JPH01215404A - 圧延機シリンダ表面の刻印方法 - 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、圧延機シリンダの表面に等方性かつ耐久性の
凹凸を与える目的で、該表面に刻印を付ける方法に関す
る。

（従来の技術） 圧延機シリンダの凹凸は、そのシリンダで圧延される金
属薄板の凹凸を大幅に決定することが知られている。

このシリンダの凹凸は多数の微小な谷部と山頂部から構
成され、金属板表面にそれぞれ山頂部及び谷部の模様を
刻む。この凹凸の寸法及び分布の規則性は、特に金属薄
板の型打ちや被覆に影響を与える。

断続的エネルギー輻射を用いて圧延機シリンダ表面に多
数の微小口（ｍ　１ｃｒｏｃｒａ　ｔｅｒｅ　）を形成
する方法は、特にベルギー特許ＢＥ−Ａ−８７０，６０
９号により既に知られている。この微小口は、削久性を
高めるレリーフ状のふくれ輪縁（ｂｏｕｒｒｅｌｅｔ、
）で収り囲まれている。従って、このようなシリンダで
圧延された金属板は、その表面に、シリンダのふくれ輪
縁により刻まれた谷部並びに微小口に対応する盆地部を
多数有する。

エネルギー輻射とは、前記のレリーフを形成し得る全て
の輻射を意味し、特にレーザ束のような光束又は電子線
束を意味する。

考えを一定の対象に据えるため、以下の説明では特にレ
ーザ束を引用する０本発明が、この型のエネルギー輻射
に限定されぬことは云うまでもない。

前記の方法では、圧延機のシリンダをその長軸の囲りに
回転させ、穴をあけた回転円板で連続レーザ束を細断し
て得られた一連のレーザ照射によりその表面に刻印を打
つのである。レーザ束はシリンダー長に沿って移動し、
従ってその照射域がシリンダ表面にラセン状の軌跡を描
く。

このような微小口の形成機構は、現在では周知である。

シリンダ表面上の照射域では、各レーザ照射により金属
の一定容積が加熱され、この容積内部のシリンダーの金
属は溶融して小滴となる。

加熱される金属の容積並びに溶融金属の容積は、レーザ
照射のエネルギー及び持続時間に依存する。

このレーザ照射の作用は、−ａに前記照射域にジェット
ガス流を差向けることにより強化される。

温度が局部的にひどく上昇すると、金属の燃焼により照
射域上部にプラズマが形成される。このプラズマは溶融
金属に圧力を及ぼし、この圧力はジェットガスの機械的
効果と組み合わされて加熱域の周辺に向けて放射状に溶
融金属を押し出すのである。このように加熱域の外側に
押し出された溶融金属は、ふくれ輪縁を形成して急速に
固化する。

溶融金属の押出にしより穿たれた穴が微小口なのである
。

このふくれ輪縁と微小口との組がシリンダ表面の凹凸を
定め、閏ってこのシリンダで圧延される金属板の凹凸を
も定める。従って、ふくれ輪縁の寿命は、シリンダの寿
命及び生産される金属板の凹凸恒久性の条件となるだけ
でなく、その結果として金属板の性質の規則性とくに塗
料適性や対牽擦抵抗についての争件ともなる。

ふくれ輪縁の寿命は、そのシリンダ表面に対する付着性
に大幅に依存する。この付着性は溶接操作の結果であり
、もし溶融金属の小滴がレーザ照射により加熱された域
より遠く離れて押し出されたならば、形成されるふくれ
輪縁は、温度が局部的に低すぎるシリンダ表面には正し
く付着されず、シリンダ表面とふくれ輪縁の間の界面に
割目が生じ、圧延時の力を受けてふくれ輪縁は急速に剥
がれるであろう。これで圧延された金属板の品質は劣化
し、シリンダ再調整のため圧延を中断する必要が生ずる
。それにより圧延機の生産性は深刻な影響を受ける。

（発明が解決しようとする問題） 本発明は、付着性を有し従って寿命が実質的に向上した
ふくれ輪縁を有する微小口を形成することにより、前記
諸欠点の改善を可能とする圧延機シリンダ表面の刻印方
法を提案するものである。

出願人は、研究の過程で、ふくれ輪縁の付着性が微小口
の形態の関数としてその割合をかなり変え得ることを実
際に確認した。その点に関し、シリンダ周辺に沿って延
びた微小口が、有利な結果をもたらすことは明らかであ
る。

（課題を解決するための手段〉 圧延機シリンダをその長軸の周りに回転させ、かつ、断
続的エネルギー輻射を用いて該シリンダ表面に多数の微
小口を形成し、各微小口がふくれ輪縁を生ずるような本
発明の圧延機シリンダ表面の刻印方法は、シリンダ周辺
に沿って測定した微小口の寸法りと、シリンダ長軸に対
して平行に測定した微小口の寸法１との比Ｌ／ｌを１以
上にすることを特徴とする。

微小口の所望方向における延長は、本願ではＬ／ρ比で
構成される形体因子で表わされる。この点に関しては、
寸法りとでは前記のエネルギー輻射とくにレーザーの照
射により融解した金属の容積で測定することを明確にし
ておくのが適当である。

この容積は、ふくれ輪縁の固化後に残る穴の容積より大
である。簡単のため、この寸法り及びρを以後それぞれ
微小口の長さ及び幅と称する。

本発明方法の一特徴に従い、Ｌ／β比を５未満の値にす
る。

本発明では、Ｌ／β比は常に１．１乃至２．５の範囲に
含まれることが好ましい。

ふくれ輪縁を引離すのに必要な力で表わしたふくれ輪縁
の付着性は、Ｌ／で比が１を超えると増大することが認
められる。この増大は、ＬｌＩＩ比が１゜１を超えた際
に実際上有利になる。しかしながら、この付着性の増大
は無限に続くわけでなく、Ｌｕ１ｌ比が約２，５を超え
るとふく九輪縁は変形し始め、Ｌ／β比が５に達すると
許容できなくなる。

微小口の所望方向への延長は、一般にシリンダ表面上の
エネルギー照射の作用時間を円形口に導く照射時間より
も長くする各種方法により実現することができる。

本発明が目指す方法のタイプでは、刻印すべきシリンダ
をその長軸の周りに一定速度で回転させて、一方では適
当な手段により連続輻射を細断して断続的エネルギー輻
射を得る。レーザ束の場合には、穴をあけた回転円板に
用いて細断する。この技法では円板内に穿たれた開口部
の周辺方向の幅並びにシリンダと細断円板（ｄ　ｉ　ｓ
　ｑ　ｕ　ｅ　ｈ　ａ　ｃ　ｂ　ｅ　ｒ　）の回転速度
は、一般に出来るだけ円形に近い微小口を形成するよう
に互いに調節される。

本発明が奨める微小口の延長は、シリンダの回転速度を
一定に維持しながら、細断円板の回転速度を減らすか又
は細断円板開口部の周辺方向幅を増大して行なうことが
できる。細断円板の回転速度や幾何学的特徴を変えずに
シリンダの回転速度を増大させてもよい。前記の変更を
多数組合わせることも可能である。

細断円板の回転速度の変更は、特に容易である。

しかしながら、相隣る二個の微小口の間隔も増大し、シ
リンダ周辺方向での微小口の密度は減少する。このよう
な変更は、場合によっては、シリンダの凹凸並びにその
シリンダで圧延された金属板の凹凸に好ましからぬ影響
を及ぼすことがある。

細断円板開口部の拡大は、微小口の密度を減らさずにそ
の延長を可能とする。この操作は、微小口をつめるもの
であり、換言すれば相隣る二個の微小口の出現を隔てる
距離を変えずに、相隣る二個の微小口間の距離を減らす
のである。

本発明方法のその他の特徴及び利点は、以下で行なうレ
ーザ束を用いた場合の本発明方法各実施態様に関する説
明から明らかとなるであろう。

第１図は、断続的レーザ束を用いる圧延機シリンダの刻
印方法の原理を示す図である。

第２図はｍ凹円板の回転速度を減らして得られる微小口
の配置を示す図である。

第３図は、細断円板の開口部を拡大して得られる微小口
の配置を示す図である。

これらの図面では、同−若しくは類似の要素たとえば微
小口間の距離や微小口の寸法は、同一記号で示す。

第１図は、断続的レーザ束を用いて圧延機シリンダに刻
印する方法の原理を示す従来技術装置の概要を表わすも
のである。

適当なエミッタ３３から出る連続レーザ束３２は、穴を
あけた円板３５での細断により断続的にされる。

断続的レーザ束３６．３７を刻印ヘッド４２に伝達し、
該ヘッドが尖頭（ｐｏｉｎｔｅ）４３間に支持された圧
延機シリンダ４０の表面にそのレーザ束を向ける。送り
ねじ４５を介して刻印へ・１ド４２をシリンダ４０に沿
って移動する。細断円板３５．シリンダ４０及び送りね
じ４５を、その種々の運動をうまく同期させる分配機構
−を介してモータ４６で回転させる。

３５のような通常の細断円板では、開口部の幅は相隣る
二個の開口部を隔てる距離に等しい、このような場合に
は、第１ａ図に示すように規則正しく配置された実質的
に円形の微小口で構成された凹凸が得られる。第１ａ図
は、通常の刻印後のシリンダ４０表面の１ラージユ（ｐ
ｌａｇｅ　）を拡大した図である。

第２図は、細断円板の相異なる四速度に関して、相隣る
二個の微小口のシリンダ周辺方向での配置を示した図で
ある。この四速度Ｖ、、Ｖ２、Ｖ。

及びＶ４はそれぞれ２５００，２２００，１９００．及
び１６００Ｔｒ／分に相当する。このような速度の変更
は、微小口を拡大する延伸だけでなく、微小口間の間隔
も拡げる。インチ当りの微小口数で表わした周辺方向の
微小口密度ＫＬはかなり減少する。微小口の幅は全ての
場合１２０μｍである。下記の第１表に、前記の各速度
で形成された微小口の長さ（Ｌ）、間隔（ｄ）、密度（
ＫＬ）及び（Ｌ／β）比の値をまとめた。

第」−宍一 実験番号　　Ｖ　　　Ｌ　　　Ｌ／１ｄ　　　ＫＬｔｒ
／分　μｍ　　　　μｍ　個 １　　２５００　　１７０　１．４２　　１１３　９０
２　　２２００　　１９０　１．５８　　１２６　８０
３　　１９００　　２２０　１．８３　　１４５　７０
４　　１６００　　２５０　２．０８　　１６９　６０
第３図は１ａ断円板開口部の拡大の影響を示す図である
。この場合、開口部の拡大は、相隣る二開ロ部間の間隔
を減らしてなされ、開口部数を変えないですむ。

下記の第２表は、微小口の長さし及びＬｌＩＩ比に及ぼ
す間隔ｅの変化の影響を示すものである。幅ｇは全ての
場合１２０μｍである。

！λ」！ 実験番号　　ｅ　　　　Ｌ　　　　ｄ　　　　Ｌ／ＩＩ
ｍＩＩＩ　　　　　　　　μ　ｍ　　　　　　μ　ｍｌ
　　　　　　　１．３３　　　１７０　　　　１１３　
　　　１．４２２　　　　　１．１０　　　１９０　　
　　９３　　　　　１．５８３　　　　　０．８６　　
　２１０　　　　　？３　　　　　１．７５４　　　　
　０．６３　　　２３０　　　　５３　　　　　１．９
２間間隔を減らすと、微小口がつまってその延長を補償
し、微小口の密度を一定（この場合は９０）に保つこと
が確認される。このように微小口の密度が一定であるこ
とは、シリンダー凹凸の規則性にとって好ましいことで
ある。

ふくれ輪縁の付着性に及ぼす微小口の延長形態の影響を
示すため、出力８０（Ｅのレーザを用い、かつ、流量Ｌ
２１１／分の酸素ジェット流の存在下での各種操作によ
りシリンダに刻印を付けた。微小口を延ばすため、細断
円板の回転速度を変え、それが微小口の長さ方向の密度
ＫＬを変えた。これに対し、横方向すなわちシリンダ長
軸に平行な方向の密度にｄは一定のままにした。

前に定めた微小口の長さＬ以外に、ふくれ輪縁の高さＨ
／ｌ及び幅１１ｍ並びにふくれ輪縁形成後の微小口の深
さＰｃ及びβＣも測定した。

最終的にふくれ輪縁の凹凸度Ｒａ並びに付着性を測定し
た。この付着性の測定には、ベルギー特許ＢＥ−Ａ−０
８７００３７２号の願書に記載の方法を用いた。

得られた結果を以下の第３表にまとめる。

１［灸 実験番号　にｄ　　　　Ｋｔ　　　Ｌ　　　Ｈａ　　　
Ｌａμｍ　　　８膳　　　μｍ　　　μｍ ａ　　　　９０　　　１１０　１２０　２９　　１３２
ｂ９θ　　　９０　　１７０　２８　　１２１ｃ　　　
　９０　　　５０　　２７０　３１　　１３７実験番号
　Ｐｃ　　　　（！ｃ　　Ｒａ　　’　　Ｌ／（！ｃ　
　Ｆμｍ　　　μｍ　　、ｃｚｍ　　　　　　Ｎａ　　
　　２２　　　１１５　２．６　１．＋）４’　　２．
Ｏｂ　　　　２３　　　１２０　２．４　１．４２　　
２．３ｃ　　　　２１　　　１１６　２．２　２．３３
　　２．にの結果は、ふくれ輪縁の寸法や微小口の寸法
は阿等の変化も受けないことを示している。凹凸度−Ｒ
ａは、細断円板の回転速度が減少するとき微小口の密度
（ＫＬ）が低下するので減少する。しかしながら、この
凹凸度の変化はふくれ輪縁の付着性には何等の影響も与
えない。

微小口の長さしが大きくなるとＬ／β比が増大し、この
結果ニュートンで表わした引離し力Ｆすなわちふくれ輪
縁の付着性はかなり増大する。　ふくれ輪縁は実際には
変化しないので、付着性のこの改善は、ふくれ輪縁がシ
リンダ表面の加熱域上に形成されたことに基くのである
。すなわち、この効果は微小口が長くなるほど著るしく
なる。

しかしながら、この微小口は無限に延長できるわけでは
ない。Ｌ／ｉｌ比が約５になると、ふくれ輪縁の溶融金
属の一部が逆流して微小口を部分的に埋めるからである
。その結果、ふくれ輪縁は不規則に変形する。

本発明は、より耐久性に富む凹凸を有する前記方法で得
られたシリンダはもとより、そのようなシリンダで圧延
された金属板、すなわちより規則正しい表面特性とくに
凹凸度を有する金属板にも及ぶものである。

本発明がこれまで説明・図示した実施例に限定されるも
のでないことは勿論である０本発明内で種々の変更・変
法は可能であり、特に使用するエネルギー輻射の型によ
り微小口を延長する方法には種々の変法があり得るので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、断続的レーザ束を用いる圧延機シリンダの刻
印方法の原理を示す図である。 第２図は、細断円板の回転速度を減らして得られる微小
口の配置を示す図である。 第３図は、ＨＪＶ！Ｒ円板の開口部を拡大して得られる
微小口の配置を示す図である。 （外４名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、シリンダをその長軸の周囲に回転させ、かつ、断続
   的エネルギー輻射を用いて該シリンダの表面に多数の微
   小口を形成し、各微小口がふくれ輪縁を生ずるような圧
   延機シリンダ表面の刻印方法であって、シリンダ周辺に
   沿つて測定した微小口の寸法Ｌとシリンダ長軸に対して
   平行に測定した微小口の寸法ｌとの比Ｌ／ｌを１以上に
   することを特徴とする圧延機シリンダ表面の刻印方法。 ２、Ｌ／ｌ比を５未満にすることを特徴とする請求項１
   記載の方法。 ３、Ｌ／ｌ比が１．１乃至２．５の範囲に含まれること
   を特徴とする請求項１又２に記載の方法。 ４、前記のエネルギー輻射がレーザ束であることを特徴
   とする請求項１乃至３のいずれかに記載の方法。 ５、穴をあけた装置を連続レーザ束内で回転させること
   により断続的レーザ束を形成する方法であって、穴をあ
   けた前記回転装置の速度を変えることにより前記Ｌ／ｌ
   比を調整することを特徴とする請求項４記載の方法。 ６、穴をあけた装置を連続レーザ束内で回転させること
   により断続的レーザ束を形成する方法であって、穴をあ
   けた前記回転装置の開口部の一以上の寸法を変えること
   により前記Ｌ／ｌ比を調整することを特徴とする請求項
   ４又は５に記載の方法。 ７、圧延機シリンダの回転速度を変えることにより前記
   Ｌ／ｌ比を調整することを特徴とする請求項１乃至６の
   いずれかに記載の方法。 ８、断続的エネルギー輻射により形成され、かつ、Ｌ／
   ｌ比１乃至５、好ましくは１．１乃至２．５の微小口で
   構成される表面刻印を有する圧延機のシリンダ。 ９、請求項８記載の表面刻印を有する一以上のシリンダ
   で冷間圧延された鋼板。