JP6452212B2 - ストリップを圧延エンボス加工するための方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、第１ワークロールと第２ワークロールとを備え、パスラインを有する圧延ギャップが第１ワークロールと第２ワークロールとの間に画定されるロールスタンドによってストリップを圧延エンボス加工するための方法に関する。本発明は、更に、ストリップを圧延エンボス加工するための、特に、第１ワークロールと第２ワークロールとを備え、パスラインを有する圧延ギャップが第１ワークロールと第２ワークロールとの間に画定されるロールスタンドによって本発明による方法を実施するための、装置に関する。

製造中、圧延されたストリップおよび薄板に最終圧延パス、特に最終冷間圧延パスにおいて、特定の表面構造をもたらすことができる。そのために、少なくとも一方のワークロールに表面構造が画成されているロールスタンドが使用され、この表面構造が圧延パスによってストリップまたは薄板の表面に型押しされる。

この種の表面構造は、特定の形態の更なる加工のためにストリップまたは薄板を準備できる。特に自動車工学においては、しかし他の応用分野、例えば航空機構造または鉄道車両構造、においても、極めて良好な成形挙動を示す、高度な変形を可能にする金属薄板が必要とされている。自動車工学において、一般的な応用分野は、車体および車台の構成要素を含む。更に、目に見える、塗装された構成要素、例えば外側から見える車体パネル、の場合、吹き付け後に表面がスリップラインまたはローピングなどの欠陥によって損なわれないように、材料を成形する必要がある。これが特に重要であるのは、例えば、自動車のエンジンボンネットおよび他の車体構成要素を製造するために使用される金属薄板の場合である。

圧延エンボス加工パス中、ほんの僅かなパス圧下が生じる。圧延エンボス加工パスによって導入された特定の表面構造、換言すると、エンボス圧延によって作製された圧延パターン、を有するストリップの成形挙動は、エンボス加工パスによっても好都合に影響が及ぼされる。例えば、ストリップ、またはストリップから製造された薄板、が更なる加工の過程で成形される場合は、圧延中に導入されたストリップの表面構造は、薄板と成形具との間の摩擦を減らす。特に、この表面構造は、成形中に潤滑剤によってより効果的に薄板が濡らされるように、設計されることが好ましい。この表面は、潤滑剤を保持できる潤滑用ポケットの形態の窪みを複数有し得る。これにより、成形中の摩擦力が更に減り、より高度の変形が可能になる。

ただし、これを実現するには、ストリップの表面構造または圧延パターンの調整が可能である必要がある。圧延中、特にパス圧下が小さい圧延エンボス加工中、特に困難であるのは、両ワークロールの表面構造の一貫して一様な型押しを、特にストリップの両面に対して、保証することである。１つの問題は、ロールスタンドの両ワークロールは摩耗を免れず、したがって連続稼働中、時間の経過に伴い表面構造が変化することである。加えて、両ワークロールの表面構造は、時間の経過に伴い、ストリップからの材料または不純物を拾い上げ、その結果、時間の経過に伴い圧延パターンが変化し得る。他方、ロールスタンドに給送されるストリップは、通常、変動する可能性があり、結果として一様な圧延パターンの実現を困難にする。給送されるストリップは、例えば、厚さ、幅、または曲率などの寸法、またはプロファイル、更には強度、が変動し得るので、圧延パターンも圧延中に変動し得る。

更に、ストリップの両面に一様な表面構造を実現するには、圧延機列内のスタンドの設計および圧延条件に応じて、上面および下面にそれぞれ異なるワークロール、特に表面凹凸がそれぞれ異なるワークロール、の使用が実際に必要になることが多い。これは、ロールスタンドのための対応するワークロールの用意を複雑化する。

したがって、特許文献１においては、製造されるストリップの表面粗さに関して制御可能なロールスタンドが示唆されている。この制御は、ワークロールの曲げ、ひいてはストリップの幅全体にわたる表面構造、を制御できる曲げ設備によって各ワークロールに対して行われる。ただし、ここでの１つの欠点は、曲げ設備を備えた対応するロールスタンドは構造が複雑であり、ひいては経済的でないことである。加えて、表面構造の制御は、ストリップの幅全体にわたってのみ可能である。例えば、両ワークロールの異なる摩耗度または摩擦度を考慮に入れるために、ストリップの上面および下面の表面構造の調整は不可能である。

ストリップを圧延するための装置および方法は、特許文献２にも記載されている。この装置および方法においては、ストリップの上面および下面とそれぞれのワークロールとに、個別に制御可能な複数の吹き付けデバイスによって潤滑剤が供給される。潤滑剤の分配によってストリップの上面および下面の圧延パターンの差を減らすことができる。この装置およびこの方法は、特にプロセス信頼性に関して、改善を要する。

独国特許出願公告第４４ ２４ ６１３（Ｂ４）号 欧州特許出願公開第０ ９０８ ２４８（Ａ２）号

したがって、本発明は、ストリップの上面および下面の表面構造をプロセス信頼性が高い方法で制御でき、従来技術の諸欠点が回避される、圧延のための方法および装置を提供するという技術的課題に基づく。

本発明の第１の技術的教示によると、この技術的課題は、制御ロールが圧延方向においてワークロールの圧延ギャップの上流に配置され、ストリップが制御ロールによってロールスタンドの圧延ギャップ内にパスラインに対して進入角度βで案内され、パスラインに対する制御ロールの位置決めに応じて進入角度βが選択されることによってストリップの表面構造が制御される、ストリップの圧延方法によって解決される。

本発明による方法に使用されるロールスタンドは、第１ワークロールと第２ワークロールとを有する。本方法が実施されるとき、両ワークロールはストリップに接触する。例えば、第１ワークロールはストリップの上面に接触し、第２ワークロールはストリップの下面に接触する。この場合、これらワークロールの少なくとも一方は、構造化された表面を有する。ストリップを両ワークロールの間の圧延ギャップに通すと、ストリップの厚さが圧下され、構造化された表面を有する少なくとも一方のワークロールによって、対応する構造化された圧延パターンがストリップの表面に型押しされる。このロールスタンドによって冷間圧延パスが実施されることが好ましい。このロールスタンドでの圧延中、通常、潤滑剤が使用される。

通常、それぞれの軸線が平行な２つのワークロールが使用される。この場合、両回転軸線は互いに上下に平行であり、両回転軸線に対して垂直に配置された両回転軸線間の接続線と共に、圧延ギャップの出口面を形成する。

圧延対象のストリップの中立面に存在する両ワークロールの出口面に対して直角な表面は、パスラインと称される。この出口面に垂直な圧延ギャップ内にストリップが導入される場合、そのストリップはパスラインに対して進入角度β＝０°を有する。このように、進入角度βは、出口面に直角な表面に対して決定される。出口面に直角な表面に対してストリップ取入れ口が傾斜している場合、進入角度βはゼロに等しくない値を有する。

本発明によると、ストリップは制御ロールによってロールスタンドの圧延ギャップ間に案内される。このため、パスラインに対する制御ロールの位置決めによって進入角度βが変わり、これにより、ストリップに対する表面構造の転写が制御される。制御ロールの位置決めによって進入角度βを変えることは、圧延エンボス加工パスにおけるストリップの表面構造を制御するための単純かつ確実な可能性を表すことが認識されている。ロールスタンドを交換しなくとも、あるいは、ロールスタンドの前に設置された、特に進入角度βを変えるための、他の設備、例えばガイドロール、を適合化させる必要なしに、進入角度βを変えることによって所望の表面構造に関して圧延パスを調整できる。特に、特定の条件下においては、ストリップの一方の面へのエンボス加工にのみ影響を及ぼすことも可能であるので、或る程度の摩耗が生じた際の両ワークロールの交換を省けることが多い。ワークロールが摩耗しても、制御ロールによる進入角度βの調整によって圧延パターンを一様に維持できる。また、圧延セクションを変えるために、曲げ装置のない単純なワークロールを使用できる。特に、両面の表面粗さが同じストリップを製造するために、表面粗さが互いに異なる２つのワークロールを使用できる。また、位置決め可能な制御ロールによって既存の圧延機列をアップグレードでき、ひいては既存の圧延機列の使用範囲を簡単に拡張できる。

制御ロールの位置決め、または進入角度βの変化、の技術的効果は、特に、圧延ギャップへの潤滑剤の供給の制御に基づく。潤滑剤の供給は、以下の３つの寄与によってほぼ決定される。すなわち、
− 潤滑剤を両ワークロールおよび／またはストリップの表面に積極的に結合する表面活性剤による供給、
− ワークロールおよびストリップの表面上のジオメトリ状態、特に表面粗さとその結果としての潤滑用ポケット、による供給、および
− 流体力学的供給、
である。

流体力学的供給は、潤滑剤の供給のために優勢な寄与をなす。これは、それぞれのワークロールの表面とストリップの表面との間の接触角度に依存する。進入角度βを変えることによって、ワークロールの接触角度、ひいては潤滑剤の流体力学的供給、を変えることができる。例えば、両面に一様な圧延パターンを実現するために、および２つのワークロールのそれぞれ異なる表面構造と表面構造のそれぞれ異なる摩耗度とに対応するために、特に、進入角度を変えることによって、ストリップの上面および下面の圧延パターンに影響を及ぼすことができる。

したがって、ストリップの上面および下面への、ひいては更に圧延パターンへの、ロールスタンドにおける潤滑剤の供給は、パスラインに対する制御ロールの対応する位置決めによって直接影響が及ぼされ得る。

第１の実施形態によると、進入角度αは±２αの調整範囲内に設定されることが好ましい。ここで、αは、所与の圧延パスにおけるワークロール（２、４）の噛み込み角度である。
α＝ａｒｃｃｏｓ［１−（Δｈ／Ｄ_Ｗ）］
式中、Δｈは圧延前のストリップの厚さと圧延後のストリップの厚さの単位ｍｍの差であり（パス圧下）、Ｄ_Ｗはワークロール（２、４）の単位ｍｍの直径である。角度βのために相応に制限された調整範囲を使用すると、一方では、関連する角度範囲をカバーし、他方では、この範囲内の角度の超微細な調整の実現を可能にする。

この噛み込み角度αを超える進入角度βでストリップが給送されると、このストリップは、圧延ギャップ内で変形される前に、それぞれのワークロールの表面に既に接線方向に接している。したがって、本発明による方法の好適な一実施形態においては、一方のワークロールの噛み込み角度α＝ａｒｃｃｏｓ［１−（Δｈ／Ｄ_Ｗ）］より大きい進入角度βが選択される。式中、Δｈは、圧延前のストリップの厚さと圧延後のストリップの厚さの単位ｍｍの差であり（パス圧下）、Ｄ_Ｗは、当該ワークロールの単位ｍｍの直径である。特に圧延エンボス加工中、通常、より小さなパス圧下Δｈがもたらされ、その結果、噛み込み角度αが相応に小さくなる。

噛み込み角度αより大きい進入角度βで一方のワークロールが作動される場合は、進入角度βを変えると、圧延パターンはストリップの第１の面においてのみ変化する。その理由は、もう一方の面が噛み込み角度を超える接触角度でワークロールに接触しているからである。すなわち、給送角度βを変えることによって、ストリップの第２の面の圧延パターンを第１の面とは無関係に実際に調整できる。その結果、特にこの設計においては、簡略化された制御によって一様な圧延パターンをストリップの両面にもたらすことができる。ストリップの上面および下面の表面粗さに対して極めて精確に影響を及ぼすことができるように、進入角度βの増分は、０．１°毎、特に好ましくは０．０５°毎、で変えられることが好ましい。

圧延されたストリップの表面凹凸は、特に両ワークロールの表面に依存する。ただし、２つのワークロールの表面粗さはそれぞれ異なることもできる。表面凹凸の性状は、それぞれ異なる特性値によって決定され得る。通常の特性値は、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ ４２８７およびＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ ４２８８による平均粗さ値Ｒ_ａである。この特性値は、以下の方程式によって規定される。

Ｚ（ｘ）は、表面のプロファイル、換言すると、関数Ｚ（ｘ，ｙ）による一次元セクションである。Ｌは、積分区間の長さである。実際には、表面の表面品質を決定するために、表面上のさまざまな位置で一次元プロファイルＺ（ｘ）が直線走査によって測定され、対応する値Ｒ_ａが求められる。

Ｓ_ａの値は、表面の二次元測定、すなわち凹凸Ｚ（ｘ，ｙ）、から導き出される。値Ｓ_ａは、以下の方程式に基づき算出される。式中、Ａは集積面のサイズである。

両ワークロールの表面粗さＲ_ａまたはＳ_ａは、例えば、少なくとも０．１μｍから最大１０．０μｍまで、好ましくは少なくとも０．４μｍから最大４．０μｍまで、特に好ましくは少なくとも０．６μｍから最大３．０μｍまで、の範囲内に含まれ得る。両ワークロールの表面粗さＲ_ａまたはＳ_ａの差は、特に進入角度βに関連して、０．１μｍより大きく、特に０．３μｍより大きく、なり得る。構造化された表面が一方のワークロールにのみ存在することも考えられる。

両ワークロールの表面粗さが互いに異なる場合は、例えば、粗くない方のワークロールとストリップとの間の接触角度が噛み込み角度αを超えるように、ひいてはストリップのこの面が進入角度βの更なる変化に実際に依存しない圧延パターンを受けるように、進入角度βを調整できる。この場合、粗い方のワークロールに接触しているストリップの面の圧延パターンは、進入角度βによって制御可能である。

本発明による方法の別の実施形態においては、少なくとも１つのガイドロールが使用され、ストリップはこのガイドロールを通過してから制御ロールを通過する。１つのガイドロール、またはいくつかのガイドロールから成る構成、の役割は、ストリップを案内し、ストリップにかかる張力を調整することである。この場合、ストリップは、特に、いくつかのガイドロールを通過し、これらガイドロール間で交互に曲げられる。制御ロールと組み合わされると、少なくとも１つのガイドロールは、進入角度βを事前に設定する可能性をもたらす。したがって、制御ロールによって進入角度βの増分を極めて小さい角度で調整できると同時に、制御ロールが十分な牽引力を有することと、ストリップの表面損傷を回避できることとが少なくとも１つのガイドロールによって保証される。

本発明による方法の別の実施形態においては、制御ロールがストリップに接触せず、進入角度βが制御ロールの位置決めによって設定される場合は、進入角度β_Ｂが少なくとも１つのガイドロールによって設定されるように、少なくとも１つのガイドロールが位置決めされる。この場合、進入角度βおよびβ_Ｂ間の差は、少なくとも０．５°、好ましくは１．０°、である。この範囲を限定することなく、より良好な理解のために、以下においては、一例として、ほぼ水平のパスラインを想定する。この場合、マイナスの進入角度βはパスラインより上方の位置からのストリップの進入を表し、プラスの進入角度βはパスラインより下方の位置からのストリップの進入を表す。最初に、制御ロールがストリップに接触することなく進入角度β_Ｂが設定されるように、少なくとも１つのガイドロールが位置決めされる。この例において、制御ロールはストリップの経路より上流に位置付けられる。換言すると、この場合、制御ロールは、ストリップの上面に接触するように、位置決めされる。次に、ガイドロールとロールスタンドとの間に位置付けられた制御ロールによって、進入角度βを設定できる。進入角度βおよびβ_Ｂ間の差が少なくとも０．５°、好ましくは１．０°、であると、制御ロールはストリップと制御ロールとの間の滑りを回避するために十分な牽引力をストリップに対して有する。これにより、制御ロールによって引き起こされるストリップの表面に対する望ましくない摩擦作用または引っ掻き作用が回避される。

本発明による方法の別の実施形態においては、二段式ロールスタンドがロールスタンドとして使用される。二段式ロールスタンドは構造が単純であり、相応に経済的である。制御ロールを二段式ロールスタンドの上流で使用すると、小さい噛み込み角度にも拘らず、ストリップに対する圧延パターンを制御ロールによって十分適切に制御できる。すなわち、より複雑で、保守が厄介で、高価な四段式および六段式ロールスタンドを使用せずに済む。

特に、２つの同じワークロールを有するロールスタンドが使用される。したがって、両ワークロールは直径および長さの点で同一設計にできるが、同じ構造化された表面、例えば同じ粗さを有するプロファイル、を必ずしも有する必要はない。これにより、１種類のワークロールのみを設ければよいので、両ワークロールの交換が容易になる。本発明による方法では、進入角度βを変えることによって、ストリップへのエンボス加工におけるむらを均等化できる。すなわち、上側および下側ロールの表面の作製における品質のばらつきも均等化できる。

本発明による方法の別の実施形態においては、圧延中の制御ロールの位置決めをストリップの表面粗さの測定と組み合わせて進入角度βを調整することによって、ストリップの少なくとも一方の表面の表面粗さが制御される。制御ロールの位置決めによって進入角度βを変えることができるので、圧延動作の進行中に制御ロールを位置決めすることによって、進入角度βひいては圧延パターンに影響を及ぼすことも可能である。特に、圧延中の進入角度βの変化は、更なるプロセスパラメータ、特に測定値、によって決定される。入ってくる、および／または出て行く、ストリップの表面粗さの測定が行われることが好ましい。この測定は、ストリップの上面および下面において行われることがより好ましい。ストリップの表面粗さの変化または所望値からのずれが測定された場合は、進入角度βを変えることによって一様な圧延パターンを再び実現できる。

ロールスタンドと制御ロールとは、直列に配置することも、または先行する冷間および熱間圧延ロールスタンドを有する圧延機列内に配置することもできる。これにより、制御ロールは、圧延機列または先行する複数の圧延パスのプロセスパラメータへの圧延エンボス加工パスの柔軟な適合を可能にする。

本発明による方法の別の実施形態においては、ストリップの厚さの相対変化（圧下度）が１０％未満、好ましくは１〜６％、である圧延エンボス加工パスが実施される。圧下度が小さい結果として、伸びが小さく維持されるため、ロールの表面構造の転写が向上される。同時に、硬化作用を制限できるので、ストリップの機械的特性に好都合に影響を及ぼすことができる。圧延エンボス加工パスは、直径が少なくとも２００ｍｍから最大１２００ｍｍまでのワークロールによって行われることが好ましい。

本発明による方法の別の実施形態においては、制御ロールの位置決めと進入角度βの調整とによって、ストリップの少なくとも一方の表面の表面粗さＲ_ａまたはＳ_ａの範囲を少なくとも０．１μｍから最大１０．０μｍまで、好ましくは少なくとも０．４μｍから最大４．０μｍまで、特に好ましくは少なくとも０．５μｍから最大２．０μｍまで、に設定できる。粗さＲ_ａまたはＳ_ａの上記範囲は、ストリップから製造された金属薄板の成形挙動に有利であることが判明している。同じ粗さを有する構造、すなわちＲ_ａまたはＳ_ａの値がほぼ同一である構造、がストリップの両面に適用されることが好ましい。

ストリップの粗さ値は、特に、圧延中、測定デバイスによって監視可能である。無接触の測定を可能にし、上記の粗さ値に十分な精度をもたらす光学式測定デバイスが使用されることが好ましい。

本発明による方法の別の実施形態においては、少なくとも一方のワークロールがＥＤＴ表面構造またはＥＢＴ表面構造を有する。「放電ダル加工」（ＥＤＴ）によって製造された表面構造は、多数のピークを表面プロファイルにもたらす。「電子ビームダル加工」（ＥＢＴ）では、制御された方法で表面全体に分散された複数の窪みを設けることができる。両方法を用いて製造されたワークロールの表面構造は、エンボス圧延のために極めて適している。更に、「ショットブラストダル加工」（ＳＢＴ）も表面の構造化のために使用できる。更に、構造化されたクロム層またはレーザダル加工された表面も表面構造として考えられる。

本発明による方法の別の実施形態においては、アルミニウムまたはアルミニウム合金から成るストリップが使用される。特に、ＡＡ５０００系またはＡＡ６０００系のアルミニウム合金が使用される。アルミニウム合金の他の好適なタイプは、ＡＡ６０１４、ＡＡ６０１６、ＡＡ６０２２、ＡＡ６１１１、またはＡＡ６０６０、ならびにＡＡ５００５、ＡＡ５００５Ａ、ＡＡ５７５４、またはＡＡ５１８２である。前記各合金は、高い成形要件と高強度とが組み合わされた用途に極めて適している。これら合金から製造されたストリップの成形特性は、本発明による方法によって更に向上され得る。

本発明の第２の教示によると、上記の技術的課題は、ストリップを圧延するための、特に本発明による方法を実施するための、制御ロールが移送方向においてロールスタンドの圧延ギャップの上流に配置され、ストリップのパスラインに対して制御ロールを位置決めするための手段が設けられた、装置によって解決される。

これにより、制御ロールをパスラインに対して位置決めするための手段によって進入角度βを変えることができ、これにより、ストリップへの表面構造のエンボス加工を制御できる。制御ロールを位置決めするための手段によって進入角度βを変えることは、圧延エンボス加工パスにおいてストリップの表面構造を制御するための単純でプロセス信頼性が高い可能性を表す。これにより、ロールスタンドを交換せずに、特に両ワークロールを交換する必要なしに、進入角度βを変えることによって、所望の表面構造の観点から圧延エンボス加工パスを適合化できる。特に、一方のワークロールが摩耗によって損なわれていても、制御ロールによって進入角度βを変えることによって、圧延パターンを一様に維持できる。また、圧延セクションを変えるために、曲げ装置のない単純なワークロールを使用できる。

本発明による装置の１つの実施形態においては、ストリップの移送方向において制御ロールの上流にガイドロールが位置決めされる。制御ロールと組み合わされると、少なくとも１つのガイドロールは、進入角度βを調整するために、ストリップの経路の更なる可能性および可変性をもたらす。

特に、少なくとも１つのガイドロールをパスラインに対して位置決めするための手段が設けられる。これにより、主に、制御ロールを位置決めするための手段によって進入角度βを調整できるので、少なくとも１つのガイドロールの位置決めを所望の進入角度βにほぼ依存せずに行うことができる。

更に、ワークロールを位置決めするための、またはパスラインを変化させるための、手段を設けることができる。これにより、ストリップの経路および進入角度βに関して装置の可変性が更に高まる。

本発明による装置の別の実施形態において、制御ロールを位置決めするための手段は、±１０°の間、±５°の間、±３°の間、または好ましくは最大±２αの間、の進入角度βを可能にする。ストリップの上面および下面の表面粗さに極めて精確に影響を及ぼすことができるように、制御ロールの位置は、進入角度βの０．１°毎で、特に好ましくは０．０５°毎で変化させられることが好ましい。これは、特に、小さな噛み込み角度のみをもたらす二段式ロールスタンドとの組み合わせにおいて、有利であることが証明されている。進入角度βの上記角度範囲±１０°、±５°、または±３°は、ストリップの表面構造に影響を及ぼすために十分な調整範囲を可能にする。角度範囲が±５°、±３°、または±２αに制限される場合は、角度調整のための特に小さな単位を簡単に実現可能である。

本発明による装置の別の実施形態においては、二段式ロールスタンド、特に、同じ直径を有する２つのワークロールを有する二段式ロールスタンド、がロールスタンドとして設けられる。制御ロールを二段式ロールスタンドの上流に設けることは、噛み込み角度が小さい場合でも、主に、制御ロールを調整するための手段によってストリップ上の圧延パターンを制御できることを意味する。より複雑で、保守が厄介で、高価な四段式および六段式ロールスタンドを使用せずに済む。

本発明による装置の別の実施形態においては、ストリップの少なくとも一方の表面の表面粗さを測定するために、少なくとも１つの測定デバイスが設けられる。無接触の測定を可能にし、上記粗さ値に十分な精度をもたらす光学式測定デバイスが使用されることが好ましい。測定デバイスは、特に、圧延エンボス加工パスの圧延パターンを測定するために、ストリップの移送方向においてロールスタンドの後方に配置可能である。

特に、ストリップの少なくとも一方の表面の表面粗さの測定に応じて、制御ロールの位置決め、場合によっては少なくとも１つのガイドロールの位置決め、を制御できる制御手段が少なくとも１つ設けられる。この制御手段は、測定された表面粗さを評価でき、制御ロールを位置決めすることによって進入角度βを変えることができる。これにより、圧延動作中に圧延パターンの監視および制御が可能になる。

本発明による装置の更なる実施形態および利点については、上記の説明、ならびに本発明による方法の従属請求項、ならびに添付の図面を参照されたい。

圧延中のジオメトリの概略図である。 圧延中のジオメトリの概略図である。 本発明による方法および本発明による装置の概略図である。 本発明による方法および本発明による装置の概略図である。 本発明による方法および本発明による装置の概略図である。 本発明による方法および本発明による装置の概略図である。 進入角度に依存する測定された平均粗さ値Ｓ_ａである。 本発明により圧延されたストリップの上面および下面の進入角度に応じた表面凹凸である。

図１ａは、圧延中のジオメトリの第１の概略図を示す。第１（上側）ワークロール２と第２（下側）ワークロール４との間に圧延ギャップが形成され、このギャップを通してパスライン６が与えられる。パスライン６は、ストリップの中立相を通って延び、ロール２および４の両回転軸線の接続面に対して垂直である。ストリップ８が圧延ギャップを通過し、ワークロール２、４によって厚さが圧下されたストリップ８’に変形される。ここで、Δｈは、圧延前のストリップ８の厚さと圧延後のストリップ８’の厚さの単位ｍｍの差である（パス圧下）。

ワークロール２、４は、ストリップに噛み込み角度αで接触する。図１ａに示されているように、噛み込み角度αは、ワークロール２、４の２本の軸線間の接続線と一方の軸線からストリップの表面との接点までの接続線との間の角度である。噛み込み角度は、以下の式によって規定される。
α＝ａｒｃｃｏｓ［１−（Δｈ／Ｄ_Ｗ）］
式中、Ｄ_Ｗは、ワークロール２、４の単位ｍｍの直径である。図１ａに示されている例において、ワークロール２、４の直径Ｄ_Ｗは同じであり、ひいては同じ噛み込み角度αを有する。

図１ａのストリップ８は、パスライン６内をパスライン６に平行に、すなわち進入角度β＝０°で、延びている。したがって、ストリップ８の表面と両ワークロール２、４の表面の接線との間の接触角度は噛み込み角度αに等しい。

図１ｂは、圧延中のジオメトリの第２の概略図を示す。ストリップ８の経路とパスラインとの間に進入角度β≠０°が存在する。これは、図１ｂに、パスライン６とストリップ８の中心線１０との間に描かれている。進入角度β≠０°は、ストリップ８の表面とワークロール２、４の表面の接線との間の接触角度が両面において異なるという効果を有する。図１ｂでは、上側ワークロール２は接触角度α＋βを有し、下側ワークロール４は接触角度α−βを有する。

潤滑剤が使用される場合、圧延ギャップへの潤滑剤の供給は、ストリップ８の表面とのそれぞれのワークロール２、４の表面の接線間の接触角度α＋βまたはα−βに依存する。進入角度βの調整によってワークロール２、４の接触角度、ひいては潤滑剤の流体力学的供給、を変えることができる。特に、進入角度βの調整によってストリップ８’の上面および下面の圧延パターンに影響を及ぼすことができる。

進入角度βが噛み込み角度αを超える場合、ストリップは接線方向にワークロール４に接する。この場合は、進入角度βを更に増やしても、ワークロール４への潤滑剤の供給の著しい変化はもはやもたらされない。

図２ａは、本発明による方法および本発明による装置の第１の概略図を示す。ここでは、ロールスタンドが単にワークロール２、４として簡略化して示されており、ワークロール２、４の少なくとも一方が構造化された表面を有する。パスライン６に対して位置決めを行う手段を有する制御ロール１２がストリップの移送方向においてワークロール２、４の上流に配置されている。少なくとも１つのガイドロール１４がストリップの移送方向において制御ロール１２の上流に設けられている。

図２ａでは、制御ロール１２がストリップ８に接触しないように、制御ロール１２が位置決めされている。したがって、ストリップ８はパスライン６内にパスライン６に平行に延びており、進入角度はβ＝０°である。これは、図１ａに似た状況を表している。この状況においては、ストリップ８の表面とのワークロール２、４の両接触角度は噛み込み角度αに等しい。

これに対して、図２ｂにおいては、制御ロール１２がストリップ８に接触してストリップ８を偏向させ、ひいてはストリップ８とパスライン６との間に進入角度β≠０°を生じさせるように、制御ロール１２が位置決め手段によって位置決めされている。この状況は、図１ｂの状況に値する。

進入角度βを変えることによって、ワークロール２、４の接触角度、ひいては特にそれぞれのワークロール２、４への潤滑剤の流体力学的供給、を変化させることができる。したがって、制御ロール１２を位置決めする手段によって進入角度βを変えることによって、ストリップ８’の上面および下面上の圧延パターンまたは圧延されたストリップ８’の表面構造を制御できる。

図２ｃは、本発明による方法および本発明による装置の別の実施形態を別の概略図で示す。ここでは、少なくとも１つのガイドロール１４をパスライン６に対して位置決めする手段が更に設けられている。

ここでは、この少なくとも１つのガイドロール１４は、制御ロール１２がストリップ８に接触せずに進入角度β_Ｂが設定されるように、位置決めされている。制御ロール１２の位置決めによって、進入角度βが設定される。この場合、進入角度βおよびβ_Ｂ間の差は少なくとも０．５°、好ましくは１．０°、である。

この種のガイドロール１４および制御ロール１２の位置決めにより、制御ロール１２がストリップ８に対して、ストリップ８と制御ロール１２との間の如何なる滑りも回避するために十分な牽引力を有することが保証される。その結果、制御ロール１２によって引き起こされるストリップ８の表面への望ましくない摩擦作用または引っ掻き作用が回避される。

図２ｄは、本発明による方法および本発明による装置の別の実施形態を別の概略図で示す。ここでは、ストリップ８’の少なくとも一方の表面の表面粗さを測定するための測定デバイス１６が設けられている。測定デバイス１６によって圧延パターンを監視できる。測定デバイス１６は、測定値を制御手段１８に伝えることができる。これにより、制御手段１８は、測定デバイス１６からの測定値に基づき、制御ロール１２を位置決めする手段に影響を及ぼす。したがって、圧延中にストリップ８’の表面粗さを制御するために、制御手段１８を使用できる。場合によっては、制御手段１８は、少なくとも１つのガイドロール１４を位置決めする手段も制御できる。

図３は、測定された平均粗さ値Ｓ_ａを一連の試験からの進入角度βに応じて示す。ここでは、厚さ２．４ｍｍの合金タイプＡ６０１６のアルミニウム合金ストリップがロールスタンドにおいて圧延された。この一連の試験中、エンボス加工用ロールスタンドの噛み込み角度αは約１．３°であった。

これらストリップは、制御ロールによって設定されたそれぞれ異なる進入角度βで圧延された。進入角度がβ＞α＝１．３°の場合は、下側ワークロールの噛み込み角度αを超えた。したがって、ストリップの下面の平均粗さ値Ｓ_ａに大きな変動が観察されなかった。むしろ、ストリップの下面は、下側ワークロールの表面に接線方向に接していた。これは、実際に進入角度βに依存せずに一貫した圧延パターンが作製されたことを意味している。ただし、上面については、平均粗さ値Ｓ_ａが進入角度βに驚くほど大きく依存していることが観察された。制御ロールの位置決めによって進入角度βを変えることによって、広範囲の異なる粗さをストリップの上面に実現でき、それぞれの平均粗さ値Ｓ_ａを個々に設定できることが分かった。測定範囲内における進入角度βへの平均粗さ値Ｓ_ａの依存性は、ほぼ直線状である。

図４は、本発明により圧延された複数のストリップの上面および下面の表面凹凸を図３に示されているのと同じ一連の試験からの進入角度βの関数として示す。ここでも、噛み込み角度αを超えているため、進入角度βに伴い下面の凹凸が僅かに変化する一方で、制御ロールによって進入角度βを調整することによって上面の凹凸を極めて効果的に制御できることが分かる。例えば、ストリップの両面に同じ粗さを設定するために、制御ロールを確実な方法で使用できる。

ワークロールの変更、または摩耗、に対応するためにも、制御ロールを使用できる。この一連の試験においては、０．９７°から２．２０°に進入角度βを増やした後で、進入角度β＝１．７４°を再び設定した。図３および図４から分かるように、β＝１．７４°での前の試験と比べ、僅かに変化した凹凸または僅かに変化した粗さが観察された。これは、おそらく材料の付着またはワークロールの汚損に起因し得る。ただし、このような場合、進入角度βを単に再調整することによって一様な圧延パターンを実現できるので、両ワークロールの再調整または交換は必要ない。

Claims (19)

1. ストリップを圧延エンボス加工するための方法であって、
   − 第１ワークロール（２）と第２ワークロール（４）とを備えたロールスタンドを有し、パスラインを有する圧延ギャップが前記第１ワークロール（２）と前記第２ワークロール（４）との間に画成される、
   方法において、
   − 制御ロール（１２）が圧延方向において前記ワークロールの前記圧延ギャップの上流に配置され、
   − ストリップ（８）が前記制御ロール（１２）によって前記パスライン（６）に対して進入角度βで前記ロールスタンドの前記圧延ギャップ内に案内され、
   − ストリップ（８’）への前記ワークロールの表面構造の前記エンボス加工は、前記パスライン（６）に対する前記制御ロール（１２）の位置決めに応じて前記進入角度βを選択することによって制御され、
   − 進入角度βが調整範囲±２α内に設定され、αは所与の圧延パス内のワークロール（２、４）の噛み込み角度であり、
   α＝ａｒｃｃｏｓ［１−（Δｈ／Ｄ_Ｗ）］
   式中、Δｈは、圧延前の前記ストリップの厚さと圧延後の前記ストリップの厚さの単位ｍｍの差であり（パス圧下）、Ｄ_Ｗは前記ワークロール（２、４）の単位ｍｍの直径である、
   ことを特徴とする方法。
2. 少なくとも１つのガイドロール（１４）が使用され、前記ストリップ（８）は前記ガイドロール（１４）を通過してから前記制御ロール（１２）を通過することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. − 前記少なくとも１つのガイドロール（１４）は、前記制御ロール（１２）が前記ストリップ（８）に接触しない場合は、前記少なくとも１つのガイドロール（１４）によって進入角度β_Ｂが設定されるように、位置決めされ、
   − 前記進入角度βおよびβ_Ｂ間の差が少なくとも０．５°になるように、前記制御ロール（１２）の位置決めによって前記進入角度βが設定される、
   ことを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. 二段式ロールスタンドが前記ロールスタンドとして使用されることを特徴とする、請求項１〜３の何れか一項に記載の方法。
5. 前記二段式ロールスタンドは、２つの同じワークロール（２、４）を有する二段式ロールスタンドであることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
6. 前記ストリップ（８’）の少なくとも一方の表面の表面粗さは、圧延中の前記制御ロール（１２）の位置決めを前記ストリップ（８’）の前記表面粗さの測定と組み合わせることによって、制御されることを特徴とする、請求項１〜５の何れか一項に記載の方法。
7. 前記圧延パス中、前記ストリップ（８、８’）の厚さの１０％未満の相対変化（圧下度）が生じることを特徴とする、請求項１〜６の何れか一項に記載の方法。
8. 前記制御ロール（１２）の位置決めによって、少なくとも０．１μｍから最大１０．０μｍまでの表面粗さＲ_ａまたはＳ_ａの範囲が前記ストリップ（８’）の少なくとも一方の表面に設定され得ることを特徴とする、請求項１〜７の何れか一項に記載の方法。
9. 少なくとも一方のワークロール（２、４）がＥＤＴ表面構造、ＥＢＴ表面構造、構造化されたクロム層、またはレーザダル加工された表面を有することを特徴とする、請求項１〜８の何れか一項に記載の方法。
10. アルミニウムまたはアルミニウム合金から成るストリップ（８）が使用されることを特徴とする、請求項１〜９の何れか一項に記載の方法。
11. 前記アルミニウム合金は、ＡＡ５０００系またはＡＡ６０００系のアルミニウム合金であることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
12. ストリップを圧延エンボス加工するための請求項１〜１１の何れか一項に記載の方法を実施するための装置であって、
    − 第１ワークロール（２）と第２ワークロール（４）とを備え、パスライン（６）を有する圧延ギャップが前記第１ワークロール（２）と前記第２ワークロール（４）との間に画成される、ロールスタンドを有する、
    装置において、
    − 制御ロール（１２）が前記ストリップの移送方向において前記ロールスタンドの前記圧延ギャップの上流に配置され、
    − 前記制御ロール（１２）を前記パスライン（６）に対して位置決めする手段が設けられ、
    前記制御ロール（１２）を位置決めする前記手段は、前記進入角度βの調整を±１０°、±５°、または±３°、の範囲内で可能にし、前記制御ロールの位置は、前記進入角度βの増分が０．１°毎で調整される、
    ことを特徴とする装置。
13. 前記制御ロールの位置は、前記進入角度βの増分が０．０５°毎で調整されることを特徴とする、請求項１２に記載の装置。
14. 少なくとも１つのガイドロール（１４）が前記ストリップの移送方向において前記制御ロール（１２）の上流に設けられることを特徴とする、請求項１２または１３に記載の装置。
15. 前記少なくとも１つのガイドロール（１４）を前記パスラインに対して位置決めする手段が設けられることを特徴とする、請求項１４に記載の装置。
16. 二段式ロールスタンドが前記ロールスタンドとして使用されることを特徴とする、請求項１２〜１５の何れか一項に記載の装置。
17. 前記二段式ロールスタンドは、２つの同じワークロール（２、４）を有するロールスタンドであることを特徴とする、請求項１６に記載の装置。
18. 前記ストリップ（８’）の少なくとも一方の表面の表面粗さを測定するための測定デバイスが少なくとも１つ設けられることを特徴とする、請求項１２〜１７の何れか一項に記載の装置。
19. 前記ストリップ（８’）の前記少なくとも一方の表面の前記表面粗さの測定に応じて、前記制御ロール（１２）の前記位置決め、必要に応じて前記少なくとも１つのガイドロール（１４）の前記位置決め、が制御され得る制御手段が少なくとも１つ設けられることを特徴とする、請求項１８に記載の装置。