JP2012106275A - 金属圧延用ワークロールの研磨方法 - Google Patents

Abstract

【課題】より低コストな粗い砥粒を有するラッピングフィルムを用いて目的の粗さを得ることのできる金属圧延用ワークロールの研磨方法を提供する。
【解決手段】ワークロール５を軸回りに１００〜２０００ｒｐｍ程度で回転させるとともに、ラッピングフィルム２を、ワークロール５表面上を軸と平行な一方向へ２０〜１０００ｍｍ／ｍｉｎの一定速度で移動させ、かつ、ワークロール５の軸方向にラッピングフィルム２をオシレーションさせつつ、ラッピングフィルム２の研磨面をワークロール５に押し当ててワークロール５を研磨する方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、銅及び銅合金などを圧延するための金属圧延用ワークロールの研磨方法に関するものであり、特にラッピングフィルムを用いた金属圧延用ワークロールの研磨方法に関するものである。

従来から用いられる金属圧延用ワークロールの研磨方法として砥石を用いた研磨がある。

これは特許文献１に示すような方式で、研磨面に平行に回転させた砥石を、軸周りに回転させたワークロールに押し当て、研磨する方法である。砥石は同じ面でワークロールに常に接触して研磨するため、砥粒が砥石から脱落して砥石とワークロールとの間に入り込み、ロールスクラッチと呼ばれる傷をワークロールに作ってしまう。

そこで砥石に代わりラッピングフィルムを用いる研磨方法が開発された。例えば特許文献２に示すような表面の凹凸形状を持つラッピングフィルムが開発され、それによりワークロールが研磨されることで、研磨後にロールスクラッチの無い表面を得ることができる。

こうして開発されたラッピングフィルムにも、ラッピングフィルムの種類によっては同様のロールスクラッチが発生してしまう問題があり、特許文献３に示すようなダイヤモンドを用いて研削するラッピングフィルムが開発された。

特開２００４−１０６０６０号公報 特開２０１０−４６７９１号公報 特開２００６−２０６９０８号公報

ところで、ラッピングフィルムの研磨面が有するダイヤモンドなどの研磨砥粒の粒度は、研磨するワークの材質および目的の粗さにあわせて変更されるが、粒度の小さい研磨砥粒を用いたラッピングフィルムは価格が高く、ワークロールの研磨に係るコストが増大してしまう。

ラッピングフィルムはその表面に砥粒が多数接着しており、砥粒の粒径が小さくなるにつれてコストの高騰は顕著になっていく。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、研磨するワークの材質に適した研磨条件を与えることで、より低コストな粗い砥粒を有するラッピングフィルムを用いて目的の粗さを得ることのできる金属圧延用ワークロールの研磨方法を提供するものである。

上記目的を達成するために本発明は、ラッピングフィルムを用いた金属圧延用ワークロールの研磨方法であって、ワークロールを軸回りに１００〜２０００ｒｐｍで回転させ、前記ラッピングフィルムを、前記ワークロール表面上を軸と平行な一方向へ２０〜１０００ｍｍ／ｍｉｎの一定速度で移動させると共に、前記ラッピングフィルムの研磨面を前記ワークロールに押し当て、かつ、前記ラッピングフィルムをワークロールの軸方向にオシレーションさせて前記ワークロールを研磨する方法である。

前記ラッピングフィルムとして、研磨材として粒度３０μｍ〜６２μｍのダイヤモンドを用いたラッピングフィルムを用い、かつ前記ラッピングフィルムをオシレーションさせる際の振動数は１２００〜１８００ｃｐｍであるとよい。

前記ワークロールの表面が算術平均粗さＲａ_R＝０．０５〜０．１０μｍ、最大高さＲｚ_R＝０．５〜１．０μｍとなるとよい。

また本発明は、上記いずれかの研磨方法を用いて研磨された前記ワークロールを銅及び銅合金の圧延に用い、算術平均粗さＲａ_C＝０．０５〜０．１０μｍ、最大高さＲｚ_C＝０．５〜１．０μｍに圧延された銅及び銅合金である。

本発明によれば、より低コストな粗い砥粒を有するラッピングフィルムを用いて目的の粗さを得ることのできる金属圧延用ワークロールの研磨方法を提供できる。

本発明の金属圧延用ワークロールの研磨方法を実施する装置構成を示す図である。

以下に、本発明の好適な実施の形態を図面に基づき説明する。

図１は、本発明の金属圧延用ワークロールの研磨方法を実施する装置構成を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。

図１に示すように、研磨装置１は、未研磨のラッピングフィルム２を送り出すための送り出しドラム３と、研磨後のラッピングフィルム２を巻き取るための巻取りドラム４と、ラッピングフィルム２の研磨面をワークロール５に押し当てるためのバックアップロール６と、からなる。

送り出しドラム３に回し巻きされたラッピングフィルム２は、送り出しドラム３の回転により送り出しドラム３からバックアップロール６のワークロール５に対向する面に送り出され、バックアップロール６によりワークロール５に押し当てられてワークロール５を研磨したラッピングフィルム２は、回転する巻取りドラム４に巻き取られる。

バックアップロール６の軸周りの回転方向は、ワークロール５の軸周りの回転方向と同一とし、これらが対向する面ではロール表面の移動方向が互いに対向するようにする。

バックアップロール６は油圧アクチュエータなどを備え、所定の押圧力にてラッピングフィルム２の研磨面をワークロール５に押し当てるようにされる。

送り出しドラム３、巻取りドラム４およびバックアップロール６は、ワークロール５の軸方向（図１（ａ）では左右方向）に移動可能なようにされる。また、研磨装置１はラッピングフィルム２をワークロール５の表面上で軸方向にオシレーションさせるための振動装置を備え、ラッピングフィルム２をワークロール５に押し当てながら、ラッピングフィルム２を軸方向にオシレーションすることができる。

本発明はラッピングフィルム２をオシレーションさせるための振動装置の配置・構成について特に限定されるものではなく、例えば振動装置をバックアップロール６に設け、バックアップロール６のみの振動によりラッピングフィルム２をオシレーションさせてもよい。また、研磨装置１全体がオシレーションするように振動装置を設けてもよい。

さて、この研磨装置１を用いてワークロール５の表面を研磨する研磨方法について以下に説明する。

本発明に係る研磨方法では、ワークロール５を軸周りに１００〜２０００ｒｐｍ程度で回転させると共に、送り出しドラム３から巻取りドラム４へ向け１００ｍｍ／ｍｉｎ以下の速度で送られるラッピングフィルム２の研磨面を、バックアップロール６を用いてワークロール５に押し当て、軸方向にラッピングフィルム２を１２００〜１８００ｃｐｍでオシレーションさせつつラッピングフィルム２全体（すなわち、研磨装置１全体）を軸方向に２０〜１０００ｍｍ／ｍｉｎの一定速度で動かし、ワークロール５を研磨することを行う。

ラッピングフィルム２をオシレーションさせつつワークロール５に押し当てることで、研磨後のワークロール５の表面粗さを、ラッピングフィルム２に用いる研磨砥粒が通常達成できる表面粗さよりも小さくすることができる。

ワークロール５の表面粗さにはラッピングフィルム２の砥粒粒度、ワークロール５の回転速度、オシレーションの有無が大きく影響する。研磨対象であるワークロールの材質、そのワークロールを用いて圧延する圧延材の材質に合わせて適宜選択できる。

また、ラッピングフィルム２に使用する研磨砥粒の粒度が１００μｍ以上である場合、これにより研磨したワークロール５は、金属圧延用ワークロールとして用いるには粗すぎてしまう。一方、１０μｍ以下だと低粗度のワークロール５が得られるが、ラッピングフィルム２が高価になってしまう。

本発明では、ラッピングフィルム２に用いる研磨砥粒の粒度を、３０μｍ〜６２μｍとする。この範囲の粒度の研磨砥粒を用いると、ラッピングフィルム２の価格を抑制しつつワークロール５の表面を目的の粗さとするのに好適であり、ワークロール５の研磨に係るコストを抑えることができる。

研磨に使用するラッピングフィルム２のフィルム幅は、研磨するワークロール５の回転軸方向の長さに対して小さくする。例えばラッピングフィルム２は幅５０〜２００ｍｍ、ワークロール５の回転軸方向の長さは７００〜１０００ｍｍ程度である。また、ラッピングフィルム２のオシレーション時の移動量はラッピングフィルム２のフィルム幅の１０％以下とする。

なお、ワークロール５の研磨の際には、研削液をラッピングフィルム２に流してラッピングフィルム２とワークロール５との研磨面に供給すると、摩擦による発熱を抑えてワークロール５の寸法変動を抑制できると共に、研磨後のワークロール５の表面に対する防錆の効果がある。

また、このとき送り出しドラム３および巻取りドラム４の回転速度・トルクを制御してラッピングフィルム２にテンション（張力）を与えることで、オシレーションによるラッピングフィルム２のズレを防止することができ、オシレーションの効果をワークロール５に的確に伝えることができ、目的の表面粗さとしたワークロール５が得られる。

以上の方法により、研磨砥粒の粒径が大きく低コストなラッピングフィルムを用いて、より表面粗さの小さい目的の粗さである、算術平均粗さＲａ_R＝０．０５〜０．１０μｍ、最大高さＲｚ_R＝０．５〜１．０μｍの金属圧延用ワークロールを得ることができる。

また、本発明に係る研磨方法により研磨された金属圧延用ワークロールは銅及び銅合金の圧延に好適であり、算術平均粗さＲａ_C＝０．０５〜０．１０μｍ、最大高さＲｚ_C＝０．５〜１．０μｍに圧延された銅及び銅合金を製造することができる。

以下に、本発明の実施例を説明する。ただし、本発明はこれら実施例に何ら限定されるものではない。

砥粒の材質および粒度の異なるラッピングフィルムを用い、ワークロール回転速度を変化させ、ラッピングフィルムの移動にオシレーションを与えてワークロールを研磨した。なお、ラッピングフィルムの巻取り（送り出し）速度は１０ｍｍ／ｍｉｎ、ラッピングフィルムのワークロール軸方向送り速度は４０ｍｍ／ｍｉｎ、バックアップロールの押し当て圧力は２０ｋＰａ（０．２ａｔｍ）、オシレーションは１６００ｃｐｍで、全て一定とした。

表１に、ワークロールの研磨の条件と、研磨後のワークロールの算術平均粗さＲａ_R、最大高さＲｚ_Rを示す。

表１では、ラッピングフィルムにオシレーションを与えた条件を○として、オシレーションを与えない条件を×として記載した。また、測定したワークロールの粗さが、算術平均粗さＲａ_R＝０．０５〜０．１０μｍ、最大高さＲｚ_R＝０．５〜１．０μｍと、適正値の範囲であったものを粗さ判定○とし、範囲外であったものを粗さ判定×とした。

表１より、実施例１と比較例１を比べるとオシレーションを入れることでＲａ_R、Ｒｚ_Rとも値は下がっており、これらが適正値に収まっていることが解る。

比較例２は実施例１よりワークロールの回転速度を速めた例である。オシレーションの効果によりＲａ_R、Ｒｚ_Rとも値が小さくなりすぎていることが解る。

実施例２、比較例３はラッピングフィルムの砥粒の種類をダイヤに替えて酸化アルミニウムを用いて研磨した例である。酸化アルミニウムでも同様にオシレーションによる効果が得られることが解る。

比較例４，５は規定よりも大きな粒度の砥粒を用いた例である。オシレーションを適用した比較例４は、比較例５からのＲａ_R、Ｒｚ_Rの減少幅が大きいが、適正値に収まっていない。

次に、上記実施例１及び比較例１の条件で研磨したワークロールを用いて、銅合金の圧延を行い、圧延した銅合金表面の算術平均粗さＲａ_C、最大高さＲｚ_Cを測定した。

この結果を表２に示す。

上述の実施例１はワークロールの研磨時にラッピングフィルムに軸方向への移動に加えてオシレーションを加えて研磨した例であり、比較例１はワークロールの研磨時にラッピングフィルムに軸方向への移動のみでオシレーションを加えずに研磨した例である。

同じ粒度のラッピングフィルムを用いたワークロールの研磨でも、軸方向への移動に加えてオシレーションを加えることでワークロール表面の粗さが小さくなったのは表１でも示した通りである。

表２より、オシレーションを適用して研磨すると、ワークロール表面の粗さを小さくするだけでなく、そのワークロールで圧延した銅合金の表面も同様に粗さを小さくできることがわかる。

以上の結果より、本発明の金属圧延用ワークロールの研磨方法は、粗さの大きい低価格なラッピングフィルムを用いて、ワークロール表面をより小さな目的粗さにできることがわかる。

また、本発明に係る方法で研磨された金属圧延用ワークロールは、銅合金の圧延に適していることがわかる。

２ ラッピングフィルム
５ ワークロール

Claims (4)

1. ラッピングフィルムを用いた金属圧延用ワークロールの研磨方法であって、
   ワークロールを軸回りに１００〜２０００ｒｐｍで回転させ、
   前記ラッピングフィルムを、前記ワークロール表面上を軸と平行な一方向へ２０〜１０００ｍｍ／ｍｉｎの一定速度で移動させると共に、前記ラッピングフィルムの研磨面を前記ワークロールに押し当て、かつ、前記ラッピングフィルムをワークロールの軸方向にオシレーションさせて前記ワークロールを研磨することを特徴とする金属圧延用ワークロールの研磨方法。
2. 前記ラッピングフィルムとして、研磨材として粒度３０μｍ〜６２μｍのダイヤモンドを用いたラッピングフィルムを用い、かつ前記ラッピングフィルムをオシレーションさせる際の振動数は１２００〜１８００ｃｐｍである請求項１記載の金属圧延用ワークロールの研磨方法。
3. 前記ワークロールの表面が算術平均粗さＲａ_R＝０．０５〜０．１０μｍ、最大高さＲｚ_R＝０．５〜１．０μｍとなる請求項１記載の金属圧延用ワークロールの研磨方法。
4. 請求項１〜３いずれかに記載の研磨方法を用いて研磨された前記ワークロールを銅及び銅合金の圧延に用い、算術平均粗さＲａ_C＝０．０５〜０．１０μｍ、最大高さＲｚ_C＝０．５〜１．０μｍに圧延された銅及び銅合金。