JPH05245503A - 光沢度の高い金属板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】生産性の高いタンデム圧延機を用いて、センジ
ミアミルで低速圧延した製品に匹敵する優れた表面性状
をもつ金属板、特に光沢度を重視するステンレス薄鋼板
を高能率で圧延することができる金属板の製造方法を提
供する。 【構成】各スタンドのワークロール径が 300mmφ以上
で、最終スタンドの圧延速度が500m/min以上のタンデム
圧延機を用いて、各スタンドのワークロールのクロス方
向を交互に逆にし、しかも最終スタンドのワークロール
のクロス角度を他のスタンドのワークロールのクロス角
度以上で、かつ 0.3〜 2.0°にしてロールクロス圧延方
式で冷間圧延を行う光沢度の高い金属板の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、タンデム圧延機によ
りロールクロス圧延方式で冷間圧延を行う圧延方法に係
わり、特に光沢度に優れた金属板を高能率で生産する光
沢度の高い金属板の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ステンレス薄鋼板をはじめとする
各種金属の圧延板（以下、「金属板」と記す）の品質に
対する需要家の要求はますます厳しくなってきている。
金属板の品質として、長手方向の板厚精度が良いこと、
板クラウンやエッジドロップ等の板幅方向の断面形状が
良いことおよび表面の光沢が良いことが必要とされる。

【０００３】中でもステンレス薄鋼板は冷間圧延のまま
使用されることが多いため、特に光沢度の高いものが要
求される。

【０００４】金属板の光沢度は、潤滑油の量と特性、ワ
ークロールの寸法と表面性状、圧延条件等の多くの因子
の影響を受けることが知られている。例えば、圧延時に
ロールバイト内に導入される潤滑油の量が増えると光沢
度は低下する。さらにワークロール径が大きくなるほ
ど、また圧延速度が速くなるほどロールバイト内に導入
される潤滑油の量が増えて光沢度は低下する。

【０００５】通常、金属板の光沢度を高めるためにゼン
ジミアミルによる圧延が採用されている。その理由は、
ゼンジミアミルを用いて圧延すると、ワークロール径が
小さく、圧延速度も遅いので、ロールバイト内に導入さ
れる潤滑油の量が減るからである。例えば、20段のゼン
ジミアミルによる圧延の場合、ワークロール径が50〜10
0mmφ程度と小径である。ワークロール径が小径である
と噛み込み角度が大きくなり、ワークロールが金属板に
噛み込み難くなる。その結果、圧延速度を上げることが
できず、圧延速度はせいぜい 200〜400m/min程度であ
る。このように、ゼンジミアミルは構造上、機能上の理
由から高い光沢度を要求される金属板の圧延に適してい
る。しかし、その一方ゼンジミアミルによる圧延は、リ
バース方式で圧延のパスを繰り返すものであること、お
よび圧延速度が低いことにより非能率的である。

【０００６】最近、光沢度の高い金属板の需要が高まる
につれ、高速圧延が可能なタンデム圧延機を用いて効率
的に生産を行おうとする試みがなされている。

【０００７】例えば、特開平２−92402 号公報には、冷
間圧延の前に予備処理圧延を行い、かつタンデム圧延機
による最終スタンドのワークロール径を 400mmφ以下に
して冷間圧延を行う方法が開示されている。しかし、こ
の方法は、予備処理圧延を必要とするので効率的でな
い。しかも、最終スタンドのワークロール径を 400mmφ
以下に制限しているので、圧延速度を高めるという効果
に限界がある。

【０００８】また、本出願人等は特願平 3−93882 号に
て、ロールクロス圧延方式と平行ロール圧延方式とを組
み合わせて冷間圧延を行えば、光沢度に優れたステンレ
ス冷延鋼板が得られるという発明を既に提案している。
しかし、この方法でもロールクロス圧延方式による圧延
を予備圧延として位置づけており、冷間圧延の仕上を必
ず平行ロール圧延方式で行わなければならないとしてい
る。従って、金属板の光沢度を高めることに限界があ
る。

【０００９】上述のように、金属板の光沢度を高めるた
めに種々の試みがなされているが、ゼンジミアミルを用
いた製品に匹敵する高光沢度の金属板を得るための、工
業的に実施できて効果のある方法は未だないのが現状で
ある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、生産性の高
い高速圧延機を用いて、センジミアミルで低速圧延した
製品に匹敵する優れた光沢度をもつ金属板、特にステン
レス薄鋼板を高能率で圧延することができる技術の開発
を課題としてなされたものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、金属板の
光沢度を高める研究の過程で、タンデム圧延機を用いた
ロールクロス圧延方式による圧延でのワークロールのク
ロス角度を最適なものにすることにより、光沢度に極め
て優れた金属板を得ることが可能であるという知見を得
た。

【００１２】本発明は、下記の圧延方法を要旨とする。

【００１３】複数のロールスタンドからなるタンデム圧
延機であって、各スタンドのワークロール径が 300mmφ
以上で、最終スタンドの圧延速度が500m/min以上のタン
デム圧延機によりロールクロス圧延方式で冷間圧延を行
うに際して、各スタンドのワークロールのクロス方向を
交互に逆にし、最終スタンドのワークロールのクロス角
度を他のスタンドのワークロールのクロス角度以上で、
かつ 0.3〜 2.0°にすることを特徴とする光沢度の高い
金属板の製造方法。

【００１４】本発明方法におけるロールクロス圧延方式
で冷間圧延を行う場合、上下のワークロールのみを圧延
面に平行な面内で交差させて圧延してもよいし、あるい
は上下のバックアップロールとワークロールを対にして
圧延面に平行な面内で交差させて圧延してもよい。前者
のワークロールのみを交差させる圧延法を「ワークロー
ルクロス圧延方式」と呼び、後者のバックアップロール
とワークロールを対にして交差させる圧延法を「ペアク
ロス圧延方式」と呼ぶ。以下、これらをまとめて「ロー
ルクロス圧延方式」と記す。

【００１５】

【作用】本発明は、生産性の高い高速圧延機であるタン
デム圧延機を用い、さらにロールクロス圧延方式で冷間
圧延を行うことを基本としてなされたものである。

【００１６】一般に、圧延速度が遅いと圧延油の潤滑状
態は、境界潤滑の領域が拡大し、流体潤滑の領域が減少
するという傾向になる。境界潤滑の領域が拡大すると、
ロールバイトにおいて圧延油膜が切れ、ロールと金属板
が金属接触を起こしてヒートスクラッチが発生し易い。
従って、本発明方法は、ヒートスクラッチを発生させ難
い圧延速度が得られる圧延機、具体的には、ワークロー
ル径が 300mmφ以上で、最終スタンドの圧延速度が500m
/min以上のタンデム圧延機により圧延することを前提と
する。

【００１７】また、ロールクロス圧延方式で圧延する
と、金属板の表層部が板幅方向に剪断変形を受け、さら
にワークロールの研磨目の凸部が板幅方向に移動してワ
ークロールと金属板との金属接触が増えるので、金属板
の表面が平滑にされ、光沢度が高まる。従って、本発明
では、ロールクロス圧延方式で圧延することを前提とす
るものでもある。

【００１８】図１は、ロールクロス圧延方式による圧延
を説明する図であり、（ａ）はその平面図、（ｂ）はそ
の側面図、（ｃ）はワークロールと金属板との接触関係
を板幅方向に模式的に示す図である。まず（ａ）に示す
ように、上ワークロール１と下ワークロール２とを圧延
面に平行な面内においてクロス角度αで交差させて金属
板３を圧延方向Ｘの方向に圧延すると、例えば上ワーク
ロール１の回転周速度方向Ｙが圧延方向Ｘに対して角度
αだけずれるため、金属板３の表面には板幅方向Ｚの方
向にすべり分力が発生する。このすべり分力が金属板３
の表層部に板幅方向Ｚの方向に剪断変形を与え、金属板
３の表面を平滑にすることになる。また、ロールクロス
圧延方式で圧延すると、（ｃ）に示すように、例えば上
ワークロール１の研磨目の凸部が金属板３に対して板幅
方向Ｚの方向に相対的に移動する。この移動が上ワーク
ロール１と金属板３との金属接触を増やし、金属板３の
表面を平滑にすることにもなる。

【００１９】以下、まずクロス角度について説明する。

【００２０】図２は、クロス角度と光沢度との関係を説
明する図である。即ち、材質がSPCCの鋼板を供試材と
し、ワークロールの直径が 300mmφで、その表面粗度が
Ｒ_max１μm であるタンデム圧延機を用い、クロス角度
αを０〜2.0 °の範囲内で変化させて１パスの冷間圧延
を行った後の金属板の光沢度を示すものである。なお、
圧延速度を500m/min、圧下率を30％とし、潤滑油として
3％エマルション（粘度100cSt,at40℃) を用いた。ま
た、入射角が45°である光沢度計（以下、「Ｇｓ45°」
と記す）により光沢度を測定した。

【００２１】図２に示すように、クロス角度を０°とす
る圧延、即ち、通常の平行ロール圧延方式による圧延に
比べ、クロス角度を少しでも増やしてロールクロス圧延
方式で圧延すると金属板の光沢度が大幅に向上する。但
し、クロス角度が 0.3°未満では光沢度を高める効果は
小さい。一方、クロス角度が 2.0°を超えると金属板に
捩れが発生し、金属板の外観品質が低下する。従って、
本発明方法におけるロールクロス圧延方式による圧延の
クロス角度の下限を 0.3°とし、上限を 2.0°とする。

【００２２】図３は、最終スタンドのクロス角度が金属
板の光沢度を左右することを説明する図である。即ち、
図２の場合と同一の供試材、同一のタンデム圧延機およ
び同一の潤滑油を用い、同一の圧延速度で冷間圧延を行
った場合であって、第１パスの圧下率を30％、第２パス
の圧下率を30％として冷間圧延を行った場合に、最終ス
タンドである第２パスのクロス角度がその前のスタンド
である第１パス目のクロス角度より大きいか否かによ
り、最終圧延後の金属板の光沢度がその前の圧延後の光
沢度より改善されるか否かを説明する図である。また、
図３の場合には第１パスと第２パスのそれぞれのクロス
方向を同一にして冷間圧延を行った。

【００２３】図３において、最終スタンドのクロス角度
がその前のスタンドのクロス角度より大きい場合に
「◎」印とし、最終スタンドとその前のスタンドのクロ
ス角度が等しい場合に「○」印、最終スタンドのクロス
角度がその前のスタンドのクロス角度より小さい場合に
「△」印、最終スタンドでのみ平行ロール圧延方式によ
る圧延を行った場合に「●」印、さらに全スタンドで平
行ロール圧延方式による圧延を行った場合に「×」印と
した。

【００２４】図３に示すように、最終スタンドのクロス
角度がその前のスタンドのクロス角度より小さいと
（「△」印の場合）、金属板の光沢度がその前の圧延後
の光沢度より低下する。まして最終スタンドで平行ロー
ル圧延方式による圧延を行うと（「●」印の場合）、光
沢度の低下の度合いが大きくなる。一方、最終スタンド
のクロス角度をその前のスタンドのクロス角度以上にす
ると（「◎」印および「○」印 の場合）、金属板の光
沢度はその前の圧延後の光沢度以上になる。特に、最終
スタンドのクロス角度がその前のスタンドのクロス角度
より大きいと（「◎」印の場合）、その効果も大きくな
る。また、全スタンドで平行ロール圧延方式による圧延
を行うと（「×」印の場合）、最終スタンドで圧延後の
光沢度は低下しないものの、光沢度の水準自体がロール
クロス圧延方式による圧延を行った場合に比べて極めて
低いことが再確認された。

【００２５】次に、各スタンドのクロス方向を交互に逆
にすることについて説明する。

【００２６】図４は、各スタンドのクロス方向を交互に
逆にするということの定義を説明する図であり、（ａ）
はその平面図、（ｂ）はその側面図である。即ち、第１
スタンドのクロス角度をα₁ 、次の第２スタンドのクロ
ス角度をα₂ 、さらに次の第３スタンドのクロス角度を
α₃ とするとき、各スタンドのクロス方向を交互に逆に
するということは、（ａ）に示すように、第１スタンド
の上ワークロール１を反時計方向に角度「α₁ 」で、下
ワークロール２を時計方向に角度「−α₁ 」で交差さ
せ、第２スタンドの上ワークロール１を時計方向に角度
「−α₂ 」で、下ワークロール２を反時計方向に角度
「α₂ 」で交差させ、さらに第３スタンドの上ワークロ
ール１を反時計方向に角度「α₃ 」で、下ワークロール
２を時計方向に角度「−α₃ 」で交差させることを意味
する。

【００２７】図５は、クロス方向が光沢度に及ぼす影響
を説明する図である。即ち、図２の場合と同一の供試
材、同一のタンデム圧延機および同一の潤滑油を用い、
同一の圧延速度で冷間圧延を行った場合であって、第１
パスの圧下率を30％、クロス角度を 1.0°とし、第２パ
スの圧下率を30％、クロス角度を 1.5°、さらに第３パ
スの圧下率を25％、クロス角度を 2.0°として冷間圧延
を行った場合に、各スタンドでクロス方向が交互に逆で
あるかそれとも同一であるかにより、最終圧延後の金属
板の光沢度がその前の圧延後の光沢度より改善されるか
否かを説明する図である。

【００２８】図５において、各スタンドでクロス方向が
交互に逆の場合に「○」印とし、各スタンドでクロス方
向が同一の場合に「△」印とした。クロス方向を交互に
逆にすると、金属板の光沢度はその前の圧延後の光沢度
以上になり、最終圧延後の金属板の光沢度は極めて高く
なる。一方、クロス方向を同一にすると、金属板の光沢
度はその前の圧延後の光沢度より改善されるものの、ク
ロス方向を交互に逆にした場合と比較して最終圧延後の
金属板の光沢度の改善度合いは小さい。また、クロス方
向を同一にすると、クロス方向を交互に逆にした場合よ
りも金属板に僅かな捩れが生じてくるという問題もあ
る。

【００２９】次に実施例により本発明を更に具体的に説
明する。

【００３０】

【実施例】図６は、本発明方法を実施するために使用し
た５スタンド４Hiタンデム圧延機を示す図である。

【００３１】表１は、本発明方法の効果を確認するため
に冷間圧延を行ったときの各スタンドのクロス角度αと
最終圧延後の金属板の光沢度を示すものである。

【００３２】まず、直径が 350mmφで、表面粗度がＲ
_max １μm のワークロールを備える５スタンドのタンデ
ム圧延機において、酸洗済の厚さ3.0mm 、幅1000mmのSP
HC鋼を供試材とし、各スタンドのクロス角度αを表１に
示すように変化させて５パスの冷間圧延を行った。な
お、５スタンドの出側の圧延速度を 1000m/minとし、第
１パスの圧下率を30％、第２パスの圧下率を30％、第３
パスの圧下率を25％、第４パスの圧下率を25％、および
第５パスの圧下率を10％とし、潤滑油として 3％エマル
ション（粘度100cSt,at 40℃) を用いて圧延した。

【００３３】つぎに、冷間圧延後の金属板の光沢度を、
Ｇｓ45°により測定した。

【００３４】

【表１】

【００３５】表１に記載する試験No. １〜３は、ロール
クロス圧延方式で、かつクロス方向を交互に逆にして冷
間圧延を行ったものであり、試験No. ４は平行ロール圧
延方式で冷間圧延を行ったものである。

【００３６】試験No．１は本発明例である。即ち、クロ
ス方向を交互に逆にし、しかも最終スタンドのクロス角
度を他のスタンドのクロス角度以上で、かつ 2.0°にし
て冷間圧延を行ったものである。極めて光沢度の高い金
属板が得られた。

【００３７】試験No．２〜３は比較例である。即ち、各
スタンドのクロス方向を交互に逆にしたものの、最終ス
タンドのクロス角度を前のスタンドのクロス角度より小
さくして冷間圧延を行った場合である。試験No．１に比
較すると、光沢度が低下しており、最終スタンドのクロ
ス角度が小さいほど、光沢度低下の度合いが大きいこと
がわかる。

【００３８】試験No．４も比較例である。即ち、全スタ
ンドで平行ロール圧延方式で冷間圧延を行った場合であ
る。全スタンドでロールクロス圧延方式で冷間圧延を行
ったものに比べて、金属板の光沢度が極めて低い。

【００３９】本発明方法による冷間圧延を行えば、極め
て光沢度の高い金属板が得られることがわかる。

【００４０】

【発明の効果】本発明方法による冷間圧延を行えば、極
めて光沢度の高い金属板が得られる。

【００４１】しかも、高速圧延が可能なタンデム圧延機
を用いるため、特に、光沢度を重視するステンレス薄鋼
板を高能率で生産することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ロールクロス圧延方式による圧延を説明する図
である。

【図２】クロス角度と光沢度との関係を説明する図であ
る。

【図３】最終スタンドのクロス角度が金属板の光沢度を
左右することを説明する図である。

【図４】各スタンドのクロス方向を交互に逆にすること
の定義を説明する図である。

【図５】クロス方向が光沢度に及ぼす影響を説明する図
である。

【図６】本発明方法を実施するために使用した５スタン
ド４Hiタンデム圧延機を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浜田 龍次 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号住 友金属工業株式会社内 (72)発明者 金子 亨 茨城県鹿島郡鹿島町大字光３番地住友金属 工業株式会社鹿島製鉄所内 (72)発明者 中野 恒夫 広島県広島市西区観音新町四丁目６番22号 三菱重工業株式会社広島製作所内 (72)発明者 古元 秀昭 広島県広島市西区観音新町四丁目６番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数のロールスタンドからなるタンデム圧
   延機であって、各スタンドのワークロール径が 300mmφ
   以上で、最終スタンドの圧延速度が500m/min以上のタン
   デム圧延機によりロールクロス圧延方式で冷間圧延を行
   うに際して、各スタンドのワークロールのクロス方向を
   交互に逆にし、最終スタンドのワークロールのクロス角
   度を他のスタンドのワークロールのクロス角度以上で、
   かつ 0.3〜 2.0°にすることを特徴とする光沢度の高い
   金属板の製造方法。