CN1104972C - 金属钢板的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种不会出现金属箔形状不规则，而且轧制效率高的金属箔制造方法。具体地说，在通过多道冷轧方式制造板厚为0.2mm以下的金属箔的制造方法中，从第一道至辊轻触发生前那道使用软质工作辊轧制，在辊轻触那道用硬质工作辊以压下率超过30%进行轧制，最后一道或甚至在最后一道前用软质工作辊以低于20%的压下率轧制。使用硬质工作辊时，应提前作出判断查实是否发生辊轻触，并根据结果，对该轧制道的目标载荷进行调整。

Description

金属钢板的制造方法

技术领域

本发明涉及一种金属钢板的制造方法，更详细地说，涉及一种通过冷轧方式对钢，铝，铝合金，铜，铜合金及其它金属粗加工板进行冷轧的方法，特别是涉及板厚在0.2mm以下的成为箔状的金属箔制造方法。

由本发明制造的金属箔可用作为电子部件，耐热材料，室内装饰，汽车用材料及其它产业用材料。

背景技术

若轧制材料薄到一定程度，并达到临界的板厚时，再继续压薄，辊(指工作辊)的弹性变形将会增加，导致不能再进行轧制。将该极限板厚称为可轧最小板厚，则该最小板厚由下式表示：

                      h_min＝3.58·D·μ·km/E……(1)

h_min：最小可轧板厚(mm)，D：辊直径(mm)，μ：辊和轧制材料间的摩擦系数，km：轧制材料的平均变形阻力(kgf/mm²)，E：杨氏模数(kgf/mm-²)。

在辊筒两端，因上下辊相互接触(辊轻触)而限定的最小可轧制板厚按下式(2)定义。

                      h_min＝(C/8)·P·(2-1nZ)…(2)

其中，C：16(1-v²)/πE，Z：(L^｀2/b²)·(B+b)(B-b)，L｀投影接触长度(mm)，B：辊筒长度(mm)，b：板宽，(mm)，P；轧制载荷(kgf)，v；辊的泊松比(例如，参照第3版钢铁手册III(1)轧制基础.钢板.丸善发行)。

即，由于可轧制最小板厚，按(1)式计算，与辊直径成正比，与辊的杨氏模数成反比，而按(2)式计算，与杨氏模数成反比，因此，为使可轧制板厚能够更薄，与通常(板厚在0.2mm以上)的冷轧相比，应使用小直径高杨氏模数的工作辊。陶瓷辊和超硬合金辊等为高杨氏模数辊。(例如，参照[塑性和加工]杂志第2卷9号，P325.334页或[塑性和加工]第9卷第84号P20/29页)。

另一方面，轧制压力(单位宽度轧制载荷)p(kgf/mm)由下面的轧制载荷式表述。

        p＝km·(R｀·Δh)1/2·Qp      …(3)

其中，Qp为压力系数。而R｀是辊的偏平半径(mm)，由下面的Hitchcock式表示：

                R｀＝R·(1+C·p/Δh)……(4)

R：辊半径(mm)，Δh：变形量(入侧板厚hi-出侧板厚ho)(mm)。(例如，参照第3版钢铁手册III(1)轧制基础.钢板.丸善发行P41页)。由于(4)式的C是E的递减函数，因此辊的杨氏模数增高时，辊的偏平半径R｀变小，而与此同时，挠曲也变小，因此原本由辊偏平和挠曲消除的对形状产生较为严重影响的因素(例如轧制压力在宽度方向上分布不均匀或其随时间变化等)不能有效地消除，从而容易出现形状不平整，因此，例如在特开平1-197004号公报中，提出了这样的方案，即在连续轧制金属箔的过程中，最终轧制所使用的工作辊的杨氏模数限定在31000~54000kgf/mm²。

然而，根据这种方法，由于必须对辊的杨氏模数设定上限值，如果从减少轧制道次，提高轧制效率的角度来看是很不利的。这就是说想减少道次必然要增大每次的压下量，从而导致轧制载荷上升。

因为根据(2)式可知，由辊轻触限定的可轧最小板厚h_min与轧制载荷成正比，而与辊的杨氏模数成反比，所以轧制载荷上升到轧机能力或辊耐力的极限时，因受到杨氏模数上限的限制，而不能将金属箔轧制得更薄。即，若辊的杨氏模数有上限值时，那么，每道次的压下量上限自然受到限制，减少轧制道次将是困难的，也不能高效地轧制。

另一方面，在特开平10-34205号公报中，提出的方案是以冷轧方式制造板厚0.2mm以下的金属箔时，至少最终一道轧制要使用杨氏模数超过54000kgf/mm²的工作辊，而且压下率在30％以下。但是，在使用杨氏模数超过54000kgf/mm²那样的硬质辊轧制时，形状容易出现不平整现象，而且，形状一旦不平整，整平就很困难。

因而，本发明的目的是提供一种能够高效轧制且不会导致金属钢板或箔的形状不平整的金属钢板，特别是金属箔的制造方法。

技术方案

本发明的金属钢板和金属箔的制造方法是利用多道次冷轧方式制造金属钢板，特别是板厚为0.2mm以下的金属箔，本方法的特征在于从第一道至辊轻触发生前那道使用软质工作辊轧制，在辊轻触发生的那道用硬质工作辊以压下率超过30％进行轧制，最后一道或甚至在最后一道前用软质工作辊以低于20％的压下率轧制。此外，使用硬质工作辊的情况下，应提前作出判断查实是否发生辊轻触发生的，并根据结果，对该轧制道的目标载荷进行调整。

较好的是软质工作辊的杨氏模数在21000kgf/mm²至小于31000kgf/mm²范围内，而硬质辊的杨氏模数最好超过54000kgf/mm²。

附图的简单说明

图1为示例性表示本发明的道次计划计算方法的流程图。

图2为示例性表示本发明的另外道次计划计算方法的流程图。

图3为示出工作辊轻触状态的简易图。

图4为示例性表示现有的道次计划计算方法的流程图。

实施本发明的最佳方式

本发明的金属箔制造方法是利用多道冷轧方式制造金属钢板，特别是板厚为0.2mm以下的金属箔，本方法的特点在于从第一道至辊轻触发生前那道使用软质工作辊轧制，在辊轻触那道用硬质工作辊以压下率超过30％进行轧制，最后一道或甚至在最后一道前用软质工作辊以低于20％的压下率轧制。

虽然软质辊价廉，但全过程用它轧制，由于在板厚轧至中等以后的轧道中，会发生辊轻触，而造成轧制载荷过大，轧机负担增加，因此，不能提高压下率，必须增加轧制道次。另外，将最初发生辊轻触的道次作为“辊轻触发生道”。

相对地，本发明中，由于从第一道至辊轻触发生前那道使用软质工作辊轧制，在辊轻触那道用硬质工作辊以压下率超过30％进行轧制，因此，避免了辊轻触状态下，能够实现一道的压下量，因而能够减少轧制道次。若此处的压下率低于30％以下，则轧制道次不能减少。

另一方面，若使用硬质工作辊，则控制形状较为困难，边缘和中部等的形状容易出现不平整现象，据本发明人之见，在最后一道或甚至在最后前一道用软质工作辊以20％的压下率进行轧制时，就能够充分地修整不规则的形状。若此处的压下率超过20％，则轧制后的制品中仍有形状不平整的现象。

高速钢辊是较好的软质工作辊，其杨氏模数在21000kgf/mm²-31000kgf/mm²，如果从降低单辊价格来看，最好使用杨氏模数不到31000kgf/mm²的辊。硬质辊最好用WC-Co合金等超合金辊，为了更有效地提高轧制道次减少效果，最好使用杨氏模数超过54000kgf/mm²的辊。

此处，描述辊轻触发生道次的确定方法。

利用一个公式来计算允许发生辊轻触的板厚，该公式根据弹性理论假定水平载荷作用于弹性半无限体(工作辊)上(例如，参照日本钢铁协会编的”轧制理论及其应用”(1969))。

图3示出工作辊的辊轻触状态。如图3所示，以宽度方向为X轴，以轧制材料的一边为起点，朝着被轧制材料侧为+方向时，在X＜0的范围内，辊的变形量δ(_X)如下： $\mathrm{\δ}\left(x\right)=\frac{(1-v^2)}{\mathrm{\πE}}\·p^{\text{'}}\·\{L\·\log \frac{2(b-x)}{\sqrt{x^2+L^2-x}}+L+x\·\log \frac{L+\sqrt{x^2+L^2}}{-x}\}---\left(5\right)$ $L=\sqrt{(h_i-h_o)\·R^{\text{'}}}---\left(6\right)$ $p^{\text{'}}=p\·\mathrm{\η}=k_m\sqrt{R^{\text{'}}\·\mathrm{\Δh}}\·Q_p\·\mathrm{\η}---\left(7\right)$ $Q_p=Q_{H111}=1.08+1.79\·r_d\·\mathrm{\μ}\sqrt{R^{\text{'}}/h_1}-1.02\·r_d---\left(8\right)$

张力修正项：η由下式表示： $\mathrm{\η}=(1-\frac{t_i}{k_m})\·\{1.05+0.1\·\frac{(1-\frac{t_0}{k_m})}{(1-\frac{t_i}{k_m})}-0.15\·\frac{(1-\frac{t_i}{k_m})}{(1-\frac{t_0}{k_m})}\}---\left(9\right)$

r_d：压下率，t₁入侧单位张力(kgf/mm²)，t₀：出侧单位张力(kgf/mm²)

这里，将满足下式(10)时的板厚h₀判断为辊轻触发生时的板厚，此时的轧制道次作为辊轻触发生道。

             δ_(X)+h_o/2＜0    ……(10)

上述的判断和决定是在轧制前的道次规划计算时进行。

在该轧制前道次规划计算过程中，目前，如图4所示，在每道次计算载荷达到目标载荷之前重复边改变出侧板厚，边计算轧制载荷的步骤，并确定该达到时的出侧板厚为目标出侧板厚。即，为了维持轧制后的板形状，必须保持每道固定的树寇率(fixed crown ratio)(以板厚除以板的树冠量的值)一定，因此，由于必须将由轧制载荷对工作辊引起的挠曲控制为每道的目标值，结果，能够把每道的轧制载荷控制成目标载荷，从而得到良好的板形。

因此，根据本发明，如图1所示，在载荷计算后，根据上述(5)-(10)判断有无辊轻触发生，发生了辊轻触，则将工作辊的杨氏模数从对应于软质辊的值(例如21000kgf/mm²)切换到硬质辊的杨氏模数值(例如超过54000kgf/mm²)，并反复进行上述的计算，决定出目标出侧板厚。把该切换时的道决定为辊轻触发生道。进一步地，如图2所示，把工作辊的杨氏模数切换成硬质辊的值后，再判断有无辊轻触发生，并分别地设定目标载荷时，就可轧制出较为平整的板。

实施例

例如，用装有直径为56mmφ的工作辊的20辊冷轧机对粗加工板尺寸为0.3mm厚X960宽的卷材SUS304和SUS430进行冷轧，制造板厚为0.050mm的不锈钢箔，目前，如表1所示，在所有轧制道次中使用(本例杨氏模数为21000kgf/mm²)高速钢辊进行轧制，在第5道后，出现辊轻触，由于不得不降低压下率，因此完成轧制过程得需要8道工序。

相对地，如图1的实施例所示，根据本发明，在发生辊轻触的第3，第4道用WC-C₀合金制超硬辊(本例中，杨氏模数为57000kgf/mm²)轧制时的压下率超过30％，最后一道用高速钢辊进行轧制其压下率低于20％，这样就能够削减道次。现有技术和本实施例对于制成品均没有出现不规则的形状。

另外，由上述轧制机制造板厚0.2以下的不锈钢箔时的整体轧制工作能力目前是0.3t/h，而本发明以后提高到0.5t/h。

本实施例虽然示出了换向轧制的情况，但对多列辊单向连续轧向(连轧)而言也是有效。

                                                表1

	道次	0	1	2	3	4	5	6	7	8
											现有技术	板厚(μm)	300	205	150	115	90	75	64	56	50
压下率(％)		31.7	26.8	23.3	21.7	16.7	14.7	12.5	10.7
										工作辊的杨氏模数(kgf/mm2)		21000
实施例	板厚(μm)	300	203	140	86	57	50
											压下率(％)		32.4	30.9	38.5	33.6	12.6
	工作辊的杨氏模数(kgf/mm2)		21000		57000		21000

根据本发明，具有的良好效果是以冷轧方式制造金属钢板或金属箔时，在不影响板形状的情况下，能够减少轧制次数。

Claims (9)

1.一种通过多道冷轧方式制造金属钢板的方法，其特征在于从第一道至辊轻触发生前那道使用软质工作辊轧制，在辊轻触发生的那道用硬质工作辊进行轧制，最后一道或甚至在最后一道前用软质工作辊轧制。

2.根据权利要求1所述的金属钢板的制造方法，其特征在于使用硬质工作辊时，应提前作出判断查实是否发生辊轻触，并根据结果，对该轧制道的目标载荷进行调整。

3.根据权利要求1或2所述的金属钢板的制造方法，其特征在于上述金属板的板厚在0.2mm以下时，上述硬质工作辊轧制时的压下率超过30％。

4.根据权利要求1或2所述的金属钢板的制造方法，其特征在于上述金属板的板厚在0.2mm以下时，上述软质工作辊轧制时的压下率在20％以下。

5.根据权利要求1或2所述的金属钢板的制造方法，其特征在于上述软质工作辊的杨氏模数在21000kgf/mm²至小于31000kgf/mm²范围内。

6.根据权利要求1或2所述的金属钢板的制造方法，其特征在于上述硬质工作辊的杨氏模数超过54000kgf/mm²。

7一种金属箔的制造方法，在该方法中，通过多道冷轧轧制金属钢板之前，在计算载荷达到目标载荷之前，在每轧制道中重复地进行改变出侧板厚并计算轧制载荷的步骤，并将该达到时的出侧板厚确定作为目标出侧板厚，其特征在于在上述载荷计算后判断有无发生辊轻触，如果发生了辊轻触，则将工作辊的杨氏模数从对应软质辊的值切换到对应硬质辊的值，在上述计算载荷达到目标载荷之前再重复进行计算，来确定目标出侧板厚。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于在切换到硬质辊后应提前判断辊有无轻触，并根据结果，对该轧制道的目标载荷进行调整。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于以是否满足下式(1)来判断是否发生辊轻触：

            δ_(X)+h_o/2＜0        ……(1)

此处，δ_(X)：工作辊的变形量，h_o：出侧板厚。