JP3221365B2 - 金属ストリップの搬送用ロール及びその表面加工方法 - Google Patents
金属ストリップの搬送用ロール及びその表面加工方法Info
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Description
連続処理ライン等に用いる搬送用ロールに関する。
表面には、適度な粗度が付与されている。それは、金属
ストリップとロールとのスリップの防止(金属ストリッ
プのグリップ力を高める)、金属ストリップにより持ち
込まれる異物のロールへの付着防止および金属ストリッ
プの蛇行を防止するためである。
仕上げ方法として、従来ロール表面に尖鋭な稜角を持っ
たスチールグリッド、スチールショットまたは白銑グリ
ッドを高速で投射する方法、あるいは放電加工により梨
地状の模様をロール面に形成する方法等が採られてき
た。
系のものが主体でその硬度はHV600〜HV800程
度であり、これを使用して金属ストリップの搬送用ロー
ルに梨地を付与していが、形成される凹凸は、凸部の高
さが不均一であったり、凸部の間隔が長すぎるという欠
点があった。
のプロフィールを示す図で、図2(a)はグリッド投射
したロールの表面を、図2(b)は一回の放電加工後の
表面を示す。これらは、縦横を実際の倍率で表示したも
ので、グリッド投射法では図2(a)に示すような稜角
の大きな凹凸しか形成されないので、凸部の間隔が長
い。
うに一回の放電によるクレーターは、やはり外径に比
し、深みの小さなクレーターとなる。これは、放電によ
り溶融した金属が凝固する前に流動するためであり、こ
のような形状のクレーターしか得られないのは放電加工
特有の問題である。また、グリッド投射加工、放電加工
とも不規則な加工方法であるため、図2に示すように形
成される凸部、凹部自体が不規則なものとなっている。
このような凹凸が形成されたロール表面では、金属スト
リップと搬送用ロールの接点は、稜角の大きい凸部近傍
のみとなり、この部分に極めて高い面圧がかかることに
なる。そのため、ストリップとロール間のスリップが発
生しやすくなり、疵や金属粉がロール表面に付着、凝着
するいわゆるピックアップが発生することになる。
表面プロフィールを連続した凹部と平滑な凸部により形
成し、凸部平滑面の面積比率を10〜80%、凸部平滑
面から凹部までの高さを10μm以上としたロールが開
示されている。
成した感光性樹脂膜をレーザー等により硬化させ、未硬
化部を洗浄後、化学腐食等によりエッチングを行い凹凸
模様を形成する方法が採られている。
エネルギー密度照射装置が必要である。また、高密度エ
ネルギー照射をパルス状に照射するため加工時間が長時
間に及ぶことや、感光性樹脂の塗布、その除去作業が必
要となりロール加工コストが嵩む。さらに、凸部間の平
滑部分が広いため、金属ストリップの材質によっては、
凸部に対応したマークが金属ストリップ上に転写されて
しまうという問題がある。
は、ロール表面をショットブラスト加工し最大高さ16
〜20μmとした後、Crめっき処理し、次いで仕上げ
研磨し大きく突出した凸部を削り取り、仕上げ面の最大
粗さを15〜17μmとしたロールが開示されている。
面は通常のショットブラスト加工であるため、凹凸が大
きく、かつ凸部の間隔が広いため、凸部により金属スト
リップに疵がついたり、ピックアップによる押し込み疵
が生じるという問題がある。また、凹凸が均一で、凸部
ピッチの短いダル面に仕上げても、急峻な凸部のままで
は、摩耗しやすく長期間の使用には耐えられないという
問題がある。
ップ性を向上させるためには、ロール表面を梨地状にダ
ル仕上げし、凹凸によるグリップ力を高める方法が有効
である。また、耐摩耗性の向上にはロール表面に硬質C
rめっきを施したり、WC(ダングステンカーバイト)
溶射を行って高硬度化することが有効である。しかしな
がら、従来の方法では、グリップ力、耐摩耗性は向上し
ても、ロール表面の凹凸の形態により、金属ストリップ
表面に疵がついたり、ロール表面の硬質化された凸部が
金属ストリップを削り取って生じる金属粉がロール表面
に凝着するピックアップ等の問題が生じている。
鑑みなされたもので、ストリップ表面に疵を付けたり、
ピックアップが生じない耐摩耗性と耐スリップ性に優れ
た金属ストリップ搬送用のロール及びその表面加工方法
を提供することを課題とする。
金属ストリップ表面に疵を付けず、ピックアップの生じ
ないロール表面を得るためロールの表面加工につき種々
実験検討を重ねた結果、下記の知見を得た。
アップの発生しない、優れた耐スリップ性を有するロー
ル表面とするには、小さいピッチで急峻な凹凸の表面と
し、しかも凸部の先端を曲面状に加工するのがよい。
ッド投射や放電加工のよな高密度エネルギーによる表面
加工による方法では困難で、所定の粒径のアルミナ系研
削材、炭化珪素系研削材等の投射粒を使用することによ
り達成できる。
せばよく、めっきにより凸部先端部に硬質のCrが瘤状
に析出するので金属ストリップ搬送用のロール表面に好
適である。
たもので、その要旨は下記の(1)〜(4)にある。
均粗さRaが0.5μm以上で、かつ下記式で示す凸部
の平均傾斜角βが6°以上の梨地状であり、その表面に
Crめっき層を有することを特徴とする金属ストリップ
搬送用ロール。
差の絶対値(μm) △X:粗さ測定方向での2点間の距離(2μm) N:6250(測定長さ12.5mm間の△Yの測定
数) (2)Crめっき層の下に、Niめっき層を有する上記
(1)の金属ストリップ搬送用ロール。
m以下の投射粒をロール表面に投射して、中心線平均粗
さRaが0.5μm以上で、かつ下記式で示す凸部の平
均傾斜角βが6°以上となるように梨地加工し、次いで
梨地加工したワークロール表面にCrめっきを施すこと
を特徴とする金属ストリップ搬送用ロールの表面加工方
法。
差の絶対値(μm) △X:粗さ測定方向での2点間の距離(2μm) N:6250(測定長さ12.5mm間の△Yの測定
数) (4)梨地加工したロール表面にCrめっきする前に下
地Niめっきを施す上記(3)の金属ストリップ搬送用
ロールの表面加工方法。
ついて以下に説明する。
0.5μm 未満では、ロール表面粗度が不十分で適切
な耐スリップ性(グリップ性)が得られない。また、中
心平均粗さの上限は特に限定しないが、粗度が大きくな
れば、それに対応してめっき厚みを厚くすることで所期
の目的は達成できる。しかし、実用的なレベルとしては
10μm以下が妥当である。好ましくは1〜5μmであ
る。
部の平均傾斜角βである。
ある。
つの凸部を示し、Xは表面粗さ測定方向を、Yは凸部の
高さ方向を示す。傾斜角は凸部の斜面(AまたはB)と
水平線Xの挟角(β1、β2)である。平均傾斜角と
は、ロール軸方向表面を12.5mmの距離の表面粗さ
を測定し、その粗さ曲線から2μm間隔で6250ヶ所
の傾斜角を求め平均した角度である。
する。
差の絶対値(μm) △X:粗さ測定方向での2点間の距離(2μm) N:6250(測定長さ12.5mm間の△Yの測定
数) 粗さ測定方向での2点間における凸部分の高さの差と
は、図4で示す粗さ測定方向、X方向における2点Y1
とY2との高さの差Y2−Y1である。また、斜面Bで
はY3−Y4となる。
ISに規定されている表面粗さの測定長さである。
くは8°以上が好ましい。この角度はCrめっきの密着
性と、後述するCrの瘤状析出物の密度に直接関係して
いる。角度が小さいと析出した粒状体が十分密着しなか
ったり、めっきの耐剥離性が劣る結果となる。平均傾斜
角には特に上限を設けないが、投射加工という加工法の
特性上、角度を極端に大きくすることはできない。
な凹凸をそのまま残すのではなく、急峻な凹凸の凸部に
Crめっきを瘤状に析出させてロール表面を被覆するた
めにおこなう。
きを施すと、設定された定電流を流しても、突起部では
先端が鋭利なために電流密度がこの設定電流より高くな
り瘤状に粒子が析出する。突起部が離散的に並んでいれ
ば、突起部のみにCrめっきが施されることになり、か
えってめっきの耐久性は劣化する。しかし、均一で突起
間隔の極めて小さい凹凸の場合には、瘤状粒子同士が連
結し全面を半球状の無数の凹凸で覆うようになる。十分
なめっき厚みを設定すれば、凹凸の凹部も全てめっきが
施され、さらに先端の突起部に半球状の凹凸が形成され
ることになる。図1は、本発明の方法により、ロール表
面にアルミナ粒を投射した後、Crめっきした部分の断
面図である。
よる凹凸1に比べ、斜線で示すめっき層の表面2は丸み
をおび、また突起の半径も大きな凹凸となる。かかる形
態の凹凸は鋭い突起をもったダルロールに比べ、摩擦抵
抗が大きく、従来のグリッドダルに比べて高いグリップ
力を示す。
長期間使用しても、ロール摩耗が小さく耐久性に優れて
いる。
さを示す図で、図3(a)は従来のグリットで投射した
場合、図3(b)はアルミナ粒を投射したままのロー
ル、図3(c)はアルミナ粒投射後Crめっきした本発
明のロールの場合を示す。
表面の凹凸は、従来のグリッドダルロールに比べ、凸部
間隔が短く、金属ストリップを保持するに十分な凹凸と
なっている。丸みを帯びた分アルミナ投射ロールによる
急峻な凹凸は無いが、凸部の密度としては変わらない。
めっきを施せばよく、めっき厚みとしては、5〜100
μmが望ましい。より好ましくは10〜100μm、さ
らには10〜50μmである。めっき厚みが薄い場合瘤
状の析出が十分に起こらず、アルミナ投射による急峻な
凹凸形状がそのままのこる場合がある。
めっきを施し、凸部の先端部をCrめっきにより瘤状に
してもよい。特にNiめっきは施さなくても、Crめっ
きのみでも上記効果は得られる。しかし、凹凸が大きい
場合にNiめっきを施すと凹部に優先的にNiめっきが
なされ、後のCrめっきが容易となる。Niめっきの厚
さは、あまり厚くなると剥離し易いので10μm以下に
するのが好ましい。
に加工することができるものであればよいが、アルミナ
粒が最適である。一般にの砥粒として用いられているア
ルミナ系研削材、炭化珪素系研削材を用いるのがよい。
特にアルミナ系の研削材は、Al2O3を主成分とする鉱
石を電気炉で溶融還元し、凝固させた塊を粉砕整粒した
もので、酸化チタンを一部含むコランダム結晶のアルミ
ナが安価で入手しやすい。その硬度はHV2000以上
である。
ミナ粒と同様の効果が得られる。
上0.7mm以下に限定する。0.1mm未満となると
衝突エネルギーが小さくなり、所定の粗さを得るために
はダル加工機に負荷がかかりすぎる難点があり、また、
0.7mmを超えると粗度が大きくなり、微細で急峻な
凹凸が得られないので上限を0.7mmとした。
相当径を測定し、算術平均したものとする。
する。
ら、ストリップに張力を負荷するのに用いる鋳鋼製の直
径400mmのテンションロールを17本用意した。
削材(Al2O3:97%、SiO2:0.5%、Ti
O2:2.5%)を投射粒として用い、下記条件で12
本のロール表面に投射した。
粗さと平均傾斜角を備えたロールとした。
mのスティールショット、スティールグリッドによる投
射および高密度ビームと放電加工により、表1に示す中
心平均粗さと平均傾斜角のロールも用意した。
(表1のロールNO.11、12を除く)に下記のめっき
浴で電流密度とめっき浴への浸漬時間を変えてCrめっ
きを施し、表2に示すめっき厚ロールを得た。
Crめっきを施したものである。
のテンションロールとして用い、鋼帯が100km通過
した後の摩擦係数を比較すると共に、鋼帯表面を目視観
察によりロールピックアップによる押し込み疵、ロール
による擦り疵(ロール表面の凸部による疵)の有無を調
べた。
動のピンチロールを押し上げ、通板によるロールの連れ
周りの際、ロールにかかるトルクを測定して算出した。
摩擦係数と観察結果を表1に示す。
係数が0.5以上で優れたグリップ性を示し、通板後の
板表面には耐押し込み疵や擦り傷等は観察されなかっ
た。一方、比較例では、グリップ性に劣るか、押し込み
疵の発生のいずれかになった。表1のロールNo.2と
4のロールを、実際の圧延ラインのテンションメーター
用ロールに使用し、1ヶ月後の表面粗度の保持率(=使
用後のロール粗度/使用前のロール粗度)を比較した。
本発明ロールでは、その保持率が99%であるのに対し
て、従来ロールでは85%まで低下していた。
の設備で容易に製造可能であり、グリップ力と耐摩耗性
に優れ、押し込み疵、擦り傷等の発生の無い搬送用ロー
ルが得られる。
る。
す図である。
較した図である。
均傾斜角を説明するための図である。
Claims (4)
- 【請求項1】ロール胴部の素地表面が、中心線平均粗さ
Raが0.5μm以上で、かつ下記式で示す凸部の平均
傾斜角βが6°以上の梨地状であり、その表面にCrめ
っき層を有することを特徴とする金属ストリップ搬送用
ロール。 β=Σ[tan-1 (△Y/△X)]/N ここで △Y:粗さ測定方向での2点間における高さの
差の絶対値(μm) △X:粗さ測定方向での2点間の距離(2μm) N:6250(測定長さ12.5mm間の△Yの測定
数) - 【請求項2】Crめっき層の下に、Niめっき層を有す
ることを特徴とする請求項1記載の金属ストリップ搬送
用ロール。 - 【請求項3】平均粒径が0.1mm以上0.7mm以下
の投射粒をロール表面に投射して、中心線平均粗さRa
が0.5μm以上で、かつ下記式で示す凸部の平均傾斜
角βが6°以上となるように梨地加工し、次いで梨地加
工したワークロール表面にCrめっきを施すことを特徴
とする金属ストリップ搬送用ロールの表面加工方法。 β=Σ[tan-1 (△Y/△X)]/N ここで △Y:粗さ測定方向での2点間における高さの
差の絶対値(μm) △X:粗さ測定方向での2点間の距離(2μm) N:6250(測定長さ12.5mm間の△Yの測定
数) - 【請求項4】梨地加工したロール表面にCrめっきする
前に下地Niめっきを施すことを特徴とする請求項3記
載の金属ストリップ搬送用ロールの表面加工方法。
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JP4861143B2 (ja) * | 2006-12-04 | 2012-01-25 | 株式会社ニッチュー | ショットブラスト装置 |
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1997
- 1997-07-31 JP JP20567797A patent/JP3221365B2/ja not_active Expired - Fee Related
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