JP2008155220A

JP2008155220A - 異形断面条の製造方法

Info

Publication number: JP2008155220A
Application number: JP2006344002A
Authority: JP
Inventors: Masahito Sakaki; 正仁榊; Katsuhide Nishio; 克秀西尾; Kenji Hara; 健治原
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 2006-12-21
Filing date: 2006-12-21
Publication date: 2008-07-10
Anticipated expiration: 2026-12-21
Also published as: JP4925808B2

Abstract

【課題】簡便な手段により、断面形状精度に優れ、しかも表裏面に付与した凹凸パターンを均一化することができた異形断面条を安定的に製造する。
【解決手段】上下一対の水平ロールと左右一対の垂直ロールとを隣接配置した四方ロール圧延機を少なくとも２段配置するとともに、最後段の四方ロール圧延機を構成する上下一対の水平ロールとして、その上側及び／又は下側のロールに凹凸パターンを付したものを使用し、被成形素材金属条を、前段の四方ロール圧延機で予備圧延した後、最後段の圧延機で圧下率が板幅方向で均一になるように圧延成形することにより、表裏面に付与した凹凸パターンが均一化された異形断面条を得る。
【選択図】図４

Description

本発明は、板幅方向に少なくとも一箇所以上の厚みの異なる部分を有する、または厚みの同一な異形断面条であって、表面及び／又は裏面に均一な高さ（深さ）の凹凸模様が付された異形断面条を製造する方法に関する。

近年、軸受け等の摺動部材の摺動面に微細な凹凸模様を付与することにより摺動面の潤滑性、耐摩耗性等を向上できることが確認されている。そして、このような摺動面への凹凸模様の付与には、一般的にエッチング法やプレス法が採用されている。
また、摺動部品には板幅方向に板厚が異なる異形断面条を素材として用いられるケースがあり、このために、予め加工後の部品の摺動面に対応する表面に凹凸模様を付与した異形断面条が求められている。

異形断面条の表面に凹凸模様を付与する方法として、例えば特許文献１で、半導体デバイスのリードフレーム，マイクロスイッチ，コネクター端子等の樹脂によってモールドされる金属板等の電気部品用金属板の表面に凹凸模様を付与する方法において、圧延成形ロールの表面に、所定深さの線状凹溝を所定間隔で互いに交叉させるように多数形成しておき、この圧延成形ロールにより電気部品用金属板を圧延成形してその表面に前記凹溝と適合する互いに交叉した線状の突起を形成することにより凹凸模様を付与することが提案されている。
特許第２７８７１５９号公報

ところで、特許文献１で提案された方法は、電気部品用金属板の表面に凹凸模様を付与する方法に止まっている。例えば、トランジスタのリードフレームを製造する場合、この凹凸模様付き金属板を適宜形状に打ち抜き、チップを載せて配線した後にモールドを施してトランジスタ素子に組立てている。
このように、特許文献１に記載されたような用途では、当該文献に記載の金属板は打ち抜き加工された後に樹脂によってモールドされているために、圧延成形された金属板の側端形状が問題にされることはない。しかも、金属板の表裏面に付された凹凸模様の高さ（深さ）の付与部位の違いによる不均一さが問題にされることもない。

しかしながら、摺動部材に用いられる異形断面条では表裏面の形状が異なり、且つ断面寸法は板幅方向での左右対称性が重要となることから側端面の形状が大きな問題となる。したがって、特許文献１で提案された方法で摺動部材用の異形断面条を製造する場合、高断面寸法精度を維持するために、改めて側端面を切削や研削で整える必要がある。また、表裏面の凹凸模様を形成される摺動部材においては、凹凸模様の凸部で荷重を受け凹部の部分から潤滑材を供給することになるので、凸部の面積が少ないと耐荷重性能が低下し、逆に凸部全体の面積が大きい、即ち凹部が少ないと潤滑剤の供給能力が低下する。凹部の深さについても深さが大きいと該凹部殻の潤滑材が凸部へ流出し難くなり、凹部が浅すぎると潤滑材の保持が有効になされない。

このように、表裏面に付された凹凸の高さ（深さ）が付与部位の違いによって不均一になっていると、摩擦力が部位によって変動するため、所望の摺動特性が得られず、すべり軸受け、転がり軸受けやグルーブ軸受けのスラスト受部等の摺動接触部材としての用途としては好ましくなくなる。
本発明は、このような問題を解消すべく案出されたものであり、簡便な手段により、断面形状精度に優れ、しかも表裏面に付与した凹凸パターンを均一化することができた異形断面条を安定的に得る方法を提供することを目的とする。

本発明の凹凸模様が付された異形断面条の製造方法は、その目的を達成するため、幅方向で厚みが同一な場合には、素材金属条を、所定の断面形状に応じたプロフィールとした上下一対の水平ロールと平滑な左右一対の垂直ロールとを隣接配置した四方ロール圧延機を通して所定断面を有する異形断面条を製造するに際し、四方ロール圧延機を構成する上下一対の水平ロールとして、その上側及び／又は下側のロールに凹凸パターンを付したものを使用し、圧下率が板幅方向で均一になるように圧延成形することを特徴とする。

また、幅方向で厚みが異なる場合には、素材金属条を、所定の断面形状に応じたプロフィールとした上下一対の水平ロールと平滑な左右一対の垂直ロールとを隣接配置した四方ロール圧延機を通して所定断面を有する異形断面条を製造するに際し、少なくとも２段の四方ロール圧延機を配置するとともに、最後段の四方ロール圧延機を構成する上下一対の水平ロールとして、その上側及び／又は下側のロールに凹凸パターンを付したものを使用し、前記素材金属条を前段の圧延機で予備圧延した後、最後段の圧延機で圧下率が板幅方向で均一になるように圧延成形することを特徴とする。

本発明の凹凸模様が付された異形断面条は、素材条鋼を、上下一対の水平ロールと平滑な左右一対の垂直ロールを隣接して備えた四方ロール圧延機を通して圧延を行う方法としている。このため、得られた異形断面条の板幅方向側端面はその裏面と直交する面で構成されており、当該異形断面条を所定寸法で裁断するのみでそのまま使用することができる。
しかも上側及び／又は下側のロールに凹凸パターンを付したロールを組み込んだ四方ロール圧延機での最終圧延を、板幅方向で圧下率が均一になるような条件で圧延している。このため、付与された凹凸パターンはその高さ（深さ）が均一に形成されており、表面特性の安定した凹凸模様付き異形断面条を低コストで製造することができる。

本発明者等は、板幅方向の側端面が表裏面と直交する面で構成されているとともに、表裏面に付与した凹凸の高さ（深さ）が板幅方向で均一な異形断面条を低コストで製造する方法について鋭意検討を重ねてきた。
その結果、まず板幅方向の側端面が表裏面と直交する面で構成されて異形断面条を得るためには、所定の断面形状に応じたプロフィールとした上下一対の水平ロールと平滑な左右一対の垂直ロールとを隣接配置した四方ロール圧延機を用いて圧延することが有効であることを見出した。
そして、四方ロール圧延機を構成する上下ロールとして、形成する凹凸パターンに対応する凹凸を付したロールを用いれば、圧延された異形断面条の表裏面に所望の凹凸パターンが形成される。

そこで、図１に示すような四方ロール圧延機の上下一対の水平ロールとして形成する凹凸パターンに対応する凹凸を付したロールを用い、図２に示すような段差部を有し、その段差部が厚さＧ₁，Ｇ₂の異形断面条であって、表裏面に凹凸パターンを形成したものを試作した。
図２中、Ｇ₁＝Ｇ₂の場合には、得られた異形断面条の板幅方向側端面は表裏面と直交する面で構成されており、かつＡ部及びＢ部ともほとんど均等な凹凸高さ（深さ）の凹凸模様が形成されていた。

しかしながら、Ｇ₁＞Ｇ₂の場合には、得られた異形断面条の板幅方向側端面は表裏面と直交する面で構成されていたが、表裏面に付与された凹凸模様は板幅方向で均一ではなかった。図２中、Ｂ部の凹凸高さはロールに付与した凹凸高さに近似していたが、Ａ部の凹凸の高さはロールに付与した凹凸高さよりもかなり低くなっていた。
図２中ではＧ₁＞Ｇ₂であるため、Ｂ部に比べＡ部の方が実質的な圧延率が低くなり、Ａ部は凹凸パターンが正確に転写できなかったことが起因していると思われる。

このように、板幅方向の厚さに差がない異形断面条の表裏面に凹凸模様を付与する場合には、四方ロール圧延機の上下一対の水平ロールとして所要部分に所要の凹凸パターンを形成したものを用いれば所要の凹凸模様が得られるが、板幅方向の厚さに差がある異形断面条の表裏面に凹凸模様を形成しようとすると、得られた凹凸模様は不均一，不鮮明なものになってしまう。その原因が、部位によって圧延率が異なることであることも想定できた。

そこで、本発明では、板幅方向の厚さに差がある異形断面条の表裏面に四方圧延法を用いて凹凸模様を形成する際には、四方ロール圧延機を少なくとも２段配置するとともに、最後段の四方ロール圧延機を構成する上下一対の水平ロールとして、その上側及び／又は下側のロールに凹凸パターンを付したものを使用し、最後段の四方ロール圧延機での圧下率が板幅方向で均一になるように圧延することを採用した。この方法を採用すると、最後段の四方ロール圧延機での圧延時の圧下率が板幅方向で均一であるために、得られたエンボスパターンの高さ（深さ）が均一になり、鮮明な凹凸模様が形成される。

次に、本発明に用いる凹凸模様付き異形断面条の製造ライン構成について簡単に説明する。
板幅方向で厚みが均等な異形断面条を製造する装置としては、ペイオフリールと巻取りリールの間に、所定の断面形状に応じたプロフィールとした上下一対の水平ロールと平滑な左右一対の垂直ロールを備えた四方ロール圧延機を設置すれば足りる。
また、板幅方向で厚みが異なった異形断面条を製造する装置としては、図３に示すように、ペイオフリールと巻取りリールの間に四方ロール圧延機を２段以上（図中では２段）設置したものとする。そして最終段の四方ロール圧延機の水平ロールに所望の凹凸パターンを形成する。

板幅方向で厚みが異なった異形断面条を製造する装置の場合、最終段の四方ロール圧延機での圧延時の圧延率を板幅方向で均一になるようにすれば足りるので、前段の四方ロール圧延機を構成する上下一対の水平ロール形状に制限はない。上下一対の水平ロールの一方を平滑なものとし、他方にのみ所要高さの凸条、或いは所要深さの凹部を形成したものでよい。そして、前記凸条の高さ、或いは凹部の深さを、最終段の四方ロール圧延機での圧延時に板幅方向での圧延率が均一になるように設定することで足りる。
なお、凹凸模様は板幅方向の全体に付与しても良いし、板幅方向の必要とする箇所に部分的に付与しても良い。

実施例１；
材質がＳＰＣ材で板厚３.０ｍｍ、板幅３２ｍｍの矩形断面である素材条鋼を用いて、図３に示すような装置上流より四方ロール圧延スタンド２基より構成された装置により図２に示すＧ₁を１.６ｍｍ、Ｇ₂を１.８ｍｍの凹凸模様付き異形断面条の成形を行った。
１基目の四方ロール圧延スタンドは図４（ａ）に示すような上ロールとして、ロール径１２８ｍｍで幅３０ｍｍの概略凸型形状の孔型ロールを、下ロールとしてロール径１２８ｍｍで幅３０ｍｍのフラットロールを用い、さらに左右一対の垂直ロールとしてロール径１１４.５ｍｍ、幅１８ｍｍのロールを用いている。２基目の四方ロール圧延スタンドは、図４（ｂ）に示すような上ロールとして、ロール径１２８ｍｍで幅３０ｍｍの概略凸型形状の孔型ロールで、表面には所定の凹凸パターンをエッチング等の加工により付与しており、下ロールはロール径１２８ｍｍで幅３０ｍｍの概略凹型形状の孔型ロールを用いており、表面には所定の凹凸パターンをエッチング等の加工により付与している。さらに左右一対の垂直ロールとしてロール径１１４.５ｍｍ、幅１８ｍｍのロールを用いている。

図５に、２基目の四方ロール圧延機でのＧ₁とＧ₂との圧下比率とＡ部とＢ部の凹凸高さの関係を示す。
ここでのＧ₁とＧ₂の圧下比率は、２基目の四方ロール圧延機にて所定の圧下比率を得るために、１基目の四方ロール圧延機においてＡ部とＢ部の板厚差を調整した。Ａ部の凹凸高さは、圧下率比率に依存することなく、ほぼ一定の凹凸高さになるのに対し、Ｂ部の凹凸高さは圧下比率が大きくなるほど凹凸高さもそれに応じて上昇する。また、圧下比率が１.０となった時点でＡ部とＢ部の凹凸高さは一致する。
このことから、本発明に従えば、表面に板幅方向で均一な凹凸高さを有する異形断面条の製造が可能になる。

実施例２；
材質がＳＰＣ材で板厚３.０ｍｍ、板幅３２ｍｍの矩形断面である素材条鋼を用いて、図３に示すような装置上流より四方ロール圧延スタンド２基より構成された装置により図２に示すＧ₁を１.８ｍｍ、Ｇ₂を１.６ｍｍの凹凸模様付き異形断面条の成形を行った。
１基目の四方ロール圧延スタンドは図６（ａ）に示すような上ロールとして、ロール径１２８ｍｍで幅３０ｍｍのフラットロールを、下ロールとしてロール径１２８ｍｍで幅３０ｍｍの概略凹型形状の孔型ロールを用い、さらに左右一対の垂直ロールとしてロール径１１４.５ｍｍ、幅１８ｍｍのロールを用いている。２基目の四方ロール圧延スタンドは、図６（ｂ）に示すような上ロールとして、ロール径１２８ｍｍで幅３０ｍｍの概略凸型形状の孔型ロールで、表面には所定の凹凸パターンをエッチング等の加工により付与しており、下ロールはロール径１２８ｍｍで幅３０ｍｍの概略凹型形状の孔型ロールを用いており、表面には所定の凹凸パターンをエッチング等の加工により付与している。さらに左右一対の垂直ロールとしてロール径１１４.５ｍｍ、幅１８ｍｍのロールを用いている。

図７に２基目の四方ロール圧延機でのＧ₁とＧ₂との圧下比率とＡ部とＢ部の凹凸高さの関係を示す。
ここでのＧ₁とＧ₂の圧下比率は、２基目の四方ロール圧延機にて所定の圧下比率を得るために、１基目の四方ロール圧延機においてＡ部とＢ部の板厚差を調整した。Ａ部の凹凸高さは、圧下比率が大きくなるほど凹凸高さもそれに応じて上昇する。これに対しＢ部の凹凸高さは圧下率比率に依存することなく、ほぼ一定の凹凸高さになる。また、圧下比率が１.０となった時点でＡ部とＢ部の凹凸高さは一致する。
このことから、本発明に従えば、表面に板幅方向で均一な凹凸高さを有する異形断面条の製造が可能になる。

四方ロール圧延機のロール配置状況を説明する図凹凸模様が付される異形断面条を示す図凹凸模様が付される異形断面条を製造する設備の概略図実施例１の１基目の四方圧延（ａ）及び２基目の四方圧延（ｂ）を示す図実施例１の２基目の四方圧延におけるＧ₁とＧ₂の圧下率比が凹凸高さに及ぼす影響を説明する図実施例２の１基目の四方圧延（ａ）及び２基目の四方圧延（ｂ）を示す図実施例２の２基目の四方圧延におけるＧ₁とＧ₂の圧下率比が凹凸高さに及ぼす影響を説明する図

Claims

素材金属条を、所定の断面形状に応じたプロフィールとした上下一対の水平ロールと平滑な左右一対の垂直ロールとを隣接配置した四方ロール圧延機を通して所定断面を有する異形断面条を製造するに際し、四方ロール圧延機を構成する上下一対の水平ロールとして、その上側及び／又は下側のロールに凹凸パターンを付したものを使用し、圧下率が板幅方向で均一になるように圧延成形することを特徴とする凹凸模様が付され幅方向で厚みが同一な異形断面条の製造方法。
素材金属条を、所定の断面形状に応じたプロフィールとした上下一対の水平ロールと平滑な左右一対の垂直ロールとを隣接配置した四方ロール圧延機を通して所定断面を有する異形断面条を製造するに際し、少なくとも２段の四方ロール圧延機を配置するとともに、最後段の四方ロール圧延機を構成する上下一対の水平ロールとして、その上側及び／又は下側のロールに凹凸パターンを付したものを使用し、前記素材金属条を前段の四方ロール圧延機で予備圧延した後、最後段の四方ロール圧延機で圧下率が板幅方向で均一になるように圧延成形することを特徴とする凹凸模様が付され幅方向で厚みが異なる異形断面条の製造方法。