JPH0572441B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は、塗装鮮映性及びプレス加工性の優れ
た冷延鋼板の製造方法に関する。 （従来の技術） 自動車に対するユーザーニーズは年々高級化指
向を強めている。なかでも自動車の外観について
は光沢の鮮やかさ、いわゆる塗装鮮映性がその商
品イメージを決定する重要なフアクターとして近
年急速に脚光を浴びてきている。 また、家電製品の外板や建築外装材などにおい
ても、塗装面の良好な鮮映性は商品化地を一層高
めるものである。また複雑なプレス成形に耐える
ために、鋼板に要求されるプレス成形性も益々高
度なものになつている。 従来から塗装鮮映性やプレス加工性に強く影響
を与える因子として、鋼板などの圧延製品表面の
セミマクロ的な幾何学的計、即ち表面粗度が知ら
れている。圧延製品の表面粗度は多くの場合、圧
延ロール表面の粗度を転写することにより行なわ
れる。 圧延ロール表面に粗度を付与する方法として
は、特開昭51−101774等に示されるシヨツトブラ
スト法によるもの、特開昭49−17331、米国特許
第3619881号等の放電加工法によるもの、及び特
公昭58−25557や特公昭62−11922や特開昭62−
224405に示される様な高密度エネルギー線の一種
であるレーザー光照射による方法など種々な方法
が知られているが、いずれも以下に示す様な問題
点がある。 （発明が解決しようとする問題点） 生産現場で普通に行なわれている現在の粗さ付
与方法は、シヨツトブラストによる方法である。
このシヨツトブラスト法は簡単であり、この加工
により表面硬化してロールの耐摩耗性が上がるな
どの利点がある反面、面が不規則・不均一に荒れ
た面となり、粗さの制御が困難である欠点があ
り、製品の塗装鮮映性が劣る。レーザーやエレク
トロビーム等の高密度エネルギー線を照射する方
法は、制御性に優れ、ロール表面に極めて規則性
の高い凹凸パターン模様（以下梨地面という）を
付与することが可能である。しかし、シヨツトブ
ラスト法に比して処理装置が高価なこと、規則性
が高いために為に筋模様が目立ち塗装後の美観を
そこなうこと、及びロール表面の凹凸パターンが
比較的短時間の圧延で摩耗してしまうという欠点
を有する。 放電加工法によるものは、ロールに電極を対向
させ、ロールを回転させかつ電極をロール軸方向
に移動させながらロール、電極間に花火放電を生
じさせ、この放電エネルギーでロール表面に微細
なクレータ群を発生させるものである。 この方法では主に、放電加工電流ピーク値、放
電パルス幅、放電休止幅、等を変える事によつて
ロール表面の任意の粗さを付ける事ができる。こ
の方法で形成されたロール表面の凹凸パターン模
様は、レーザー法等の高密度エネルギー照射によ
るものよりも若干規則性は劣るが、シヨツトブラ
スト法によるものよりもはるかに規則性が高く、
しかもロール処理法も比較的簡単な上、凹凸パタ
ーンの耐摩耗性も高いという利点を有する。 （問題点を解決するための手段） 本発明は、各種の圧延ロール表面の梨地加工法
の特徴を組合せることによつて長期にわたり安定
して梨値加工面が転写される、冷延鋼板を製造す
る方法について種々検討した結果、 (1) 冷延鋼板にあらかじめ所要の粗さを持つ粗面
を付与すること。このために冷間圧延機の最終
段ロールを放電加工によつて梨地加工すること
が、最終製品の品質面と冷間圧延ロール寿命面
から必要であること。 (2) 焼鈍後の調質圧延においては、(1)で得られた
冷延鋼板の粗面の一部を圧延して平滑化するこ
とが、最終成品の品質面及びロール加工能率面
から有利であること。このための手段として、
調質圧延ロール表面の高密度エネルギー線を照
射し、適度な間隔をおいて規則性の高い照射痕
（加工痕）である凹部を形成し、調質圧延にお
いて凹部に接触する部分の粗面はそのまま保存
し、凹部以外のロール面に接触する部分の粗面
は調質圧延の圧延力で平滑化するという新規な
方法を採用することにより、所期の目標が達成
されることを見出したものである。 鋼板に転写された梨地面のミクロ的な凹部は、
プレス成形時の潤滑油を保持し、加工を容易なら
しめる上で重要であり、鋼板梨地面の粗さRaが
加工度判定の指標となる。 一方プレス加工後の塗装にいては、ミクロ的な
凹部は塗料によつて埋められるが、比較的大きな
凹凸（以下うねりと称する）が存在すると、塗膜
形成後においても塗膜表面のうねりとなつて残留
する。したがつて塗装面に入射した光は塗装面よ
り多方面に反射され、塗装鮮映性が減ずるものと
説明される。 以下、うねりを表わす指標としてWca、表面
粗さに対応する指標を中心線平均粗さRoと略記
し、それぞれJISで規定される方法で測定した値
を用いるが、塗装鮮映性とプレス加工性を満足さ
せるためには、Wca値をたとえば0.6よりも小さ
く、Ra値はたとえば0.6よりも大きくすることが
必要といわれている。 これらの条件を満たす第１の条件は、冷間圧延
における最終スタンドワークロール表面に、放電
加工によつて中心線平均粗さRa（ロール）3.0〜
4.5μｍになるように梨地加工を行う必要がある。
ロールRaが3.0μｍ未満であると、鋼板に転写さ
れる凹凸即ち鋼板のRa地も小さくなり、鋼板の
プレス加工性が劣化するばかりでなく、圧延時の
形状不良や、焼鈍時に焼付を生じる傾向が強くな
り歩留の大巾な低下をもたらす。 ロールRaが4.5μｍを超えると焼鈍後に実施す
るスキンパス圧延の圧延条件をどのように変更し
ても、最終的な鋼板のうねりWcaを小さくする
ことは出来ず最終製品の鮮映性が劣化する。 従つて、冷間圧延の最終スタンドのロール表面
の粗度Raを放電加工によつて3.0〜4.5μｍに限定
するが、シヨツトブラスト法によつてRaをこの
範囲に調整しても、Wcaを小さい値に保つこと
はできない。また高密度エネルギー照射によるロ
ールを冷間圧延に使用すると、寿命が短かく粗度
は安定しない。なお、冷間圧延の前段のロール
Raは最終的に鋼板のWcaやRaに影響する所が少
ないので特に限定する必要がなく、圧下配分等も
通常の冷間圧延条件を採用する。鋼板は冷間圧延
に焼鈍を行なうが、これも通常の箱型焼鈍や連続
焼鈍を行なう。調質圧延で使用するロール表面に
は高密度エネルギー線照射によつて特定の寸法を
有する照射痕（加工痕）を規則的に付与する必要
がある。第１図にロール表面の加工痕形状を模式
的に示した。 調質圧延前の冷延鋼板の表面の冷間圧延機の最
終段の放電加工ロールから転写された比較的規則
度の高い梨地面を有しているが、この梨事件は調
質圧延においてワークロール面に直接接触する部
分では、ロールにより圧延されて平滑面となる。
この平滑部分は、鋼板のうねりに関係するWca
値を減少させ、塗装鮮映性を向上に寄与すること
になる。 一方、調質圧延ロール上の加工痕の凹部におい
ては、圧延力が鋼板表面部におよばないため、冷
延鋼板の梨地面が実質的に保存される。この残留
梨地面は、調質圧延後の鋼板のRa値を大きくし、
良好なプレス加工性を保証するのである。 本発明における鋼板への梨地転写は、以上の如
く、ロールの非加工面と加工部の凹部の双方によ
つて実質的に行なわれるので、高エネルギー線照
射によつて必然的に生成する凹部周辺のリング状
突起部の存在は必ずしも必要ではない。 調質ロールの寿命面からは、むしろリング状突
起部は存在しない方が好ましく、エネルギー線照
射条件を調整して突起高さを例えば1μｍ以下と
可及的に低くするか、あるいはエネルギー線によ
る加工終了後にロール凹面を研磨し、突起リング
を研削削除することもできる。加工痕の直径は50
〜250μｍの間が必要であるが、50μｍ未満では主
として製品板のRaを所要の値に保存することが
困難となる。一方、250μｍを超えるとWca値、
Ra値共に劣化する傾向がある。加工痕の凹部深
さは2μｍ以上が必要である。2μｍ未満では、冷
延鋼板の梨値面が調質圧延で平滑化される割合が
増加し、製品板のWcaは向上するが、Raは小さ
くなりプレス加工性が低下する。凹部深さは、所
定のRa、Wca値を得るためには、5μｍ程度あれ
ば充分であるが、凹部周辺の突起リングを生成さ
せない照射条件を採る場合には、必然的に深くな
る場合もあり、上限は20μｍ深さとする。 本発明では設備や制御の容易性から、ほぼ同寸
法の加工痕を付与することが最も望ましいが、こ
の場合、加工痕中心間距離Ｐと加工痕直径Ｄとの
比Ｐ／Ｄ＝1.8〜3.5とし、調質圧延における鋼板
の実質的な圧延部分と非圧延部分との面積比を調
整し、プレス加工性と塗装鮮映性の両方の向上を
計る必要がある。 Ｐ／Ｄが1.8未満では非圧延部分が増加し、Ra
値が増加するが、Wca値も増加し鮮映性が劣化
する。逆に3.5を超えると、圧延部分が過度に増
大し、必要な製品板のRa値が得られなくなる。
種々の異なる寸法の照射加工痕を用いて規則的な
加工痕を作る場合には、相隣り合う２ケの加工痕
ピツチと直径の平均値との比を1.8〜3.5の範囲と
するが、相隣り合う２ケの加工痕の直径の差はあ
まり大きくないことが望ましく、直径の比の値は
４以下が好ましい。 高密度エネルギー線照射で規則的、かつ所定寸
法の加工痕を付与されたワークロールを組み込ん
だ、単スタンド又は複数スタンドを有する調質圧
延機で調質圧延を行なう。調質圧延を複数スタン
ドにて複数回行なう場合には、少なくとも最終圧
延のロールの加工痕を所定の範囲に調整すれば良
く、前段圧延ロールはブライト仕上げでも良い。 又、調質圧延は、通常の圧下率で行なう、潤滑
はドライ法でもウエツト法でも良いが、ドライ法
によるものの方が若干ではあるが、Wcaは小さ
く安定する。 最終の調質圧延ロールの梨地加工状態は、鋼板
のWca、Raに特に密接に関係するものであり、
圧延経過とともに生ずるロールの摩耗を可及的に
小さくすることが重要である。この点からも高密
度エネルギー線照射による熱影響部の割合の少な
い本発明にかかわるロール（加工痕中心間隔が比
較的大きい）は有利に作用する。冷延圧延用ロー
ルの放電加工条件は、厳密に制御することが、鋼
板のWcaやRaの値を好適な範囲に安定化するた
めに望ましい。 与えるパルス電流のピーク値とパルス巾、及び
電圧を精密に制御するほか、特に重要な事は、ロ
ールと放電電極との間の極間間隔を可及的に一定
に保つことである。極間間隔は、放電加工中の平
均加工電圧または、平均加工電流を基準値と比較
して、その差をサーボバルブのソレノイドに出力
し、油圧シリンダーを動かす事により、精密に制
御することができる。 なお、本発明の冷間圧延ロールは、ロール表面
を放電加工により梨地加工を施した後、さらに金
属めつき、例えばCrめつきを施したものを使用
してもよい。 調質圧延ロールの加工はYAGレーザーを用い
ることが加工痕の規則性や制御性の面から最も好
ましい。ロール表面の加工方法はロール表面を走
査するようにしてパルスレーザー光を照射する。
このとき必要に応じて少なくともロールのレーザ
ー光照射部及びその周辺を水などの冷媒を用いて
冷却することが好ましい。 なお、本発明の調質圧延ロールは、ロール表面
を高密度エネルギー線照射による梨地加工を施し
た後、さらに金属めつき、例えばCrめつきを施
したものを使用してもよい。 パルスレーザーの出力は、ロールの材質及び凹
凸の高さにより決められる。またパルス周波数
は、高いほど作業能率が高くなる。パルスレーザ
ー光によりロール表面を走査するには、たとえば
ロールを回転させながらレーザー光照射ヘツドを
ロール軸方向に送るようにすればよい。 レーザー発振器は平均出力50〜200Wで周波数
７〜50KHzのパルスレーザー光が有利に使用出来
る。また、CO₂等のガスレーザーや電子ビーム等
の他の高密度エネルギー線もYAGレーザーの場
合と同様に適用される。 （作用） 第２図は、冷間圧延ロールの耐用性を比較する
ために、(i)シヨツトブラスト法、(ii)放電加工法、
(iii)YAGレーザー加工法を用いて平均粗度Ra＝3.5
〜4.5μｍの梨地面を付与したワークロールを冷間
圧延機の最終段に組込んで冷間圧延を行なつた鋼
板につき、それぞれ同一条件で箱焼鈍と調質圧延
を行なつた後の最終製品鋼板のRa値、Wca値の
変化を調べた結果を示した。調質圧延のロール
は、本発明範囲である凹部径Ｄ＝100μｍ、ピツ
チＰ＝200μｍ（Ｐ／Ｄ＝２）、深さｈ＝5μｍ加工
痕をYAGレーザー光を照射することにより付与
したロールを用い、圧下率1.0〜1.2％の範囲内で
湿式スキンパス圧延を行なつた。 シヨツトブラスト法によるものは、圧延の初期
材料から、Wca値が高いレベルで推移し、塗装
鮮映性は不良であることがわかる。 YAGレーザー法によるものは圧延初期段階で
は、Ra、Wca値共に所望の値を満足するが、圧
延中期から末期に至る程ロール摩耗が進行し、特
にWca値の劣化が目立つようになる。 これに対し、放電加工法によるものは、長期に
わたつてRa、Wca値が所定の値に安定し、ロー
ルの耐久性の面から優れた結果が得られることが
わかる。 第３図は冷間圧延を本発明条件内で一定とし、
焼鈍した鋼板について調質圧延におけるロール表
面の加工痕の分布状況の影響を調べたものであ
る。YAGレーザー加工機によつて調質圧延ロー
ル表面に直径Ｄ＝100μｍ、150μｍ、深さほぼ5μ
ｍの加工痕を種々のピツチＰで付与したロールを
用い、調質圧延の圧下率は約1.0％として得た製
品鋼板についてRa、Wcaの値を調べた。 この図から加工痕の分布密度Ｐ／Ｄには、最適
な範囲が存在し、Ｐ／Ｄが小さく加工痕の密度が
高い場合には、Wcaが大きくなり、鮮映性が劣
化する傾向が認められる。逆に、Ｐ／Ｄが大きく
なる程Wca値は小さくなるが、Ra値も同時に小
となつてプレス加工性の面から望ましくないこと
が示される。 （実施例） 第１表に主な製造条件と製品板の特性値を本発
明材と比較材とを対比して示した。なお、鋼板は
通常の圧延条件で0.7mmに冷延し、680℃箱型焼鈍
したのち、1.0％のスキンパス圧延を行つたもの
について、実機でのプレス加工性を調べた。 塗装鮮映性は、第２表に示す条件で塗装した鋼
板について、写像鮮映度計によるNSIC値をもつ
て判定した。この方法は鋼板表面に矩形光線を入
射し、所定の位置で反射光を備え、光線の矩形の
ゆがみ方を指標化したものであり、完全な鏡面で
の値を100（鮮映性最大）とし、NSIC値が低くな
る程鮮映性が低い。 なお、鋼板の特性値は、ロールへの梨地加工直
後の圧延材、及びコイル５本圧延毎の値の合計数
点についての平均値を用いた。

【表】 ＊ 冷延ロール

【表】 冷間圧延の最終圧延を本発明の条件内で放電加
工したロールを用いて冷延し、調質圧延では
YAGレーザー加工機で所要の分布を有する加工
痕を付与した本発明材１〜９は、いずれも鋼板の
Ra、Wca、NSIC地が目標範囲内の良好な値を示
した。また実機におけるプレス加工性において
も、従来材と何ら変わらない作業条件でプレス加
工が可能であつた。 比較材の10は、冷間圧延ロールにシヨツトブラ
スト法によつて所要の梨地加工したものである
が、調質圧延で本発明条件の好ましい範囲で加工
痕を付与したロールを使用してもWca値が高く
鮮映度NSIC値も劣つた。 比較材11〜12は、冷延ロールは放電ダル加工を
行なつたが、付与する粗度Raが不適当な例であ
り、Raが本発明範囲よりも低い比較材11は製品
板のRaは低い。比較材12は、これとは逆に粗度
Raが大きすぎる例であり、その場合製品板のRa
は良好だが、Wcaが劣化する。 比較材13〜15は、調質圧延ロールの加工痕分布
の影響を調べたもので、比較材13はＰ／Ｄ＝1.0
即ち加工痕が互いに隣接する場合であり、Wca
値が目標値よりも大きい。比較材14は逆にＰ／Ｄ
＝4.8と加工痕間隔が大きすぎる場合であり、
Wca値は良好だが、Ra値は低い。比較材15は加
工痕径が小さく、しかも密に分布した例であり、
Wca値が悪い。 比較材16、17は冷間圧延ロールにYAGレーザ
ーで所要の加工疵を付与した例で調質圧延ロール
は、本発明条件内の加工痕を付与して調質圧延を
したものである。比較材16は冷間圧延の初期に採
つたサンプルの特性値を示したもので各特性値
は、良好な値を示すのに対し、比較材17、18は、
比較材16と同じロールを用い冷間圧延の中期、末
期に採つたサンプルの値であり、ロールが摩耗と
共にWca値の劣化が著しいことがわかる。 （発明の効果） 本発明は、比較的使用する設備が簡単な上に、
制御性の高い放電加工法を応用して、冷延ロール
に精度の高く、かつ耐久性のある所定の粗さの梨
地加工を行つたロールを用い、調質圧延ロールに
は高密度エネルギー線放射によつて所要の間隔を
保ち梨地加工をしたロールを用い圧延を行つた結
果、長期間にわたり安定して塗装鮮映性とプレス
加工性の優れた鋼板を製造することが出来、また
ロールへの粗度付与能率も大きいため、工業上の
利益が大きい発明である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によりロール表面への高密度エ
ネルギー線照射によつて加工した加工痕形状を示
し、第２図ａ，ｂは冷間圧延ロール寿命と製品板
粗度との関係、第３図ａ，ｂは調質圧延における
ロール表面の加工痕分布状況と製品板粗度との関
係を示したものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ タンデム冷間圧延機の最終スタンドのワーク
   ロールとして放電加工により中心線平均粗さRa
   ＝3.0〜4.5μｍに梨地加工をしたロールを用いて
   冷間圧延を行ない、焼鈍後、調質圧延のワークロ
   ールとして高密度エネルギー線照射により直径Ｄ
   ＝50〜250μｍ、深さｈ＝２〜20μｍの照射痕を中
   心間距離Ｐとの関係においてＰ／Ｄ＝1.8〜3.5の
   ピツチで付与してなる梨地加工面を有するロール
   を用いて調質圧延を行なうことを特徴とする塗装
   鮮映性及びプレス加工性に優れた冷延鋼板の製造
   方法。 ２ 高密度エネルギー線がYAGレーザー光線で
   ある特許請求の範囲第１項記載の方法。