JP3034708B2 - 金属板の冷間圧延方法 - Google Patents

金属板の冷間圧延方法

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JP3034708B2 JP4281445A JP28144592A JP3034708B2 JP 3034708 B2 JP3034708 B2 JP 3034708B2 JP 4281445 A JP4281445 A JP 4281445A JP 28144592 A JP28144592 A JP 28144592A JP 3034708 B2 JP3034708 B2 JP 3034708B2
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征浩 松浦
秀男 山本
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正一 橋本
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、上下のワークロール
(以下、単に「ロール」という)の軸が圧延方向に垂直
な、いわゆる平行ロール圧延によって、断面形状と平面
形状がともに優れた冷間圧延金属板を製造する方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】近年、各種材質の圧延によって製造され
る板材(以下、これを「圧延板」という)の性状に対す
る需要家の要求はますます厳しくなっており、板厚や板
形状を高精度に制御することが望まれている。
【0003】一般に金属板を圧延すると、板幅方向に板
クラウンと呼ばれる板厚の偏差が生じる。この板クラウ
ンは、圧延時における上下のロール間の距離分布(以
下、「ロールギャッププロフィル」という)が軸方向で
異なるときに発生する。そこで、このロールギャッププ
ロフィルを図1(a) または(b) に示すように変化させる
ことによって、板クラウンを制御する方法が開発されて
いる。例えば、ワークロールにイニシャルクラウンを付
けておく方法、ロールベンダーを用いる方法、中間ロー
ルを軸方向にシフトさせる方法、可変クラウンロールを
用いる方法、さらに、上下のロールをクロスさせて圧延
するロールクロス圧延法等がある。
【0004】ところが、これらのような圧延方法を用い
て板クラウンの発生を防止することができても、長手方
向の伸びが板幅方向で異なると、圧延板に「耳波」また
は「中伸び」と呼ばれる形状不良が発生する。すなわ
ち、端部の長手方向の伸びが中央部に比べて大きいと、
「耳波」が端部に発生し、反対に、中央部の伸びが端部
に比べて大きい場合には、「中伸び」が板の中央部に発
生する。
【0005】近年、ロールを水平方向にたわませる方式
の圧延機(通常、Minimum Edgedropミル、略してMEミ
ルと呼ばれる)が開発、実用化されている(塑性と加
工、Vol.31-352(1990)、 632〜638 頁、第39回塑性加工
連合講演会論文集 593〜596 頁)。
【0006】上記のMEミルは、極小径のワークロール
をオフセットさせ、それをサポートロールにより圧延面
内で水平方向にたわませて、ロールのメカニカルクラウ
ンを変化させ、板クラウンを制御することを目的とした
圧延機であるが、前記の文献には、水平方向のロールた
わみにより、板幅方向に摩擦力が発生し、材料の圧延中
の塑性流動が幅方向に変化することが示されている。そ
の結果、幅方向の伸び偏差を抑制することにより、圧延
材の形状を良好に保ちつつ、幅方向の板厚分布を変更可
能であることが示唆されている。
【0007】その原理を図2を用いて説明する。図2は
ロールの水平方向たわみを示す平面図であり、図中の矢
印(→)はロールの回転ベクトルの方向を示す。図2の
(a)はロールがたわんでいない状態、 (b)は圧延方向入
側にたわませた状態、(c) は圧延方向出側にたわませた
状態の図である。この方法では、図2の (b)あるいは
(c) に示すように、ロールの回転方向のベクトルが通常
圧延に比べてそれぞれ内向きあるいは外向きであり、板
幅方向の速度ベクトルが異なるので板幅方向に摩擦力が
発生し、材料の塑性流動が生じる。
【0008】ところが、この方法は、ロールをたわませ
るための特殊なロール配置と大がかりな付帯設備を必要
とする上に、ロールたわみ量の制御が困難であり、かつ
ロールたわみ量を大きくすることも困難である。従っ
て、板幅方向の材料の塑性流動を任意に制御することが
極めて難しい。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】板クラウンを制御する
ための各種冷間圧延方法には、前述のように中伸びや耳
波と呼ばれる形状不良が発生し、この形状不良をなくす
るための制御が困難であるという問題がある。
【0010】本発明の目的は、板クラウンを制御する圧
延方法において発生しがちな形状不良を比較的簡単に防
止することができる冷間圧延方法を提供することにあ
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明者は、らせん状に
研磨されたロールを用いて金属板を圧延すると、金属板
の板幅方向に剪断力が作用して材料の塑性流動が生じ、
形状不良を発生させることなく、板厚を均一にすること
ができることを見出した。すなわち、本発明の要旨は、
「少なくとも圧延材の板幅端部と接する部分がらせん状
に研磨されたロールを用いて、圧延の先進域で圧延材に
板幅端部から板幅中央部へ向かう剪断力を作用させて平
行ロール圧延する金属板の冷間圧延方法」にある。
【0012】本発明方法において、らせん状に研磨され
たロール(以下「らせん研磨ロール」と呼ぶ)とは、図
3の(a)に示すように研磨目がらせん状に付されたロー
ルを意味する。なお、実際のロール表面に付けられた研
磨目は極微細なものであるが、図3および後述の図4で
は説明の都合上凹凸を誇張して描いてある。
【0013】この図3は、本発明方法の原理を説明する
ための図で、 (a)は圧延材の入側から見た断面図((b)図
のA−A矢視図) 、 (b)は平面図である。ここでは上ロ
ール1および下ロール2ともに左右対象にらせん状に研
磨したロールを用いて圧延する状態を示している。図4
(a) 〜図4(d) はそのようならせん研磨ロールとその組
合せの例である。
【0014】通常、ロールの表面研磨では、ロールを回
転させながら円筒状の砥石の側面を当てるので、研磨目
はロール軸にほぼ直角に付く。しかし、皿状の砥石を用
いてロール表面に砥石の底面を押し当て、ロールと砥石
の相対位置および砥石の回転速度、ロールの回転速度等
を適当に調整すれば、図3の(a) および図4に示すよう
に、研磨目はロール軸に対して或る角度をもって傾斜し
たものとなる。この研磨目は微視的には断続したもので
あるが、マクロ的にはロールの外周にそってらせん状に
つながった形になる。このようなロールを本発明では
「らせん研磨ロール」と称する。
【0015】
【作用】通常、金属板を圧延すると、端部において幅方
向の塑性流動が発生し耳波あるいは中伸びが発生する。
その理由としては、端部において幅方向の拘束がないの
で、幅方向(中央部→端部)への塑性流動がおこりやす
いということがある。そこで前述の形状不良を解消する
手段の一つとして、この端部における幅方向の塑性流動
を減らすことが考えられる。
【0016】板幅方向に材料の塑性流動を積極的に生じ
させる方法について説明する。
【0017】図5は、圧延時のロールと圧延材との関係
を模式的に示す図である。圧延を行うと、圧延の前後で
は圧延材の速度が異なる。すなわち、図5のように板厚
がt1 からt2 に圧延される場合、ロール入側(A点)
での圧延材の速度をv1 、出側(B点)でのそれをv2
とすれば、v1 <v2 となる。圧延材の速度vがロール
周速Vと同じになる点(N点)を中立点と呼び、この点
から前方(ロール出側)を先進域、後方(ロール入側)
を後進域と呼ぶ。中立点Nより入側の後進域では、圧延
材の速度v1 はロール周速Vより小さいから、圧延材に
はロールに向かって引き込むような力が働き、中立点N
より出側の先進域では、圧延材の速度v2 はロールの周
速Vより大きいから、圧延材にはロール方向に引き戻す
ような力がはたらく。このとき、ロールが図3に示すよ
うな研磨目を有していると、その圧延方向の力の向きが
変化して、後進域では板幅方向に外向きの力が、先進域
では板幅方向に内向きの力がはたらくのである。
【0018】上下のロールにらせん研磨ロールを用い、
図3に示すように配置して圧延を行った場合には、圧延
中に圧延材の表層に (b)図に示すような幅方向の剪断力
が作用する。すなわち、圧延材の後進域(中立点より入
側のロール速度に比べて圧延材の速度が遅い領域)にお
いては、圧延材の中央部から端部に向かう外向きの剪断
力F1 、圧延材の先進域(中立点より出側のロール速度
に比べて圧延材の速度が遅い領域)においては圧延材の
端部から中央部の方向へ向かう内向きの剪断力F2 がそ
れぞれ圧延材の上表面および下表面にはたらくことにな
る。通常のロールを用いた圧延ではこのような剪断力が
発生することはなく、拘束力がないことによる板幅端部
での塑性流動がわずかに生じるだけである。
【0019】次に、このような剪断力によって金属板に
生じる中伸びと呼ばれる形状不良を防止できる理由を説
明する。
【0020】耳波あるいは中延びは、長手方向の伸びが
板幅方向で異なることによって生じる。そこで、長手方
向の伸びを板幅方向において均等な状態に近づければ、
耳波あるいは中伸びを緩和したり、さらには防止したり
することができる。
【0021】本発明は、前述のような方法によって生じ
させた金属板の端部における板幅方向の塑性流動を、金
属板の端部における長手方向の伸びを助長することに利
用するものである。そうすることによって、長手方向の
伸びが板幅方向全体にわたって等しくなるように圧延す
ることができ、その結果、中伸びを緩和したり、防止し
たりすることができる。
【0022】中伸びが発生する場合、金属板の端部にお
ける長手方向の伸びをできるだけ助長すればよく、その
ためには金属板の端部が先進域において板幅方向の外向
きに流動しないように、内向きの塑性流動を生じさせれ
ばよい。
【0023】先進域において板幅方向で内向きの塑性流
動をおこさせるために、本発明方法では「らせん研磨ロ
ールを用いて圧延する」という手段を採用する。
【0024】以下、実施例に基づいて本発明の効果を説
明する。
【0025】
【実施例1】40℃における粘度が 40cStであるエマルシ
ョン油を圧延油として使用し、板厚1.0mm の普通鋼、SU
S430鋼およびSUS304鋼を圧延速度450m/min、圧下率20%
および30%としてワークロール径が 500mmの4Hi圧延機
(バックアップロールの径は1450mm) で圧延した。ロー
ルギャッププロフィルを調整するためにロールベンダー
を使用した。このときワークロールとして、研磨目が円
周方向と平行な通常研磨ロールおよび図3に示すように
研磨目がロール軸方向に対して35°傾いているらせん研
磨ロールを同じく図3のように先進域での剪断力が板幅
方向の内向きに作用するように配置して用いた。
【0026】図6は、ロールベンド量と急峻度との関係
を、本発明の方法で圧延したときと、通常の方法で圧延
したときの両方について表したものである。急峻度は、
両者で圧延した後の板表面形状を、圧延板の端部から5
mmの位置と、中央部との延伸差から換算したものであ
る。負の値は圧延板の表面形状が中伸び形状であること
を示している。なお、図6の横軸のインクリースベンダ
ーの大小とは、上下ワークロールを離間させるベンダー
の力の大小を意味する。
【0027】図6から分かる通り、急峻度が負になる圧
延、すなわち、従来の方法で圧延した場合には中伸びが
発生するような圧延条件の時に、本発明の方法(図中の
○印、●印)を用いると、その絶対値が小さくなり、中
伸び形状が改善された。また、図4(a) 〜図4(d) のロ
ールの組合せによっても同様の効果を得ることができ
た。
【0028】本発明の方法は板クラウンと板形状を同時
に制御できる点に特徴があり、ロールのメカニカルクラ
ウンにより板クラウンを制御するとともに、ロール表面
に形成したらせん状の溝によって板形状を制御し、最適
な板クラウンと板形状を得ることが可能である。この材
料が塑性流動する量は、らせん研磨後の表面粗さ、研磨
角度、潤滑条件などによって制御することができる。
【0029】
【発明の効果】本発明の方法によれば、板クラウンの制
御にすぐれた効果を有する各種平行ロール圧延におい
て、クラウン制御に伴って発生する中伸びの形状不良を
解消することができる。従って、本発明方法で製造され
る金属板は幅方向の厚さが均一で、しかも平面形状にも
すぐれた高品質のものとなる。この方法は、ロールをら
せん状に研磨するだけで実施でき、先に述べたMEミル
のような大がかりな設備を要しないという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】圧延時のロールギャッププロフィルを表す図で
ある。
【図2】ロールを水平方向にたわませて圧延した際の平
面図であり、矢印はロールの回転ベクトルの方向を示す
ものである。
【図3】本発明方法の原理を説明するための図で、 (a)
は圧延材の入側から見た断面図、 (b)は平面図である。
【図4】らせん研磨ロールとその組合せの例である。
【図5】圧延時のロールと金属板との関係を示す図であ
る。
【図6】ロールベンド量と急峻度との関係を、本発明の
方法で圧延したときと、通常の方法で圧延したときの両
方について表したものである。
【符号の説明】
1.上ワークロール、 2.下ワークロール、 3.金
属板。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 秀男 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 梶原 哲雄 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 (72)発明者 森本 和夫 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研究所内 (72)発明者 橋本 正一 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 (56)参考文献 特開 昭52−110258(JP,A) 特開 昭52−114551(JP,A) 特開 平5−253604(JP,A) 実開 昭58−66011(JP,U) 実開 昭57−49001(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B21B 1/22 B21B 27/00 - 27/02 B21B 37/28

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくとも圧延材の板幅端部と接する部分
    がらせん状に研磨されたワークロールを用いて平行ロー
    ル圧延し、圧延の先進域で圧延材に板幅端部から板幅中
    央部へ向かう剪断力を作用させることを特徴とする金属
    板の冷間圧延方法。
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