JP2000218307A

JP2000218307A - 冷間圧延用ロール、冷間圧延方法および冷間圧延金属板

Info

Publication number: JP2000218307A
Application number: JP1933699A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Shiraishi; 利幸白石; Yoshihisa Takahama; 義久高濱
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1999-01-28
Filing date: 1999-01-28
Publication date: 2000-08-08

Abstract

(57)【要約】【課題】ステンレス鋼などの冷延鋼板、純チタン板、
チタン合金板などの金属板において、生産性を損なうこ
となく、かつ作業上の困難を伴うこともなく、特に表面
光沢の優れた製品を得る。【解決手段】ロール直径 200mm以下のロール表面に、
６角以下の多角形の１種または２種以上を多数個と、こ
れらを囲む連続した溝とからなる規則正しい幾何学的模
様が形成され、多角形内の表面粗さがＲａ 0.1μｍ未
満、多角形の長径がロール圧延材接触弧長の0.01倍以上
0.1倍以下、溝の深さが 0.3μｍ以上４μｍ以下、溝の
幅が多角形の長径の0.01倍以上 0.2倍以下であるロー
ル。前記ロールをワークロールとする圧延機により、圧
延油を使用して帯状金属を圧延する冷延方法。前記方法
により冷延され、両面あるいはいずれか一方の面に、前
記ロールの幾何学的模様が転写された冷延金属板。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ステンレス鋼など
の冷延鋼板、純チタン板、チタン合金板などの金属板に
おいて、特に表面光沢の優れた製品を得るための冷間圧
延用ロール、該ロールを使用する冷間圧延方法、および
該方法により得られる冷間圧延金属板に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】表面光沢の優れた金属板を冷間圧延によ
って製造するには、まずワークロールの表面粗さを小さ
くすることが必要とされている。しかし、圧延油を使用
した金属帯板の冷間圧延においては、圧延後の金属板表
面は、必ずしもワークロール表面が転写されたものとは
ならず、ワークロールと圧延材の界面に引込まれた圧延
油の油膜厚さによって様相が異なる。

【０００３】油膜が厚いと、圧延材表面はロールに拘束
されず自由に変形するため光沢が得られない。したがっ
て、圧延板の表面光沢を上げるには、ワークロールの表
面粗さを小さくするとともに、この界面の油膜を薄くす
ることによって、圧延板の表面粗さを小さくすることが
必要とされている。

【０００４】このため、通常、高光沢の製品板が要求さ
れるステンレス鋼等の冷間圧延においては、ゼンジミア
圧延機などのクラスター圧延機により、圧延油にはエマ
ルジョン油を使用せず、鉱物油をベースとするニート油
を低粘度にして使用し、高圧下低速圧延を行って界面の
油膜を薄くしている。

【０００５】ところが薄くした油膜が切れると、ヒート
スクラッチと呼ばれるロールと圧延材の焼付き疵が発生
し、製品の欠陥になる。そこで、圧延油に極圧添加剤を
加えて油膜切れを防止することも行われているが、必ず
しもヒートスクラッチを防止できていない。また、ロー
ルと圧延材の界面に引込まれた圧延油の油膜が薄くて
も、界面の圧延油が圧延材やロール表面の僅かな欠陥部
等に拘束されて、オイルピットと呼ばれる微小な窪みが
生じ、高光沢が得られない場合がある。

【０００６】本発明者らは、高光沢ステンレス箔を得る
ための圧延方法として、鉱物油ベースの低粘度油に３種
類の合成エステルとブチルステアレートを添加した圧延
油を使用し、表面粗さを０．０６μｍＲａ以下に仕上げ
た直径２５〜４０mmのロールを用いて圧延速度５０m/mi
n 以下、圧下率１５％以上で圧延することを、特開平５
−７９０４号公報により提案している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】通常、表面光沢の優れ
た製品板が要求されるステンレス鋼板、純チタン板、チ
タン合金板等は、ゼンジミア圧延機などのクラスター圧
延機により、鉱物油ベースのニート油を圧延油とする冷
間圧延によって製造されている。そして、特に優れた光
沢の製品を製造する場合は、ワークロールの表面仕上げ
を均一微細にしたうえ、圧延条件を高圧下かつ低速にし
て、ロールと圧延材界面の油膜を薄くする等の対策が行
われている。

【０００８】ところでこれら金属板の冷間圧延に対し
て、上記公報に提案しているようなステンレス箔の圧延
技術を適用する場合、まず箔圧延のワークロールの直径
が４０mm以下と小さいので通常のゼンジミア圧延機には
適用できず、さらに圧延速度が低いので生産性が悪く、
そのうえ特殊な圧延油は高価であって常時使用するのは
コストアップとなり、高光沢材圧延時のみ圧延油を変え
ることも作業上困難である。

【０００９】そこで本発明が解決しようとする課題は、
ステンレス鋼などの冷延鋼板、純チタン板、チタン合金
板などの金属板において、生産性を損なうことなく、か
つ作業上の困難を伴うこともなく、特に表面光沢の優れ
た製品を得るための冷間圧延用ロール、該ロールを使用
する冷間圧延方法、および該方法により得られる冷間圧
延金属板を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明ロールは、ロール直径が２００mm以下であり、
少なくとも圧延材と接触するロール表面に、６角以下の
多角形の１種または２種以上を多数個と、該各多角形を
囲む連続した溝とからなる規則正しい幾何学的模様が形
成され、前記多角形内の表面粗さが平均粗さＲａで０．
１μｍ未満、前記多角形の長径がロール圧延材接触弧長
の０．０１倍以上０．１倍以下であり、かつ前記溝の深
さが０．３μｍ以上４μｍ以下、前記溝の幅が前記多角
形の長径の０．０１倍以上０．２倍以下であることを特
徴とする冷間圧延用ロールである。

【００１１】また本発明法は、上記本発明ロールをワー
クロールとする圧延機により、圧延油を使用して帯状金
属を圧延することを特徴とする冷間圧延方法である。さ
らに本発明金属板は、上記本発明法により冷間圧延さ
れ、両面あるいはいずれか一方の面に、６角以下の多角
形の１種または２種以上を多数個と、該各多角形を囲む
連続した畝からなる規則正しい幾何学的模様が形成さ
れ、前記多角形内の表面粗さが平均粗さＲａで０．１μ
ｍ未満、前記多角形の長径がロール圧延材接触弧長の
０．０１倍以上０．１倍以下であり、かつ前記畝の高さ
が０．３μｍ以上４μｍ以下、前記畝の幅が前記多角形
の長径の０．０１倍以上０．２倍以下であることを特徴
とする冷間圧延金属板である。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明ロールを図１に示す例によ
り説明する。図１(a) はロール１表面を平面に展開した
ものの拡大図、図１(b) は図１(a) のＡ−Ａ矢視断面図
である。本発明ロールは、ロール直径が２００mm以下で
あって、ロール表面にはこの例のように、多数の多角形
４と、各多角形４を囲む連続した溝５とからなる規則正
しい幾何学的模様が形成されている。形成されている範
囲は、ロール表面の少なくとも圧延材と接触する部位で
ある。図１の例では、多角形４として正六角形のみを並
べているが、その他の六角形でもよい。

【００１３】また、五角形、四角形、三角形といった６
角以下の多角形の１種のみ、あるいは２種以上を組合わ
せて、規則正しい幾何学的模様を形成することもでき
る。例えば、図３(a) は正五角形と菱形を組合わせて、
図３(b) は正方形のみで、図３(c) は菱形のみで、図３
(d) は直角二等辺三角形のみで、それぞれ模様を形成し
ている。これら各例において、模様の方向は任意にでき
る。例えば図１の例では、正六角形の対頂点を結ぶ方向
すなわち図の長辺の方向を、ロールの軸方向、周方向、
あるいはその間の任意の方向とすることができる。

【００１４】これら各多角形４内の表面粗さは、平均粗
さで０．１μｍＲａ未満とする。溝５内の表面粗さは任
意でよい。そして、各多角形４の長径Ｄを、図２に示す
ロール圧延材接触弧長Ｌの０．０１倍以上０．１倍以下
とする。多角形４の長径Ｄは、図１のような最大径であ
り、２種以上の多角形を組合わせた場合は、各多角形の
長径の最大のものである。接触弧長Ｌは、図２のよう
に、圧延材２がロール１に接触して変形し始める点Ｓ
と、ロール１から離れる点Ｔとの間の扁平したロール表
面の長さである。また溝５の深さｄは０．３μｍ以上４
μｍ以下、溝５の幅ｗは多角形４の長径Ｄの０．０１倍
以上０．２倍以下とする。

【００１５】ここでロール圧延材接触弧長Ｌ(mm)は、圧
延材２のロール入側板厚Ｈ(mm)、ロール出側板厚ｈ(m
m)、圧延荷重Ｐ(kgf) 、圧延材２の幅Ｗ(mm)、ロール１
の半径Ｒ(mm)、圧延時の扁平した半径Ｒ′(mm)から、
(1)式および (2)式により求めることができる。νはロ
ールのポアソン比、Ｅはロールのヤング率(kgf／m
m²）、πは円周率である。Ｒ′＝［１＋｛１６（１−ν²）／ＷπＥ][Ｐ／（Ｈ−ｈ)]］Ｒ (1) Ｌ＝［Ｒ′（Ｈ−ｈ）］^0.5 (2)

【００１６】従来、表面粗さの小さい鏡面に近いような
ロールをワークロールとして、界面の油膜が薄くなるよ
うな高圧下高速条件で圧延した場合、ロールと圧延材の
界面に引込まれた圧延油は逃げ場がなくトラップされ
て、オイルピットと呼ばれる微小欠陥が発生し、高光沢
が得られなかった。しかし、本発明ロールをワークロー
ルとし、界面の油膜が薄くなるような圧延を行うと、ロ
ールと圧延材の界面に引込まれた圧延油は、ロールの溝
５の部分で吸収され、凸部となっている多角形４の部分
では油膜が薄く、かつ圧延油がトラップされ難い。その
うえ油膜切れも生じ難く、ヒートスクラッチ発生のおそ
れもない。

【００１７】したがって圧延製品の表面は、溝５の部分
に接したところは光沢が出なくても、ロール表面の多角
形４の部分で圧延された光沢のよいところが支配的であ
り、全体として高光沢のものとなる。そして光沢むらが
問題となることもない優れた高光沢の製品が、高速圧延
により得られる。ここで多角形を６角以下としたのは、
７角以上になると光沢むらが問題となるおそれが生じる
からである。ロールにおける多角形４内の部分の表面粗
さを、平均粗さＲａで０．１μｍ以下としたのは、多角
形４の部分のＲａで０．１μｍを超えるロール表面が圧
延材に転写されると、高光沢の圧延製品が得られ難くな
るからである。

【００１８】また、多角形の長径Ｄがロール圧延材接触
弧長Ｌの０．１倍を超えると、オイルピットの発生によ
り本発明の効果が得られ難くなる。すなわち図４に示す
ように、Ｄ／Ｌが０．１を超えると圧延後の表面光沢が
従来レベル以下となる。そしてＤ／Ｌが０．０１未満だ
と、圧延製品において多角形４内の部分の光沢がよくて
も、その部分の面積の割合が小さいため、全体として高
光沢なものとはなり得ず、図４に示すように従来レベル
以下の光沢になる。したがって、ＤをＬの０．０１倍以
上０．１倍以下と限定した。好ましくは０．０５倍程度
とするのがよい。

【００１９】また溝５の深さｄが０．３μｍ未満だと、
界面に引込まれた圧延油を吸収する効果が十分に発揮さ
れず、４μｍを超えると、溝部分で圧延された圧延製品
の部位の突起が高く、コイルに巻き取る際に支障となる
おそれが生じる。溝５の幅ｗが多角形４の長径Ｄの０．
０１倍未満だと、界面に引込まれた圧延油を吸収する効
果が十分に発揮されず、０．２倍を超えると、光沢のよ
い多角形４内の部分の面積の割合が小さく、圧延製品全
体として高光沢なものとなり得ない。

【００２０】すなわち図５に示すように、ｗ／Ｄが０．
０１未満のとき、および０．２超のとき、圧延製品の表
面光沢が従来レベルに低下する。したがって、溝５の深
さｄを０．３μｍ以上４μｍ以下、幅ｗを多角形の長径
Ｄの０．０１倍以上０．２倍以下と限定した。好ましく
は、幅ｗを多角形の長径Ｄの０．１６倍以下とするのが
よい。

【００２１】このような本発明ロールを製造するには、
まずロール表面を研削し、細粒砥石で仕上研磨を行い、
ラッピングなどにより、表面粗さが平均粗さＲａで０．
１μｍ未満の面とする。ついで、フォトエッチング法等
により幾何学的模様を形成する。例えばフォトレジスト
膜を塗布したのち、所望の幾何学的模様の原図を通して
紫外線を照射し、現像し、酸液でエッチングして得るこ
とができる。また本発明ロールは、下記本発明法のほ
か、ワークロール直径が２００mm以下の各種圧延機に適
用でき、その場合の圧延油としては鉱物油をベースとす
るニート油のほか、エマルジョン油を使用することもで
きる。

【００２２】つぎに本発明冷延法は、上記本発明ロール
をワークロールとする圧延機により、圧延油を使用して
帯状金属を圧延する冷間圧延方法である。圧延機として
は、ゼンジミア圧延機などの多段圧延機を採用すること
ができる。本発明冷延法における圧延油としては、鉱物
油をベースとするニート油やエマルジョン油を使用する
ことが好ましい。圧延材としては、高光沢の要求される
ステンレス鋼板、純チタン板、チタン合金板などに適し
ているが、炭素鋼板など、その他の金属板にも適用でき
る。

【００２３】つぎに本発明金属板は、上記本発明法によ
り冷間圧延され、両面あるいはいずれか一方の面に、上
記本発明ロールの表面が転写された幾何学的模様が形成
されている。例えば図１のロール表面が転写されたもの
を示すと、図６に示すように、多角形４として正六角形
と、これを囲む連続した畝６とからなる規則正しい幾何
学的模様をなし、多角形４内の表面粗さが平均粗さＲａ
で０．１μｍ未満、多角形４の長径Ｄがロール圧延材接
触弧長Ｌの０．０１倍以上０．１倍以下であり、かつ畝
６の高さが０．３μｍ以上４μｍ以下、畝６の幅が多角
形４の長径Ｄの０．０１倍以上０．２倍以下である。幾
何学的模様は、６角以下の多角形の１種または２種以上
とすることができる。そしてこれらの限定理由は上記本
発明ロールで説明したとおりである。

【００２４】このような本発明金属板は、前述のように
高光沢で光沢むらの問題もない優れた表面光沢の製品と
なる。冷延板を製品とすることもできるが、通常は冷延
板を非酸化性雰囲気で光輝焼鈍した後、あるいは酸化性
雰囲気で焼鈍し酸洗して製品となる。さらに調質圧延す
ることもできる。調質圧延によって多角形４内の部分の
光沢がさらに向上し、畝６の部分はつぶされるが光沢性
には影響を及ぼさないので、全体としてより高光沢の製
品となる。そして、調質圧延されていない製品、あるい
は調質圧延されていても畝６の部分に段差のある製品
は、樹脂被覆製品とした場合、樹脂との密着性が向上す
る。

【００２５】

【実施例】（１）１２段クラスター圧延機のワークロー
ルに本発明ロールを採用し、本発明法により圧延し、本
発明金属板として SUS430 ステンレス鋼板を製造した。
ワークロールはハイス鋼からなり、直径８０mm、胴長１
２００mmである。砥石研削後にラッピング仕上げを行
い、表面粗さを平均粗さＲａで０．０５μｍとした。そ
の後、フォトエッチング法により図１に示すような幾何
学的模様を形成し、その長径Ｄ、溝幅ｗ、溝深さｄを変
えたものについて実験した。

【００２６】上記ステンレス鋼板の板幅は９８０mm、圧
延最終パスにおいて、板厚０．６８mmから０．６０mmの
圧延に適用した。圧延油は鉱物油をベースとするニート
油である。圧延荷重は１４０ton であった。この条件か
ら、(1) 式および(2) 式により、ロール圧延材接触弧長
Ｌは２．１１mmとなる。また圧延速度は３００m/minと
した。圧延後の板について表面光沢を測定し、ヒートス
クラッチの程度を肉眼観察した。その結果、表１に示す
ように、本発明例はいずれも高光沢でかつヒートスクラ
ッチのない圧延板であった。

【００２７】（２）表１のＮＯ．１、ＮＯ．２、ＮＯ．
７、ＮＯ．８、ＮＯ．１６について、光輝焼鈍し、さら
に、調質圧延を鏡面仕上げロールを使用しドライ圧延で
行った結果、いずれも光沢が向上し、光沢むらもない優
れた高光沢ステンレス鋼板が得られた。

【００２８】（３）本発明ロールとして図３に示すよう
な各種幾何学的模様を形成した本発明ロールをワークロ
ールとし、上記（１）の圧延機により、 SUS304 ステン
レス鋼板およびJIS H4600 に規定される商用純チタン板
１種について圧延したところ、いずれもヒートスクラッ
チのない高光沢の圧延板が得られた。（４）表１のＮＯ．１、ＮＯ．２について、樹脂被覆製
品とした場合の樹脂との密着性を調査した結果、いずれ
も密着強度が従来品よりも向上した。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【発明の効果】本発明ロールは、多数の多角形と各多角
形を囲む溝とで規則正しい幾何学的模様が表面に形成さ
れ、その寸法が限定されているので、これをワークロー
ルとして金属板を圧延すると、ロール圧延材界面に導入
された圧延油が、ロール面に形成されている溝部分に吸
収される。そして多角形内の部分では、油膜が薄くかつ
オイルピットが発生し難く、しかもヒートスクラッチも
発生し難い。

【００３１】この本発明ロールを使用し、本発明法で圧
延することにより、従来のように圧延速度を低下させる
ことなく高光沢製品を製造でき、生産性が大幅に向上す
る。そして、得られた金属板の表面には、ロールの多角
形に接した高光沢の部分と、溝に接した低光沢の部分と
で幾何学的模様が形成されるが、全体として光沢が優
れ、光沢むらもなく、かつヒートスクラッチもない。し
たがって、ステンレス鋼などの冷延鋼板、純チタン板、
チタン合金板など、特に優れた表面光沢が要求される金
属板において、生産性を損なうことなく、かつ作業上の
困難を伴うこともなく、目標とする高光沢製品が安定し
て得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】(a)は本発明ロールの幾何学的模様の例を示す
平面図、 (b)は(a) のＡ−Ａ矢視断面図である。

【図２】本発明が対象とする圧延時の、ロールと圧延材
の界面を示す断面図である。

【図３】(a)、 (b)、 (c)、 (d)は本発明ロールの別の
例を示す平面図である。

【図４】本発明ロールにおける多角形の長径Ｄの限定理
由の一例を示すグラフである。

【図５】本発明ロールにおける溝幅ｗの限定理由の一例
を示すグラフである。

【図６】(a)は本発明金属板の幾何学的模様の例を示す
平面図、 (b)は(a) のＡ−Ａ矢視断面図である。

【符号の説明】

１…ロール２…圧延材３…接触弧４…多角形５…溝６…畝

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ロール直径が２００mm以下であり、少な
くとも圧延材と接触するロール表面に、６角以下の多角
形の１種または２種以上を多数個と、該各多角形を囲む
連続した溝とからなる規則正しい幾何学的模様が形成さ
れ、前記多角形内の表面粗さが平均粗さＲａで０．１μ
ｍ未満、前記多角形の長径がロール圧延材接触弧長の
０．０１倍以上０．１倍以下であり、かつ前記溝の深さ
が０．３μｍ以上４μｍ以下、前記溝の幅が前記多角形
の長径の０．０１倍以上０．２倍以下であることを特徴
とする冷間圧延用ロール。
【請求項２】請求項１記載の冷間圧延用ロールをワー
クロールとする圧延機により、圧延油を使用して帯状金
属を圧延することを特徴とする冷間圧延方法。
【請求項３】請求項２記載の方法により冷間圧延さ
れ、両面あるいはいずれか一方の面に、６角以下の多角
形の１種または２種以上を多数個と、該各多角形を囲む
連続した畝からなる規則正しい幾何学的模様が形成さ
れ、前記多角形内の表面粗さが平均粗さＲａで０．１μ
ｍ未満、前記多角形の長径がロール圧延材接触弧長の
０．０１倍以上０．１倍以下であり、かつ前記畝の高さ
が０．３μｍ以上４μｍ以下、前記畝の幅が前記多角形
の長径の０．０１倍以上０．２倍以下であることを特徴
とする冷間圧延金属板。