JP5761071B2 - 高張力鋼板の調質圧延方法、調質圧延設備及び圧延ライン - Google Patents

Description

本発明は、引張り試験における引張り強さが１１００ＭＰａ以上の高張力鋼板（金属ストリップ）を板厚精度と板形状に優れ且つ板破断無く効率的に製造することが可能な調質圧延方法、調質圧延設備及び圧延ラインに関する。

一般にハイテンと呼ばれる高張力（高強度）鋼板等の金属ストリップは、例えばワークロール径が５００ｍｍ前後の圧延スタンドからなる調質圧延機において製造される。従来より求められてきた高強度ハイテンは、引張り試験における引張り強さが９８０ＭＰａ程度のものであったが、近年、自動車メーカー等の需要者からは更なる高強度の鋼板の大量生産・安定供給が求められている。ここで、更なる高強度の鋼板とは、例えば引張り試験における引張り強さが１１７６ＭＰａ以上の金属ストリップを指し、引張り強さが１１７６ＭＰａの材料は１２０キロハイテン、引張り強さが１２７４ＭＰａの材料は１３０キロハイテン、引張り強さが１３７２ＭＰａの材料は１４０キロハイテン、引張り強さが１４７０ＭＰａの材料は１５０キロハイテンと呼ばれる。

一般に、自動車等のための素材としての高張力鋼板はプレス加工によって各種部品に成型されるため、その表面にはダル仕上げが要求される。調質圧延のダルワークロールでの圧延は、被圧延材とロールとの間の摩擦係数が高く、引張り強さが９８０ＭＰａ程度の１００キロハイテンでは圧下率は０．５％程度も取れない状況にある。このため、現状の調質圧延機での形状矯正能力は劣り、調質圧延で十分な形状矯正が行われない場合には、別工程のテンションレベラーで再矯正することにより対応している。このような再矯正は別ラインで行う必要があり、生産性の低下と製造コストの上昇を招いている。

現状の引張り強さが９８０ＭＰａ程度の１００キロハイテンの製造において調質圧延機で十分に矯正ができない理由は、素材（連続焼鈍後）の金属ストリップの形状不良を矯正するための圧下率が調質圧延機の圧延力限界により得られない（即ち、圧延荷重が高い）ためである。ましてや、本発明の対象である引張り強さが１１００ＭＰａ以上の高張力鋼板では、圧下率はほとんど取ることができず、それ故に形状矯正はほとんどできなくなる恐れがある。

そこで、例えば特許文献１には、調質圧延を行うためのワークロールとして超硬ワークロールを用いることで接触弧長を小さくし、圧延荷重を下げる技術が開示されている。また、例えば特許文献２には、接触弧長を小さくし、圧延荷重を下げるために小径のワークロールを用いる調質圧延方法が開示されている。さらに、例えば非特許文献１には、高圧延潤滑性の潤滑油を用いてロールと材料との間の摩擦係数を下げることにより圧延荷重を下げる技術が開示されている。

特開２０００−９４０１１号公報 特開２００２−３４６６０６号広報

日本鉄鋼協会 材料とプロセス 第１６０回秋季講演大会Ｓ１９８ ＣＡＭＰ−ＩＳＩＪ Ｖｏｌ．１２３（２０１０）−１６８

本発明の対象とする金属ストリップは、引張り強さが１１００ＭＰａ以上の高張力の金属ストリップであり、所謂１２０キロ以上のハイテンと呼ばれるものである。前述したように、高張力ストリップは例えば自動車用素材として使用され、プレス加工によって部品に成型されるため、その表面にはダル仕上げ（凹凸仕上げ）が必要とされる。そのため、例えば上記特許文献１に記載のワークロール径が５００ｍｍ前後の調質圧延機において当該ワークロールの外周を超硬にすることでロール扁平を小さくする圧延方法では、超硬ロールの表面の研磨やダル加工が通常のロールに比べ簡単に行えないといった問題があった。加えて、例えば約２０００ｍｍ程度のワークロール胴長に亘って均一な表面を有する超硬を作るのは極めて困難であり、高コストとなってしまうといった問題もあった。

また、上記特許文献２に記載の小径ワークロールを用いた調質圧延方法は、圧延荷重低減には有効な手段であるが、本発明の対象とする高張力鋼板（ハイテン）を広幅（例えば１ｍ以上）で圧延するにはワークロール径（直径）を約３００ｍｍ程度以下にする必要があり、そのためにはワークロールの水平撓みを防止できる構造にする必要があるため調質圧延機を例えばクラスター型の圧延機に変更する必要がある。加えて、小径ワークロールは粗度転写効率が小さいので粗度調整が困難であるといった問題や、同じ圧延長でもロールの転動回数が増大するため摩耗が早くなり、頻繁にワークロールの交換を行わなくてはならず生産性が低下するといった問題があった。

また、上記非特許文献１に記載の潤滑油によってロールと材料との間の摩擦係数を下げ、圧延荷重を低下させる技術は、最大でも約３割程度の圧延荷重の低下が実現されるに過ぎず、さらに材料のスリップを招くので引張り強さが１１００ＭＰａ以上の高張力鋼板（ハイテン）では有効ではない。

上記事情に鑑み、本発明は、引張り試験における引張り強さが１１００ＭＰａ以上の高張力の金属ストリップを板形状に優れ且つ板破断なく、表面粗度が良好な状態で効率的に製造することが可能な調質圧延方法、調質圧延設備及び圧延ラインを提供することを目的とする。

前記の目的を達成するため、本発明によれば、引張り試験における引張り強さが１１００ＭＰａ以上の金属ストリップを調質圧延する調質圧延方法であって、前記調質圧延を行う２スタンドの調質圧延機を備えた調質圧延設備において、前記調質圧延機に備えられるワークロールの径は４００ｍｍ以上であり、当該調質圧延設備のスタンド間張力σを前記金属ストリップの引張り強さσ_ｙで除した値である張力負荷比σ／σ_ｙを０．１２以上０．４８以下の範囲として圧延を行う、調質圧延方法が提供される。

前記調質圧延設備は第１スタンド及び第２スタンドの２つの調質圧延機を備え、前記第１スタンド及び前記第２スタンドに備えられるワークロールの粗度を２μｍＲａ以上５μｍＲａ以下とし、且つ、前記第１スタンド及び前記第２スタンドに備えられるワークロールのＰＰＩを２００以上４００以下とし、前記第２スタンドに備えられるワークロールのＰＰＩを前記第１スタンドに備えられるワークロールのＰＰＩより大きくして圧延を行っても良い。なお、上記ＰＰＩとはインチ当たりの凸数（Ｐｅａｋｓ ｐｅｒ ｉｎｃｈ）を示す値である。

また、上記調質圧延方法において、前記第１スタンドの入側張力及び前記第２スタンドの出側張力はそれぞれ３０ＭＰａ以上１００ＭＰａ以下であっても良い。

また、前記調質圧延設備の上流、又は、前記調質圧延設備とその上流に設けられる連続焼鈍設備との間において前記金属ストリップの両端部を切り取るトリミングを行っても良い。

また、別な観点からの本発明によれば、引張り試験における引張り強さが１１００ＭＰａ以上の金属ストリップを調質圧延する調質圧延設備であって、第１スタンド及び第２スタンドの２つの調質圧延機を備え、前記第１スタンド及び前記第２スタンドに備えられるワークロールの径は４００ｍｍ以上であり、前記第１スタンドと前記第２スタンドとの間のスタンド間張力σを前記金属ストリップの引張り強さσ_ｙで除した値である張力負荷比σ／σ_ｙを０．１２以上０．４８以下の範囲に制御する制御部を有する、調質圧延設備が提供される。

上記調質圧延設備において、前記第１スタンド及び前記第２スタンドに備えられるワークロールの粗度は２μｍＲａ以上５μｍＲａ以下であり、且つ、前記第１スタンド及び前記第２スタンドに備えられるワークロールのＰＰＩは２００以上４００以下であり、前記第２スタンドに備えられるワークロールのＰＰＩは前記第１スタンドに備えられるワークロールのＰＰＩより大きくても良い。

また、上記調質圧延設備において、前記第１スタンドの入側張力及び前記第２スタンドの出側張力はそれぞれ３０ＭＰａ以上１００ＭＰａ以下であっても良い。

また、本発明によれば、上記記載の調質圧延設備を備えた圧延ラインであって、前記調質圧延設備の上流、又は、前記調質圧延設備とその上流に設けられる連続焼鈍設備との間には前記金属ストリップの両端部を切り取るトリミングを行うトリミング装置が設けられている圧延ラインが提供される。

本発明によれば、引張り試験における引張り強さが１１００ＭＰａ以上の高張力の金属ストリップを板形状に優れ且つ板破断なく、表面粗度が良好な状態で効率的に製造することが可能となる。

本発明の実施の形態にかかる調質圧延設備の概略説明図である。 調質圧延機で入側張力を６０ＭＰａとした場合の、張力負荷比と圧延荷重との関係をグラフで示したものである。 調質圧延において第１スタンドのワークロール粗度を１μｍＲａから６μｍＲａまでの範囲内で様々な値に変更し、金属ストリップの板表面の鮮映性（ａ）と耐かじり性（ｂ）について評価を行った結果を示す説明図である。 調質圧延において第１スタンドのワークロールならびに第２スタンドのワークロールのＰＰＩを所定の範囲内（約１００〜５００強）で様々な値に変更し、金属ストリップの板表面におけるメッキの密着性についての評価を行った結果を示す説明図である。 調質圧延設備を備えた圧延ラインの概略説明図である。

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。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図１は本発明の実施の形態にかかる調質圧延設備１の概略説明図である。図１に示すように、調質圧延設備１には金属ストリップＳの圧延方向上流側（図１中左側）から順に第１スタンド３、第２スタンド４の２つの調質圧延機が直列的に備えられている。第１スタンド３、第２スタンド４は例えば６重圧延機であり、それぞれ上下一対のワークロール、中間ロール、バックアップロールから構成されている。具体的には、第１スタンド３は、上ワークロール１０及び下ワークロール１１からなるワークロール対と、上中間ロール１３及び下中間ロール１４からなる中間ロール対と、上バックアップロール１６及び下バックアップロール１７からなるバックアップロール対を備えている。また、第２スタンド４は、上ワークロール２０及び下ワークロール２１からなるワークロール対と、上中間ロール２３及び下中間ロール２４からなる中間ロール対と、上バックアップロール２６及び下バックアップロール２７からなるバックアップロール対を備えている。

ここで、各ワークロール（ワークロール１０、１１、２０、２１）にはスピンドル（図示せず）が連結されており、電動機（図示せず）の稼動によって駆動する構成となっている。また、これらスタンド３、４ではロールチョック及びワークロール対を交換することによって各ワークロールの表面粗度を変化させることが可能となっている。なお、第１スタンド３の上流側には連続焼鈍炉５２（図１には図示せず）が配置されており、焼鈍された金属ストリップＳが第１スタンド３に導入され、また、第２スタンド４の下流には調質圧延された金属ストリップＳを巻き取る巻き取りリール（図１には図示せず）が配置されている。

各ワークロール（上ワークロール１０、２０、下ワークロール１１、２１）のロール径は４００ｍｍ〜６００ｍｍ程度が好ましく、例えば４５０ｍｍが望ましい。これは、高張力鋼板を広幅で圧延するに際しワークロールを小径（例えば４００ｍｍ未満）とすると、ワークロールの水平撓みを防止できる構造にする必要があるといったことや、小径ワークロールは粗度転写効率が小さいので粗度調整が困難であるといった問題があるからである。また小径ワークロールを用いた場合、同じ圧延長でもロールの転動回数が増大するため摩耗が早くなり、頻繁にワークロールの交換を行わなくてはならず生産性が低下するといった問題もあるからである。更に、ワークロールを大径（例えば６００ｍｍ超）とすると、圧延荷重が増大し、これに伴い設備も大きくする必要があるため、設備コストの面で問題があるからである。また、板幅１ｍ以上の高張力鋼板を圧延するため、各ワークロールの胴長は１５００ｍｍ以上が望ましく、例えば２０００ｍｍが好ましい。

また、各中間ロール（中間ロール１３、１４、２３、２４）のロール径は４５０ｍｍ〜６００ｍｍ程度が好ましい。なお、本実施の形態では第１スタンド３、第２スタンド４を６重圧延機として図示・説明しているが、圧延スタンドとして４重圧延機を用いる場合には中間ロールは不要である。

一方、各バックアップロール（上バックアップロール１６、２６、下バックアップロール１７、２７）のロール径は例えば１４５０ｍｍが好ましく、胴長は上述したように板幅１ｍ以上の鋼板を圧延するため、１５００ｍｍ以上が望ましく、例えば２０００ｍｍが好ましい。また、調質圧延設備１における圧延速度は例えば最高速度１０００ｍ／ｍｉｎとすることが好ましい。また、金属ストリップＳとしては、例えば引張り試験における引張り強さが１１００ＭＰａ以上のハイテンと呼ばれる高張力鋼板が例示される。

また、第１スタンド３には、形状制御手段として上下ワークロールチョック（図示せず）を支点として上下ワークロール１０、１１の垂直方向の撓みを制御するためのインクリース及びディスクリースベンダー力を付与することが可能なワークロールベンダー３０が具備されている。同様に、第２スタンド４にもワークロールベンダー３１が具備されている。

一方、第１スタンド３及び第２スタンド４の上バックアップロールチョック（図示せず）の上部には、それぞれ圧延荷重検出装置（ロードセル）３３、３４が設けられており、ワークサイド、ドライブサイドそれぞれの圧延荷重を検出することが可能な構成となっている。また、圧延荷重検出装置３３、３４の上部には電動圧下装置３６、３７がそれぞれ設けられており、金属ストリップＳを圧延する際のパスライン調整が行われる。更に、第１スタンド３及び第２スタンド４の下バックアップロールチョック（図示せず）の下部には、圧延力を付与するための油圧圧下装置３８、３９がそれぞれ設けられている。なお、上記ワークサイド、ドライブサイドとは、各スタンド３、４における金属ストリップＳ幅方向の両側をそれぞれ駆動機等のあるサイド（ドライブサイド）と駆動機等のないサイド（ワークサイド）に分けて呼称しているものである。

また、図１に示すように、第１スタンド３の上流側には、第１スタンド３の入側張力を測定するための測定用ロール４０が設けられ、第２スタンド４の下流側には、第２スタンド４の出側張力を測定するための測定用ロール４１が設けられている。更に、第１スタンド３と第２スタンド４との間には、２つのスタンド間の張力（以下、スタンド間張力σとも呼称する）を測定するためのテンションロール４５が備えられている。

このように、調質圧延中のスタンド間張力σ（スタンド間における金属ストリップＳの張力）は随時測定され、目標とする張力となるように調質圧延設備の速度バランスが好適に制御されるような構成となっている。なお、図示していないが、第１スタンド３、第２スタンド４の入側には潤滑油供給装置が配備されており、圧延時に円滑な圧延を行うための潤滑油が供給されている。

本発明者らは、引張り強さが１１００ＭＰａ以上の高張力の金属ストリップＳの調質圧延において、板形状に優れ且つ板破断なく、表面粗度が良好な状態で製造を行うことが可能な条件について、図１に示した構成の調質圧延設備を用いて鋭意検討を行った。以下にはその検討内容について説明する。なお、本検討では、図１に示した構成の調質圧延設備を用い、引張り強さが１４７０ＭＰａ、板厚１ｍｍ、板幅４００ｍｍの連続焼鈍炉での熱処理後の１５０キロハイテンを材料として実際に調質圧延を行った。また、調質圧延機（第１スタンド３、第２スタンド４）のワークロール径はいずれも４５０ｍｍ、ワークロール表面粗度３．２μｍＲａ（放電加工処理）とし、圧延速度１００ｍ／ｍｉｎ、伸び率０．５％の条件で潤滑油を用いながら調質圧延を行った。この調質圧延設備では、主な圧下を第１スタンド３で行い、第２スタンド４では第１スタンド３で得られた良好な板形状を崩すことなく、例えば圧下率０．０５％程度の小さな圧下率で圧下を行い、少しの形状修正と板表面粗度の調整が行われる。

ここで、本検討における調質圧延機（以下、単に圧延機とも記載する）の入側張力は３０〜１００ＭＰａとすることが好ましい。これは、入側張力を負荷する場合には、調質圧延機入側にブライドルロールなどの張力負荷装置を設ける必要があり、張力レベルが高いと張力負荷装置のモータ容量が非常に大きくなり設備コストや生産コストが増大してしまうといった理由からである。また、別ラインで調質圧延する場合には、既存設備のコイルの巻き取り張力が低いため調質圧延時に例えば巻き戻しリールで高張力を負荷すると巻き締まりによるキズが発生する。このキズの発生を防止するためには、上述したような張力負荷装置を巻き戻りリールと調質圧延機との間に設置する必要があり、やはり設備コストや生産コストが増大してしまう。更には、例えば１５０キロハイテンのような硬質材を大径のワークロールであり且つダルロールであるロールを用いた摩擦係数の高い条件下で圧延する場合には、ロールバイト内に剛体域が発生し、そのため圧延荷重に及ぼす入側張力の影響が非常に小さくなるといった理由も挙げられる。

図２は調質圧延機での圧延において入側張力を６０ＭＰａとして張力負荷比を変化させた場合の、張力負荷比と第１スタンド３の圧延荷重との関係をグラフで示したものである。ここで、張力負荷比とは２つのスタンド（図１の第１スタンド３と第２スタンド４）間の張力σを、調質圧延機入側における材料の引張り強さσ_ｙで除した値σ／σ_ｙである。なお、張力負荷比σ／σ_ｙの変化は圧延機の第１スタンド３と第２スタンド４のロール周速比を変動させることで変化させた。このとき当該出側張力を１００ＭＰａ超とすると、圧延機出側とその下流に位置する巻き取りリールとの間に張力負荷装置が必要となるため装置コストが増大するといった面から実用的ではない。

図２に示すように、張力負荷比σ／σ_ｙを増大していくと、初期に第１スタンド３の圧延荷重は急激に減少し、その後緩やかに減少する。張力負荷比σ／σ_ｙが小さい場合には、ロールバイト入口の弾性域で圧縮応力が作用し第１スタンド３の圧延荷重が非常に高い状態になっている。一般的に調質圧延機（スタンド）の荷重限界は２５ＭＮ程度であり、その荷重限界を超える圧延荷重となってしまう張力負荷比σ／σ_ｙ（即ち、図２に示すように０．１２未満）では好適な調質圧延ができないため、張力負荷比σ／σ_ｙは０．１２以上とすることが望ましい。

また、張力負荷比σ／σ_ｙが大きい場合には、中立点（材料の速度とワークロールの周速が一致する点）が圧延機入側に飛び出し、圧延機入側の材料速度がワークロール速度よりも速い状態（所謂引き抜き圧延）になる。この引き抜き圧延と呼ばれる状態は材料にキズが生じやすく、たとえ圧延機のトルクが負となることによって圧延機に備えられた電動機が発電状態になるとしても、電力回収効率が悪く制御が困難であるため操業として避けることが望ましい。図２に示すように、張力負荷比σ／σ_ｙが０．４８超の場合には上記引き抜き圧延となってしまうことがわかる。従って、好適に調質圧延を行うためには張力負荷比σ／σ_ｙが０．４８以下とすることが望ましい。なお、図２には圧延機の入側張力（第１スタンドの入側張力）を６０ＭＰａとした場合を示したが、入側張力（第１スタンドの入側張力）が３０ＭＰａ〜１００ＭＰａの範囲内の値であれば、図２に示した圧延荷重特性（張力負荷比σ／σ_ｙの好適な数値範囲）は±８％の範囲内で保持されることもわかっている。

一方、本検討における調質圧延機の出側張力（第２スタンドの出側張力）は３０〜１００ＭＰａの範囲で変動させられる。このとき、第１スタンド３及び第２スタンド４（特に第１スタンド３）のワークロール粗度は２μｍＲａ以上５μｍＲａ以下であることが望ましい。以下にその理由を説明する。図３は本検討にかかる調質圧延において第１スタンド３の上下ワークロール（上ワークロール１０及び下ワークロール１１）のロール粗度を１μｍＲａから６μｍＲａまでの範囲内で様々な値に変更し、そのときの金属ストリップＳの板表面の鮮映性（図３ａ）と耐かじり性（図３ｂ）について評価を行った結果を示す説明図である。鮮映性については圧延後の板表面を塗装した後に目視によって評価を行い、耐かじり性については圧延後の板にプレス試験を実施し評価を行った。

図３（ｂ）に示すように、ワークロール粗度が２μｍＲａ未満の場合には、板表面にかじり（キズ）が発生し、製品として不合格（不良）となってしまうことがわかる。これは、ワークロール粗度が小さい（２μｍＲａ未満）場合にはスタンド出側の中立点がロールバイトから飛び出し（即ち、出側の材料速度よりもワークロール速度の方が早い状態）て板がスリップし、そのスリップによって板表面にキズが発生することが原因である。

また、図３（ａ）に示すように、ワークロール粗度が５μｍＲａ超の場合には、板の鮮映性が悪くなり、製品として不合格（不良）となってしまうことがわかる。これは、ワークロール粗度が大きい（５μｍＲａ超）場合には、圧延荷重が許容値（荷重限界）よりも大きくなってしまうことに加え、圧延後の板のＰＰＩが減少し、メッキの密着性や鮮映性が悪くなり、製品として塗装を施すと外観を損ねてしまうことが原因である。

以上図３を参照して説明したように、高張力鋼板の金属ストリップＳを板形状に優れ且つ板破断なく、表面粗度が良好な状態で調質圧延を行うためには、第１スタンド３及び第２スタンド４（特に圧下に大きく寄与する第１スタンド３）のワークロール粗度を２μｍＲａ以上５μｍＲａ以下とすることが望ましい。

また、本検討における調質圧延では、第１スタンド３及び第２スタンド４の上下ワークロールのＰＰＩを２００以上４００以下とし、且つ第２スタンド４の上下ワークロールのＰＰＩを第１スタンド３の上下ワークロールのＰＰＩよりも大きくすることが望ましい。以下にはその理由について図４を参照して説明する。

図４は本検討にかかる調質圧延において第１スタンド３の（上下）ワークロールならびに第２スタンド４の（上下）ワークロールのＰＰＩを所定の範囲内（約１００〜５００強）で様々な値に変更し、そのときの金属ストリップＳの板表面におけるメッキの密着性についての評価を行った結果を示す説明図である。ここで、メッキの密着性についての評価は、板表面をメッキした後に曲げ試験を行い、その断面におけるメッキと金属表層との界面を走査型電子顕微鏡で観察して評価を行った。なお、メッキ層と金属表層との剥離が所定の長さ以上認められた場合を密着性不良とした。

図４に示すように、第１スタンド３及び第２スタンド４のワークロールのＰＰＩが２００以上４００以下であり、且つ第２スタンド４のワークロールのＰＰＩが第１スタンド３のワークロールのＰＰＩよりも大きい範囲内である場合は板表面へのメッキの密着性が良好である。一方、ワークロールのＰＰＩが上記範囲以外である場合板表面へのメッキの密着性が不良となる。なお、板表面の鮮映性についても、第１スタンド３及び第２スタンド４のワークロールのＰＰＩが２００以上４００以下であり、且つ第２スタンド４のワークロールのＰＰＩが第１スタンド３のワークロールのＰＰＩよりも大きい範囲の方が良好である。

第１スタンド３及び第２スタンド４のワークロールのＰＰＩが２００以上４００以下であり、且つ第２スタンド４のワークロールのＰＰＩが第１スタンド３のワークロールのＰＰＩよりも大きい範囲内である場合に密着性が良好となる理由について説明する。各ワークロールのＰＰＩが２００未満である場合には、板表面の微視的凹凸が少なくなり、アンカー効果（表面の凹凸によってメッキ等の密着性が高まる作用）が少なくなってしまうため、上記密着性が悪化してしまう。一方で各ワークロールのＰＰＩが４００超である場合には、メッキの濡れ性が悪くなりメッキ層と金属層との間の合金性が阻害されてしまうため、上記密着性が悪化してしまう。

また、第２スタンド４のワークロールのＰＰＩが第１スタンド３のワークロールのＰＰＩよりも大きい方が好ましいのは、一般的にロールのＰＰＩが大きい方が摩擦係数は高くなり圧延荷重が増大するといった傾向があるため、本発明の対象である高張力鋼板の圧延荷重を下げるためにも圧下率（伸び率）の大きな第１スタンド３のワークロールのＰＰＩを下げることが有利であるからである。加えて、第１スタンド３のワークロールにて多くのＰＰＩを付与しても、第２スタンド４のワークロールのＰＰＩが少ないと、板表面の微視的凹凸が少なくなり密着性が悪化してしまうといった点からも、第２スタンド４のワークロールのＰＰＩを第１スタンド３のワークロールのＰＰＩよりも大きくすることが好ましい。

以上説明したように、本発明者らは、図１に示した構成の調質圧延設備における張力負荷比と圧延荷重との関係（図２参照）に着目し、張力負荷比が所定の範囲内の値である場合に圧延荷重が好適な値となり、金属ストリップＳが板形状に優れ且つ板破断なく、表面粗度が良好な状態で調質圧延されることを知見した。また、図３及び図４を参照して説明したように、高張力鋼板の金属ストリップＳを板形状に優れ且つ板破断なく、表面粗度が良好な状態で調質圧延を行うためには、第１スタンド３及び第２スタンド４のワークロール粗度を２μｍＲａ以上５μｍＲａ以下とすることが望ましい旨や、第１スタンド３及び第２スタンド４のワークロールのＰＰＩを２００以上４００以下とし、且つ第２スタンド４のワークロールのＰＰＩが第１スタンド３のワークロールのＰＰＩよりも大きい範囲とすることが望ましい旨が併せて知見された。

次に、上記知見に基づいた圧延条件でもって実際に調質圧延を行う場合の工程について図５を参照して説明する。図５は本発明の実施の形態にかかる調質圧延設備１を備えた圧延ライン５０の概略説明図である。なお、調質圧延設備１の構成については図１にて説明したので図５では簡略化して図示している。図５に示すように、圧延ライン５０には、上流から順に連続焼鈍炉５２、トリミング装置５８、調質圧延設備１、せん断機６０が設けられている。また、連続焼鈍炉５２とトリミング装置５８との間にはブライドルロール６１が配置されており、圧延ライン５０の最下流（せん断機６０の下流）には、調質圧延された金属ストリップＳを巻き取る巻き取りリール６２が設けられている。

また、連続焼鈍炉５２は予熱帯５２ａ、均熱帯５２ｂ、冷却帯５２ｃから構成されており、調質圧延設備１は上述したように第１スタンド３及び第２スタンド４の２つの調質圧延機が連続して設けられた構成であり、いずれのスタンドも６重圧延機である。なお、これら２スタンドの圧延機はワークロールベンダー、中間ロールシフト、中間ロールベンダー等（図示せず）を備えた一般的な６重圧延機である。

図５に示す圧延ライン５０では、先ず、連続焼鈍炉５２の上流に配置される接合機、ルーパー及び電清装置（いずれも図示せず）において冷間圧延されたコイルが連続的に接合され、表面が清浄化された金属ストリップＳが連続焼鈍炉５２に連続的に供給される。そして、予熱帯５２ａ、均熱帯５２ｂ、冷却帯５２ｃを経て熱処理が施された金属ストリップＳはブライドルロール６１を介してトリミング装置５８に供給される。このトリミング装置５８では金属ストリップＳの幅方向両端部に形状不良（例えば耳割れや耳部のクラック等）が発生している場合に、必要に応じて金属ストリップＳの幅方向両端部を切り取る（所謂トリミング）が行われる。

続いて金属ストリップＳは調質圧延設備１に供給される。この調質圧延設備１では、図１を参照して上記説明した第１スタンド３及び第２スタンド４において金属ストリップＳの圧下・形状矯正を行うと共に粗度の調整が行われる。ここで、本発明者らが得た知見に基づき、この調質圧延設備１での金属ストリップＳの圧下・形状矯正や粗度の調整においては、板形状に優れ且つ板破断なく、表面粗度が良好な状態とするために張力負荷比σ／σ_ｙを０．１２以上０．４８以下とし、また、第１スタンド３及び第２スタンド４のワークロール粗度を２μｍＲａ以上５μｍＲａ以下とし、更に、第１スタンド３及び第２スタンド４の上下ワークロールのＰＰＩを２００以上４００以下とし、且つ第２スタンド４の上下ワークロールのＰＰＩを第１スタンド３の上下ワークロールのＰＰＩよりも大きくすることで好適な調質圧延が実施される。

そして調質圧延された金属ストリップＳはせん断機６０によって製品に合わせた長さにせん断され、巻き取りリール６２によって巻き取られ最終製品コイルとなる。

以上説明した方法によれば、板厚精度・板形状に優れ且つ板破断なく例えば引張り強さ１１００ＭＰａ以上の高張力鋼板である金属ストリップＳの調質圧延が行われる。加えて板の表面粗度が良好な製品を効率的に製造することが可能となる。

また、圧延ラインにトリミング装置５８を設けたことにより、金属ストリップＳに大きな耳割れがある場合に生じてしまうスタンド間での金属ストリップＳの破断を防止することができ、生産性を良好に保つことが可能となる。

以上、本発明の実施の形態の一例を説明したが、本発明は図示の形態に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば上記実施の形態において調質圧延設備を構成する圧延機（圧延スタンド）は２スタンドの６重圧延機である場合を図示して説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、あらゆる構成の圧延スタンドで調質圧延を実施する場合に適用可能である。

本発明者らは、本発明の効果を実証するため、本発明にかかる調質圧延設備・方法によって高張力鋼板の金属ストリップを圧延した。圧延条件を具体的に説明すると、図１に示した構成の調質圧延設備において全てのワークロールの直径を４９０ｍｍ、胴長２０００ｍｍとし、全ての中間ロールの直径を５５０ｍｍ、胴長２０００ｍｍとし、全てのバックアップロールの直径を１３５０ｍｍ、胴長２０００ｍｍとした。また、第１スタンドのワークロール粗度は３．２μｍＲａ、ＰＰＩは２８０とし、第２スタンドのワークロール粗度は３．８μｍＲａ、ＰＰＩは３３０とした。

先ず、比較例（従来技術）として第２スタンドは開放して圧下は行わず、張力負荷比を０．０４として第１スタンドのみで調質圧延を行った。調質圧延を行うのは引張り強さが１４７０ＭＰａの１５０キロハイテンであり、この金属ストリップの板厚は１．００８ｍｍ、板幅は１２４０ｍｍのコイルである。また、圧延速度は６００ｍ／ｍｉｎとした。
このとき、圧延荷重を圧延設備のワークロールと中間ロールとの最大ヘルツ応力限界からくる最大荷重限界である２６ＭＮとしても、ストリップの伸びは得られず、所望とする板形状および表面粗度の製品は得られなかった。

続いて、実施例（本発明技術）として、同じ圧延設備において第２スタンドの圧延荷重を１２ＭＮとし、第１スタンドの伸び率を０．５％、張力負荷比を０．３として調質圧延を行った。
このとき、第１スタンドの圧延荷重を圧延荷重限界以下の２２ＭＮ、第２スタンドの伸びを０％として調質圧延することが可能となり、良好な板形状と目標とする表面粗度を有する金属ストリップＳ製品を得ることが可能であった。

以上説明した比較例と実施例とを比べ、本発明にかかる技術によって高張力鋼板（金属ストリップ）を板形状に優れ、表面粗度が良好となるように効率的に製造できることが実証・確認された。

本発明は、引張り試験における引張り強さが１１００ＭＰａ以上の高張力鋼板（金属ストリップ）を板厚精度と板形状に優れ且つ板破断無く効率的に製造することが可能な調質圧延方法、調質圧延設備及び圧延ラインに適用できる。

１…調質圧延設備
３…第１スタンド
４…第２スタンド
１０、２０…上ワークロール
１１、２１…下ワークロール
１３、２３…上中間ロール
１４、２４…下中間ロール
１６、２６…上バックアップロール
１７、２７…下バックアップロール
３０、３１…ワークロールベンダー
３３、３４…圧延荷重検出装置
３６、３７…電動圧下装置
３８、３９…油圧圧下装置
４０、４１…測定用ロール
４５…テンションロール
５０…圧延ライン
５２…連続焼鈍炉
５８…トリミング装置
６０…せん断機
６１…ブライドルロール
６２…巻き取りリール
Ｓ…金属ストリップ

Claims (8)

1. 引張り試験における引張り強さが１１００ＭＰａ以上の金属ストリップを調質圧延する調質圧延方法であって、
   前記調質圧延を行う２スタンドの調質圧延機を備えた調質圧延設備において、
   前記調質圧延機に備えられるワークロールの径は４００ｍｍ以上であり、
   当該調質圧延設備のスタンド間張力σを前記金属ストリップの引張り強さσ_ｙで除した値である張力負荷比σ／σ_ｙを０．１２以上０．４８以下の範囲として圧延を行う、調質圧延方法。
2. 前記調質圧延設備は第１スタンド及び第２スタンドの２つの調質圧延機を備え、
   前記第１スタンド及び前記第２スタンドに備えられるワークロールの粗度を２μｍＲａ以上５μｍＲａ以下とし、
   且つ、前記第１スタンド及び前記第２スタンドに備えられるワークロールのＰＰＩを２００以上４００以下とし、
   前記第２スタンドに備えられるワークロールのＰＰＩを前記第１スタンドに備えられるワークロールのＰＰＩより大きくして圧延を行う、請求項１に記載の調質圧延方法。
3. 前記第１スタンドの入側張力及び前記第２スタンドの出側張力はそれぞれ３０ＭＰａ以上１００ＭＰａ以下である請求項２に記載の調質圧延方法。
4. 前記調質圧延設備の上流、又は、前記調質圧延設備とその上流に設けられる連続焼鈍設備との間において前記金属ストリップの両端部を切り取るトリミングを行う、請求項１〜３のいずれかに記載の調質圧延方法。
5. 引張り試験における引張り強さが１１００ＭＰａ以上の金属ストリップを調質圧延する調質圧延設備であって、
   第１スタンド及び第２スタンドの２つの調質圧延機を備え、
   前記第１スタンド及び前記第２スタンドに備えられるワークロールの径は４００ｍｍ以上であり、
   前記第１スタンドと前記第２スタンドとの間のスタンド間張力σを前記金属ストリップの引張り強さσ _ｙ で除した値である張力負荷比σ／σ _ｙ を０．１２以上０．４８以下の範囲に制御する制御部を有する、調質圧延設備。
6. 前記第１スタンド及び前記第２スタンドに備えられるワークロールの粗度は２μｍＲａ以上５μｍＲａ以下であり、
   且つ、前記第１スタンド及び前記第２スタンドに備えられるワークロールのＰＰＩは２００以上４００以下であり、
   前記第２スタンドに備えられるワークロールのＰＰＩは前記第１スタンドに備えられるワークロールのＰＰＩより大きい、請求項５に記載の調質圧延設備。
7. 前記第１スタンドの入側張力及び前記第２スタンドの出側張力はそれぞれ３０ＭＰａ以上１００ＭＰａ以下である、請求項５又は６に記載の調質圧延設備。
8. 請求項５〜７のいずれかに記載の調質圧延設備を備えた圧延ラインであって、
   前記調質圧延設備の上流、又は、前記調質圧延設備とその上流に設けられる連続焼鈍設備との間には前記金属ストリップの両端部を切り取るトリミングを行うトリミング装置が設けられている圧延ライン。
   

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