JP2004322153A - 圧延用ワークロールおよびこれを用いた圧延方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】アルミニウム板材の圧延に使用する圧延用ワークロールに関し、長寿命化が可能で、かつ、製品の表面品質を向上させることができる圧延用ワークロールおよびこれを用いた圧延方法を提供する。
【解決手段】ロール本体５の胴部表面に、ビッカース硬度Ｈｖが５００以上、平均膜厚が１乃至２０μｍの皮膜６と、皮膜６表面に平均膜厚が０．０５乃至０．５μｍで、アルミニウムおよびその酸化物を少なくとも含む皮膜７を備え、かつ、皮膜７の最表面におけるロール軸方向での算術平均粗さＲａが０．１乃至２．０μｍであることを特徴とする圧延用ワークロールとし、また、これを用いた圧延方法については、前記圧延用ワークロールの胴部表面に、回転自在なブラシを接触させつつ回転せしめることにより、皮膜７の状態を最適な条件に制御することとした。
【選択図】 図２
【解決手段】ロール本体５の胴部表面に、ビッカース硬度Ｈｖが５００以上、平均膜厚が１乃至２０μｍの皮膜６と、皮膜６表面に平均膜厚が０．０５乃至０．５μｍで、アルミニウムおよびその酸化物を少なくとも含む皮膜７を備え、かつ、皮膜７の最表面におけるロール軸方向での算術平均粗さＲａが０．１乃至２．０μｍであることを特徴とする圧延用ワークロールとし、また、これを用いた圧延方法については、前記圧延用ワークロールの胴部表面に、回転自在なブラシを接触させつつ回転せしめることにより、皮膜７の状態を最適な条件に制御することとした。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム板材の圧延に使用する圧延用ワークロールおよびこれを用いた圧延方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、アルミニウム板又はアルミニウム合金板（以下製品とする）は、所望の組成を溶解、鋳造してスラブを作製し、続いて、このスラブを均質化熱処理した後、熱間圧延にて圧延板（以下アルミニウム板材とする）を作製し、更に、冷間圧延工程を経て作製される。この際、必要に応じて、熱間圧延後又は冷間圧延の途中で熱処理が加わる場合もある。
【０００３】
前記熱間圧延および冷間圧延工程では、アルミニウム板材に対してすり疵や圧痕等の表面疵を発生させず、更に、生産性を高めるため熱間圧延および冷間圧延に用いられる圧延用ワークロールを如何に長持ち（長寿命化）させるかが重要である。このため、アルミニウム板材を圧延するための圧延用ワークロールには、通常、鋳鍛鋼（例えば、ＳＫＤ−１２）が使用されている。
【０００４】
しかし、アルミニウム合金の中では比較的硬度の高い５０００系（Ａｌ−Ｍｇ系）のアルミニウム合金からなるアルミニウム板材等を多数圧延した場合、特に、熱間圧延では、圧延用ワークロールの胴部表面の表面粗さが低下することにより、ロールの噛み込み不良（熱間粗圧延又は仕上げ圧延において、ロールバイト内へアルミニウム板材が進行しない現象）やロールスリップ（圧延中のアルミニウム板材と圧延用ワークロールの胴部表面の間の拘束力が低下し、圧延板速度が周速に追従しなくなるため、速度・張力・荷重等の圧延条件が不安定となる現象）といった問題が生じる。
【０００５】
更に、熱間圧延又は冷間圧延する際、圧延用ワークロールの胴部表面上には、ワークロールとアルミニウム板材の表面層が高温・高圧下で溶着することで、アルミニウムおよびその酸化物等からなる薄膜（以下、ロールコーティング層と称する）が形成される。その結果、このロールコーティング層と、アルミニウム板材が接触しながら圧延されることとなり、ロールコーティング層の性状・膜厚によっては、アルミニウム板材の表面に微小な欠陥を形成させるといった問題が発生する。また、特に、冷間圧延では、アルミニウム板材がそのまま製品となるため、表面の微細な欠陥が重大な問題となる。このような問題を解決するため、下記のような対策が立てられてきた。
【０００６】
例えば、特許文献１には、圧延用ワークロールの胴部表面に、厚さ５μｍ以上の耐摩耗性に優れた硬質Ｃｒメッキを施した熱間圧延用ワークロールが提案されている。この技術によれば、ロール面粗度が低下し難いため、噛み込み不良等が防止され、ロールの長寿命化、更には、製品の表面品質を向上させることができる。
【０００７】
また、例えば、特許文献２には、圧延用ワークロールに対して、ブラシロールを設置し、前記圧延用ワークロールを前記ブラシロールに接触させつつ回転せしめることにより、前記圧延用ワークロール表面に固着したロールコーティング層を前記ブラシロールにて除去し得る、アルミニウム板材の圧延方法が開示されている。この技術によれば、アルミニウム板材とロールコーティング層との接触による微小欠陥の発生を防止できる。
【０００８】
【特許文献１】
特開平２−２１１９０２号公報（第２頁左欄 ４〜９行）
【特許文献２】
特開平９−５７３１３号公報（段落番号［０００７］〜［０００８］）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に示すように圧延用ワークロールの胴部表面に、厚さ５μｍ以上の硬質Ｃｒメッキを施した圧延用ワークロールを用いた場合においても、アルミニウム板材の組み合わせを種々変更しながら熱間圧延又は冷間圧延した場合には、ロール面粗度の低下や、噛み込み不良等が発生し、圧延用ワークロールの寿命がバラツク又は、製品の表面に微小な疵が形成されるといった問題が発生した。
【００１０】
また、特許文献２に示す方法を用いた場合も、前記ロールコーティング層の過剰除去により、圧延用ワークロール表面の面粗度が低下することで、噛み込み不良やロールスリップが生じ、特許文献１と同様な問題が発生した。
更に、このような問題を解決するため、圧延用ワークロールの交換（取り外し→水冷→胴部表面の研磨→取り付け）を必要とし、その交換に長時間（およそ８〜１２時間）を要することとなり、生産性が大きく低下するといった問題が生じた。
【００１１】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、アルミニウム板材の組み合わせを種々変更しながら圧延した場合や、ブラシロールを使用した場合においても、圧延用ワークロールの長寿命化が可能であり、更に、製品の表面品質を向上させることができる圧延用ワークロールおよびこれを用いた圧延方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意研究実験を重ねた結果、圧延用ワークロールの胴部の表面に形成する皮膜の種類、ビッカース硬度および膜厚、更には、圧延用ワークロールの胴部最表面におけるロール軸方向での算術平均粗さＲａを最適な条件範囲に制御することにより、圧延用ワークロールの長寿命化および製品の表面品質の向上が可能となることを見い出し、本発明を完成するに至った。
【００１３】
すなわち、請求項１に記載の発明の要旨は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム板材を圧延するための圧延用ワークロールであって、ロール本体の胴部表面に、ビッカース硬度Ｈｖが５００以上、平均膜厚が１乃至２０μｍの第１皮膜と、この第１皮膜表面に平均膜厚が０．０５乃至０．５μｍで、アルミニウムおよびその酸化物を少なくとも含む第２皮膜とを備え、かつ、前記第２皮膜の最表面におけるロール軸方向での算術平均粗さＲａが０．１乃至２．０μｍであることを特徴とする圧延用ワークロールにある。
【００１４】
請求項１のような第１皮膜を形成することにより、圧延用ワークロールの耐摩耗性が向上し、長寿命化が可能となる。更に請求項１のような第２皮膜を形成することにより、圧延板表面の微小欠陥の発生を抑えることが可能となり、表面品質の優れた製品を得ることができる。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明の要旨は、前記第１皮膜が、Ｎｉ又はＣｒを少なくとも含むことを特徴とする請求項１に記載の圧延用ワークロールにある。
請求項２のような皮膜構成を採ることで、圧延用ワークロールの耐摩耗性が向上し、ロールの長寿命化が可能となる。
【００１６】
また、請求項３に記載の発明の要旨は、前記第２皮膜が、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる前通し材を圧延することにより形成された、前通し材成分からなるロールコーティング層であることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の圧延用ワークロールにある。
請求項３のように皮膜を形成することで、新たに設備投資をすることなく、既存の設備で所望の皮膜形成が可能となり、また、圧延加工と同時に皮膜を形成するため、生産性の低下を防ぐこともできる。
【００１７】
また、請求項４に記載の発明の要旨は、請求項１乃至請求項３に記載の圧延用ワークロールを用いてアルミニウム板材を圧延する圧延方法であって、ナイロン又はポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）からなると共に、Ａｌ２Ｏ３又はＳｉＣ微粒子を含む回転自在なブラシを、前記圧延用ワークロールの胴部表面に接触させながら圧延することを特徴とするアルミニウム板材の圧延方法にある。
請求項４のように圧延することで、ロールコーティング状態を最適な条件範囲に制御することが可能となるため、表面品質の優れた製品を得ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る圧延用ワークロールおよびこれを用いた圧延方法における実施の形態について説明する。
本発明の圧延用ワークロールはアルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム板材を、熱間圧延又は冷間圧延するための圧延機に使用される。前記アルミニウム板材の種類は特に限定されず、例えば、１０００系の純アルミニウム、３０００系のＡｌ−Ｍｎ合金又は５０００系のＡｌ−Ｍｇ合金等からなるものである。
【００１９】
また、前記圧延機についても特に限定されず、例えば、２段圧延機、バックアップロールが設置された４段圧延機又はそれらを２機以上連続して設置したタンデム圧延機等に使用される。図１は前記圧延用ワークロールが用いられるアルミニウム板材の圧延機の一例を示すものである。アルミニウム板材の圧延は、図１に示すように、アルミニウム板材１が、１対の圧延用ワークロール２、２間に供給されて、所定の圧下率にて圧延されることにより行われる。ここで、本発明の圧延用ワークロールは、図２（図１のＡ部の拡大図）に示すようなロール本体５の胴部表面に、第１皮膜６および第２皮膜７を有している。
【００２０】
ロール本体５は、一般的なロール、例えば鋳鍛鋼製ロール等が使用される。また、第１皮膜６は、このロール本体５の胴部表面に、電解メッキ法等により得られるＣｒ皮膜等を形成することにより得られる。なお、耐摩耗性を向上させるため、第１皮膜の成分には、Ｎｉ又はＣｒが含まれていると都合が良い。
更に、第１皮膜６はビッカース硬度Ｈｖが５００以上、かつ、平均膜厚が１乃至２０μｍに限定されている。このように皮膜特性を限定した理由について以下に説明する。
【００２１】
［第１皮膜６のビッカース硬度Ｈｖを５００以上に限定した理由］
第１皮膜６のビッカース硬度Ｈｖが５００以上である場合は、圧延用ワークロールの耐磨耗性が優れているため、アルミニウム板材の組み合わせを種々変更しながら熱間圧延又は冷間圧延した場合にもロール面粗度が低下し難いため、圧延用ワークロールの長寿命化が可能となる。
一方、第１皮膜６のビッカース硬度Ｈｖが５００未満である場合は、耐磨耗性に劣るため、圧延用ワークロールの長寿命化を達成することができない。
従って、前記第１皮膜６のビッカース硬度Ｈｖは５００以上とする。
【００２２】
なお、ビッカース硬度Ｈｖが５００以上の第１皮膜としては、以下のようなものがあるが、本発明はこれらに限られるものではない。
例１）電解メッキ法により形成されるＣｒ、Ｎｉ−Ｃｒ、Ｎｉ−Ｐ等の皮膜。
例２）無電解メッキ法により形成されるＮｉ−Ｐ等の皮膜。
例３）溶射法により形成されるＣｒ炭化物、Ｎｉ−Ｃｒ、ＷＣ等又はこれらの組み合わせにより構成される皮膜。
【００２３】
［第１皮膜６の平均膜厚を１乃至２０μｍに限定した理由］
第１皮膜６の平均膜厚が１μｍ未満の場合は、第１皮膜６をロール本体５の胴部表面に均一に形成することが難しく、ロール本体５の素地が十分に覆われないため耐磨耗性においても向上が見られない。
一方、２０μｍを超える第１皮膜６の形成は、それ以上に耐磨耗性の向上が見られず、更に、圧延加工時に、皮膜の部分的な剥離又は割れといった問題を引き起こす可能性もあり、コスト的にも無駄である。
従って、第１皮膜６の平均膜厚は１乃至２０μｍとする。
【００２４】
次に、前記第１皮膜６上に形成される第２皮膜７について説明する。第２皮膜７はアルミニウムおよびその酸化物を少なくとも含む皮膜で、例えば、圧延前に前通し材（アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム板材）を圧延し、熱によって、前通し材の成分を第１皮膜上に溶着させ、第１皮膜を前通し材成分でロールコーティングすることによって得られる。
【００２５】
なお、第２皮膜７は、アルミニウムおよびその酸化物以外のものが含まれていても良い。例えば、Ａｌ−Ｍｇ合金を圧延した場合は、アルミニウムおよびその酸化物以外にも、マグネシウムおよびその酸化物等がロールコーティングされ、これを第２皮膜７として用いても良い。
更に、第２皮膜７の形成法は前記した前通し材成分のロールコーティングによる方法に限られず、例えば、メッキ法や溶射法で皮膜を形成しても良い。
また、第２皮膜７は平均膜厚が０．０５乃至０．５μｍ、かつ、第２皮膜７の最表面におけるロール軸方向での算術平均粗さＲａが０．１乃至２．０μｍに限定されている。このように皮膜特性を限定した理由について以下に説明する。
【００２６】
［第２皮膜７の平均膜厚を０．０５乃至０．５μｍに限定した理由］
第２皮膜７はアルミニウム板材に接触するため、表面状態は、製品の表面品質に大きく影響を与える。つまりは、第２皮膜７を最適な状態に制御することは、製品の表面性状を決める上で非常に重要であると言える。
【００２７】
ここで、第２皮膜７の平均膜厚が０．５μｍを超えると、第２皮膜７の一部が圧延用ワークロールの胴部表面からアルミニウム板材の表面上に脱落し、製品の表面欠陥に繋がる可能性がある。
また、第２皮膜７は、圧延用ワークロールの胴部表面にできるだけ薄く均一に形成することが好ましいが、０．０５μｍ未満になると圧延加工時に、噛み込み不良、ロールスリップ又は圧延荷重の増加等の問題が生じる。
従って、第２皮膜７の平均膜厚は０．０５乃至０．５μｍとする。
【００２８】
［第２皮膜７の最表面におけるロール軸方向での算術平均粗さＲａを０．１乃至２．０μｍに限定した理由］
第２皮膜７の最表面における算術平均粗さＲａが０．１μｍ未満になると、噛み込み不良やロールスリップ等を生じ易くなる。
また、第２皮膜７の表面とアルミニウム板材表面との間で金属凝着の発生比率が高くなり、焼き付きによる表面異常が発生し易くなる。
一方、前記算術平均粗さＲａが２．０μｍを超えると、第２皮膜７の表面に形成されたロール目が、アルミニウム板材表面に転写され、製品表面に悪影響を与える。
従って、第２皮膜７の最表面におけるロール軸方向での算術平均粗さＲａは、０．１乃至２．０μｍとする。
【００２９】
続いて、本発明の圧延用ワークロールを用いたアルミニウム板材の圧延方法であって、圧延中における前記第２皮膜７の膜厚を制御することができる圧延方法について説明する。圧延加工中は、熱によって、前記したようにアルミニウム板材成分が圧延用ワークロールに溶着して、この圧延用ワークロールの胴部表面にアルミニウム板材成分がロールコーティングされる。このため、圧延と同時に余分なロールコーティング層を除去し、前記第２皮膜７の膜厚を均一化する必要がある。
【００３０】
本発明では、図１に示すように、ブラシロール４、４が圧延用ワークロール２、２に対して、軸平行的に設置され、圧延時に前記ブラシロール４、４を図１に示すような方向に回転させつつ、前記圧延用ワークロール２、２に接触させることにより、前記圧延用ワークロール２、２表面のロールコーティング層の膜厚を均一化することが可能となる。その際、ブラシロール４、４の位置は、圧延用ワークロール２、２に接触する位置に設置しても良いし、圧延用ワークロールから離れた位置に設置し、圧延時にブラシロールを押し付ける事により圧延用ワークロールに接触させても良い。
【００３１】
また、前記ブラシロール４、４には、均一な研磨を目的として、ナイロン又はポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）からなると共に、Ａｌ２Ｏ３又はＳｉＣ微粒子を含むブラシを使用している。
更に、前記第２皮膜７の平均膜厚を０．０５乃至０．５μｍに制御するためには、予め種々のアルミニウム合金を圧延加工した場合についてロールコーティング層の膜厚を求め、ブラシ回転数とロールコーティング層の除去膜厚の関係を求めておけば良い。
【００３２】
なお、ブラシの材質にナイロン又はポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）を使用しても、圧延用ワークロール、バックアップロールおよびブラシロールをクーラント等により冷却すれば、熱間圧延の場合でも問題なく、使用可能である。
【００３３】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、特許請求の範囲から外れる比較例を参照しつつ説明する。なお、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
（第１実施例）
鋳鍛鋼（ＳＫＤ−１２）製ロールを用いて、表１に示す皮膜構成を持った圧延用ワークロールを作製した。これを熱間仕上げ圧延機に取り付け、以下の条件で繰り返し圧延を行った。なお、第２皮膜は、圧延前に前通し材を圧延することによって形成し、更に、圧延加工時の第２皮膜の膜厚を制御するため、ブラシロールの回転数を調整しながら圧延した。
【００３４】
＜条件＞
圧延機：４タンデム圧延機
圧延用ワークロール：４タンデム圧延機の最後段に取り付けた。
ロール径：７００ｍｍ
ロール胴長：２９００ｍｍ
潤滑油：エマルジョン系
ブラシ：ナイロン又はＰＢＴ製（Ａｌ２Ｏ３微粒子が分散して埋め込まれている。）
ブラシロール位置：圧延用ワークロールの中央部から１ｍｍ離して設置した。なお、圧延時にはブラシロールの両端を押し付ける事により圧延用ワークロールに接触させている。
圧延加工：３００４合金および５１８２合金を下記条件にて圧延した。圧延は、３００４合金→５１８２合金の順に交互に繰返し行い、合計２５本圧延した（最終は３００４合金）。
（１）３００４合金
入側板厚：３０ｍｍ（４タンデム圧延機の最前段入側）
出側板厚：２．０ｍｍ
圧延板：１５００ｍ／本
（２）５１８２合金
入側板厚：３０ｍｍ（４タンデム圧延機の最前段入側）
出側板厚：３．３ｍｍ
圧延板：１５００ｍ／本
【００３５】
【表１】
【００３６】
皮膜の特性については、以下の方法により評価した。
（１）第１皮膜のビッカース硬度Ｈｖ
第１皮膜のビッカース硬度Ｈｖは、圧延用ワークロールの作製段階において、ビッカース硬度計（アカシ社製 ＡＶＫ−ＣＩＩ）を用いて測定した。なお、圧延用ワークロールの軸に直交する方向でのビッカース硬度Ｈｖは同一であるため、圧延用ワークロールの胴部中心部、両端部の３点を測定し、その平均値を第１皮膜のビッカース硬度Ｈｖとした。
【００３７】
（２）第１皮膜の平均膜厚
第１皮膜の膜厚は、圧延用ワークロールの作製段階において、電磁膜厚計（ミツトヨ社製 ＮＥＯ−ＤＥＲＭ ＤＧＥ−７００）を用いて測定した。なお、圧延用ワークロールの軸に直交する方向での膜厚は同一であるため、圧延用ワークロールの胴部中心部、両端部の３点を測定し、その平均値を第１皮膜の平均膜厚とした。
【００３８】
（３）第２皮膜の平均膜厚
第２皮膜の膜厚は、以下のようにして測定した。
１．圧延前の圧延用ワークロールの胴部表面に付着した油分をヘキサンで洗浄する。
２．水酸化ナトリウム溶液を含ませた脱脂綿で一定面積（２５ｍｍ×２５ｍｍ）の第２皮膜を拭き取る。
３．前記コーティングを拭き取った脱脂綿を原子吸光分析装置（日本ジャーレル・アッシュ社製 ＡＡ−８８０型）にかけ、含有されるＡｌ量を定量化する。
４．定量化されたＡｌ量および第２皮膜の除去面積より第２皮膜の膜厚を求める。この際、第２皮膜は、主としてＡｌにより形成されているとした（比重＝２．７）。
５．前記１．〜４．の操作を圧延用ワークロールの胴部中心部、両端部の３点について行い、その平均値を第２皮膜の平均膜厚とした。
【００３９】
（４）第２皮膜の算術平均粗さＲａ
小型表面粗さ測定機 （ミツトヨ社製 サーフテスト ＳＪ−３０１）により、圧延用ワークロールの胴部最表面について、ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４に基づいて、ロール軸方向に算術平均粗さＲａを測定した。なお、測定は圧延用ワークロールの胴部表面においてロールコーティング層が形成された胴部中心部、両端部の３点について行い、その平均値を算術平均粗さＲａとした。
【００４０】
前記各条件下で２５本圧延加工した後の圧延用ワークロールについて、ロール軸方向の算術平均粗さＲａを測定し、更に２５本目（３００４合金）の加工後のアルミニウム合金板の表面状態を目視観察した。結果を表２に示す。
なお、表面状態は、目視により微細な疵、ピット等が見られたものを不良品として「×」、全く欠陥等が見られなかったものを良品として「○」とした。
【００４１】
【表２】
【００４２】
表２に示すように実施例Ｎｏ．１〜７はいずれの条件も本発明の特許請求の範囲内とした結果、Ｎｏ１〜５については圧延後のロール軸方向での算術平均粗さＲａの低化が少なく、また、Ｎｏ．６および７についても、前記算術平均粗さＲａの低化は見られるものの、圧延後の前記算術平均粗さＲａ値が極端に小さい値とならないことから、圧延用ワークロールの長寿命化が可能となり、更に、表面状態も全て「○」であることから、表面品質に優れたアルミニウム合金板が得られた。
【００４３】
一方、比較例Ｎｏ．８〜１５はいずれも本発明の特許請求の範囲から外れた圧延用ワークロールを用いて圧延されている。このうち、比較例Ｎｏ．８については、圧延用ワークロールの胴部表面に前記第１皮膜が形成されていない圧延用ワークロールを用いて圧延されたものである。また比較例Ｎｏ．９および１０については前記第１皮膜の硬度が本発明で規制する数値範囲の下限値から外れた圧延用ワークロールを用いて圧延されたものである。更に、比較例Ｎｏ．１１については前記第１皮膜の膜厚が本発明で規制する数値範囲の下限値から外れた圧延用ワークロールを用いて圧延されたものである。
【００４４】
また、比較例Ｎｏ．１２については、前記第２皮膜の膜厚が本発明で規制する数値範囲の下限値から外れた圧延用ワークロールを用いて圧延されており、比較例Ｎｏ．１３および１４については、前記第２皮膜の膜厚が本発明で規制する数値範囲の上限値から外れた圧延用ワークロールを用い、かつ、ブラシロールを使用しないで圧延されている。更に、比較例Ｎｏ．１５では前記第１皮膜の膜厚が本発明で規制する数値範囲の上限値から外れ、かつ、前記算術平均粗さＲａが、本発明で規制する数値範囲の上限値から外れた圧延用ワークロールを用いて圧延されたものである。
【００４５】
まず、圧延用ワークロールの胴部表面に前記第１皮膜が形成されていない圧延用ワークロールを用いて圧延された比較例Ｎｏ．８、前記第１皮膜の硬度が本発明で規制する数値範囲の下限値から外れた圧延用ワークロールを用いて圧延された比較例Ｎｏ．９、１０および前記第１皮膜の膜厚が本発明で規制する数値範囲の下限値から外れた圧延用ワークロールを用いて圧延されたＮｏ．１１では、圧延用ワークロールが耐摩耗性に劣るため、圧延後の前記算術平均粗さＲａが極端に低下しており、圧延後のアルミニウム合金板の表面状態も悪化している（「×」）。
【００４６】
また、前記第２皮膜の膜厚が本発明で規制する数値範囲の下限値から外れた圧延用ワークロールを用いて圧延された比較例Ｎｏ．１２では、圧延加工時に圧延荷重が増大するため、アルミニウム合金板と圧延用ワークロールの胴部表面との接触による金属摩耗が発生し、圧延後の前記算術平均粗さＲａが極端に低下している。また、圧延後のアルミニウム合金板の表面状態も悪化している（「×」）。
【００４７】
また、前記第２皮膜の膜厚が本発明で規制する数値範囲の上限値から外れた圧延用ワークロールを用い、かつ、ブラシロールを使用せずに圧延された比較例Ｎｏ．１３および１４については、圧延用ワークロールの胴部表面から脱落した第２皮膜の一部が、アルミニウム合金板の表面を傷つけることによって、圧延後のアルミニウム合金板の表面状態が悪化している（「×」）。
【００４８】
更に、前記第１皮膜の膜厚が本発明で規制する数値範囲の上限値から外れ、かつ、前記算術平均粗さＲａが、本発明で規制する数値範囲の上限値から外れた圧延用ワークロールを用いて圧延された比較例Ｎｏ．１５では、圧延用ワークロールの胴部表面に形成されたロール目が、アルミニウム合金板表面に転写され、圧延後のアルミニウム合金板の表面状態が悪化している（「×」）。また、圧延後の前記算術平均粗さＲａも極端に低下している。
【００４９】
以上のように、実施例Ｎｏ．１〜７では、第１皮膜の種類、ビッカース硬度Ｈｖ、第１皮膜の膜厚、第２皮膜の膜厚および前記算術平均粗さＲａを本発明の条件範囲内に制御し、更に、Ａｌ２Ｏ３微粒子が分散されたブラシを用いて、第２皮膜のロールコーティング状態を最適な条件範囲に制御することにより、圧延用ワークロールの長寿命化およびアルミニウム合金板の表面品質の向上が可能となった。
しかし、本発明の条件を満たさない比較例Ｎｏ．８〜１５では、アルミニウム合金板の表面状態の悪化が見られ（「×」）、更に、比較例Ｎｏ．８〜１２および１５については圧延後の前記算術平均粗さＲａも極端に低下している。
【００５０】
なお、本実施例では、熱間圧延に本発明を適用した場合について述べたが、冷間圧延用として用いても同様な効果を得ることができる。
また、本実施例ではナイロン又はＰＢＴ製ブラシにＡｌ２Ｏ３微粒子が分散されたものを用いたが、ＳｉＣ微粒子を分散させた場合にも同様な効果が得られた。
更に、本実施例では、本発明の圧延用ワークロールを４タンデム圧延機の最後段に取り付け、圧延前のアルミニウム合金板厚が３０ｍｍの３００４合金板および５１８２合金板を圧延する場合について述べたが、圧延機の種類、前記圧延用ワークロールの取り付け位置、アルミニウム合金板厚又はアルミニウム合金の種類を適宜変更して行っても同様の効果を得ることができる。
【００５１】
（第２実施例）
鋳鍛鋼（ＳＫＤ−１２）製ロールの胴部表面に、平均膜厚５μｍの硬質Ｃｒ皮膜（Ｈｖ＝５００）からなる第１皮膜を形成し、３００４合金について第１実施例と同様な圧延機により熱間圧延を行った。
なお、第１実施例と同様に、本実施例の圧延前に前通し材を圧延し、前通し材の板材成分をロールコーティングさせることにより平均膜厚０．２μｍの第２皮膜を形成した。更に、第１実施例と同様に、圧延加工時の第２皮膜の膜厚を０．２μｍに制御するため、ブラシロールの回転数を調整しながら圧延した。
表３に、前記圧延用ワークロールを用いた場合の圧延本数と前記圧延用ワークロールの胴部最表面における算術平均粗さＲａの推移を比較例と共に示す。なお、圧延加工前において、前記算術平均粗さＲａは、１．２５μｍであった。
【００５２】
【表３】
【００５３】
表３に示すように、本発明の条件を満たす実施例Ｎｏ．１６では、第２皮膜の膜厚を本発明の特許請求の範囲内とし、更にブラシロールにより適切に膜厚を制御することにより、前記算術平均粗さＲａの低下が少なく、圧延用ワークロールの長寿命化が可能となった。また、圧延本数１００本目においても、圧延板の表面には疵がなく良好な表面品質であった。
【００５４】
しかし、本発明の特許請求の範囲から外れた比較例Ｎｏ．１７では、圧延加工前に圧延用ワークロールの胴部表面にロールコーティング層が形成されていないため、圧延本数に対する前記算術平均粗さＲａの減少割合が非常に大きく、圧延用ワークロールの寿命が実施例の場合と比較して１／３以下となった。また、ブラシロールを使用しないで圧延した比較例Ｎｏ．１８では、ロールコーティング状態を適切に制御することができないため、圧延用ワークロールの寿命が実施例の場合と比較して１／１０以下となった。
【００５５】
【発明の効果】
以上述べたように、圧延用ワークロールの胴部表面に請求項１乃至３のような皮膜を形成することにより、圧延用ワークロールの長寿命化および製品の表面品質の向上が可能となる。
更に、請求項４のような製造方法とすることにより、第２皮膜のロールコーティング状態を最適な条件範囲に制御することが可能となるため、圧延用ワークロールの長寿命化および製品の表面品質を向上させ得る製造方法を具現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】圧延工程箇所の概略図である。
【図２】圧延用ワークロールにおける表層部の断面拡大図である。
【符号の説明】
１ アルミニウム板材
２ 圧延用ワークロール
３ バックアップロール
４ ブラシロール
５ ロール本体
６ 第１皮膜
７ 第２皮膜
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム板材の圧延に使用する圧延用ワークロールおよびこれを用いた圧延方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、アルミニウム板又はアルミニウム合金板（以下製品とする）は、所望の組成を溶解、鋳造してスラブを作製し、続いて、このスラブを均質化熱処理した後、熱間圧延にて圧延板（以下アルミニウム板材とする）を作製し、更に、冷間圧延工程を経て作製される。この際、必要に応じて、熱間圧延後又は冷間圧延の途中で熱処理が加わる場合もある。
【０００３】
前記熱間圧延および冷間圧延工程では、アルミニウム板材に対してすり疵や圧痕等の表面疵を発生させず、更に、生産性を高めるため熱間圧延および冷間圧延に用いられる圧延用ワークロールを如何に長持ち（長寿命化）させるかが重要である。このため、アルミニウム板材を圧延するための圧延用ワークロールには、通常、鋳鍛鋼（例えば、ＳＫＤ−１２）が使用されている。
【０００４】
しかし、アルミニウム合金の中では比較的硬度の高い５０００系（Ａｌ−Ｍｇ系）のアルミニウム合金からなるアルミニウム板材等を多数圧延した場合、特に、熱間圧延では、圧延用ワークロールの胴部表面の表面粗さが低下することにより、ロールの噛み込み不良（熱間粗圧延又は仕上げ圧延において、ロールバイト内へアルミニウム板材が進行しない現象）やロールスリップ（圧延中のアルミニウム板材と圧延用ワークロールの胴部表面の間の拘束力が低下し、圧延板速度が周速に追従しなくなるため、速度・張力・荷重等の圧延条件が不安定となる現象）といった問題が生じる。
【０００５】
更に、熱間圧延又は冷間圧延する際、圧延用ワークロールの胴部表面上には、ワークロールとアルミニウム板材の表面層が高温・高圧下で溶着することで、アルミニウムおよびその酸化物等からなる薄膜（以下、ロールコーティング層と称する）が形成される。その結果、このロールコーティング層と、アルミニウム板材が接触しながら圧延されることとなり、ロールコーティング層の性状・膜厚によっては、アルミニウム板材の表面に微小な欠陥を形成させるといった問題が発生する。また、特に、冷間圧延では、アルミニウム板材がそのまま製品となるため、表面の微細な欠陥が重大な問題となる。このような問題を解決するため、下記のような対策が立てられてきた。
【０００６】
例えば、特許文献１には、圧延用ワークロールの胴部表面に、厚さ５μｍ以上の耐摩耗性に優れた硬質Ｃｒメッキを施した熱間圧延用ワークロールが提案されている。この技術によれば、ロール面粗度が低下し難いため、噛み込み不良等が防止され、ロールの長寿命化、更には、製品の表面品質を向上させることができる。
【０００７】
また、例えば、特許文献２には、圧延用ワークロールに対して、ブラシロールを設置し、前記圧延用ワークロールを前記ブラシロールに接触させつつ回転せしめることにより、前記圧延用ワークロール表面に固着したロールコーティング層を前記ブラシロールにて除去し得る、アルミニウム板材の圧延方法が開示されている。この技術によれば、アルミニウム板材とロールコーティング層との接触による微小欠陥の発生を防止できる。
【０００８】
【特許文献１】
特開平２−２１１９０２号公報（第２頁左欄 ４〜９行）
【特許文献２】
特開平９−５７３１３号公報（段落番号［０００７］〜［０００８］）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に示すように圧延用ワークロールの胴部表面に、厚さ５μｍ以上の硬質Ｃｒメッキを施した圧延用ワークロールを用いた場合においても、アルミニウム板材の組み合わせを種々変更しながら熱間圧延又は冷間圧延した場合には、ロール面粗度の低下や、噛み込み不良等が発生し、圧延用ワークロールの寿命がバラツク又は、製品の表面に微小な疵が形成されるといった問題が発生した。
【００１０】
また、特許文献２に示す方法を用いた場合も、前記ロールコーティング層の過剰除去により、圧延用ワークロール表面の面粗度が低下することで、噛み込み不良やロールスリップが生じ、特許文献１と同様な問題が発生した。
更に、このような問題を解決するため、圧延用ワークロールの交換（取り外し→水冷→胴部表面の研磨→取り付け）を必要とし、その交換に長時間（およそ８〜１２時間）を要することとなり、生産性が大きく低下するといった問題が生じた。
【００１１】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、アルミニウム板材の組み合わせを種々変更しながら圧延した場合や、ブラシロールを使用した場合においても、圧延用ワークロールの長寿命化が可能であり、更に、製品の表面品質を向上させることができる圧延用ワークロールおよびこれを用いた圧延方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意研究実験を重ねた結果、圧延用ワークロールの胴部の表面に形成する皮膜の種類、ビッカース硬度および膜厚、更には、圧延用ワークロールの胴部最表面におけるロール軸方向での算術平均粗さＲａを最適な条件範囲に制御することにより、圧延用ワークロールの長寿命化および製品の表面品質の向上が可能となることを見い出し、本発明を完成するに至った。
【００１３】
すなわち、請求項１に記載の発明の要旨は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム板材を圧延するための圧延用ワークロールであって、ロール本体の胴部表面に、ビッカース硬度Ｈｖが５００以上、平均膜厚が１乃至２０μｍの第１皮膜と、この第１皮膜表面に平均膜厚が０．０５乃至０．５μｍで、アルミニウムおよびその酸化物を少なくとも含む第２皮膜とを備え、かつ、前記第２皮膜の最表面におけるロール軸方向での算術平均粗さＲａが０．１乃至２．０μｍであることを特徴とする圧延用ワークロールにある。
【００１４】
請求項１のような第１皮膜を形成することにより、圧延用ワークロールの耐摩耗性が向上し、長寿命化が可能となる。更に請求項１のような第２皮膜を形成することにより、圧延板表面の微小欠陥の発生を抑えることが可能となり、表面品質の優れた製品を得ることができる。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明の要旨は、前記第１皮膜が、Ｎｉ又はＣｒを少なくとも含むことを特徴とする請求項１に記載の圧延用ワークロールにある。
請求項２のような皮膜構成を採ることで、圧延用ワークロールの耐摩耗性が向上し、ロールの長寿命化が可能となる。
【００１６】
また、請求項３に記載の発明の要旨は、前記第２皮膜が、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる前通し材を圧延することにより形成された、前通し材成分からなるロールコーティング層であることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の圧延用ワークロールにある。
請求項３のように皮膜を形成することで、新たに設備投資をすることなく、既存の設備で所望の皮膜形成が可能となり、また、圧延加工と同時に皮膜を形成するため、生産性の低下を防ぐこともできる。
【００１７】
また、請求項４に記載の発明の要旨は、請求項１乃至請求項３に記載の圧延用ワークロールを用いてアルミニウム板材を圧延する圧延方法であって、ナイロン又はポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）からなると共に、Ａｌ２Ｏ３又はＳｉＣ微粒子を含む回転自在なブラシを、前記圧延用ワークロールの胴部表面に接触させながら圧延することを特徴とするアルミニウム板材の圧延方法にある。
請求項４のように圧延することで、ロールコーティング状態を最適な条件範囲に制御することが可能となるため、表面品質の優れた製品を得ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る圧延用ワークロールおよびこれを用いた圧延方法における実施の形態について説明する。
本発明の圧延用ワークロールはアルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム板材を、熱間圧延又は冷間圧延するための圧延機に使用される。前記アルミニウム板材の種類は特に限定されず、例えば、１０００系の純アルミニウム、３０００系のＡｌ−Ｍｎ合金又は５０００系のＡｌ−Ｍｇ合金等からなるものである。
【００１９】
また、前記圧延機についても特に限定されず、例えば、２段圧延機、バックアップロールが設置された４段圧延機又はそれらを２機以上連続して設置したタンデム圧延機等に使用される。図１は前記圧延用ワークロールが用いられるアルミニウム板材の圧延機の一例を示すものである。アルミニウム板材の圧延は、図１に示すように、アルミニウム板材１が、１対の圧延用ワークロール２、２間に供給されて、所定の圧下率にて圧延されることにより行われる。ここで、本発明の圧延用ワークロールは、図２（図１のＡ部の拡大図）に示すようなロール本体５の胴部表面に、第１皮膜６および第２皮膜７を有している。
【００２０】
ロール本体５は、一般的なロール、例えば鋳鍛鋼製ロール等が使用される。また、第１皮膜６は、このロール本体５の胴部表面に、電解メッキ法等により得られるＣｒ皮膜等を形成することにより得られる。なお、耐摩耗性を向上させるため、第１皮膜の成分には、Ｎｉ又はＣｒが含まれていると都合が良い。
更に、第１皮膜６はビッカース硬度Ｈｖが５００以上、かつ、平均膜厚が１乃至２０μｍに限定されている。このように皮膜特性を限定した理由について以下に説明する。
【００２１】
［第１皮膜６のビッカース硬度Ｈｖを５００以上に限定した理由］
第１皮膜６のビッカース硬度Ｈｖが５００以上である場合は、圧延用ワークロールの耐磨耗性が優れているため、アルミニウム板材の組み合わせを種々変更しながら熱間圧延又は冷間圧延した場合にもロール面粗度が低下し難いため、圧延用ワークロールの長寿命化が可能となる。
一方、第１皮膜６のビッカース硬度Ｈｖが５００未満である場合は、耐磨耗性に劣るため、圧延用ワークロールの長寿命化を達成することができない。
従って、前記第１皮膜６のビッカース硬度Ｈｖは５００以上とする。
【００２２】
なお、ビッカース硬度Ｈｖが５００以上の第１皮膜としては、以下のようなものがあるが、本発明はこれらに限られるものではない。
例１）電解メッキ法により形成されるＣｒ、Ｎｉ−Ｃｒ、Ｎｉ−Ｐ等の皮膜。
例２）無電解メッキ法により形成されるＮｉ−Ｐ等の皮膜。
例３）溶射法により形成されるＣｒ炭化物、Ｎｉ−Ｃｒ、ＷＣ等又はこれらの組み合わせにより構成される皮膜。
【００２３】
［第１皮膜６の平均膜厚を１乃至２０μｍに限定した理由］
第１皮膜６の平均膜厚が１μｍ未満の場合は、第１皮膜６をロール本体５の胴部表面に均一に形成することが難しく、ロール本体５の素地が十分に覆われないため耐磨耗性においても向上が見られない。
一方、２０μｍを超える第１皮膜６の形成は、それ以上に耐磨耗性の向上が見られず、更に、圧延加工時に、皮膜の部分的な剥離又は割れといった問題を引き起こす可能性もあり、コスト的にも無駄である。
従って、第１皮膜６の平均膜厚は１乃至２０μｍとする。
【００２４】
次に、前記第１皮膜６上に形成される第２皮膜７について説明する。第２皮膜７はアルミニウムおよびその酸化物を少なくとも含む皮膜で、例えば、圧延前に前通し材（アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム板材）を圧延し、熱によって、前通し材の成分を第１皮膜上に溶着させ、第１皮膜を前通し材成分でロールコーティングすることによって得られる。
【００２５】
なお、第２皮膜７は、アルミニウムおよびその酸化物以外のものが含まれていても良い。例えば、Ａｌ−Ｍｇ合金を圧延した場合は、アルミニウムおよびその酸化物以外にも、マグネシウムおよびその酸化物等がロールコーティングされ、これを第２皮膜７として用いても良い。
更に、第２皮膜７の形成法は前記した前通し材成分のロールコーティングによる方法に限られず、例えば、メッキ法や溶射法で皮膜を形成しても良い。
また、第２皮膜７は平均膜厚が０．０５乃至０．５μｍ、かつ、第２皮膜７の最表面におけるロール軸方向での算術平均粗さＲａが０．１乃至２．０μｍに限定されている。このように皮膜特性を限定した理由について以下に説明する。
【００２６】
［第２皮膜７の平均膜厚を０．０５乃至０．５μｍに限定した理由］
第２皮膜７はアルミニウム板材に接触するため、表面状態は、製品の表面品質に大きく影響を与える。つまりは、第２皮膜７を最適な状態に制御することは、製品の表面性状を決める上で非常に重要であると言える。
【００２７】
ここで、第２皮膜７の平均膜厚が０．５μｍを超えると、第２皮膜７の一部が圧延用ワークロールの胴部表面からアルミニウム板材の表面上に脱落し、製品の表面欠陥に繋がる可能性がある。
また、第２皮膜７は、圧延用ワークロールの胴部表面にできるだけ薄く均一に形成することが好ましいが、０．０５μｍ未満になると圧延加工時に、噛み込み不良、ロールスリップ又は圧延荷重の増加等の問題が生じる。
従って、第２皮膜７の平均膜厚は０．０５乃至０．５μｍとする。
【００２８】
［第２皮膜７の最表面におけるロール軸方向での算術平均粗さＲａを０．１乃至２．０μｍに限定した理由］
第２皮膜７の最表面における算術平均粗さＲａが０．１μｍ未満になると、噛み込み不良やロールスリップ等を生じ易くなる。
また、第２皮膜７の表面とアルミニウム板材表面との間で金属凝着の発生比率が高くなり、焼き付きによる表面異常が発生し易くなる。
一方、前記算術平均粗さＲａが２．０μｍを超えると、第２皮膜７の表面に形成されたロール目が、アルミニウム板材表面に転写され、製品表面に悪影響を与える。
従って、第２皮膜７の最表面におけるロール軸方向での算術平均粗さＲａは、０．１乃至２．０μｍとする。
【００２９】
続いて、本発明の圧延用ワークロールを用いたアルミニウム板材の圧延方法であって、圧延中における前記第２皮膜７の膜厚を制御することができる圧延方法について説明する。圧延加工中は、熱によって、前記したようにアルミニウム板材成分が圧延用ワークロールに溶着して、この圧延用ワークロールの胴部表面にアルミニウム板材成分がロールコーティングされる。このため、圧延と同時に余分なロールコーティング層を除去し、前記第２皮膜７の膜厚を均一化する必要がある。
【００３０】
本発明では、図１に示すように、ブラシロール４、４が圧延用ワークロール２、２に対して、軸平行的に設置され、圧延時に前記ブラシロール４、４を図１に示すような方向に回転させつつ、前記圧延用ワークロール２、２に接触させることにより、前記圧延用ワークロール２、２表面のロールコーティング層の膜厚を均一化することが可能となる。その際、ブラシロール４、４の位置は、圧延用ワークロール２、２に接触する位置に設置しても良いし、圧延用ワークロールから離れた位置に設置し、圧延時にブラシロールを押し付ける事により圧延用ワークロールに接触させても良い。
【００３１】
また、前記ブラシロール４、４には、均一な研磨を目的として、ナイロン又はポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）からなると共に、Ａｌ２Ｏ３又はＳｉＣ微粒子を含むブラシを使用している。
更に、前記第２皮膜７の平均膜厚を０．０５乃至０．５μｍに制御するためには、予め種々のアルミニウム合金を圧延加工した場合についてロールコーティング層の膜厚を求め、ブラシ回転数とロールコーティング層の除去膜厚の関係を求めておけば良い。
【００３２】
なお、ブラシの材質にナイロン又はポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）を使用しても、圧延用ワークロール、バックアップロールおよびブラシロールをクーラント等により冷却すれば、熱間圧延の場合でも問題なく、使用可能である。
【００３３】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、特許請求の範囲から外れる比較例を参照しつつ説明する。なお、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
（第１実施例）
鋳鍛鋼（ＳＫＤ−１２）製ロールを用いて、表１に示す皮膜構成を持った圧延用ワークロールを作製した。これを熱間仕上げ圧延機に取り付け、以下の条件で繰り返し圧延を行った。なお、第２皮膜は、圧延前に前通し材を圧延することによって形成し、更に、圧延加工時の第２皮膜の膜厚を制御するため、ブラシロールの回転数を調整しながら圧延した。
【００３４】
＜条件＞
圧延機：４タンデム圧延機
圧延用ワークロール：４タンデム圧延機の最後段に取り付けた。
ロール径：７００ｍｍ
ロール胴長：２９００ｍｍ
潤滑油：エマルジョン系
ブラシ：ナイロン又はＰＢＴ製（Ａｌ２Ｏ３微粒子が分散して埋め込まれている。）
ブラシロール位置：圧延用ワークロールの中央部から１ｍｍ離して設置した。なお、圧延時にはブラシロールの両端を押し付ける事により圧延用ワークロールに接触させている。
圧延加工：３００４合金および５１８２合金を下記条件にて圧延した。圧延は、３００４合金→５１８２合金の順に交互に繰返し行い、合計２５本圧延した（最終は３００４合金）。
（１）３００４合金
入側板厚：３０ｍｍ（４タンデム圧延機の最前段入側）
出側板厚：２．０ｍｍ
圧延板：１５００ｍ／本
（２）５１８２合金
入側板厚：３０ｍｍ（４タンデム圧延機の最前段入側）
出側板厚：３．３ｍｍ
圧延板：１５００ｍ／本
【００３５】
【表１】
皮膜の特性については、以下の方法により評価した。
（１）第１皮膜のビッカース硬度Ｈｖ
第１皮膜のビッカース硬度Ｈｖは、圧延用ワークロールの作製段階において、ビッカース硬度計（アカシ社製 ＡＶＫ−ＣＩＩ）を用いて測定した。なお、圧延用ワークロールの軸に直交する方向でのビッカース硬度Ｈｖは同一であるため、圧延用ワークロールの胴部中心部、両端部の３点を測定し、その平均値を第１皮膜のビッカース硬度Ｈｖとした。
【００３７】
（２）第１皮膜の平均膜厚
第１皮膜の膜厚は、圧延用ワークロールの作製段階において、電磁膜厚計（ミツトヨ社製 ＮＥＯ−ＤＥＲＭ ＤＧＥ−７００）を用いて測定した。なお、圧延用ワークロールの軸に直交する方向での膜厚は同一であるため、圧延用ワークロールの胴部中心部、両端部の３点を測定し、その平均値を第１皮膜の平均膜厚とした。
【００３８】
（３）第２皮膜の平均膜厚
第２皮膜の膜厚は、以下のようにして測定した。
１．圧延前の圧延用ワークロールの胴部表面に付着した油分をヘキサンで洗浄する。
２．水酸化ナトリウム溶液を含ませた脱脂綿で一定面積（２５ｍｍ×２５ｍｍ）の第２皮膜を拭き取る。
３．前記コーティングを拭き取った脱脂綿を原子吸光分析装置（日本ジャーレル・アッシュ社製 ＡＡ−８８０型）にかけ、含有されるＡｌ量を定量化する。
４．定量化されたＡｌ量および第２皮膜の除去面積より第２皮膜の膜厚を求める。この際、第２皮膜は、主としてＡｌにより形成されているとした（比重＝２．７）。
５．前記１．〜４．の操作を圧延用ワークロールの胴部中心部、両端部の３点について行い、その平均値を第２皮膜の平均膜厚とした。
【００３９】
（４）第２皮膜の算術平均粗さＲａ
小型表面粗さ測定機 （ミツトヨ社製 サーフテスト ＳＪ−３０１）により、圧延用ワークロールの胴部最表面について、ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４に基づいて、ロール軸方向に算術平均粗さＲａを測定した。なお、測定は圧延用ワークロールの胴部表面においてロールコーティング層が形成された胴部中心部、両端部の３点について行い、その平均値を算術平均粗さＲａとした。
【００４０】
前記各条件下で２５本圧延加工した後の圧延用ワークロールについて、ロール軸方向の算術平均粗さＲａを測定し、更に２５本目（３００４合金）の加工後のアルミニウム合金板の表面状態を目視観察した。結果を表２に示す。
なお、表面状態は、目視により微細な疵、ピット等が見られたものを不良品として「×」、全く欠陥等が見られなかったものを良品として「○」とした。
【００４１】
【表２】
表２に示すように実施例Ｎｏ．１〜７はいずれの条件も本発明の特許請求の範囲内とした結果、Ｎｏ１〜５については圧延後のロール軸方向での算術平均粗さＲａの低化が少なく、また、Ｎｏ．６および７についても、前記算術平均粗さＲａの低化は見られるものの、圧延後の前記算術平均粗さＲａ値が極端に小さい値とならないことから、圧延用ワークロールの長寿命化が可能となり、更に、表面状態も全て「○」であることから、表面品質に優れたアルミニウム合金板が得られた。
【００４３】
一方、比較例Ｎｏ．８〜１５はいずれも本発明の特許請求の範囲から外れた圧延用ワークロールを用いて圧延されている。このうち、比較例Ｎｏ．８については、圧延用ワークロールの胴部表面に前記第１皮膜が形成されていない圧延用ワークロールを用いて圧延されたものである。また比較例Ｎｏ．９および１０については前記第１皮膜の硬度が本発明で規制する数値範囲の下限値から外れた圧延用ワークロールを用いて圧延されたものである。更に、比較例Ｎｏ．１１については前記第１皮膜の膜厚が本発明で規制する数値範囲の下限値から外れた圧延用ワークロールを用いて圧延されたものである。
【００４４】
また、比較例Ｎｏ．１２については、前記第２皮膜の膜厚が本発明で規制する数値範囲の下限値から外れた圧延用ワークロールを用いて圧延されており、比較例Ｎｏ．１３および１４については、前記第２皮膜の膜厚が本発明で規制する数値範囲の上限値から外れた圧延用ワークロールを用い、かつ、ブラシロールを使用しないで圧延されている。更に、比較例Ｎｏ．１５では前記第１皮膜の膜厚が本発明で規制する数値範囲の上限値から外れ、かつ、前記算術平均粗さＲａが、本発明で規制する数値範囲の上限値から外れた圧延用ワークロールを用いて圧延されたものである。
【００４５】
まず、圧延用ワークロールの胴部表面に前記第１皮膜が形成されていない圧延用ワークロールを用いて圧延された比較例Ｎｏ．８、前記第１皮膜の硬度が本発明で規制する数値範囲の下限値から外れた圧延用ワークロールを用いて圧延された比較例Ｎｏ．９、１０および前記第１皮膜の膜厚が本発明で規制する数値範囲の下限値から外れた圧延用ワークロールを用いて圧延されたＮｏ．１１では、圧延用ワークロールが耐摩耗性に劣るため、圧延後の前記算術平均粗さＲａが極端に低下しており、圧延後のアルミニウム合金板の表面状態も悪化している（「×」）。
【００４６】
また、前記第２皮膜の膜厚が本発明で規制する数値範囲の下限値から外れた圧延用ワークロールを用いて圧延された比較例Ｎｏ．１２では、圧延加工時に圧延荷重が増大するため、アルミニウム合金板と圧延用ワークロールの胴部表面との接触による金属摩耗が発生し、圧延後の前記算術平均粗さＲａが極端に低下している。また、圧延後のアルミニウム合金板の表面状態も悪化している（「×」）。
【００４７】
また、前記第２皮膜の膜厚が本発明で規制する数値範囲の上限値から外れた圧延用ワークロールを用い、かつ、ブラシロールを使用せずに圧延された比較例Ｎｏ．１３および１４については、圧延用ワークロールの胴部表面から脱落した第２皮膜の一部が、アルミニウム合金板の表面を傷つけることによって、圧延後のアルミニウム合金板の表面状態が悪化している（「×」）。
【００４８】
更に、前記第１皮膜の膜厚が本発明で規制する数値範囲の上限値から外れ、かつ、前記算術平均粗さＲａが、本発明で規制する数値範囲の上限値から外れた圧延用ワークロールを用いて圧延された比較例Ｎｏ．１５では、圧延用ワークロールの胴部表面に形成されたロール目が、アルミニウム合金板表面に転写され、圧延後のアルミニウム合金板の表面状態が悪化している（「×」）。また、圧延後の前記算術平均粗さＲａも極端に低下している。
【００４９】
以上のように、実施例Ｎｏ．１〜７では、第１皮膜の種類、ビッカース硬度Ｈｖ、第１皮膜の膜厚、第２皮膜の膜厚および前記算術平均粗さＲａを本発明の条件範囲内に制御し、更に、Ａｌ２Ｏ３微粒子が分散されたブラシを用いて、第２皮膜のロールコーティング状態を最適な条件範囲に制御することにより、圧延用ワークロールの長寿命化およびアルミニウム合金板の表面品質の向上が可能となった。
しかし、本発明の条件を満たさない比較例Ｎｏ．８〜１５では、アルミニウム合金板の表面状態の悪化が見られ（「×」）、更に、比較例Ｎｏ．８〜１２および１５については圧延後の前記算術平均粗さＲａも極端に低下している。
【００５０】
なお、本実施例では、熱間圧延に本発明を適用した場合について述べたが、冷間圧延用として用いても同様な効果を得ることができる。
また、本実施例ではナイロン又はＰＢＴ製ブラシにＡｌ２Ｏ３微粒子が分散されたものを用いたが、ＳｉＣ微粒子を分散させた場合にも同様な効果が得られた。
更に、本実施例では、本発明の圧延用ワークロールを４タンデム圧延機の最後段に取り付け、圧延前のアルミニウム合金板厚が３０ｍｍの３００４合金板および５１８２合金板を圧延する場合について述べたが、圧延機の種類、前記圧延用ワークロールの取り付け位置、アルミニウム合金板厚又はアルミニウム合金の種類を適宜変更して行っても同様の効果を得ることができる。
【００５１】
（第２実施例）
鋳鍛鋼（ＳＫＤ−１２）製ロールの胴部表面に、平均膜厚５μｍの硬質Ｃｒ皮膜（Ｈｖ＝５００）からなる第１皮膜を形成し、３００４合金について第１実施例と同様な圧延機により熱間圧延を行った。
なお、第１実施例と同様に、本実施例の圧延前に前通し材を圧延し、前通し材の板材成分をロールコーティングさせることにより平均膜厚０．２μｍの第２皮膜を形成した。更に、第１実施例と同様に、圧延加工時の第２皮膜の膜厚を０．２μｍに制御するため、ブラシロールの回転数を調整しながら圧延した。
表３に、前記圧延用ワークロールを用いた場合の圧延本数と前記圧延用ワークロールの胴部最表面における算術平均粗さＲａの推移を比較例と共に示す。なお、圧延加工前において、前記算術平均粗さＲａは、１．２５μｍであった。
【００５２】
【表３】
表３に示すように、本発明の条件を満たす実施例Ｎｏ．１６では、第２皮膜の膜厚を本発明の特許請求の範囲内とし、更にブラシロールにより適切に膜厚を制御することにより、前記算術平均粗さＲａの低下が少なく、圧延用ワークロールの長寿命化が可能となった。また、圧延本数１００本目においても、圧延板の表面には疵がなく良好な表面品質であった。
【００５４】
しかし、本発明の特許請求の範囲から外れた比較例Ｎｏ．１７では、圧延加工前に圧延用ワークロールの胴部表面にロールコーティング層が形成されていないため、圧延本数に対する前記算術平均粗さＲａの減少割合が非常に大きく、圧延用ワークロールの寿命が実施例の場合と比較して１／３以下となった。また、ブラシロールを使用しないで圧延した比較例Ｎｏ．１８では、ロールコーティング状態を適切に制御することができないため、圧延用ワークロールの寿命が実施例の場合と比較して１／１０以下となった。
【００５５】
【発明の効果】
以上述べたように、圧延用ワークロールの胴部表面に請求項１乃至３のような皮膜を形成することにより、圧延用ワークロールの長寿命化および製品の表面品質の向上が可能となる。
更に、請求項４のような製造方法とすることにより、第２皮膜のロールコーティング状態を最適な条件範囲に制御することが可能となるため、圧延用ワークロールの長寿命化および製品の表面品質を向上させ得る製造方法を具現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】圧延工程箇所の概略図である。
【図２】圧延用ワークロールにおける表層部の断面拡大図である。
【符号の説明】
１ アルミニウム板材
２ 圧延用ワークロール
３ バックアップロール
４ ブラシロール
５ ロール本体
６ 第１皮膜
７ 第２皮膜
Claims (4)
- アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム板材を圧延するための圧延用ワークロールであって、
ロール本体の胴部表面に、ビッカース硬度Ｈｖが５００以上、平均膜厚が１乃至２０μｍの第１皮膜と、
この第１皮膜表面に平均膜厚が０．０５乃至０．５μｍで、アルミニウムおよびその酸化物を少なくとも含む第２皮膜とを備え、かつ、
前記第２皮膜の最表面におけるロール軸方向での算術平均粗さＲａが０．１乃至２．０μｍであることを特徴とする圧延用ワークロール。 - 前記第１皮膜が、Ｎｉ又はＣｒを少なくとも含むことを特徴とする請求項１に記載の圧延用ワークロール。
- 前記第２皮膜が、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる前通し材を圧延することにより形成された、前通し材成分からなるロールコーティング層であることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の圧延用ワークロール。
- 請求項１乃至請求項３に記載の圧延用ワークロールを用いてアルミニウム板材を圧延する圧延方法であって、ナイロン又はポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）からなると共に、Ａｌ２Ｏ３又はＳｉＣ微粒子を含む回転自在なブラシを、前記圧延用ワークロールの胴部表面に接触させながら圧延することを特徴とするアルミニウム板材の圧延方法。
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|---|---|---|---|---|
| JP2007070674A (ja) * | 2005-09-06 | 2007-03-22 | Fujifilm Holdings Corp | 平版印刷版用アルミニウム合金板およびその製造方法 |
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| JPWO2013100062A1 (ja) * | 2011-12-27 | 2015-05-11 | 東レ株式会社 | 微多孔プラスチックフィルムロールの製造装置及び製造方法 |
| CN111872134A (zh) * | 2020-08-04 | 2020-11-03 | 中铝东南材料院（福建）科技有限公司 | 一种铝热轧辊刷均匀性的检测方法 |
-
2003
- 2003-04-24 JP JP2003120458A patent/JP2004322153A/ja active Pending
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