JP4980119B2 - 調質圧延時の圧延安定性を高めた鋼板の冷間圧延方法、冷間圧延設備、及びその方法に使用する冷延鋼板 - Google Patents

Description

本発明は、鋼板をタンデム冷間圧延あるいはリバース冷間圧延の後に焼鈍を経て調質圧延する際、湿式調質圧延時の圧延安定性を高めるための方法、その方法に使用する圧延設備及び冷延鋼板に関するものである。

後工程でめっきが施されるブリキなどの缶用鋼板は、表面美麗性、溶接性、加工性を高めるために、表面に微小な凹凸を有するダルロールによって一定の粗度を付与されている。
また、缶用鋼板は、調質圧延工程において圧下率範囲を制御することで、硬度、伸び、引張り強さなどの材質の異なる鋼板に造り分けることが行われており、その際、乾式調質圧延に比べて圧下率が大きく取れる湿式調質圧延が用いられることがある。

湿式調質圧延は、圧延液を使用して圧延するため、通称ＨＲＴ圧延と呼ばれる圧下率約４％以上の範囲の圧延が可能となるが、湿式調質圧延にダルロールを用いた場合、ダル山の影響でロールバイトへの圧延液の取り込みが多くなって潤滑過多になるという現象と、ダル山による摩擦係数アップという潤滑過多とは正反対の現象を一度に制御できないために、「ある圧延力に対してひとつの圧下率が決まらない」というジャンピング現象を引き起こし易いという問題があった。このため、圧下率５％未満では安定して圧延することが困難であった。

そのような問題に対応するため、従来では、湿式調質圧延にスクラッチロール（ブライトロール）を使用して安定的な圧下率を確保しているが、鋼板表面に平坦部が多くなるため、乾式調質圧延材の表面に比べて光沢度が高くなり、低表面光沢度が求められる飲料缶用ブリキ鋼板には不向きであるという欠点を持っている。

これに対し、特許文献１などに、湿式調質圧延に低表面粗度のダルロールを用いることで、ジャンピングを起こさないで光沢度が高いという問題を解決することが開示されているが、ダルロール表面の磨耗による粗度劣化にともない、鋼板表面の色調が変化するため、ストリップ長手方向の光沢を安定して出すことができないという問題があった。

特開平６−３２８１０３号公報 特開２００４−１０２１号公報 特開昭６３−１００１３号公報 特開２００６−１６７７８２号公報

以上のような状況において、本発明らは、調質圧延前の鋼板に所定形状の突起を複数個所定のピッチで形成しておけば、湿式調質圧延にスクラッチロールを使用しても、その突起の形状、パターンを調質圧延後も引き継ぐことができ、かつ、上述のようにスクラッチロールの使用により、湿式調質圧延時の圧延安定性も高まるのではないかと考え、タンデム冷間圧延後段でのダルロールの使用について検討した。

従来、タンデム冷間圧延後段でダルロールを用いて圧延することは、例えば、特許文献２や特許文献３によって知られていた。
しかし、それぞれの文献においてダルロールを用いる目的は、特許文献２では、鋼板表面の鮮映性と加工性の向上のためであり、また、特許文献３では、連続焼鈍における蛇行防止などの通板安定性のためであり、湿式調質圧延における上述の問題解決のための方法については示されていなかった。

また、タンデム冷間圧延のすべてのスタンドでダルロールを使用することも特許文献４で知られているが、この文献でダルロールを用いる目的は、ロールと鋼板間の摩擦係数を適切な範囲に維持するためであり、また、すべてのスタンドでダルロールを使用すると転写パターンがランダムに重畳し、所定のパターンが得られないなどの問題がある。

そこで、本発明は、表面に所定形状の穴が複数個所定のピッチで形成された圧延ロールを使用することにより、湿式調質圧延におけるジャンピングの問題を解消して、幅広い圧延率で調質圧延を可能として、材質や表面状態の異なる缶用鋼板を造り分けることを可能とする冷間圧延方法とその設備あるいは、その方法で得られた鋼板とその鋼板を使用する調質圧延方法を提供することを課題としてなされたものである。

上記の課題を解決するための本発明の要旨は次のとおりである。
（１）タンデム冷間圧延あるいはリバース冷間圧延の後、湿式調質圧延される鋼板の圧延方法において、タンデム冷間圧延の最終スタンドまたはリバース冷間圧延の最終パスの圧延を、ロール表面に、直径が６０〜２５０μｍで深さが２．０〜２５０μｍであり、穴の周囲の盛り上がり部の高さが５μｍ以下である微細な穴が、ピッチ８０〜１５００μｍで複数配列された圧延ロールを用いて行うことにより、その後の湿式調質圧延時の圧延安定性を高めたことを特徴とする鋼板の冷間圧延方法。
（２）タンデム冷間圧延の最終スタンドまたはリバース冷間圧延の最終パスの圧下率を１．０〜４０％とすることを特徴とする前記（１）に記載の冷間圧延方法。

（３）タンデム冷間圧延の最終スタンドまたはリバース冷間圧延の最終パスにおける冷間圧延によって、表面に、直径６０〜２５０μｍで高さ２．０〜９５μｍの突起が、ピッチ８０〜１５００μｍで複数形成されていることを特徴とする湿式調質圧延用冷延鋼板。

（４）前記（３）に記載の冷延鋼板を圧下率２．５〜１０％で湿式調質圧延することを特徴とする調質圧延方法。

（５）タンデム冷間圧延あるいはリバース冷間圧延の後、湿式調質圧延される鋼板の圧延設備において、タンデム冷間圧延の最終スタンドまたはリバース冷間圧延の最終パスにおける圧延ロールが、ロール表面に、直径が６０〜２５０μｍで深さが２．０〜２５０μｍであり、穴の周囲の盛り上がり部の高さが５μｍ以下である微細な穴が、ピッチ８０〜１５００μｍで複数配列されたものであることを特徴とする冷間圧延設備。

本発明によれば、湿式調質圧延におけるジャンピングの問題を解消して、圧延安定性を高めることができるので、幅広い圧延率で調質圧延して、硬度、伸び、引張り強さなどの材質の異なる缶用めっき鋼板を造り分けることができるとともに、あらかじめ調質圧延前の鋼板に所定形状の突起が複数個、所定のピッチで形成されているので、調質圧延にスクラッチロールを使用しても、種々の表面状態の鋼板を造り分けることができる。また、所定形状の加工穴が複数個、所定のピッチで形成された圧延ロールを使用するので、ロール表面が磨耗しても、鋼板上に安定的に突起を形成でき、この結果、調質圧延後に安定した光沢の鋼板を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態を説明する。
本発明者らは、冷間圧延で形成した所定形状の突起が多数所定のピッチで配列する粗面を調質圧延後も引き継ぐことができ、前記課題を達成できる圧延ロールの表面形状について検討した。

その結果、タンデム冷間圧延の最終ロールスタンドまたはリバース冷間圧延の最終パスの圧延に、所定形状の加工穴が複数個、規則的に配列するように加工された圧延ロールを使用して鋼板を圧延すれば、その後の調質圧延を湿式調質圧延としても、圧延安定性を高められ、かつ、鋼板に形成された粗面を調質圧延後も持ち越すことができることを見出した。
ここで、加工穴が複数個、規則的に配列するように加工された圧延ロールは、特許文献３に記載されているような、ロール表面にレーザービームなどの高エネルギービームを照射するダル加工によって、表面に加工穴を規則的に形成させたロールをいう。

タンデム冷間圧延の最終ロールスタンドまたはリバース冷間圧延の最終パスを、加工穴が規則的に配列するようにレーザダル加工された圧延ロール（すなわち、ダルロール）を用いて冷間圧延すると、ロールの表面の多数の加工穴によって形成されるダル目を鋼板表面に転写する時に、鋼板表面の加工穴の無い部分はそのまま平坦部として残るため、その鋼板を調質圧延しても、圧延後の鋼板表面プロフィールの変化を少なくすることができる。

これに対し、ショットブラスト加工や放電加工などの手段によりダル加工されたロールの表面は、平坦部のほとんどない不規則な凹凸を有する粗面の状態であり、そのようなロールにより形成された鋼板上の凹部は、次の調質圧延においてつぶれやすく、鋼板粗度を調質圧延後にそのまま引き継ぐことができない。

図１に、タンデム冷間圧延の最終ロールスタンドまたはリバース冷間圧延の最終パスに使用される圧延ロールの表面の一部を、また、図２にその表面の断面の一部を、それぞれ模式的に示す。
圧延ロール１の表面に規則的に配列される加工穴２は、穴の直径（穴径）３が６０〜２５０μｍの範囲で、穴深さ４が２．０〜２５０μｍの範囲であり、穴ピッチ（加工穴の中心間距離）５が８０〜１５００μｍの範囲で配列されている必要がある。また、穴の加工の際に、穴の周囲に盛り上がり部６が形成される場合があるが、その場合は、その高さ７を５μｍ以下とする。

穴径をそのように定めたのは、６０μｍ未満では、穴径が小さすぎて十分な効果を得ることができないためであり、２５０μｍを超えると、加工穴の鋼板への転写跡が肉眼でも明確に識別でき、外観上不適合となるためである。なお、穴は円形であることが好ましが、円形でない場合は、長径と短径の平均値を穴の直径とする。
加工穴の深さをそのように定めたのは、２．０μｍ未満であると鋼板の突起高さが２．０μｍ未満になってしまい、調質圧延の際の摩擦係数を確保することができなくて、圧延が安定せず、他方、２５０μｍを超えるとロール表面の疲労強度が低下し、ロール表面の欠損事故が発生しやすくなるためである。

また、加工穴のピッチ（中心間距離）をそのように定めたのは、１５００μｍ以上では、穴の数が少なすぎて十分な効果を得ることができないためであり、８０μｍ未満では、加工精度から鋼板表面にモアレ模様が発生し外観上不適格品となる確率が高くなるためである。なお、穴のピッチは、ロールの円周方向と幅方向が同じであることが望ましいが、上記範囲であれば、必ずしも同じである必要はない。また、穴の面積比率としては、０．１９〜７８．５％になるようにするのが望ましい。

穴の周囲の盛り上がり部の高さ８を５μｍ以下とするのは、５μｍを超えると、冷間圧延の際に盛り上がり部によって形成された模様が、調質圧延後も鋼板表面に残ってしまい、外観上好ましくないためである。

タンデム冷間圧延の最終スタンドまたはリバース冷間圧延の最終パスに、以上説明したダルロールを用いて圧延することによりロールの加工穴によるダル目が鋼板の表面に転写され、鋼板の全表面に突起部のある粗面が形成される。そのようにするためには圧下率は１．０〜４０％とするのがよい。１．０％未満では、鋼板に十分な大きさの突起を作ることができず、４０％を超えると鋼板形状が悪くなってしまう。

以上説明した圧延ロールを用いてタンデム冷間圧延の最終スタンドまたはリバース冷間圧延の最終パスの圧延を行うことにより、図３に示すように、表面に突起が所定のピッチで形成された鋼板が得られる。
鋼板８の突起９の直径とピッチは、ロールの加工穴の直径とピッチと同じで、直径１０は６０〜２５０μｍ、ピッチは８０〜１５００μｍである。また、鋼板の突起の高さ１１は２．０〜９５μｍである。
鋼板の突起の高さをこのような範囲としたのは、２．０μｍ未満では調質圧延での摩擦係数を上げることができず、圧延安定化の効果を享受できないためであり、他方、９５μｍを超えると調質圧延後に模様が残ってしまい、外観上好ましくないためである。

このように突起が形成された鋼板を、次の湿式調質圧延でスクラッチロールを用いて圧延すれば、湿式調質圧延におけるジャンピングの問題を解消して、２．５〜１０％の幅広い圧下率で安定して調質圧延できるので、硬度などの材質の異なる種々の缶用鋼板を造り分けることができる。

また、調質圧延前に鋼板に上記のようなダル目が形成されているので、調質圧延にスクラッチロールを使用しても、ダル目がつぶれることなく調質圧延できるから、タンデム冷間圧延の最終ロールスタンドあるいはリバース冷間圧延の最終パスに用いる圧延ロールの表面の加工穴の形状やピッチを調整することで、種々の表面状態の鋼板を造り分けることができる。また、加工穴が規則的に配列するようにダル加工された圧延ロールを使用するので、ロール表面が磨耗しても、加工穴が十分な深さを有しておればロールの表面形状がそのまま保持されるから、鋼板上に安定的にダル目を形成することができ、この結果、調質圧延後に安定した光沢の鋼板を得ることができる。

以下、本発明の実施例を説明するが、実施例で採用した条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するための条件例であり、本発明は、この条件例に限定されるものではなく、本発明を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。

通常の方法で作成した缶用熱延鋼板を、タンデム冷間圧延し、連続焼鈍後湿式調質圧延した。タンデム冷間圧延の最終スタンドで、穴径１００μｍ、穴深さ５０μｍで盛り上がり部の高さは５μｍ以下の加工穴が、ピッチ５００μｍ（面積率３．１４％）で規則的に配列するようにダル加工されたレーザダルロールを使用し、鋼板の両面に平坦な頂部を有する突起部が規則的に形成された粗面を形成した。
湿式調質圧延は、２スタンドの圧延機を用いて、第１スタンドではスクラッチのロールを用い、第２スタンドではブライトのロールを用い、３．８％の圧下率で行った。
その結果、ジャンピングの発生なく、硬度６０を有し、Ｒａ０．３８μｍの表面粗度を有する鋼板が得られた。

また、タンデム冷間圧延の最終スタンドで、ダルロールを使用しないで圧延した場合についても、同様に湿式調質圧延を行った。
その結果、レーザダルロールを使用しないで場合は、ジャンピングが４．５％の圧下率で発生した。

実施例１において、タンデム冷間圧延の最終スタンドで使用するレーザダルロールの加工穴の穴径、穴深さ及び穴ピッチ（盛り上がり部の高さはいずれも５μｍ以下）、最終スタンドの圧延条件、湿式調質圧延の圧下率を変化させて冷延鋼板を得た。
得られた結果を表１、２に示す。表１、２より、本発明に従った実施例は、種々の表面状態の鋼板がジャンピングの発生がなく得られることがわかる。これに対し、比較例では、ジャンピングが発生する場合や、好ましい表面状態の鋼板が得られない場合があることがわかる。

表面に微細な穴が複数個形成された圧延ロールの一部を模式的に示す図である。 ロール表面に形成された穴を示す断面図である。 図１、２に示すロールにより圧延された鋼板の断面図である。

符号の説明

１ 圧延ロール
２ 加工穴
３ 穴の直径（穴径）
４ 穴の深さ
５ 穴のピッチ
６ 盛り上がり部
７ 盛り上がり部の高さ
８ 鋼板
９ 鋼板に形成された突起
１０ 突起の直径
１１ 突起の高さ

Claims (5)

1. タンデム冷間圧延あるいはリバース冷間圧延の後、湿式調質圧延される鋼板の冷間圧延方法において、
   タンデム冷間圧延の最終スタンドまたはリバース冷間圧延の最終パスの圧延を、ロール表面に、直径が６０〜２５０μｍで深さが２．０〜２５０μｍであり、穴の周囲の盛り上がり部の高さが５μｍ以下である微細な穴が、ピッチ８０〜１５００μｍで複数配列された圧延ロールを用いて行うことにより、その後の湿式調質圧延時の圧延安定性を高めたことを特徴とする鋼板の冷間圧延方法。
2. タンデム冷間圧延の最終スタンドまたはリバース冷間圧延の最終パスの圧下率を１．０〜４０％とすることを特徴とする請求項１に記載の鋼板の冷間圧延方法。
3. タンデム冷間圧延の最終スタンドまたはリバース冷間圧延の最終パスにおける冷間圧延によって、表面に、直径６０〜２５０μｍで高さ２．０〜９５μｍの突起が、ピッチ８０〜１５００μｍで複数形成されていることを特徴とする湿式調質圧延用冷延鋼板。
4. 請求項３に記載の冷延鋼板を圧下率２．５〜１０％で湿式調質圧延することを特徴とする調質圧延方法。
5. タンデム冷間圧延あるいはリバース冷間圧延の後、湿式調質圧延される鋼板の冷間圧延設備において、
   タンデム冷間圧延の最終スタンドまたはリバース冷間圧延の最終パスにおける圧延ロールが、ロール表面に、直径が６０〜２５０μｍで深さが２．０〜２５０μｍであり、穴の周囲の盛り上がり部の高さが５μｍ以下である微細な穴が、ピッチ８０〜１５００μｍで複数配列されたものであることを特徴とする冷間圧延設備。

Images