JPH078362B2

JPH078362B2 - 塗装鮮映性及びプレス加工性の優れた調質圧延鋼板並びにその製造方法

Info

Publication number: JPH078362B2
Application number: JP62252380A
Authority: JP
Inventors: 純也末廣; 勝宏南田; 好晃松尾; 隆治川本
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1987-10-08
Filing date: 1987-10-08
Publication date: 1995-02-01
Anticipated expiration: 2010-02-01
Also published as: JPH0195804A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は特にレーザを利用した圧延用ダルロールで調質
圧延した鋼板及びその製造方法に関する。

〔従来の技術〕

自動車や家電製品に用いられる鋼板の塗装面が鮮やかな
光沢を示す事（塗装鮮映性）はその商品価値を高めるも
のである。従来はこの塗装鮮映性を向上させる手段とし
て、専ら塗料及び塗装方法の改善が重要視されていた。

一方自動車用鋼板などは、塗料の密着性及びプレス加工
性を高めるために、その製造工程において、表面上に微
小な凹凸を有するロール（ダルロール）によって調質圧
延（調圧）する事により、一定の粗度（粗さ）を付与さ
れる。近年、この調圧工程において粗度付与に付随して
鋼板に一定値以上のうねりが発生すると、塗装鮮映性が
低下する事が問題となっている。

したがって、塗装鮮映性及びプレス加工性の両方に優れ
た特性を持つ鋼板を得るには、調圧工程において鋼板に
付される粗度とうねりの両方を所定の範囲内に収めなけ
ればならない。

従来、ロールのダル加工にはショットブラスト法、およ
び放電加工法が用いられてきたが、両手法ともロール表
面の粗度の制御性において原理的に限界がある。そのた
め特開昭54-61043号に示されたごとく、ダル加工のエネ
ルギー源として制御性に優れたレーザ光を用いたレーザ
ダル加工法が近年注目されるに至っている。

従来のレーザダルロールの加工方法ならびに同ロールを
用いた鋼板の製造方法をそれぞれ第３図及び第４図に示
す。

すなわち第3a図に示す一定のピーク値Ppとパルス幅Tpを
有するパルスレーザ光Ｌを、第3b図に示すように集光用
レンズ１を用いて微小スポットに絞り、調質圧延ロール
表面9Aに照射すると、照射箇所６に加熱、溶融、凝固の
一連のプロセスにより数μｍから数十μｍの突起6Bを有
する微小なモチーフ6Aが形成される。このような照射条
件下においてレーザ光Ｌをロール表面9Aに走査させる事
により、モチーフ6Aを規則正しく形成する事が出来る
（第3c図）。次に同ロール９を用いて粗度の極度に低い
冷延鋼板７（ブライト鋼板Ra:0.3μｍ）を調質圧延する
事によりロール凸部6Bが鋼板側に凹部8Aとして転写され
る−（8Bは圧延面）。この調圧工程においてプレス加工
に必要な粗度と塗装鮮映性に悪影響を及ぼさないうねり
を有する製品鋼板８が製造される（第4b図）。

ところで上記工程においては以下に示すような問題が発
生する。即ち、鋼板への粗度の付与はロール凸部の鋼板上への転写
機構によっているため、圧延に伴う凸部の摩耗により転
写率は著しく低下する。特にレーザによるダル加工では
焼入れロールへの焼戻し効果により、凸部の硬度はロー
ル生地に比較して低下する傾向にある。このためダルロ
ールの寿命が短くなり、ロール研削費などのコスト上昇
を引き起こす。

調圧工程に置けるダルロールモチーフの転写率を向
上させるには、冷延鋼板としてブライト鋼板を用いるの
が好ましい。ところがブライト鋼板では冷延プロセスに
続くボックス焼鈍（BAF）工程において焼付きが発生す
るため、製品歩留が著しく低下する。

したがって現状のレーザダル鋼板製造法においては、従
来の加工法に比べかなりの製造コストアップとなる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

そこで本発明は特に上記に示した従来のレーザダル鋼板
製造法の短所を解決しうる新しいダル鋼板とその製造法
とを示すものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、以上のような従来技術の問題点を解決し、特
にレーザーを用いて塗装鮮映性、プレス加工性に優れた
鋼板を低コストで製造するために発明されたものであっ
て、その特徴とするところは、冷延最終工程において予
めいずれかの手法により適当な粗度を付与された鋼板
を、直径20〜300μｍ、深さ５〜10μｍの凹型モチーフ
をレーザもしくは他の手法により形成したダルロールで
調圧することにある。

〔発明の作用〕

第１図，第２図に本発明によるレーザダルロールの加工
法と、鋼板製造法をそれぞれ示す。第1a図及び第1b図に
示したように、本発明においてもレーザによるロール加
工方法は、従来法と基本的には同じである。ただし、従
来法ではあくまでもロール表面9Aでの突起物形成が目的
とされ、レーザ照射条件もこれを達成すべく選ばれるの
に対し、本発明ではロール表面2Aに上記のような凹型の
モチーフ3A（すなわち穴）が規則正しく形成されるよう
にレーザ条件を設定する。なおレーザ光による方法だけ
でなく、電子ビームによる加工あるいはエッチング法な
どによりこれに相当するモチーフが得られると考えられ
るが、この場合も最終的に得られる効果は全く同一とな
る事は勿論である。

このように表面に規則正しい凹型モチーフ3Aを有するロ
ール２を用いて、予め定められた粗度を付与された冷延
鋼板４に調質圧延を行う（第2a図）。この場合冷延鋼板
４に所望の粗度4Aを与えるためには、冷間圧延の最終ス
タンドにおいてダルロールを用いて圧延を行えばよい。
この冷延ダルロールの加工法としては、ロール全面に隙
間なく微小な凹凸を形成出来る方法が最も適当であり、
放電加工法、ショットブラスト法、あるいはモチーフ間
距離を本発明のモチーフの大きさよりも小さくして加工
した従来のレーザダル法によっても形成可能である。

以上のような粗度付付冷延鋼板４と、凹型モチーフ3A付
ダルロールの組み合わせにより、調圧工程において次の
ような製品鋼板５の製造が可能となる。即ち第二ｂ図に
示すように、平坦部であるロール生地によって圧下を受
けた鋼板の部位は圧下率に応じた塑性変形を起こし、ほ
ぼ平坦化5Bされる。これに対しロールの凹部3Aと接触す
る部分では、応力が加わらないために塑性変形が起こら
ずもとの冷延鋼板のプロファイル（断面形状）4Aがほぼ
そのままの形で残される。

このようにして製造されるレーザダル鋼板５は以下のよ
うな特徴を有している。

最終的に得られる鋼板のプロファイルは、第2b図に
示したような平坦部5Bと凹凸部4Aが規則正しく繰返され
るものとなる。この特徴は第4b図に示した従来のレーザ
ダル鋼板と共通であり、プレス加工に必要な粗度を保持
しつつ、平坦部5Bの寄与によりうねりの値は低くなり、
優れた塗装鮮映性が同時に得られる。

圧延による応力が加わるのは、レーザによる焼戻し
を受けず、もとの高い硬度を保持しているロール生地の
部分だけである。また面接触である事から応力の極端な
集中なども発生しないと考えられる。これによりダルロ
ール寿命の飛躍的向上が期待される。

即ち、従来のレーザダル鋼板と同等の加工性、鮮映性を
持つ鋼板を従来よりも低いコストで製造することが可能
となる。さらに粗度付の冷延鋼板を使用するため、BAF
工程での焼付き発生も抑制可能となる。

なお、モチーフの形成は上述のように規則正しく一定の
パターンで形成するばかりでなく、ランダムの状態で形
成しても差支えない。即ち、連続した圧延面に非連続の
状態でモチーフを形成すればよい。

このようにして得られた凹型モチーフ形状は次のように
なる。即ち、モチーフの直径Ｄは加工可能範囲からみて
20〜300μｍの範囲でよく、深さｄは冷延鋼板粗度が残
り本発明の目的が達せられる範囲として５〜10μｍでよ
い。突起高さｈは１μ以下であれば圧延により摩耗する
ので、問題はない。

また、予め定められた冷延鋼板の粗度はRa1.0〜1.4μｍ
の範囲にあれば本発明の目的を達成することができる。

以上のような冷延鋼板粗度と調質圧延ロールのモチーフ
により、本発明の調圧鋼板が得られるが、この製品鋼板
の粗度はRa＞0.6μｍの範囲になる。上記粗度は面積比
（凹部と平坦部の比）と冷延原板粗度の条件によって支
配される。その概略値は冷延原板粗度Ra1.0μｍ→凹部：平坦部＝2:5 1.2μｍ→凹部：平坦部＝1:3 程度となる。

〔実施例〕

ここでは塗装鮮映性およびプレス加工性に優れた自動車
用鋼板の製造方法とその調質圧延に用いるダルロールの
製造方法、装置について具体例をあげて説明する。

第5b図はこの実施例に用いるレーザダル加工装置の構成
図である。レーザ発振器12は平均出力100W以上のYAGレ
ーザ発振器で、周波数１〜40kHzのＱスイッチパルスレ
ーザ光Ｌを発振可能である。レーザ光Ｌは複数のベンデ
ィングミラー13及び集光レンズ１を経てロール14の表面
に照射される。レーザ光照射ヘッド15はロール軸方向に
送り装置（図示しない）により送られる。レーザ光照射
ヘッド15の先端にはガスＧが噴出するノズル16が設けら
れ、窒素、酸素、アルゴンなどのガスがガス供給装置
（図示しない）から供給される。

次に、上記のように構成された装置によりロール14の表
面を加工する方法について説明する。ロール14を定速で
回転させながら、その表面に第5a図で示すような一定周
波数Ｆで発振させたパルスレーザ光Ｌを照射する。この
ときレーザ光Ｌのピーク値P_p、パルス半値幅T_p及びガス
Ｇの吹付角度、圧力などを適当に選ぶ事によって、第1c
図に示したような凹型のモチーフ3Aを形成出来る。この
ときレーザ光照射ヘッド15を送り装置により定速で移動
すれば、ロール14の表面上に同モチーフ3Aを一定の間隔
で規則正しく形成する事が可能となる。実施例ではピー
ク値P_p5kW、パルス半値幅T_p500nS、周波数F10kHzの条件
下でガスＧに酸素を用いた場合、直径100μｍ、深さ10
μｍのモチーフ3Aを200μｍ間隔で形成する事が出来
た。また他の条件で同様の加工を行った場合、モチーフ
3Aの形状が完全な凹型にならず、溶融再凝固物が穴周辺
に突起状に形成される事があったが、後述の理由により
本発明の効果になんら支障を来すものではない。

次に上記の手法により製造されたロールを調圧ロールと
して用いた鋼板製造方法について述べる。すなわち冷間
圧延最終スタンドにおいて、ショットブラスト法により
所定の粗度を付与した冷延ロールにより仕上圧延を行
い、冷延工程を終えた冷延原板はボックス焼鈍炉におい
て焼鈍された後に、調圧スタンドにおいて調圧ロールを
用いて調圧され製品鋼板となる。

この結果製品鋼板は連続した調質圧延面に冷延鋼板の粗
面を非連続の状態で残存せしめた表面状態（残留粗度部
分）を有することとなる。

第１表は、Ra値で3.0μｍの粗度を持つ冷延ロールを用
いて圧延した冷延原板を数種類の調圧ロールを用いて調
圧した場合に得られる製品鋼板の特性を比較して示した
ものである。調圧ロールにブライトロールを使用した
では、製品鋼板のうねりは低い値に押さえられるため良
好な塗装鮮映性が得られるが、粗度が極端に低下し望ま
しいプレス加工性は得られない。次には、調圧ロール
にもショットダル法で粗度を付与した場合であるが、粗
度保持による良好なプレス加工性は得られてもうねりが
増大するために塗装鮮映性は悪化する。これに対し本発
明の実施例では、粗度、うねりとも所定の値に収ま
り、塗装鮮映性、プレス加工性共に優れた製品鋼板５が
得られた。また凹型モチーフ3Aの周辺に突起物が形成さ
れた場合であっても、その高さが１μｍ以下であれば調
圧の初期段階において即座に摩耗するため、突起のない
凹型モチーフ3Aと同じ効果が得られた。

また、本発明においては以下の二種類の方法によって、
製品鋼板５の粗度を制御する事が可能である事が判明し
た。即ち、冷延ロールひいては冷延原板４の粗度を変化させる
方法。

調圧ロール２上の凹型モチーフ3Aの形状、大きさ、
間隔を変化させる事により、製品鋼板５の平坦部5Bと凹
凸部4Aの面積比を変化させる方法。

第２表の、は、第１表と同様に本発明による製品
鋼板５を、異なる条件下において製造した結果を示した
ものである。第２表は、第１表の場合よりも高い粗
度を付与した冷延ロールを用いて圧延した冷延原板４
を、同じ調圧ロール２を用いて圧延した場合の結果であ
る。両者の比較により、冷延粗度増加に伴い、製品鋼板
５の粗度、うねりも上昇する事が解る。次に第２表
は、第１表と同じ冷延条件下で調圧ロール２表面上で
の凹型モチーフ3Aの間隔を変化させ、平坦部に対するそ
の面積比を変えた場合の結果を示している。この場合、
平坦部の面積比が増すにつれ、製品鋼板５の粗度、うね
り共に減少する事が確認出来た。このように本発明にお
いては、冷延粗度条件と調圧ロール加工条件の組み合わ
せにより、さまざまな特性を持つ製品鋼板５を製造する
事が出来る。

次に調圧スタンドにおける製品鋼板の圧延方向の距離ｌ
の増大にともなう製品鋼板５の粗度の変化を、本発明の
実施例と従来のレーザダル加工法で比較して第６図に示
す。ここで本発明の実施例は第１表と同一条件であ
り、これに対し従来法では、ブライト条件の冷延原板７
を直径100μｍ、高さ５μｍのリング状突起6Bを、レー
ザ光Ｌによりその表面に形成した調圧ロール９を用いて
製品鋼板８を製造した。第６図より以下の事が見て取れ
る。即ち従来法では圧延距離ｌの増加に伴い製品鋼板８
の粗度が低下し、特に圧延距離ｌが20Kmを越えるとプレ
ス加工性に悪影響を及ぼすまでになる。ロール表面形態
を詳しく調べた結果、この原因は突起物の摩耗による転
写率の低下である事が判明した。これに対し本発明の実
施例では圧延距離ｌが100Kmを越えても粗度の低下は認
められず、従来法に比較してロール１本当たりの調圧可
能距離は飛躍的に増大した。

〔発明の効果〕

本発明では規則正しい凹凸を持った鋼板が得られ、塗装
鮮映性、プレス加工性に優れた特性を示す。また調圧ロ
ールの耐摩耗性が向上するため上記のような鋼板を低コ
ストで製造する事が可能となり、その工業的効果は甚大
である。

【図面の簡単な説明】

第1a図、第1b図及び第1c図並びに第2a図はそれぞれ本発
明によるダルロール加工方法と調質圧延方法、第2b図は
本発明によるレーザダル鋼板プロファイル、第3a図、第
3b図及び第3c図並びに第4a図はそれぞれ従来法によるダ
ルロール加工方法と調質圧延方法、第4b図は従来法によ
るレーザダル鋼板プロファイル、第5a図及び第5b図は本
発明によるレーザダル加工装置、第６図は本発明、従来
法での製品鋼板粗度の調圧距離に伴う変化を示すもので
ある。 1:集光用レンズ、2:調質圧延ロール、3A:凹型モチー
フ、4:粗度付冷延鋼板、4A:鋼板凹凸部、5:製品鋼板
（本発明）、5B:鋼板平坦部、6A:突起付モチーフ、7:ブ
ライト冷延鋼板、8:製品鋼板（従来法）、8A:鋼板凹
部、9:調質圧延ロール、12:レーザ発振器、13:ベンディ
ングミラー、14:ロール、15:レーザ光照射ヘッド、16:
ノズル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者川本隆治千葉県君津市君津１番地新日本製鐵株式会社君津製鐵所内 (56)参考文献特開昭62−224405（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粗度Raが1.0〜1.4μｍの範囲の冷延鋼板の
粗面を、直径Ｄが20〜300μｍの凹型モチーフを有する
調質圧延ロールを用いて圧延することにより、該鋼板表
面に面積比で1/4〜1/2の範囲で前記粗面を残存せしめ、
調質圧延後の粗度Raが0.6μｍ以上1.0μｍ以下であるこ
とを特徴とする塗装鮮映性及びプレス加工性の優れた調
質圧延鋼板。
【請求項２】前記調質圧延ロール凹型モチーフ周辺部の
突起により転写形成される凹部の深さが１μｍ以下であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の調質圧
延鋼板。
【請求項３】深さｄが５〜10μｍ、直径Ｄが20〜300μ
ｍの凹型モチーフを、ロールの圧延板接触表面積に対す
る面積比が1/4〜1/2の範囲でロール表面に形成したロー
ルで、粗度Raが1.0〜1.4μｍの範囲にある冷延鋼板を調
質圧延することを特徴とする塗装鮮映性及びプレス加工
性の優れた調質圧延鋼板の製造方法。
【請求項４】前記凹型モチーフ周辺部に形成された突起
の高さｈが１μｍ以下であることを特徴とする特許請求
の範囲第３項記載の製造方法。