JPH03243203A - 圧延用ロールのダル加工方法 - 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、冷間圧延や調質圧延等に用いる圧延用ロー
ルの表面を粗面化するダル加工方法に関する。

（従来の技術） 冷延鋼板は、特に塗料やほうろうの密着性、プレス加工
性、耐食性及び鮮映性等の表面品質に優れることが肝要
であり、これらの特性は鋼板の表面粗さに強く影響され
る。

したがって冷延鋼板には、ダル仕上げされた圧延用ロー
ルを用いて軽度の圧延を行うことによって、鋼板表面に
適度の表面粗さが与えられている。

ところでこのような調質圧延に使用される圧延用ロール
の表面をダル仕上げするための方法としては、従来法で
ある、ショツトブラスト法や放電加工法の他、最近では
加工制御が容易なところから、レーザービームや電子ビ
ームを用いたダル加工方法についての提案も多い。例え
ば、レーザービームについては特開昭６２−１５８５８
６〜１５８５９１号、同６３−２０１９１〜３号及び同
１３２７０１〜２号公報等に、また電子ビームについて
は特開昭６３−１９５２６５号公報に開示がある。

さて近年ブレス成形性とともに高い鮮映性が要求される
自動車や家電製品向けの用途に供される冷延鋼板は、調
質圧延によって凹凸を規則正しく付与する必要があり、
したがってこの調質圧延に用いるロールの表面は、規則
性をもたせた凹凸加工（粗面化）を行なう必要があると
ともに、圧延による粗さ低下の小さい（粗度保持性）こ
とが要求される。

ロールの表面を上記のように仕上げるダル加工方法とし
て、まず放電加工法は、規則性をもたせた粗面化加工が
困難なこと、および加工部は残留オーステナイトを多量
に含んだ軟質な組織であり粗度保持性にも問題がある。

またレーザー又は電子ビームを用いる方法は規則性をも
った粗面化加工が可能であるが、局部的にロール表面を
溶融し、アシストガスによってその部分を盛り上げる方
法である為、凸部は残留オーステナイトを多量に含んだ
軟質な組織となることから粗度保持性に問題がある。

これに対し、ジョンドプラスト法はショツト粒をロール
表面に叩きつけて粗面化する方法であり、ロール表面は
軟化せず、むしろ加工により硬化する為、粗度保持性の
点で有利である。しかしながらショツトブラスト法にお
いては、規則性を持たせた粗面化加工ができず、圧延製
品に要求されている、主に鮮映性の要求に対しては対処
できないため、これに替わるダル加工方法の開発が望ま
れている。

（発明が解決しようとする課題） そこでこの発明は、圧延用ロールの表面に、規則性を有
した粗面化加工をするとともに、その加工部が軟化しな
いような、プレス性、鮮映性の向上が可能でさらには優
れたロール粗度保持性を有するロールとし得る、ダル加
工方法について提案することを目的とする。

（課題を解決するための手段） この発明は、圧延用ロールの表面に、加速エネルギー：
０．１〜５　ｋｅＶでイオンビームを照射し、ロール表
面を粗面化することを特徴とする圧延用ロールのダル加
工方法及び上記のロール表面の粗面化後に、ロール表面
に注入エネルギー＝１０〜５０ｋｅＶでイオン注入を行
ってロール表面に改質層を形成することを特徴とする圧
延用ロールのダル加工方法である。

（作　用） この発明のダル加工方法においては、イオンビームを用
いてロール表面の粗面化を行うところに特徴がある。

すなわち第１図に示すように、イオンビームをロール表
面１に照射すると、ロール表層のＦｅ原子は弾き出され
、このＦｅ原子が弾き出された所が新たに凹部２となっ
て微小な凹凸部がロール表面１に形威され、ロール表面
１の粗面化がなされる。

得られる粗面は、レーザビームや電子ビームで処理した
ものと異なり、部分溶融→再凝固といったプロセスをと
らない為に従来粗度保持性に対して問題となっていた残
留オーステナイトを多量に含んだ組織が存在しない。

ここで照射するイオンビームの加速エネルギーが０．１
ｋｅＶ未満であるとＦｅ原子の弾き出しが不十分となっ
て粗面化が達成できず、一方５　ｋｅＶをこえるとイオ
ン注入が優先され、所望とする粗面化加工が不十分とな
るため、加速エネルギーは０．１〜５　ｋｅＶの範囲と
する。

なおダル加工を施さない部分には、予めＦｅよりも重い
金属板でマスキングを行うとよい。

さらに上記のイオンビームによる粗面化を施したロール
表面にイオン注入を行うことによって、第２図に示すよ
うに、ロール表面に改質層３を形威し、ロールの耐摩耗
性を向上することができる。

すなわちロール表面に、例えばＮ、Ａｒ等のイオンを注
入することによって、ロール表層に硬化領域を作り、耐
摩耗性および初期粗度保持性の良好な改質層を形威し、
圧延時に不可避に生じる摩耗を極力抑え、当初ロールに
与えた表面粗さの維持をはかる。

さらにこのロール表面の改質層３上に、第３図に示すよ
うに、炭化物、窒化物又は炭、窒化物等の被膜４を破戒
すると、耐摩耗性をより高めることができる。

ところでイオンの注入深さは表面から０．０５〜０．５
μｍ程度であり、改質層は深くにまで及ばないことから
、イオン注入に先立つ粗面化処理は軟質化を伴わないこ
とが望ましい。

例えばレーザービームによる加工は、微小に絞ったレー
ザービームをロール表面に照射し、その表層を溶融しか
つアシストガスを吹き付けることによって凹凸を与える
ため、ロール表層には、断面を第４図に示すように、深
さ方向で変質する４つのＭｉ織が形成される。

これらのうち区域りはロールの母材であり、ロル鋼の一
般的ｍ或である高Ｃ−高Ｃｒ材料では、造塊時に晶出し
た粗大炭化物又は熱処理時に焼戻しマルテンサイト組織
中に分散した微細球状炭化物を有する組織になり、その
硬さはＨＶ７５０〜８８０である。

また区域Ａはレーザービーム照射により溶融径再凝固し
た部分で、マルテンサイトと多量の残留オーステナイト
が存在する組織になり、その硬さは１（Ｖ２Ｏ３〜７５
０テある。

そして区域Ｂは再焼入れ組織であり、その硬さは１（Ｖ
８００〜９００と硬く、さらにこの区域Ｂの周辺には再
焼戻しを受けた区域Ｃ（ＨＶ５００〜６５０）が存在す
る。

このように軟らかい溶融再凝固層や焼戻しｍ織を有する
区域Ａ及びＣがあると、ロール使用時、すなわち圧延中
における、中間ロール又はバックアップロールとの接触
による摩耗及び塑性変形が加速され、ロール表面の粗さ
が急激に低下して所定の表面粗さを鋼板に転写できなく
なる。特に区域Ｃはイオン注入の及ばない深さにあるた
め、イオン注入による表面改質を行っても、依然として
焼戻し組織は存在し、上記の不利を回避することは難し
い。

これに対して、上記のイオンビームによる粗面化は、ロ
ール表層部を改質することはなく、従ってイオン注入に
よって改質層を形成することでロールの耐摩耗性を容易
に向上し得る。

ここでイオン注入を行う際の注入エネルギーは、１０〜
５０ｋｅＶの範囲に限定する。なぜなら１０ｋｅＶ未満
では、改質層の形成が不十分であるとともに、先の粗面
化処理後のロール表面状態がスパッタリングによって変
化し、一方５０ｋｅＶをこえてのイオン注入は処理中に
ロール表面が高温となって軟化するためである。

（実施例） Ｃ：　０．８５圓ｔ％（以下単に％と示す）　、Ｓｉ　
：　０．６％、Ｍｎ　：　０．３８％、Ｎｉ　：　０．
１５％、Ｃｒ　：　３．０％、ＭＯ＝０．２８％、Ｖ：
Ｑ、１％を含有する鋼からなり、焼入れ焼戻しによりＨ
Ｖ８００の硬さに仕上げたロール状試験片（３０ｍｍφ
、長さ８ｍｍ）に、下記（１）〜（５）の条件に従うダ
ル加工を施した。

記 （１）加速エネルギー０．５ｋｅＶのイオンビームを照
射し、ロール表面の粗面化を行った。

（２）加速エネルギー０．５ｋｅＶのイオンビームを照
射し、ロール表面の粗面化を行った後、注入エネルギー
３０ｋｅＶでＮイオンを１０１８ｉｏｎｓ／ｃｍ２注入
した・（３）加速エネルギー０．５ｋｅＶのイオンビー
ムを照射し、ロール表面の粗面化を行った後、注入エネ
ルギー３０ｋｅＶでＮイオンを１０’　８ｔｏｎｓ／ｃ
ｍ２注入するとともに、真空蒸着によりＴｉＮ膜（１μ
ｍ厚）を破戒した。

（４）レーザービーム（出カニ　１２００Ｗ　、チヨン
バー回転数：　２３０Ｏｒ、ｐ、ｍ、、ロール回転数：
　１５００ｒ、ｐ、ｍ、焦点距＃：＋１μｍ）を用いて
ロール表面に凹凸加工を施した。

（５）ショツトブラスト加工（グリッド粒径：５００μ
ｍ、インペラー回転数：　２０００ｒ、ｐ、ｍ　、処理
時間：　１５ｍ１ｎ　）により、ロール表面の粗面化を
行った。

かくして得られた各試験片について、表面粗さ、表面硬
さ、母材軟化の有無及び二円筒式摩耗試験機を用いたと
きの粗さの低下をそれぞれ調べた。

その結果を表１に示す。

同表から、この発明に従う処理（１）〜（３）を施した
試験片の表面には、規則性を有し、しかも粗度保持性の
良好な表面粗さが付与できた。

さらに粗面化後にイオン注入を行う処理（２）及び（３
）の試験片は、摩耗による粗さの低下が極めて少なかっ
た。

（発明の効果） この発明に従って得られる、均一な表面粗さの付与され
たロールを用いることによって、表面特性の優れた冷延
鋼板を提供することが可能になる。

また粗面化後のイオン注入により、圧延に伴うロール表
面粗さの低下は極めて少なくなるため、ロール原単位を
向上し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に従う粗面化を示す模式図、第２図は
この発明に従う表面改質層の形成を示す模式図、 第３図は表面改質層上に破戒した被膜を示す模式図、 第４図はレーザービーム加工によるロール表層の組織を
示す模式図 である。 １−　ロール表面 ３−改質層 凹部 被膜

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、圧延用ロールの表面に、加速エネルギー；０．１〜
   ５ｋｅＶでイオンビームを照射し、ロール表面を粗面化
   することを特徴とする圧延用ロールのダル加工方法。 ２、圧延用ロールの表面に、加速エネルギー；０．１〜
   ５ｋｅＶでイオンビームを照射してロール表面を粗面化
   し、次いで粗面化したロール表面に注入エネルギー；１
   ０〜５０ｋｅＶでイオン注入を行ってロール表面に改質
   層を形成することを特徴とする圧延用ロールのダル加工
   方法。