JP3640162B2

JP3640162B2 - クラスター型圧延機における高光沢金属帯の冷間圧延方法

Info

Publication number: JP3640162B2
Application number: JP2000288270A
Authority: JP
Inventors: 善丈小廣; 純一舘野; 重史桂
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2000-09-22
Filing date: 2000-09-22
Publication date: 2005-04-20
Anticipated expiration: 2020-09-22
Also published as: JP2002102905A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クラスター型圧延機において、局部伸びを抑制しつつ高圧下率圧延を可能とする高光沢金属帯の冷間圧延方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
表面光沢に優れた高光沢金属帯は、小径ワークロールをハウジングに組み込んだ12段もしくは20段のクラスター型圧延機により冷間圧延を施されるのが一般的である。
たとえば、本発明者らが特開平8-90008 号公報において提案した12段クラスター型圧延機においては、図１、図２に示すように、上、下に小径ワークロール2a、2bを組み込んで、上下ワークロールを軸方向に移動させて金属帯１に冷間圧延を施すように構成されている。
【０００３】
なお、3a、3bは中間ロール、4a、4bはバックアップロール、8a、8bは駆動スピンドルである。
この12段クラスター型圧延機では、図３に示すように、上下ワークロール2a、2bのうち一方のロールの片側胴端部及び他方のロールの反対側の胴端部に端に向かって先細りとなるテーパー部20を形成（以下、片テーパ・ワークロールという）してある。
【０００４】
そして、これら上下ワークロール2a、2bは、図１に示すように、中間ロールチョック5a、5bに隣接して設けられたシフトシリンダ7a、7bによりそれぞれスラスト軸受6a、6bを介して軸方向に移動可能としてハウジングに組み込み、図３に示すようにテーパー部20を金属帯１の両縁部のそれぞれの位置に合わせつつ、金属帯１に冷間圧延を施す。
【０００５】
このため、片テーパ・ワークロール2a、2bを軸方向に移動可能としてハウジングに組み込んだ12段クラスター型圧延機においては、ステンレス鋼帯などの変形抵抗の高い金属帯であっても、図４に示すようなフラットなワークロール200a、200bでの圧延で生じる局部耳伸びを防止して、金属帯１を得ることができるようになった。
【０００６】
しかしながら、クラスター型圧延機において、光沢の要求されるステンレス鋼帯などを高能率で製造するために、高圧下率圧延を行った場合、金属帯の厚みが圧延方向に周期的に変動してしまったり、金属帯が破断するというトラブルが発生する問題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の目的は、クラスター型圧延機において、従来技術の上記問題点を解消することにあり、片テーパ・ワークロールを用いて局部耳伸びを防止し、かつ高圧下率圧延が可能な高光沢金属帯の冷間圧延方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、ステンレス鋼帯を冷間圧延する際における上記トラブルの原因を鋭意検討した結果、金属帯の厚みが圧延方向に周期的に変動したり、金属帯が破断するのはチャタリングに起因していることを知見して本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、上下ワークロールのうち一方のロールの片側胴端部及び他方のロールの反対側の胴端部に端に向かって先細りとなるテーパー部を形成し、これら上下ワークロールを軸方向に移動可能としてハウジングに組み込み、前記テーパ部を金属帯の両縁部のそれぞれの位置に合わせつつ、前記金属帯に複数パスでの圧延を施すクラスター型圧延機における高光沢金属帯の冷間圧延方法において、前記上下ワークロールの表面粗さRaを0.17〜0.25μm とすると共に前記上下ワークロールの非テーパ部に 10 〜 40 μ m の凸クラウンが付与されてなることを特徴とするクラスター型圧延機における高光沢金属帯の冷間圧延方法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
先ず、図１、図２に示す12段のクラスター型圧延機において、ステンレス鋼帯を高圧下率圧延し、金属帯の厚みが圧延方向に周期的に変動したり、金属帯が破断するというトラブルについて調査した。
その結果、トラブルの原因は、ワークロールと金属帯とが圧延中に短周期でスリップとスティッキングを繰り返すチャタリングに起因していることが判明した。
【００１０】
すなわち、図５に示すように中立点Ｎがロールバイト内に位置しているときには安定した圧延が可能であるが、中立点Ｎがロールバイト出口から出てしまう状態になると、ワークロール2a、2bとステンレス鋼帯１間でスリップが発生し圧延状態が不安定になり、チャタリングが発生し、金属帯１の厚みが圧延方向に周期的に変動したり、張力変動が大きくなって金属帯１が破断していたのである。
【００１１】
また、上記調査の過程で、チャタリングが発生しない圧下率は、オーステナイト系ステンレス鋼帯（SUS304系）では12％未満、フェライト系ステンレス鋼帯（SUS430系）では16％未満であることがわかった。
そして、チャタリングを防止し、かつ金属帯を高光沢とするには、ワークロールの表面粗さRaが小さすぎても、大きすぎても両者を満足できず、本発明においては、ワークロールの表面粗さRaを0.17〜0.25μm の範囲にすることにより、両者を満足できることがわかったのである。なお、表面粗さRaはJIS B 0601による算術平均粗さであり、ワークロールの軸方向に測定した場合の粗さである。
【００１２】
すなわち、ワークロールの表面粗さRaを0.17μm 未満とすると、高圧下率圧延時にチャタリングが発生するため、高圧下率にすることができず、一方、ワークロールの表面粗さRaが0.25μm を超えると、圧延を施した金属帯の光沢度が劣ることがわかった。
また、本発明において、ワークロールの非テーパ部に10〜40μm の凸クラウンを付与する理由の一つは、図６（ａ）、図６（ｂ）に示すように、ワークロールの非テーパ部30の研磨状態の違いによる。
【００１３】
ここで、非テーパ部30のクラウンとは、図６（ｂ）に示す胴中央部における最大径から、テーパ部とは反対側の胴端部の径Ｄ_Eを引いたワークロール直径当たりの径差（Ｄ₀−Ｄ_E）である。また、凸クラウンのカーブは特に限定しないが、SIN カーブ、２次曲線とすることができる。
【００１４】
図６（ａ）に示すように、ワークロール2bの非テーパ部30に10μm 未満の凸クラウンを付与した場合（ただし、図６（ａ）では非テーパ部をフラットにして示す）には、図６（ｂ）に示すように、非テーパ部に10μm を超える凸クラウンを付与する場合より、回転砥石40の接触面積が大きいために、接触面圧が低くなり、ワークロールの表面粗さRaが小さくなる。そのため、ワークロールの表面粗さRaを0.17μm 以上とすることが困難となり、上下ワークロール2a、2bの表面粗さRaが小さい状態で圧延を施した場合には、ワークロール2a、2bと金属帯１間の摩擦が小さく、高圧下率とするとチャタリングが発生しやすい。そこで、ワークロールの非テーパに10μm 以上の凸クラウンを付与する。
【００１５】
一方、ワークロール2bの非テーパ部30に40μm を超える凸クラウンを付与した場合には、図６（ａ）に示す非テーパ部30がフラットな場合に比較して、回転砥石40の接触面積が小さくなるので、接触面圧が高くなり、ワークロール2bの表面粗さが大きくなる。このため、ワークロールの表面粗さRaを0.25μm 以下とすることが困難となり、上下ワークロール2a、2bの表面粗さRaが大きい状態で圧延を施した場合には、金属帯の光沢度が低下する。そこで、ワークロールの非テーパ部に40μm 以下の凸クラウンを付与する。
【００１６】
なお、本発明において、ワークロールの非テーパ部に10〜40μm の凸クラウンを付与するもう一つの理由は、ワークロールの非テーパ部に10〜40μm の凸クラウンを付与することにより、金属帯の平坦度を所定の範囲内にできることがわかったからである。
【００１７】
また、本発明の冷間圧延方法においては、図１、図２に示すように、片テーパー・ワークロール2a、2bを軸方向に移動可能としてハウジングに組み込み、図３に示すようにテーパー部20を金属帯１の両縁部のそれぞれの位置に合わせつつ、金属帯１に複数パスでの圧延を施すようにしてある。
【００１８】
そこで、図４に示すような局部耳伸びを防止して、金属帯１を得ることができる。テーパ部20のロールカーブは、直線とするのが簡単でよいが、複数の直線もしくは曲線とすることもできる。
なお、図１、図２では、上下ワークロール2a、2bは、中間ロールチョック5a、5bに隣接して設けられたシフトシリンダ7a、7bによりそれぞれスラスト軸受6a、6bを介して軸方向に移動可能としているが、本発明における上下ワークロール2a、2bの軸方向への移動装置はこれに限定されない。
【００１９】
以上の説明では図１、図２に示す12段のクラスター型圧延機で圧延を施すとしているが、本発明に用いる圧延機は、12段に限定されず、図３に示す片テーパー・ワークロール2a、2bを軸方向に移動可能としてハウジングに組み込み、テーパー部20を金属帯１の両縁部のそれぞれの位置に合わせつつ、金属帯１に複数パスでの圧延を施すクラスター型圧延機とすることができる。
【００２０】
【実施例】
（実施例１）
図１、図２に示す12段クラスター型圧延機において、厚み1.2mm のフェライト系ステンレス鋼（JIS SUS430）に複数パスで冷間圧延を施して、チャタリングの発生の有無、金属帯の鏡面光沢度Gs20（JIS Z8741 ）および平坦度を調べた。
【００２１】
なお、片テーパ・ワークロールのテーパー量を直径当たり1/900 とし、ロール表面粗さRa、非テーパ部のクラウン、および各パスにおける圧下率を表１に示すように変更した。
【００２２】
【表１】

【００２３】
表１に示す結果から、ワークロールの表面粗さRaを0.17μm 未満とした比較例（区分A2, A9）では、圧下率が16％以上でチャタリングが発生し、一方、ワークロールの表面粗さRaが0.25μm を超えた比較例（区分A8）では、金属帯の鏡面光沢度が劣ることが明らかであり、ワークロールの表面粗さRaを0.17〜0.25μm としかつワークロールの非テーパ部の凸クラウンを 10 〜 40 μ m とした発明例では、従来例（区分A10 ）と比較して、圧下率を16％以上とし、パス数を減少させた場合でも、チャタリングを発生させずに、鏡面光沢度も良好にできることがわかる。
【００２４】
なお、発明例（区分A1, A3〜A6）においては、平坦度が良好となり、上下ワークロールを軸方向に移動させて径小部を鋼帯の両縁部のそれぞれの位置に合わせるようにしたため、局部耳伸びは発生していない。
【００２５】
（実施例２）
上記と同じ12段クラスター型圧延機において、厚み1.5mm のオーステナイト系ステンレス鋼（JIS SUS304）に複数パスで冷間圧延を施して、チャタリングの発生の有無、金属帯の鏡面光沢度Gs20（JIS Z8741 ）および平坦度を調べた。なお、片テーパ・ワークロールのテーパー量は実施例と同じ1/900 とし、ロール表面粗さRa、非テーパ部のクラウンおよび各パスにおける圧下率を表２に示すように変更した。
【００２６】
【表２】

【００２７】
表２に示す結果から、ワークロールの表面粗さRaを0.17μm 未満とした比較例（区分B2, B9）では、圧下率が12％以上でチャタリングが発生し、一方、ワークロールの表面粗さRaが0.25μm を超えた比較例（区分B8）では、金属帯の鏡面光沢度が劣ることが明らかであり、ワークロールの表面粗さRaを0.17〜0.25μm としかつワークロールの非テーパ部の凸クラウンを 10 〜 40 μ m とした発明例では、従来例（区分B10 ）に比較して、圧下率を12％以上とし、パス数を減少させた場合でも、チャタリングを発生させずに、鏡面光沢度も良好にできることがわかる。
【００２８】
なお、発明例（区分B1, B3〜B6）においては、平坦度が良好となり、上下ワークロールを軸方向に移動させて径小部を鋼帯の両縁部のそれぞれの位置に合わせるようにしたため、局部耳伸びは発生していない。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、チャタリングおよび局部耳伸びを発生させずに高圧下率圧延により、高光沢金属帯を得ることが可能となる。このため、パス回数を減少できて圧延能率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明を適用した12段クラスター型圧延機におけるワークロールのシフト機構を示す正面図である。
【図２】図２は図１に示す12段クラスター型圧延機におけるロールの配置図である。
【図３】図３はワークロールのシフト位置を示す斜視図である。
【図４】図４は金属帯の局部耳伸びを示す斜視図である。
【図５】図５はロールバイトを示す断面図である。
【図６】図６はワークロールの非テーパー部の研磨状態を示す正面図であり、図６（ａ）は非テーパー部がフラットな場合、図６（ｂ）は非テーパー部に凸クラウンを付与する場合である。
【符号の説明】
１ステンレス鋼帯（金属帯）
2a、2b、200a、200b ワークロール
3a、3b 中間ロール
4a、4b バックアップロール
5a、5b 中間ロールチョック
6a、6b スラスト軸受
7a、7b シフトシリンダ
8a、8b 駆動スピンドル
20 テーパー部（径小部）
30 非テーパー部
Ｎ中立点
40 砥石

Claims

上下ワークロールのうち一方のロールの片側胴端部及び他方のロールの反対側の胴端部に端に向かって先細りとなるテーパー部を形成し、これら上下ワークロールを軸方向に移動可能としてハウジングに組み込み、前記テーパー部を金属帯の両縁部のそれぞれの位置に合わせつつ、前記金属帯に複数パスでの圧延を施すクラスター型圧延機における高光沢金属帯の冷間圧延方法において、前記上下ワークロールの表面粗さRaを0.17〜0.25μm とすると共に前記上下ワークロールの非テーパ部に 10 〜 40 μ m の凸クラウンが付与されてなることを特徴とするクラスター型圧延機における高光沢金属帯の冷間圧延方法。