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技術 金属帯の冷間圧延方法

出願人 住友金属工業株式会社
発明者 松本圭司山本秀男
出願日 1995年3月3日 (25年8ヶ月経過) 出願番号 1995-044422
公開日 1996年9月17日 (24年2ヶ月経過) 公開番号 1996-238517
状態 未査定
技術分野 圧延機に特に連結された素材の表面処理装置
主要キーワード ロータリーコネクタ パイプヒーター 入側直近 水切り効果 油焼け コイル側面 圧延油成分 焼け焦げ
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1996年9月17日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

目的

油焼けが発生しない金属帯冷間圧延方法を提供する。

構成

冷間圧延終了後巻き取り迄の間の金属帯に、 120℃以上に加熱したロールを押し当て、金属帯表面に付着した圧延油中の水分を除去する冷間圧延方法。

効果

巻き取ったコイル内に圧延油中の水分を取り込まず、かつコイル温度の上昇を抑制することで、油焼けのない金属帯を製造することができる。

概要

背景

金属帯冷間圧延では、一般に水を含有する圧延油が用いられており、圧延機の入側において、ロールおよび金属帯表面に向けてスプレー塗布される。この圧延油はロールや金属帯の冷却も兼ねて大量に塗布するため、圧延機出側にも回り込み、圧延後の金属帯表面に付着したままコイルとして巻き取られる。巻き取られたコイルは次工程に移るまでの間放置されるが、この間に金属帯表面に付着した圧延油中の水分や酸素が油の存在下で金属と反応し、金属帯表面に一般に油焼けと称される疵が発生する。この油焼けとは、油が焼け焦げたような茶褐色の錆であり、コイル温度が高いほど発生し易い。油焼けが発生するとコイルは洗浄工程へと回されるためコスト高を招く。

この油焼けを防止する方法として、まず圧延油組成の改善が種々講じられている。例えば、特開昭46-20802号公報では圧延油成分中に金属帯表面に吸着しやすい防錆添加剤と呼ばれる化合物を添加しており、これが優先的に金属帯表面に付着することによって水分と金属帯表面との反応を防ぐ対策が示されている。

しかし、防錆添加剤は潤滑性が乏しい上に、潤滑性向上のため添加される他の添加剤が金属帯へ吸着するのを妨げるため、防錆添加剤を多量に添加することができず、油焼きを完全に防止することは難しい。このように圧延油の組成面での対策には限界がある。

これに対し、金属帯に付着した圧延油自体を除去して油焼けを防止する対策も種々講じられており、一般的なものは圧延機出側においてゴム製のワイパーやゴム製或いは金属製のピンチロールで挟んで、圧延油を絞り取るなどの方法がある。また、特開昭64-44207号公報ではピンチロールの表面を不織布や繊維にして軸心よりロール表面に付着した圧延油を吸い、金属帯表面の圧延油を除去する装置が開示されている。

しかし、この装置を用いた場合は鉄粉を含んだ圧延油を吸い込むためロール表面が目詰まりを起こし、この度に逆洗い等の洗浄をする必要がある。また板破断等でロール表面に傷ができるとその部分からは吸液されず、圧延油が金属帯表面に部分的に残り油焼けが発生する。

さらに、特開昭56-84103号公報では最終圧延ロール巻取リール間で鋼帯表面を加熱し気体を吹き付けて圧延油を除去する方法が示されている。しかしこの方法では、後述するが、鋼帯表面の油分が除去されるため水分が鋼帯に吸着され易くなるため、また、鋼帯温度が上昇することによって反応が進み易くなるため、水分の除去が不十分な場合には著しい油焼けを生じる。

概要

油焼けが発生しない金属帯の冷間圧延方法を提供する。

冷間圧延終了後巻き取り迄の間の金属帯に、 120℃以上に加熱したロールを押し当て、金属帯表面に付着した圧延油中の水分を除去する冷間圧延方法。

巻き取ったコイル内に圧延油中の水分を取り込まず、かつコイル温度の上昇を抑制することで、油焼けのない金属帯を製造することができる。

目的

本発明の目的は、油焼けが発生しない金属帯の冷間圧延方法を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

冷間圧延終了後巻き取り迄の間の金属帯に、 120℃以上に加熱したロールを押し当て、金属帯表面に付着した圧延油中の水分を除去することを特徴とする金属帯の冷間圧延方法

技術分野

0001

本発明は、金属帯冷間圧延方法に関する。

背景技術

0002

金属帯の冷間圧延では、一般に水を含有する圧延油が用いられており、圧延機の入側において、ロールおよび金属帯表面に向けてスプレー塗布される。この圧延油はロールや金属帯の冷却も兼ねて大量に塗布するため、圧延機出側にも回り込み、圧延後の金属帯表面に付着したままコイルとして巻き取られる。巻き取られたコイルは次工程に移るまでの間放置されるが、この間に金属帯表面に付着した圧延油中の水分や酸素が油の存在下で金属と反応し、金属帯表面に一般に油焼けと称される疵が発生する。この油焼けとは、油が焼け焦げたような茶褐色の錆であり、コイル温度が高いほど発生し易い。油焼けが発生するとコイルは洗浄工程へと回されるためコスト高を招く。

0003

この油焼けを防止する方法として、まず圧延油組成の改善が種々講じられている。例えば、特開昭46-20802号公報では圧延油成分中に金属帯表面に吸着しやすい防錆添加剤と呼ばれる化合物を添加しており、これが優先的に金属帯表面に付着することによって水分と金属帯表面との反応を防ぐ対策が示されている。

0004

しかし、防錆添加剤は潤滑性が乏しい上に、潤滑性向上のため添加される他の添加剤が金属帯へ吸着するのを妨げるため、防錆添加剤を多量に添加することができず、油焼きを完全に防止することは難しい。このように圧延油の組成面での対策には限界がある。

0005

これに対し、金属帯に付着した圧延油自体を除去して油焼けを防止する対策も種々講じられており、一般的なものは圧延機出側においてゴム製のワイパーやゴム製或いは金属製のピンチロールで挟んで、圧延油を絞り取るなどの方法がある。また、特開昭64-44207号公報ではピンチロールの表面を不織布や繊維にして軸心よりロール表面に付着した圧延油を吸い、金属帯表面の圧延油を除去する装置が開示されている。

0006

しかし、この装置を用いた場合は鉄粉を含んだ圧延油を吸い込むためロール表面が目詰まりを起こし、この度に逆洗い等の洗浄をする必要がある。また板破断等でロール表面に傷ができるとその部分からは吸液されず、圧延油が金属帯表面に部分的に残り油焼けが発生する。

0007

さらに、特開昭56-84103号公報では最終圧延ロール巻取リール間で鋼帯表面を加熱し気体を吹き付けて圧延油を除去する方法が示されている。しかしこの方法では、後述するが、鋼帯表面の油分が除去されるため水分が鋼帯に吸着され易くなるため、また、鋼帯温度が上昇することによって反応が進み易くなるため、水分の除去が不十分な場合には著しい油焼けを生じる。

発明が解決しようとする課題

0008

本発明の目的は、油焼けが発生しない金属帯の冷間圧延方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

0009

本発明者らは、金属帯表面への圧延油の付着状況と油焼けの発生原因との関連につきさらに詳細に検討した結果、下記の知見を得、本発明を完成させた。

0010

水を含有する圧延油を用いた冷間圧延において、圧延部では圧延油中の油分のみが金属帯およびロール表面に付着して油膜を形成し潤滑する。したがって、圧延直後の金属帯表面には薄い油膜が存在し、この上に余剰の圧延油が付着している。

0011

コイルとして巻き取られた金属帯表面は油膜で覆われているため水分ははじかれて容易に金属帯表面に吸着されないが、圧延油組成中の極性基乳化剤水分子引き付け易いため水分子を油膜中に溶存させる。この油膜中に溶存する水分子が金属帯表面に吸着し油焼けが発生する。

0012

さらに、金属帯表面の油膜が薄いほど水分が金属帯表面に到達し易いため油焼けになり易い。また、水分が存在する状況下では金属帯温度が高いほど油焼けが発生し易い。

0013

したがい、コイルとして巻き取られた金属帯の温度を高めることなく、その表面に付着する水分をできるだけ低減することで、金属帯表面の油焼けを防止ができる。

0014

ここに本発明の要旨は、冷間圧延終了後巻き取り迄の間の金属帯に、 120℃以上に加熱したロールを押し当て、金属帯表面に付着した圧延油中の水分を除去する冷間圧延方法である。

0015

本発明で言う冷間圧延とは、一般的に言われる冷間圧延のみでなく、金属帯の降伏点伸びを除去するために行う調質圧延等の冷間圧延も含んでおり、水を含有する圧延油を用いる金属帯の圧延を冷間で行う場合に適用することができる。

0016

また、水を含有する圧延油とは、油を水中に乳化させたエマルション圧延油ソリュブル圧延油、油中に水を数%から数十%乳化させた圧延油、水に溶かした水溶液タイプのソリューション圧延油や、水と油を配管の途中で強制的に混合するウォーターインジェクション方式で塗布する圧延油等が挙げられる。

0017

本発明方法では、圧延機出側でコイルに巻き取られる前の金属帯に加熱したロールを押し当てる。この方法により、圧延油中の水分は油に比べ粘性が低いため後方へしごかれてロールの接触部へ引き込まれない水切り効果と共に、金属帯表面に付着している圧延油中の水分を蒸発させて除去することによって、巻き取られたコイル内に水分を取り込むことを防止できる。そのため、圧延油中の水分が金属帯と反応して発生する油焼けを防止することができる。

0018

また、金属帯を加熱し昇温して水分を除去する特開昭56-84103号公報に開示された技術では、金属帯の温度が上昇するため、若干量の水分が残存した場合著しい油焼けを生じることがある。しかし、本発明は加熱したロールを金属帯表面に押し当てる方法であり、金属帯が加熱手段と接する時間が短いこと、さらに、金属帯表面と加熱ロールとの間に介在する油膜が伝熱抵抗となり、金属帯の温度を上昇させることなく金属帯表面に付着している圧延油の温度を上昇させて水分を優先的に蒸発させることができる。

0019

さらに、特開昭64-44207号公報に開示されたような圧延機出側で圧延油を吸液して油焼けを防止する技術では、水分と共に油分も吸い取るため金属帯表面の油膜厚さが薄くなるため、少量の水分しか残存しない場合でも油焼けが発生しやすい。しかし、本発明の方法では水分のみを蒸発させるため油膜は十分に存在し、万一水分が残存した場合でも金属帯表面に十分な厚さの油膜が形成されているため油焼けを生じ難い。

0020

本発明では、金属帯を加熱するロールを設ける位置を、冷間圧延終了後巻き取り迄の間とする。これは、冷間圧延時の冷却性を確保するために水を含有する圧延油が用いられており、冷間圧延時に水分を低減するという圧延油組成の変更を行うと冷却性が低下するという問題がある。一方、巻き取られたコイルは次工程に供されるまで保管されるが、その間に油焼けが発生するため巻き取られる前に圧延油中の水分を低減させておく必要がある。したがって、加熱するロールを設ける位置を、冷間圧延終了後巻き取り迄の間とする。

0021

なお、冷間圧延終了後とは、タンデム式圧延機を用いる場合は最終圧延ロールの圧延を行った後のことであり、可逆式圧延機の場合は最終の圧延パスを行った後のことである。また、巻き取り迄とは、冷間圧延後の金属帯を巻取リールに巻き取る前迄のことである。

0022

本発明の冷間圧延終了後巻き取り迄の間で金属帯に押し当てるロールの加熱温度は 120℃以上とする。加熱温度が 120℃未満と低い場合は、圧延速度を遅くしても水分を完全に蒸発することが難しい。一方、加熱温度が高いほど水分を蒸発させ易いが、温度が高すぎるとロールに付着した油分が熱で変質し、これが金属帯に付着すると油汚れとなる。さらに、高温ではロールに付着した油が着火する恐れがある。そのため、加熱温度は 300℃以下であることが好ましい。但し、より耐熱性に優れる油を用いて上記の問題が解決できる場合はこの限りでない。

0023

また、ロールの加熱温度が高いと、金属表面に形成された油膜が介在しても伝熱により金属帯の温度が上昇して巻き取られたコイルの温度が高くなり、水分がわずかに残った場合は油焼けが発生し易くなるという問題もある。

0024

本発明に用いるロールの材質としては、ロールが加熱されるため熱伝導の良いものや熱容量の大きなものが好ましく、工具鋼、鋼、ステンレス鋼等の金属材料とするのが好ましい。

0025

また、本発明に用いるロールの金属帯への押し付け力は、金属帯が塑性変形しない程度の圧力でかつ金属帯が振動しない程度でなければならない。

0026

次に、本発明方法を具体例を挙げて説明する。

0027

図1図4は、本発明における加熱ロールの配置方法の例を示す側面図である。図1では、ワークロール3とバックアップロール4からなる圧延機で冷間圧延を行った後、巻取リール5の間の金属帯2の上下面に、金属帯2を上下から挟むように上下1ケずつ加熱ロール1を押し当てる。これにより、ロールによる水切り効果と共に加熱により水分が蒸発し、圧延油中の水分の除去ができる。

0028

また、図2では金属帯2の進行方向に位置をずらして上下1ケずつの加熱ロール1を金属帯2に押し当てる。さらに、図3では上下各2ケの加熱ロール1を金属帯2を挟み込むようにしており、図4では上下各2ケの加熱ロール1を金属帯2の進行方向に位置をずらして設けている。

0029

このように、加熱ロール1は少なくとも1ケ以上設ければよいが、金属帯2の両面の油焼けを防止するには、金属帯2の上下面の各面に少なくとも1ケずつ設けるのが好ましい。また、金属帯2を上下から挟み込むように加熱ロール1を設けても、金属帯2の進行方向に各々のロール位置をずらして上下面に設けてもよいが、上下から金属帯2を挟み込む場合は、油膜がしごかれて厚さが薄くなる場合があるため、水分のみを除去しかつ油膜厚さを厚く保つという点では、上下面に設ける各々のロール位置を金属帯2の進行方向にずらして設ける方が好ましい。さらに、金属帯2の進行方向に複数個のロールを配置することで、より水分の除去が確実となる。

0030

図5は、本発明に使用する加熱ロールの例の側面図およびその断面図である。

0031

(a)は側面図、(b)はX−Xで切断した時の断面図である。これは、ロール1に挿入したパイプヒーター6により加熱する方法であり、このロール1の軸端部にロータリーコネクター7を設けることで、パイプヒーター6のコード8がねじれることなくロール1を回転させることができる。

0032

また、本発明のロールの加熱方法としては、図5のようにロールにヒーターを挿入する方法以外に、直接ロール通電する方法、高周波誘導加熱する方法やバーナー等による外部からの熱源でロール表面を加熱する等の種々の方法が適用できる。

0033

さらに、本発明の圧延油に数%程度の防錆剤を添加することで、防錆剤が優先的に金属表面に付着し、圧延油中の水分と金属帯との反応を抑制するため、油焼けをより改善することができる。使用する防錆剤の種類は特に限定されず、一般に使用されているものでよく、例えば、カルボン酸カルボン酸塩カルボン酸エステルリン酸エステルスルホン酸塩や1〜3級アミン等の防錆剤を用いればよい。

0034

本発明を実施例に基づき説明する。

0035

表1に用いた冷間圧延機、加熱ロール、金属帯および圧延条件を示す。冷間圧延時に用いた圧延油は、表1に示すように、A圧延油は一般的な冷間圧延油、B圧延油はそれに防錆剤を添加した2種類の圧延油を用いた。これらはエマルションタイプの圧延油であり、原液となる圧延油の濃度を3体積%としホモミキサー平均粒径を約6μmにした。その圧延油を圧延機入側直近でロールと金属帯に向けて表1の条件で塗布した。

0036

0037

金属帯への加熱ロール配置は4種類で行い、図1のように上下1ケずつのロールで挟んだ場合(イ)、図2のように金属帯の進行方向に上下1ケずつのロール位置をずらして配置した場合(ロ)、さらに図3図4のように図1図2の加熱ロールを上下2ケずつ複数個配置した場合(ハ、ニ)とした。

0038

なお、実施例に用いた加熱ロールは、図5に示したようにS45C材のロール内部に軸方向に平行に4本の1kWパイプヒーターを挿入し、電流を流してヒーターによりロール全体を加熱した。

0039

また、金属帯への加熱ロールの押しつけ力は、イ、ハでは線圧で 2kgf/cm、ロ、ニでは 3kgf/cmとした。

0040

上記の圧延機で圧延油を用いた4パスの冷間圧延が完了した後、上記4種類の方法で金属帯に加熱ロールを押し当て、巻取リールに巻き取った。次に、巻き取られたコイルを48時間放置した後に展開し、金属帯表面の油焼け発生状況目視で判定した。

0041

また、比較として、加熱ロールを用いなかった場合、ロールを加熱せずに常温で用いた場合、および特開昭56-84103号公報と同じく、金属帯を 800℃に加熱した長さ 200mmの炉の中を通した後、4kgf/cm2の圧力でエアーを金属帯表面に吹き付けた場合についても試験を行った。

0042

加熱ロールの配置、用いた圧延油の種類およびロールの加熱温度を試験結果と共に表2に示す。表中の油焼け評価は、油焼けが無い時を○、薄い油焼けが認められるが製品としては一応無手入れで出荷できる程度の場合を△とし、それ以外すなわち油焼けが認められ手入れが必要な場合を×とした。また、巻き取り後48時間放置した後のコイル側面を測定した巻取コイル温度も表2に合わせて示す。

0043

0044

表2から、本発明方法のロール配置とし、ロールの加熱温度を 120℃以上とすることで、A圧延油、B圧延油どちらを用いた場合でも共に油焼けは発生しなかった。しかし、ロールを加熱しない場合は油焼けが発生し、加熱温度が 100℃の場合でも若干の油焼けが認められた。また、ロールを上下各2個づつ配したハ、ニでもロールの加熱温度が 120℃以上では油焼けは認められず、加熱温度が 100℃の場合でもロール配置がイやロの場合に比べ油焼けは改善されており、本発明は加熱ロールを複数個配置することによって油焼け防止効果がさらに向上する。

0045

一方、本発明方法の加熱ロールを用いなかった場合や、炉で加熱後エアーを吹き付ける方法では油焼けが発生した。

0046

また、本発明では巻取コイルの温度上昇は少なく、万一金属帯表面に水分が若干残っても油焼けを生じ難い。一方、炉で加熱後エアーを吹き付ける方法ではコイル温度が高くなっており、そのため油焼けが発生したものと考えられる。

発明の効果

0047

以上説明したように、本発明の冷間圧延方法によれば、巻き取ったコイル内に圧延油中の水分を取り込まず、かつコイル温度の上昇を抑制できるため、油焼けが発生しない金属帯を製造することができる。

図面の簡単な説明

0048

図1本発明における加熱ロールの配置方法の一例を示す側面図である。
図2本発明における加熱ロールの配置方法の一例を示す側面図である。
図3本発明における加熱ロールの配置方法の一例を示す側面図である。
図4本発明における加熱ロールの配置方法の一例を示す側面図である。
図5本発明に使用する加熱ロールの例の側面図およびそのX−X断面図である。

--

0049

1:加熱ロール
2:金属帯
3:ワークロール
4:バックアップロール
5:巻取リール
6:パイプヒーター
7:ロータリーコネクター
8:コード

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