JPH0810801A

JPH0810801A - 金属板の調質圧延方法

Info

Publication number: JPH0810801A
Application number: JP14288894A
Authority: JP
Inventors: Yukihiro Matsuura; 征浩松浦
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1994-06-24
Filing date: 1994-06-24
Publication date: 1996-01-16

Abstract

(57)【要約】【目的】鮮映性を有する面と加工性を有する面を持った
金属板の提供。【構成】上下一対のロールの表面状態が上下で異なる一
組のワークロールで金属板を調質圧延する方法におい
て、上下のワークロール(1,2) に周速差（Ｖ_H−Ｖ_L）
を与えて圧延する金属板の調質圧延方法。表面状態が異
なるワークロール(1,2) には、例えば、鮮映性を付与で
きるレーザーダルロール、成形性を付与できるショット
ダルロールを使用するのが好ましい。【効果】上下のロールに周速差を与えて圧延すると、ロ
ール表面模様の金属板への転写率を変化させることがで
きるので、一組のロールで表裏異なる表面模様をもった
金属板を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、自動車ボディの外板
や家庭用電気製品などに使用される金属板、特にプレス
成形性と、塗装仕上げ後の鮮映性に優れた金属板の調質
圧延方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に自動車ボディの外板や家庭用電気
製品などに使用される金属板は、プレス成形加工された
後、塗装されることが多い。

【０００３】金属板の表面は、潤滑剤の付着を良くし、
成形加工性を良くするため、粗さ（凹凸）を必要とする
場合がある。例えば、冷延鋼板では仕上げ調質圧延の際
にショットダルロールをワークロール（以下単にロール
と記す。）に用い、鋼板表面にダル付けをすることで、
成形性を改善してきた。しかし、最近では商品の高級化
・美麗化が求められるようになり、塗装後の表面に像を
映したとき、像のゆがみなどがないという性能、いわゆ
る鮮映性に優れていることが要求されるようになった。
しかし、ショットダル付け鋼板では仕上げ塗装後の鮮映
性に劣るという欠点があった。

【０００４】このような要求に答えるため、一定の粗度
を持ちながら平滑な面をより多くすることで鮮映性を高
めようとする試みがなされている。

【０００５】特開昭62−168602号公報には、高エネルギ
ービームによって調質圧延ロールの表面に規則的な凹凸
をつけ、そのロールで圧延することによって成形性と鮮
映性を同時に満足させた鋼板とその製造方法が開示され
ている。また、特開平４−351204号公報に開示された方
法は、同様の目的に使用されるロールを、リソグラフィ
法によって加工する方法が開示されている。

【０００６】しかし、いずれの方法も塗装後鮮映性を高
めるために金属板表面の平滑部の面積を多くするもので
あり、油溜まりとなる凹凸部が少なくなっているので、
プレス成形時の潤滑性が悪く、成形性はショットダル付
け鋼板より劣るという欠点がある。

【０００７】一方、成形性と表面の平滑性を同時に満足
させる方法として、特公昭45−12209 号公報には、プレ
ス加工の際に内面側となる面の表面粗度を粗くし、外面
側となる面を平滑にする方法が開示されている。また、
特開平４−200902号には、高密度エネルギー照射によっ
て形成された表面状態の異なる上下のロールを用いて、
表面と裏面とで寸法、形状、配列および／または密度の
異なる凹凸模様を転写した金属板とその製造方法が開示
されている。即ち、これらは鮮映性を確保する面とプレ
ス加工時の耐型かじり性を持つ面とで表面の凹凸の大き
さ、密度などを変化させる方法である。

【０００８】しかし、上述のダルロールで調質圧延する
と、ダル模様の転写は調質圧延伸び率によって異なる。
従って、調質圧延ラインは様々な材質の冷延鋼板を異な
った伸び率で調質圧延する必要があるため、鮮映性に必
要な表面粗度を等しく転写するには、冷延鋼板の材質毎
に違ったロールを用意する必要がある。また、ロール替
えも頻繁に行うなど、生産スケジュールに大きな制約を
伴うという問題がある。

【０００９】ロール替えをすることなく冷延鋼板の粗度
を調整する方法として、特公昭63−65401 号公報には、
周速を異にする一対のロールに、鋼板をＺ字状またはＳ
字状に巻きつけ、伸び率一定の範囲で圧延荷重を変化さ
せる方法が開示されている。

【００１０】しかし、鋼板をロールにＺ字状またはＳ字
状に巻きつけるという特性上、２Ｈｉ圧延機以外では適
用できず、また、ロールに鋼板を巻きつけるため、ロー
ルと鋼板との滑りなどによって鮮映性鋼板の製造には適
さない。また、伸び率は異速比で決まるため、表裏面で
別々に転写率を制御することは不可能である。

【００１１】ここで転写率とは調質圧延後の鋼板粗度を
ロール面の粗度で除した値、調質圧延伸び率とは調質圧
延後の鋼板の伸び量を圧延前の長さで除した値、異速比
とは上ロールの周速度を下ロールの周速度で除した値で
ある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】特開昭62−168602号お
よび特開平４−351204号公報に開示されたように規則的
な凹凸を鋼板の表面に付与することで、成形加工性と塗
装鮮映性を得ようとする方法は、本来相反する性能を冷
延鋼板の表面に与えようとするものであり、いずれかの
性能を犠牲にして低下させるものである。また、表裏面
で異なった粗度パターンを付与する特開平４−200902号
に開示された方法では、所定の粗度パターンを得るため
には、異なった材質、すなわち所定の機械試験値を得る
ための調質圧延伸び率が異なる材料毎に、異なった粗度
パターンをもったロールが必要となり、ロール替え作業
を必要とするという問題がある。

【００１３】特開平４−200902号公報に示されたよう
に、塗装後の鮮映性と加工性を確保するのに最適なロー
ル粗度パターンを、それぞれ別々に持ったロールを、調
質圧延機の上下のロールに配することによって、鮮映性
と加工性の良好な冷延鋼板を得ることができる。しか
し、調質圧延の目的としては、鋼板表面の粗度だけでな
く、各材質毎に所定の機械試験値を得るための適正調質
圧延伸び率の付与および形状矯正がある。

【００１４】図３は、同一粗度のロールを用いて調質圧
延を行ったときの調質圧延伸び率と転写率との関係を示
す図である。同図は、ロール表面粗度を中心線平均粗さ
Raで2.5μｍとなるようにショットダル加工した直径 40
0mmのロールをもった４Ｈｉ調質圧延機を用い、板厚１m
mの低炭素鋼（中心線平均粗さRa=0.2μｍのブライト
材）を圧延速度150m/minで調質圧延して得たものであ
る。

【００１５】調質圧延に必要な伸び率範囲 0.5〜2.0 ％
のときには、調質圧延伸び率を変化させると図３の実線
で示すように転写率が変化するので、鋼板表面粗度も変
化する。従って、適正調質圧延伸び率が異なる材料を調
質圧延して所定の表面粗度を得るためには、材料毎に異
なる表面粗度をもったロールが必要となる。

【００１６】本発明の目的は、材質の異なる金属板の調
質圧延においても同じロールで、ロール替えすることな
く、所定の表面粗度を転写して、表面に塗装後鮮映性に
好適な表面状態、裏面に成形性に好適な表面状態をもつ
金属板の製造方法を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】一般に金属板のプレス成
形に際しては、外側の面よりも内側の面の方が型に焼付
き易い。また、塗装後鮮映性を必要とするのは片面だけ
であり、両面で同様な表面形態は必要としないことが多
い。即ち、成形性と塗装後鮮映性は冷延鋼板の表裏面各
々で同時に満足させる必要がないことが多い。

【００１８】上下一対のロールの表面状態が上下で異な
る一組のロール（例えば、上側に鮮映性を付与できるロ
ール、下側に成形加工性を付与できるロール）で冷延鋼
板を調質圧延したところ、成形性と塗装後鮮映性を同時
に満足する鋼板が得られる。

【００１９】しかし、一組のロールでは材料が変わり調
質圧延伸び率が変わると、ロール面から鋼板表面への模
様の転写率が図３に示すように変わり、極低い伸び率で
は前記のようなロールを用いても、成形性、塗装後鮮映
性が劣る場合があることが知見された。

【００２０】本発明者等は、上下のロールに周速差を与
えて圧延すると、鋼板の表裏面で異なったロール転写率
が得られることを確認し、本発明を完成した。

【００２１】その発明の要旨は、図１に示す異周速圧延
機を用いた調質圧延方法にある。

【００２２】上下一対のロールの表面状態が上下で異な
る一対のロールで金属板を調質圧延する方法において、
上下のロール(1,2) に周速差を与え、表面と裏面とで異
なるロール転写率を得る金属板の調質圧延方法。

【００２３】なお、表面状態が異なるロール(1,2) に
は、例えば、後述する図２に示すように、鮮映性を付与
できるロール（例えばレーザーダルロール）、成形性を
付与できるロール（例えばショットダルロール）を使用
するのが好ましい。

【００２４】また、圧延中に金属板の表面粗さを測定し
て、表裏面が目標粗さになるように異速比を変化させる
こともできる。

【００２５】

【作用】以下の説明においては、鋼板表裏面の区別とし
て、鮮映性が要求される面を表側、成形性が要求される
面を裏側とする。

【００２６】図１は４Ｈｉ調質圧延機の異周速圧延の状
況を示す図である。１は上ワークロール、２は下ワーク
ロール、３は上バックアップロール、４は下バックアッ
プロール、５は金属板（圧延材）である。同図に示すよ
うに異周速圧延においては、上下のロール(1,2) の周速
Ｖ_LとＶ_Hが異なる。このＶ_LとＶ_Hの差、即ち｜Ｖ_L
−Ｖ_H｜を周速差といい、Ｖ_LとＶ_Hの比（Ｖ_L／
Ｖ_H）を異速比という。異周速圧延では上下面で潤滑状
態が異なり、ロールと鋼板との接触率が異なる。

【００２７】ここで接触率とは、ロールと圧延材との真
実接触面積を見掛けの接触面積で除した値であり、真実
接触面積は潤滑油の厚さが大きいと小さくなる。潤滑油
の厚さは、下記式で計算できる。

【００２８】油膜厚さ当量ｔ_d＝〔η₀（v₀＋Ｖ）〕／αＰここで、η₀は潤滑油の粘度、v₀は入側板速度、Ｖはロ
ール周速度（ここではＶ_LとＶ_H）、αはかみ込み角、
Ｐは入口における圧延圧力である。

【００２９】即ち、ロール周速度Ｖの大きいほど（高速
側Ｖ_H）油膜厚さ当量が大きくなり、接触率は低下し、
転写率も低下する。

【００３０】前記のロールの表面が中心線平均粗さで
2.5μｍのショットダルロールをもった４Ｈｉ調質圧延
機を用い、圧延速度150m/minで異周速圧延（異速比0.9
5）を行った。このときの調質圧延伸び率と転写率との
関係を通常圧延の場合と比較して図３に併記した。異周
速圧延を行うと、図３の点線で示すように低速側（表
側）の転写率が大きく、高速側（裏側）の転写率が小さ
くなる。即ち、上下ロールに周速差を与えることによっ
て、上下面で異なった転写率を得ることが可能である。

【００３１】一般に冷延後の鋼板表面は、その後の熱処
理や他の工程での疵の発生を低減させるため、一定の粗
度を付与する。従って、冷延の最終工程において、ダル
付けすることが一般的である。これに対して、塗装後鮮
映性を得るには、主として調質圧延時にロール面の転写
による。即ち、調質圧延で粗度を転写する目的は鮮映性
の向上にある。かかる理由により、上下面で異なるロー
ルを使って粗度の転写を行う場合、選択的に鮮映性を受
け持つ表面の転写率のみを上げれば十分であることがわ
かる。このためには例えば、上ロールに鮮映性を付与す
るロールを使用し、下ロールよりも低速で圧延する方が
好ましい。また、下ロールに成形性を付与するショット
ダルロールを使用すると更に好ましい。

【００３２】表面の塗装後鮮映性を向上させるためのダ
ルロールとしては、近年、多用されているロール面にレ
ーザーを規則的に照射する方法、または化学的な処理に
よってエッチングする方法がある。これ以外にもショッ
トダルロールでも波長が長い、いわゆる「うねり」の成
分が所定の範囲にある表面粗度を有するものであればよ
い。但し、ショットダルロールは若干耐摩耗性に劣る傾
向がある。

【００３３】成形性を持たせる裏面においては、表面粗
度の付与だけが目的であるから、従来のショットダルロ
ールで十分である。

【００３４】圧延中に金属板の表面粗さを測定して、表
裏面が目標粗さになるように異速比を変化させることも
できる。

【００３５】図４は、異速比を変化させた場合の鋼板表
裏面の転写率の変化を示す図である。前記のロールの表
面が中心線平均粗さで 2.5μｍのショットダルロールを
もった４Ｈｉ調質圧延機を用い、圧延速度150m/minで異
速比を0.90から1.10まで変化させた試験を行った。異速
比を変化させると、低速側の転写率が高くなり、高速側
が低くなる。また、異速比によって転写レベルが制御で
きることがわかる。

【００３６】上下ロールの周速比は、 1.4を超えるとチ
ャタリングが発生するので、 1.4以下とするが、 0.9〜
1.1 の範囲が好ましい。

【００３７】

【実施例】本発明を実施例により更に詳しく説明する。

【００３８】（実施例１）図１に示す異周速圧延可能な
４Ｈｉ調質圧延機（ワークロールの直径400mm 、バック
アップロールの直径1000mm）を使用し、水溶性調質圧延
液を潤滑剤とし、調質圧延機前後の鋼板の張力を５kgf/
mm² として圧延速度150m/minで圧延した。

【００３９】供試験材は、調質圧延伸び率の異なる材料
Ａ（極低炭素鋼 C=0.003％、必要調質圧延伸び率=0.5
％) ，Ｂ（低炭素鋼 C=0.025％、必要調質圧延伸び率=
1.0％)およびＣ（一般低炭素鋼 C=0.056％、必要調質圧
延伸び率=1.5％) を用いた。

【００４０】図２は、試験に使用したロール表面の粗度
形態の組合せを示す図であり、(a)はレーザーダルロー
ルを上下に組み合わせたものを示す図、(b) はレーザー
ダルロールを上にショットダルロールを下に組み合わせ
たものを示す図、(c) はショットダルロールを上下に組
み合わせたものを示す図、(d) はレーザーダルロールの
粗度のプロフィールを示す図、(e) はショットダルロー
ルの粗度のプロフィールを示す図である。

【００４１】ここでは図２(b) に示すレーザーダルロー
ルを上側に、ショットダルロールを下側に使用し、上下
のロールの周速を表１に示すように変えて調質圧延を行
い、鋼板への転写率、塗装後鮮映性および成形性を評価
した。

【００４２】

【表１】

【００４３】レーザーダルロールの表面は、平均直径 2
00μｍの円形の凹凸が間隔 250μｍで規則的に形成され
たもので、表面粗度計では中心線平均粗さ(Ra)で 2.5μ
ｍであった。また、ショットダルロールの表面は、中心
線平均粗さ(Ra)で 5.0μｍ、最大高さ粗さ(Rmax)で15μ
ｍであった。

【００４４】成形性は、鋼板をプレス加工するとき金型
に型かじりが発生した面積で評価し、型かじりのないも
のを◎、型かじり発生面積 0.1％未満を○、型かじり発
生面積 0.1％〜 1.0％を△、 1.0％を超えるものを×と
した。

【００４５】鮮映性は、鋼板を塗装した後、ＩＣＭ値
（鮮映性評価値）で評価し、75％以上を◎、55％から74
％を○、35％から54％を△、34％以下を×とした。

【００４６】図５は、ＩＣＭ値の測定原理を示す図であ
る。光源６からの光をスリット７およびレンズ８を透過
させ、試料９（塗装鋼板）に照射し、その反射光を規定
の光学くし10（くし幅0.5mm ）に透過させ、受光部11で
光強度を計測する。ＩＣＭ値(%) は、光学くしの明部の
透過最大値Ｍと、暗部の透過最小値ｍから次式で求め
た。

【００４７】ＩＣＭ値(%) ＝ 100（Ｍ−ｍ）／（Ｍ＋ｍ）これは反射試料の場合、（正反射光＋拡散光）に対する
（正反射光）の割合を表すことになり、これが大きけれ
ば写像性が良く、55％以上を鮮映性が優れていると評価
されている。

【００４８】これらの結果を表１に示した。

【００４９】このロール組合せでは、材料Ｂを通常圧延
（通板速度：150m/min）した場合(No.4)、鋼板表側の表
面粗度は中心線平均粗さで 1.5μｍ、裏側の表面粗度は
中心線平均粗さで 3.0μｍとなり、表側が鮮映性に優れ
裏側が成形加工性に優れた鋼板が得られた。ここで上ロ
ールのみを142m/min(No.5)および135m/min(No.6)に減速
すると、上側の転写率が高くなるので、鋼板表側の表面
粗度は中心線平均粗さで 1.6μｍおよび 1.8μｍまで大
きくすることができる。

【００５０】ここに調質圧延必要伸び率 0.5％の材料Ａ
を圧延しなければならなくなったとき、通常圧延（圧延
速度：150m/min）では、図３の実線で示すように転写率
が約30％に低下し、No.1として示すように表側の表面粗
度は中心線平均粗さで 0.8μｍ、裏側の表面粗度は 1.5
μｍとなり、表側の鮮映性および裏側の成形加工性は、
No.4よりもともに低下する。

【００５１】しかし、上ロールのみを135m/min(No.2)に
減速すると上側の転写率が高くなるので、鋼板表側の表
面粗度は中心線平均粗さで 1.0μｍまで大きくすること
ができ、鮮映性を僅かに向上させることができる。従っ
て、鋼板の圧延速度を135m/minに減速した状態で、上ロ
ールのみを120m/minに減速する(No.3)と、表側の表面粗
度は中心線平均粗さで 1.3μｍ、裏側は 2.0μｍとな
り、No.1よりも表側の鮮映性および裏側の成形加工性を
改善することができる。

【００５２】これに対して、調質圧延必要伸び率 1.5％
の材料Ｃを圧延しなければならなくなったときには、図
３に示すように転写率が約80％となり、No.7として示す
ように表側の表面粗度は中心線平均粗さで 2.0μｍ、裏
側の表面粗度は 4.0μｍと、No.4よりもともに大きくな
る。従って、鋼板の圧延速度を増速し、更に上ロールの
みを増速する方が好ましい。ここでは鋼板の圧延速度を
165m/minに増速する(No.8)と、転写率は低くなるので、
表側および裏面の表面粗度は中心線平均粗さで1.8μｍ
および 3.5μｍとなり、No.7よりも小さくすることがで
きる。更に、鋼板の圧延速度を165m/minに増速した状態
で、上ロールのみを180m/minに増速する(No.9)と、表側
の表面粗度は中心線平均粗さで 1.5μｍ、裏側は 3.5μ
ｍとなり、No.4の状態に近づけることができる。

【００５３】（実施例２）上ロールは鋼板に鮮映性を付
与できるショットダル（中心線平均粗さRaで 2.5μｍ、
うねりの波長Ｗca≦0.4 μｍ）とし、下ロールは成形加
工性を付与できる表面状態となるようにショットダル
（中心線平均粗さRaで 5.0μｍ）としたロールの組合せ
で、実施例１と同様な試験を行った。

【００５４】結果を表２に示す。これらは実施例１に比
べ塗装後鮮映性は若干低下するが、ほぼ同様な結果が得
られた。

【００５５】

【表２】

【００５６】これらの結果から、調質圧延ロールとし
て、塗装後鮮映性を付与できる模様を表面にもったロー
ルと成形加工性を付与できる模様を表面にもったロール
とを組合せ、両ロールに周速差を与えることによって、
ロールから金属板への表面模様の転写率を変えることが
できる。これにより調質圧延必要伸び率の異なる材料を
調質圧延するときでも、ロール替えすることなく、一組
のロール組合せで、表面に塗装後鮮映性、裏面に成形加
工性を付与した金属板を得ることができる。

【００５７】

【発明の効果】本発明の方法によれば、表面に塗装後鮮
映性、裏面に成形加工性を付与した金属板を、金属板の
材質が異なった場合でも、同一のロール組合せの調質圧
延によって得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】４Ｈｉ調質圧延機の異周速圧延を示す図であ
る。

【図２】調質圧延機のワークロールの組合せとロール表
面粗度のプロフィールを示す図である。

【図３】ダルロールで調質圧延したときの伸び率と転写
率との関係を示す図である。

【図４】伸び率一定で調質圧延したときの異速比と転写
率との関係を示す図である。

【図５】鮮映性評価値（ＩＣＭ値）の測定原理を示す図
である。

【符号の説明】

１．上ワークロール２．下ワークロール
３．上バックアップロール４．下バックアップロール５．金属板６．光源７．スリット
８．レンズ９．試料 10．光学くし 1
1．受光部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上下一対のロールの表面状態が上下で異な
る一組のワークロールで金属板を調質圧延する方法にお
いて、上下のワークロールに周速差を与え、板の表面と
裏面とで異なるロール面転写率を得ることを特徴とする
金属板の調質圧延方法。