JP2005500164A - 金属のスラブ、プレート又はストリップの処理用デバイス及びこのデバイスを使用して作られる製品 - Google Patents
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Abstract
本発明は２つの駆動可能なロール間にロールニップを有する圧延機スタンドを備えており、該圧延機スタンドが該ロール間で金属のスラブ、プレート又はストリップを圧延するよう設計された、金属のスラブ、プレート又はストリップの処理用デバイスに関する。本発明の第１の側面に依れば、該デバイスは、該ロールの中心軸線を通る平面に対する垂直面に対し５゜から４５゜の間の角度で該ロール間に該スラブ、プレート又はストリップを導くよう設計された供給手段を備える。本発明の第２の側面に依れば、該デバイスは、駆動可能なロールを有する１つ以上の追随圧延機スタンドを備えており、そして該圧延機スタンドと１つ以上の追随圧延機スタンドは、使用中、それらのロールが異なる周速度を有し、該周速度差が少なくとも５％そして多くても１００％になる、ような方法で設計されている。
Description
【技術分野】
【０００１】
本発明は２つの駆動可能（driveable）なロール（rolls）間にロールニップ（roll nip）を有する圧延機スタンド（rolling mill stand）を含んでなる、金属のスラブ（slab）、プレート又はストリップ（strip）の処理用デバイス（device for processing）に関しており、該圧延機スタンドは該ロール間で金属のスラブ、プレート又はストリップを圧延するよう設計されている。
【背景技術】
【０００２】
この種のデバイスは公知であり、鋳造のスラブ、プレート又はストリップ（cast slab, plate or strip）の厚さを減じるため、そしてスラブ、プレート又はストリップの機械的特性を改良するために、金属工業で非常に広く使用されている。該デバイスを使用して行われる圧延（rolling）は、普通昇温状態で（at elevated temperature）、厚いスラブ及びプレートの処理中に行われる。薄いプレート及びストリップの圧延中は、該プレート又はストリップは、該圧延前には、昇温状態の温度には高められない。
【０００３】
該公知のデバイスを用いた作業は、該機械的特性の改良部が、該圧延製品の最外層で主として作られ、該製品の内部ではより少ない程度しか作られないか、又は全く作られない欠点を有する。これは特に厚いスラブでは真実である。
【非特許文献１】
Ｗａｇｏｎｅｒ Ｒ．Ｈ．，Ｃｈｅｎｏｔ Ｊ．Ｌ．，Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ ｏｆ ｍｅｔａｌ ｆｏｒｍｉｎｇ，Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ，１９９７．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、該処理された製品の機械的特性がそれで改良され得る、金属のスラブ、プレート又はストリップの処理用デバイスを提供することである。
【０００５】
本発明のもう１つの目的は、スラブ、プレート又はストリップの内部の機械的特性が改良されることを可能にするこの種のデバイスを提供することである。
【０００６】
本発明のなおもう１つの目的は簡単な方法で該機械的特性を改良出来るこの種のデバイスを提供することである。
【０００７】
又本発明の目的は、改良された金属のスラブ、プレート及びストリップを提供するために本発明のデバイスを使用することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の側面に依れば、これらの目的の１つ以上は金属のスラブ、プレート又はストリップを処理するデバイスにより達成されるが、該デバイスは２つの駆動可能なロール間のロールニップを有する圧延機スタンドを含んでなり、該圧延機スタンドは該ロール間で金属のスラブ、プレート又はストリップを圧延するよう設計されており、該デバイスは、該ロールの中心軸線を通る平面に対する垂直面に対して（with respect to the perpendicular to the plane through the center axes of the rolls）５°と４５°の間の角度で該ロール間に該スラブ、プレート又はストリップを導くよう設計された供給手段（feed means）を備えている。
【０００９】
驚くべきことに、該圧延機スタンドのロール間に或る角度で金属のスラブ、プレート又はストリップを供給することにより、該スラブ、プレート又はストリップの厚さ全体に亘り（over the entire thickness）シエアリングが起こる（shearing occurs）ことが見出された。又このシエアリングは該厚さ全体に亘り多かれ少なかれ一定である。第１に、これは該厚さ全体に亘りグレイン微細化（grain refinement）が起こることを可能にする。標準的圧延中では、シエアリングとそれに伴うグレイン微細化は表面でのみ起こる。第２に、該シエアリングは、例えば、アルミニウムの鋳造中に普通形成される、該金属内の細孔（pore）をふさぐ（closes up）。従って、本発明のデバイスを使うことは該材料の厚さ全体に亘る細孔をふさぐ。両効果は主に比較的厚い材料について重要である。又該シエアリングは該材料中に存在し得る共晶粒子（eutectic particles）を粉砕し、それは改良された靱性（toughness）に帰着する。本発明に依るデバイスに付加された供給手段は従って、簡単な方法で、それが作る材料の改良に帰着する。又、或る角度でスラブ、プレート又はストリップを供給することは、導入される材料の前部（front）上での改良されたグリップ（grip）を有するロールへ導き、材料厚さの減少が、材料が０°の角度でロール間に導入される標準的圧延に於ける程大きくする必要がない結果を伴っている。又或る角度での供給（feeding in）は、該圧延機スタンドが余りに大きい減少のために該スラブをつかまない時、スラブの“拒絶（refusal）”を防止するか又は減じる。
【００１０】
１つの金属又は１つの金属合金から作られるスラブ、プレート又はストリップを圧延することに加えて、本発明のデバイスは又、金属の２つ以上の層を含むスラブ、プレート又はストリップを圧延するため使用され得て、その場合、該金属層は、同じ金属合金、異なる金属合金、又は異なる金属と金属合金から成ってもよい。
【００１１】
該供給手段は、好ましくは、該ロールの中心軸線を通る平面に対する垂直面に対し１０°と２５°の間の角度で、より好ましくは、１５°と２５°の間の角度で、そしてなお一層好ましくは実質的に２５°の角度で、該ロール間に該スラブ、プレート又はストリップを導入するよう設計されるのが好ましい。１０°と２５°の間で、好ましくは１５°と２５°の間で供給する場合に、該シエアリングは比較的大きいが、該角度は該ロールニップへの供給を妨げる程大きくはない。多くの場合、該供給は実質的に２０°の角度で最適に行われ得ることが見出された。
【００１２】
該デバイスの有利な実施態様に依ると、該供給手段は供給面（feed surface）又はローラーテーブル（roller table）を含んでなる。これは材料が該ロール間に或る角度で供給されることを容易に可能にする。又供給手段の他の設計も可能である。
【００１３】
該供給手段と該圧延機スタンドの間の該角度は好ましくは調整可能である。これは、例えば、もし材料の厚さが特定の導入角度が望ましいことを意味する場合に、望まれるスラブ、プレート又はストリップの厚さに該角度が適合されることを可能にする。そうすれば、もし望ましいなら、該デバイスを使う更なる圧延が異なる角度で続けられ得る。
【００１４】
シエアリングの程度を高めるために、該圧延機スタンドは好ましくは、使用中、該ロールが異なる周速度（peripheral velocities）を有し、周速度の差が少なくとも５％そして多くて１００％になる、そして好ましくは少なくとも５％そして多くて５０％、より好ましくは少なくとも５％そして多くて２０％になるような方法で設計されるのが好ましい。周速度の該差は部分的には該材料厚さにより決定され、加えて、該シエアリングは該ロール間の周速度差がより大きくなると増加する。より大きいシエアリングは、それがより顕著なグレイン微細化と、細孔の改良されたふさぎへ導くので有利である。他方、もし速度に大きな差があれば、該ロールと該材料の間のスリップ（slipping）の高い危険があり、それは異常シエアリング（irregular shearing）に帰着する。
【００１５】
有利な実施態様に依れば、該ロールは異なる直径を有する及び／又は異なる回転速度で駆動され得る。これは周速度差を得ることを可能にする。
【００１６】
該デバイスは、圧延方向で見て（as seen in the rolling direction）該圧延機スタンドの下流に位置づけられた駆動可能なロールを有する、１つ以上の追随圧延機スタンド（following rolling mill stands）を備えるのが好ましい。これはスラブ、プレート又はストリップが中断無しに２回以上圧延操作に供されることを可能にするので、このデバイスを使ってより早く望ましい結果が達成され得る。明らかに、材料が同じデバイスを２回通過することが可能であるが、これは、ストリップ材料が圧延される時は特により長く時間が掛かる。
【００１７】
有利な実施態様に依れば、該デバイスは、使用中に、該金属のスラブ、プレート又はストリップを該１つ以上の追随圧延機スタンドの少なくとも１つに、５°と４５°の間の角度で、好ましくは１０°と２５°の間、更により好ましくは１５°と２５°の間の角度で、又好ましくは調整可能な角度で、供給するよう設計される。結果として、これらの圧延機スタンドでは、材料は或る角度で該ロール間に送られ、従って、これらの圧延機スタンドで厚さ全体に亘りシエアリングに供される。これの結果は該材料は該デバイスの１回の通過でかなりのシエアリングを受けることである。同じ利点は該材料が最初に供給される圧延機スタンドについても成立（apply）する。
【００１８】
又好ましくは、該１つ以上の追随圧延機スタンドの少なくとも１つが、使用中、そのロールが異なる周速度を有し、その場合、該ロールが好ましくは異なる直径を有する及び／又は異なる回転速度で駆動され得る、ような方法で設計されるのが好ましいこと、は該追随圧延機スタンドについても真実である。又、該追随圧延機スタンドのロールに異なる周速度を備えさせることにより、該材料に、それが該デバイスを通過する時与えられるシエアリングは更に増加する。該材料が通過する第１の圧延機スタンドのロール間の速度差に関して行われると同じ表明がここで成立する（The same statements apply here）。
【００１９】
好ましい実施態様に依れば、該１つ以上の追随圧延機スタンドの少なくとも１つは、該圧延機スタンドのロールニップ（roll nip）の対称面の外に位置するロールニップを有する。結果として、該材料が前記追随圧延機スタンドへ或る角度で通過することは容易である。
【００２０】
該金属のスラブ、プレート又はストリップを支持する及び／又は導くために、圧延の方向で見て、該１つ以上の追随圧延機スタンドの上流に支持ロール（support rolls）が配置されるのが好ましい。これらの支持ロールは該追随圧延機スタンドへ、例えば、望ましい角度で材料を供給出来る。
【００２１】
追随圧延機スタンドの無いデバイスの好ましい実施態様に依れば、該ロールの中心軸線を通る平面に対する垂直面に対し５°と４５°の間の角度で、好ましくは１０°と２５°の間の角度で、該ロール間にスラブ、プレート又はストリップを送るよう設計された供給手段を該デバイスが両側に備えており、該供給手段間の角度は０と４５°の間で調整可能であり、該ロールは両回転方向で（in both directions of rotation）駆動されることが可能である。このデバイスの助けを得て、材料は該デバイスを通して前後に（back and forth）送られることが可能であり、各度に該材料は５°と４５°の間の角度で、好ましくは１０°と２５°の間の角度で供給され得て、０°の角度で該デバイス外へ導かれ得る。
【００２２】
本発明の第２の側面に依れば、上記目的の１つ以上は、２つの駆動可能なロール間のロールニップを有する圧延機スタンドを含んでなる、金属ストリップ処理用デバイスであり、該圧延機スタンドが該ロール間で該金属ストリップを圧延するよう設計されている、該金属ストリップ処理用デバイスにより達成されるが、該デバイスは駆動可能なロールを有する１つ以上の追随圧延機スタンドを備えており、該圧延機スタンドと１つ以上の追随圧延機スタンドは、使用中、それらのロールが異なる周速速を有し、該周速度の差は少なくとも５％、多くて１００％になるような方法で設計されている。
【００２３】
このデバイスでは、従って、材料は２つ以上の圧延機スタンドを通過し、各圧延機スタンドのロールは各々の場合相互に異なる周速度を有する。結果として、該材料は、各々が該材料の厚さ全体に亘り該材料にシエアリングを印加する２つ以上の圧延機スタンドを中断無く通過する。従って、このデバイスを使うことは該材料をかなりのシエアリングに導き、上記説明の付随利点を有する。
【００２４】
又本発明の第２の側面に依るこのデバイスは、１つの金属又は１つの金属合金から成るスラブ、プレート又はストリップの圧延に加えて、金属の２つ以上の層を含んでなるスラブ、プレート又はストリップを圧延するため使用され得て、その場合、該金属の層は同じ金属合金、異なる金属合金又は異なる金属と金属合金から成ってもよい。
【００２５】
このデバイスでは、上記説明のそれらと同じ理由で、周速度の差は好ましくは少なくとも５％、多くて５０％、そして好ましくは少なくとも５％、多くて２０％であるのがよい。
【００２６】
この場合も又、本発明の第１の側面に関連して説明した様に、該圧延機スタンドと該追随圧延機スタンドのロールが異なる直径を有する及び／又は異なる回転速度で駆動可能であることが好ましい。
【００２７】
有利な実施態様に依れば、この場合も又、本発明の第１側面のデバイスに関して述べたそれらと同様な理由で、該１つ以上の追随圧延機スタンドの少なくとも１つは該圧延機スタンドのロールニップの対称面の外に位置するロールニップを有する。
【００２８】
又この場合、該金属ストリップを支持する及び／又は導くために、圧延の方向で見て、該１つ以上の追随圧延機スタンドの上流に支持ロール（support rolls）が配置されることが好ましい。これは上記で説明されたそれらと同じ理由に依る。
【００２９】
供給手段は、圧延の方向で見て、該圧延機スタンドの上流に配置されるのが好ましく、これらの供給手段は、該ロールの中心軸線を通る面に対する垂直面に対して５°と４５°の間の角度、好ましくは１０°と２５°の間の、更に好ましくは１５°と２５°の間の角度で該ロール間に該ストリップを導くよう設計され、該供給手段は好ましくは供給面又はローラーテーブルを含んでなる。この措置は該ロールに導入されるべき材料上に良好なグリップを得させる。
【００３０】
本発明は又上記デバイスを使用して作られるスラブ、プレート又はストリップに関し、該スラブ、プレート又はストリップはその厚さに亘り実質的に均一なシエアリングを有する。
【００３１】
該金属は、好ましくは、アルミニウム又は鋼又はステンレス鋼又は銅又はマグネシウム又はチタン又はそれらの合金の１つである。これらは工業で使用される金属であり、それらが良好な機械的特性を有することは望ましい。
【００３２】
本発明は下記で例示的実施態様に基づき、付属する図面を参照して説明される。
【実施例】
【００３３】
図は長方形で線図的に示された、第１圧延機スタンド（first rolling mill stand）１１と２つの追随圧延機スタンド（two following rolling mill stand）１２，１３を具備するデバイス１の実施態様を示す。各圧延機スタンドはそれぞれのロール１１ａ、ｂ、１２ａ、ｂそして１３ａ、ｂを備える。該第１圧延機スタンド１１の上流に供給面（feed surface）１０があり、その上に例えばアルミニウムの、金属のスラブ２が供給され得る。該スラブ２を供給する手段と該圧延機スタンドを駆動する手段は示されてないが、この種の手段は当業者には公知である。
【００３４】
この例示的実施態様では、該圧延機スタンドは圧延機スタンド１１と１３がそれらのそれぞれのロールニップの中心を通る共通の対称面（common plane of symmetry）Ｐを有するように配置される。該圧延機スタンド１１のロール１１ａ、１１ｂの中心軸線を通る平面Ｑはそれらに垂直であり、それは該圧延機スタンド１３のロール１３ａ、１３ｂの中心軸線を通る平面Ｔがそうである如くである。
【００３５】
該圧延機スタンド１２はそのロール１２ａ、１２ｂの中心軸線を通過する平面Ｓを有し、それは同様に平面Ｐに対し垂直である。しかしながら、該圧延機スタンド１２のロールニップの中心を通る対称面Ｒは平面Ｐに対し上方へオフセットされている。結果として、スラブ２は圧延機スタンド１２に対し或る角度で、次いで圧延機スタンド１３に対し或る角度で送られる。
【００３６】
該供給面（feed surface）１０は該平面Ｐに対し或る角度αにあり、αは普通約２０°である。該角度αは調節可能であり、材料の種類及び厚さに釣り合わされ得る。
【００３７】
圧延機スタンド１１で圧延ロールされた後該圧延機スタンド１２及び１３へ該スラブ２を導きそしてこの通路上でそれを支持するために、該圧延機スタンド１１，１２そして１３の間に支持及びガイドロール（support and guide rolls）１５ａ、ｂ、１６ａ、ｂ、１７ａ、ｂ、そして１８ａ、ｂが配置される。
【００３８】
該ロール１１ａ、１１ｂは異なる直径を有するので、同一角速度を与えられた場合、それは異なる周速度を有する。ロール１２ａ、１２ｂは又異なる直径を有するが、この場合、寸法の差は逆にされる。この配置は、スラブ２が該圧延機スタンド１１，１２を通過する時該スラブ２内のシエアリング（shearing）は反対のプロフアイルを有することを意味する。圧延機スタンド１１を通過中変位（displaced）させられた材料は、圧延機スタンド１２を通過中、いわば、戻り変位（displaced back）させられる。
【００３９】
この例示的実施態様では、該圧延機スタンド１３は同一直径を有するロール１３ａ、１３ｂを有する。このスタンドはスラブ２を慣例的方法で圧延するが、該ロール１３ａ、１３ｂは又異なる回転速度と、それに伴う異なる周速度を備えることも可能である。もし後者の状況が適用される場合、該圧延機スタンド１３は又該スラブ２のシエアリングに寄与するであろう。
【００４０】
本発明のデバイスが、鋼、アルミニウム、ステンレス鋼、銅、マグネシウム、又はチタンの様な、種種の種類の金属のスラブ、プレート又はストリップを圧延するため使用され得ることは明らかで、又相互の頂部（top）上に留まる金属の２つ以上のスラブを圧延することも出来る。該スラブは相互に異なる金属又は異なる合金から成ってもよい。必要なら、当業者の範囲内にある調節が該デバイスに対し行われてもよい。
【００４１】
上記で説明され、図１で図解された該デバイスは、スラブ、プレート又はストリップがコイルの形で該デバイスを通して導かれ圧延されることに帰着する。圧延機スタンドは又相互に対し他の仕方で配置されること、より多くの又はより少ない圧延機スタンドを使用することが可能であること、そして該デバイスは又圧延機スタンド１１のみで使用され得ることは明らかである。該ロールは又オプションとして異なる直径を有しても、及び／又は異なる角速度で駆動されてもよい。又該スラブ、プレート又はストリップの支持及び／又はガイドは他の手段を使っても行われ得る。
【００４２】
又該供給面１０がローラーテーブル、又はストリップ材料用単一供給ロールの様な他の供給手段により置き換えられることも可能であるが、該供給ロールは該ストリップ材料が角度αで該圧延機スタンドのロールニップ内へ送り込まれるような方法で配置されねばならない。
【００４３】
（示されてないが）本発明の該デバイスのもう１つの実施態様は、そこでは該供給面１０は省略され、そしてそこでは少なくとも２つの圧延機スタンド、例えば、圧延機スタンド１１と圧延機スタンド１２が存在し、これらの圧延機スタンドのロールは異なる周速度を有し、該周速度の差は少なくとも５％そして多くて１００％になる、ようなものである。該圧延機スタンドの配置と更なる設計とは図１で示すそれと同一であってもよく、同様な方法で変えられることも可能である。
【００４４】
本発明を例示的実施態様を参照して説明する。
【００４５】
３２．５ｍｍの厚さを有するアルミニウムＡＡ７０５０のスラブを使って実験が行われた。これらのスラブは、その頂部ロール（top roll）が１６５ｍｍの直径を有し、底部ロール（bottom roll）が１３５ｍｍの直径を有する、２つのロールを備える圧延デバイスで１回圧延された。圧延後、該スラブは３０．５ｍｍの厚さを有した。
【００４６】
該スラブは５゜と４５゜の間で変わる異なる角度で導入された。該スラブの温度は、それらが該圧延デバイスに導入された時約４５０℃であった。該２つのロールは毎分５回転の速度で駆動された。
【００４７】
圧延後、該スラブは或る曲率（curvature）を有し、該曲率は導入角（angle of introduction）に高度に左右された。圧延後の該スラブの真直度（straightness）は高い度合いで該導入角度により決定され得て、その背景では導入の最適角度は該スラブの寸法の減少の程度、材料及び合金の種類、そして温度に左右される。上記で説明した実験で圧延されたアルミニウムのスラブについては、最適導入角度は約２０゜である。
【００４８】
２０゜のシエア角度（shear angle）が上記で説明した実験により圧延されたアルミニウムスラブで測定された。この測定と該スラブの寸法の減少とを使って、下記式により相当ひずみ（equivalent strain）を計算することが出来る。
【００４９】
【数１】
【００５０】
この式は１次元のひずみを表すことを可能にするため使用され、非特許文献１から公知である。
【００５１】
従って、該実験に依り圧延された該スラブでは、該相当ひずみは下記の様である。
【００５２】
【数２】
【００５３】
普通のロールでの圧延の場合、そのプレートの厚さに亘るシエアリングは起こらず、従って相当ひずみは下記に過ぎない。
【００５４】
【数３】
【００５５】
（そのプレートの厚さ全体に亘る均一なひずみに基づいた計算）。
【００５６】
従って、本発明の方法を用いた圧延は、周速度の何ら差の無い従来の圧延におけるよりも３から４倍高い相当ひずみに帰着する。高い相当ひずみは該スラブ内のより少ない多孔率（porosity）、より大きい再結晶化とそれによるより大きいグレイン微細化、そして該スラブ内の第２相粒子（second-phase particles）｛成分粒子（constituent particles）｝のより広範な破砕を意味する。もし該相当ひずみが増加する場合、これらの効果はこの技術分野の当業者には一般に公知である。従って、本発明の圧延は該材料の最終特性が本発明の方法の使用の結果として大幅に改善されることを意味する。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明のデバイスの例示的実施態様の非常に線図的な図解を示す。
【０００１】
本発明は２つの駆動可能（driveable）なロール（rolls）間にロールニップ（roll nip）を有する圧延機スタンド（rolling mill stand）を含んでなる、金属のスラブ（slab）、プレート又はストリップ（strip）の処理用デバイス（device for processing）に関しており、該圧延機スタンドは該ロール間で金属のスラブ、プレート又はストリップを圧延するよう設計されている。
【背景技術】
【０００２】
この種のデバイスは公知であり、鋳造のスラブ、プレート又はストリップ（cast slab, plate or strip）の厚さを減じるため、そしてスラブ、プレート又はストリップの機械的特性を改良するために、金属工業で非常に広く使用されている。該デバイスを使用して行われる圧延（rolling）は、普通昇温状態で（at elevated temperature）、厚いスラブ及びプレートの処理中に行われる。薄いプレート及びストリップの圧延中は、該プレート又はストリップは、該圧延前には、昇温状態の温度には高められない。
【０００３】
該公知のデバイスを用いた作業は、該機械的特性の改良部が、該圧延製品の最外層で主として作られ、該製品の内部ではより少ない程度しか作られないか、又は全く作られない欠点を有する。これは特に厚いスラブでは真実である。
【非特許文献１】
Ｗａｇｏｎｅｒ Ｒ．Ｈ．，Ｃｈｅｎｏｔ Ｊ．Ｌ．，Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ ｏｆ ｍｅｔａｌ ｆｏｒｍｉｎｇ，Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ，１９９７．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、該処理された製品の機械的特性がそれで改良され得る、金属のスラブ、プレート又はストリップの処理用デバイスを提供することである。
【０００５】
本発明のもう１つの目的は、スラブ、プレート又はストリップの内部の機械的特性が改良されることを可能にするこの種のデバイスを提供することである。
【０００６】
本発明のなおもう１つの目的は簡単な方法で該機械的特性を改良出来るこの種のデバイスを提供することである。
【０００７】
又本発明の目的は、改良された金属のスラブ、プレート及びストリップを提供するために本発明のデバイスを使用することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の側面に依れば、これらの目的の１つ以上は金属のスラブ、プレート又はストリップを処理するデバイスにより達成されるが、該デバイスは２つの駆動可能なロール間のロールニップを有する圧延機スタンドを含んでなり、該圧延機スタンドは該ロール間で金属のスラブ、プレート又はストリップを圧延するよう設計されており、該デバイスは、該ロールの中心軸線を通る平面に対する垂直面に対して（with respect to the perpendicular to the plane through the center axes of the rolls）５°と４５°の間の角度で該ロール間に該スラブ、プレート又はストリップを導くよう設計された供給手段（feed means）を備えている。
【０００９】
驚くべきことに、該圧延機スタンドのロール間に或る角度で金属のスラブ、プレート又はストリップを供給することにより、該スラブ、プレート又はストリップの厚さ全体に亘り（over the entire thickness）シエアリングが起こる（shearing occurs）ことが見出された。又このシエアリングは該厚さ全体に亘り多かれ少なかれ一定である。第１に、これは該厚さ全体に亘りグレイン微細化（grain refinement）が起こることを可能にする。標準的圧延中では、シエアリングとそれに伴うグレイン微細化は表面でのみ起こる。第２に、該シエアリングは、例えば、アルミニウムの鋳造中に普通形成される、該金属内の細孔（pore）をふさぐ（closes up）。従って、本発明のデバイスを使うことは該材料の厚さ全体に亘る細孔をふさぐ。両効果は主に比較的厚い材料について重要である。又該シエアリングは該材料中に存在し得る共晶粒子（eutectic particles）を粉砕し、それは改良された靱性（toughness）に帰着する。本発明に依るデバイスに付加された供給手段は従って、簡単な方法で、それが作る材料の改良に帰着する。又、或る角度でスラブ、プレート又はストリップを供給することは、導入される材料の前部（front）上での改良されたグリップ（grip）を有するロールへ導き、材料厚さの減少が、材料が０°の角度でロール間に導入される標準的圧延に於ける程大きくする必要がない結果を伴っている。又或る角度での供給（feeding in）は、該圧延機スタンドが余りに大きい減少のために該スラブをつかまない時、スラブの“拒絶（refusal）”を防止するか又は減じる。
【００１０】
１つの金属又は１つの金属合金から作られるスラブ、プレート又はストリップを圧延することに加えて、本発明のデバイスは又、金属の２つ以上の層を含むスラブ、プレート又はストリップを圧延するため使用され得て、その場合、該金属層は、同じ金属合金、異なる金属合金、又は異なる金属と金属合金から成ってもよい。
【００１１】
該供給手段は、好ましくは、該ロールの中心軸線を通る平面に対する垂直面に対し１０°と２５°の間の角度で、より好ましくは、１５°と２５°の間の角度で、そしてなお一層好ましくは実質的に２５°の角度で、該ロール間に該スラブ、プレート又はストリップを導入するよう設計されるのが好ましい。１０°と２５°の間で、好ましくは１５°と２５°の間で供給する場合に、該シエアリングは比較的大きいが、該角度は該ロールニップへの供給を妨げる程大きくはない。多くの場合、該供給は実質的に２０°の角度で最適に行われ得ることが見出された。
【００１２】
該デバイスの有利な実施態様に依ると、該供給手段は供給面（feed surface）又はローラーテーブル（roller table）を含んでなる。これは材料が該ロール間に或る角度で供給されることを容易に可能にする。又供給手段の他の設計も可能である。
【００１３】
該供給手段と該圧延機スタンドの間の該角度は好ましくは調整可能である。これは、例えば、もし材料の厚さが特定の導入角度が望ましいことを意味する場合に、望まれるスラブ、プレート又はストリップの厚さに該角度が適合されることを可能にする。そうすれば、もし望ましいなら、該デバイスを使う更なる圧延が異なる角度で続けられ得る。
【００１４】
シエアリングの程度を高めるために、該圧延機スタンドは好ましくは、使用中、該ロールが異なる周速度（peripheral velocities）を有し、周速度の差が少なくとも５％そして多くて１００％になる、そして好ましくは少なくとも５％そして多くて５０％、より好ましくは少なくとも５％そして多くて２０％になるような方法で設計されるのが好ましい。周速度の該差は部分的には該材料厚さにより決定され、加えて、該シエアリングは該ロール間の周速度差がより大きくなると増加する。より大きいシエアリングは、それがより顕著なグレイン微細化と、細孔の改良されたふさぎへ導くので有利である。他方、もし速度に大きな差があれば、該ロールと該材料の間のスリップ（slipping）の高い危険があり、それは異常シエアリング（irregular shearing）に帰着する。
【００１５】
有利な実施態様に依れば、該ロールは異なる直径を有する及び／又は異なる回転速度で駆動され得る。これは周速度差を得ることを可能にする。
【００１６】
該デバイスは、圧延方向で見て（as seen in the rolling direction）該圧延機スタンドの下流に位置づけられた駆動可能なロールを有する、１つ以上の追随圧延機スタンド（following rolling mill stands）を備えるのが好ましい。これはスラブ、プレート又はストリップが中断無しに２回以上圧延操作に供されることを可能にするので、このデバイスを使ってより早く望ましい結果が達成され得る。明らかに、材料が同じデバイスを２回通過することが可能であるが、これは、ストリップ材料が圧延される時は特により長く時間が掛かる。
【００１７】
有利な実施態様に依れば、該デバイスは、使用中に、該金属のスラブ、プレート又はストリップを該１つ以上の追随圧延機スタンドの少なくとも１つに、５°と４５°の間の角度で、好ましくは１０°と２５°の間、更により好ましくは１５°と２５°の間の角度で、又好ましくは調整可能な角度で、供給するよう設計される。結果として、これらの圧延機スタンドでは、材料は或る角度で該ロール間に送られ、従って、これらの圧延機スタンドで厚さ全体に亘りシエアリングに供される。これの結果は該材料は該デバイスの１回の通過でかなりのシエアリングを受けることである。同じ利点は該材料が最初に供給される圧延機スタンドについても成立（apply）する。
【００１８】
又好ましくは、該１つ以上の追随圧延機スタンドの少なくとも１つが、使用中、そのロールが異なる周速度を有し、その場合、該ロールが好ましくは異なる直径を有する及び／又は異なる回転速度で駆動され得る、ような方法で設計されるのが好ましいこと、は該追随圧延機スタンドについても真実である。又、該追随圧延機スタンドのロールに異なる周速度を備えさせることにより、該材料に、それが該デバイスを通過する時与えられるシエアリングは更に増加する。該材料が通過する第１の圧延機スタンドのロール間の速度差に関して行われると同じ表明がここで成立する（The same statements apply here）。
【００１９】
好ましい実施態様に依れば、該１つ以上の追随圧延機スタンドの少なくとも１つは、該圧延機スタンドのロールニップ（roll nip）の対称面の外に位置するロールニップを有する。結果として、該材料が前記追随圧延機スタンドへ或る角度で通過することは容易である。
【００２０】
該金属のスラブ、プレート又はストリップを支持する及び／又は導くために、圧延の方向で見て、該１つ以上の追随圧延機スタンドの上流に支持ロール（support rolls）が配置されるのが好ましい。これらの支持ロールは該追随圧延機スタンドへ、例えば、望ましい角度で材料を供給出来る。
【００２１】
追随圧延機スタンドの無いデバイスの好ましい実施態様に依れば、該ロールの中心軸線を通る平面に対する垂直面に対し５°と４５°の間の角度で、好ましくは１０°と２５°の間の角度で、該ロール間にスラブ、プレート又はストリップを送るよう設計された供給手段を該デバイスが両側に備えており、該供給手段間の角度は０と４５°の間で調整可能であり、該ロールは両回転方向で（in both directions of rotation）駆動されることが可能である。このデバイスの助けを得て、材料は該デバイスを通して前後に（back and forth）送られることが可能であり、各度に該材料は５°と４５°の間の角度で、好ましくは１０°と２５°の間の角度で供給され得て、０°の角度で該デバイス外へ導かれ得る。
【００２２】
本発明の第２の側面に依れば、上記目的の１つ以上は、２つの駆動可能なロール間のロールニップを有する圧延機スタンドを含んでなる、金属ストリップ処理用デバイスであり、該圧延機スタンドが該ロール間で該金属ストリップを圧延するよう設計されている、該金属ストリップ処理用デバイスにより達成されるが、該デバイスは駆動可能なロールを有する１つ以上の追随圧延機スタンドを備えており、該圧延機スタンドと１つ以上の追随圧延機スタンドは、使用中、それらのロールが異なる周速速を有し、該周速度の差は少なくとも５％、多くて１００％になるような方法で設計されている。
【００２３】
このデバイスでは、従って、材料は２つ以上の圧延機スタンドを通過し、各圧延機スタンドのロールは各々の場合相互に異なる周速度を有する。結果として、該材料は、各々が該材料の厚さ全体に亘り該材料にシエアリングを印加する２つ以上の圧延機スタンドを中断無く通過する。従って、このデバイスを使うことは該材料をかなりのシエアリングに導き、上記説明の付随利点を有する。
【００２４】
又本発明の第２の側面に依るこのデバイスは、１つの金属又は１つの金属合金から成るスラブ、プレート又はストリップの圧延に加えて、金属の２つ以上の層を含んでなるスラブ、プレート又はストリップを圧延するため使用され得て、その場合、該金属の層は同じ金属合金、異なる金属合金又は異なる金属と金属合金から成ってもよい。
【００２５】
このデバイスでは、上記説明のそれらと同じ理由で、周速度の差は好ましくは少なくとも５％、多くて５０％、そして好ましくは少なくとも５％、多くて２０％であるのがよい。
【００２６】
この場合も又、本発明の第１の側面に関連して説明した様に、該圧延機スタンドと該追随圧延機スタンドのロールが異なる直径を有する及び／又は異なる回転速度で駆動可能であることが好ましい。
【００２７】
有利な実施態様に依れば、この場合も又、本発明の第１側面のデバイスに関して述べたそれらと同様な理由で、該１つ以上の追随圧延機スタンドの少なくとも１つは該圧延機スタンドのロールニップの対称面の外に位置するロールニップを有する。
【００２８】
又この場合、該金属ストリップを支持する及び／又は導くために、圧延の方向で見て、該１つ以上の追随圧延機スタンドの上流に支持ロール（support rolls）が配置されることが好ましい。これは上記で説明されたそれらと同じ理由に依る。
【００２９】
供給手段は、圧延の方向で見て、該圧延機スタンドの上流に配置されるのが好ましく、これらの供給手段は、該ロールの中心軸線を通る面に対する垂直面に対して５°と４５°の間の角度、好ましくは１０°と２５°の間の、更に好ましくは１５°と２５°の間の角度で該ロール間に該ストリップを導くよう設計され、該供給手段は好ましくは供給面又はローラーテーブルを含んでなる。この措置は該ロールに導入されるべき材料上に良好なグリップを得させる。
【００３０】
本発明は又上記デバイスを使用して作られるスラブ、プレート又はストリップに関し、該スラブ、プレート又はストリップはその厚さに亘り実質的に均一なシエアリングを有する。
【００３１】
該金属は、好ましくは、アルミニウム又は鋼又はステンレス鋼又は銅又はマグネシウム又はチタン又はそれらの合金の１つである。これらは工業で使用される金属であり、それらが良好な機械的特性を有することは望ましい。
【００３２】
本発明は下記で例示的実施態様に基づき、付属する図面を参照して説明される。
【実施例】
【００３３】
図は長方形で線図的に示された、第１圧延機スタンド（first rolling mill stand）１１と２つの追随圧延機スタンド（two following rolling mill stand）１２，１３を具備するデバイス１の実施態様を示す。各圧延機スタンドはそれぞれのロール１１ａ、ｂ、１２ａ、ｂそして１３ａ、ｂを備える。該第１圧延機スタンド１１の上流に供給面（feed surface）１０があり、その上に例えばアルミニウムの、金属のスラブ２が供給され得る。該スラブ２を供給する手段と該圧延機スタンドを駆動する手段は示されてないが、この種の手段は当業者には公知である。
【００３４】
この例示的実施態様では、該圧延機スタンドは圧延機スタンド１１と１３がそれらのそれぞれのロールニップの中心を通る共通の対称面（common plane of symmetry）Ｐを有するように配置される。該圧延機スタンド１１のロール１１ａ、１１ｂの中心軸線を通る平面Ｑはそれらに垂直であり、それは該圧延機スタンド１３のロール１３ａ、１３ｂの中心軸線を通る平面Ｔがそうである如くである。
【００３５】
該圧延機スタンド１２はそのロール１２ａ、１２ｂの中心軸線を通過する平面Ｓを有し、それは同様に平面Ｐに対し垂直である。しかしながら、該圧延機スタンド１２のロールニップの中心を通る対称面Ｒは平面Ｐに対し上方へオフセットされている。結果として、スラブ２は圧延機スタンド１２に対し或る角度で、次いで圧延機スタンド１３に対し或る角度で送られる。
【００３６】
該供給面（feed surface）１０は該平面Ｐに対し或る角度αにあり、αは普通約２０°である。該角度αは調節可能であり、材料の種類及び厚さに釣り合わされ得る。
【００３７】
圧延機スタンド１１で圧延ロールされた後該圧延機スタンド１２及び１３へ該スラブ２を導きそしてこの通路上でそれを支持するために、該圧延機スタンド１１，１２そして１３の間に支持及びガイドロール（support and guide rolls）１５ａ、ｂ、１６ａ、ｂ、１７ａ、ｂ、そして１８ａ、ｂが配置される。
【００３８】
該ロール１１ａ、１１ｂは異なる直径を有するので、同一角速度を与えられた場合、それは異なる周速度を有する。ロール１２ａ、１２ｂは又異なる直径を有するが、この場合、寸法の差は逆にされる。この配置は、スラブ２が該圧延機スタンド１１，１２を通過する時該スラブ２内のシエアリング（shearing）は反対のプロフアイルを有することを意味する。圧延機スタンド１１を通過中変位（displaced）させられた材料は、圧延機スタンド１２を通過中、いわば、戻り変位（displaced back）させられる。
【００３９】
この例示的実施態様では、該圧延機スタンド１３は同一直径を有するロール１３ａ、１３ｂを有する。このスタンドはスラブ２を慣例的方法で圧延するが、該ロール１３ａ、１３ｂは又異なる回転速度と、それに伴う異なる周速度を備えることも可能である。もし後者の状況が適用される場合、該圧延機スタンド１３は又該スラブ２のシエアリングに寄与するであろう。
【００４０】
本発明のデバイスが、鋼、アルミニウム、ステンレス鋼、銅、マグネシウム、又はチタンの様な、種種の種類の金属のスラブ、プレート又はストリップを圧延するため使用され得ることは明らかで、又相互の頂部（top）上に留まる金属の２つ以上のスラブを圧延することも出来る。該スラブは相互に異なる金属又は異なる合金から成ってもよい。必要なら、当業者の範囲内にある調節が該デバイスに対し行われてもよい。
【００４１】
上記で説明され、図１で図解された該デバイスは、スラブ、プレート又はストリップがコイルの形で該デバイスを通して導かれ圧延されることに帰着する。圧延機スタンドは又相互に対し他の仕方で配置されること、より多くの又はより少ない圧延機スタンドを使用することが可能であること、そして該デバイスは又圧延機スタンド１１のみで使用され得ることは明らかである。該ロールは又オプションとして異なる直径を有しても、及び／又は異なる角速度で駆動されてもよい。又該スラブ、プレート又はストリップの支持及び／又はガイドは他の手段を使っても行われ得る。
【００４２】
又該供給面１０がローラーテーブル、又はストリップ材料用単一供給ロールの様な他の供給手段により置き換えられることも可能であるが、該供給ロールは該ストリップ材料が角度αで該圧延機スタンドのロールニップ内へ送り込まれるような方法で配置されねばならない。
【００４３】
（示されてないが）本発明の該デバイスのもう１つの実施態様は、そこでは該供給面１０は省略され、そしてそこでは少なくとも２つの圧延機スタンド、例えば、圧延機スタンド１１と圧延機スタンド１２が存在し、これらの圧延機スタンドのロールは異なる周速度を有し、該周速度の差は少なくとも５％そして多くて１００％になる、ようなものである。該圧延機スタンドの配置と更なる設計とは図１で示すそれと同一であってもよく、同様な方法で変えられることも可能である。
【００４４】
本発明を例示的実施態様を参照して説明する。
【００４５】
３２．５ｍｍの厚さを有するアルミニウムＡＡ７０５０のスラブを使って実験が行われた。これらのスラブは、その頂部ロール（top roll）が１６５ｍｍの直径を有し、底部ロール（bottom roll）が１３５ｍｍの直径を有する、２つのロールを備える圧延デバイスで１回圧延された。圧延後、該スラブは３０．５ｍｍの厚さを有した。
【００４６】
該スラブは５゜と４５゜の間で変わる異なる角度で導入された。該スラブの温度は、それらが該圧延デバイスに導入された時約４５０℃であった。該２つのロールは毎分５回転の速度で駆動された。
【００４７】
圧延後、該スラブは或る曲率（curvature）を有し、該曲率は導入角（angle of introduction）に高度に左右された。圧延後の該スラブの真直度（straightness）は高い度合いで該導入角度により決定され得て、その背景では導入の最適角度は該スラブの寸法の減少の程度、材料及び合金の種類、そして温度に左右される。上記で説明した実験で圧延されたアルミニウムのスラブについては、最適導入角度は約２０゜である。
【００４８】
２０゜のシエア角度（shear angle）が上記で説明した実験により圧延されたアルミニウムスラブで測定された。この測定と該スラブの寸法の減少とを使って、下記式により相当ひずみ（equivalent strain）を計算することが出来る。
【００４９】
【数１】
この式は１次元のひずみを表すことを可能にするため使用され、非特許文献１から公知である。
【００５１】
従って、該実験に依り圧延された該スラブでは、該相当ひずみは下記の様である。
【００５２】
【数２】
普通のロールでの圧延の場合、そのプレートの厚さに亘るシエアリングは起こらず、従って相当ひずみは下記に過ぎない。
【００５４】
【数３】
（そのプレートの厚さ全体に亘る均一なひずみに基づいた計算）。
【００５６】
従って、本発明の方法を用いた圧延は、周速度の何ら差の無い従来の圧延におけるよりも３から４倍高い相当ひずみに帰着する。高い相当ひずみは該スラブ内のより少ない多孔率（porosity）、より大きい再結晶化とそれによるより大きいグレイン微細化、そして該スラブ内の第２相粒子（second-phase particles）｛成分粒子（constituent particles）｝のより広範な破砕を意味する。もし該相当ひずみが増加する場合、これらの効果はこの技術分野の当業者には一般に公知である。従って、本発明の圧延は該材料の最終特性が本発明の方法の使用の結果として大幅に改善されることを意味する。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明のデバイスの例示的実施態様の非常に線図的な図解を示す。
Claims (21)
- ２つの駆動可能なロール間にロールニップを備える圧延機スタンドを含んでなる、金属のスラブ、プレート又はストリップの処理用デバイスであり、該圧延機スタンドが該ロール間で金属のスラブ、プレート又はストリップを圧延するよう設計されている該デバイスにおいて、該デバイスが、該ロールの中心軸線を通る平面に対する垂直面に対し５゜と４５゜の間の角度で該ロール間に該スラブ、プレート又はストリップを導くよう設計された供給手段を具備することを特徴とする該デバイス。
- 該供給手段が、該ロールの中心軸線を通る平面に対する垂直面に対し１０゜と２５゜の間の角度で、好ましくは１５゜と２５゜の間の角度で、更に好ましくは実質的に２０゜の角度で、該ロール間に該スラブ、プレート又はストリップを導くよう設計されていることを特徴とする請求項１の該デバイス。
- 該供給手段が供給面又はローラーテーブルを備えることを特徴とする請求項１又は２の該デバイス。
- 該供給手段と該圧延機スタンドの間の角度が調整可能であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つの該デバイス。
- 該圧延機スタンドが、使用中、該ロールが異なる周辺速度を有し、該周速度の差が少なくとも５％そして多くて１００％、好ましくは少なくとも５％そして多くて５０％、更に好ましくは少なくとも５％そして多くて２０％になる、ような方法で設計されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つの該デバイス。
- 該ロールが異なる直径を有する及び／又は異なる回転速度で駆動され得ることを特徴とする請求項５の該デバイス。
- 該デバイスが、ローリング方向で見て、該圧延機スタンドの下流に位置付けられた駆動可能なロールを備える１つ以上の追随圧延機スタンドを具備することを特徴とする請求項１〜６の少くとも１つの該デバイス。
- 使用中、該１つ以上の追随圧延機スタンドの少なくとも１つに対し、５゜と４５゜の間の角度で、好ましくは１０゜と２５゜の間の、更に好ましくは１５゜と２５゜の間の角度で、又好ましくは調整可能である該角度で、該金属のスラブ、プレート又はストリップを供給するよう設計されることを特徴とする請求項７の該デバイス。
- 該１つ以上の追随圧延機スタンドの少なくとも１つは、使用中、該ロールが異なる周速度を有し、該ロールが好ましくは異なる直径を有する及び／又は該ロールが異なる回転速度で駆動されることが可能である、ような方法で設計されることを特徴とする請求項７又は８の該デバイス。
- 該１つ以上の追随圧延機スタンドの少なくとも１つが該圧延機スタンドのロールニップの対称面の外に位置するロールニップを有することを特徴とする請求項７，８又は９の該デバイス。
- 該金属のスラブ、プレート又はストリップを支持する及び／又は導くために、該ローリング方向で見て、該１つ以上の追随圧延機スタンドの上流に支持ロールが配置されることを特徴とする請求項７，８、９又は１０の該デバイス。
- 該ロールの中心軸線を通る平面に対する垂直面に対し５゜と４５゜の間の角度で、好ましくは１０゜と２５゜の間の角度で、該ロール間に該スラブ、プレート又はストリップを送るよう設計された供給手段を両側に具備し、該供給手段の間の角度は０と４５゜の間で調整可能でありそして該ロールが両回転方向で駆動されることが可能であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つの該デバイス。
- ２つの駆動可能なロール間にロールニップを備える圧延機スタンドを具備する、金属ストリップの処理用デバイスであり、該圧延機スタンドが該ロール間で該金属ストリップを圧延するよう設計されている該デバイスにおいて、該デバイスが駆動可能なロールを備える１つ以上の追随圧延機スタンドを具備しており、そして該圧延機スタンドと１つ以上の追随圧延機スタンドとが、使用中、それらのロールが異なる周速度を有し、該周速度の差が少なくとも５％そして多くて１００％になるような方法で設計されていることを特徴とする該デバイス。
- 該周速度の差が少なくとも５％そして多くて５０％、好ましくは少なくとも５％そして多くて２０％であることを特徴とする請求項１３の該デバイス。
- 該圧延機スタンドと該追随圧延機スタンドとのロールが異なる直径を有する及び／又は異なる回転速度で駆動され得ることを特徴とする請求項１３又は１４の該デバイス。
- 該１つ以上の追随圧延機スタンドの少なくとも１つは該圧延機スタンドのロールニップの対称面の外に位置するロールニップを有することを特徴とする請求項１３，１４又は１５の該デバイス。
- 該金属ストリップを支持する及び／又は導くために、該ローリング方向で見て、該１つ以上の追随圧延機スタンドの上流に支持ロールが配置されることを特徴とする請求項１３〜１６のいずれか１つの該デバイス。
- 該ローリング方向で見て、該圧延機スタンドの上流に供給手段が配置されており、該供給手段は該ロールの中心軸線を通る平面に対する垂直面に対し５゜と４５゜の間の角度で、好ましくは１０゜と２５゜の間の、そして更に好ましくは１５゜と２５゜の間の角度で、該ロール間に該ストリップを送るよう設計されており、該供給手段は好ましくは供給面又はローラーテーブルを含んでなることを特徴とする請求項１３〜１７のいずれか１つの該デバイス。
- 該スラブ、ストリップ又はプレートがその厚さに亘り実質的に均一なシエアリングを有することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つの該デバイスを使用して作られた金属のスラブ、プレート又はストリップ。
- 該ストリップがその厚さに亘り実質的に均一なシエアリングを有することを特徴とする請求項１３〜１８のいずれか１つの該デバイスを使用して作られた金属ストリップ。
- 該金属がアルミニウム又は鋼又はステンレス鋼又は銅又はマグネシウム又はチタン又はそれらの合金の１つであることを特徴とする請求項１９又は２０の該金属スラブ、プレート又はストリップ。
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