JPS6310013A - 冷間圧延用ダルロ−ル - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、冷間圧延機のワークロールに用いられるダ
ルロールに係り、特に粗面を構成する微視的形態を特定
し、且つ前記微視的形態の一部を構成する平坦部の面積
率を特定することにより、耐摩耗性を向上させたダルロ
ールに係る。

〔従来の技術］ 一般に、調帯の冷間圧延においては、タンデム圧延機の
最終スタンドのワークロールとして、ダル加工を施した
ダルロールが使用されている。このダルロールの表面粗
度Ｒａは２．０〜４．０μｍ程度に設定されている。蓋
し、圧延形状の安定化のためである。

また冷間圧延後は焼鈍が行われるが、この焼鈍にはバッ
チ焼鈍と連続焼鈍の２通りがあり、鋼種等の条件により
適宜選択される。バッチ焼鈍では銅帯をコイル状のまま
焼鈍するので、鋼帯が焼付きにより密着してしまうこと
がある。この密着を防止する手段として、前記ダルロー
ルによる鋼帯へのダル目付が有効である。下方、連続焼
鈍においてはルーパー、焼鈍炉での鋼帯バス長さが長く
、従って銅帯は蛇行しやすいが、銅帯にダル目を形成す
れば、前記蛇行の防止に有効となる。

従来のダルロールは、ショツトブラスト加工又は放電加
工によって周面が粗面に形成されている。

ショツトブラスト加工は、研削、研磨後のロール周面に
鉄粉などの硬い粒子を投射して細かい凹凸の圧痕を付け
るものであり、また放電加工は、ロールと、このロール
周面に対向させた電極との間に火花放電を生じさせ、こ
れによって細かい凹凸をロール周面に作るものである。

〔発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、前記ジョブドプラスト加工ではグリッド
を機械的にロール周面に衝突させることにより、ロール
周面を塑性変形させて凹凸を作るものであるため、凸部
は加工硬化しているものの、凸部が鋭角で山頂面積が小
さくなっているから、冷間圧延中の凸部の摩耗が早く、
従って圧延後の板面粗度も低下するという問題点がある
。

また放電加工によっては、凸部の山頂面積を比較的広く
することができるが、ロール表面には溶融層、焼戻し層
が存在し、従ってロール表面の硬度が低いために圧延中
のロール摩耗が激しいという問題点もある。

そこで、かかる問題点を解決するものとして、特開昭５
１−４５６１４３号公報に記載されるようにサブゼロ処
理を施したものや、特開昭５５−１９４０３号公報に記
載されるように窒化層を設けるものなどが開示されてい
るが、ロール製法での工程が増加するなどの不利な点が
ある。

この発明は、かかる諸問題を解決して、耐摩耗性に優れ
且つロール製法が簡単なダルロールを提供することを目
的としている。

〔問題点を解決するための手段］ この発明のダルロールは、前記目的を達成するために、 ■粗面を構成する微視的形態を、 （ａ）クレータ状の凹部と、 （ｂｌ前記（ａ）の凹部の縁に沿って盛り上がった盛り
上がり部と、 （Ｃ）前記山）の盛り上がり部の外側にある平坦部と、
により構成し、 ■且つ前記（Ｃ）の平坦部の面積率を０．２以上にした
。

〔作用〕

ダルロール表面の凹部の周囲にある盛り上がり部が、圧
延する鋼板の表面に強い圧力で押しつけられ、これによ
り、ダルロールの材質より軟質な鋼板の表面近傍で、材
料の局所的塑性流動が生じて、ダルロールの凹部へ、鋼
板の金属が流れ込んで、鋼板に粗面が形成される。

このとき、凹部の内側に盛り上がった鋼板金属の山頂面
は、もとの鋼板表面のまま平坦面となり、またダルロー
ルの平坦部に押しつけられた鋼板表面の部分はそのまま
平坦面となり、且つ前者の平坦面は後者の平坦面よりも
高いか又は同じ高さとなる。

そして、前記のような圧延を継続して行うと、鋼板に対
する圧力が最も高い盛り上がり部の摩耗が進行するが、
ダルロールの平坦部の表面は、ダル目付される以前の研
削又は研磨された状態のロール周面と同一であるから、
この平坦部の各部においては鋼板と均一な圧力で接触す
ることになり、従って平坦部は摩耗しにくい状態にある
。このため、盛り上がり部の摩耗が進行して、その表面
が平坦部と同一高さになった後は、ダルロールの摩耗は
急激に減少する。

しかし、凹部への鋼板金属の流入量は、盛り上がり部の
摩耗量に対応して増加するため、鋼板表面の粗度の変化
は小さく抑えられて、安定した粗度を得ることができる
。

なお、ダルロールはその平坦部の面積率が０．２未満で
あるとロールの摩耗が激しくなって、銅板の粗度の減少
率が著しく高くなるが、この発明のダルロールは平坦部
の面積率を０．２以上と設定したから、耐摩耗性は高く
維持される。

〔実施例〕

以下に、この発明に係るダルロールの実施例について、
図面を参照しながら説明する。

（１）　　レーザによるダルロールの成形について、ま
ず、高密度エネルギ源、例えばレーザにより最終スタン
ドのワークロールにダル目付を行ってダルロールを成形
する。

即ち、ロールを回転させながら、ロールの表面にレーザ
パルスを次々に投射し、レーザエネルギによりロール表
面を規則的に溶融させて、規則的にクレータ状の四部を
形成する。この状態は第１図に示されており、ここで１
がロール３の表面に形成されたクレータ状の凹部であり
、その凹部１の周囲には溶融したロール母材金属がロー
ル３表面よりリング状に盛り上がって盛り上がり部２を
形成している。この盛り上がり部２を含む凹部ｌの内壁
層は、ロール母材組繊４に対して熱影響部５となってい
る。

レーザにより加熱さ′れた金属は、大きな照射エネルギ
密度によって瞬時に金属蒸気となり、このとき発生する
蒸気圧力によってロール表面の溶融金属が吹き飛ばされ
て凹部１を形成し、またその吹き飛ばされた溶融金属は
凹部′１の周囲に再固着して、凹部１の縁に沿ってリン
グ状の盛り上がり部２を形成する。従って、放電加工に
よる粗面の形成に比較して加工速度が早く、熱影響部も
少なく、また盛り上がり部２の冷却も早くてあまり軟化
しない。

このようにして形成されたロール３表面の粗面の状況を
第２，３図に示す。これらの図から明らかなように、隣
合う凹部１の間における盛り上がり部２の外側の部分は
、もとのロール表面のまま平坦部６となっている。

ここで、隣合う凹部１相互の間隔は、ロールの回転方向
にはロールの回転速度と関連付けてレーザパルスの周波
数を制御することにより、またロールの軸方向に対して
はロールが１回転するごとにレーザの照射位置をロール
軸方向へ移動させるピッチを制御することによって、調
節可能である。

以上の説明は、高密度エネルギ源としてレーザを用いた
場合について説明したが、プラズマあるいは電子ビーム
等の他の高密度エネルギ源を用いた場合も同様である。

なお、前記ダルロールは高密度エネルギ源を用いてダル
目付されたものであるが、この発明のダルロールはその
構造に特徴をもつものであって、前記製法はその代表的
な製法であるにすぎないのであるから、この発明は、前
記のような凹部１．盛り上がり部２．平坦部６が形成さ
れるダルロールであれば、他の方法により製造されるも
のを除外するものではない。また、前記盛り上がり部２
はリング状をなすが、この盛り上がり部２はリングの一
部が途切れたようになっていて、全体が円環状に連続し
ていないものも含むものとする。

（２）　　冷間圧延による鋼板へのダル回転写について
、前述のようにしてダル加工を施したワークロールを、
タンデム圧延機の最終スタンドに用いて圧延を施すこと
によって、ロールのダル目が鋼板表面に転写され、鋼板
表面に粗面が形成される。

この過程における鋼板表面を微視的に観察すれば第４図
に示すように、ロール３の表面の凹部１の周囲のほぼ均
一な高さを有する盛り上がり部２が、鋼板７の表面に強
い圧力で押し付けられ、これにより、ロール３の材質よ
り軟質な鋼板７の表面近傍で材料の局所的塑性流動が生
じ、ロール３の凹部１へ鋼板７の金属が流れ込んで粗面
が形成される。このとき、凹部ｌの内側において盛り上
がった鋼板金属の頂面８は、もとの鋼板表面のまま平坦
面となり、またロール３における隣合う凹部１間の盛り
上がり部２外側の平坦部６に押し付けられた鋼板表面の
部分９はそのまま平坦面となり、且つ前者の平坦面８は
後者の平坦面９よりも高いか又は同じ高さになる。

ところが、圧延をさらに続けると、熱影害部５、特に盛
り上がり部２におるけ摩耗が進行していく。これを模式
的に表したのが第５図であり、圧延長さが増加するに従
って、ロール３及び鋼板７のプロフィルは第５図（ａ）
から第５図（１））と変化し、ついには第５図（Ｃ）の
ように盛り上がり部２は消滅してしまう。

ところで、ダルロールは、ロールを焼入れし、研磨した
後にダル加工を施すことにより製作される。従ってこの
発明のダルロールでは平坦部６表面がもとのロールの表
面になっているので摩耗しにくい。従って圧延の継続に
よって第５図（Ｃ）に示した状態になると、摩耗は急激
に減少するのである。さらに、盛り上がり部２が消滅し
ても凹部ｌ内側への鋼板７の流入量が増加するので、板
面粗度の変化は、第５図（ａｌ　（ｂｌの状態に比べて
あまりないから、盛り上がり部２の摩耗の前後を問わず
安定した粗度が得られる。

これに対して、ショツトブラスト加工又は放電加工によ
りダル加工されたロール表面は、平坦部の非常に少ない
不規則な粗面を有しているので、摩耗が早く、それに伴
って板面粗度も大きく変化する。第６図は、このロール
の摩耗状況を模式的に示したものである。

（３）　　ダルロール平坦部の面積率について、前述の
ように平坦部６（未加工部）がダルロールの耐摩耗性に
非常に有効であることが分かったが、この平坦部６の全
体に占める割合、即ち面積率が耐摩耗性にどのような影
響を与えるかについて説明する。

第７図において、凹部１の平均中心間距離をＳｍ、（μ
ｍ）、凹部ｌの直径をｄ（μｍ）、盛り上がり部２の直
径をＤ（μｍ）とすれば、平坦部６の面積率ηは次式で
算出される。

（Ｓｍ≧Ｄの場合〕 （Ｓｍ＜Ｄの場合〕 レーザによるダル加工における加工条件を変更すること
により、上記Ｓｍ及びＤを変化させて平坦部６の面積率
ηを変更することが可能である。

第８図は、レーザダル加工により平坦部６の面積率ηを
０．２と０．５の２水準につき、圧延長さと、圧延され
た銅帯の表面粗度の関係を調査した結果を表している。

なお、ここでショツトブラスト加工によりダル加工を施
した場合についても点線で示した。いずれもダル加工後
の粗度は同一である。これにより、レーザダルの場合に
は圧延開始後、急激にロールが摩耗し、その後はロール
摩耗は殆ど進行せず、板面粗度は安定していること理解
できる。一方、ショツトブラスト加工の場合には、ダル
ロールの粗面が加工硬化しているため、圧延開始後の摩
耗量はレーザダルより少ないが、圧延長さが長くなって
も以前として摩耗は進行していることが理解できる。

また第９図は銅帯を１０ｋｎ＋圧延した場合の板面粗度
の減少率を示す。これにより、平坦部６の面積率が０．
２において変曲することがわかる。

即ち、平坦部６の面積率が０．２を超えると圧延した鋼
板面の粗度の減少率が低くなる。従って、平坦部６の面
積率ηを０．２以上にすればダルロールの耐摩耗性は向
上することになる。

なお、前述したように従来のダルロールの表面粗度Ｒａ
は２，０〜４．０μｍ程度であるが、本発明によるロー
ルでは、表面形態が規則的であることから圧延後の鋼板
の表面形状も規則的となり、従って表面粗度範囲を更に
拡大できる。

しかしながら、１．０μｍより小さくするとバッチ焼鈍
での密着が発注し、また４、　０μｍより大きくしても
それほど顕著な効果が得られずかつ、必要なエネルギー
も増え経済的に不利となるので表面粗度Ｒａは１．０〜
４．０μｍとするのが好ましい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、ダルロールの
微視的形態と平坦部の面積率とを特定したことにより、
耐摩耗性にすぐれた冷間圧延用ダルロールを得ることが
できた。そして、このダルロールはレーザビームのよう
な高密度エネルギ源を投射することによって成形するこ
とが可能であるから、その製造方法も簡便であるという
効果も併せもつ。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すダルロールの拡大断
面図、第２図は第１図のダルロール表面の粗面プロフィ
ルを示す模式的な断面図、第３図は第２図の平面図、第
４図は第１〜３図のダルロールをワークロールとして調
質圧延している状態の模式的断面図、第５図（ａ）、同
図（′ｂ）。 同図（Ｃ）は夫々ダルロールの盛り上がり部の摩耗と鋼
板の粗面の変化との関係を順次示す断面図、第６図（ａ
）、同図（ｂ）、同図（Ｃ）は夫々ショツトブラスト加
工及び放電加工によりダル加工されたダルロール表面の
摩耗経過を順次示す断面図、第７図はダルロールの平坦
部の面積率の説明図、第８図は圧延長さと板面の粗度と
の関係を示すグラフ、第９図はダルロールの平坦部の面
積率と板面粗度減少率との関係を示すグラフである。 Ｓｍ・・・山部の平均中心間距離、Ｄ・・・谷部の平均
中心間距離、ｄ・・・山部の頂面の平均直径、１・・・
凹部、２・・・盛り上がり部、３・・・ロール、４・・
・母材組織、５・・・熱影響部、６・・・平坦部、７・
・・鋼板、８・・・頂面、９・・・平坦面 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図 夛 第９図 千阻創の面頃率

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 周面が粗面をなし、冷間圧延機の最終スタンド又は最終
   パスに配置される冷間圧延用ダルロールにおいて、粗面
   を構成する微視的形態を、クレータ状の凹部と、この凹
   部の縁に沿って盛り上がった盛り上がり部と、この盛り
   上がり部の外側にある平坦部と、により構成し、且つ前
   記平坦部の面積率を０．２以上にしたことを特徴とする
   冷間圧延用ダルロール。