JPH05237753A - 表面性状に優れたチタン板及びチタン合金板の製造方法、並びにこれらの板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は研削仕上面におけるチャタマークの
発生を防止し、研削目を改善して、冷延仕上面において
光沢ムラが発生しない製造条件およびその製造方法を確
立し、表面光沢に優れたチタン板及びチタン合金板、並
びにその製造方法を提供することを目的とする。 【構成】 チタン或いはチタン合金の熱間仕上板材の表
面研削工程において、該板材を円筒形研削工具によって
研削するに際し、該研削工具の軸心に対する回転中心の
偏心量を１．０mm以下として回転させとすると共に、研
削部に供給する潤滑液の供給量を幅１cm当たり０．５リ
ットル／分以上とし、かつ最終研削スタンドの砥粒番手
を＃１５０以上として研削すること、及び研削仕上面に
おけるチャタマークの高さが３０μｍ以下、かつ加工変
質層の深さが３μｍ以下、最大表面粗さが３０μｍ以下
としたチタン板及びチタン合金板。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、優れた製品表面性状を
有するチタン板及びチタン合金板の製造方法、並びにそ
れらの板材（板には帯を含むものとする。以下単に板と
いう。）に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】チタン及びチタン合金の薄板製品は、熱
交換器、復水器、及び建材等の多くの用途に供されてい
るが、製品表面に光沢ムラが発生しやすく、表面品質上
問題となることがしばしば発生していた。そのために、
これらの製品には表面性状が優れていることが強く要望
されている。このような要求に対して、従来、冷間圧延
前に熱延板材を焼鈍し酸洗した後、同板材の表裏面をベ
ルトタイプ研削工具にて疵の除去や表面の平滑化を実施
する方法（以下、ベルト研削工程と呼ぶ）等が採られて
いた。

【０００３】しかしながら、ベルトタイプ研削工具には
研削性能の時間依存性、即ち砥粒が研削時間の経過とと
もに摩耗するため、研削後仕上材の表面性状が研削時間
とともに変動するという問題があった。更に、研削量も
研削時間の経過とともに急激に減少するため、少ない処
理量、例えば１コイル毎にベルト交換するという煩雑な
作業を短時間で繰返すことを余儀なくされていた。

【０００４】本発明者等は、上記のベルト研削工程の代
わりに、高効率かつ高作業性を有するものとして円筒形
研削工具を用いて、光沢ムラのない表面性状が優れた製
品を得ることができる製造プロセスについて検討を行っ
た。前記円筒形研削工具は、自生作用により摩耗した砥
粒が脱落しその代わりに新しい砥粒が出て来るため、研
削性能の時間依存性が極めて小さく、高効率な研削が可
能である。また、研削工具を円筒形にすることにより、
工具交換の自動化が可能となり、更にベルトタイプに比
べ長寿命化が図れるため、作業性が極めて高い。

【０００５】ここでの円筒形研削工具とは板の形状にな
じみやすくするためにある程度の弾性を持たせたロール
（円筒）状の砥石（研削時にはおよそ１００μｍ程度以
下の弾性変形が発生する）であり、例えば砥粒が塗布さ
れた円盤を積層しロール状に成形したもの（積層型）、
フラップホイールを積層しロール状に成形したもの（フ
ラップ型）および砥粒入りナイロン樹脂をロール状に一
体成形したもの（一体型）等がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】円筒形研削工具では、
研削ロール形状に起因すると思われるチャタマークと呼
ぶ表面プロフィールの欠陥が発生し易い。これは、研削
方向と直角にほぼ線状に発生し、かつ研削方向にあるピ
ッチを持ったうねりである。この凹凸状うねりの高さを
チャタマークの高さという。このマークが発生した場合
には、次の工程で冷間圧延および焼鈍を経て製品にする
と、圧延方向に周期的な光沢ムラが生じることがある。

【０００７】また、チタン或いはチタン合金板材を円筒
形研削工具にて研削すると、表層に研削時の加工熱や塑
性変形等のために加工変質層が発生し易い。この変質層
が深い場合には、冷間圧延するとオイルピット状の微小
欠陥が形成され、圧延方向に線状の光沢ムラが生じるこ
とがある。

【０００８】更に、研削中には新しい砥粒が次々と自生
するために、同じ砥粒番手であれば研削面がベルト研削
に比べ粗くなり易い。特に、研削目が深い場合（例えば
５０μｍ）には、８０％以上の圧下率にて冷間圧延して
も研削目が残存し、圧延方向および幅方向に不規則的な
光沢ムラが生じることがある。

【０００９】本発明は上記したような製品表面の品質低
下を防止するものであって、研削仕上面におけるチャタ
マークの発生を防止し、研削目を改善して、冷延仕上面
において光沢ムラが発生しない製造条件およびその製造
方法を確立し、表面性状、特に光沢に優れたチタン板及
びチタン合金板、並びにその製造方法を提供することを
目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、以下の構成を要旨とする。すなわち(1)チ
タン或いはチタン合金の熱間仕上板材の表面研削工程に
おいて、該板材を円筒形研削工具によって研削するに際
し、該研削工具の軸心に対する回転中心の偏心量を１．
０mm以下として回転させると共に、研削部に供給する潤
滑液の供給量を幅１cm当たり０．５リットル／分以上と
し、かつ最終研削スタンドの砥粒番手を＃１５０以上と
して研削することを特徴とする表面性状に優れたチタン
板及びチタン合金板の製造方法。及び(2)研削仕上面に
おけるチャタマークの高さが３０μｍ以下、かつ加工変
質層の深さが３μｍ以下、最大表面粗さが３０μｍ以下
であることを特徴とする表面研削仕上されたチタン板及
びチタン合金板である。前記方法において、研削部に供
給する潤滑液は水溶性の潤滑液であることが好ましく、
また前１項記載の円筒形研削工具にて研削した後には、
酸洗を行ってもよい。

【００１１】

【作用】以下、本発明の限定理由について詳細に説明す
る。本発明者等は、研削仕上面の表面性状を種々検討し
た結果、図１に示すように、チャタマークの高さを３０
μｍ以下にすることにより、冷間圧延仕上面の規則的な
光沢ムラが防止できることを確認した。そして、そのた
めの方法として図２に示すように円筒形研削工具の軸心
に対する回転中心の偏心量（以下、単に偏心量と称
す。）を１．０mm以下に抑える必要があることを見出し
た。

【００１２】図１は、チタンの熱延板材あるいは薄鋳片
板材（３mm厚）（以下チタン板材という。）を円筒形研
削工具によって図中に示した条件で表面研削を行った
時、研削仕上面のチャタマークの高さと、該研削仕上材
を圧下率５０％にて冷間圧延した時に認められる圧延方
向に規則的な光沢ムラ（ランク）との関係を示す。チャ
タマークの高さが３０μｍを超えると、チャタマークの
ピッチに対応した圧延方向に規則的な光沢ムラランクが
下がり、製品表面として不合格レベルとなる。ここで、
光沢ムラは特ＡおよびＡ〜Ｅの６段階のランクにて評価
し、特Ａ，ＡおよびＢが合格ランクである。従って、研
削仕上面のチャタマークの高さは３０μｍ以下にすると
良いことが分る。

【００１３】図２は、円筒形研削工具の偏心量を種々変
化させた時に同研削工具によるチタン板材のチャタマー
クの高さを示したものである。ここでの偏心量は、円筒
形研削工具の回転時における動バランスにより決定され
るものであり、研削時の回転数で同研削工具を回転させ
る時に研削点近傍での同研削工具の外周の振れに相当す
るものである。これは、シャフト中心と回転時の重心と
の距離でもって表わされ、シャフト両端に設置した振動
計にて測定することができる。図２に示すように、偏心
量が１．０mmを超えると、チャタマークの高さが３０μ
ｍを超えることが分る。従って、本発明では円筒形研削
工具の偏心量を１．０mm以下とした。また、同工具の偏
心量は、工具軸両端部へのバランス用ウェイト取付け
や、オートバランサー、更にはオンラインドレッシング
等によって上記範囲になるようにコントロールすること
が好ましい。

【００１４】冷間圧延仕上面に線状の光沢ムラが発生す
るのを防ぐためには、研削仕上面の加工変質層の深さを
３μｍ以下、好ましくは１μｍ以下にすることにより達
成され、そのための方法として円筒形研削工具による研
削部に供給する潤滑液の供給量が幅１cm当たり０．５リ
ットル（ｌ）／分以上、好ましくは１ｌ／分以上にする
必要があることを見出した。すなわち図３は、チタン板
材を円筒形研削工具によって表面研削を行った時、研削
仕上面の加工変質層の深さと該研削仕上材を圧下率５０
％にて冷間圧延した時に認められる圧延方向の線状の光
沢ムラランクとの関係を示たものであるが、加工変質層
の深さが３μｍを超えると、本発明の目標光沢ランクＢ
に達しない。すなわち、ピット状の微小欠陥に対応した
圧延方向に線状の光沢ムラが多くなってランクが下が
り、製品表面として不合格レベルとなる。従って、本発
明では研削仕上面の加工変質層の深さを３μｍ以下とし
た。

【００１５】円筒形研削工具による研削点への潤滑液の
供給量を種々変化させた時に、酸洗での溶削量を、同研
削工具によるチタン板材の研削仕上面の加工変質層の深
さとの関係で図示したものが図４である。従って、本発
明では円筒形研削工具による研削部への潤滑液の供給量
を幅１cm当たり０．５ｌ／分以上、好ましくは１ｌ／分
以上とすれば、加工変質層の深さを３μｍ以下でき、か
つ酸洗溶削量もそれ程多くしなくても良いことが分る。

【００１６】また、本発明者等は、研削仕上面の幅方向
の最大表面粗さを３０μｍ以下にすることにより、冷間
圧延仕上面における圧延方向およびその幅方向に不規則
的な光沢ムラが防止可能なことを見出した。図５に、チ
タン板材を円筒形研削工具によって表面研削を行った時
の研削仕上面の幅方向の最大表面粗さと、同研削仕上材
を圧下率５０％にて冷間圧延した時に認められる圧延方
向およびその幅方向に不規則的な光沢ムラランクとの関
係を示す。前記最大表面粗さが３０μｍを超えると、圧
延方向およびその幅方向に不規則的な光沢ムラが多くな
り、製品として不合格レベルとなる。従って、本発明で
は研削仕上面における幅方向の最大表面粗さを３０μｍ
以下とした。

【００１７】最終研削スタンドでの砥粒番手を種々変化
させた時に、同研削工具によって仕上げたチタン板材の
研削仕上面における幅方向の最大表面粗さとの関係を図
示したものが図６である。この図から明らかのように、
＃１５０以上の砥粒番手にて最終研削を行うと、研削仕
上面の最大表面粗さが３０μｍ以下に改善されることが
分る。従って、本発明では最終研削スタンドでの砥粒番
手を＃１５０以上とした。

【００１８】研削部に供給する潤滑液としては水溶性あ
るいは油性のものを使用することができるが、水溶性の
潤滑油を用いれば、冷却効果が向上し、研削熱起因の加
工変質層が軽減されるためより好ましい。ここでの水溶
性潤滑液とは、水分を５％以上含有した含水タイプの鉱
油系研削液、水分を５０％以上含有したエマルジョンタ
イプ（鉱油添加）およびソリュブルタイプ（鉱油無添
加）の水溶性研削液である。

【００１９】また、研削工程後に酸洗処理を行えば、研
削目が平滑になり、表面光沢が向上する。酸洗には、硝
弗酸を用いることが好ましいが、これに限定するもので
なく、チタン板材の表面を溶削する溶液であればよい。
研削設備と酸洗設備は連続ラインが好ましく、更に研削
設備の前に加熱・冷却設備やショット（乾式、湿式）、
圧延機あるいはレベラー等の前処理設備を併設しても良
い。以上図示の説明はチタン板材に基づいて行ったが、
チタン合金板材についても同様の効果を有する。

【００２０】

【実施例】表１に本発明例、比較例および従来例を示
す。供試材はチタン、チタン合金の熱延板材または薄鋳
片材の熱間仕上板材である。処理条件と共にそれぞれの
処理結果を表１に併記した。研削量及び酸洗溶削量は処
理前後の重量を測定し、比重から除去厚みを算出した。
表面粗さは各処理後にサンプルを採取し板幅方向に粗度
計にて測定し、最大粗さＲmax を用いた。また、デスケ
ール評価は次のようにした。 ○：スケール残りおよび表面疵なし。 △：スケール残りが認められないが、表面疵は残存。 ×：スケールおよび表面疵残存。 冷延焼鈍製品の表面品質は光沢ムラの程度により特Ａお
よびＡ〜Ｅの６ランクにて評価し、Ｂランク以上を合格
とした。圧下率以外の冷間圧延条件および焼鈍条件は通
常条件とした。本発明例Ｎｏ．１〜６は冷間焼鈍製品の
表面光沢ムラがＢランク以上であり、少ないスタンド数
でもベルト研削と同等の研削量を確保しており、かつ研
削速度も増加していることが分る。また平均作業能率も
高く、ベルト研削の２倍以上になっている。

【００２１】

【表１】

【００２２】

【表２】

【００２３】

【表３】

【００２４】

【発明の効果】以上のことから明らかな如く、本発明に
よれば、チャタマークの発生を防止し、研削目を改善し
て、光沢ムラがない表面性状の優れたチタン及びチタン
合金の板材が得られると共に、円筒形研削工具を用いる
ことにより、チタン及びチタン合金の板材の研削工程に
おいてベルト研削に比べ極めて高効率かつ高作業性を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】チタン板材における研削仕上面のチャタマーク
の高さと、冷延仕上面の圧延方向における規則的な光沢
ムラランクとの関係を示す図。

【図２】円筒形研削工具の偏心量を種々変化させて研削
した時のチタン板材の研削仕上面のチャタマークの高さ
を示す図。

【図３】チタン板材における研削仕上面の加工変質層の
深さと、冷延仕上面における圧延方向の線状の光沢ムラ
ランクとの関係を示す図。

【図４】円筒形研削工具による研削部への潤滑液の供給
量を種々変化させた時に同研削工具によるチタン板材の
研削仕上面の加工変質層の深さを示す図。

【図５】チタン板材における研削仕上面の幅方向の最大
表面粗さと、冷延仕上面における圧延方向およびその幅
方向に不規則的な光沢ムラランクとの関係を示す図。

【図６】最終研削スタンドでの砥粒番手を種々変化させ
て研削した時のチタン板材の研削仕上面の幅方向の最大
表面粗さを示す図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤原 隆広 山口県光市大字島田3434番地 新日本製鐵 株式会社光製鐵所内 (72)発明者 高木 和幸 山口県光市大字島田3434番地 新日本製鐵 株式会社光製鐵所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 チタン或いはチタン合金の熱間仕上板材
   の表面研削工程において、該板材を円筒形研削工具によ
   って研削するに際し、該研削工具の軸心に対する回転中
   心の偏心量を１．０mm以下として回転させると共に、研
   削部に供給する潤滑液の供給量を幅１cm当たり０．５リ
   ットル／分以上とし、かつ最終研削スタンドの砥粒番手
   を＃１５０以上として研削することを特徴とする表面性
   状に優れたチタン板及びチタン合金板の製造方法。
2. 【請求項２】 研削部に供給する潤滑液が水溶性の潤滑
   液であることを特徴とする請求項１記載の表面性状に優
   れたチタン板及びチタン合金板の製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載の円筒形研削工具にて研削
   した後、酸洗を行うことを特徴とする表面性状に優れた
   チタン板及びチタン合金板の製造方法。
4. 【請求項４】 研削仕上面におけるチャタマークの高さ
   が３０μｍ以下、かつ加工変質層の深さが３μｍ以下、
   最大表面粗さが３０μｍ以下であることを特徴とする表
   面性状に優れたチタン板及びチタン合金板。