JP4506149B2

JP4506149B2 - 金属板の形状矯正方法

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Publication number: JP4506149B2
Application number: JP2003371913A
Authority: JP
Inventors: 孝将川井; 道雄山下; 秀夫木島; 啓司鈴木; 智弘金子
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2003-10-31
Filing date: 2003-10-31
Publication date: 2010-07-21
Anticipated expiration: 2023-10-31
Also published as: JP2005131687A

Description

本発明は金属板の形状矯正方法に関し、特に低荷重、低張力下でも高い金属板の形状矯正能力を有する、凹凸状金属板挟圧用ロールを用いた金属板の形状矯正方法に関する。なお、本発明にいう金属板は、金属帯をも含む意味とする。

近年、需要家の望む金属板製品の寸法は、厚さにして２ｍｍ以下の薄物、幅にして１２００ｍｍ以上の広幅のものが、次第に比率として増える趨勢にあり、図８に示す、（ａ）耳伸び、（ｂ）腹伸び、（ｃ）縦皺等の金属板製品の形状も、より平坦に近いものが要求され、許容限度が厳しくなっており、金属板製品の形状についての品質保証は非常に大きな課題となっている。図８中、６が金属板を指す。

製造した金属板の形状不良部分は製品として出荷することが出来ないため、切り捨てなければならず、するとその分だけ歩留まりが低下する。また、金属板に耳伸び、腹伸び等の形状不良部分があると、製造ラインを通板中に金属板の蛇行による絞りや破断等の通板トラブルが発生し、製造ラインが何時間も停止してしまって、稼働率が低下する危険性が高くなる。さらに、ある製造ラインに金属板を通板するには、先行金属板の後端部と後行金属板の先端部を溶接し、連続処理することも多いが、先行金属板の後端部と後行金属板の先端部には、その製造ラインで処理する当該製造工程よりも一つ前の製造工程で金属板が処理される際に金属板の先端部と後端部にだけ張力が作用しない等の、一つ前の製造工程での製造原理の特性上、形状不良が発生している場合が多く、図９に示すように、形状の不良な先行金属板６Ａの後端部と、形状が平坦な後行金属板６Ｂの先端部を、形状が不良なまま溶接して、例えば図１０に示す連続焼鈍ライン（ＣＡＬ）２００のような連続処理ラインに通板すると、その製造ラインにそれら金属板６を連続して通板中に、溶接部の破断を引き起こす場合があり、溶接部以外で蛇行による絞りや破断等の通板トラブルが発生する場合にも増して、稼働率が低下する危険性が高くなる。形状不良部分が、先行金属板６Ａの後端部と後行金属板６Ｂの先端部で逆転しても、同様である。図１０において、２１０はコイル巻戻装置、２２０は溶接機、２３０は焼鈍炉、２４０は冷却帯、２５０は水冷設備、２６０はコイル巻取装置である。

そこで、従来は、各製造ラインの入側、出側のセクションにレベラ（図１３参照）、調質圧延機（スキンパスミル）（図１４参照）等の形状矯正装置を設置したり、あるいはその製造ラインとは別に、形状矯正専用のラインを設置したりして、形状不良部分を矯正する方法が取られていた。

これらの例としては例えば、非特許文献１に記載されている高張力下で金属板の形状矯正を行うテンションレベラや、特許文献１に記載されている低張力でも金属板の形状矯正が可能な調質圧延機等が挙げられる。

一方、ところ変わって厚板の製造のような分野では、特許文献２に記載の、板厚４５乃至６０ｍｍの厚い金属片を対象に、幅出しを目的に、凹凸状金属板挟圧用ロールを、図１１（ａ）に示すように、凹凸が嵌合するように上下に重ねて配置した、上下一対の凹凸状金属板挟圧用ロール３、４の間に金属板６を通板して幅出し圧延する技術が知られており、より板厚の薄い金属板を対象とした例としては、特許文献３に記載の、やはり幅出しを目的として、薄板の熱間圧延ライン等で、凹凸状金属板挟圧用ロール３、４を、図１１（ｂ）に示すように、上下に重ねて配置するとともに上下の凸部分が金属板の幅方向に若干ずれるように配置し、その間に金属板６を通板して幅出し圧延する、あるいはさらにそれにより幅出し圧延した金属板６をフラットロールで圧延する技術が知られており、さらに、特許文献４に記載の、凹凸状金属板挟圧用ロール３、４を、図１１（ｃ）に示すように、凹凸が嵌合するように上下に重ねて配置し、上下一対の該凹凸状金属板挟圧用ロールの間に金属板を通板して波板状に加工した後、上下ダイスで挟圧して波の凸部を幅中央部から端部へ漸次ずらして押し下げる金属板の幅拡げ（幅出し）加工する技術も知られている。

ところで、金属板の形状不良の程度を示す指標としては、耳伸びや腹伸びの場合、急峻度と呼ばれるものを使う。急峻度λは、図８（ａ）（ｂ）に示す金属板６を真横から見た場合に、図１２に示されるように、耳伸びや腹伸びによる板厚方向の波の周期をＬ、波の高さをｄとした場合に、
λ＝ｄ÷Ｌ×１００（％）・・・（１）
と表され、耳伸びの場合に符号「＋」、腹伸びの場合に符号「−」を付して区別する。

「矯正加工 −板，管，棒，線を真直ぐにする方法−」（社団法人日本塑性加工学界：１９９２：株式会社コロナ社）特開昭５５−１４１７２号公報特公昭５０−１４６３号公報特開平０８−１３２１０４号公報特許第２７３２９２７号公報

上述のように金属板製品の薄物化、広幅化に伴い形状矯正の重要性は増す一方であるが、形状矯正専用ラインを設置して金属板の形状矯正を行うことは、投資が膨大になる上に製造工程数が増加するため、製品納期の短縮に不利になる。

そこで、図１３にその一例を示すように、連続処理が可能な製造ラインの途中に、例えば非特許文献１に記載のようなテンションレベラ１００を設置し、インラインで金属板の形状矯正を行うのが効率的ということになるのであるが、それには、レベリングユニット１２０とともに、必要な高張力を確保するために入側、出側ブライドルロール１００、１３０も設置しなければならず、大きな設置スペースが必要になる。図１３において、１２１は伸長ユニット、１２２はＣ反り矯正ユニット、１２３はＬ返り矯正ユニットである。

一方、同様に連続処理が可能な製造ラインの途中に、図１４にその一例を示すように、特許文献１に記載のような調質圧延機１５０を設置し、ダルロール１５２（ブライトロール１５４の場合もあるが）を用いてインラインで金属板６の形状矯正を行う場合には、形状検出器２０を調質圧延機１５０の入側に設置する等して、矯正前の金属板の形状に応じて矯正荷重を調整する等、複雑な制御を行う必要が生じてくる。このほか、矯正荷重に耐えうる大きなハウジング１５１を設置するスペースがやはり必要になるという問題が生じる場合もある。

このように、従来の金属板の形状矯正用の設備は、大きな機械設備あるいはさらにその付帯設備を必要とするため、大きな設置スペースを必要とする。その上、設備そのものも大がかりとなるため、設備の設置コストが高くなる。特に、既設の製造ラインの入側あるいは出側のセクションに従来の金属板の形状矯正用の設備を設置しようとする場合には、設置スペースの問題から設置が不可能になる場合も少なくない。

そこで、発明者らは、特許文献２に記載のような、幅出しを目的に、凹凸状金属板挟圧用ロールを、凹凸が嵌合するように上下に重ねて配置し、上下一対の該凹凸状金属板挟圧用ロールの間に金属板を通板して幅出し圧延する技術や、あるいはそれを、より板厚の薄い金属板を対象とした、特許文献３に記載のような、やはり幅出しを目的として、凹凸状金属板挟圧用ロールを、上下に重ねて配置するとともに上下の凸部分が金属板の幅方向に若干ずれるように配置し、その間に金属板を通板する技術、さらに、特許文献４に記載のような、やはり幅出しを目的として、凹凸状金属板挟圧用ロールを、凹凸が嵌合するように上下に重ねて配置し、上下一対の該凹凸状金属板挟圧用ロールの間に金属板を通板して波板状に加工した後、上下ダイスで挟圧して波の凸部を幅中央部から端部へ漸次ずらして押し下げる金属板を幅拡げ（幅出し）加工する技術等を、厚さ２ｍｍ以下の金属板の常温での形状矯正にも応用することで、何とか小規模な設備で金属板を形状矯正できないものか、と考えた。

しかしながら、絞りや破断等の通板トラブルなく安定的に使用可能な技術として確立するためには、特に、適切な凹凸形状を決定する必要があった。

本発明は、大がかりな設備や、矯正前の金属板の形状に応じた矯正荷重の調整等も必要とせず、ユニットテンションにして５０ＭＰａ以下の低張力、２００ｋＮ／ｍ以下の低矯正荷重下、そして、２ｍｍ以下の薄物、１２００ｍｍ以上の広幅の金属板であっても、金属板の蛇行による絞りや破断等の通板トラブルの発生を防止できる金属板の矯正方法を提供することを目的とする。

この目的を達成するための第一の本発明は、金属板の形状矯正能力を有する挟圧用ロールであって、表層の軸方向に形成した凹凸が周方向に連続しており、該軸方向に形成した凹凸が、挟圧される金属板の最大板厚の３．０倍以上でかつ最小板厚の３０倍以下の周期をもつと共に、該周期の０．０３倍以上０．２倍以下の深さをもつ凹凸状金属板挟圧用ロールを、凹凸が嵌合するように上下に重ねて少なくとも１スタンド以上配置し、上下一対の該挟圧用ロールの間に金属板を通板して挟圧することを特徴とする、金属板の形状矯正方法である。

そして、第二の本発明は、上記第一の本発明の金属板の形状矯正方法で形状矯正を行った後、上下一対のフラットロール間に該金属板を通板して挟圧することを特徴とする、金属板の形状矯正方法である。

耳伸び、腹伸び、縦筋等の形状不良は、金属板の板長さが幅方向に分布をもつことにより生じるが、第一の本発明である、表層の軸方向に形成した凹凸が周方向に連続しており、該軸方向に形成した凹凸が、挟圧される金属板の最大板厚の３．０倍以上でかつ最小板厚の３０倍以下の周期、該周期の０．０３倍以上０．２倍以下の深さをもつ凹凸状金属板挟圧用ロール（以下、凹凸ロール）を上下に嵌合させた上下凹凸ロール間に金属板を通板し、挟圧することにより、金属板の形状が矯正される。ここで、挟圧することには、挟圧した状態で上下凹凸ロールを回転することが、通板することには、上下凹凸ロールの周速と同期して、金属板を搬送することが含まれるものとする。上下凹凸ロール間に金属板を通板し、挟圧することにより、金属板の形状が矯正される定性的理由は理論的にはよく解明されていないが、上下凹凸ロール間に金属板を通板し、挟圧することにより、金属板の幅方向にマスフローが促進され、その結果として金属板の板長さの長い部分が同幅方向に広がろうとする塑性変形を誘起し、耳伸び、腹伸び、縦筋いずれの場合も、金属板の形状が矯正されるものと推定している。

さらに、該上下凹凸ロール間に通板し、挟圧することにより形状矯正した金属板には、転写した凹凸形状の名残が若干残存する場合があるが、これをフラットロールで挟圧することにより、さらに金属板の形状が矯正され、平坦な状態に近づく。

本発明によれば、ブライドルロール等の高張力を確保するための大がかりな設備を要せずとも金属板の形状矯正が可能であり、通板中の蛇行による絞りや破断等のトラブルが防止できる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

（本発明で用いるロールの第一の実施の形態）
本発明で用いる凹凸状金属板挟圧用ロール（以下、凹凸ロール）には、例えば図１（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示すようなもののほか、図示しない各種の形態のものが考えうる。ちなみに図１は凹凸ロールをその中心軸（本発明にいう軸）を通る断面で仮想的に切断して見た断面図のうち、上半分の凹凸のある部分の一部を示したものである。

発明者らは、そのような各種の凹凸ロールの凹凸の周期と深さにより、そのような凹凸ロールを例えば図２に示す形状矯正機１の上凹凸ロール３、下凹凸ロール４（３Ａ、４Ａはバックアップロール。ロール３、４と凹凸が嵌合するように凹凸を形成してもよいし、フラットロールとしてもよい）に示すように上下に嵌合させ（軸方向に見ると従来の特許文献２や特許文献４で示した図１１（ａ）（ｃ）の要領と同じ）、上下凹凸ロール３、４間に金属板６を挟んで挟圧したときに、どの程度金属板６の形状が矯正されるか、金属板の矯正能力が決まり、この金属板の矯正能力は、ロール径に依らないことを見出した。このことは後述の実施例１でロール径φ３００ｍｍ、実施例３でロール径φ１３０ｍｍと、違うロール径の凹凸ロールで金属板６を形状矯正しても、どの程度金属板６の形状が本当に矯正されるかは凹凸の周期と深さで決まることにより明らかになる。そして、発明者らは、図３に示す通り、凹凸ロールの凹凸形状は図１（ａ）に示す正弦波、同（ｃ）に示す台形波、同（ｄ）に示す三角波、更に図３中に図示しない図１（ｂ）に示す矩形波の場合も別途検証した結果、金属板の矯正能力は凹凸ロールの凹凸形状にも依らないことを見出した。

ここで、凹凸の周期とは、周期的に形成された凹凸一周期の長さのことであり、図１（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示すところのＬ１に相当する。凹凸の深さは同図のＬ２に相当する。

凹凸の周期Ｌ１が短く凹凸の深さＬ２が深いほど金属板６の幅方向に作用する引っ張りの力、塑性変形量とも大きくなって、マスフローが促進され、金属板６の形状を矯正する能力が高くなる。

しかしながら、凹凸の周期Ｌ１を必要以上に短くしようとすると、ロールの加工が困難になる上に、金属板６が押し込まれるべき凹部の空間的余裕がなくなってむしろ金属板６の形状矯正がしにくくなる。逆に凹凸の周期Ｌ１を必要以上に長くすると、ロールから切削加工により削り取るべき部分が多くなり、加工に要する時間が長くなるとともに、加工コストも高くなる。また、凹凸の深さＬ２についても、必要以上に浅くすると、金属板６の形状矯正が十分にできず、又、必要以上に深くすると、そのような凹凸ロールを上下に嵌合させ、上下凹凸ロール３、４間に金属板６を挟んで挟圧したときに、却って金属板６の絞りや破断等の通板トラブルが発生しやすくなる。

加えて、発明者らは、次に述べる、実際に上下凹凸ロールの凹凸の周期Ｌ１と深さＬ２を種々変更した上で実際に該上下凹凸ロール３、４間に金属板６を通板する実験データを収集した。それにより、通板前の金属板６の形状に対し、どの程度その金属板６の形状が矯正されるかを詳細に検証した。その結果、形状矯正に好適な凹凸の周期Ｌ１と深さＬ２の範囲が、通板される金属板６の厚みにより整理されることを見出した。以下に詳細に説明する。

実験の供試材は、板厚０．８、１．２又は１．８ｍｍであり、板幅１８００ｍｍの焼鈍された低炭素冷延鋼板で、降伏応力は２００ＭＰａである。矯正前形状として、耳伸び急峻度２．０％又は腹伸び急峻度−２．０％の実験材を用意した。

形状矯正に供する上下凹凸ロール３、４の寸法は、凹凸ロールの頂部に相当する凸部外周のロール径φ３００ｍｍ×ロールバレル長２０００ｍｍであり、ロール材質は０．４５％炭素含有鋳鋼（Ｓ４５Ｃ）を用いた。ロール表層の軸方向に形成する凹凸の加工は切削バイトによる切削加工で行い、上下凹凸ロール３、４の形状は図１（ｂ）に示すような矩形の凹凸とし、表１に示すように、周期、深さの異なる２５条件の上下同じ凹凸形状のロール（ロールセット）を用いた。

ここで、凸部の幅Ｌ３はそれぞれの条件において周期の１／４とした。各ロールセットは、上下凹凸がきれいに噛み合うように、上下凹凸ロールの凹部の相対的位置を周期の半分ずらしてロールを作成した。

形状矯正機は図２に示す上記ロールセットを用いた１スタンドの４段式の形状矯正機１で、ロール径φ５００ｍｍ×バレル１９００ｍｍのバックアップロールがワークロールの垂直たわみを抑制するように設置されている。バックアップロール３Ａ、４Ａはフラットロールを使用している。

供試材である金属板６が停止した状態で、入側張力２０ＭＰａ、出側張力２０ＭＰａの条件で、該形状矯正機１の上下凹凸ロール３、４のギャップが板厚と同じになるまで供試材である金属板６を挟圧し、金属板６の通過速度を５０ｍｐｍまで加速した。該形状矯正機１の上下凹凸ロール３、４は非駆動で、金属板６の通過により従動的に回転するようにした。

上記上下凹凸ロール３、４を組み込んで該形状矯正機１により金属板６の形状矯正を行った結果を表２に示す。

本発明例である実験Ｎｏ．２−１〜６、４−１〜６−６、８−１〜６のロール条件に相当する凹凸形状では、いずれの板厚に対してもすべて目標形状である急峻度１％以下に矯正することが出来た。急峻度１％以下に矯正することが出来れば、連続処理ラインに金属板６を通板しても、金属板６が蛇行して絞りや破断等の通板トラブルが発生するのを防止できることが、別途の表３に示す検証の結果、わかっている。

比較例である実験Ｎｏ．１−１〜６では、凹凸の周期Ｌ１が短いために矯正荷重が増大し、板厚の厚い金属板６を十分凹部に押し込むことが出来なかったため形状矯正が十分できなかった。

比較例である実験Ｎｏ．３−１〜６は凹凸の深さＬ２が浅いため、金属板６の形状矯正が十分にできなかった。凹凸の深さＬ２が大きいほど金属板６の形状矯正能力は高くなるが、比較例である実験Ｎｏ．７−１〜６のように凹凸の深さＬ２が大きすぎると金属板６が破断してしまう。また、凹凸の周期Ｌ１を大きくすると金属板６の形状矯正能力は変わらずに矯正荷重は低減するが、比較例である実験Ｎｏ．９−１〜６のように凹凸の周期Ｌ１を大きくしすぎると矯正中の金属板６が蛇行して通板が不安定になり、急峻度１％以下に矯正できても、形状矯正機１に入るところで絞りを発生してしまい、通板トラブルが発生することになる。

以上の結果から、凹凸の周期Ｌ１を、通板する金属板６の最大板厚の３．０倍以上、かつ、最小板厚の３０倍以下とし、さらに凹凸の深さＬ２を周期の０．０３倍以上０．２倍以下とすることにより、金属板を急峻度１％以下の十分に平坦な形状に矯正することが可能となるから、連続処理ラインに金属板６を通板しても、金属板６が蛇行して絞りや破断等の通板トラブルが発生するのを防止できる。

なお本発明では、通板する金属板６の板厚により凹凸形状を規定しているため、最大板厚が最小板厚の１０倍を超える場合には、板厚の範囲をいくつかに区分し、それぞれの区分された板厚範囲に好適な凹凸形状のロールセットを用意し、適宜ロールセットを交換すればよい。あるいは、設置空間に余裕がある場合には、ロールセット分の数の形状矯正機を設置し、板厚に応じて使用する形状矯正機を適宜変更することにより矯正することも可能である。

例えば、一般的な冷延鋼板（ぶりきを含む）の殆どをカバーするためには、板厚０．１ｍｍ〜２ｍｍをカバーする必要があるが、最大板厚の２ｍｍが最小板厚０．１ｍｍの１０倍を超える。このため、２つに区分された板厚範囲に好適な凹凸形状のロールセットを用意する。その区分のしかたの一例としては、
（ｉ）板厚０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下
（ｉｉ）板厚０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下
という区分のしかたがある。

それぞれ、凹凸の周期Ｌ１は、最大板厚の３．０倍以上、最小板厚の３０倍以下、凹凸の深さＬ２は、凹凸の周期Ｌ１の０．０３倍以上０．２倍以下、となるから、
（ｉ）凹凸の周期Ｌ１は、１．５ｍｍ以上３ｍｍ以下、凹凸の深さＬ２は０．０４５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下、
（ｉｉ）凹凸の周期Ｌ１は、６ｍｍ以上１５ｍｍ以下、凹凸の深さＬ２は０．１８ｍｍ以上３ｍｍ以下、
とすればよいことになる。

上記区分のしかたはあくまで一例であり、この他の区分のしかたに従ってももちろんよい。この区分のしかたを変化させると、凹凸の周期Ｌ１は０．３ｍｍ以上〜６０ｍｍ以下の範囲で変化する。

（本発明で用いるロールの第二の実施の形態）
すると、区分のしかたを色々に変えた場合のことも考え併せると、一般的な冷延鋼板（ぶりきを含む）の中でも構成率の高い板厚０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下のものをカバーするためには、凹凸の周期Ｌ１は０．３ｍｍ以上６０ｍｍ以下、凹凸の深さＬ２は０．００９ｍｍ以上１２ｍｍ以下、とすればよいことになる。

本発明を実施するためには、凹凸は、上下凹凸ロール３、４で嵌合する必要がある。この場合、上下凹凸ロール３、４は同一の形状とすることが望ましい。とはいえ、上下凹凸ロール３、４が嵌合すれば、第一の本発明の範囲内で、上下凹凸ロール３、４を正確に同一の形状としなくても、また、例えば、凹凸の深さＬ２が凹凸ロール３、４の軸方向に変化する等、凹凸形状が変化するようにすることももちろん可能である。しかしながら、凹凸形状は凹凸の深さＬ２が凹凸ロールの軸方向に一定とした方が加工しやすく、上下凹凸ロール３、４が同一の形状とした方が、上下凹凸ロール３、４の互換性がある等、操業上も運用しやすいため好ましい。もちろん、加工精度上不可避的な凹凸形状のばらつき、傾斜、角部の面取り、摩耗等、本質的でない凹凸形状の違いが上下凹凸ロール３、４にあったとしても、金属板６を形状矯正するのに支障はない。

また、図１中、Ｌ３で示す凸部の幅については、金属板６の形状を矯正する能力に影響を及ぼすものではないため、凹部に金属板を押し込むことが可能な限度において、適宜決定すればよい。これらの凹凸形状は、切削バイトなどによる切削加工による方法や、エッチングなどの化学的腐食による方法などで形成することが可能である。

なお、上下凹凸ロール３、４をサポートするバックアップロール３Ａ、４Ａは、上下凹凸ロール３、４と凹凸が嵌合するように凹凸形状に加工したものを用いてもよいし、フラットロールを用いてもよい。

（本発明の第一の実施の形態）
図１に示すような各種の凹凸ロールをそれぞれ２つ用意し、凹凸が嵌合するように上下に重ねて配置し、上凹凸ロール３および下凹凸ロール４の間に金属板６を通板して挟圧するのが、本発明の第一の実施の形態である。それには、図２に示すように、上下一対の凹凸ロールの凹凸が嵌合するように上下に重ねて配置した形状矯正機１の、嵌合した凹凸部の間に金属板６を通板するようにし、該上下一対の凹凸ロール３、４で金属板６を挟圧しつつ、該上下一対の凹凸ロール３、４を金属板６の搬送方向に同期して回転させる。形状矯正機１は少なくとも１台あればよく、必要性と設置スペースの広さに応じて台数を増やしてもよい。

以上のような形状矯正機１を、例えば図４に示すような連続溶融亜鉛めっきライン（ＣＧＬ）３００のような連続処理が可能な、金属板６の製造ラインに適宜設置することで、金属板６の形状の不良な部分の連続的な形状矯正が可能となる。図４において、３１０は剪断機、３２０はルーパー、３３０は洗浄機、３４０はメッキ浴である。

凹凸ロールによる形状矯正によれば、１ｍの幅あたりの矯正荷重は、前述実施例１の表２に示した結果を１ｍの幅あたりに換算していくとわかる通り、本発明例については高々２００ｋＮ／ｍどまりであり、従来の調質圧延機で１０００ｋＮ／ｍ以上も矯正荷重が必要であったのに比べると、格段に低荷重で済むため、ハウジング等の構造物が小型化でき、連続処理ラインへの形状矯正機１のインライン設置が容易になる。

しかも、さらに凹凸ロール３、４の径を小さくすると凹凸ロール３、４と金属板６の接触長が短くなって矯正荷重も小さくなるが、一方、一般的にはロールの径を小さくすると矯正荷重が作用した際のロールのたわみは大きくなる。本発明では、もともと矯正荷重は低いためロールのたわみは小さくて済むから、その分は、ロールを小径化することができる。従って、小径ロールを用いることにより、形状矯正機１をその分だけコンパクトな設備とすることができ、既設のラインにも容易に設置できるのである。

本方法により、金属板６の全長に渡り形状矯正が可能となる。もちろん全長でなくても、金属板６の形状の不良な部分だけを形状矯正するようにしてもよい。

全長形状矯正するとそれだけ上下凹凸ロール３、４に疵が入りやすくなり、それが金属板６に転写して金属板製品の表面品質を損ねる可能性が高くなる。その対策としては、上下凹凸ロール３、４の材質をより硬質なものに変えればよい。一方、コストとの兼ね合いで、金属板６の形状の不良な部分だけを形状矯正するようにした方が有利な場合もある。

なお、本発明を板厚２ｍｍ超、板幅１２００ｍｍ未満の金属板に適用しても何ら問題はなく、ユニットテンション５０ＭＰａ超の高張力、２００ｋＮ／ｍ超の高矯正荷重下で適用しても何ら問題はない。

（本発明の第二の実施の形態）
図１に示すような各種の凹凸ロールをそれぞれ２つ用意し、凹凸が嵌合するように上下に重ねて配置し、上凹凸ロール３および下凹凸ロール４の間に金属板６を通板して挟圧した後に、図５に示すように、上下にフラットロール５を有する形状矯正機２に通板するのが、本発明の第二の実施の形態である。形状矯正機１、２は少なくとも１台ずつあればよく、必要性と設置スペースの広さに応じて台数を増やしてもよい。

なお、この図５の例では、図２の４段のものと違い、６段クラスタ型のロール配置の形状矯正機１、２を用いる場合の例を示している。

板厚０．０６、０．１又は０．２ｍｍであり、板幅１２００ｍｍ、降伏応力９８０Ｍｐａの冷間圧延された低炭素鋼板の矯正を行った。矯正前形状として、最大端伸び急峻度３．０％から最大腹伸び急峻度−３．０％までの実験材を用意した。

形状矯正機は図５に示すような、６段クラスタ型凹凸ロール形状矯正機１に引き続き、６段クラスタ型フラットロール形状矯正機２で構成されている。凹凸ロール３、４の頂部に相当する凸部外周とフラットロール５はφ１３０ｍｍ×ロールバレル長１５００ｍｍとし、凹凸ロール３、４、フラットロール５の水平方向、垂直方向のたわみを抑制可能なように、φ６０ｍｍ分割バックアップロールを軸方向に複数個配置した６段クラスタ型の構造とした。スタンド間距離は２００ｍｍとした。ロール材質はすべて冷間圧延用鍛鋼（冷間ダイス鋼）である。

形状矯正機１の凹凸ロール３、４の凹凸の加工は塩化第二鉄水溶液によるエッチングで行った。凹凸ロール３、４の凹凸形状は図１（ｃ）に示すような台形状であり、表４に示すように、凹凸の周期Ｌ１、深さＬ２の異なる２５条件のロールセットを用いた。ここで、凸部の幅Ｌ３はそれぞれの条件において周期の１／５となるように決定した。各ロールセットは、上下凹凸がきれいに嵌合するように、上下凹凸ロール３、４で凹部の位置を周期の半分ずらして作成した。

第２スタンドのフラットロールの表面は砥石研磨により、軸方向の平均粗さＲａ＝０．２μｍに仕上げた（カットオフ値１ｍｍ、評価長さ１０ｍｍとして測定した。）。

上記凹凸ロール３、４、フラットロール５を用いて金属板６の形状矯正を行った。一定速度１００ｍｐｍで通板中の金属板６とロール外周速度を同期させながら、各形状矯正機１、２の矯正荷重が表５の荷重となるまで上凹凸ロール３を下凹凸ロール４に対して押し込み、金属板６の矯正を行うようにした。各形状矯正機１、２の入出側張力は、ともに３０ＭＰａとした。結果を表５に示す。

本発明例である実験Ｎｏ．２−１〜６、４−１〜６−６、８−１〜６のロール条件に相当する凹凸形状では、いずれの板厚に対してもすべて目標形状である急峻度１％以下に矯正することが出来た。

凹凸ロール３、４の出側ですでに急峻度１％以下に矯正出来ており、実施例１の金属板よりも降伏応力が高い分、硬質で、凹凸形状の名残が矯正後の金属板６に筋として残りやすいのをフラットロールで目立たないようにすることが出来た。

比較例である実験Ｎｏ．１−１〜６では、凹凸の周期Ｌ１が短いために矯正荷重が増大し、板厚の厚い金属板６を十分凹部に押し込むことができなかったため形状矯正が十分できなかった。

比較例である実験Ｎｏ．３−１〜６では、凹凸の深さＬ２が浅いため、形状矯正が十分できなかった。凹凸の深さＬ２が大きいほど矯正能力は高くなるが、実験Ｎｏ．７−１〜６のように凹凸の深さＬ２が大きすぎると金属板６が破断してしまう。また、凹凸の周期Ｌ１を大きくすると金属板６の形状矯正能力は変わらずに矯正荷重は低減するが、比較例である実験Ｎｏ．９−１〜６のように凹凸の周期Ｌ１を大きくしすぎると矯正中の金属板６が蛇行して通板が不安定になり、急峻度１％以下に矯正できても、形状矯正機１に入るところで絞りを発生してしまい、通板トラブルが発生することになる。

なお、本発明を板厚２ｍｍ超、板幅１２００ｍｍ未満の金属板に適用しても、あるいは、ユニットテンション５０ＭＰａ超の高張力、２００ｋＮ／ｍ超の高矯正荷重下で適用しても何ら問題はない点は、前述実施例２の場合と全く同様である。

（本発明の第三の実施の形態）
ところで、第一の実施の形態の説明の末尾で、金属板６の全長でなくても、金属板６の形状の不良な部分だけを形状矯正するようにしてもよいことを述べた。

金属板６の形状の不良な部分としては、先行金属板の後端６Ａと後行金属板の先端６Ｂが代表として挙げられ、その製造ラインで処理する当該製造工程よりも一つ前の製造工程で金属板６が処理される際に金属板６の先端部と後端部にだけ張力が作用しない等の、一つ前の製造工程での製造原理の特性上、その一つ前の製造工程が何かにもより、先行金属板の後端部６Ａ、後行金属板の先端部６Ｂとも、３ｍ〜１５０ｍとばらつく。

が、その中でも特に好ましい実施の形態として、連続処理ラインに金属板６を通板する場合に、先行金属板の後端６Ａと、後行金属板の先端６Ｂのうちの、さらに溶接予定の端部を含む長さ１ｍ内外の部分だけを形状矯正する実施の形態が挙げられる。これが、本発明の第三の実施の形態である。

形状矯正の必要な部分が通過するタイミングで、ロール対で金属板６を挟圧し、予め設定した矯正荷重を作用させるか、あるいは予め設定した上下凹凸ロール３、４間ギャップまで閉塞することにより矯正することにより可能である。

この場合、例えば図６に示すように、形状矯正機１の搬送方向入側に形状検出器２０の出力と、例えばピンチロール２２（先行金属板用）あるいはディフレクタロール２４（後行金属板用）のロール軸に設置したパルスジェネレータＰＬＧが、該ディフレクタロール２４が一定周長回転する毎に発するパルスを、制御装置３０でカウントした結果とから、金属板の形状矯正の必要な部分を選択的に矯正し、そうでない部分は形状矯正しないようにする、金属板６を矯正するしないの制御を自動的に行うようにすることも可能である。パルスジェネレータＰＬＧの設置はこの例に限るものではなく、例えば先行金属板用には、図示しないブライドルロールやディフレクタロールに設置したり、後行金属板用には、ピンチロール２３（後行金属板用）に設置する等、先行金属板用、後行金属板用とも図６の形態に限るものでない。

その場合、剪断機３１０で金属板６のクロップを切除した時点で、制御装置３０内でのパルスカウントをゼロクリアし、その時点から発せられるパルスを制御装置３０内でパルスカウントし、１パルス分に相当する一定周長を掛け算することで、剪断機３１０で金属板６のクロップを切除してからの、剪断機３１０からの金属板６の搬送距離がわかる。先行金属板の後端６Ａ、後行金属板の先端６Ｂ、いずれの場合もこの方法でよい。このように、金属板６の搬送距離を時々刻々に追跡することをトラッキング、というが、上記のようなトラッキングに従えば、金属板６の形状矯正の必要な部分を選択的に矯正し、そうでない部分は形状矯正しないようにする、金属板６を矯正するしないの制御を自動的に行うようにすることが可能になる。

形状検出器２０のような形状検出手段を有しない場合でも、例えば、形状不良の程度によらず、先行金属板の後端６Ａと、後行金属板の先端６Ｂの溶接予定の端部を含む長さ１ｍ内外の部分だけを形状矯正する、というように、形状矯正する部分の長さを制御装置３０内の固定値として予め決めてしまっておくようにしてももちろんよい。

あるいは、形状検出器２０のような形状検出手段を有しないのみならず、トラッキングのための手段も有しないような場合であっても、作業者の目視判断により入り切りを行うことも可能である。

また、金属板６を矯正するに際しては、矯正対象となる金属板６の搬送を停止させた状態で上下凹凸ロール３、４間のギャップを閉塞し、金属板６を挟圧するようにしてもよいし、金属板６をある速度で搬送しながら上下凹凸ロール３、４間ギャップを閉塞し、金属板６を挟圧するようにしてもよい。

特に後者の場合には、ロールの周速を金属板６の搬送速度とを挟圧前に予め同期させておくことが望ましく、上下ロール３、４間のギャップを閉塞する際には、金属板６の通板に急激な変動を与えて蛇行を誘発しないように上下ロール３、４間のギャップの閉塞速度が０．１〜１ｍｍ／秒になるように徐々に上下ロール３、４間のギャップを閉塞することが望ましい。

なお、本発明を板厚２ｍｍ超、板幅１２００ｍｍ未満の金属板に適用しても、あるいは、ユニットテンション５０ＭＰａ超の高張力、２００ｋＮ／ｍ超の高矯正荷重下で適用しても何ら問題はない点は、前述実施例２、３の場合と全く同様である。

（本発明の第四の実施の形態）
上記第三の実施の形態においても、第二の実施の形態と同様、上下凹凸ロール３、４間に金属板６を通板して挟圧した後に、上下フラットロール５の間に金属板６を通板するようにするのが好ましい。この実施の形態は上記第三の実施の形態に第二の実施の形態を組み合わせることで可能になる。

（本発明の第五の実施の形態）
本発明は、上記の各実施の形態の説明に登場してきた、図１０に示すような連続焼鈍ライン（ＣＡＬ）２００、図４に示すような連続溶融亜鉛めっきライン（ＣＧＬ）３００にはもちろん、その他の連続処理ラインであっても適用することができる。例えば、図７（ａ）に示す冷間圧延ライン４００、図７（ｂ）に示す酸洗ライン５００、図７（ｃ）に示す連続焼鈍酸洗ライン６００等、あらゆる連続処理ラインに適用できる。図７において、４１０はタンデム冷間圧延機、４２０は出側剪断機、５１０は酸洗槽である。

また、連続処理ラインのインラインに既にインラインの調質圧延機が設置されているような場合には、その調質圧延機のロールを、第一又は第二の本発明に係る凹凸ロールに変えるようにすればよく、その場合も本発明の範疇に入るものとする。

本発明で用いるロールの実施の形態の一例を示す図本発明の第一の実施の形態の一例を示す図凹凸形状と金属板の矯正能力を示す図本発明の第二の実施の形態の一例を示す図本発明の第三の実施の形態の一例を示す図本発明の第三の実施の形態の場合を例に、金属板の形状矯正を行うための制御のしくみを示す図本発明の第五の実施の形態に係る連続処理ラインの例を模式的に示す図（ａ）耳伸び、（ｂ）腹伸び、（ｃ）縦皺等の金属板製品の形状を図解して示す図先行金属板の後端の形状が不良であった場合に、後行金属板の先端と溶接したようすを図解して示す図従来からある連続焼鈍ライン（ＣＡＬ）を模式的に示す図従来からある凹凸ロールを用いた幅出しを目的とした圧延に関する技術について図解して示す図急峻度の定義を図解して示す図従来からあるテンションレベラを用いた金属板の形状矯正に関する技術を図解して示す図従来からある調質圧延機を用いた金属板の形状矯正に関する技術を図解して示す図

符号の説明

１…形状矯正機
２…形状矯正機
３…上凹凸ロール
３Ａ…バックアップロール
４…下凹凸ロール
４Ａ…バックアップロール
５…フラットロール
６…金属板
６Ａ…先行金属板の後端部
６Ｂ…後行金属板の先端部
２０…形状検出器
Ｌ１…凹凸の周期
Ｌ２…凹凸の深さ
Ｌ３…凹凸ロールの凸部幅
２００…連続焼鈍ライン（ＣＡＬ）
３００…連続溶融亜鉛めっきライン（ＣＧＬ）
４００…冷間圧延ライン
５００…酸洗ライン
６００…焼鈍酸洗ライン
ＰＬＧ…パルスジェネレータ

Claims

金属板の形状矯正能力を有する挟圧用ロールであって、表層の軸方向に形成した凹凸が周方向に連続しており、該軸方向に形成した凹凸が、挟圧される金属板の最大板厚の３．０倍以上でかつ最小板厚の３０倍以下の周期をもつと共に、該周期の０．０３倍以上０．２倍以下の深さをもつ凹凸状金属板挟圧用ロールを、凹凸が嵌合するように上下に重ねて少なくとも１スタンド以上配置し、上下一対の該挟圧用ロールの間に金属板を通板して挟圧することを特徴とする、金属板の形状矯正方法。
請求項１に記載の金属板の形状矯正方法で形状矯正を行った後、上下一対のフラットロール間に該金属板を通板して挟圧することを特徴とする、金属板の形状矯正方法。