JPH0318525B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は稠密六方晶金属板の冷間圧延方法に関
し、特に表面精度の良好な同金属板を高生産性の
もとに製造することのできる冷間圧延方法に関す
るものである。 本発明で冷間圧延の対象となる稠密六方晶金属
板とは、Ti、Ti合金、Zr合金の様に結晶構造が
稠密六方晶である金属板を総称する。 金属板の冷間圧延においては焼付防止の為圧延
油の使用が必須とされるが、潤滑性の良い圧延油
を使用すると圧延ロールと被圧延材の間が流体潤
滑となり、高圧の圧延油と接する被圧延材の自由
表面に凹凸（所謂オイルピツト）を生じることが
知られている。殊に前記稠密六方晶金属の様に結
晶方位によつて変形抵抗が著しく異なる金属で
は、変形抵抗の低い方位の結晶が容易に変形する
為オイルピツトが発生し易く、例えばTi冷延板
においては該ピツトの深さが十数ミクロンに達す
ることも稀ではない。このオイルピツトは最終製
品の表面精度を著しく阻害するので、圧延工程で
発生するオイルピツトを如何に小さくするかとい
うことが、この種の難加工性金属板の冷間圧延に
おける重要な課題となつている。そしてこのオイ
ルピツトの許容限界は製品の用途に応じて定めら
れる表面要求精度によつても異なるが、深さにし
て１〜2μｍ以下であることが要求されることも
少なくない。 一方、オイルピツトの発生を防止する為に潤滑
性の悪い圧延油を使用すると、圧延ロールと被圧
延材の間が境界潤滑となり、ロールバイトにおけ
る摩擦係数が上昇して圧延荷重が増大すると共
に、被圧延材がロールに固着する。そしてこの様
な状態で圧延を継続すると、ロールに対する被圧
延材の局部的な固着が進行して所謂焼付きが発生
する。圧延工程でこの様な焼付きが発生するとロ
ールバイト部での摩擦係数は急激に上昇し、圧延
の続行が不可能になる。さらに焼付の発生はロー
ルの表面精度が悪くなりTi冷延板の表面精度も
著しく低下するための圧延ロールの再研削が必要
となる。従来は圧延初期の固着は焼付きの発生の
原因になると考えられ、圧延初期から極力固着を
防止するような圧延操業が行なわれてきた。また
圧延製品の表面に大きく影響する最終仕上げパス
においては、圧延ロールに焼付現象が発生した場
合はもとより、固着だけが生じている場合でも圧
延操業を直ちに中断し、圧延ロールを研磨仕上げ
ロールと交換して操業を再開すると共に、被圧延
金属の固着した圧延ロールを研削補修工程へ送つ
ている。 この様な状況であるから前述の如き金属板の冷
間圧延においては、オイルピツトをできるだけ抑
制し得ると共に焼付きを生じない様な潤滑油を開
発及び操業条件の設定に主眼に置いて改良研究が
進められているが、オイルピツトを抑制しようと
する焼付きが発生し、焼付きを防止しようとする
とオイルピツトが発生し易くなる、という不具合
いな傾向がある為、オイルピツトと焼付きをどち
らも満足のいく程度まで改善することは至難のこ
とであると考えられていた。 本発明者等はこうした事情に鑑み、特に稠密六
方晶金属板を対象としてオイルピツトの問題と焼
付きの問題を同時に解消し、表面精度の良好な同
金属板を得ることのできる技術を確立しようとし
て種々研究を進めてきた。その結果、冷間圧延の
初期段階で圧延ロールの表面に被圧延金属をむし
ろ積極的に固着させ、一定距離の圧延でこの被圧
延金属の固着層を均質に固着させておけば、この
均質な固着金属微粉が一種のコーテイング層とな
つてオイルピツトも焼付きも生じない圧延続行が
可能となり、表面精度の卓越した同金属板が得ら
れる、という従来の常識からは到底予測すること
のできない新たな事実を知見した。 本発明はかかる知見に基づく研究の結果として
茲に提供するものであり、その構成は、研削仕上
げ済みの圧延ロールを用いて稠密六方晶の金属板
を冷間圧延する方法において、圧延の初期は圧延
油を供給しないか或は潤滑性の悪い圧延油を供給
することにより、前記圧延ロール表面に被圧延材
の表面金属一部による均質な付着層を形成せし
め、しかる後潤滑性の優れた潤滑剤を供給しなが
ら冷間圧延を行なうところに要旨を有するもので
ある。 従来の一般常識では、前述の如く冷間圧延工程
で焼付きが発生すると圧延荷重が増加して操業性
が低下すると共に、圧延製品の表面精度も著しく
劣化すると考えられていたが、本発明では、上記
の如く或は以下に詳述していく様に圧延の初期段
階で固着を生じ易い圧延条件を設定し、一定距離
の圧延を継続することによつてロール表面に被圧
延金属を均質に固着させ、しかる後通常の冷間圧
延を続行していくものであり、初期の固着コーテ
イング層の形成によつて、その後はオイルピツト
の発生や圧延荷重の増大といつた問題を生ずるこ
となく、表面精度の極めて優秀な稠密六方晶金属
板を円滑な操業性及び高生産性のもとで冷間圧延
することができる。 本発明においては、圧延初期段階で圧延ロール
表面に固着コーテイング層を形成する手段とし
て、圧延初期には潤滑剤を供給しないか或は潤滑
性の悪い圧延油を供給しながら冷間圧延する方法
を採用している。圧延ロール表面に固着が発生す
るか否かは、潤滑剤の種類によつて変わつてく
る。即ち金属板を圧延する場合においては、ワー
クロールと被圧延材の間に完全な油膜が形成され
て所謂流体潤滑剤状態となつたときは焼付きは生
じないが、圧延面全体に油膜が形成されなくなつ
て部分的に金属接触が生じ所謂境界潤滑状態にな
ると固着が生じる。そして、潤滑性の良い潤滑剤
は油膜形成能が高く流体潤滑状態が得られ易い
が、潤滑性の悪い潤滑剤は油膜形成能が低く、局
部的にも境界潤滑状態を形成し易いので、潤滑性
の良い潤滑剤を使用すると固着を生じないが、潤
滑性の悪い潤滑剤を使用すると固着を起こすとい
つた現象が生じてくるのである。本発明ではこう
した現象をうまく利用し、初期段階で固着コーテ
イング層を形成するために、あえて潤滑性の悪い
潤滑剤を使用する。これと同様の趣旨で、潤滑油
を使用しない場合は急速に固着が進行し、ロール
回転数20回転未満で均質な固着コーテイング層が
形成される。この様にして固着コーテイング層を
形成した後通常の潤滑剤（最も一般的なのは牛脂
系エマルジヨン型潤滑剤）を供給しながら冷間圧
延を続行すると、以降はオイルピツトや焼付きを
殆んど生ずることなく表面精度の極めて高い圧延
板を円滑に製造することができる。第１図はこう
した冷間圧延の経緯を概念的に示したものであ
り、圧延開始直後は所謂ダミーテイルを供給し、
次いで冷間圧延を始める。このとき当初は潤滑剤
を供給することなく、或は潤滑性能の悪い潤滑剤
を供給することによつて圧延部で積極的に固着を
生じさせて均質なコーテイング層を形成する。ロ
ール表面に固着コーテイング層が均質に形成され
た後は、潤滑性能の優れた通常の潤滑剤を供給し
ながら冷間圧延を継続するが、圧延の初期に固着
コーテイング層を形成しておけば、以後はオイル
ピツトや焼付きを殆んど生ずることなく冷間圧延
を円滑に進めて行くことができる。 第１図は小型の２段圧延機を使用し、板厚0.9
ｍ、板幅60mmのTi板を冷間圧延したときの、各
パス毎の平均圧延圧力と累積ひずみの関係を示し
たものである。尚使用した圧延ロールの直径は
160mmで、研削仕上げ加工を施したままのロール
と、同様のロールにTiの固着コーテイング層を
形成したロール（以下コーテイングロールという
ことがある）の２種を使用し、潤滑剤としては２
％濃度の牛脂系エマルジヨン潤滑剤（粘度：
60cst／40℃）を用いた。圧延速度は200mpmで
ある。第２図および第３図は得られた冷延板表面
の顕微鏡写真を示す。コーテイングロールで圧延
された板の表面（第２図）にはオイルピツトが全
く見られず、優れた表面精度を示すが、研削仕上
げロールで圧延された板の表面（第３図）には深
さ８〜10μの多数のオイルピツトが見られる。 第１図からも明らかな様に、累積圧下率の低い
ところではコーテイングロールの方が研削仕上げ
ロールよりもひずみに対する圧延圧力が高く圧延
効率は低い。しかし研削仕上げロールでは、圧下
率の増加に伴なう被圧延材の加工硬化によつて平
均圧延圧力は徐々に増大して行くのに対し、コー
テイングロールを使用した場合は第１パス、第２
パスでは研削仕上げロールの場合よりも平均圧延
圧力は高くなるが、それ以降は逆に低下傾向を示
し、被圧延材の加工硬化（累積ひずみ）が増大す
るにもかかわらず平均圧延圧力は130Kg／mm²付近
で安定している。即ち通常の冷間圧延法では、累
積圧下率が高くなるにつれて圧延圧力が単調に増
加していく為、圧延末期の圧延圧力は極めて大き
くなるが、本発明法であれば累積圧下率が高くな
つても圧延圧力は比較的低い値で安定しているの
で、圧延末期の圧延効率が極端に低下することな
く冷間圧延を最後まで円滑に遂行することができ
る。この様にコーテイングロールを使用すること
によつて圧延の中間乃至後期の圧延圧力が低下す
る理由は必ずしも明確にされた訳ではないが、バ
イト内で圧延材表面から剥離する金属微粉末が潤
滑剤と金属石けんを生成し、これが境界潤滑領域
での摩擦抵抗を低減させる為と考えられる。尚第
１図において、コーテイングロールを使用した場
合に低累積圧下率領域で圧延圧力が大きい理由も
明確ではない。しかしバイト部での金属石けんの
生成は被圧延材の塑性変形量と関係があり、多量
の金属石けんが生成される為にはある程度の塑性
変形量が必要であるとの説もあるところから、圧
延初期には被圧延材の塑性変形量が小さいため十
分な量の金属石けんが生成しない為であると推定
される。 またコーテイングロールを使用することによつ
てオイルピツトが著しく抑制される理由としては
次の様に考えることができる。 オイルピツトとは、前述の如くロールバイト内
に介存する高圧の圧延油により、ロール表面より
も軟質の被圧延材表面が加圧されて凹凸を生じる
と考えられているが、コーテイングロールでは、
硬質のロール母材と被圧延材の間に比較的軟質の
金属コーテイング層が存在する為、このコーテイ
ング層が優先的に変形して被圧延材の変形を抑制
する。 上記の様な固着コーテイング層形成工程は、研
削仕上げロールを組込後の第１パスの初期だけで
行なえば良く、第２パス以後および２本目以後の
コイルの圧延では不要である。コーテイング層形
成工程で圧延される被圧延材の長さは、潤滑性の
悪い圧延油を使用するほど短くて良く、したがつ
て圧延油を供給しない場合に最も短くなる。第１
パスでロールのコーテイング層を形成するために
使用された圧延材の先端部分は圧延時のロールと
圧延材との間の摩擦係数が大きいために他の部分
よりも板厚が若干厚くなるが、この板厚偏差は第
２パス、第３パスで完全になくすことができる範
囲のものである。また圧延材表面も第２パス、第
３パスで他の部分と全く同等となるため製品ロス
となることはない。 尚上記の様にして固着コーテイング層を形成し
た後は、以後の圧延を円滑性能の優れた潤滑剤を
使用し、且つ生産性向上という観点から高速度で
圧延操業を行なうのがよい。なお最高速度は設備
面の制約、並びにロールのヒート等圧延技術上の
制約で定まるものであり、オイルピツトによる表
面精度低下が制約となることはない。 本発明は以上の様に構成されており、その効果
を要約すれば次の通りである。 冷間圧延の開始初期に圧延ロール表面に被圧
延金属を固着コーテイングさせることによつ
て、以降の冷間圧延をオイルピツトや焼付きを
生ずることなく円滑に実施することができ、表
面精度の卓越した稠密六方晶金属圧延板を得る
ことができる。 Ti板等のこれまでの冷間圧延においては、
例えば特開昭56−165502号公報にも開示されて
いる様に、オイルピツト等を防止する為には圧
延ロールを極力小径にしてロールと圧延材との
接触弧長を短くする等の工夫が必要であり、太
径のロールを用いることは実用上困難であると
考えられていたが、本発明であれば太径の圧延
ロールを使用した場合でもオイルピツトや焼付
き等を生ずることなくスムーズに冷間圧延を行
なうことができ、生産性の向上に寄与すること
ができる。 実施例 板厚3.0mm、幅900mmのTi板を使用し、200mmφ
の冷間ロールを用いて下記表の圧下スケジユール
で板厚0.5mmまで冷間圧延する。

【表】 尚圧延に際しては、圧延速度を300ｍ／分に設
定して圧延を開始し、第１パスではコイルの先端
50ｍに相当する部分を圧延する間だけ圧延油を供
給することなく圧延を行ない、ワークロール表面
に均質なTiのコーテイング層を形成せしめた後、
その後圧延油（牛脂系油の２％エマルジヨン、粘
度40℃で60cst）をスプレー供給しながら圧延を
行なつた。また２パス目以降はコイル先端から前
記の所定の圧延速度で圧延油を供給しなら圧延し
た。第１パス及び第２パスは圧下率が10％弱であ
るが、３パス目以降は何れも15％以上の圧下率で
圧延が行なわれており、圧延荷重も600〜700トン
の範囲で最終パスまで安定して冷間圧延を行なう
ことができた。 第２図はこの方法で得たTi冷延板の表面性状
を示した図面代用顕微鏡写真であり、オイルピツ
トの殆んどない優れた表面精度が得られている。

【図面の簡単な説明】

第１図は冷間圧延時の累積ひずみ及び出側板厚
と平均圧延圧力の関係を示すグラフ、第２図は本
発明によつて得た圧延板（Ti板）の表面性状を
示す図面代用顕微鏡写真、第３図は従来法で得た
圧延板（Ti板）の表面性状を示す図面代用顕微
鏡写真である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 研削仕上げ済みの圧延ロールの用いて稠密六
   方晶の金属板を冷間圧延する方法において、圧延
   の初期は圧延油を供給しないか或いは潤滑性の悪
   い圧延油を供給して圧延することにより、前記圧
   延ロール表面に被圧延材の表面金属一部による均
   質な付着層を形成せしめ、しかる後潤滑性の優れ
   た潤滑剤を供給しながら冷間圧延を行なうことを
   特徴とする稠密六方晶金属板の冷間圧延方法。