JP4599855B2 - 冷延鋼板の製造方法及び圧延用ロール表面の調整方法 - Google Patents

Description

本発明は、冷間圧延又は調質圧延を行って冷延鋼板を製造する方法及び圧延用ロール表面の調整方法に関するものである。

冷延鋼板の製造では、鋼板に対して、所定の板厚へ圧延する冷間圧延や、所定の材質にするための調質圧延が行われる。これらの冷間圧延及び調質圧延（以下、まとめて圧延と称する場合がある）においては、ワークロールとして、その表面が適切に調整された圧延用ロールが用いられている。

圧延用ロールの表面は、ブライトと呼ばれる鏡面に仕上げる場合もあるが、ダルと呼ばれる梨地状の凹凸加工が施される場合も多い。このようなダルロールを圧延の最終スタンド又は最終パスのワークロールに用いて圧延をすることによって鋼板表面に凹凸を付与することがなされているが、その理由としては、
（１）製品（冷延鋼板、表面処理鋼板）としてのプレス加工性等の確保、
（２）製品の塗装後鮮映性の確保、
（３）均一な凹凸付与による鋼板表面性状の確保、
（４）次工程（特に連続ライン）での安定通板性の確保、
等があげられる。

また、圧延用ロールのダル加工方法としては、従来よりショットブラスト法が広く用いられてきた。ショットブラスト法は、加工が容易であるが、加工後のロール表面粗さのばらつき大きく、表面粗さの加工調整範囲も小さいという欠点があった。そこで、最近では、均一な表面加工が可能な放電加工やレーザー加工等が用いられることも多くなってきている。このような圧延用ロールの加工方法の違いによって、圧延ロールに付与される表面粗さも異なる。例えば、後述の特許文献１（図４及び図５）には、ショットダル加工、レーザーダル加工、放電ダル加工の各加工法で製造したロールの表面形状について、平均粗さＲａと、ろ波中心平均うねりＷｃａ及びＰＰＩとの関係が示されている。

近年、特に自動車用鋼板に対し、プレス加工性と塗装後鮮映性に対する要求が高まっている。プレス加工性については、プレス金型と鋼板の界面における保油性を確保するために、表面粗さを大きくすることが有効とされており、一方、塗装後鮮映性に対しては、鋼板表面における長い周期の起伏を小さくすることが必要とされている。すなわち、鋼板表面に短いピッチで大きな凹凸を多数付与することが有効であり、同じ平均粗さＲａでも高
ＰＰＩの鋼板が求められている。

このような近年の要求に対しては、前述の特許文献１（図４及び図５）からもわかるように、放電加工による圧延用ダルロールの加工が最も優れている。それゆえ、放電ダル加工が最近特に広く用いられるようになってきており、また、要求される表面粗さの製品仕様によっては、放電加工によりダル加工が施された圧延用ロールでなければ製造できないものもある。
特開２０００−２８２２９１号公報（図４、図５）

しかしながら、本発明者等が放電加工によりダル加工を施した圧延用ロールをワークロールに用いて圧延を行ったところ、圧延用ロール表面の凹凸に異物が付着し、その状態で鋼板を圧延することにより、異物が付着した部分で圧延された鋼板部分には圧延用ロール表面の凹凸が転写されないばかりでなく、場合にはよっては異物の押込みによる凹状の落込み疵が発生し、表面外観を損なう表面欠陥が発生する場合が頻発するようになった。このような表面欠陥は、従来から知られているものではあるが、放電加工により圧延用ロール表面に付与された凹凸は、例えばショットブラスト加工により付与された凹凸と比較して、短いピッチで大きな凹凸であるため、異物が付着しやすく、表面欠陥の発生頻度が大幅に増加したものと推測される。

ここで、圧延用ロールに付着する異物としては、鋼板に付着して圧延機に持ち込まれるもの、圧延による摩耗紛等がある。そして、これらの異物が圧延用ロールに付着することを防止する方法としては、圧延機等を清掃したり、圧延油や調圧液の清浄度を向上させること、或いは圧延用ロールに接するブラシロールを取り付ける等の方法が知られている。また、異物が圧延用ロールへ付着してしまった場合には、圧延を中止して圧延用ロールを清掃したり、圧延用ロールを新しいロールへ組替えたりすることが行われている。

しかしながら、これらの異物付着防止対策を講じることは、設備費やランニングコストがかかるという問題があり、また、放電加工によるダル加工を施した圧延用ロールを用いた場合には、これらの異物付着防止対策では十分な効果が得られなかった。さらに、異物が付着してしまうと、欠陥部分の歩留低下のみならず、圧延を中止することによる能率低下も問題となる。

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、放電ダル加工が施された圧延用ロールをワークロールに用いて圧延を行う場合であっても、表面欠陥を抑制することのできる冷延鋼板の製造方法及び圧延用ロール表面の調整方法を提供することを目的とする。

本発明者等は、放電ダル加工を施した圧延用ロールの中心線平均粗さＲａ及びピークカウントＰＰＩと前記表面欠陥の発生状況との相関について調査を行った。ここで、「中心線平均粗さＲａ」とは、ＪＩＳＢ０６０１に規定されるものであり、「ピークカウントＰＰＩ」とは、ＳＡＥ９１１規格で規定されるように１インチあたりの凹凸のピーク数である。

様々な放電加工条件によりダル加工を施した圧延用ロールを圧延機最終スタンドのワークロールに用いて圧延を行い、前記表面欠陥の発生有無を調査した。図１は、このようにして得られた放電ダル加工圧延用ロールの中心線平均粗さＲａ及びピークカウントＰＰＩと表面欠陥との相関を示した図である。なお、ＰＰＩの測定におけるカウントレベルは±０．６３５μｍである。図１において、○は前記表面欠陥の発生がなかったもの、×は前記表面欠陥が発生したものである。

図１の特性により、圧延用ロールの中心線平均粗さＲａが粗く、ピークカウントＰＰＩが高いほど、表面欠陥が発生しやすいことがわかる。この理由は、中心線平均粗さＲａが粗く、ピークカウントが高いものほど、異物をロール表面にトラップしやすく、また付着した異物がロール表面から取れにくいためと考えられる。また、欠陥発生有無の境界は、
Ｒａ×ＰＰＩ＝６００
但し、Ｒａは中心線平均粗さ（μｍ）、ＰＰＩはピークカウント
で整理することができることがわかった。
さらに、放電ダル加工が施された圧延用ロールの表面を研磨することにより、前記欠陥の発生はさらに抑えられることが明らかとなった。

本発明の冷延鋼板の製造方法及び圧延用ロール表面の調整方法は、このような知見に基づきなされたもので、以下のような特徴を有する。
［１］鋼板の冷間圧延又は調質圧延に用いられる圧延用ロール表面の調整方法であって、
放電加工によりロール表面を加工した後、ロールを回転した状態として、前記ロール表面を研磨フィルムで研磨して次式を満足するように調整することを特徴とする圧延用ロール表面の調整方法。
９４０≦Ｒａ×ＰＰＩ≦１０００
但し、Ｒａは中心線平均粗さ（μｍ）、ＰＰＩはピークカウントである。
［２］上記の［１］の圧延用ロール表面の調整方法により表面が調整された圧延用ロールを用いて、鋼板を冷間圧延又は調質圧延することを特徴とする冷延鋼板の製造方法。

本発明によれば、中心線平均粗さＲａとピークカウントＰＰＩとの関係を上記のように規定したことにより、放電ダル加工を施した圧延用ロールをワークロールに用いて圧延を行う場合であっても、圧延用ロールへの異物付着を防止することができ、表面欠陥を抑制して表面外観の良好な冷延鋼板を製造することができる。

本発明の一実施形態である冷延鋼板の製造方法及び本発明の圧延用ロールの一実施形態について説明する。本実施形態では、熱間圧延された熱延鋼板を、酸洗にて鋼板表面のスケールを除去した後、冷間圧延機により所定の板厚まで冷間圧延を施して冷延鋼板とする。さらに、該冷延鋼板に所定の焼鈍を施した後、調質圧延機により調質圧延を施して、所定の材質へ調整する。なお、ここでいう調質圧延機とは、調質圧延単独ラインであっても、連続焼鈍ラインに設けられた調質圧延機であってもよい。
ここで、冷間圧延機の最終スタンドに用いるワークロールとして、放電加工により所定のダル加工が施された圧延用ロールを用いる。又は、調質圧延に用いるワークロールとして、放電加工により所定のダル加工が施された圧延用ロールを用いる。なお、冷間圧延と調質圧延の両方に、上記圧延用ロールを用いてもよい。

本実施形態の放電加工により所定のダル加工が施された圧延用ロールは、放電加工条件を適切に制御することにより、圧延用ロール表面に異物が付着して表面欠陥を発生させないように、その表面形態が調整されている。すなわち、通常、圧延用ロールに放電加工を施す場合には、図１にも示したように、中心線平均粗さＲａが約１〜８μｍ、ピークカウントＰＰＩが約５０〜４００程度となるようなロール表面形態が得られる。このような中心線平均粗さＲａが粗く、ピークカウントＰＰＩが高い圧延用ロールを用いて圧延を行うと、前記表面欠陥が発生しやすくなる。そこで、加工後のロール表面の中心線平均粗さＲａ及びピークカウントＰＰＩが下記（１）式を満足するように、放電加工条件を制御する。
Ｒａ×ＰＰＩ≦６００ …（１）
但し、Ｒａは中心線平均粗さ（μｍ）、ＰＰＩはピークカウント

例えば製品仕様として中心線平均粗さＲａが規定されている場合には、同じ中心線平均粗さＲａでも、（１）式を満足するようにＰＰＩが低くなるように調整して、放電加工条件を制御する。また、中心線平均粗さＲａ及びピークカウントＰＰＩの両方が製品仕様で決められている場合には、その仕様の範囲内で（１）式を満足するように、放電加工条件を制御する。

ここで、放電加工条件の制御は、例えば電極材質の変更、電極の極性変更、電流ピーク値の変更、電流パルス幅の変更、放電回路の変更をすることにより行うことができる。
また、本発明者等の検討によれば、上記（１）式を超える場合であっても、放電加工後にロール表面を研磨することにより、ロール表面への異物付着を抑制し、表面欠陥の発生を低減することができることがわかった。これは、ロール表面を研磨することにより、放電加工により形成されたロール表面の凹凸のうち、鋭利な凸部を磨耗させることによって、異物をトラップするする作用を低減することができるためと考えられる。

表１は、放電加工後にロール表面を研磨した場合としない場合について、ロール表面の中心線平均粗さＲａ及びピークカウントＰＰＩに対し、表面欠陥の発生有無を調査したものである。ここで、ロール表面研磨無しについては放電加工後、ロール表面研磨有りについては放電加工後に表面研磨した後の中心線平均粗さＲａとピークカウントＰＰＩの値を示している。

このように、放電加工後のロール表面が上記（１）式を満足しない場合であっても、Ｒａ×ＰＰＩの値によっては、後にロール表面を研磨することにより表面欠陥の発生を抑制できることがわかる。したがって、放電加工条件を制御して加工した後、中心線平均粗さＲａ及びピークカウントＰＰＩが下記（２）式を満足するようにロール表面に研磨を施してもよい。
Ｒａ×ＰＰＩ≦１０００ …（２）
但し、Ｒａは中心線平均粗さ（μｍ）、ＰＰＩはピークカウントである。

例えば、製品仕様として中心線平均粗さＲａ及びピークカウントＰＰＩの両方が製品仕様で決められており、その仕様が上記（１）式を超える場合には、放電加工条件を制御し、放電加工後にロール表面を中心線平均粗さＲａ及びピークカウントＰＰＩが上記（２）を満足するように研磨すればよい。このようにすることにより、異物付着及び表面欠陥発生を抑制することのできる中心線平均粗さＲａ及びピークカウントＰＰＩの調整可能範囲が広がる。

ここで、ロール表面の研磨方法については、特に限定されるものではないが、研磨により変化するロール表面の中心線平均粗さＲａやピークカウントＰＰＩが、ロール表面全体でほぼ一定になるように、均一な研磨を再現性をもって行うことができる方法が好ましい。例えば、放電加工後の圧延用ロールを圧延機に組み入れた後、鋼板の圧延前に上下の圧延用ロールを接触させて回転させること、いわゆるロール空転を行ってもよい。但し、この方法は、上下の圧延用ロール間に板がある状態では行うことが出来ず、また、ドライ調圧を行う乾式の調質圧延機の場合には、ロール空転時に発生した摩耗紛をロール表面から除去することができない。したがって、グラインダーにおけるロール研削作業と同様にロールを回転させた状態として、ロール表面を研磨フィルムで磨く研磨装置を使用することが好ましい。研磨フィルムは砥粒を結合剤にて固定されたもので、一定のフィルム送り速度とフィルム押付圧、及びロール軸方法のトラバースを備えている場合には、研磨によるロール表面の中心線平均粗さＲａやピークカウントＰＰＩの変化量がほぼ一定となる。

以上説明した圧延用ロールをワークロールに用いて、冷間圧延又は調質圧延を行うことにより、圧延用ロール表面に異物が付着することを抑制し、表面欠陥のない表面外観の良好な冷延鋼板を製造することができる。なお、本発明でいう冷延鋼板は、冷延鋼板として製品出荷されるものに限定されるものではなく、冷間圧延又は調質圧延後に鋼板表面にめっき処理を施すめっき鋼板の原板をも含むものである。

表２に示す条件により、本発明の冷延鋼板の製造方法を実施した。No.１〜４は、冷間圧延機の最終スタンドのワークロールに本発明の圧延用ロールを用いた場合である。No.１，２の条件は、５スタンドからなり最終スタンドが４段式の冷間圧延機を有するラインａにおいて、材質規格がＳＰＣＣ相当の酸洗済みの鋼板を、板厚０．８〜２．０ｍｍへ冷間圧延した場合である。No.３，４の条件は、４スタンドからなり最終スタンドが６段式の冷間圧延機を有するラインｂにおいて、材質規格がＳＰＣＣ〜ＳＰＣＥ相当の酸洗済みの鋼板を、板厚０．５〜１．２ｍｍへ冷間圧延した場合である。

No.５〜１６は、調質圧延機のワークロールに本発明の圧延用ロールを用いた場合である。なお、放電加工後にロール表面を研磨した場合には、研磨後の中心線平均粗さＲａ（μｍ）及びピークカウントＰＰＩを示している。No.５，６の条件は、１スタンドからなる４段式の調質圧延機を有するラインｃにおいて、材質規格がＳＰＣＤ〜ＳＰＣＥ相当の板厚０．６〜１．０ｍｍの焼鈍済みの鋼板を調質圧延した場合である。No.７〜１２の条件は、１スタンドからなる４段式の調質圧延機を有するラインｄにおいて、材質規格がＳＰＣＣ〜ＳＰＣＥ相当及び１／８硬質材相当の板厚０．６〜１．６ｍｍの焼鈍済みの鋼板を調質圧延した場合である。No.１３〜１６の条件は、２スタンドからなる４段式の調質圧延機を有するラインｅにおいて、最終スタンドのワークロールに本発明の圧延用ロールを用い、材質規格がＳＰＣＣ相当及び１／８硬質材、１／４硬質材相当の板厚０．２〜０．５ｍｍの焼鈍済みの鋼板を調質圧延した場合である。

以上の結果からわかるように、冷間圧延と調質圧延とを問わず、放電加工後の圧延用ロールの表面が前記（１）式を満たす場合には前記表面欠陥は発生せず、また、放電加工後の圧延用ロールの表面を研磨した条件においては、前記（２）式を満たす場合には前記表面欠陥は発生しないことが確認できた。

放電ダル加工圧延用ロールの中心線平均粗さＲａ及びピークカウントＰＰＩと表面欠陥との相関を示した図。

Claims (2)

1. 鋼板の冷間圧延又は調質圧延に用いられる圧延用ロール表面の調整方法であって、
   放電加工によりロール表面を加工した後、ロールを回転した状態として、前記ロール表面を研磨フィルムで研磨して次式を満足するように調整することを特徴とする圧延用ロール表面の調整方法。
   ９４０≦Ｒａ×ＰＰＩ≦１０００
   但し、Ｒａは中心線平均粗さ（μｍ）、ＰＰＩはピークカウントである。
2. 請求項１の圧延用ロール表面の調整方法により表面が調整された圧延用ロールを用いて、鋼板を冷間圧延又は調質圧延することを特徴とする冷延鋼板の製造方法。

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