JP3425656B2 - スクイジングローラおよび金属箔用多段圧延機 - Google Patents
スクイジングローラおよび金属箔用多段圧延機Info
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Description
銅箔等の金属箔を冷間圧延する圧延機に用いる油切り用
のスクイジングローラおよびこのローラを用いた金属箔
用多段圧延機に関するものである。
用されるスクイジングローラは、圧延機本体の前後に設
置して圧延材の表面に付着している圧延油の油切りを行
う。通常の場合は、圧延材を挟んで上下一対のスクイジ
ングローラを設置し、バックアップローラを介して圧延
材方向に押圧力を与えながら、圧延後の圧延材に付着し
ている圧延油を所定の膜厚に調整する作用を行う。さら
に、このスクイジングローラの下流側にはワイパー装置
を設置して、圧延材の表面に残っている圧延油を除去す
るようにしている。
延する場合は、圧延速度は50〜120m/分としてい
るが、上下一対のスクイジングローラは長時間の使用に
より圧延材との接触で摩耗する。従来、この摩耗対策と
して、スクイジングローラ母材(芯部)の表面に厚さ
0.3〜0.5mm、表面の平均粗さRaが0.04μ
m程度の硬質のクロムメッキを施していた。しかしなが
ら、近年、生産性向上のために金属箔の圧延において
も、多段圧延機を使用した200m/分以上の高速冷間
圧延が行われるようになり、スクイジングローラの耐摩
耗性がさらに要求されてきている。
耐摩耗性等を向上させるために、ロール表面に硬質の溶
射層を形成させることが既に行われている。例えば特開
平1−95807号公報には、母材の表面に炭化タング
ステン系材料からなる溶射層を形成した圧延用ロールが
開示されている。特開平7−116723号公報には、
圧延機とテンションリール間に設置するデフレクタロー
ルの表面に炭化タングステンを主成分とする溶射層を有
するロールが開示されている。さらに、特開平5−32
0844号公報には、連続溶融メッキラインのトップロ
ールの表面に炭化タングステンの溶射層を設けて異物の
付着を防止したロールが開示されている。
延機に使用されているワークロールの耐摩耗性を向上さ
せることを主目的としたものであり、本発明は油切り用
スクイジングローラを対象としたものであり、その目的
も異なっている。金属箔の圧延を200m/分以上の高
速で行う場合に、芯部の表面にクロムメッキを施し、そ
の表面の平均粗さRaが0.04μm程度のスクイジン
グローラを用いて圧延材の油切りを行うと、次のような
不具合が発生していた。 1)圧延材が高速で一対のスクイジングローラ間を通過
するために、硬質のクロムメッキを施していても、スク
イジングローラ表面の摩耗が激しく、スクイジングロー
ラの寿命は1〜2ケ月と短くなっていた。
延する場合には、圧延時に圧延油を多量に供給する必要
がある。しかしながら、従来のクロムメッキを施したス
クイジングローラでは、上記のようにクロムメッキ層の
表面の平均粗さRaは0.04μm程度の鏡面状態にし
ていた。一般に、冷間圧延により圧延材を圧延すると、
圧延材に圧延熱が発生し、この熱が圧延油の油膜及びス
クイジングローラにも伝わる。油膜及びスクイジングロ
ーラに伝達した熱には温度分布の差が発生するので、圧
延材や油膜に僅かな熱膨張の差が発生する。この結果、
スクイジングローラにより油切りを行うときに、油膜が
極めて薄い状態、すなわち圧延材とスクイジングローラ
が直接接触するような境界潤滑の状態、あるいは圧延材
のある部分において油膜が厚い状態でスクイジングロー
ラにより強圧されながら通過する現象が発生する。する
と、スクイジングローラを通過した圧延材の表面には、
色スジ、色ムラが発生することになる。このようにして
色スジ、色ムラが発生した金属箔は不良品として廃却せ
ざるを得なかった。また、スクイジングローラはバック
アップローラを介して圧延材方向に押圧力を加える構造
になっている。このため、従来のクロムメッキを施した
スクイジングローラは、このクロムメッキからなる硬質
層の表面には傷がつき易く、この傷が圧延材の表面に油
すじを生じさせ、この油すじが色ムラ発生の原因にもな
っていた。
押しボタンスイッチのバネ材、ハードディスク装置の磁
気ヘッド用サスペンションバネ、ジンバルバネ、あるい
はプリンタ用インクジェットのヘッド材として、厚さ5
0μm以下、特に厚さ30μm以下の極薄、かつ圧延幅
が300〜550mmの幅広のステンレス鋼箔が要求さ
れるようになってきている。このような極薄のバネ材
は、12段、14段、20段等の多段圧延機を使用し
て、高速圧延により所定の厚さと硬さを有する鋼箔に圧
延するが、上記色スジ、色ムラの発生は皆無にする必要
がある。
グローラの欠点を改良し、厚さ50μm以下のステンレ
ス鋼箔等を200m/分以上の高速で冷間圧延して、ス
クイジングローラにより金属箔表面の圧延油の油切りを
行なう場合においても、表面に色スジ、色ムラの発生を
防止することができるスクイジングローラ、及びこのス
クイジングローラを備えた金属箔用多段圧延機を提供す
ることにある。
m以下の金属箔を圧延する冷間圧延機に使用するスクイ
ジングローラであって、表面に平均粗さRaが0.1±
0.03μmの炭化タングステンを含む硬質溶射層が形
成されているスクイジングローラである。さらに本発明
は、上記構成のスクイジングローラを備え、厚さが50
μm以下の金属箔を圧延する金属箔用多段圧延機であ
る。
質層、好ましくは炭化タングステン(WC)等からなる
硬質溶射層を形成し、かつこの溶射層の表面の平均粗さ
Raを0.1±0.03μmの範囲にしたことに特徴が
ある。溶射層の表面の平均粗さRaを上記の範囲に設定
することにより、ステンレス鋼箔等の金属箔を200m
/分以上の高速で厚さ30μm以下の極薄に圧延する多
段圧延機に使用した場合においても、金属箔とスクイジ
ングローラの溶射層との接触が適度な流体潤滑の状態に
なって、油切り状況も良好になり、かつ金属箔の表面に
色スジ、色ムラが発生しなくなるのである。なお、上記
硬質層としては、溶射層の他にセラミックスを用いるこ
ともできる。
て説明する。図1は本発明を実施するための冷間圧延機
の装置全体(可逆式の20段圧延機)を示す概略図であ
る。図1において、圧延材である金属箔1の巻取り、巻
戻しを行うために一対のテンションリール2が設けられ
ている。これら左右のテンションリール2の間には、ワ
ークロール3、第1中間ロール4a、第2中間ロール4
b、バックアップロール5が設けられている。また、図
示していないが、中間ロール4a、4bの近辺には圧延
油を噴射するノズルが設置されている。
には、金属箔1を挟んで上下一対の本発明のスクイジン
グローラ6が設置されている。このスクイジングローラ
6は圧延した金属箔1の表面に付着している圧延油を除
去して所定の厚さの油膜にするためのローラである。図
示していないが、スクイジングローラ6は、金属箔1と
反対側に設置されたバックアップローラにより支持され
ている。そしてシリンダ等の押圧装置によりバックアッ
プローラを介して上下スクイジングローラ6間の間隔が
調節できるようになっている。スクイジングローラ6の
下流側には、合成ゴム製等のローラから構成された上下
一対のワイパー装置8が設置され、金属箔1の表面に付
着している圧延油を除去するようにしている。ワイパー
装置8の下流側にはデフレクタロール9を設置し、圧延
作業時に金属箔1の巻戻し、巻取りが正常に行われるよ
うに金属箔1に所定の張力を与えるようにしている。
合金製の芯部からなるスクイジングローラ6の表面部に
は、硬質層である炭化タングステン(WC)等からなる
溶射層7を設けている。この硬質溶射層7の厚さは、
0.8〜1.2mm程度形成すればよい。この硬質溶射
層7にとって重要なことは、硬質溶射層7の表面の平均
粗さRaを0.1±0.03μmの範囲にすることであ
る。本発明において、硬質溶射層7の表面粗さRaを
0.1±0.03μmの範囲に限定する理由は次の通り
である。すなわち、金属箔1を高速、特に200m/分
以上の速度で圧延するときに、この硬質溶射層7の表面
の平均粗さRaが0.07μmより小さいと、圧延油の
油切れは良くなるが、金属箔1の圧延時に発生した熱が
金属箔1を介してスクイジングローラ6に伝わり、スク
イジングローラ6の表面が境界潤滑になり、圧延した金
属箔1に色スジ、色ムラが発生し易くなるからである。
一方、硬質溶射層7の表面の平均粗さRaが1.13μ
mより大きくなると、表面が粗くなり油切れの効果が減
少して高速圧延が不可能になり、また、スクイジングロ
ーラ6の表面が粗くなるために圧延した金属箔の表面に
ロールマークが発生する危険性が生じる。さらに、本発
明のスクイジングローラ6の芯部をCrやMoを含む硬
質合金からなる材質にすると、炭化タングステン等を含
む硬質溶射層7との付着が強固になり、硬質溶射層7が
剥離することが防止できる効果も生じる。
ン(WC)または炭化タングステンを主成分とし、C
o、Cr、Ti、Mo等を含有する超硬質合金やセラミ
ックスを使用することができる。例えば、WC−27N
iCr、WC−17Co、WC−14CoCr、NiC
rMoを成分とする溶射材を使用するとよい。また、溶
射層7の形成は公知のプラズマ溶射法等を用いることが
できる。そして、スクイジングローラ6の芯部に所定の
厚さの硬質溶射層7を形成した後、ダイヤモンドホイー
ル等を用いて、表面の平均粗さRaが0.1±0.03
μmの範囲になるように、且つ硬質溶射層7の厚さが
0.8〜1.2mm程度になるように研磨して溶射層7
の仕上を行う。
mmのスクイジングローラの表面に、成分がWC−27
NiCrからなる溶射材を使用して、1mmの硬質溶射
層7を均一に形成した。このスクイジングローラの硬質
溶射層7の表面の平均粗さRa及び圧延速度を変えたと
きに、圧延した金属箔への色スジ、色ムラの発生状況を
実験した。なお、実験に使用した圧延機は20段圧延
機、圧延に使用した金属箔の材質はSUS301、圧延
油は鉱油系を使用した。この実験結果を表1に示す。
の平均粗さRaを0.06μm、圧延速度を210m/
分にすると、金属箔に色ムラまたは色スジが発生した。
また、溶射層7の表面の平均粗さRaを0.14μmに
すると、色スジまたは色ムラは発生しないが圧延材の油
切れ状態は悪く、ワイパー装置に負担がかかり過ぎた。
ーラ(溶射層の表面の平均粗さRaが0.10μm)を
実際の圧延作業に使用した結果、圧延速度200m/分
以上の金属箔の圧延に6ケ月間使用しても色スジ、色ム
ラは発生しなかった。これに対して従来のクロムメッキ
を施したスクイジングローラでは、100m/分程度の
圧延速度で1〜2ケ月ほど使用するとクロムメッキ層が
摩耗し、取り替える必要があった。
よりステンレス箔を圧延する例について説明したが、本
発明スクイジングローラは、4段、12段、14段等の
金属箔用圧延機についても適用できる。また、本発明
は、圧延する金属箔の材質もステンレス鋼以外に、銅箔
用の圧延機についても適用でき、もちろん、圧延速度が
200m/分以下、被圧延材の厚さが30μm以上の圧
延においても使用できる。さらに、本発明のスクイジン
グローラは、長時間の使用により溶射層等の硬質層の表
面の平均粗さRaが0.06μm以下の境面状態になっ
たときには、この表面の平均粗さRaが0.1±0.0
3μmの範囲になるように再研磨して再度使用すること
ができる。また、圧延速度が200m/分以下の圧延条
件で使用すれば、本発明のスクイジングローラの使用期
間をさらに向上させることができる。
る。 1)ステンレス等の金属箔を200m/分以上の高速で
圧延しても、金属箔の表面に色スジ、色ムラが発生しな
いスクイジングローラ、及びこのスクイジングローラを
備えた金属箔用多段圧延機を提供することができるの
で、多段圧延機による金属箔の圧延効率を飛躍的に向上
させることができる。 2)超硬合金からなるスクイジングローラの芯部に、W
C等の硬質溶射層を形成しているので、従来のクロムメ
ッキを施したスクイジングローラと比較して、その使用
期間を5〜6倍以上に向上させることができる。
段圧延機の概要を示す図である。
面図である。
ル 3:ワークロール 4a:第1中間ロール 4b:第1中間ロール 5:バックアップ
ロー ル 6:スクイジングローラ 7:硬質溶射層 8:ワイパー装置
Claims (2)
- 【請求項1】 厚さが50μm以下の金属箔を圧延する
冷間圧延機に使用するスクイジングローラであって、表
面に平均粗さRaが0.1±0.03μmの炭化タング
ステンを含む硬質溶射層が形成されていることを特徴と
するスクイジングローラ。 - 【請求項2】 請求項1に記載のスクイジングローラを
備えていることを特徴とする金属箔用多段圧延機。
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