JP2004154814A - 加工金属板材料 - Google Patents

Abstract

【課題】金属板を機械加工することにより軽量化を図るとともに強度などの改善された金属板を提供する。
【解決手段】一対のロールの一方または両方の表面に凸部を設けたロール間に再結晶温度以上に加熱された金属板を通して、金属板の片面あるいは両面に任意の形状の凹部を形成し、ついで常温ないし再結晶温度未満の温度で圧延加工することを特徴とする表面に凹部が形成された金属板の製造方法およびこの方法によって製造された金属板によってこの課題を解決した。
（発明の効果）表面に凹部が形成されているため、軽量となる、接着力が増大し、接着剤、塗料、セメントなどの適用が容易となる、表面積が増大するので放熱効果が大きくなるなどの効果がある。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、加工金属板に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
金属材料をいわゆる一次加工する方法として、圧延加工、押出し加工、引抜き加工および鍛造加工が広く知られている。この一次加工は、主として、板材、棒材、形材、管材などの二次加工用の素材を作るための加工であって、一次加工の特徴は、変形量が大きくて材質が改善されることである。
【０００３】
このうち圧延加工は、回転する二本の円柱状のロールの間に板材または棒状の素材を通して加圧し、その厚さや断面積を減少させていた、棒、形材、管などの所定の断面形状をもつ一次加工品を成形するとともに、均質で強靭な性質を与える素材の加工法として知られている。
【０００４】
圧延加工は、通常加工温度の観点から再結晶温度以上で加工する熱間圧延と、再結晶温度以下で加工する冷間圧延に分類される。この冷間圧延は、通常は再結晶温度以下で圧延することを意味するが、業界では、もっと狭い常温で圧延することを意味する場合もある。
【０００５】
熱間圧延は、一般に中間素材を高温で圧延して所定の寸法に加工するが高温では材料の変形抵抗が低下するので大きな変形を与えることができて効率がよい。しかし、熱間圧延は高温加工であるために酸化皮膜ができ、寸法や形状が均一になりにくいので、その仕上げは冷間圧延で行うことが比較的多いといわれている。冷間圧延は、常温で行う場合は熱間圧延材のうち主として板材を素材とし、これを焼きなましたのち圧延して所定の寸法に仕上げるが、寸法精度がよくしかも光沢のある平滑な表面の製品が得られるといわれている。そしてこのような冷間圧延した板はさらに焼きなましを行って加工性を回復させ、二次加工用素材として用いているのが現状である。
【０００６】
このようにして製造された板材を機械加工により千鳥状に切れ目を入れ、同時にこれを押し広げて菱形、あるいは亀甲状の網目状に加工するとか、熱間圧延加工時に板材の表面に凸状突起を多数形成させていわゆる縞板を製造し、工場の床、道路、化学プラントの階段などに供している。
【０００７】
しかしながら、従来の熱間圧延や冷間圧延によっては、同じ材料を使用して同じ厚みを有するにもかかわらず軽量化を達成するとか、接着力を増大させるとか、接着剤、塗料、セメントなどの適用性を改善するとか、表面積を増大させるなどという相反する要求に対するニーズを同時に満足させることはできないのが現状である。
【０００８】
そこで、本願発明は、このようなニーズを同時に満足させために、金属板を機械的に加工することにより軽量化を図るとともにこれらの性質を向上された金属板とその製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述のような問題にかんがみて、金属板を種々加工する方法を研究していたところ、一対のロールの一方または両方の表面に凸部を設けたロール間に再結晶温度以上に加熱された金属板を通して、金属板の片面あるいは両面に任意の形状の凹部を形成し、ついで常温ないし再結晶温度未満の温度で圧延加工すると、この問題が解決できるという知見を得て、本願発明に至ったものである。
【００１０】
すなわち、本願発明は、一対のロールの一方または両方の表面に凸部を設けたロール間に再結晶温度以上に加熱された金属板を通して、金属板の片面あるいは両面に任意の形状の凹部を形成し、ついで常温ないし再結晶温度未満の温度で圧延加工することを特徴とする表面に凹部が形成された金属板の製造方法と、このようにして製造してなる表面に凹部が形成された金属板に関するものである。
【００１１】
すなわち、本願発明は、
（１）再結晶温度以上に加熱された金属板を、一対のロールの一方または両方の表面に凸部を設けたロール間に通して、金属板の片面あるいは両面に任意の形状の凹部を形成し、ついで常温ないし再結晶温度未満の温度で圧延加工することを特徴とする表面に凹部が形成された加工金属板の製造方法。
（２）（１）において、常温で圧延加工をすることを特徴とする表面に凹部が形成された加工金属板の製造方法。
（３）（１）において、金属板が鉄、銅およびアルミニウムよりなる群より選ばれる金属またはその合金であることを特徴とする表面に凹部が形成された加工金属板の製造方法。
（４）（３）において、金属板が鋼板、ステンレス板、銅板、真ちゅう板、ジュラルミン板よりなる群より選ばれるものであることを特徴とする表面に凹部が形成された加工金属板の製造方法。
（５） 再結晶温度以上に加熱された金属板を一対のロールの一方または両方の表面に凸部を設けたロール間に通して金属板の片面あるいは両面に任意の形状の凹部を形成し、ついで常温ないし再結晶温度未満の温度で圧延加工してなる表面に凹部が形成された加工金属板。
（６）（５）において、圧延加工温度が常温であることを特徴とする表面に凹部が形成された加工金属板。
（７）金属板が鉄、銅およびアルミニウムよりなる群より選ばれる金属またはその合金であることを特徴とする（５）ないし（６）に記載の加工金属板。
（８）金属板が鋼板、ステンレス板、銅板、真ちゅう板、ジュラルミン板よりなる群より選ばれるものであることを特徴とする（５）ないし（７）に記載の加工金属板。
に関するものである。
【００１２】
本願発明は、請求項１ないし請求項４の加工金属板の製造方法の発明（以下、第１発明ということがある。）と請求項５ないし請求項８の加工金属板の発明（以下、第２発明ということがある。）よりなるものであるが、とくに第１発明と第２発明とを区別せず、本願発明ということがある。
【００１３】
第１発明の加工金属板の製造方法においては、まず前半の工程において、一対のロールの一方または両方の表面に凸部を設けたロール間に再結晶温度以上に加熱された金属板を通して、金属板の片面あるいは両面に任意の形状の凹部をロールの凸部により形成するものである。この製造工程は、再結晶温度以上において行ういわゆる熱間圧延によって加工を行うもので、一対のロールの一方または両方の表面に凸部を設けたロール間で凹部が形成され、この際通常は圧延も同時に行われる。この際、金属板の片面か両面のいずれに凹部を形成するかは使用目的に応じて適宜決められる。
【００１４】
このようにして得られた表面に凹部が形成された金属板は、このまま冷却して製品化したとしても、表面が硬化されていない、仕上がりが滑らかでない、疲労強度が低いなどの点から、実用に耐えないものが多い。
【００１５】
この工程では、連続鋳造しながら製造してもよいし、少量生産の場合や連続鋳造が困難な材料の場合には金属鋳塊（インゴット）を分塊圧延しながら製造してもよい。鋼板の場合には、板厚６ｍｍ以上のいわゆる厚板、板厚３〜６ｍｍのいわゆる中板、板厚３ｍｍ以下のいわゆる薄板の区別がよくなされる。しかし、このような区別によって製造工程は基本的に相違することはないが、中板や薄板の場合にはホットストリップミルの途中のロールに凸部を設け、その表面に凹部を形成させることもできる。
【００１６】
ついで、つぎの工程として、熱間加工された表面に凹部が形成された金属材料は、再結晶温度以下に冷却された後、常温ないし再結晶温度未満の温度つまり冷間圧延加工の条件下で、好ましくは常温で圧延加工される。この冷間圧延により表面が硬化され、仕上がりが滑らかで、疲労強度が改善されるとともに、寸法精度がよく、平たんな表面の製品となる。
【００１７】
この冷間圧延加工により、板自体の厚みが薄くなるとともに前工程で形成された凹部は、その深さが浅くなり同時に開口面積も大きくなる。金属板は、凹部ができた分だけ軽量化し、凹部の大きさにもよるが金属板の強度はほとんど変化しないかあるいはそれほど低下することはない。
冷間圧延に用いる圧延機は、通常使用される圧延機を使用することができる
【００１８】
上述した製造方法は、いわゆる縞板を製造する場合と同様な方法によるものであって、従来の製造装置を使用して容易に実施することができる。
【００１９】
冷間圧延は、それほど圧延しなくてもよい場合には圧延矯正機を使用して圧延することもできる。この圧延矯正機としては、たとえばローラレベラが挙げられる。このレベラ（圧延矯正機）は、通常、鋼板を受け入れる場合にコイル状に巻いた板材などの形であるため、くぼみや曲がりが生じていて、そのままで板材を加工することはできない。このため、たとえば巻きぐせを取り除いたり、くぼんだ箇所を平らにするのに用いられるのがこのレベラである。レベラとしてごく普通に用いられるのがローラレベラで、同じ直径のロールを上下２段に千鳥形に配置し、入口側はかみ合いを深くし、出口側は次第に浅くなるようにしてあるものである。このため、板体は正負の曲げを繰り返し受けながら次第に曲率を減じ、その間にくぼんだ箇所も曲がった箇所も次第に平らになり、最後のロールで平らな板となって出てくるというものである。入口側はかみ合いが深く、出口側は次第に浅くなっているので、全体として圧延されその分だけ厚みが減ずるとともに圧延され長さも長くなる。
【００２０】
本願発明により、従来からの熱間加工と冷間加工とを組み合わせて容易に加工金属板を製造するために大量生産が可能で、しかも製造された表面に凹部が形成されているために従来の鋼板などに比べて軽量化され、そのうえ従来の鋼板にはない種々の用途が可能な優れた加工金属板が安価に製造できる。
【００２１】
本願発明で加工処理する対象の金属板としてはいろいろなものを使用することができる。例示すれば、鉄、銅およびアルミニウムよりなる群より選ばれる金属またはその合金の金属材料であって、より具体的には鋼板、ステンレス板、銅板、真ちゅう板、ジュラルミン板、アルミニウム板などがあげられる。これらの材料は使用目的に応じていろいろな材料を適宜選択することができ、また使用するべき箇所に応じて適宜選択することができる。一般的には汎用性の観点より鋼板とステンレス板が一番好適な材料であるが、これに限定されるものではない。
【００２２】
これらの金属板は、好ましくは本願発明の加工処理を施してから表面処理、たとえば、さび止め処理とかその他の表面処理を施すほうがよい。
【００２３】
金属板表面の凹部の形状としてはほぼ半円形状とかほぼ円形状のもの、マーク、文字、各種の絵柄などが考えられる。使用目的と使用すべき箇所に合わせてこれらのマークとか文字、絵柄を適宜組み合わせて使用することができる。たとえば、企業のマークとか、企業名、商品名その他いろいろな使い方が考えられる。使用目的が限定されないときなどにはほぼ円形状のものが一番好ましく、その大きさも使用目的に応じて適宜決められる。長方形の両短辺が半円である形状の凹部が圧延方向に多数設けられている場合には、すなわち、方向性のある凹部が金属板に形成されている場合には、圧延方向と直角方向よりも圧延方向に強度がでるので、強度として方向性が必要とされる用途に利用できる。
【００２４】
このようにして製造された加工金属板は以下のような特性を有する。
（１）表面凹部が形成されているため、同じ大きさと同じ厚みの金属板と比較すると、軽量化されている。
（２）表面に凹部が形成されているため結果として表面積が増加しており、放熱効果が大きい。
（３）表面に凹部が形成されているため接着力が増大し、接着剤、塗料、セメントなどの適用が容易ではがれにくいなどの効果がある。
（４）音や光が金属板にあたった場合に凹部が形成されているので、音の反射とか光の反射が乱反射され、消音効果とかつや消し効果がある。
（５）表面に凹部が形成されているのでスリップ止めの作用などがある。
（６）長方形の短辺が半円である形状の凹部が圧延方向に多数設けられた方向性のある凹部が形成されている場合には、圧延方向に強度が増すので、強度として方向性が必要とされる用途に利用できる。
【００２５】
また、同じ厚みの金属板と比較すると軽量でしかも強度の低下がほとんどみられないから、従来のものに比べて金属板を軽量化することができるとともに、各種の用途に供した場合に製造コストと物流コストの低減を図ることができる。
【００２６】
このような利点があることから、本願発明の金属板は各種多方面への用途に供することができるとともに、さらに二次加工していろいろな構造材や部材などに加工することができる。たとえば、各種家庭電気製品の外枠、各種装置の外枠、通常の家屋や商店などの資材（たとえば、壁材、天井材、商品ケース、棚類などの内装用資材、および、ドアー材、外壁、屋根材、看板などの外装用資材）、自動車や電車などの各種乗り物の各種部材（たとえば、ステップ材、内装材、外装材、フレーム、シャーシ、荷台床板など）、船舶用資材（たとえば、床板や壁材などの内装材や外装材）、航空機用の内装材、工場用資材（たとえば、歩廊、倉庫用棚材、内外装材、仕切り材、床材など）、建築資材（たとえば、屋根材、梁、柱、足場管、ドアー材など）、各種形材（たとえば、平鋼、山形材、みぞ形材、Ｃ形材、Ｚ形材など）、ガードレール、パイプ類（角パイプ、丸パイプ、足場管など）、各種化学容器（ほうろう加工）などがあげられる。
【００２７】
本願発明を図を用いて説明する。ここでは、鋼板を例にとり説明する。
図１は、未加工の金属板から片面に凹部を有する加工金属板を製造する場合に、金属板が加工される順番に図式化して説明するものである。
【００２８】
図１（ａ）に示すように未加工の金属板１は、図１（ｂ）に示すように一対のロールの一方の表面に凸部を設けたロール間に再結晶温度以上に加熱された金属板１を通して、金属板の片面に任意の形状の凹部３をロールの凸部により形成する。ついで、このように熱間加工された金属板は、再結晶温度以下に冷却された後（焼きなまされた後）、常温ないし再結晶温度未満の温度、好ましくは常温で冷間圧延される。冷間圧延されていく際に、板自体の厚みが薄くなるとともに前工程で形成された凹部は、その深さが浅くなり同時に開口面積も大きくなった凹部４が形成される。そして、このようにして得られた素材料を焼鈍すなわち焼きなまし処理を行う。この焼きなまし処理は、還元性雰囲気ガスの中で加熱保持することにより歪みのない結晶を成長させて、目的の規格、用途に適した材質を作るものである。ついでこの焼きなました処理したものを仕上げの調質圧延の加工を施す。この調質圧延は、軽度の加工効果を与えることにより降伏点の伸びを解消し、いわゆる腰折れやストレッチャー・ストレーン現象を抑制するものである。このようにして製造された金属板２を図１（ｃ）に示す。金属板２は、凹部ができた分だけ軽量化し、凹部の大きさにもよるが金属板の強度はほとんど変化しないかあるいはそれほど低下しない。
【００２９】
なお、ストレッチャー・ストレーン現象について多少説明を加えておく。鋼板の引っ張り試験で、降伏点で部分的に結合力の弱い結晶格子のところで、格子どうしがずれた痕跡、いわゆるストリップバンドがその表面に現われる。鋼板のプレス加工においてもストリップバンドが現れることがあり、この場合格子間の滑り線が複雑なため、鋼板の表面が火炎模様のようになる。これをストレッチャー・ストレーン現象ないしストレッチャストレインとよんでいる。この現象が現れると、加工品の外観を醜くするだけでなく、後の塗装を含む表面処理によっても隠すことができない。
【００３０】
【発明の効果】
本願発明は、金属板の片面または両者に任意の形状の凹部を形成することによりつぎのような効果が得られる。
（１）表面に凹部が形成されているため、同じ大きさと同じ厚みの金属板と比べ軽量化されている。
（２）表面に凹部が形成されているため表面積が増加し、放熱効果が大きい。
（３） さらに、接着剤、塗料、セメントなどを適用した場合に表面積が大きいため接着力が増大するとともに凹部へ入りこむためはがれにくいなどの効果がある。
（４）音や光が金属板にあたった場合に凹部により乱反射されるため、一種のつや消し効果が生じるとともに消音作用が期待できる。
（５）表面に凹部があるためスリップ止めの効果が生じる。
（６）以上のような特性を有するため、成形材料や内外装材などとしての用途がさらに広がる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、未加工の金属板から片面に凹部を有する加工金属板を製造する場合に、金属板が加工される順番に図式化したものである。
図１（ａ）は未加工の金属板を示す。
図１（ｂ）は熱間加工により凹部が形成された金属板を示す。
図１（ｃ）は図１（ｂ）の金属板を冷間圧延した加工金属板を示す。
【符号の説明】
１：未加工の金属板
２：加工金属板
３：凹部
４：加工金属板の凹部

Claims (8)

1. 再結晶温度以上に加熱された金属板を、一対のロールの一方または両方の表面に凸部を設けたロール間に通して、金属板の片面あるいは両面に任意の形状の凹部を形成し、ついで常温ないし再結晶温度未満の温度で圧延加工することを特徴とする表面に凹部が形成された加工金属板の製造方法。
2. 請求項１において、常温で圧延加工をすることを特徴とする表面に凹部が形成された加工金属板の製造方法。
3. 請求項１において、金属板が鉄、銅およびアルミニウムよりなる群より選ばれる金属またはその合金であることを特徴とする表面に凹部が形成された加工金属板の製造方法。
4. 請求項３において、金属板が鋼板、ステンレス板、銅板、真ちゅう板、ジュラルミン板よりなる群より選ばれるものであることを特徴とする表面に凹部が形成された加工金属板の製造方法。
5. 再結晶温度以上に加熱された金属板を一対のロールの一方または両方の表面に凸部を設けたロール間に通して金属板の片面あるいは両面に任意の形状の凹部を形成し、ついで常温ないし再結晶温度未満の温度で圧延加工されてなる表面に凹部が形成された加工金属板。
6. 請求項５において、圧延加工温度が常温である表面に凹部が形成された加工金属板。
7. 金属板が鉄、銅およびアルミニウムよりなる群より選ばれる金属またはその合金であることを特徴とする請求項５ないし請求項６に記載の加工金属板。
8. 金属板が鋼板、ステンレス板、銅板、真ちゅう板、ジュラルミン板よりなる群より選ばれるものであることを特徴とする請求項５ないし請求項７に記載の加工金属板。

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