极薄材高精度高速冷轧技术的开发

      日本川崎钢铁公司千叶厂第一冷轧车间2号冷轧机为该公司主要镀锡板轧机（下称2TCM），对其进行了种种高速轧制技术的开发。1995年7月实施设备改造，使最高轧制速度可从2260m/min提高到2813m/min，使2800m/min的轧制成为可能。另外，为了提高钢板纵向和横向的板厚精度，支撑辊用滚柱轴承、主机用AC马达也进行了改进，并导入边部减薄控制设备。2TCM利用这些轧制设备，出侧板厚.t=0.15mm未满的极薄材，也可进行高精度、高速冷轧。这些技术及其效果如下述。
      一、设备概要
      2TCM于1963年投产，1984年改造成全连续式轧机。该轧机主要设备技术特性见表。该轧机连续高速轧制平均板厚0.24mm的罐用钢板及镀锌原板。另外，为高速轧制极薄钢板，采用直接方式的轧制油供给系统。
      二、纵向板厚高精度化
      作为带卷纵向板厚控制技术，将支撑辊的油膜轴承改造成滚柱轴承，其结果正常轧制部位厚度变化的振幅大幅度改善，为改造前的1/2。另外，主机马达更新，从DC马达改成AC马达，速度应答性从传统的8rad/s提高到目标的45rad/s。其结果各机架间同步性改善。
      由于支撑辊用滚柱轴承及采用AC马达速度应答性的提高，使加减速轧制部位板厚精度达2.0%以下，正常轧制部分达1.0%以下。
      三、宽方向厚度精度化
      2TCM为进行宽方向板厚控制，1995年7月导入边部减薄控制设备。设备的构成将No.1机架改造成单侧锥型工作辊移动轧机，为了控制出口侧边部减薄量，移动位置设置法是根据预测的热带卷的断面形状、No.1-6机架轧制时生成的边部减薄量，算出No.1所需要的断面形状。建立这种边部减薄控制设定计算模型，获得设定精度。另外，作为确保钢板全长质量保证体制的手段，在最终机架出口侧，设置可测定带卷全长全宽方向板厚的边部减薄仪。板宽方向板厚精度在制品板端位置可达5%以下。
      四、极薄材高速轧制技术的开发
      对于2TCM那样的镀锡板轧机，为获得高的生产率，轧制速度高，但经常由于轧制润滑和冷却问题而不能达到最高轧制速度。伴随1995年AC马达的设备改造，使最高轧速可从传统的2260m/min提高到2813m/min。为达到最高轧速的各项技术如下述。
      1.添加Ti型的工作辊
     （1）耐磨损工作辊的开发
      冷轧机从提高轧制效率和降低成本观点出发，需要耐磨性优良的工作辊。因此，开发了廉价、磨削性良好、耐磨性优良的添加Ti型工作辊。
     （2）实际轧机应用
      5%Cr轧辊和添加Ti型工作辊进行实际轧机使用时粗糙度变化的比较。传统的5%Cr轧辊出现显著的初期磨损，但是采用添加Ti型的轧辊初期磨损非常少。而且，即使使用到传统轧辊2倍以上的轧制长度也几乎未见到粗糙度降低。利用该特点，由于添加Ti型工作辊初期磨损小，磨削时的初期粗糙度可作成得到轧制最合适摩擦系数的粗糙度。而且，具有长时间的粗糙度维持特性，可减少轧辊更换频率，并能以最合适摩擦系数进行操作，采用几乎最高速操作。而且由于轧辊寿命延长，以最高速轧制时间所占的比率增加，使轧制效率飞跃提高。
     2.高润滑性轧制油的开发
     （1）新乳化抑制剂的开发
     以直接方式进行轧制油供给的冷轧机，将轧制油高效良好地涂覆在钢板表面上，对提高轧制润滑性至关重要。为提高涂覆性，抑制乳化，希望E.S.I几乎为0，轧制润滑性稳定。
     （2）轧制油基油的研究
      采用乳化抑制剂，E.S.I大幅度降低，还可稳定润滑性。另外，使E.S.I稳定降低，为获得更高润滑性，还进行了基油的研究。开发了以精致棕榈油为基的轧制油。为得到乳化制剂的效果，必须游离脂肪酸，但是使用排除无机的夹杂物和磷脂质的基油时，乳化抑制剂作用敏感乳化抑制剂的添加量和不纯物梢有 变化，E.S.I就变化。因此，选定不受此变化影响、而且凝聚力高的脂肪酸的组成及添加量。
    （3）高润滑性轧制油的结果
     通过乳化抑制剂、基油及脂肪酸的选定，将所开发的轧制油进行了实机试验。其结果轧制效率稳定在高位、作用大。
     3.高速操作时防止轴承烧损的技术
    （1）防止支撑辊轴承的烧损
     为使2TCM最终机架轧制速度达2800m/min的高速，在采用传统型标准滚柱轴承情况下，支撑辊轴承寿命极短。因此，对密封、轴的材质和润滑进行充分研究。密封材质全用氟树脂，轴侧（倒角环）施加硬质镀铬，使耐磨损性提高。通过此次改造，密封的寿命为传统的4倍。另外，为了抑制高速轧机轧辊轴承发热，必须设计合适的润滑系统。支撑辊轴承的润滑采用强制润滑方式，此次新安装了大容量异物去除过滤器和轴承异常监视装置。
    （2）防止其他轧辊轴承的烧损
     和支承辊一样，对工作辊和轧机内及出侧的辅助辊的轴承也实施烧损对策。工作辊采用高PV润滑剂和进行密封的改善。另外，轧机内和轧机出侧的辅助辊的轴承采用油气轴承给油方式和安装轴承温度监视系统，以防止轴承座烧损。
     4.高效率冷却技术及高速形状控制系统的开发
     （1）最终机架出侧用冷却剂
      工作辊冷却从出侧进行效率最高。但是，从最终机架出侧冷却有脱水问题，是不可能的。因此，最终机架从入侧喷射冷却剂。为此，最终机架的热凸度极大为65μm，对中间浪形控制极不利。
      为解决该问题一，在最终机架开发了非接触式脱水密封装置，使得在出侧用冷却剂成为可能，伴随这一开发，采用沿轧辊圆桶方向流量可控的区域加冷却剂的方式。其结果，即使长时间持续高速轧制，也能获得稳定的形状。
     （2）入出侧冷却剂流量的最适化如上述，工作辊冷却在出侧加冷却剂最有效，但是对钢板冷却效果而言，入侧加冷却剂是有利的。入侧加冷却剂不仅有工作辊的冷却效果，而且对轧辊咬入入口的钢板有冷却效果。轧辊咬入入口钢板温度下降，可防止热条痕和板面污浊。
      因此，设定冷却钢板的最合适的入侧冷却流量和工作辊冷却的最合适出侧冷却剂流量是极重要的。通过对入侧冷却剂和出侧冷却剂流量的独立控制，及时长时间的高速轧制，能获得稳定形状和板面清洁性。
      五、在2800m/min下冷轧时的状况
      一般轧速增加时，轧辊咬入入口的轧制油有锲的效果，易进入咬入区，摩擦系数降低。可是，在高速轧制状态时，轧辊咬入入口温度上升，轧制油粘度下降，向咬入区轧制油流入减少，摩擦系数呈增大倾向。因此，高速轧制时轧辊咬入区摩擦系数的状况，对决定轧制操作和轧速至关重要。
      因此，采取上述改善轧制润滑的对策，摩擦系数稳定，使在2800m/min的高速下轧制成为可能。工作辊轧制长度超过40km摩擦系数没出现增大。工作辊粗糙度高的时期，以2000m/min的轧速进行变形抗力高和压下率大的轧制，也能使摩擦系数的上升控制的极小。
      六、极薄材高速轧制
      基于上述的改善，对极薄材轧制，进行润滑、冷却各种条件的最合适化。其结果，轧制板厚0.15mm不到的材料，产量近5年飞跃提高，特别2001年轧制板厚t=0.13mm为中心的极薄材，与1999年下半年比产量增加2倍以上。
            2号串列式冷轧机技术特性