JPH01156425A - 塗装鮮映性及びプレス加工性に優れた冷延鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、塗装鮮映性及びプレス加工性の優れた冷延鋼
板の製造方法に関する。

（従来の技術） 自動車に対するユーザーニーズは年々高級化指向を強め
ている。なかでも自動車の外観については光沢の鮮やか
さ、いわゆる塗装鮮映性がその商品イメージを決定する
重要なファクターとして近年急速に脚光を浴びてきてい
る。

また、家電製品の外板や建築外装材などにおいても、塗
装面の良好な鮮映性は商品価値を一層高めるものである
。また複雑なプレス成形に耐えるために、鋼板に要求さ
れるプレス成形性も益々高度なものになっている。

従来から塗装鮮映性やプレス加工性に強く影Ｕを与える
因子として、鋼板などの圧延製品表面のセミマクロ的な
幾何学的形状、即ち表面粗度が知られている。圧延製品
の表面粗度は多くの場合、圧延ロール表面の粗度を転写
することにより行なわれる。

圧延ロール表面に粗度を付与する方法とじては、特開昭
５１−１０１７７４等に示されるショツトブラスト法に
よるもの、特開昭４９−１７３３１．米国特許第３６１
９８８１号等の放電加工法によるもの、及び特公昭５８
−２５５５７や特公昭６２−１１９２２や特開昭６２−
２２４４０５に示される様な高密度エネルギー線の一種
であるレーザー光照射による方法など種々な方法が知ら
れているが、いずれも以下に示す様な問題点がある。

（発明が解決しようとする問題点） 生産現場で普通に行なわれている現在の粗さ付与方法は
、ショツトブラストによる方法である。

このショツトブラスト法は簡単であり、この加工により
表面硬化してロールの耐摩耗性が上がるなどの利点があ
る反面、面が不規則・不均一に荒れた面となり、粗さの
制御が困難である欠点があり、製品の塗装鮮映性が劣る
。レーザーやエレクトロビーム等の高密度エネルギー線
を照射する方法は、制御性に優れ、ロール表面に極めて
規則性の高い凹凸パターン模様（以下梨地面という）を
付与することが可能である。しかし、ショツトブラスト
法に比して処理装置が高価なこと、規則性が高いために
為に筋模様が目立ち塗装後の美観をそこなうこと、及び
ロール表面の凹凸パターンが比較的短時間の圧延で摩耗
してしまうという欠点を有する。

放電加工法によるものは、ロールに電極を対向させ、ロ
ールを回転させかつ電極をロール軸方向に移動させなが
らロール、電極間に火花放電を生じさせ、この放電エネ
ルギーでロール表面に微細なりレータ群を発生させるも
のである。

この方法では主に、放電加工電流ピーク値、放電パルス
幅、放電体止幅、等を変える事によってロール表面に任
意の粗さを付ける事ができる。この方法で形成されたロ
ール表面の凹凸パターン模様は、レーザー法等の高密度
エネルギー照射によるものよりは若干規則性は劣るが、
ショツトブラスト法によるものよりもはるかに規則性が
高く、しかもロール処理法も比較的簡単な上、凹凸パタ
ーンの耐摩耗性も高いという利点を有する。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、各種の圧延ロール表面の梨地加工法の特徴を
組合せることによって長期にわたり安定して梨地加工面
が転写される、冷延鋼板を製造する方法について種々検
討した結果、 （１）冷延鋼板にあらかじめ所要の粗さを持つ粗面を付
与すること。このために冷間圧延機の最終段ロールを放
電加工によって梨地加工することが、最終製品の品質面
と冷間圧延のロール寿命面から必要であること。

（２）焼鈍後の調質圧延においては、（１）で得られた
冷延鋼板の粗面の一部を圧延して平滑化することが、最
終成品の品質面及びロール加工能率面から有利であるこ
と。このための手段として、調質圧延ロール表面に高密
度エネルギー線を照射し、適度な間隔をおいて規則性の
高い照射痕（加工痕）である凹部を形成し、調質圧延に
おいて凹部に接触する部分の粗面はそのまま保存し、凹
部以外のロール面に接触する部分の粗面は調質圧延の圧
延力で平滑化するという新規な方法を採用することによ
り、所期の目標か達成されることを見出したものである
。

鋼板に転写された梨地面のミクロ的な凹部は、プレス成
形時の潤滑油を保持し、加工を容易ならしめる上で重要
であり、鋼板梨地面の粗さＲａが加工度判定の指標とな
る。

一部プレス加工後の塗装においては、ミクロ的な凹部は
塗料によりて埋められるが、比較的大きな凹凸（以下う
ねりと称する）が存在すると、塗膜形成後においても塗
膜表面のうねりとなって残留する。したがって塗装面に
入射した光は塗装面より多方面に反射され、塗装鮮映性
が減するものと説明される。

以下、うねりを表わす指標としてＷｃａ　、表面粗さに
対応する指標を中心線平均粗さＲｏと略記し、それぞれ
ＪＩＳで規定される方法で測定した値を用いるが、塗装
鮮映性とプレス加工性を満足させるためには、Ｗｃａ値
をたとえば０．６よりも小さく、ｎａ値はたとえば０．
６よりも大きくすることが必要といわれている。

これらの条件を満たす第１の条件は、冷間圧延における
最終スタンドワークロール表面に、放電加工によって中
心線平均粗さＲａ（ロール）３．０〜４５μｍになるよ
うに梨地加工を行う必要がある。

ロールＲａが３．０　Ｈｍ未満であると、鋼板に転写さ
れる凹凸即ち鋼板のＲａ値も小さくなり、鋼板のプレス
加工性が劣化するばかりでなく、圧延時の形状不良や、
焼鈍時に焼付を生じる傾向が強くなり歩留の大巾な低下
をもたらす。

ロールＲａが４．５μｍを超えると焼鈍後に実施するス
キンバス圧延の圧延条件をどのように変更しても、最終
的な鋼板のうねりＷｃａを小さくすることは出来ず最終
製品の鮮映性が劣化する。

従って、冷間圧延の最終スタンドのロール表面の粗度Ｒ
ａを放電加工によって３．０〜４．５μｌに限定するが
、ショツトブラスト法によってＲａをこの範囲に調整し
ても、Ｗｃａを小さい値に保つことはできない。また高
密度エネルギー照射によるロールを冷間圧延に使用する
と、寿命が短かく粗度は安定しない。なお、冷間圧延の
前段のロールＲａは最終的に鋼板のＷｃａやＲａに影晋
する所が少ないので特に限定する必要がなく、圧下配分
等も通常の冷間圧延条件を採用する。鋼板は冷間圧延に
焼鈍を行なうか、こわも通常の箱型焼鈍や連続焼鈍を行
なう。調質圧延で使用するロール表面には高密度エネル
ギー線照射によって特定の寸法を有する照射痕（加工痕
）を規則的に付与する必要がある。

第１図にロール表面の加工痕形状を模式的に示した。

調質圧延前の冷延鋼板の表面は冷間圧延機の最終段の放
電加工ロールから転写された比較的規則度の高い梨地面
を有しているが、この梨地面は調質圧延においてワーク
ロール面に直接接触する部分では、ロールにより圧延さ
れて平滑面となる。

この平滑部分は、鋼板のうねりに関係するＷｃａ値を減
少させ、塗装鮮映性の向上に寄与することになる。

一方、調質圧延ロール上の加工痕の凹部においては、圧
延力が鋼板表面部におよばないため、冷延鋼板の梨地面
が実質的に保存される。この残留梨地面は、調質圧延後
の鋼板のＲａ値を大きくし、良好なプレス加工性を保証
するのである。

本発明における鋼板への梨地転写は、以上の如く、ロー
ルの非加工面と加工部の凹部の双方によって実質的に行
なわれるので、高エネルギー線照射によって必然的に生
成する凹部周辺のリング状突起部の存在は必ずしも必要
ではない。

調質ロールの寿命面からは、むしろリング状突起部は存
在しない方が好ましく、エネルギー線照射条件を調整し
て突起高さを例えば１μｍ以下と可及的に低くするか、
あるいはエネルギー線による加工終了後にロール表面を
研磨し、突起リングを研削削除することもできる。加工
痕の直径は５０〜２５０μｍの間か必要であるが、５０
μｍ未満では主として製品板のＲａを所要の値に保持す
ることが困難となる。一方、２５０μｍを超えるとＷｃ
ａ値、　Ｒａ値共に劣化する傾向がある。加工痕の凹部
深さは２μｍ以上が必要である。２μｍ未満では、冷延
鋼板の梨地面が調質圧延で平滑化される割合が増加し、
製品板のＷｃａは向上するか、Ｒａは小さくなりプレス
加工性が低下する。凹部深さは、所定のＲａ、　Ｗｃａ
値を得るためには、５μｌ程度あれば充分であるが、凹
部周辺の突起リングを生成させない照射条件を採る場合
には、必然的に深くなる場合もあり、上限は２０μｍ深
さとする。

本発明では設備や制御の容易性から、はぼ同寸法の加工
痕を付与することが最も望ましいか、この場合、加工痕
中心間距離Ｐと加工痕直径りとの比Ｐ／Ｄ＝１．８〜３
．５とし、調質圧延における鋼板の実質的な圧延部分と
非圧延部分との面積比を調整し、プレス加工性と塗装鮮
映性の両方の向上を計る必要がある。

Ｐ／Ｄか１．８未満では非圧延部分が増加し、Ｒａ値が
増加するが、Ｗｃａ値も増加し鮮映性が劣化する。逆に
３．５を超えると、圧延部分が過度に増大し、必要な製
品板のＲａ値が得られなくなる。種々の異なる寸法の照
射加工痕を用いて規則的な加工痕を作る場合には、相隣
り合う２ケの加工痕ピッチと直径の平均値との比を１．
８〜３．５の範囲とするが、相隣り合う２ケの加工痕の
直径の差はあまり大きくないことが望ましく、直径の比
の値は４以下が好ましい。

高密度エネルギー線照射で規則的、かつ所定寸法の加工
痕を付与されたワークロールを組み込んだ、単スタンド
又は複数スタンドを有する調質圧延機で調質圧延を行な
う。調質圧延を複数スタンドにて複数回行なう場合には
、少なくとも最終圧延のロールの加工痕を所定の範囲に
調整すれば良く、前段圧延ロールはブライト仕上げでも
良い。

又、調質圧延は、通常の圧下率で行ない、潤滑はドライ
法でもウェット法でも良いが、ドライ法によるものの方
が若干ではあるが、Ｗｃａは小さく安定する。

最終の調質圧延ロールの梨地加工状態は、鋼板のＷｃａ
、Ｒａに特に密接に関係するものであり、圧延経過とと
もに生ずるロールの摩耗を可及的に小さくすることが重
要である。この点からも高密度エネルギー線照射による
熱影響部の割合の少ない本発明にかかわるロール（加工
痕中心間隔が比較的大きい）は有利に作用する。冷延圧
延用ロールの放電加工条件は、厳密に制御することが、
鋼板のＷｃａや１ｌａＯ値を好適な範囲に安定化するた
めに望ましい。

与えるパルス電流のピーク値とパルス巾、及び電圧を精
密に制御するほか、特に重要な事は、ロールと放電電極
との間の極間間隔を可及的に一定に保つことである。極
間間隔は、放電加工中の平均加工電圧または、平均加工
電流を基準値と比較して、その差をサーボバルブのソレ
ノイドに出力し、油圧シリンダーを動かす事により、精
密に制御することができる。

なお、本発明の冷間圧延ロールは、ロール表面を放電加
工により梨地加工を施した後、さらに金屈めつき、例え
ばＣｒめっきを施したものを使用してもよい。

調質圧延ロールの加工はＹＡＧレーザーを用いることが
加工痕の規則性や制御性の面から最も好ましい。ロール
表面の加工方法はロール表面を走査するようにしてパル
スレーザ−光を照射する。このとき必要に応じて少なく
ともロールのレーザー光照射部及びその周辺を水などの
冷媒を用いて冷却することが好ましい。

なお、本発明の調質圧延ロールは、ロール表面を高密度
エネルギー線照射による梨地加工を施した後、さらに金
属めっき、例えばＣｒめっきを施したものを使用しても
よい。

パルスレーザ−の出力は、ロールの材質及び凹凸の高さ
により決められる。またパルス周波数は、高いほど作業
能率が高くなる。パルスレーザ−光によりロール表面を
走査するには、たとえばロールを回転させながらレーザ
ー光照射ヘッドをロール軸方向に送るようにすればよい
。

レーザー発振器は平均出力５０〜２００Ｗで周波数７〜
５０　ＫＨｚのパルスレーザ−光が有利に使用出来る。

また、Ｃ０２等のガスレーザーや電子ビーム等の他の高
密度エネルギー線もＹＡＧレーザーの場合と同様に適用
される。

（作用） 第２図は、冷間圧延ロールの耐用性を比較するために、
ｉ）ショツトブラスト法、ｉｉ）放電加工法、１ｉｉ）
ＹＡＧレーザー加工法を用いて平均粗度Ｒａ＝３，５〜
４．５μ０の梨地面を付与したワークロールを冷間圧延
機の最終段に組込んで冷間圧延を行なった鋼板につき、
それぞれ同一条件で箱焼鈍と調質圧延を行なった後の最
終製品鋼板のＲａ値、　Ｗｃａ値の変化を調べた結果を
示した。調質圧延のロールは、本発明範囲である凹部径
Ｄ＝１００μｍ、ピッチＰ　＝２００　ｕｍ　（Ｐ／Ｄ
　＝　２　）　、深さｈ＝５ｕｍ加工痕をＹへＧレーザ
ー光を照射することにより付与したロールを用い、圧下
率１．０〜１．２ｔの範囲内で湿式スキンバス圧延を行
なった。

ショツトブラスト法によるものは、圧延の初期材料から
、Ｗｃａ値が高いレベルで推移し、塗装鮮映性は不良で
あることがわかる。

ＹＡＧレーザー法によるものは圧延初期段階では、Ｒａ
、　Ｗｃａ値共に所望の値を満足するが、圧延中期から
末期に至る程ロール摩耗が進行し、特にＷｃａ値の劣化
が目立つようになる。

これに対し、放電加工法によるものは、長期にわたって
Ｒａ、　Ｗｃａ値が所定の値に安定し、ロールの耐久性
の面から優れた結果が得られることがわかる。

第３図は冷間圧延を本発明条件内で一定とし、焼鈍した
鋼板について調質圧延におけるロール表面の加工痕の分
布状況の影晋を調べたものである。ＹＡＧレーザー加工
機によって調質圧延ロール表面に直径Ｄ　＝　１００　
ｕｍ、　１５０　ｕｍ、深さほぼ５ｕｍの加工痕を種々
のピッチＰで付与したロールを用い、調質圧延の圧下率
は約１．０＊として得た製品鋼板についてＲａ、　Ｗｃ
ａの値を調べた。

この図から加工痕の分布密度Ｐ／Ｄには、最適な範囲が
存在し、Ｐ／Ｄが小さく加工痕の密度が高い場合には、
Ｗｃａが大きくなり、鮮映性が劣化する傾向が認められ
る。逆に、Ｐ／Ｄが大きくなる程Ｗｃａ値は小さくなる
が、Ｉｌａ値も同時に小となってプレス加工性の面から
望ましくないことが示される。

（実施例） 第１表に主な製造条件と製品板の特性値を本発明材と比
較材とを対比して示した。なお、鋼板は通常の圧延条件
で０．７＋ｎｍに冷延し、６８０℃箱型焼鈍したのち、
１．０＊のスキンパス圧延を行ったものについて、実機
でのプレス加工性を調べた。

塗装鮮映性は、第２表に示す条件で塗装した鋼板につい
て、写像鮮映度肝によるＮ５Ｉ（：値をもって判定した
。この方法は、鋼板表面に矩形光線を入射し、所定の位
置で反射光を捕え、光線の矩形のゆがみ方を指標化した
ものであり、完全な鏡面での値を１００（鮮映性最大）
とし、Ｎ５ＩＣ値が低くなる程鮮映性が低い。

なお、鋼板の特性値は、ロールへの梨地加工直後の圧延
材、及びコイル５本圧延毎の値の合計数点についての平
均値を用いた。

第　　２　　表 冷間圧延の最終圧延を本発明の条件内で放電加工したロ
ールを用いて冷延し、調質圧延ではＹＡＧレーザー加工
機で所要の分布を有する加工痕を付与した本発明材１〜
９は、いずれも鋼板のＲａ、Ｗｃａ、ＮＳＩに値が目標
範囲内の良好な値を示した。また実機におけるプレス加
工性においても、従来材と何ら変わらない作業条件でプ
レス加工が可能であった。

比較材の１０は、冷間圧延ロールにショツトブラスト法
によって所要の梨地加工したものであるが、調質圧延で
本発明条件の好ましい範囲で加工痕を付与したロールを
使用してもＷｃａ値が高く鮮映度Ｎ５ＩＣ値も劣った。

比較材１１〜１２は、冷延ロールは放電ダル加工を行な
ったが、付与する粗度Ｒａか不適当な例であり、Ｒａが
本発明範囲よりも低い比較材１１は製品板のＲａは低い
。比較材１２は、これとは逆に粗度Ｒａが大きすぎる例
であり、その場合製品板のＲａは良好だが、Ｗｃａが劣
化する。

比較材１３〜１５は、調質圧延ロールの加工痕分布の影
響を調べたもので、比較材１３はＰ／Ｄ＝１．Ｏ即ち加
工痕が互いに隣接する場合であり、Ｗｃａ値が目標値よ
りも大きい。比較材１４は逆にＰ／Ｄ　＝４．８と加工
痕間隔が大きすぎる場合であり、Ｗｃａ値は良好だが、
Ｒａ値は低い。比較材Ｉ５は加工痕径が小さく、しかも
密に分布した例であり、Ｗｃａ値が悪い。

比較材１６．１７は冷間圧延ロールにＹへＧレーザーで
所要の加工疵を付与した例で調質圧延ロールは、本発明
条件内の加工痕を付与して調質圧延をしたものである。

比較材１６は冷間圧延の初期に採ったサンプルの特性値
を示したもので各特性値は、良好な値を示すのに対し、
比較材１７．１８は、比較材１６と同じロールを用い冷
間圧延の中期、末期に採ったサンプルの値であり、ロー
ルが摩耗と共にＷｃａ値の劣化が著しいことがわかる。

（発明の効果） 本発明は、比較的使用する設備が簡単な上に、制御性の
高い放電加工法を応用して、冷延ロールに精度の高く、
かつ耐久性のある所定の粗さの梨地加工を行ったロール
を用い、調質圧延ロールには高密度エネルギー線放射に
よって所要の間隔を保ち梨地加工をしたロールを用い圧
延を行った結果、長期間にわたり安定して塗装鮮映性と
プレス加工性の優れた鋼板を製造することが出来、また
ロールへの粗度付与能率も大きいため、工業上の利益が
大きい発明である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によりロール表面への高密度エネルギー
線照射によって加工した加工痕形状を示し、第２図（ａ
）　（ｂ）は冷間圧延ロール寿命と製品板粗度との関係
、第３図（ａ）　（ｂ）は調質圧延におけるロール表面
の加工痕分布状況と製品板粗度との関係を示したもので
ある。 第１　図 第２ （ａ） 第３ ［（２） １．８ 一怖 図 （ｂ） 沖ｒ５′１は延長守 図 （ｂ） ３．５ −陣

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）タンデム冷間圧延機の最終スタンドのワークロー
   ルとして放電加工により中心線平均粗さＲａ＝３．０〜
   ４．５μｍに梨地加工をしたロールを用いて冷間圧延を
   行ない、焼鈍後、調質圧延のワークロールとして高密度
   エネルギー線照射により直径Ｄ＝５０〜２５０μｍ、深
   さｈ＝２〜２０μｍの照射痕を中心間距離Ｐとの関係に
   おいてＰ／Ｄ＝１．８〜３．５のピッチで付与してなる
   梨地加工面を有するロールを用いて調質圧延を行なうこ
   とを特徴とする塗装鮮映性及びプレス加工性に優れた冷
   延鋼板の製造方法。
2. （２）高密度エネルギー線がＹＡＧレーザー光線である
   特許請求の範囲第１項記載の方法。