JP2854750B2 - 光沢度の高い金属板の製造方法 - Google Patents

光沢度の高い金属板の製造方法

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JP2854750B2 JP4936992A JP4936992A JP2854750B2 JP 2854750 B2 JP2854750 B2 JP 2854750B2 JP 4936992 A JP4936992 A JP 4936992A JP 4936992 A JP4936992 A JP 4936992A JP 2854750 B2 JP2854750 B2 JP 2854750B2
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恒夫 中野
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、タンデム圧延機によ
りロールクロス圧延方式で冷間圧延を行う圧延方法に係
わり、特に光沢度に優れた金属板を高能率で生産する光
沢度の高い金属板の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、ステンレス薄鋼板をはじめとする
各種金属の圧延板(以下、「金属板」と記す)の品質に
対する需要家の要求はますます厳しくなってきている。
金属板の品質として、長手方向の板厚精度が良いこと、
板クラウンやエッジドロップ等の板幅方向の断面形状が
良いことおよび表面の光沢が良いことが必要とされる。
【0003】中でもステンレス薄鋼板は冷間圧延のまま
使用されることが多いため、特に光沢度の高いものが要
求される。
【0004】金属板の光沢度は、潤滑油の量と特性、ワ
ークロールの寸法と表面性状、圧延条件等の多くの因子
の影響を受けることが知られている。例えば、圧延時に
ロールバイト内に導入される潤滑油の量が増えると光沢
度は低下する。さらにワークロール径が大きくなるほ
ど、また圧延速度が速くなるほどロールバイト内に導入
される潤滑油の量が増えて光沢度は低下する。
【0005】通常、金属板の光沢度を高めるためにゼン
ジミアミルによる圧延が採用されている。その理由は、
ゼンジミアミルを用いて圧延すると、ワークロール径が
小さく、圧延速度も遅いので、ロールバイト内に導入さ
れる潤滑油の量が減るからである。例えば、20段のゼン
ジミアミルによる圧延の場合、ワークロール径が50〜10
0mmφ程度と小径である。ワークロール径が小径である
と噛み込み角度が大きくなり、ワークロールが金属板に
噛み込み難くなる。その結果、圧延速度を上げることが
できず、圧延速度はせいぜい 200〜400m/min程度であ
る。このように、ゼンジミアミルは構造上、機能上の理
由から高い光沢度を要求される金属板の圧延に適してい
る。しかし、その一方ゼンジミアミルによる圧延は、リ
バース方式で圧延のパスを繰り返すものであること、お
よび圧延速度が低いことにより非能率的である。
【0006】最近、光沢度の高い金属板の需要が高まる
につれ、高速圧延が可能なタンデム圧延機を用いて効率
的に生産を行おうとする試みがなされている。
【0007】例えば、特開平2−92402 号公報には、冷
間圧延の前に予備処理圧延を行い、かつタンデム圧延機
による最終スタンドのワークロール径を 400mmφ以下に
して冷間圧延を行う方法が開示されている。しかし、こ
の方法は、予備処理圧延を必要とするので効率的でな
い。しかも、最終スタンドのワークロール径を 400mmφ
以下に制限しているので、圧延速度を高めるという効果
に限界がある。
【0008】また、本出願人等は特願平 3−93882 号に
て、ロールクロス圧延方式と平行ロール圧延方式とを組
み合わせて冷間圧延を行えば、光沢度に優れたステンレ
ス冷延鋼板が得られるという発明を既に提案している。
しかし、この方法でもロールクロス圧延方式による圧延
を予備圧延として位置づけており、冷間圧延の仕上を必
ず平行ロール圧延方式で行わなければならないとしてい
る。従って、金属板の光沢度を高めることに限界があ
る。
【0009】上述のように、金属板の光沢度を高めるた
めに種々の試みがなされているが、ゼンジミアミルを用
いた製品に匹敵する高光沢度の金属板を得るための、工
業的に実施できて効果のある方法は未だないのが現状で
ある。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、生産性の高
い高速圧延機を用いて、センジミアミルで低速圧延した
製品に匹敵する優れた光沢度をもつ金属板、特にステン
レス薄鋼板を高能率で圧延することができる技術の開発
を課題としてなされたものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、金属板の
光沢度を高める研究の過程で、タンデム圧延機を用いた
ロールクロス圧延方式による圧延でのワークロールのク
ロス角度を最適なものにすることにより、光沢度に極め
て優れた金属板を得ることが可能であるという知見を得
た。
【0012】本発明は、下記の圧延方法を要旨とする。
【0013】複数のロールスタンドからなるタンデム圧
延機であって、各スタンドのワークロール径が 300mmφ
以上で、最終スタンドの圧延速度が500m/min以上のタン
デム圧延機によりロールクロス圧延方式で冷間圧延を行
うに際して、各スタンドのワークロールのクロス方向を
交互に逆にし、最終スタンドのワークロールのクロス角
度を他のスタンドのワークロールのクロス角度以上で、
かつ 0.3〜 2.0°にすることを特徴とする光沢度の高い
金属板の製造方法。
【0014】本発明方法におけるロールクロス圧延方式
で冷間圧延を行う場合、上下のワークロールのみを圧延
面に平行な面内で交差させて圧延してもよいし、あるい
は上下のバックアップロールとワークロールを対にして
圧延面に平行な面内で交差させて圧延してもよい。前者
のワークロールのみを交差させる圧延法を「ワークロー
ルクロス圧延方式」と呼び、後者のバックアップロール
とワークロールを対にして交差させる圧延法を「ペアク
ロス圧延方式」と呼ぶ。以下、これらをまとめて「ロー
ルクロス圧延方式」と記す。
【0015】
【作用】本発明は、生産性の高い高速圧延機であるタン
デム圧延機を用い、さらにロールクロス圧延方式で冷間
圧延を行うことを基本としてなされたものである。
【0016】一般に、圧延速度が遅いと圧延油の潤滑状
態は、境界潤滑の領域が拡大し、流体潤滑の領域が減少
するという傾向になる。境界潤滑の領域が拡大すると、
ロールバイトにおいて圧延油膜が切れ、ロールと金属板
が金属接触を起こしてヒートスクラッチが発生し易い。
従って、本発明方法は、ヒートスクラッチを発生させ難
い圧延速度が得られる圧延機、具体的には、ワークロー
ル径が 300mmφ以上で、最終スタンドの圧延速度が500m
/min以上のタンデム圧延機により圧延することを前提と
する。
【0017】また、ロールクロス圧延方式で圧延する
と、金属板の表層部が板幅方向に剪断変形を受け、さら
にワークロールの研磨目の凸部が板幅方向に移動してワ
ークロールと金属板との金属接触が増えるので、金属板
の表面が平滑にされ、光沢度が高まる。従って、本発明
では、ロールクロス圧延方式で圧延することを前提とす
るものでもある。
【0018】図1は、ロールクロス圧延方式による圧延
を説明する図であり、(a)はその平面図、(b)はそ
の側面図、(c)はワークロールと金属板との接触関係
を板幅方向に模式的に示す図である。まず(a)に示す
ように、上ワークロール1と下ワークロール2とを圧延
面に平行な面内においてクロス角度αで交差させて金属
板3を圧延方向Xの方向に圧延すると、例えば上ワーク
ロール1の回転周速度方向Yが圧延方向Xに対して角度
αだけずれるため、金属板3の表面には板幅方向Zの方
向にすべり分力が発生する。このすべり分力が金属板3
の表層部に板幅方向Zの方向に剪断変形を与え、金属板
3の表面を平滑にすることになる。また、ロールクロス
圧延方式で圧延すると、(c)に示すように、例えば上
ワークロール1の研磨目の凸部が金属板3に対して板幅
方向Zの方向に相対的に移動する。この移動が上ワーク
ロール1と金属板3との金属接触を増やし、金属板3の
表面を平滑にすることにもなる。
【0019】以下、まずクロス角度について説明する。
【0020】図2は、クロス角度と光沢度との関係を説
明する図である。即ち、材質がSPCCの鋼板を供試材と
し、ワークロールの直径が 300mmφで、その表面粗度が
max1μm であるタンデム圧延機を用い、クロス角度
αを0〜2.0 °の範囲内で変化させて1パスの冷間圧延
を行った後の金属板の光沢度を示すものである。なお、
圧延速度を500m/min、圧下率を30%とし、潤滑油として
3%エマルション(粘度100cSt,at40℃) を用いた。ま
た、入射角が45°である光沢度計(以下、「Gs45°」
と記す)により光沢度を測定した。
【0021】図2に示すように、クロス角度を0°とす
る圧延、即ち、通常の平行ロール圧延方式による圧延に
比べ、クロス角度を少しでも増やしてロールクロス圧延
方式で圧延すると金属板の光沢度が大幅に向上する。但
し、クロス角度が 0.3°未満では光沢度を高める効果は
小さい。一方、クロス角度が 2.0°を超えると金属板に
捩れが発生し、金属板の外観品質が低下する。従って、
本発明方法におけるロールクロス圧延方式による圧延の
クロス角度の下限を 0.3°とし、上限を 2.0°とする。
【0022】図3は、最終スタンドのクロス角度が金属
板の光沢度を左右することを説明する図である。即ち、
図2の場合と同一の供試材、同一のタンデム圧延機およ
び同一の潤滑油を用い、同一の圧延速度で冷間圧延を行
った場合であって、第1パスの圧下率を30%、第2パス
の圧下率を30%として冷間圧延を行った場合に、最終ス
タンドである第2パスのクロス角度がその前のスタンド
である第1パス目のクロス角度より大きいか否かによ
り、最終圧延後の金属板の光沢度がその前の圧延後の光
沢度より改善されるか否かを説明する図である。また、
図3の場合には第1パスと第2パスのそれぞれのクロス
方向を同一にして冷間圧延を行った。
【0023】図3において、最終スタンドのクロス角度
がその前のスタンドのクロス角度より大きい場合に
「◎」印とし、最終スタンドとその前のスタンドのクロ
ス角度が等しい場合に「○」印、最終スタンドのクロス
角度がその前のスタンドのクロス角度より小さい場合に
「△」印、最終スタンドでのみ平行ロール圧延方式によ
る圧延を行った場合に「●」印、さらに全スタンドで平
行ロール圧延方式による圧延を行った場合に「×」印と
した。
【0024】図3に示すように、最終スタンドのクロス
角度がその前のスタンドのクロス角度より小さいと
(「△」印の場合)、金属板の光沢度がその前の圧延後
の光沢度より低下する。まして最終スタンドで平行ロー
ル圧延方式による圧延を行うと(「●」印の場合)、光
沢度の低下の度合いが大きくなる。一方、最終スタンド
のクロス角度をその前のスタンドのクロス角度以上にす
ると(「◎」印および「○」印 の場合)、金属板の光
沢度はその前の圧延後の光沢度以上になる。特に、最終
スタンドのクロス角度がその前のスタンドのクロス角度
より大きいと(「◎」印の場合)、その効果も大きくな
る。また、全スタンドで平行ロール圧延方式による圧延
を行うと(「×」印の場合)、最終スタンドで圧延後の
光沢度は低下しないものの、光沢度の水準自体がロール
クロス圧延方式による圧延を行った場合に比べて極めて
低いことが再確認された。
【0025】次に、各スタンドのクロス方向を交互に逆
にすることについて説明する。
【0026】図4は、各スタンドのクロス方向を交互に
逆にするということの定義を説明する図であり、(a)
はその平面図、(b)はその側面図である。即ち、第1
スタンドのクロス角度をα1 、次の第2スタンドのクロ
ス角度をα2 、さらに次の第3スタンドのクロス角度を
α3 とするとき、各スタンドのクロス方向を交互に逆に
するということは、(a)に示すように、第1スタンド
の上ワークロール1を反時計方向に角度「α1 」で、下
ワークロール2を時計方向に角度「−α1 」で交差さ
せ、第2スタンドの上ワークロール1を時計方向に角度
「−α2 」で、下ワークロール2を反時計方向に角度
「α2 」で交差させ、さらに第3スタンドの上ワークロ
ール1を反時計方向に角度「α3 」で、下ワークロール
2を時計方向に角度「−α3 」で交差させることを意味
する。
【0027】図5は、クロス方向が光沢度に及ぼす影響
を説明する図である。即ち、図2の場合と同一の供試
材、同一のタンデム圧延機および同一の潤滑油を用い、
同一の圧延速度で冷間圧延を行った場合であって、第1
パスの圧下率を30%、クロス角度を 1.0°とし、第2パ
スの圧下率を30%、クロス角度を 1.5°、さらに第3パ
スの圧下率を25%、クロス角度を 2.0°として冷間圧延
を行った場合に、各スタンドでクロス方向が交互に逆で
あるかそれとも同一であるかにより、最終圧延後の金属
板の光沢度がその前の圧延後の光沢度より改善されるか
否かを説明する図である。
【0028】図5において、各スタンドでクロス方向が
交互に逆の場合に「○」印とし、各スタンドでクロス方
向が同一の場合に「△」印とした。クロス方向を交互に
逆にすると、金属板の光沢度はその前の圧延後の光沢度
以上になり、最終圧延後の金属板の光沢度は極めて高く
なる。一方、クロス方向を同一にすると、金属板の光沢
度はその前の圧延後の光沢度より改善されるものの、ク
ロス方向を交互に逆にした場合と比較して最終圧延後の
金属板の光沢度の改善度合いは小さい。また、クロス方
向を同一にすると、クロス方向を交互に逆にした場合よ
りも金属板に僅かな捩れが生じてくるという問題もあ
る。
【0029】次に実施例により本発明を更に具体的に説
明する。
【0030】
【実施例】図6は、本発明方法を実施するために使用し
た5スタンド4Hiタンデム圧延機を示す図である。
【0031】表1は、本発明方法の効果を確認するため
に冷間圧延を行ったときの各スタンドのクロス角度αと
最終圧延後の金属板の光沢度を示すものである。
【0032】まず、直径が 350mmφで、表面粗度がR
max 1μm のワークロールを備える5スタンドのタンデ
ム圧延機において、酸洗済の厚さ3.0mm 、幅1000mmのSP
HC鋼を供試材とし、各スタンドのクロス角度αを表1に
示すように変化させて5パスの冷間圧延を行った。な
お、5スタンドの出側の圧延速度を 1000m/minとし、第
1パスの圧下率を30%、第2パスの圧下率を30%、第3
パスの圧下率を25%、第4パスの圧下率を25%、および
第5パスの圧下率を10%とし、潤滑油として 3%エマル
ション(粘度100cSt,at 40℃) を用いて圧延した。
【0033】つぎに、冷間圧延後の金属板の光沢度を、
Gs45°により測定した。
【0034】
【表1】
【0035】表1に記載する試験No. 1〜3は、ロール
クロス圧延方式で、かつクロス方向を交互に逆にして冷
間圧延を行ったものであり、試験No. 4は平行ロール圧
延方式で冷間圧延を行ったものである。
【0036】試験No.1は本発明例である。即ち、クロ
ス方向を交互に逆にし、しかも最終スタンドのクロス角
度を他のスタンドのクロス角度以上で、かつ 2.0°にし
て冷間圧延を行ったものである。極めて光沢度の高い金
属板が得られた。
【0037】試験No.2〜3は比較例である。即ち、各
スタンドのクロス方向を交互に逆にしたものの、最終ス
タンドのクロス角度を前のスタンドのクロス角度より小
さくして冷間圧延を行った場合である。試験No.1に比
較すると、光沢度が低下しており、最終スタンドのクロ
ス角度が小さいほど、光沢度低下の度合いが大きいこと
がわかる。
【0038】試験No.4も比較例である。即ち、全スタ
ンドで平行ロール圧延方式で冷間圧延を行った場合であ
る。全スタンドでロールクロス圧延方式で冷間圧延を行
ったものに比べて、金属板の光沢度が極めて低い。
【0039】本発明方法による冷間圧延を行えば、極め
て光沢度の高い金属板が得られることがわかる。
【0040】
【発明の効果】本発明方法による冷間圧延を行えば、極
めて光沢度の高い金属板が得られる。
【0041】しかも、高速圧延が可能なタンデム圧延機
を用いるため、特に、光沢度を重視するステンレス薄鋼
板を高能率で生産することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ロールクロス圧延方式による圧延を説明する図
である。
【図2】クロス角度と光沢度との関係を説明する図であ
る。
【図3】最終スタンドのクロス角度が金属板の光沢度を
左右することを説明する図である。
【図4】各スタンドのクロス方向を交互に逆にすること
の定義を説明する図である。
【図5】クロス方向が光沢度に及ぼす影響を説明する図
である。
【図6】本発明方法を実施するために使用した5スタン
ド4Hiタンデム圧延機を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浜田 龍次 大阪府大阪市中央区北浜4丁目5番33号 住友金属工業株式会社内 (72)発明者 金子 亨 茨城県鹿島郡鹿島町大字光3番地住友金 属工業株式会社鹿島製鉄所内 (72)発明者 中野 恒夫 広島県広島市西区観音新町四丁目6番22 号三菱重工業株式会社広島製作所内 (72)発明者 古元 秀昭 広島県広島市西区観音新町四丁目6番22 号三菱重工業株式会社広島研究所内 (56)参考文献 特開 平4−71701(JP,A) 特公 昭59−41804(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B21B 1/22 - 1/28

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数のロールスタンドからなるタンデム圧
    延機であって、各スタンドのワークロール径が 300mmφ
    以上で、最終スタンドの圧延速度が500m/min以上のタン
    デム圧延機によりロールクロス圧延方式で冷間圧延を行
    うに際して、各スタンドのワークロールのクロス方向を
    交互に逆にし、最終スタンドのワークロールのクロス角
    度を他のスタンドのワークロールのクロス角度以上で、
    かつ 0.3〜 2.0°にすることを特徴とする光沢度の高い
    金属板の製造方法。
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