JPH0635676B2

JPH0635676B2 - 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

Info

Publication number: JPH0635676B2
Application number: JP1219863A
Authority: JP
Inventors: 康男浜本; 隆治川本
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1989-08-25
Filing date: 1989-08-25
Publication date: 1994-05-11
Anticipated expiration: 2009-05-11
Also published as: JPH0382791A

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製造す
る鮮映性に優れた冷延鋼板およびその冷間圧延する方法
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、塗装鮮映性に優れるところの
加工用冷延鋼板を得るためのものである。

（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し、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、表面にショットブラスト、
放電あるいはレーザなど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、所謂塗装鮮映性
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63−13
2702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メめっき
を行う方法が開発されつつあり、例えば特開昭61−2027
08号公報には、ロール表面の粗度とめっきの厚さを規定
し、長寿命をうる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、表面にレーザなどを投射し
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なく、ロール表面肌をわずか
（ほぼ５μｍ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Ｄが50〜20
0μｍ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５〜20μｍ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５〜20μｍ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、表面粗度形態を規定した冷延鋼
板であり、第４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、また、このロールにより圧延して得た鋼板
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。

以下に本発明を詳細に説明する。

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
〜200μｍの穴２を形成する。この際、穴２の深さ
（ｌ）は最大５μｍ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５〜20μｍ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）＝1.5D〜
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20μｍ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
の高さは低い程よく10μｍ以下が好ましい。しかし、５
μｍ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
形状およ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（穴）
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Ｄ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μ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が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Ｄが５〜200μｍ、穴深さｌがほぼ５μｍ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ッチ間隙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600mmφでありこれを2
0rpm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Ｐｔ，Ｐｐ，ｆ，Ｗの各記号に
ついては第４図に示すとおりである。

この表かの明らかなように、レーザ加工後の穴深さｌお
よび穴高さＨは、パルスピークパワー（Ｐｐ）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
（ｌ）、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20〜50Ａ
／dm²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５〜20μｍ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600mmφ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10μ
ｍ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100μｍ以上350μｍ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凹部を形成する。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Ｄ、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（Ｐｐ）およびレーザビームの焦点距
離を調整することにより、即ちピ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（ｌ）は小さくなっている。試料NO.３および
５は、穴深さ（ｌ）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（ｌ）が５μｍ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／dm²の電流
密度で電解めっきをし、ほぼ10μｍ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
って樹脂被覆された面はクロムのめっきはなく、穿孔個
所（穴部）に、ほぼ樹脂の厚みと同一の厚みにクロムめ
っきがされている。

めっき後は、表面被覆していた樹脂を、溶剤でブラッシ
ングして除去した。露出したロール表面には、ほぼ10μ
ｍのクロム突起が配列していた。このようにして製造し
た圧延ロールを用いて、冷延鋼板に伸び率1.2％の調質
圧延を行った。ロール表面に形成された粗面は、鋼板に
転写され、その際の鋼板形成パターンと、これに関連す
る鋼板の表面特性値（粗度Ｒａ，形状Ｗｃａ，鮮映性Ｎ
ＳＩＣ）と共に、鋼板のプレス成形性および圧延性（ロ
ールジャンピングの有無）を調査した。その結果を第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NO.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ＮＳ
ＩＣも上記ｐ／ｄ範囲で、目標値である80以上を示して
いる。

すなわち上記のようにｐ／ｄが1.50〜2.50となっている
鋼板は、加工油の浸透量が多く、プレス加工性が優れて
いると共に塗装鮮映性も向上している。

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
合であらわした。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100km圧延し
てもクリヤーしているが、従来法は10km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)〜(b)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。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭55−29193（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−73794（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−230402（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−132702（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−158591（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−309387（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ロール表面に、パルスレーザを用いて、穴
径Ｄが50〜200μｍ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５〜20μｍ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。
【請求項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50〜200
μｍ、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。
【請求項３】表面に複数の凹（穴）部と、該凹部に囲ま
れている平坦部からなり、凹部の穴径ｄが20〜160μ
ｍ、隣接する凹部の中心間距離Ｐが1.50d〜2.50d、凹部
の穴深さｈが２〜16μｍになるような表面形態としたこ
とを特徴とする鮮映性に優れた冷延鋼板。
【請求項４】ロール表面に、パルスレーザを用いて、穴
径Ｄが50〜200μｍ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５〜20μｍのＣ
ｒを主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
る加工性および鮮映性に優れた冷延鋼板の製造方法。