悪化することが
わかる（比較例４及び６）。これはロールバイト内への
導入油量が不足し、潤滑不足のためである。この場合
の、潤滑不足気味の部分とそうでない部分とに表面光沢
差が生じていることがわかる。エマルション平均粒径が
９０μm を越えると、摩擦係数はやや低くなるが板面質
が悪化することがわかる（比較例７）。

【００３６】

【表１】

【００３７】以上の結果から、潤滑クーラントと冷却ク
ーラントの流量が同じ場合、潤滑クーラントの油分濃度
が２〜３０％、エマルション平均粒径が２０〜９０μm
の範囲にあれば、冷却クーラントの油分濃度が潤滑クー
ラントの油分濃度よりも低くても、圧延潤滑性および板
面質に悪影響を及ぼさないことがわかる。

【００３８】実施例７〜１１、比較例８〜１４（冷却クーラント流量が潤滑クーラントよりも多い場
合）冷却クーラント流量が潤滑クーラントよりも多い場
合について、冷却クーラントと潤滑クーラントとの間の
仕切板の有無を評価した。結果を表２に示す。冷却クー
ラントの流量が潤滑クーラント流量より多い場合でも、
仕切板があれば、摩擦係数は０．１１〜０．１３の範囲
で低く、板面質も良好であり、光沢度の変動も１５％以
下で良好である（実施例７〜１１）。実施例８について
は、油分濃度が低いため、ロールバイト内への導入油量
が少なくなり、板面質がやや悪化しているが、これでも
問題ないレベルである。

【００３９】比較例８〜１４ではエマルション平均粒径
に関わらず、冷却クーラントの流量が潤滑クーラントの
流量よりも多く、且つ、冷却クーラントのエマルション
油分濃度が、潤滑クーラントの油分濃度よりも低い場合
であっても、仕切板がなければ、全て摩擦係数は０．２
以上となり、板面質はＣクラスとなり、表面光沢度の変
動も１５％を越え、問題レベルになっていることがわか
る。これは、仕切板がないため、冷却クーラントがロー
ルバイトバイト部での潤滑クーラントを阻害し、ロール
バイト内への導入油量を不均一にしたためと考えられ
る。以上の結果より、冷却クーラントの油分濃度が潤滑
クーラントの該濃度よりも低く、かつ、冷却クーラント
の流量が潤滑クーラントよりも多い場合、仕切板がなけ
ればならないことが明らかである。

【００４０】

【表２】

【００４１】実施例１２、比較例１５（連続循環試験による仕切板効果の確認）図１に示した
システムを用い、仕切板の有無について、クーラントを
連続使用し、潤滑クーラントおよび冷却クーラントのエ
マルション平均粒径、油分濃度、各クーラント中のアル
ミパウダー量及び圧延時の摩擦係数、圧延後の板面質、
板面に付着したアルミパウダー量を求めた。実験条件を
下記に示し、その結果を実施例１２は表３に、比較例１
５は表４に示した。なお、クーラント中アルミパウダー
量の測定は、１００mlのクーラントに２０mlの王水を加
え、８０℃に加熱した後、水層側のアルミニウムを原子
吸光分光分析にて定量した。また、板表面のアルミパウ
ダ量は、圧延後の板表面（０．０５m²）について、エタ
ノールを浸した脱脂綿で拭き取り、その脱脂綿に付着し
たアルミパウダーを王水にて溶解し、原子吸光分光分析
により定量した。

【００４２】＜連続循環試験条件＞圧延条件圧延材；JIS5082 アルミニウム合金、2.5mm(t)、100m
m(W)コイル(15 本) ロール径１５５ｍｍ、ロール表面粗さ０．４μｍ圧下率５０％、圧延速度３５ｍ／分圧延油：基油αオレフィン９５％、油性添加剤ミリス
チン酸メトキシエトキシエチル５％エマルション：油分濃度１０％、温度３０°Ｃ、潤滑クーラント；図２に示す混合機にて、油圧力8kg/
cm²、油流量0.4 L/分、水圧力3kg/cm²および水流量3.
6L/ 分とし、スプレーノズル（共立合金社製KSS0450 ）
を介してエマルションを作製した。冷却クーラント；エマルション槽からポンプにて、20
L/分の流量で供給油水分離条件遠心分離装置；αラバル社製ＷＳＰＸ３０３−７１型条件；遠心力１０００Ｇ、入り側流量；4L/ 分濾過装置：三菱化工機社製シュナイダーフィルタープレコート更新時期；４kg/cm² 白土；ガレオンアースＶ２Ｒ、珪藻土；中央シリカ＃
６００Ｓ助剤；珪藻土：白土を６：４の割合で混合濾過流量；２Ｌ／分

【００４３】表３から明らかなように、仕切板がある場
合、コイル本数が増加しても、潤滑クーラントのエマル
ションの平均粒径および油分濃度は、それぞれ２９〜３
０μm 、９．８〜１０．３％と極めて安定している。ま
た、潤滑クーラント中のアルミパウダー量も１ppm 以下
であり、極めて良好である。これは、潤滑クーラント用
に油水分離を行い、分離した油については珪藻白土でア
ルミパウダーを除去しており、また、分離された水につ
いてはカートリッジフィルタ（１μm 径）でアルミパウ
ダーを除去し、それらを再び油水混合装置でエマルショ
ンを形成するためである。冷却クーラントについては、
循環回数の増加と共にエマルションタンクで油分が浮上
し始め、コイル本数すなわち時間とともに油分濃度は低
下してくる。また、油分の浮上は、粒径の大きいものか
ら浮上するため、時間とともに、エマルションの平均粒
径は小さくなる傾向がある。また、冷却クーラント中の
アルミパウダー量は、コイル本数とともに増加する傾向
がある。これは、冷却クーラントは珪藻土濾過のみのた
め、１μm 以下のようなアルミ粉は除去できず、蓄積す
るからである。このように、連続圧延した場合のエマル
ション性状変化に対して、仕切り板があると圧延時の摩
擦係数および板面質には全く悪影響を及ぼさないことが
わかる。さらに、板面アルミパウダー量も、全て１０mg
/m²以下であり、非常にきれいな板であることがわか
る。

【００４４】一方、表４から明らかなように、エマルシ
ョンの性状変化およびアルミパウダーの蓄積状態は実施
例とほぼ同じであるが、仕切板がないと、２コイル圧延
後から、摩擦係数が上がりはじめ、板面質に悪影響を及
ぼすようになる。さらに、板面のアルミパウダー量につ
いては、コイル数とともに増加し、特に１０コイル圧延
後から１５mg/m²を越えるようになり、板面は非常に汚
れるようになる。以上の結果より、仕切板を設ければ、
圧延後のエマルションの一部について、油水分離し、分
離水および分離油についてそれぞれ濾過した後、そのエ
マルションを再び潤滑クーラントとして用い、油水分離
しない残りのエマルションについては冷却クーラントと
して、再び冷間圧延に供することにより、連続的に圧延
が可能である。

【００４５】

【表３】

【００４６】

【表４】

【００４７】

【発明の効果】以上のように、本発明のアルミニウムの
冷間圧延方法によれば、油水混合装置、油水分離装置お
よびそれに係わる設備コスト並びにランニングコストの
飛躍的低減およびそれら設備の設置スペースの小規模化
が可能となり、アルミニウムの冷間圧延が高速・高圧下
で連続かつ安定に行うことができ、板面の表面光沢が均
一でかつ板面に付着するアルミニウム摩耗粉等の汚れが
少ない板を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るアルミニウムの冷間圧延方法を実
施する装置の機能構成を示すブロック図である。

【図２】本発明に係るアルミニウムの冷間圧延方法に使
用するのに好適な油水混合機の構成を示す断面図であ
る。

【図３】潤滑クーラント及び冷却クーラントを上ロール
に供給する概念図である。

【図４】図３において、仕切板を設置した場合である。

【符号の説明】

１分離槽２ａ、２ｂ濾過装置３混合機４ロールスタンド５ノズル６水槽７油槽１１潤滑クーラント送り導管１２冷却クーラント送り導管２１ワークロール２２バックアップロール２３非圧延材２４仕切板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩ // Ｃ１０Ｎ 40:24

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水性エマルション系潤滑油を用いるアル
ミニウムの冷間圧延方法において、被圧延材であるアル
ミニウムと圧延ロールが接触する冷間圧延部分に供給す
る水性エマルション系潤滑油が、油水分離した分離水お
よび分離油について、少なくとも分離油は濾過した後、
前記分離水と混合したものであり、前記冷間圧延部分以
外に使用する水性エマルション系潤滑油が、前記油水分
離前の水性エマルションを濾過したものであることを特
徴とするアルミニウムの冷間圧延方法。
【請求項２】前記被圧延材であるアルミニウムと圧延
ロールが接触する冷間圧延部分に供給する水性エマルシ
ョン系潤滑油が、乳化剤を含まず、自己乳化性を有する
圧延油と水とを混合することによって形成される、油分
濃度が２〜３０％、エマルション平均粒径が２０〜９０
μm のエマルションであることを特徴とする請求項１記
載のアルミニウムの冷間圧延方法。
【請求項３】前記冷間圧延部分以外に使用する水性エ
マルション系潤滑油の油分濃度が、前記被圧延材である
アルミニウムと圧延ロールが接触する冷間圧延部分に供
給する水性エマルション系潤滑油の油分濃度以下である
ことを特徴とする請求項１又は２記載のアルミニウムの
冷間圧延方法。
【請求項４】前記冷間圧延部の上方に、前記冷間圧延
部分以外に使用する水性エマルション系潤滑油の前記冷
間圧延部への混入を防止する仕切部を設置することを特
徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載のアルミニウ
ム冷間圧延方法。