JPH0920944A - ロール成形用純チタン薄板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 通常のロールによる折り曲げ加工に加えて、
ロールによる溝付けを含むロール成形を行う際に生じる
波状の形状不良（ポケットウェーブ）の発生を効果的に
低減したロール成形用純チタン薄板を提供する。 【構成】 冷間圧延方向に直角な方向（Ｔ方向）の０．
２％耐力が１３０ＭＰａ以上１８０ＭＰａ以下であり、
かつ両端部に耳波が付与されていることを特徴とするロ
ール成形用純チタン薄板。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、図２に示すような
形材に、通常のロールによる折り曲げ加工に加えて、ロ
ールによる溝付けを含むロール成形を行う際に生じる波
状の形状不良（ポケットウェーブ）の発生を効果的に低
減したロール成形用純チタン薄板に関するものである。
この純チタン薄板から成形された形材は、屋根や外装等
に使用される。

【０００２】

【従来の技術】薄鋼板のロール成形性を検討した例とし
ては、「塑性と加工」Ｖｏｌ．２０、Ｎｏ．２２５（１
９７９）、Ｐ．９９３等がある。しかし、純チタン薄板
の材質は、冷間圧延方向に直角な方向（Ｔ方向）のｒ値
が薄鋼板に比べて非常に大きい等、薄鋼板の材質と種々
の点で異なるので、その知見をそのまま活かせない。

【０００３】一方、建材用純チタン薄板に関する技術
が、特開平１−９６３６２号公報に開示されている。こ
の技術は、冷間圧延および連続焼鈍を行うことによって
製造される成形加工用純チタン薄板に関するものであっ
て、平均結晶粒径が５〜２８μｍであり、かつ前記焼鈍
の直後から加工成形までの間に弾性限を超える加工成形
が与えられておらず、少なくとも圧延方向に対して直角
方向に変形した際に降伏現象を示すことを特徴とするも
のである。しかし、この建材用純チタン薄板は、通常の
ロールによる折り曲げ加工のみのロール成形時に発生す
るポケットウェーブは低減できるが、通常のロールによ
る折り曲げ加工に加えて、ロールによる溝付けを含むロ
ール成形を行う際に生じるポケットウェーブの発生は低
減できなかった。

【０００４】また、チタン特有の材質面からポケットウ
ェーブ低減を検討したところ、冷間圧延によりランクフ
ォード値を小さくし、かつ０．２％耐力を高くすること
によりポケットウェーブが激減あるいは解消することを
見出し、特願平６−１８７５２８号を出願するに至っ
た。しかしながら、このロール成形用純チタン薄板は、
通常のロールによる折り曲げ加工のみのロール成形時に
発生するポケットウェーブは低減できるが、通常のロー
ルによる折り曲げ加工に加えて、ロールによる溝付けを
含むロール成形を行う際に生じるポケットウェーブの発
生は低減できなかった。

【０００５】さらに、本発明に関連したロール成形方法
に関する技術が、特開昭５６−６６３２１号公報に開示
されている。この技術は、ロール成形により材料を縦軸
に沿って折り曲げる際に、該折り曲げ部に本来の折り曲
げとは別に材料を縦方向に延伸させる圧下を加えて、成
形による材料の波打ち変形を防止することを特徴とする
ものである。しかし、この方法は微妙な板厚変化のある
実際の板に対して微妙な伸びを局部的に加える方法であ
り、比較的簡単なロール成形機に複雑な圧延機を付設す
ることになり、現実的な方法とはいえず普及するには至
っていない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、ロールによ
る溝付け加工を含むロール成形機により形材に成形した
時に生じるポケットウェーブを効果的に低減する純チタ
ン薄板を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、冷間
圧延方向に直角な方向（Ｔ方向）の０．２％耐力が１３
０ＭＰａ以上１８０ＭＰａ以下であり、かつ両端部に耳
波が付与されていることを特徴とするロール成形用純チ
タン薄板を要旨とするものである。

【０００８】本発明者らは、鋭意研究した結果、以下に
述べるように、通常のロールによる折り曲げ加工のみの
ロール成形時に発生するポケットウェーブを低減するチ
タンの材質と、通常のロールによる折り曲げ加工に加え
て、ロールによる溝付けを含むロール成形時に発生する
ポケットウェーブを低減するチタンの材質とは、相反す
るものであるという知見を得た。さらに、本発明者ら
は、レベラー等により耳波を付与することと組み合わせ
て、本発明を完成させるに至った。

【０００９】通常のロールによる折り曲げ加工のみのロ
ール成形の場合は、板の端部がＴ方向に折り曲げられる
と幅方向には引張応力が発生する。このとき、長手方向
には圧縮力が発生し、塑性変形域に至ると折り曲げ部は
長手方向に縮み、さらに圧縮応力がウェッブ部の挫屈応
力を超えるとポケットウェーブが発生すると考えられ
る。

【００１０】ここで、薄鋼材のＴ方向のｒ値は約１であ
るが、通常の純チタン薄板のｒ値は６〜１０で非常に大
きい。Ｔ方向のｒ値が大きいと、ロール成形時に長手方
向に大きな圧縮応力が発生し、折り曲げ部は長手方向に
縮みやすく、ポケットウェーブが発生しやすい。それゆ
え、Ｔ方向のｒ値は小さい方が望ましい。

【００１１】さらに、薄鋼板のＴ方向の上降伏強さは３
００〜３５０ＭＰａであるが、通常の純チタン薄板（Ｊ
ＩＳ１種）のＴ方向の０．２％耐力は２００〜２４０Ｍ
Ｐａで小さい。この値が小さいと、ロール成形時に、板
の端部がＴ方向に折り曲げられる過程で幅方向に発生し
た引張応力によって、折り曲げ部は塑性変形域に至りや
すく、長手方向に発生した圧縮応力によってポケットウ
ェーブを発生しやすい。それゆえ、Ｔ方向の０．２％耐
力は大きい方が望ましい。

【００１２】通常のロールによる折り曲げ加工のみのロ
ール成形の場合は、このような特性を備えた純チタン薄
板はポケットウェーブの発生を低減または解消すること
ができる。しかしながら、通常のロールによる折り曲げ
加工に加えて、ロールによる溝付けを含むロール成形の
場合、このような純チタン薄板はポケットウェーブの発
生を低減できなかった。

【００１３】この原因は、以下のように推定される。す
なわち、ロールによる溝付け加工時に、０．２％耐力が
大きい純チタン薄板は、溝付け加工が始まっても塑性変
形が遅れ、その結果、加工予定部を中心としてその周辺
の板が弾性変形して通常の平面から外れてしまい、その
後に引き続くロール成形に悪影響を及ぼして成形後にね
じれや反りとなり、これを平面に押さえつけるとポケッ
トウェーブが発生する。

【００１４】ここで、Ｔ方向の０．２％耐力が１８０Ｍ
Ｐａ以下であるのは、溝付け加工が始まると、加工予定
部が速やかに変形することによって、その周辺の板が弾
性変形して通常の平面から外れてしまうのを防ぐためで
ある。また、Ｔ方向の０．２％耐力が１３０ＭＰａ以上
としたのは、工業用レベルの純度の純チタンでは１３０
ＭＰａ未満にすることが困難なためである。

【００１５】次に、両端部に耳波を付与するのは、上記
のような軟らかい純チタン薄板は、ロールによる曲げ加
工時に長手方向に縮み、ポケットウェーブが発生するの
を防止するためである。例えば、レベラー等により両端
に耳波を付与することで、折り曲げ部に発生する縮み相
当分を予め伸ばしておくことにより、ポケットウェーブ
は発生しない。また、端部は折り曲げ部に対してさらに
長くなっているが、成形加工上の問題はなかった。さら
に薄鋼板では、レベラー加工によりポケットウェーブが
発生しやすくなるが、純チタン薄板ではこのような現象
がないことも確認した。

【００１６】本発明のチタン薄板にレベラーにて付与す
る耳波急峻度の程度は１．２〜３．５％（好ましくは、
１．５〜２．５％）であり、このとき板端部から最も遠
い折り曲げ位置（５５〜７０ｍｍ）の耳波急峻度は０．
１〜０．５％である。このような小さな値でもポケット
ウェーブ低減に効果があるのは、ロール成形初期に板端
部に近い位置でロールによる溝付け成形が行われて剛性
が高く、しかも板中央部よりも長い部分が形成されるた
めに、板全体に引張応力が発生していることもポケット
ウェーブ低減に効果があるものと考えられる。なお、こ
の値の最適値は、ロール成形機の成形方法により若干異
なる。ロールによる曲げ加工角度がロール一段当たりよ
り大きい場合や溝付け位置や折り曲げ位置がより内側で
ある場合は、耳波急峻度をより大きくする必要がある。

【００１７】ここで、板端部にできるとなり合う谷の距
離Ｌ、となり合う谷の間の山の高さ（となり合う谷がつ
くる基準面からの高さ）Ｈとしたとき、耳波急峻度はＨ
／Ｌを百分率（％）で表示したものである。

【００１８】なお、通常の純チタン１種のＴ方向の０．
２％耐力は２２０〜２４０ＭＰａであり、成形加工用の
純チタン１種のＴ方向の０．２％耐力は２００〜２２０
ＭＰａである。成形加工用の純チタン１種が、ロールに
よる溝付けを有するロール成形に対して不十分であるの
は、通常の成形機では加工部周辺を適度に拘束すること
ができるのに対して、ロールによる溝付けは加工部周辺
をほとんど拘束できないためである。

【００１９】

【実施例】

実施例１ 純チタンＪＩＳ１種、粒径１０〜２００μｍ、板厚約
０．４ｍｍ、板幅４５０ｍｍ、長さ４０００ｍｍであ
り、レベラーにより耳波を１．５％付与しているか、あ
るいは付与していない純チタン薄板を供試材とした。表
１のＮｏ．１〜Ｎｏ．３が本発明例であり、これらは冷
間圧延と焼鈍後にスキンパス圧延した後に再度焼鈍して
粒径を１２０〜２００μｍとし、さらに耳波を付与して
いる。Ｎｏ．４、５は、冷間圧延と焼鈍後にスキンパス
圧延した後に再度焼鈍して粒径を１２０〜２００μｍと
し、耳波を付与していない。Ｎｏ．６、７は通常材の比
較例。Ｎｏ．８は冷間加工により０．２％耐力を高くし
た比較例。Ｎｏ．９は連続焼鈍ままの材料であり、Ｔ方
向の降伏伸びが０．７％ある。Ｎｏ．１０はＮｏ．９に
耳波を付与したものである。

【００２０】ロール成形の方法は、形材の断面が図２に
示すような形状であり、働き幅が３００ｍｍで、両端部
はロールにより溝付け加工されている。ロール段数は２
０段である。ロールのギャップは約０．８ｍｍとした。
ポケットウェーブの大きさは、板幅中央部での急峻度を
測定し、３点の平均値とした。目標の急峻度は０．２％
以下とした。０．２％以下になると目視による視察では
ほとんど目立たない。ポケットウェーブ急峻度は、耳波
急峻度と同様に、形材の幅方向の中央部でのポケットウ
ェーブの高さ、もしくはポケットウェーブの高さが最大
となる位置でのポケットウェーブ高さと同じ位置でのポ
ケットウェーブのすそ野の長さ（形材の長手方向）を測
定し、高さを長さで割った値とした。

【００２１】ロール成形試験の結果、Ｔ方向の０．２％
耐力が１８０ＭＰａ以下であり、かつ耳波のある本発明
例の場合には、ポケットウェーブの発生を効果的に抑制
できることが分かる。

【００２２】

【表１】

【００２３】

【発明の効果】本発明により、通常のロールによる折り
曲げ加工に加えて、ロールによる溝付けによりロール成
形機により純チタン薄板を形材に成形したときに生じる
波状の形状不良（ポケットウェーブ）を効果的に低減で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ｔ方向の０．２％耐力とポケットウェーブ急峻
度の関係を示す図である。

【図２】ロール成形品を示す図である。

【符号の説明】

１ 純チタン薄板 ２ ウェッブ部 ３ 折り曲げ部 ４ ポケットウェーブ ５ ロールによる溝付け加工部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原田 尚明 光市大字島田3434番地 新日本製鐵株式会 社光製鐵所内 (72)発明者 西田 祚章 光市大字島田3434番地 新日本製鐵株式会 社光製鐵所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷間圧延方向に直角な方向（Ｔ方向）の
   ０．２％耐力が１３０ＭＰａ以上１８０ＭＰａ以下であ
   り、かつ両端部に耳波が付与されていることを特徴とす
   るロール成形用純チタン薄板。