JPH0382791A - 冷間圧延用表面ダルロールとその製造方法並びに鮮映性に優れた冷延鋼板とその冷間圧延方法 - 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、表面に所定の粗度を付与した冷間圧延用ロー
ルおよびその製造方法並びにそのロールを用いて鋼板を
冷間圧延する方法に関するものであり、特に自動車のボ
ディや家庭電気製品の外装などに用いられる加工用冷延
鋼板を製造する方法、特にそのための冷間圧延（特に調
質圧延）用ロールおよびその製造方法に係るものである
。

（従来の技術） 一般に、加工用冷間圧延鋼板は、プレス加工し易くする
ために、表面をダル仕上げする。即ち、プレス加工時、
鋼板表面に形成された凹凸に、加工用潤滑油が貯留され
、金型と鋼板の摩擦を少なくシ、かつ焼き付けを防止す
る作用をするからである。このため、鋼板を最終的に調
整する調質圧延において、表面にショツトブラスト、放
電あるいはレーザなとでダル加工したワークロールを使
用し、鋼板表面に粗さを転写している。

一方、自動車ボディや家電製品などの外装鋼板は、塗装
仕上げをして美観を付与するが、この際、塗装面の乱反
射によって美観を損なわれないようにすること、即ち、
所謂鮮映性に優れていることが要求される。この鮮映性
は、鋼板表面の粗度の形態が大いに影響するといわれて
おり、また、塗装が薄くなるほどその度合いが大きくな
る。そこで近時鋼板表面についての改善が試みられるよ
うになった。

塗装後の鮮映性は、鋼板表面が平坦な鏡面仕上げされて
いれば問題ないが、前述のとおり、プレス成型性のため
には粗面（ダル）にしなければならない。それゆえ凹凸
を少なくし、平坦部の割合が多くなるようにレーザでロ
ール表面を加工し、これによって得た鋼板の塗装後の鮮
映性を高めることが特開昭６２−２３０４０２号公報、
同８３μｍ、３２７０２号公報などに開示されている。

即ち、これらの公報には、レーザ等の高密度エネルギー
源を用いて、リング状の盛り上がり部を有するクレータ
状の凹部を、ロール表面に所定間隔に形成し、平坦部の
多いミクロ構造としたロールで、鋼板を調質圧延するこ
とによって前記目的が達成する旨が記述されている。

他方、ワークロールは、長時間の使用に絶えることが必
要であり、そのために、ロール表面に硬質クロムめっき
を行なう方法が開発されつつあり、例えば特開昭８１−
２０２７０８号公報には、ロール表面の粗度とめっきの
厚さを規定し、長寿命をうろことが開示されている。そ
して、このようなロール長寿命化の方法は、最近の技術
の方向である。

ところで、前述したような、表面にレーザ等を投射して
クレータ周辺にリング状盛り上がり部を形成したダルロ
ールにおいて、これに硬質クロムめっきを行なって圧延
をすると、リング状盛り上がり部よりめっき剥離が生ず
ることがあり、ロールの長寿命化が計れないことがある
。即ち、クレータ周囲のリング状盛り上がり部は、パル
スレーザビームがロール母材を溶融しこれが堆積して形
成されるため、この溶融金属の堆積で焼き戻されて軟化
を起こす。これが原因になってめっきが剥離するという
問題が生じる。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、上記したような従来のロールに見られる表面
性状を改良し、適正な表面粗度を付与して塗装鮮映性の
優れた鋼板を製造すると共に、これに適し、且つ、長寿
命圧延が可能な冷間圧延用および調質圧延用（以下冷間
圧延用と略称する）ワークロールを提供することを目的
とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は、冷間圧延用ワークロール表面に、レーザ投射
を行なって、適正な粗度を付与する技術を利用するが、
前述のように、レーザ投射によって堆積するロール母材
に盛り上がり部を造ることす＜、ロール表面肌をわずか
（はぼ５坤以下の深さ）に削り、浅い凹部（穴）を所定
間隔に形成し、その上部にクロムを主成分とする突起を
設けることを要旨とするものである。即ち本発明は、ロ
ール表面に、パルスレーザを用いて、穴径りが５０〜２
００−の凹部を、隣接する凹部の中心部間距離Ｐが１．
５Ｄ〜２，５Ｄになるように形成し、該凹部に、ロール
表面より突出し、その突出高さＨが５〜２０μのＣｒを
主成分とする突起を設けたことを特徴とする冷間圧延用
表面ダルロールを第１の発明とし、 ロール表面に、絶縁性樹脂の薄膜を被覆し、該樹脂被膜
上よりパルスレーザを投射して樹脂被膜を貫通しロール
表層を穿っ凹部穴を、穴径りが５０〜２００血、隣接す
る穴の中心部間距離Ｐが１．５Ｄ〜２．５Ｄになるよう
に連続的に形成し、このように加工したロール表面をク
ロム酸溶液中に浸漬してめっき処理をし、前記凹部穴に
、ロール表面より高さＨが５〜２０−の範囲である突起
を設け、その後、被覆した樹脂を除去することを特徴と
する冷間圧延用表面ダルロールの製造方法を第２の発明
とする。

本発明の第３の発明は、上記した表面ダルロールを用い
て、鋼板を冷間圧延で製造する方法である。

このような本発明による冷間圧延用ロールは、長期間の
使用に耐え、このロールにより圧延した鋼板は、適度の
粗度が付与され、プレス成形性は勿論のこと、塗装後の
鮮映性も極めて優れている。

以下本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明ロール表層断面を模式的に示したもので
、ロール１の表面にレーザを投射して、直径（Ｄ）５０
〜２００−の穴２を形成する。この際、穴２の深さ（Ｉ
）は最大５μに調整することが、母材の溶融物が周囲に
盛り上がらないために好ましい。３は穴２の上に付着し
、ロール表面より高さＨが５〜２０−の範囲になるよう
に突出した、クロムを主成分とする突起であり、隣接す
る穴２間中心間距離、即ちピッチ（Ｐ）　μｍ、，５Ｄ
〜２，５Ｄとする間隔で配設する。ピッチをあまり大き
くすると圧延時にジャンピング現象が起こり、鋼板の形
状を悪くする。また、あまり小さくすると塗装鮮映性を
劣化するので本発明は上記範囲に限定した。

突起３の高さＨが２０μを越えると、圧延時に破壊を起
こしたりロール表面より剥離することがあり、従ってこ
の高さは低い程よ＜１０−以下が好ましい。しかし、５
ＩＥａより低くなると鋼板に付与する粗度が小さくなり
過ぎ、本発明の目的が達成できない。

本発明は上記した表面粗度を有するロールを用いて、冷
間圧延、特に調質圧延を行う。突起３を前述したような
形状及び配置にしている本発明ロールは、圧延油を適当
に貯蔵し、圧延時にジャンピングなどが発生せず、形状
の優れた鋼板がスムースに得られる。調質圧延は通常数
％以下の鋼板伸び率で圧延され、ロールの粗度は、鋼板
にほぼ４０〜８０％の割合で転写される。本発明におけ
る鋼板の転写形態は第２図（ａ）　、　（ｂ）に模型的
に例示した通りである。即ち、鋼板４表面に形成される
凹部３′は、ロール表面の突起３高さＨのほぼ０．３〜
０．８の高さｈとなり、直径ｄはロール突起３の直径り
より小さいが、突起３の断面形状によって異り、本発明
のＣｒめっき突起３は断面がほぼ台形であるから、前記
転写割合の中にある。

凹部３′と隣接する凹部の中心間距離、即ちピッチＰは
ロール表面の隣接する突起３の中心間距離Ｐとほぼ等し
い。本発明によって得た鋼板には、このように凹部３′
が配置されている結果隣接する凹部３′によって囲まれ
る平坦部分がほぼ６５〜９０％となり、このように平坦
部分が比較的多くなっているため、塗装鮮映性が極めて
よく、しかも、規則的に凹部が適当な深さに形成されて
いるためにプレス加工性が向上する。

次に本発明の製造方法について説明する。

第３図に示すように、本発明はまずロール１表面に樹脂
５を被覆する。被覆する樹脂は、絶縁性および耐クロム
酸性の性質を有し、後工程で除去が容易であるようにア
ルカリ樹脂が好ましく、ロール表面にほぼ５〜２０μｍ
の厚さとなるように被覆する。即ち、樹脂の被覆厚さは
、ロール表面に形成する突起３の高さとほぼ同等となる
ようにするのがよい。被覆の方法は、ロール表面を樹脂
水溶液中に浸漬するか、吹き付けや塗布またはフィルム
状樹脂を巻き付けるなどの手段で、ロール表面にむらな
く付着させ、そして乾燥する。

次いで、樹脂を被覆したロール１は、第３図に示すよう
にレーザビーム６により加工を受ける。

即ち、レーザビーム６を、被覆した樹脂５表面から投射
してその部分の樹脂を溶融除去すると共にロール表層面
に浅い穴２を形成する。穴２の寸法・形状は、レーザ出
力の条件、特にパルスピークパワーや集光レンズとロー
ル間のギャップ（焦点ずれ）により調整することができ
、本発明においては、穴径りが５〜２００ｍ、穴深さｇ
がほぼ５−以下の範囲になるようにレーザ投射条件を選
定する。

上記したロール表面にレーザ加工を行うには、樹脂被覆
したロールを回転させながら、レーザ加工ヘッドを移動
させ、あらかじめ設定されたピ・ソチ間隙Ｐに基づく加
工周波数、ロール回転数にてレーザを照射して行う。

ヤグレーザを用いて第１表に示す条件でロール表面を加
工した。使用したロールは、直径６００關φでありこれ
を２０ｒｐｍで回転した。第１表において■は比較例■
は本発明の実施例である。またＰＬ、Ｐｐ、ｆ、Ｗの各
記号については第４図に示すとおりである。

第　１　表　レーザ加工例 ■４３Ｗ　　２．２ｋＶ　　２．５１１ｚ　　９００ｎ
ｓ　　　７ｔＩＭＩＯＥＩ　　　　Ｏｍａ■；比較例　
　■：本発明例 この表から明らかのように、レーザ加工後の穴深さｐお
よび穴高さＨは、パルスピークパワー（Ｐ　ｐ）に大き
く影響を受け、パルスピークパワーが小さいほど穴の深
さ（１）　）　、高さ（ｍ）とも低くなる傾向にある。

焦点ずれが大きい場合にも同様である。本発明例■では
、穴の高さ（ｍ）が殆んどなく穴はロール表層をわずか
に削って形成されている。

レーザ加工後、本発明ロールはクロム溶液中でクロムめ
っきを行う。めっきの条件は特に限定せず、従来の方法
を採用すればよく、例えば、クロム酸溶液中で２０〜５
０Ａ／ｄｒＡ２の電流密度で電解めっきを行うことによ
り、前記レーザ加工によって形成された穴にほぼ５〜２
〇−厚みのクロム突起を付着することができる。この際
、樹脂が絶縁物質であるため、クロムはその表面に付着
すること無く、設定しためっき条件により、樹脂の厚さ
とほぼ同等またはそれ以下の厚さに、穴の部分だけめっ
きされる。

第３図Ｃは、めっき後の状態を示すもので、樹脂５およ
びロール１表面によって形成された穴２に、電解めっき
されたクロムの突起５が付着している。

その後、クロム突起５を有するロールは、溶剤を溶かし
た溶媒中に浸漬するか、溶剤でブラッシングするなどし
て、表面の樹脂を除去する。第３図Ｃに示すごとく、樹
脂を除去したロール１の表面には、クロム突起５が表出
する。

以上の工程によって、本発明は表面に所定寸法のクロム
突起を、所定のピッチで設けたロールを製造することが
できる。

本発明にて、加工するロールは、冷間圧延および調質圧
延用のいずれでもよいが、特に鋼板表面をダル仕上げす
ることから調質圧延用ワークロールに適用することが好
ましい。また、ロール表面を加工するレーザは、パルス
幅が広く、高い繰り返えし周波数を備えることができる
ヤグレーザが好ましい。更に、めっき法は、ロール表面
に所定の突起が形成されれば、電気めっき法に限定する
必要はない。

（実　施　例） 直径８００　ｍｕφの鍛鋼製調質圧延ロール用ワークロ
ールの表面に、アクリル変性ポリオレフィン樹脂を、厚
さｌＯ−に均一に塗布した後乾燥した。その後、該樹脂
を被覆したロール表面に、レーザを照射し、凹部を形成
した。即ち一定のピーク値とパルス幅を有するパルスレ
ーザ光を、集光レンズで焦点距離をかえ、隣接する凹部
中心間距離（ピッチ）が１００部以上３５０部以下にな
るように、ロールを回転し、レーザガンを移動させなが
ら、ロール表面に照射し、被覆した樹脂を貫通し、且つ
ロール表面をわずかに溶かして四部を形成する。

レーザ加工条件と、ロール表面に形成される凹部寸法の
関係を第２表に示す。

第２表に示すロール表面の凹部形状（凹部深さＤ１ピッ
チＰ）を得るようにレーザ加工条件をセットしたが、レ
ーザピークパワー（Ｐ　ｐ）及びレーザビームの焦点距
離を調整することにより、即ちビークパワーを小さくす
ること、また焦点からのずれ距離を大きくする程、凹部
の穴深さ（ρ）は小さくなっている。試料Ｎ（Ｌ３及び
５は、穴深さ（ｆＩ）が大きくなっているが、これらの
凹部穴の周囲には、レーザビームによって溶融した金属
が、周囲の樹脂を溶かして、リング状に数ミクロン以上
の高さで盛り上っていた。他の試料もリング状盛り上り
部は多少見られるが、前記試料３，５に較べれば極くわ
ずかである。即ち、深さ（１）が５−以下の場合は穴部
周囲がほぼ平坦状となっている。

前記レーザ加工後のロールは、クロム溶液中でクロムめ
っきを行った。即ちクロム酸溶液中で２０Ａ／ｄ■２の
電流密度で電解めっきをし、はぼ１〇−厚のクロムをロ
ール表面に形成した穴部に密着させた。この際ロール表
面を被覆したポリオレフィン樹脂は絶縁性を有しており
、従って樹脂；覆された面はクロムのめっきはなく、穿
孔側Ｉ（穴部）に、はぼ樹脂の厚みと同一の厚みにクム
めっきがされている。

めっき後は、表面被覆していた樹脂を、溶剤ブラッシン
グして除去した。露出したロール表【には、はぼｌＯμ
ｍのクロム突起が配列していた。

のようにして製造した圧延ロールを用いて、ン延鋼板に
伸び率１．２％の調質圧延を行った。ロル表面に形成さ
れた粗面は、鋼板に転写され、の際の鋼板形状パターン
と、これに関連する板の表面特性値（粗度Ｒａ、形状Ｗ
　Ｃａ、鮮映Ｎ５ＩＣ）と共に、鋼板のプレス成形性及
び圧部性（ロールジャンピングの有無）を調査した。

の結果を第３表に示す。

上記表において■〜■は第２表のそれぞれの試料に対応
する。■以下はｐ／ｄを２，０以下にした追加試料であ
る。上記表からロール表面粗度の鋼板への転写率はほぼ
６０％近くにあり、ｐ／ｄが大小により鋼板の特性、製
造条件に制約が見られる。即ち、試料Ｎ（Ｌ■はｐ／ｄ
が１．０で低い材料であるが、粗度（Ｒａ）が大きいた
め、うねり値（Ｗｃａ）も高く、鮮映性に劣る。またｐ
／ｄの大きい試料■は圧延体にジャンピングが生じ、鋼
板自体のプレス成形性も悪い。この結果からｐ／ｄは、
１．５〜２．５の範囲とすることが良好であることがわ
かる。またＮ５ＩＣも上記ｐ／ｄ範囲で、目標値である
８０以上を示している。

第２表の試料■のレーザ加工をし、上記した方法で、表
面にクロム突起を形成したロールについて寿命耐久試験
を行った。試験は調質圧延のワークロールとに鋼板の圧
延を継続した際の圧延長さと表面粗度の摩耗度合を調べ
た。第５図にその結果を示す。即ち第５図は、横軸に圧
延長さ（ｋｍ　）を、縦軸に摩耗度を示したもので摩耗
度は最初の表面平均粗さＨを１とし、これと摩耗性ΔＨ
との割合であられした。比較のために従来のレーザダル
法によって加工したロールの状況を併記している。本発
明法によるロールは一応の摩耗限界である０、５を１０
０に！ｌ圧延してもクリヤーしているが、従来法は１０
）ｃｍで限界以下となった。本発明法は従来の１０倍も
の効果を示しロール寿命にも優れていることが明らかで
ある。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明は、ロール表面に所望の形
態の粗度を形成することができ、これを用いて製造した
鋼板に、優れたプレス成形性と、塗装鮮映性を付与する
ことができる。また、ロール寿命も、従来のレーザダル
ロールに比し数倍長くなり、その工業価値は極めて大き
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明ロール断面の１例を示す図。 第２図（ａ）、　（ｂ）は、本発明ロールを用いて圧延
した鋼板の１部平面図。第３図（ａ）〜（ｄ）は、本発
明の製造方法の１例を示す説明図。第４図（ａ）は、パ
ルスレーザの出力説明図、同（ｂ）はレーザによって形
成されたロール表面の凹部穴の断面説明図。第５図は、
ロールの圧延寿命を示す図である。 復代理人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ロール表面に、パルスレーザを用いて、穴径Ｄが５
   ０〜２００μｍの凹部を、隣接する凹部の中心部間距離
   Ｐが１．５Ｄ〜２．５Ｄになるように形成し、該凹部に
   、ロール表面より突出し、その突出高さＨが５〜２０μ
   ｍのＣｒを主成分とする突起を設けたことを特徴とする
   冷間圧延用表面ダルロール。 ２、ロール表面に、絶縁性樹脂の薄膜を被覆し、該樹脂
   被膜上よりパルスレーザを投射して樹脂被膜を貫通しロ
   ール表層を穿つ凹部穴を、穴径Ｄが５０〜２００μｍ、
   隣接する穴の中心部間距離Ｐが１．５Ｄ〜２．５Ｄにな
   るように連続的に形成し、このように加工したロールを
   クロム酸溶液中に浸漬してめっき処理をして、前記凹部
   穴に、ロール表面より高さＨが５〜２０μｍのＣｒを主
   成分とする突起を設け、その後、被覆した樹脂を除去す
   ることを特徴とする冷間圧延用表面ダルロールの製造方
   法。 ３、ロール表面に、パスルレーザを用いて、穴径Ｄが５
   ０〜２００μｍの凹部を、隣接する凹部の中心部間距離
   Ｐが１．５Ｄ〜２．５Ｄになるように形成し、該凹部に
   、ロール表面より突出し、その突出高さＨが５〜２０μ
   ｍのＣｒを生成分とする突起を設けたロールを、圧延機
   のワークロールに組込み、鋼板を冷間圧延することを特
   徴とする加工性及び鮮映性に優れた冷延鋼板の製造方法
   。