JPS63195265A - 高エネルギ−ビ−ムによるロ−ルおよび鋼材表面の加工方法および装置 - Google Patents
高エネルギ−ビ−ムによるロ−ルおよび鋼材表面の加工方法および装置Info
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- JPS63195265A JPS63195265A JP2899887A JP2899887A JPS63195265A JP S63195265 A JPS63195265 A JP S63195265A JP 2899887 A JP2899887 A JP 2899887A JP 2899887 A JP2899887 A JP 2899887A JP S63195265 A JPS63195265 A JP S63195265A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B27/00—Rolls, roll alloys or roll fabrication; Lubricating, cooling or heating rolls while in use
- B21B27/005—Rolls with a roughened or textured surface; Methods for making same
Landscapes
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
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。
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、ダル鋼板圧延用のロール粗面の形成方法およ
び装置に関する。
び装置に関する。
圧延鋼板には、例えば材質、物性、形状９寸法など各種
の品質、特性が要求されるが、その１つに表面品質があ
る０表面品質には、■美観、っまリ見た目のきれいさ、
■塗装性、つまり塗装やほうろうの付き具合、■加工性
、つまりプレス加工。
の品質、特性が要求されるが、その１つに表面品質があ
る０表面品質には、■美観、っまリ見た目のきれいさ、
■塗装性、つまり塗装やほうろうの付き具合、■加工性
、つまりプレス加工。
ＤＩ加工などの加工難易性、■耐蝕性、主として発錆性
、および■光学特性、つまり可視光や赤外線の反射、吸
収、輻射特性などがあり、これらを決めると要因には表
面の物理的２機械的、化学的性質など多くの要因がある
が、その１つに表面のセミマクロ的な幾何学的形状即ち
表面粗さがある６表面粗さを定める因子には、凹凸の高
さおよび凹凸のピッチなどがあり、前者についてはＲｒ
ｍｓ（凹凸の高さの自乗平均値）およびＲａ（中心線平
均粗さ）、後者についてはＰＰＩ（インチ当りの凹凸の
個数）などの評価指数が考えられていて、評価手段は一
応確立されている。
、および■光学特性、つまり可視光や赤外線の反射、吸
収、輻射特性などがあり、これらを決めると要因には表
面の物理的２機械的、化学的性質など多くの要因がある
が、その１つに表面のセミマクロ的な幾何学的形状即ち
表面粗さがある６表面粗さを定める因子には、凹凸の高
さおよび凹凸のピッチなどがあり、前者についてはＲｒ
ｍｓ（凹凸の高さの自乗平均値）およびＲａ（中心線平
均粗さ）、後者についてはＰＰＩ（インチ当りの凹凸の
個数）などの評価指数が考えられていて、評価手段は一
応確立されている。
ところで圧延製品表面に粗さを付ける最も普通の方法は
、圧延ロールに所要の粗さを付けておき、圧延によって
被圧延材の表面にその粗さを転写する方法である。従っ
て圧延製品に所望の粗さを付ける問題は、とりも直さず
ロール表面に粗さを付ける問題でもある。粗さ付与に際
しては、単に凹凸の高さだけでなく粗さのピッチも所望
値にし、しかもこれらを独立に制御できることが必要で
ある。
、圧延ロールに所要の粗さを付けておき、圧延によって
被圧延材の表面にその粗さを転写する方法である。従っ
て圧延製品に所望の粗さを付ける問題は、とりも直さず
ロール表面に粗さを付ける問題でもある。粗さ付与に際
しては、単に凹凸の高さだけでなく粗さのピッチも所望
値にし、しかもこれらを独立に制御できることが必要で
ある。
ロール表面を加工する方法としては、ショツトブラスト
法、放電加工法およびレーザ法があり、制御性の高いレ
ーザ法として特公昭５８−２５５５７号公報、特公昭６
０−２１５６号公報に開示された装置が有効である。
法、放電加工法およびレーザ法があり、制御性の高いレ
ーザ法として特公昭５８−２５５５７号公報、特公昭６
０−２１５６号公報に開示された装置が有効である。
これらに開示された加工方法は、レーザの出力状態すな
わちパルスビームのピーク値で溶融、蒸発による穴あけ
現象を制御し、その穴径はビーム集光径によって決定さ
れる。
わちパルスビームのピーク値で溶融、蒸発による穴あけ
現象を制御し、その穴径はビーム集光径によって決定さ
れる。
鋼板に転写される凹凸は、ロール表面にできた凸部によ
る圧延プロセスによって形成される。このロールの凸部
は、レーザ等によって穴中央部の溶融部が排除され穴の
ふちに付着したものである。
る圧延プロセスによって形成される。このロールの凸部
は、レーザ等によって穴中央部の溶融部が排除され穴の
ふちに付着したものである。
ショツトブラスト法は、表面が硬化してロールの耐摩耗
性が上るなでの利点がある反面、面が不規則、不均一で
ある。これに対しレーザビーム法はロール面が規則的で
ある反面、溶着物（凸部）の硬度が低い。レーザビーム
法の場合、ロール表面の凸部は溶融部が付着して出来た
もので、溶着全屈の硬化処理を実施しないと、圧延時に
この凸部が変形又は摩耗してロール表面形状の変化が著
るしく寿命が短かい。又、レーザによる高速な穴あけ機
構は焦点調整、パルス制御を高精度にする必要があり複
雑である。
性が上るなでの利点がある反面、面が不規則、不均一で
ある。これに対しレーザビーム法はロール面が規則的で
ある反面、溶着物（凸部）の硬度が低い。レーザビーム
法の場合、ロール表面の凸部は溶融部が付着して出来た
もので、溶着全屈の硬化処理を実施しないと、圧延時に
この凸部が変形又は摩耗してロール表面形状の変化が著
るしく寿命が短かい。又、レーザによる高速な穴あけ機
構は焦点調整、パルス制御を高精度にする必要があり複
雑である。
本発明はかかる点に鑑み、粗さの制御が容易であり、微
細な粗さも付けることができ、耐摩耗性も優れた粗面形
成装置を提供しようとするものである。次に図面を参照
しながら本発明の詳細な説明する。
細な粗さも付けることができ、耐摩耗性も優れた粗面形
成装置を提供しようとするものである。次に図面を参照
しながら本発明の詳細な説明する。
第１図は、本発明によるロールの加工を実施する粗面形
成装置の基本構成を示す。１０は被加工ロール、３０は
真空容器、３０はロール回転駆動機溝、Ｅ Ｂは電子ビ
ーム源、ＩＢはイオンビーム源である。
成装置の基本構成を示す。１０は被加工ロール、３０は
真空容器、３０はロール回転駆動機溝、Ｅ Ｂは電子ビ
ーム源、ＩＢはイオンビーム源である。
真空容器２０は、被加工ロールの搬入出用の蓋２２．２
３を備えている。電子ビーム源ＥＢＩ。
３を備えている。電子ビーム源ＥＢＩ。
ＥＢ２とイオンビーム源ＩＢ１．ＩＢ２は被加工ロール
の軸と平行に設けられた移動機構４９に設置されて、ロ
ール表面全域にわたって移動する６第２図は被加工ロー
ル１０に対し電子ビームＥＩ３およびイオンビームＩＢ
によって処理を行う概念を示す。
の軸と平行に設けられた移動機構４９に設置されて、ロ
ール表面全域にわたって移動する６第２図は被加工ロー
ル１０に対し電子ビームＥＩ３およびイオンビームＩＢ
によって処理を行う概念を示す。
第１図に示す、真空度を１０−１〜１０−＠Ｔｏｒｒに
保った真空容器２０、の中で被加工ロールＩＯを連続回
転させ、ロール上部に設置された電子ビームＥＢによっ
てロール表面に微細な穴を順次あけていく。この際、電
子ビームＥＢはロールが一回転した時に一定幅ロールの
長手方向に移動する。これが穴加工の長手方向のピッチ
ｄ、になる。又、ＥＢ、ＩＢのパルス周期Ｔｏとロール
の回転数によって、ロール円周方向のピッチｄｃが決ま
る。
保った真空容器２０、の中で被加工ロールＩＯを連続回
転させ、ロール上部に設置された電子ビームＥＢによっ
てロール表面に微細な穴を順次あけていく。この際、電
子ビームＥＢはロールが一回転した時に一定幅ロールの
長手方向に移動する。これが穴加工の長手方向のピッチ
ｄ、になる。又、ＥＢ、ＩＢのパルス周期Ｔｏとロール
の回転数によって、ロール円周方向のピッチｄｃが決ま
る。
第２図に電子ビームＥＢ、イオンビームＩＢが２組の場
合で上記の様子を示す。図中し１−１はＦＢＩによって
作られた最初の穴の列であり、同様にＬ２−１はＥＢ２
によって作られた最初の穴の列である。電子ビームＥＢ
により２列目のＬＬ−２゜Ｌ２−２の穿孔を行っている
間にすでに穿孔されたＬｌ−１，Ｌ２−２の穴の列にイ
オンビームＩＢによりイオン注入を行い表面の硬化処理
を行う。
合で上記の様子を示す。図中し１−１はＦＢＩによって
作られた最初の穴の列であり、同様にＬ２−１はＥＢ２
によって作られた最初の穴の列である。電子ビームＥＢ
により２列目のＬＬ−２゜Ｌ２−２の穿孔を行っている
間にすでに穿孔されたＬｌ−１，Ｌ２−２の穴の列にイ
オンビームＩＢによりイオン注入を行い表面の硬化処理
を行う。
第３図はロール表面に加工した穴の列（模様）を示す。
穴のロール軸方向のピッチｄえは第１図に示す、ＥＢ、
ＩＢ移動機構４０，４１、によって設定できる。又、ロ
ール円周方向のピッチｄｃは、ロールの径りと回転数Ｎ
およびＥＢ、ＩＢの照射繰り返し周波数で決定する。Ｅ
ＢとＩＢの移動制御は第１図の制御部５０によって行う
。入力信号はロールの回転信号５１とＥＢ、ＩＢの位置
信号５２であり、５１はロール１回転に１パルス発生し
、このイコ号でＥＢとＩＢをあらかじめ決めた値で移動
させる。
ＩＢ移動機構４０，４１、によって設定できる。又、ロ
ール円周方向のピッチｄｃは、ロールの径りと回転数Ｎ
およびＥＢ、ＩＢの照射繰り返し周波数で決定する。Ｅ
ＢとＩＢの移動制御は第１図の制御部５０によって行う
。入力信号はロールの回転信号５１とＥＢ、ＩＢの位置
信号５２であり、５１はロール１回転に１パルス発生し
、このイコ号でＥＢとＩＢをあらかじめ決めた値で移動
させる。
この様な複数組のＥＢ、ＩＢは、亮生産性を得るもので
、以下本発明の説明は１組のＥＢ、ＩＢの例で説明する
。
、以下本発明の説明は１組のＥＢ、ＩＢの例で説明する
。
第４ａ図および第４ｂ図はロール表面に加工した六の断
面形状を示し、第４ａ図はＥＢで加工しただけのもので
、高エネルギービームによってロール表面が加熱、溶融
し、一部は蒸発する。この現象によってビーム直下の溶
融物は排除され、穴の底１３が出来るとともに排除され
た溶融物が穴の外部に付着し凸部１２が出来る。圧延時
にこの凸部が鋼板に転写し、鋼板の凹部を作り、粗面化
する。第４ｂ図は、ＥＢで穴加工した後でＩＢによって
イオン注入したもので、イオン注入部１４が表面層に出
来る。
面形状を示し、第４ａ図はＥＢで加工しただけのもので
、高エネルギービームによってロール表面が加熱、溶融
し、一部は蒸発する。この現象によってビーム直下の溶
融物は排除され、穴の底１３が出来るとともに排除され
た溶融物が穴の外部に付着し凸部１２が出来る。圧延時
にこの凸部が鋼板に転写し、鋼板の凹部を作り、粗面化
する。第４ｂ図は、ＥＢで穴加工した後でＩＢによって
イオン注入したもので、イオン注入部１４が表面層に出
来る。
注入イオンとしては、Ａｒ、 Ｎ ２ ＨＮｉ、 Ｍｏ
＋Ｃｒ等が適している。すなわち、ロール表層にＮ２等
のイオンを注入すると、表層部の結晶構造が複雑になり
組成が変化するため表面硬度が増加し塑性変形しにくく
なる。その結果、圧延時の変形又は摩耗が少くなり、ダ
ル加工での粗面化における粗度値が一様になる効果が認
められた。
＋Ｃｒ等が適している。すなわち、ロール表層にＮ２等
のイオンを注入すると、表層部の結晶構造が複雑になり
組成が変化するため表面硬度が増加し塑性変形しにくく
なる。その結果、圧延時の変形又は摩耗が少くなり、ダ
ル加工での粗面化における粗度値が一様になる効果が認
められた。
尚、この加工方法は圧延用ロールのダル加工のみでなく
、第１図のロール回転機構をＥＢ、ＩＢの移動方向に対
し前後、左右方向の駆動方式にすれば、プレス用鋼材の
ダル加工にも使用することが可能である。また、加工す
る穴の配列は第３図に示したような均等な配列のみなら
ず、例えば千鳥、或いはロ、Δ等の幾何学模様の凹凸群
に加工することも出来る。
、第１図のロール回転機構をＥＢ、ＩＢの移動方向に対
し前後、左右方向の駆動方式にすれば、プレス用鋼材の
ダル加工にも使用することが可能である。また、加工す
る穴の配列は第３図に示したような均等な配列のみなら
ず、例えば千鳥、或いはロ、Δ等の幾何学模様の凹凸群
に加工することも出来る。
以下実施例を示す。
〔実施例〕
ロール形状：径６００ｍｍ、長さ１５０抛ｍロール回転
数： ２Ｏｒｐｍ 真空度： １Ｏ−３Ｔｏｒｒ 電子ビーム：１００にＶ、パルス周期０．１ｍ５ｅｃ、
ビーム径０．１＋ｎｍ イオンビーム：５０に■、Ｎ２イオン 以上の条件でロールの加工を実施して、穴形状として内
径８０μ、外径１１０〜１２０μｍ、深さ１０〜１５μ
ｍの穴を１秒間に１万個つくり、その粗度値「ａ＝２．
０となった。このロールで鋼板の圧延を１０コイル実施
したが、粗度値ｒａはほとんど変化していなかった。又
、ＥＩ３加工のみで１１３処理をしなかった場合は粗度
値にしてｒａ＝２゜０がｒａ＝１．５に低下していた。
数： ２Ｏｒｐｍ 真空度： １Ｏ−３Ｔｏｒｒ 電子ビーム：１００にＶ、パルス周期０．１ｍ５ｅｃ、
ビーム径０．１＋ｎｍ イオンビーム：５０に■、Ｎ２イオン 以上の条件でロールの加工を実施して、穴形状として内
径８０μ、外径１１０〜１２０μｍ、深さ１０〜１５μ
ｍの穴を１秒間に１万個つくり、その粗度値「ａ＝２．
０となった。このロールで鋼板の圧延を１０コイル実施
したが、粗度値ｒａはほとんど変化していなかった。又
、ＥＩ３加工のみで１１３処理をしなかった場合は粗度
値にしてｒａ＝２゜０がｒａ＝１．５に低下していた。
上記実施例で加工したロールで０．７ｍｍ厚の自動車鋼
板を圧下率１％で圧延し、プレス加工し成形可能限界Ｌ
ＴＲを調べた結果、良好なＬＴＲ値２．３を得ることが
出来た。この試験でのしわ押え力は４シＯｎ、ポンチ径
ＰＤはｌ ００＋ｏｔｏ、ブランクサイズＢＳが２３０
ｍｍになった。なお、 ＬＴＲはＢＳとＰＤの比である
。
板を圧下率１％で圧延し、プレス加工し成形可能限界Ｌ
ＴＲを調べた結果、良好なＬＴＲ値２．３を得ることが
出来た。この試験でのしわ押え力は４シＯｎ、ポンチ径
ＰＤはｌ ００＋ｏｔｏ、ブランクサイズＢＳが２３０
ｍｍになった。なお、 ＬＴＲはＢＳとＰＤの比である
。
ｌ）制御性の高い粗面化装置となり、
２）耐摩耗性が大幅に向上し、
３）粗度値が安定し、かつ、
４）長期間の圧延が可能となるダルロールを作ることが
できる。
できる。
第１図は、本発明の一実施例を示す側面図である。第２
図は被加工ロールとＥＢおよびＩＢによって加工された
穴の列を示す、ロールの斜視図である。第３図は加工さ
れた穴の列を拡大して示す平面図である。第４ａ図およ
び第４ｂ図は、加工された穴の拡大断面図である。 ｌＯ：ロール ２０：真空容器３０：ロール駆
動部 ４０：電子ビーム源ＥＢとイオンビームＩＩＢの駆動部
図は被加工ロールとＥＢおよびＩＢによって加工された
穴の列を示す、ロールの斜視図である。第３図は加工さ
れた穴の列を拡大して示す平面図である。第４ａ図およ
び第４ｂ図は、加工された穴の拡大断面図である。 ｌＯ：ロール ２０：真空容器３０：ロール駆
動部 ４０：電子ビーム源ＥＢとイオンビームＩＩＢの駆動部
Claims (3)
- （１）真空容器内にロール或いは鋼材を駆動する機構と
移動可能な電子ビーム源、イオンビーム源を有する装置
を用い、真空状態でロール或いは鋼材表面を電子ビーム
により凹凸加工を行い、引継き同一容器内でイオンビー
ムを照射しロール或いは鋼材表面の凹凸部の表層部を改
質することを特徴とする高エネルギービームによるロー
ルおよび鋼材表面の加工方法。 - （２）凹凸加工模様が均一模様、千鳥、或いは□、△等
の幾何学模様であることを特徴とする特許請求の範囲第
（１）項記載の高エネルギービームによるロールおよび
鋼材表面の加工方法。 - （３）ロールを出し入れする蓋を有する真空容器内にロ
ール回転駆動機構、電子ビーム源、イオンビーム源およ
び電子ビーム源、イオンビーム源の移動装置を有する高
エネルギービームによるロール表面の加工装置とロール
回転駆動機構並びに高エネルギービーム源の制御装置と
を有することを特徴とする高エネルギービームによるロ
ール表面の加工装置。（３）鋼材を出し入れする蓋を有
する真空容器内に鋼材を移動する装置、電子ビーム源、
イオンビーム源および電子ビーム源、イオンビーム源の
移動装置を有する高エネルギービームによる鋼材表面の
加工装置と鋼材移動装置並びに高エネルギービーム源の
制御装置とを有することを特徴とする高エネルギービー
ムによる鋼材表面の加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2899887A JPS63195265A (ja) | 1987-02-10 | 1987-02-10 | 高エネルギ−ビ−ムによるロ−ルおよび鋼材表面の加工方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2899887A JPS63195265A (ja) | 1987-02-10 | 1987-02-10 | 高エネルギ−ビ−ムによるロ−ルおよび鋼材表面の加工方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63195265A true JPS63195265A (ja) | 1988-08-12 |
Family
ID=12264078
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2899887A Pending JPS63195265A (ja) | 1987-02-10 | 1987-02-10 | 高エネルギ−ビ−ムによるロ−ルおよび鋼材表面の加工方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63195265A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107385405A (zh) * | 2017-07-22 | 2017-11-24 | 北京工商大学 | 一种离子注入改性层深度可控的不锈钢部件及其制备工艺 |
| CN107419234A (zh) * | 2017-07-22 | 2017-12-01 | 北京工商大学 | 一种耐磨抗菌的食品加工机械不锈钢部件及其制备工艺 |
| CN109351975A (zh) * | 2018-10-31 | 2019-02-19 | 北京工商大学 | 一种物理气相沉积涂层的微孔不锈钢基体及其制备工艺 |
Citations (4)
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| JPS56119681A (en) * | 1980-02-27 | 1981-09-19 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Method for working surface of cold rolling roll by electron beam |
| JPS58181864A (ja) * | 1982-04-16 | 1983-10-24 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 表面処理方法 |
| JPS6115967A (ja) * | 1984-06-29 | 1986-01-24 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 表面処理方法 |
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-
1987
- 1987-02-10 JP JP2899887A patent/JPS63195265A/ja active Pending
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