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Patent Searching and Data


Title:
CONTINUOUS REPETITIVE ROLLING METHOD FOR METAL STRIP
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/110251
Kind Code:
A1
Abstract:
Shown is a flow of rolling which combines asymmetric rolling (S1) and skin pass rolling (S3). As the asymmetric rolling, different-roll-speeds rolling is performed, and a winder performs traverse winding (loose winding which permits zigzag winding: S2) on a collapsed planar metal strip temporarily. Subsequently, skin pass rolling is performed, and then orderly coil winding is performed (S4). As shown on the flow of rolling, tandem rolling may be performed by arranging two or more mills side by side so that asymmetric rolling and skin pass rolling are performed continuously without performing traverse winding (S2) in the middle.

Inventors:
MURAMATSU NAOKUNI (JP)
TAKEUCHI RYOTA (JP)
SAKAI TETSUO (JP)
UTSUNOMIYA HIROSHI (JP)
Application Number:
PCT/JP2009/050411
Publication Date:
September 11, 2009
Filing Date:
January 15, 2009
Export Citation:
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Assignee:
NGK INSULATORS LTD (JP)
MURAMATSU NAOKUNI (JP)
TAKEUCHI RYOTA (JP)
SAKAI TETSUO (JP)
UTSUNOMIYA HIROSHI (JP)
International Classes:
B21B1/16; B21B1/22; B21C47/00
Foreign References:
JP2007146275A2007-06-14
JPS53135861A1978-11-27
JP2008057646A2008-03-13
Other References:
TETSUO SAKAI; HIROSHI UTSUNOMIYA; YOSHIHIRO SAITO: "Aluminium-ban e no sendan-henkei no dounyu to shugo-soshiki no seigyo (Introduction of shear strain to aluminum alloy sheet and control of texture)", KEIKINZOKU (LIGHT METAL), vol. 52, no. 11, November 2002 (2002-11-01), pages 518 - 523
See also references of EP 2255899A4
Attorney, Agent or Firm:
ITEC INTERNATIONAL PATENT FIRM (JP)
Patent business corporation Itec international patent firm (JP)
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Claims:
 金属条を連続して繰返し圧延する方法であって、
 圧延ロールと金属条との間の圧延条件が上下ロール間で非対称となるせん断変形圧延を1回行った後に続いて、上下ロール間で対称となる圧延条件によって板厚減少率3%以上10%以下の範囲のスキンパス圧延を1回行う、
 金属条の連続繰り返し圧延方法。
 前記上下ロール間で対称となる圧延条件において、圧延中のロールと金属条との間の摩擦係数μ(μ=G/RPで求まる無次元数,μ:圧延ロールと金属条との摩擦係数,G(Nm):圧延ロールに掛かる駆動トルク,R(m):ロール半径,P(N):圧延荷重)が0.05以上0.12以下となるように板厚減少率3%以上10%以下の範囲のスキンパス圧延を1回行う、
 請求項1に記載の圧延方法。
 前記非対称圧延と前記スキンパス圧延を交互に繰り返す、
 請求項1又は2に記載の圧延方法。
 前記非対称圧延と前記スキンパス圧延を前後縦列的に並べた一貫圧延を行い、これを複数回繰り返す、
 請求項1又は2に記載の圧延方法。
 上下ロール間で非対称となるせん断変形圧延を行い、得られた金属条を一旦トラバース巻きしたあと、上下ロール間で対称となる圧延条件によってスキンパスを行う、
 請求項1又は2に記載の圧延方法。
Description:
金属条の連続繰り返し圧延方法

 本発明は、金属条を上下非対称な圧延ロー 条件で連続して繰り返し圧延する際に利用 る金属条の連続繰り返し圧延方法に関する

 金属条を上下の圧延ロール条件が非対称と るせん断変形圧延を行うと、せん断変形で 入された特有な圧延集合組織が発達するこ が知られている。圧延ロール条件が非対称 なるせん断変形圧延の方法としては、例え 、上下一対のロールが相互に異なる速度で 転する異周速圧延法(非特許文献1参照)や一 のロールと金属板材との各界面における摩 係数を相互に異なるようにした状態で圧延 る方法(特許文献1参照)などが挙げられる。
左海哲夫、宇都宮裕、齋藤好弘、「アル ミニウム板へのせん断変形の導入と集合組織 の制御」、軽金属(社団法人軽金属学会発行) 2002年11月、第52巻、第11号、pp.518-523

特開昭53-135861号公報

 しかしながら、金属条にせん断変形を導 すべく連続的に繰り返し非対称なせん断変 圧延を行おうとすると、金属条の板形状、 に平坦性が失われやすい。板形状が悪化す 例としては、板の長さ方向に大きな湾曲が じたり、板の幅方向に大きなうねりが生じ りし(図7参照)、さらには板表面がざらざら たマット状態になる(図8参照)ことが挙げら る。その結果として、圧延機を挟んで配置 れた金属条の払い出し機から巻き取り機ま の間に蛇行が生じたり、コイル状に巻き取 際に巻き崩れが生じたりするため、連続し 繰り返し非対称圧延することは困難だった

 この問題を解決するための一方法として 金属条に張力を掛けながら圧延することが えられる。しかし十分な矯正効果を得よう すると、払い出し機や巻き取り機に相当の 力機構を加える必要が生じ、(払い出し)-(非 対称圧延)-(巻き取り)の間のバランスを保ち がら制御圧延することは経済的にも技術的 も大変困難なものとなる。さらに圧延形状 悪かったり、前述のバランスが崩れると、 属条が張力に負けて破断してしまうことも びたび起こった。

 本発明は、このような課題に鑑みなされ ものであり、せん断集合組織を保ちながら 圧延荷重を増大させることなく、巻き取り 易な程度に平坦性を持つ金属条を得ること 主目的とする。

 本発明者は、せん断集合組織を保ちなが 、圧延荷重を増大させることなく、巻き取 容易な程度に平坦性を持つ金属条を得るこ を目的として、鋭意研究を行った。例えば 非対称圧延を行った後に対称圧延(この場合 の対称圧延は当該業者の誰しもが通常行って いる潤滑状態で上下等速な圧延方法を示すも のとするが)を様々な条件下で行ってみた。 うしたところ、単純に対称圧延を行うこと 、板厚が全体一様になるまで十分量減少さ れば板形状も矯正され、平坦性が回復する とが分かった。

 しかし、このような従来技術から安易に 定される方法では、せっかく導入されたせ 断変形特有の圧延集合組織(これ以降「せん 断集合組織」と称する;図9参照)を壊し、さら に板厚方向全域にわたって導入されていたせ ん断変形(図10参照)を表面近傍で大きく壊し しまい、従来の対称圧延で導入される圧縮 形の状態(図11参照)に引き戻すように働くこ も同時に判明した。また対称圧延に必要と る圧延力(圧延荷重とも換言できるが)は非 称圧延の場合の2倍以上になり、圧延機の負 を増大させた。

 その後、本発明者はさらなる工夫を鋭意 究した結果、対称圧延によって板形状を矯 する際に、その条件を板厚減少率で3~10%範 に限定した軽い圧延(いわゆるスキンパス圧 )を行うと良い傾向が得られた。さらに駆動 トルク(G)・圧延ロール半径(R)・圧延荷重(P)と の組み合わせ条件を追求した結果、同じ3~10% 板厚減少率を維持しながら、圧延ロールと 属条との摩擦係数μ(μ=G/RP)が0.05~0.12の範囲 入るよう調節すればせん断集合組織を壊す となく(図1参照)、平坦性が回復し、板表面 の悪影響も無視し得る程度に留められるこ を見出した。

 かような知見に立脚し、さらに各条件を 求した結果、従来想定された方法では解決 きなかったせん断集合組織を保ちながら、 延荷重を増大させることなく、巻き取り容 な程度に平坦性を持つ金属条のスキンパス 延方法を発明し、さらに非対称圧延と対称 延を適宜組み合わせることによって金属条 連続繰り返し圧延する方法の発明の完成に った。

 すなわち、本発明の金属条の連続繰り返し 延方法は、
 金属条を連続して繰返し圧延する方法であ て、
 圧延ロールと金属条との間の圧延条件が上 ロール間で非対称となるせん断変形圧延を1 回行った後に続いて、上下ロール間で対称と なる圧延条件によって板厚減少率3%以上10%以 の範囲のスキンパス圧延を1回行うものであ る。

 本発明の金属条の連続繰り返し圧延方法に れば、圧延荷重を増大させることなく、導 されたせん断集合組織を保ちながらもコイ 状に巻き取ることが容易となる平坦な金属 を、連続して繰り返し圧延する方法を提供 ることができる。この際には経済的・技術 な負荷を増大させることがない。

本発明の実施例によるスキンパス圧延 のせん断集合組織を示す{111}極点図である 本発明の連続して繰り返し圧延する方 のフローチャートである。 3タンデム構成のタンデム圧延機の説明 図である。 一台の圧延機でせん断変形圧延とスキ パス圧延とを交互に繰り返すときの説明図 ある。 本発明の実施例によるスキンパス圧延 の板形状を示す写真である。 本発明の実施例によるスキンパス圧延 の板表面状態を示す写真である。 従来技術により板形状を示す写真であ 。 従来技術による板表面状態を示す写真 ある。 従来技術によるせん断集合組織を示す{ 111}極点図である。 非対称圧延で導入されるせん断変形の 状態を長さ方向に切った断面から見た図であ る。 対称圧延で導入される圧縮変形の状態 を長さ方向に切った断面から見た図である。

 以下に本発明の好ましい実施の形態を説 する。図2に本発明の基本となる非対称圧延 (S1)とスキンパス圧延(S3)の組み合わせによる 延の流れを示す。非対称圧延としては異周 圧延を行い、板形状の崩れた金属条は巻き り機によって一旦トラバース巻き(ジグザグ となることを許容するルーズ巻き:S2)する。 いてスキンパス圧延を行い、今度は整然と たコイル状の巻き取り(S4)を行う。この圧延 ローにおいて明らかなように、途中にトラ ース巻き(S2)を行うことなく、非対称とスキ ンパスを連続して行うように2つ以上の圧延 を並べてタンデム圧延を行っても良い。図3 、3タンデム構成のタンデム圧延機の説明図 である。このタンデム圧延機によれば、非対 称圧延とスキンパス圧延を前後縦列的に並べ た一貫圧延を行うことが可能であり、L行き もR行きでも、常に平坦性を保ちながらリバ シブルにせん断圧延することができる。な 、L行きではR圧延機、R行きではL圧延機の上 ロールを上げておくことになる。また、図4 、一台の圧延機でせん断変形圧延とスキン ス圧延とを交互に繰り返すときの説明図で る。この圧延機では、上下ロール間で非対 となるせん断変形圧延を行い、得られた金 条を一旦トラバース巻きしたあと、上下ロ ル間で対称となる圧延条件によってスキン スを行う。具体的には、作業S1~S4を繰り返す 。

 スキンパス圧延(S3)は板厚減少率で3%以上1 0%以下の範囲で行うことが好ましい。この範 内にあれば、対称圧延による圧縮変形によ てせん断集合組織を壊してしまう恐れがな 、板表面近傍であっても導入されたせん断 形状態が崩れないためである。

 3%に満たないような僅かな圧延は板厚制 が困難であって、板形状の矯正効果も見ら ない。2回以上繰り返したとしても非効率と り、経済的でない。

 一方10%を超えた圧延を行うと板形状の矯 効果は見られるが、せん断集合組織を大き 壊してしまい、板厚表面付近でせん断変形 態を崩すことにつながる。また必要な圧延 の増大を招き、条の板厚や板幅によっては 延荷重が装置能力を超えてしまいかねない で好ましくない。

 スキンパス圧延(S3)は、圧延中のロールと 金属条との間の摩擦係数μが0.05以上0.12以下 範囲で行うことが好ましい。以下に限定理 を述べる。圧延中のロールと金属条との間 摩擦係数μは、便宜的にロールに掛かる駆動 トルクGを圧延ロール半径Rと圧延力Pとで除し た数値(G/RP)として決められる。通常圧延ロー ル径Rは圧延機において簡単に交換できるも でないため必然的に固定される。よって実 には駆動トルクGと圧延力Pのバランスをどの ように調節するかで摩擦係数μが決められる 0.05以上0.12以下となるように駆動トルクGと 延力Pを選択することで、せん断圧延成分に も圧縮圧延成分にも偏りすぎないスキンパス 圧延を行うことができ、この範囲であれば1 の圧延で3~10%の板厚減少率に制御可能であっ た。またスキンパス圧延後もせん断集合組織 や板表面近傍のせん断変形状態を壊すことが なかった。

 摩擦係数μが0.05よりも小さい場合、すな ち駆動トルクGに対して圧延力Pが極めて大 い場合には圧縮圧延成分に偏りすぎ、1回の 延による板厚減少率が10%を大きく超えやす 、またせん断集合組織を壊し、板表面近傍 は特にせん断変形が崩れやすくなる。

 逆に摩擦係数μが0.12よりも大きい場合、す わち圧延力Pに対して駆動トルクGが極めて きい場合には依然として金属条表面付近で せん断圧延成分に偏りすぎとなり、板形状 矯正効果はなく、1回の圧延による板厚の減 率は場所によって不安定となり10%を超えて まう場所と10%以下に留まる場所が混在して まう。

 以下に、本発明の好適な実施例について 明する。なお、本発明は以下の実施例に何 限定されるものではなく、本発明の技術的 囲に属する限り、種々の態様で実施できる とはいうまでもない。

 ここでは、実施例1~7及び比較例1~5につい 実験を行った。各実施例及び各比較例にお て、圧延に供した金属条は幅50mmの工業用ベ リリウム銅条(JIS H3130 C1720R)とし、コイル状 巻いた30Kg程度の量を厚さ1mmから0.27mmまで上 下異周速による非対称圧延を行った。この際 の板形状を図7に、せん断集合組織を図9に示 。

 この金属条を一旦トラバース巻きした後 、同じ圧延装置を用いて対称圧延となるス ンパス圧延を行った。このスキンパス圧延 、各実施例及び各比較例ごとに各種の条件 変えて行った。そのときの条件を表1にまと めた。表1に示すように、条件としては、(1) 厚減少率、(2)駆動トルク、(3)ロール半径、(4 )圧延加重、(5)摩擦係数について検討した。 お、ロール半径については変化させること く一定の値を採用した。例えば、実施例2で 、駆動トルクG=1.125kW(1,125Nm)、ロール半径R=67 .5mm(0.0675m)、圧縮力P=157kN(157,000N)の条件を選択 し、摩擦係数μ(=G/RP)=0.106として1回圧延した このスキンパス圧延の後の板厚は圧延前に べて6%減少し、0.254mmとなった。スキンパス 延後の板形状は図5に示すように矯正された またせん断集合組織も図1に示すように維持 されており、板の表面は図6に示すように滑 かな表面へと改善された。なおスキンパス に与える圧縮力(圧縮荷重)Pは、圧延機の構 から理解されるように上下のロール間隔を 小調節することで調節され、実際には適切 圧延力となる時の間隔の大きさを決めるこ で管理される。

 駆動トルクG、ロール半径R及び圧縮力Pは それぞれ以下のようにして求めた。すなわ 、トルクGは、駆動モータに発生するトルク 成分ベクトル指示値を直流電圧で取り出し、 定格出力に対する割合から算出して求めた。 また、ロール半径Rは、ノギスで測定した。 た、圧縮力Pは、圧延荷重であり、予め圧延 置に設置したロードセルで出力信号を測定 、A/D変換して荷重に換算した。

 各実施例及び各比較例で得られた金属条 性質を表1にまとめた。得られた金属条の性 質としては、(6)平坦性(目視判定)、(7)せん断 合組織(極点図)、(8)板表面状態(手触り)、(9) 表面粗さRa、(10)コイル巻き崩れについて検討 した。具体的には、(6)の平坦性は、スキンパ ス圧延後の長さを約1000mmに切断した金属条の 板形状を定板の上に静置して目視し、高さが 50mm(5%)を超えないようであれば良好、そうで ければ不良と判定し、(7)のせん断集合組織 、その崩れ具合を極点図測定結果を見てせ 断集合組織の主方位となる{111}<110>方位 への集積強度、すなわち極点図中の等高線3 上の領域が消失せずに残っているようであ ば良好、そうでなければ不良と判定し、(8) 板表面状態は、手触りによってマット表面 滑らかな表面か官能評価した。(9)の算術平 粗さRa(μm)は、JIS B 0651 触針式表面粗さ測 器を用い、JIS B 0601 表面粗さに準拠して測 定した。この算術平均粗さRaは、表面の滑ら さの補足的な判断となるものであり、これ より改善効果を判断した。(10)のコイル巻き 崩れは、スキンパス圧延直後に自動巻き取り 機によって内径300mmの鉄リング上に巻き上げ 際に、巻き崩れの有無を目視で判定した。 1に示すように、実施例1~7では金属条の性質 (6)~(10)の全てにつき満足する結果が得られた 、比較例1~5では全てを同時に満足する結果 得られなかった。

 本件は、2008年3月7日に出願された日本国特 出願第2008-057646号を優先権主張の基礎とし おり、その内容の全てが引用により本明細 に含まれる。

 本発明は、金属加工技術に利用可能であ 。