JP4358524B2 - 冷間圧延用、搬送用、冷却クロムめっきロールおよびその製造方法並びに鋼板の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、優れた密着性、耐摩耗性および潤滑特性を有し、鋼板の冷間圧延用に使用されるクロムめっきロールおよびその製造方法、優れた密着性、耐摩耗性および高摩擦係数を有し、かつ鋼板の疵が発生し難い鋼板搬送用ロールおよびその製造方法、鋼板の幅方向の均一冷却性に優れ、かつ鋼板の疵が発生し難い鋼板冷却ロールおよびその製造方法、並びに上記ロールを用いた鋼板の冷間圧延、搬送、冷却方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
冷間圧延ロールは、鋼板の塗装性、プレス加工性、平坦性、機械的性質等の向上を目的とするスキンパスミル用ロール、酸洗板を冷間圧延するタンデムミル用ロール、焼鈍材の機械的性質を改善するテンパーミル用ロール、鋼板表面に模様付けするエンボスロールなど、その種類は多様である。
【０００３】
上記のような各種の冷間圧延ロールの耐摩耗性を向上させるため、最近ではロール表面にクロムめっきを施したものが使用されている。従来からピンチロールやテーブルロール、ブライドルロールなど、軽圧下状態で使用されるロールにはクロムめっきが多く行われていた。しかし、圧延用ロールでは圧下力が大きいためクロムめっきが剥離しやすく、実用化が遅れており、比較的圧下力の軽い圧延ロールにクロムめっきロールが採用されるにとどまっている。
【０００４】
また近年、例えば特許文献１では、めっき時の電流密度を変化させることで特定の表面形状を付与し、めっきに保水性のような特定の機能を持たせることが記載されている。しかし、この方法では、大面積に施工した場合に表面形状、および分布を均一にすることは困難であり、また、高圧下条件で使用する際のめっき密着性に関しては、なんら解決する方法を与えるものではない。一方で、例えば特許文献２では、クロムめっきの耐食性を改善するために、クロムめっき施工後にブラスト処理することが提案されている。この例では、耐食性、すなわちめっき内貫通クラックを改善するためにメッキ上にブラスト処理を行っているが、ロール表面とクロムめっきとの密着性改善、およびクロムめっき表面形状を制御することを提案するものではない。
【０００５】
鋼板プロセスラインの搬送用ロールに関しては、ロール表面にエッチングにより円柱状凹凸を形成して耐スリップ性を向上させ鋼板の擦り疵発生を防止する方法が特許文献３に開示されている。しかし、凸部形状が円柱状である場合には、凸部表面に異物が付着した場合に鋼板に押し疵が発生する問題がある。鋼板の冷却ロールに関しては、冷却の効率性・均一性を十分に確保できる、新規冷却ロール開発の要請が高まってきている。このような要請に応えるために、本発明者は先に特許文献４の発明を提案した。この発明は、ロール表面に円柱状凸部を特定の条件（直径、高さ、総面積率）を満足するように形成するものであり、これにより高速下でも均一冷却可能とし、また、鋼板との摩擦係数が高く鋼板の冷却による収縮が拘束されることから、皺等の発生のない良好な形状の鋼板を得ることを可能とした。しかし、凸部形状が円柱状である場合には、凸部表面に異物が付着した場合に鋼板に押し疵が発生するという問題がある。
【０００６】
【特許文献１】
特表平９−５０３５５０号公報
【特許文献２】
特公平５−７５８３８号公報
【特許文献３】
特開平９−２７１８２２号公報
【特許文献４】
特開平１１−１０６８３４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上述した従来の表面にクロムめっきを施して使用するロールの問題点を解決し、優れためっき密着性、耐摩耗性および潤滑特性を有し、長期間の使用に耐え、更にその表面形状を鋼板表面に転写することにより、塗装性、プレス加工性が優れた鋼板を製造可能なクロムめっきロール及びその製造方法を提供することにある。
また、上述した搬送ロールの問題点を解決し、優れた密着性、耐摩耗性および高摩擦係数を有し、かつ鋼板の疵が発生し難い鋼板搬送用ロールおよびその製造方法を提供すること、並びに、温度が６００〜８００℃の鋼板やステンレス鋼板等の鋼板を冷却する場合に、鋼板を板幅方向に均一冷却するとともに、形状悪化や疵を発生させない冷却を実現可能とする冷却ロールおよびその製造方法を提供することを目的とするものである。更に、上記冷間圧延、搬送、冷却用クロムめっきロールを用いた鋼板の製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
斯かる課題を解決するため、本発明の要旨とするところは以下のとおりである。
（１） 冷間圧延用クロムめっきロールの表面に直径１〜１２０μｍの半球状凸形状を有するクロムめっき層を設け、
該クロムめっき層下のロールの表面に直径１〜３００μｍ、深さ５０μｍ以下、ピッチ２〜６００μｍの断面形状がＶ字状の開口部を有する凹み、溶融痕、断面形状が矩形状の凸部または凹み部を、互いに独立または重なるように複数形成することを特徴とする冷間圧延用クロムめっきロール。
（２） クロムめっき層とロールの表面の断面形状がＶ字状の開口部を有する凹み、溶融痕、断面形状が矩形状の凸部または凹み部との間に、直径１〜１２０μｍの半球状凸形状を有するＮｉＷめっき層を設けることを特徴とする、（１）記載の冷間圧延用クロムめっきロール。
（３） ロール表面にブラスト処理を施した後、ＮｉＷめっきを施すことにより、直径１〜１２０μｍの半球状凸形状を有するＮｉＷめっきを設け、更にその上にクロムめっきを施すことにより、表面に直径１〜１２０μｍの半球状凸形状を有するクロムめっき層を設けることを特徴とする冷間圧延用クロムめっきロールの製造方法。
（４） ブラスト処理を施すことによりロール表面に、直径１〜３００μｍ、深さ５０μｍ以下、ピッチ２〜６００μｍの断面形状がＶ字状の開口部を有する凹みを、互いに独立または重なるように複数形成することを特徴とする（３）記載の冷間圧延用クロムめっきロールの製造方法
（５） ブラスト処理を施す代わりにレーザー加工、マイクロパターニング加工又は放電ダル加工を行い、ロール表面を部分的に溶融、エッチングまたは穿孔することにより、溶融痕、断面形状が矩形状の凸部または凹み部を互いに独立または重なるように複数形成することを特徴とする、（３）記載の冷間圧延用クロムめっきロールの製造方法。
（６） ブラスト処理を施し、断面形状がＶ字状の開口部を有する凹みを形成する代わりに、レーザー加工、マイクロパターニング加工又は放電ダル加工を行い、直径１〜３００μｍ、高さまたは深さ５０μｍ以下、ピッチ２〜６００μｍの溶融痕、断面形状が矩形状の凸部または凹み部を、互いに独立または重なるように複数設けることを特徴とする請求項４記載の冷間圧延用クロムめっきロールの製造方法。
（７） 表面の半球状凸形状の高さが１〜６０μｍ、面積率が１０〜８０％であることを特徴とする（１）または（２）記載の冷間圧延用クロムめっきロール。
（８） クロムめっき層またはクロムめっき層とＮｉＷめっき層の合計の厚さが１〜８０μｍであることを特徴とする（７）記載の冷間圧延用クロムめっきロール。
（９） ロール母材表面に直径１〜１２０μｍ、高さ１〜６０μｍ、面積率１０〜８０％の半球状凸形状をエッチングにより形成した後にクロムめっきすることを特徴とする冷間圧延用クロムめっきロールの製造方法。
（１０） ロール母材にクロムめっきした後にエッチングすることにより、表面に直径１〜１２０μｍ、高さ１〜６０μｍ、面積率１０〜８０％の半球状凸形状を形成することを特徴とする冷間圧延用クロムめっきロールの製造方法。
（１１） ロール表面にブラスト処理を施した後、ＮｉＷめっきを施すことにより、直径１〜１２０μｍ、高さ１〜６０μｍ、面積率１０〜８０％の半球状凸形状を有するＮｉＷめっきを設け、更にその上にクロムめっきを施すことにより、表面に直径１〜１２０μｍ、高さ１〜６０μｍ、面積率１０〜８０％の半球状凸形状を有するクロムめっき層を設けることを特徴とする冷間圧延用クロムめっきロールの製造方法。
（１２） クロムめっき層またはクロムめっき層とＮｉＷめっき層の合計の厚さを１〜８０μｍとすることを特徴とする請求項（９）〜（１１）のいずれか１項記載の冷間圧延用クロムめっきロールの製造方法。
（１３） 断面形状がＶ字状の開口部を有する凹みまたは溶融痕、断面形状が矩形状の凸部若しくは凹み部のピッチが２〜６００μｍであることを特徴とする（４）〜（６）のいずれか１項記載の冷間圧延用クロムめっきロールの製造方法。
（１４） （７）または（８）記載の冷間圧延用クロムめっきロールを使用する鋼板の圧延方法において、圧下５０％以下、通板速度が２０００ｍｐｍ以下で圧延することを特徴とする鋼板の製造方法。
（１５） 搬送用クロムめっきロールの表面にクロムめっき層またはクロムめっき層とＮｉＷめっき層を設け、該めっき層は半球状凸形状の直径が２０〜２００μｍ、高さが１０〜１００μｍであり、
該めっき層の下のロール表面に、ピッチが２０〜６００μｍ、断面形状がＶ字状の開口部を有する凹み、溶融痕、断面形状が矩形状の凸部または凹み部を形成し、
クロムめっき層またはクロムめっき層とＮｉＷめっき層の合計の厚さが１０〜１００μｍであることを特徴とする搬送用クロムめっきロール。
（１６） （１５）記載の搬送用クロムめっきロールを使用する鋼板の製造方法において、鋼板張力が１００ＭＰａ以下、通板速度が１０００ｍｐｍ以下で搬送することを特徴とする鋼板の製造方法。
（１７） 冷却用クロムめっきロールの表面にクロムめっき層またはクロムめっき層とＮｉＷめっき層を設け、該めっき層は半球状凸形状の直径が２０〜２００μｍ、高さが１０〜１００μｍ、面積率が５〜７０％であり、
該めっき層の下のロール表面に、ピッチが２０〜６００μｍ、断面形状がＶ字状の開口部を有する凹み、溶融痕、断面形状が矩形状の凸部または凹み部を形成し、
クロムめっき層またはクロムめっき層とＮｉＷめっき層の合計の厚さが１０〜１００μｍであることを特徴とする冷却用クロムめっきロール。
（１８）（１７）記載の冷却用クロムめっきロールを使用する鋼板の製造方法において、鋼板張力が１０ＭＰａ以下、通板速度が６００ｍｐｍ以下の範囲で搬送することを特徴とする鋼板の製造方法。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図１〜７により説明する。
図１は、ブラスト加工後にめっきを行った例である。まず、ブラスト加工によりロール母材１の表面に断面形状がＶ字状の開口部を有する凹み３を形成する。その後クロムめっき２を行うと、その断面形状がＶ字状の開口部を有する凹み周囲の電位が高くなり、めっきの核発生基点となる。この結果、クロムめっき２は一定の間隔で成長し、最終的には断面形状がＶ字状の開口部を有する凹み３を中心とした半球状凸形状が並んだロール表面形状が得られる。このブラスト処理は、表面に一定間隔で凹凸を設ける目的で行うため、通常の条件（めっき・溶射前処理等）において行われている場合と比べて処理時間は短く、かつ吹きつけ圧力も低めで良い。
【００１０】
図２は、レーザー加工、マイクロパターニング加工または放電ダル加工によりロール母材１の表面に溶融痕４を形成した後にめっきを行った例である。この場合も、化学的に活性である溶融痕４の部分がめっきの核発生基点となりめっきが成長するため、半球状凸形状が並んだロール表面形状が得られる。
【００１１】
図３は、レーザー加工、マイクロパターニング加工または放電ダル加工により断面形状が矩形状の凹み部５を形成した後にクロムめっき２を行った例である。まず、レーザー加工、マイクロパターニング加工または放電ダル加工によりロール表面に断面形状が矩形状の凹み部５を形成する。その後クロムめっき２を行うと、その断面形状が矩形状の凹み部分の電位が高くなり、めっきの核発生基点となる。この結果、めっきは一定の間隔で成長し、最終的には凹み部を中心とした半球状凸形状が並んだロール表面形状が得られる。
【００１２】
図４は、レーザー加工、または放電ダル加工により溶融痕または断面形状が矩形状の凹み部を形成し、その周囲が核発生基点となり、クロムめっきが形成されたクロムめっきロールの表面の例を示す。図５は、レーザー加工、または放電ダル加工により溶融痕、または凹み部の重なり部を形成した後にめっきを行った例である。まず、レーザー加工、または放電ダル加工によりロール表面に溶融痕、または断面形状が矩形状の凹み部の重なり部を形成する。その後めっきを行うと、その重なり部の表面粗度が大きいため電位が高くなり、めっきの核発生基点となる。この結果、めっきは一定の間隔で成長し、最終的には重なり部を中心とした半球状凸形状が並んだロール表面形状が得られる。図６は、ブラスト処理し、断面形状がＶ字状の開口部を有する凹み３を形成した後にまずＮｉＷめっき６を行い、その後にクロムめっき２を行った例である。
【００１３】
上記のように、本発明によれば、ロール表面にブラスト処理、レーザー加工または放電ダル加工を施した後、クロムめっきを施す。これらのロール表面処理により、直径１〜３００μｍ、深さ５０μｍ以下、ピッチ２〜６００μｍの断面形状がＶ字状の開口部を有する凹み、溶融痕、または断面形状が矩形状の凸部または凹み部を、互いに独立または重なるように複数形成する。
【００１４】
このようにしてロール表面に部分的に形成した断面形状がＶ字状の開口部を有する凹み、溶融痕、断面形状が矩形状の凸部または凹み部は、ＮｉＷまたはクロムメッキ施工時にめっきの核発生基点となり、優先的にめっきが成長するため、膜厚を制御することにより表面に直径１〜１２０μｍの半球状凸形状を有するめっきが施工できる。または、図７のように、エッチング処理によりロール表面に凸部を形成した後にクロムめっき２を行うことでも表面に直径１〜１２０μｍの半球状凸形状を有するめっきが施工できる。
【００１５】
本発明のロールは、上記下地処理により優れためっき密着性を有し、更に、めっきの表面形状により優れた耐摩耗性、および潤滑特性を有し、長期間の使用に耐え、更にその表面形状を鋼板表面に転写することにより、塗装性、プレス加工性が優れた鋼板を製造できる。
【００１６】
以下に本発明について、詳細に説明する。本発明の冷間圧延用クロムめっきロールおよびその製造方法の各構成要件とその限定理由については、下記の通りである。
［表面形状］
クロムめっきロールの表面には、直径１〜１２０μｍの半球状凸形状を設ける。半球状凸形状の直径は１μｍ未満では、耐摩耗性、潤滑特性の効果が得られず、１２０μｍよりも大きいと鋼板への転写形状が大きく、塗装性、プレス加工性に劣る。なお、半球状凸形状の直径は１００μｍ以下であることが好ましい。半球状凸形状の高さは形状が転写した鋼板の塗装性、プレス加工性が優れるように、１μｍ以上であることが好ましく、一方、クロムめっきの密着性を確保するため、６０μｍ以下であることが好ましい。半球状凸形状の面積率は、１０％未満では耐摩耗性、潤滑特性の効果が得られず、８０％よりも大きいと、凸形状が鋼板へ転写し難いため、１０〜８０％の範囲であることが好ましい。
【００１７】
［ブラスト処理］
ロール表面には、大きさが直径相当で１〜３００μｍの開口部を有する断面形状がＶ字状の開口部を有する凹みを形成する。これは、直径相当で１μｍよりも小さいとメッキの核発生基点としての機能がなくなるためである。また、直径が５０μｍよりも大きい場合は、互いに独立して施工する以外に、重ねて施工することもできる。独立して施工する場合には、断面形状がＶ字状の開口部を有する凹み周辺がめっきの核生成基点となる。重ねて施工する場合には、オーバーラップした断面形状がＶ字状の開口部を有する凹みの交点において凹凸が大きくなり、この部分がめっきの核生成基点となる。直径は、３００μｍ以下とする。これは、３００μｍよりも大きいと、独立して施工する場合には、半球状凸形状のピッチが３００μｍよりも大きくなるため、重ねて施工する場合も、オーバーラップ交点ピッチを小さくするための施工回数が増え、ロール表面粗度が大きくなりすぎるためである。断面形状がＶ字状の開口部を有する凹み深さは５０μｍ以下とする。これは孔深さがこれより深いと、表面粗度が大きくなりすぎ、半球状凸形状を形成する効果が得られないためである。また、断面形状がＶ字状の開口部を有する凹み深さは０．５μｍ以上とすることが好ましい。これは孔深さが０．５μｍ未満より浅いと、めっきの核発生基点となり難いためである。断面形状がＶ字状の開口部を有する凹みピッチは２〜６００μｍとする。これは、ピッチが２μｍよりも小さい場合、半球状凸形状の直径が１μｍよりも小さくなり、ピッチが６００μｍよりも大きい場合、半球状凸形状の分布が粗になり、効果が小さくなるためである。より好ましい断面形状がＶ字状の開口部を有する凹みピッチの上限は、３００μｍ以下である。ブラスト処理は、Ｆｅ球、鋼球、セラミック破砕粉等により行うことができる。セラミック破砕粉はＳｉＣ、アルミナ等が使用できる。噴射圧力は０．１〜１ＭＰａの範囲、噴射時間は５〜６００ｓｅｃで、噴射材とロール表面硬度とから適切に選択することができる。
【００１８】
［レーザー加工、マイクロパターニング加工、放電ダル加工］
レーザー加工、マイクロパターニング加工、放電ダル加工による溶融痕、断面形状が矩形状の凸部または凹み部は、直径１〜３００μｍ、深さ５０μｍ以下、ピッチ２〜６００μｍとする。これは、直径が１μｍよりも小さいとメッキの核発生基点としての機能を発現し難いためである。また、直径が５０μｍよりも大きい場合は、互いに独立して施工する以外に、重ねて施工することもできる。独立して施工する場合には、溶融痕、断面形状が矩形状の凸部または凹み部周辺がめっきの核生成基点となる。重ねて施工する場合には、オーバーラップした円周の交点において凹凸が大きくなり、この部分がめっきの核生成基点となる。直径は、３００μｍ以下とする。これは、３００μｍよりも大きいと、独立して施工する場合には、半球状凸形状のピッチが３００μｍよりも大きくなるため、重ねて施工する場合も、オーバーラップ交点ピッチを小さくするための施工回数が増え、熱影響によりロール素材の硬度が低下するためである。
【００１９】
高さまたは深さは５０μｍ以下とする。これより大きいと、表面粗度が大きくなりすぎ、半球状凸形状を形成する効果が得られないためである。また、高さまたは深さは０．１μｍ未満より浅いと、めっきの核発生基点となり難いため、０．１μｍ以上とすることが好ましい。更に好ましい高さまたは深さの下限は、０．５μｍである。ピッチは２〜６００μｍとする。これは、ピッチが２μｍよりも小さい場合、半球状凸形状の直径が１μｍよりも小さくなり、ピッチが６００μｍよりも大きい場合、半球状凸形状の分布が粗になり、耐摩耗性向上効果が得られ難くなるためである。より好ましいピッチの上限は３００μｍ以下である。
【００２０】
レーザー加工は、例えば、ロールを回転させながら、レーザー光照射ヘッドをロール軸方向に走査して、パルスレーザー光を照射して加工痕を施工できる。パルスレーザーの出力は、ロール材質、加工痕形状により決められる。例えば、溶融痕あるいは穿孔径、深さとも数１０μｍ程度のものであれば、パルスエネルギー約１ｍＪ程度で可能である。また溶融痕あるいは穿孔径が３００μｍ、深さが５０μｍの加工を行う場合にはパルスエネルギーが数１００ｍＪ程度で加工が可能である。
また、例えば集光光学系にｆθレンズとガルバノミラーを使用し、ロール回転速度を一定にしながら、レーザパルス周波数を変調し、かつガルバノミラーによりレーザ集光点をロール軸方向に走査しながら加工すれば、加工パターンを規則的ではないランダム配置とする事も可能である。パルスレーザーとしては、ＹＡＧレーザー、ＣＯ２レーザー、エキシマレーザー、また、電子ビーム等の他の高密度エネルギー線も同様に適用される。
【００２１】
マイクロパターニング加工は、可視光硬化型感光性樹脂をロール表面に塗布、乾燥した後、可視光を遮断するマスクで被覆して可視光を照射し、照射部を硬化させる。次に、硬化部以外の樹脂を有機溶剤により除去し、例えば塩化ナトリウム水溶液等のエッチング液によりロール表面材質を１〜３０分程度エッチングすることで達成できる。断面形状が矩形状の凸部または凹み部の直径またはピッチは可視光を遮断するマスクの形状により選択でき、高さまたは深さはエッチング時間を調整することで適切に選択できる。
【００２２】
放電ダル加工は、ロールに対して銅板電極を複数設置し、電流ピーク値、パルス幅を変え、直流電流を流すことで加工痕サイズを変更できる。例えば、電流値は２〜１００Ａ、パルス幅は２〜１０００μｓｅｃから、ロール材質、および目的とする加工痕サイズに応じて適切に採用できる。ロール母材の製造方法は、従来のロールの製法でよい。即ち、例えば電気炉で溶解し成分調整して、鋳鋼の場合は所定形状に鋳造し熱処理して硬度を調整する。鍛鋼の場合は、造塊し鍛造して熱処理する。
【００２３】
クロムめっきは、アルカリ脱脂し、電解エッチング（クロムめっき液中でロールを陽極として電解処理）をしてから、電流密度１〜３０Ａ／ｄｍ^２程度、浴温３０〜６０℃程度の条件で、１〜１２０μｍ厚みにめっきする。なお、クロムめっきの厚みの好ましい下限は、１０μｍ以上であり、好ましい上限は１００μｍであり、最適な上限は８０μｍ以下である。ＮｉＷめっきは、アルカリ脱脂し、電解エッチング（ＮｉＷめっき液中でロールを陽極として電解処理）をしてから、電流密度１〜１００Ａ／ｄｍ^２程度、浴温３０〜８０℃程度の条件で、１〜１２０μｍ厚みにめっきする。なお、ＮｉＷめっきの厚みの好ましい上限は１００μｍ以下であり、更に好ましくは８０μｍ以下である。また、クロムめっき層とＮｉＷめっき層の合計の厚さは、１〜１２０μｍであることが好ましく、より好ましい下限は１０μｍ、より好ましい上限は１００μｍ以下であり、最適な上限は８０μｍ以下である。
【００２４】
本発明のクロムめっきロールは、圧下率５０％以下、通板速度が２０００ｍｐｍの範囲で圧延することが好ましい。この圧下率、または通板速度よりも高い条件で操業するとクロムめっき被膜が剥離し易い。また、圧下率が０．１％未満では、鋼板へのロールの表面形状の転写が不十分であり、また通板速度が２００ｍｐｍ未満では生産性を損なう。従って、圧下率の下限は０．１％以上、通板速度の下限は２００ｍｐｍ以上であることが好ましい。
【００２５】
次に、本発明の搬送用クロムめっきロールおよびその製造方法の各構成要件とその限定理由については、下記の通りである。本発明のクロムめっきロールを鋼板プロセスラインの搬送用ロールに使用する際には、表面は、直径２０〜２００μｍ、高さが１０〜１００μｍ、面積率が１０〜８０％の半球状凸形状のクロムめっき層を有することが好ましい。これは、半球状凸形状の直径が２０μｍ未満では、摩擦係数が低下して、鋼板のスリップが発生し易くなり、２００μｍよりも大きいと、鋼板に疵が発生し易いためである。また、半球状凸形状の高さが１０μｍ未満では、摩擦係数が低下して、鋼板のスリップが発生し易くなり、１００μｍよりも大きいとめっき層が剥離し易い。半球状凸形状の面積率は１０％未満、または８０％よりも大きいと、摩擦係数が低くなり、鋼板のスリップが発生し易くなる。
【００２６】
また、冷間圧延用ロールと同様に、搬送用ロールの表面には、大きさが直径相当で１〜３００μｍの開口部を有し、凹み深さまたは凸部高さは５０μｍ以下、凹みピッチは２０〜６００μｍの凹み、溶融痕、凸部または凹み部を、互いに独立または重なるように複数形成しても良い。なお、これらの形成方法も冷間圧延用ロールと同様で良く、ブラスト処理、レーザー加工、マイクロパターニング加工、放電ダル加工によって行うことができる。
【００２７】
また、冷間加工用ロールと同様、クロムめっき層とロール表面の間に、ＮｉＷめっき層を設けることが好ましい。クロムめっき層またはクロムめっき層とＮｉＷめっき層の合計の厚さは、１０μｍよりも小さいと直径２０μｍ以上の半球状凸部を形成することが難しく、１００μｍよりも大きいとめっきが剥離し易いため、１０〜１００μｍの範囲とすることが好ましい。クロムめっき及びＮｉＷめっきは、冷間圧延用ロールと同様の方法及び条件で行えば良い。搬送ロールの半球状凸部は、冷間圧延用ロールと同様の製造方法、または、めっき時の電流密度を変化させることで形成できる。
【００２８】
本発明の搬送用ロールを用いた鋼板の搬送は、鋼板張力が１００ＭＰａ以下、通板速度が１０００ｍｐｍ以下で行うことが好ましい。この鋼板張力、または通板速度よりも高い条件で操業するとクロムめっき被膜が剥離し易くなる。また、鋼板張力が１０ＭＰａ未満では通板時に鋼板が蛇行して安定せず、通板速度が１００ｍｐｍ未満では生産性を損なうため、鋼板張力の下限は１ＭＰａ以上、通板速度の下限は１００ｍｐｍ以上であることが好ましい。本発明による搬送ロールは、例えば鋼板の連続焼鈍設備のブライドルロール、タワーロール、ステアリングロール、ピンチロール、連続電気めっき設備のタワーロール、テンションブライドルロール、ピンチロール等に適用することができる。
【００２９】
次に、本発明の冷却用クロムめっきロールについて説明する。本発明者は、板厚１ｍｍ、板幅１２００ｍｍの鋼板を、６００〜７００℃に加熱するために、加熱炉内を３００〜４００ｍ／分の速度で通板し、直径５００ｍｍの冷却ロールに巻き付けて、３００〜４００℃まで冷却した。この際、板幅方向において３０℃以上の温度差があると、鋼板の形状が悪化することが判明した。したがって、本発明では、このような冷却条件下での板幅方向の温度差が３０℃未満になるように冷却ロールの半球状凸形状を設定する。本発明において、均一冷却とは、鋼板の板幅方向の温度差を３０℃以下にできる冷却を意味し、不均一冷却とは、鋼板の板幅方向の温度差を３０℃以下にできない冷却を意味する。
【００３０】
本発明の冷却用クロムめっきロールおよびその製造方法の各構成要件とその限定理由については、下記の通りである。本発明のクロムめっきロールを冷却用ロールに使用する際には、表面の半球状凸部の直径が２０〜２００μｍ、高さが１０〜１００μｍ、面積率が５〜７０％であることが好ましい。これは、半球状凸形状の直径が２０μｍ未満では、摩擦係数が低下して、鋼板のスリップが発生し易くなり、２００μｍよりも大きいと、鋼板に疵が発生し易いためである。また、半球状凸部の高さが１０μｍ未満の場合では、鋼板が冷却ロール本体周面に局部接触して不均一冷却を生じ易くなり、半球状凸部の高さが１００μｍ超の場合には、冷却ロール本体周面と鋼板が離れ過ぎて十分な冷却効率の確保が難しくなる。面積率は５％未満、または７０％よりも大きいと、摩擦係数が低くなるため鋼板のスリップが発生し易くなる。
【００３１】
また、冷間圧延用ロールと同様に、冷却用ロールの表面には、大きさが直径相当で１〜３００μｍの開口部を有し、凹み深さまたは凸部高さは５０μｍ以下、凹みピッチは２０〜６００μｍの断面形状がＶ字状の開口部を有する凹み、溶融痕、断面形状が矩形状の凸部または凹み部を、互いに独立または重なるように複数形成しても良い。なお、これらの形成方法も冷間圧延用ロールと同様で良く、ブラスト処理、レーザー加工、マイクロパターニング加工、放電ダル加工によって行うことができる。
【００３２】
また、冷間加工用ロールと同様、クロムめっき層とロール表面の間に、ＮｉＷめっき層を設けることが好ましい。クロムめっき層またはクロムめっき層とＮｉＷめっき層の合計の厚さは、１０μｍよりも小さいと直径２０μｍ以上の半球状凸形状を形成することが難しく、１００μｍよりも大きいとめっきが剥離し易い。クロムめっき及びＮｉＷめっきは、冷間圧延用ロールと同様の方法及び条件で行えば良い。半球状凸形状は、冷間圧延用ロールと同様の製造方法、または、めっき時の電流密度を変化させることにより形成できる。
【００３３】
本発明の冷却ロールは、鋼板張力が１０ＭＰａ以下、通板速度が６００ｍｐｍ以下で操業することが好ましい。この鋼板張力、または通板速度よりも高い条件で操業するとクロムめっき被膜が剥離し易くなる。鋼板張力が１ＭＰａ未満では通板時に鋼板が蛇行して安定せず、通板速度が１００ｍｐｍ未満では生産性を損なうため、鋼板張力の下限は１ＭＰａ以上、通板速度の下限は１００ｍｐｍ以上であることが好ましい。
【００３４】
以下に、本発明の冷却ロールの構造および冷却ロールを用いた冷却方法について図８〜図１１に基づいて詳細に説明する。なお、この冷却ロールは、本発明の一例として鋼板の連続熱処理工程での冷却に適用するものである。図８は、本発明の冷却ロールの構造例を示すもので、冷却ロール９は、内部に冷却媒体１０を流通させる冷却パイプ８を巡らせてなる冷却構造を備えたものである。冷却媒体１０は、供給管１０ａを介して軸部の一方の側に供給され、この冷却媒体１０を冷却ロール９の表面に近い内部で巡らせ、軸部の他方の側の排出管１０ｂから排出することにより、冷却ロール９をその内部から冷却する。なお、冷却媒体は、供給制御装置を備えた冷却媒体供給装置から、供給管１０ａに供給される。例えば、冷却媒体に水を採用する場合には、ポンプにより供給及び制御を行う。
【００３５】
本発明の冷却ロール９を用いた鋼板７の冷却は、例えば、Ｎ_２、Ａｒ等の炉内ガスを微小間隙１２内に介在させ冷却伝熱体とすることができる。更に、冷却ロール９と鋼板７間に、伝熱性の高いガス、例えばＨ_２、Ｈｅ等を噴出させることで更に伝熱が促進できる。この場合のガス噴出方法としては、例えば図９（ａ）〜（ｂ）に示すように、冷却ロール９の軸部に中空部１３に連通するガス流路１４を設け、互いに隣接する半球状凸形状１１の間に、中空部１３に連通する多数のガス噴出孔１５を設け、ガス１６を噴出させる方法や、あるいは、図１０に示すように、冷却ロール９と鋼板７の近傍に噴出装置１７を別設し、この噴出装置からのガス１６を、冷却ロール９の鋼板７の接触開始側で噴出させる方法等がある。
【００３６】
このガス１６の噴出分布は均一であることが望ましく、噴出量は、例えば温度が６００〜７００℃の板厚１ｍｍ、板幅１２００ｍｍの鋼板を速度３００〜４００ｍ／分、張力１０ＭＰａで通板しながら径１５００ｍｍの冷却ロールに巻き付けて、３００〜４００℃まで冷却する場合には、０．１〜１ｍ３／分程度で十分な効果が期待できる。鋼板７の温度分布がある場合は、ガス条件、噴出位置条件、噴出条件等を変えて均一冷却を実現することも考慮することが好ましい。
なお本発明は、普通鋼、ステンレス鋼板、低合金鋼板、その他の鋼板の冷却にも適用することができる。また、冷却ロールの構造、配置等については、適用設備条件、適用対象、冷却条件等に応じて変更しても良い。
【００３７】
【実施例】
（実施例１）
本発明の冷間圧延用ロールの製造方法は次のとおりである。本発明例として、５％クロム鍛鋼ロールを準備し、表１に示す条件でブラスト処理、レーザー加工、マイクロパターニング加工又は放電ダル加工を行った。更に、電流密度２０Ａ／ｄｍ^２、浴温７０℃でＮｉＷめっきを、電流密度１０Ａ／ｄｍ^２、浴温５０℃でクロムめっきを行った。比較例として、本発明例と同じ材質のロールを用いて、本発明例と同一の電流密度、浴温でクロムめっきを行った。その結果、表２に示す加工痕及び半球状凸形状が得られた。
【００３８】
めっきしたロールをスキンパスミルに組み込んで、冷延鋼板（冷延圧下率７０％で冷延し焼鈍、板厚０．８ｍｍ）の調質圧延（圧延伸び率０．５〜３％）に供した。めっき層の摩耗、剥離等によってロール寿命が尽きる（交換、補修が必要になる）までのロール転動回数、および製造した鋼板について、塗装性（リン酸塩による化成処理後、下塗り、中塗り、上塗りを施した後の塗膜均一性で評価）、プレス加工性（プレス加工試験による焼き付き性）を調べた。その結果を表２に示す。この結果から、本発明例のめっきロールの耐久性、および製造した鋼板の特性が、比較例に比べ極めて優れていることがわかる。
【００３９】
【表１】

【００４０】
【表２】

【００４１】
（実施例２）
本発明の搬送用ロールの製造方法は次のとおりである。直径５００ｍｍの一般構造鋼用鋼材ロールを準備し、表３に示す条件でクロムめっきした。めっきしたロールを連続焼鈍設備のブライドルロールに組み込んで、板厚１．８ｍｍ、板幅１０００ｍｍの鋼板を４万ｔ搬送したときの搬送ロールに付着した異物による押し疵の発生で製品格落した率を表３に示した。
この結果から、本発明例のめっきロールの製品格落率が、比較例に比べ極めて優れていることがわかる。
【００４２】
【表３】

【００４３】
（実施例３）
本発明の冷却ロールの製造方法は次の通りである。内部に冷却パイプ８を有するロールに表４に示す条件でクロムめっきした。これらの冷却ロールを用いて、板厚１ｍｍ、板幅１２００ｍｍの鋼板１を、図１１に示すようにそれぞれ所定の接触角度で各冷却ロール９の周面に巻き付け、通板しながら冷却を行った。ここでは、冷却速度は、調整装置１８で２番目と４番目の冷却ロール９の押し付け量を調整し、巻き付け角度θを調整することによって制御した。冷却ロール条件および通板条件と冷却実験結果を以下に説明する。
［実験条件］
冷却ロール材質：ＳＣＨ２２
径：１５００ｍｍ、
有効幅：２２００ｍｍ、
冷却媒体：水（供給条件一定）、
巻き付け角度θ：９０〜１２０°、
通板条件速度：３００ｍ／分および４００ｍ／分、
張力：１０ＭＰａ、
冷却開始帯温度：６５０℃、
目標の冷却温度：３００〜４００℃、
目標の冷却速度：５０〜１５０℃／ｓｅｃ、
冷却雰囲気：Ｈ２
［実験結果］
本発明は板幅方向の温度差が±１０％以下であり、冷却後の形状も良好で、かつ、鋼板の表面には疵の発生がなかった。これに対し、比較例１は板幅方向の温度偏差が±３０％、比較例２では使用中にクロムめっきが剥離、比較例３では板幅方向の温度偏差が±５０％となり、また鋼板に疵が発生した。
【００４４】
【表４】

【００４５】
【発明の効果】
本発明の冷間圧延用ロールは、優れためっき密着性、耐摩耗性、および潤滑特性を有し、長期間の使用に耐え、更にその表面形状を鋼板表面に転写することにより、塗装性、プレス加工性が優れた鋼板を製造できる。本発明の搬送用ロールは、搬送ロールへの異物付着を確実に防止でき、鋼板の押し疵を著しく軽減することが可能であり、鋼板品質を向上するとともに、製品歩留りを高めることができる。本発明の冷却ロールは、半球状凸形状の接触部と非接触部間の温度差を±１０％の範囲内とし、鋼板の板幅方向の均一冷却をより確実に実現し、半球状凸形状により鋼板に疵を発生させない冷却を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ブラスト加工により形成した断面形状がＶ字状の開口部を有する凹みを核発生基点としてクロムめっきを形成したクロムめっきロールの断面概念図。
【図２】 レーザー加工、放電ダル加工により形成した溶融痕を核発生基点としてクロムめっきを形成したクロムめっきロールの断面概念図。
【図３】 レーザー加工、マイクロパターニング加工または放電ダル加工により形成した断面形状が矩形状の凹み部を核発生基点としてクロムめっきを形成したクロムめっきロールの断面概念図。
【図４】 レーザー加工、放電ダル加工により形成した溶融痕、または断面形状が矩形状の凹み部の周囲を核発生基点としてクロムめっきを形成したクロムめっきロールの表面概念図。
【図５】 レーザー加工、放電ダル加工により形成した溶融痕、または断面形状が矩形状の凹み部の重なり部を核発生基点としてクロムめっきを形成したクロムめっきロールの表面概念図。
【図６】 ブラスト加工により形成した断面形状がＶ字状の開口部を有する凹みを核発生基点として、ＮｉＷめっきの後、クロムめっきを形成したクロムめっきロールの断面概念図。
【図７】 エッチング加工によりロール表面に凸部を形成した後、クロムめっきを形成したクロムめっきロールの断面概念図。
【図８】 （ａ）図は、本発明の冷却ロールの構造例を示す一部切り欠き断面正面説明図、（ｂ）図は、（ａ）図のＡａ−Ａｂの矢視断面説明図。
【図９】 （ａ）図は、本発明の冷却ロールの他の構造例（ガス噴出構造付加）例を示す一部切り欠き断面正面説明図、（ｂ）図は、（ａ）図のＢａ−Ｂｂの矢視断面説明図。
【図１０】 本発明における冷却ロールの配置例とガス噴出構造例を示す側面説明図。
【図１１】 本発明の実施例における冷却ロール配置例を示す側面説明図。
【符号の説明】
１ ロール母材 ２ クロムめっき
３ 断面形状がＶ字状の開口部を有する凹み ４ 溶融痕
５ 断面形状が矩形状の凹み部 ６ ＮｉＷめっき
７ 鋼板 ８ 冷却パイプ
９ 冷却ロール ９ａ 冷却ロール本体
１０ 冷却媒体 １０ａ 供給管
１０ｂ 排出管 １１ 微小突起
１１ａ 接触面 １２ 微小間隙
１３ 中空部 １４ 冷却媒体通路
１５ 噴出口 １６ ガス
１６ａ ガス供給管 １７ 噴出装置
１８ 調整装置

Claims (18)

1. 冷間圧延用クロムめっきロールの表面に直径１〜１２０μｍの半球状凸形状を有するクロムめっき層を設け、
   該クロムめっき層下のロールの表面に直径１〜３００μｍ、深さ５０μｍ以下、ピッチ２〜６００μｍの断面形状がＶ字状の開口部を有する凹み、溶融痕、断面形状が矩形状の凸部または凹み部を、互いに独立または重なるように複数形成することを特徴とする冷間圧延用クロムめっきロール。
2. クロムめっき層とロールの表面の断面形状がＶ字状の開口部を有する凹み、溶融痕、断面形状が矩形状の凸部または凹み部との間に、直径１〜１２０μｍの半球状凸形状を有するＮｉＷめっき層を設けることを特徴とする、請求項１記載の冷間圧延用クロムめっきロール。
3. ロール表面にブラスト処理を施した後、ＮｉＷめっきを施すことにより、直径１〜１２０μｍの半球状凸形状を有するＮｉＷめっきを設け、更にその上にクロムめっきを施すことにより、表面に直径１〜１２０μｍの半球状凸形状を有するクロムめっき層を設けることを特徴とする冷間圧延用クロムめっきロールの製造方法。
4. ブラスト処理を施すことによりロール表面に、直径１〜３００μｍ、深さ５０μｍ以下、ピッチ２〜６００μｍの断面形状がＶ字状の開口部を有する凹みを、互いに独立または重なるように複数形成することを特徴とする請求項３記載の冷間圧延用クロムめっきロールの製造方法
5. ブラスト処理を施す代わりにレーザー加工、マイクロパターニング加工又は放電ダル加工を行い、ロール表面を部分的に溶融、エッチングまたは穿孔することにより、溶融痕、断面形状が矩形状の凸部または凹み部を互いに独立または重なるように複数形成することを特徴とする、請求項３記載の冷間圧延用クロムめっきロールの製造方法。
6. ブラスト処理を施し、断面形状がＶ字状の開口部を有する凹みを形成する代わりに、レーザー加工、マイクロパターニング加工又は放電ダル加工を行い、直径１〜３００μｍ、高さまたは深さ５０μｍ以下、ピッチ２〜６００μｍの溶融痕、断面形状が矩形状の凸部または凹み部を、互いに独立または重なるように複数設けることを特徴とする請求項４記載の冷間圧延用クロムめっきロールの製造方法。
7. 表面の半球状凸形状の高さが１〜６０μｍ、面積率が１０〜８０％であることを特徴とする請求項１または２記載の冷間圧延用クロムめっきロール。
8. クロムめっき層またはクロムめっき層とＮｉＷめっき層の合計の厚さが１〜８０μｍであることを特徴とする請求項７記載の冷間圧延用クロムめっきロール。
9. ロール母材表面に直径１〜１２０μｍ、高さ１〜６０μｍ、面積率１０〜８０％の半球状凸形状をエッチングにより形成した後にクロムめっきすることを特徴とする冷間圧延用クロムめっきロールの製造方法。
10. ロール母材にクロムめっきした後にエッチングすることにより、表面に直径１〜１２０μｍ、高さ１〜６０μｍ、面積率１０〜８０％の半球状凸形状を形成することを特徴とする冷間圧延用クロムめっきロールの製造方法。
11. ロール表面にブラスト処理を施した後、ＮｉＷめっきを施すことにより、直径１〜１２０μｍ、高さ１〜６０μｍ、面積率１０〜８０％の半球状凸形状を有するＮｉＷめっきを設け、更にその上にクロムめっきを施すことにより、表面に直径１〜１２０μｍ、高さ１〜６０μｍ、面積率１０〜８０％の半球状凸形状を有するクロムめっき層を設けることを特徴とする冷間圧延用クロムめっきロールの製造方法。
12. クロムめっき層またはクロムめっき層とＮｉＷめっき層の合計の厚さを１〜８０μｍとすることを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１項記載の冷間圧延用クロムめっきロールの製造方法。
13. 断面形状がＶ字状の開口部を有する凹みまたは溶融痕、断面形状が矩形状の凸部若しくは凹み部のピッチが２〜６００μｍであることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項記載の冷間圧延用クロムめっきロールの製造方法。
14. 請求項７または８記載の冷間圧延用クロムめっきロールを使用する鋼板の圧延方法において、圧下５０％以下、通板速度が２０００ｍｐｍ以下で圧延することを特徴とする鋼板の製造方法。
15. 搬送用クロムめっきロールの表面にクロムめっき層またはクロムめっき層とＮｉＷめっき層を設け、該めっき層は半球状凸形状の直径が２０〜２００μｍ、高さが１０〜１００μｍであり、
    該めっき層の下のロール表面に、ピッチが２０〜６００μｍ、断面形状がＶ字状の開口部を有する凹み、溶融痕、断面形状が矩形状の凸部または凹み部を形成し、
    クロムめっき層またはクロムめっき層とＮｉＷめっき層の合計の厚さが１０〜１００μｍであることを特徴とする搬送用クロムめっきロール。
16. 請求項１５記載の搬送用クロムめっきロールを使用する鋼板の製造方法において、鋼板張力が１００ＭＰａ以下、通板速度が１０００ｍｐｍ以下で搬送することを特徴とする鋼板の製造方法。
17. 冷却用クロムめっきロールの表面にクロムめっき層またはクロムめっき層とＮｉＷめっき層を設け、該めっき層は半球状凸形状の直径が２０〜２００μｍ、高さが１０〜１００μｍ、面積率が５〜７０％であり、
    該めっき層の下のロール表面に、ピッチが２０〜６００μｍ、断面形状がＶ字状の開口部を有する凹み、溶融痕、断面形状が矩形状の凸部または凹み部を形成し、
    クロムめっき層またはクロムめっき層とＮｉＷめっき層の合計の厚さが１０〜１００μｍであることを特徴とする冷却用クロムめっきロール。
18. 請求項１７記載の冷却用クロムめっきロールを使用する鋼板の製造方法において、鋼板張力が１０ＭＰａ以下、通板速度が６００ｍｐｍ以下の範囲で搬送することを特徴とする鋼板の製造方法。

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