JPH09216006A - 板ばね用ステンレス鋼帯の冷間圧延方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】表面粗さが中心線平均粗さＲａで０．８〜２．
０μｍ程度の板ばね用ステンレス鋼帯を製造する際、仕
上げ冷間圧延で発生する平坦不良を、簡便な方法で防止
できる冷間圧延方向を提供する。 【解決手段】 板ばね用ステンレス冷延鋼帯を４段また
は６段ロールの圧延機により仕上げ冷間圧延する方法で
あって、ワークロールに接するバックアップロールまた
は中間ロールの横断面の中心とその横断面と同じ垂直面
でのワークロール横断面の中心とを結ぶ線と、垂線との
なす角度が２〜５度の範囲となるようにワークロールを
圧延機入り側に設定して冷間圧延することを特徴とする
板ばね用ステンレス鋼帯の冷間圧延方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、板ばね用ステンレ
ス鋼帯の冷間圧延方法に係わり、更に詳しくは、板ばね
用鋼帯の平坦度の改善を目的として、仕上げ冷間圧延に
おける残留応力の発生を防止した板ばね用ステンレス鋼
帯の冷間圧延方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】板ばね用冷間圧延ステンレス鋼帯は、焼
鈍、酸洗及び疵取りした熱間圧延ステンレス鋼帯を素材
に次の方法により製造される。すなわち、冷間圧延（中
間圧延）−焼鈍（中間焼鈍）−酸洗を適当な回数繰り返
し板厚を調整した後、仕上げ焼鈍、酸洗もしくは光輝焼
鈍を施し、次いで目標とする機械的性質を付与するため
に、所定の圧下率（加工率）の仕上げ冷間圧延を行い板
ばね用の鋼帯とする。

【０００３】このようにして製造された板ばね用冷間圧
延ステンレス鋼帯（以下、ばね用ステンレス鋼帯と記
す）は、通常適当な幅で２〜１０条にスリットされて条
材（中間素材）にされ、プレスにて打ち抜かれ、曲げ加
工などが施されて板ばねとして製品化される。板ばね
は、主として電気、精密機器や事務用機械器具に使用さ
れる。

【０００４】前記中間素材の平坦度が不良であると、製
品に要求される寸法精度や形状が得られなかったり、円
滑なプレス加工ができなかったりする。この中間素材と
しての条材の平坦度は多くの場合、素材としてのばね用
ステンレス鋼帯の平坦度に依存するので、この素材の板
厚精度や平坦度が重要となる。

【０００５】素材の平坦度を良好にする手段としては、
テンションレベラによる矯正が挙げられる。しかし、本
手段では素材の冷延鋼帯の降伏応力が高いために充分な
矯正効果が得られなかったり、機械的性質が変化して目
的の範囲を外れたりするので、平坦度と機械的性質の両
方を満足させることのできる矯正条件を設定することは
困難である。

【０００６】ところで、前述のばね製品の中には用途
上、表面の耐疵付性や文字等の印刷性を向上させるた
め、中心線平均粗さＲａ（ＪＩＳＢ０６０１）で０．８
〜２．０μｍと通常の冷間圧延鋼帯と比べて非常に大き
い表面粗さが要求される場合がある。

【０００７】冷間圧延鋼帯に上記のような粗さを付与す
る方法は、Ｒａで１．０〜２．５μｍ程度の粗さに研磨
されたワークロールの表面形態を仕上げ冷間圧延で被圧
延材の表面に転写させる方法が最適である。ここで、転
写後の鋼帯表面の粗さがワークロール表面粗さより小さ
くなるのは、ワークロールと被圧延材間に圧延油の油膜
が介在することに起因している。

【０００８】表面が粗いワークロールで仕上げ冷間圧延
を行うと、圧延後の鋼帯から条材を切り出した場合、条
材に平坦不良が顕著に現れる。平坦不良の条材は前述の
ようにプレス加工後の製品の寸法不良や形状不良を誘発
するため、不良中間素材となり、歩留まりを大幅に低下
させる原因となっていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、表面粗さが
中心線平均粗さＲａで０．８〜２．０μｍ程度の板ばね
用ステンレス鋼帯を製造する際に、仕上げ冷間圧延で発
生する平坦不良を、簡便な方法で防止できる冷間圧延方
法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、表面粗さ
が粗いワークロールで圧延した場合に平坦不良が顕著に
なる原因の究明、対策について鋭意検討した結果、下記
の知見を得た。

【００１１】１）仕上げ冷間圧延後の鋼帯を条材にした
ときに顕著に現れる「ねじれ」の原因は、仕上げ圧延時
に上下ワークロールが圧延方向に水平にたわむ結果、板
幅方向にせん断応力に起因する残留応力にあり、上下ワ
ークロールのたわみ変形量に相違があるために鋼帯上下
面の残留応力に差が生じることにある。

【００１２】２）ねじれは、仕上げ冷間圧延の際、ワー
クロールを圧延機入り側に所定量シフトさせて圧延し、
ワークロールの水平たわみを防止することにより抑制す
ることができる。

【００１３】本発明はこのような知見に基づきなされた
もので、その要旨は、「板ばね用ステンレス冷延鋼帯を
４段または６段ロールの圧延機により仕上げ冷間圧延す
る方法であって、ワークロールに接するバックアップロ
ールまたは中間ロールの横断面の中心とその横断面と同
じ垂直平面でのワークロール横断面の中心とを結ぶ線
と、垂線とのなす角度が２〜５度の範囲となるようにワ
ークロールを圧延機入り側に設定して冷間圧延すること
を特徴とする板ばね用ステンレス鋼帯の冷間圧延方法」
にある。

【００１４】なお、上記ロールの横断面とは、ロール長
手方向（中心軸方向）に対し、直角方向の断面をいう。

【００１５】表面粗さが、中心線平均粗さＲａで１．０
〜２．５μｍ程度の大きいワークロールを用いた冷間圧
延では、ワークロールと圧延鋼帯間の摩擦係数が大きく
なるために圧延荷重が大きくなる。

【００１６】また、通常の圧下率では圧延時に働く前方
張力が後方張力に比べて大きくなるため、ワークロール
は圧延方向の力を受け、水平方向にたわみ変形が発生す
る。

【００１７】この水平方向のたわみ変形量は圧延荷重の
増加に伴って増加する。

【００１８】図１は、ワークロールの水平たわみによる
せん断応力の発生状況を説明するための図である。同図
に示すように、ワークロールに水平方向のたわみ変形が
発生すると鋼帯１の進行方向ａとワークロール２の回転
方向ｂとのなす角度がワークロールたわみ変形量に応じ
た角度となり、鋼帯表面にせん断応力ｃが働き、板幅方
向の変形による応力が残留する。ワークロールの水平方
向のたわみ量は、上下のロールに差があるため、鋼帯上
下面での残留応力に差が生じ、下記のようにねじれの発
生原因となる。

【００１９】図２は、冷間圧延鋼帯の形状を示す図であ
る。仕上げ冷間圧延後の鋼帯から圧延方向に適当な長さ
の板を切り出して静止状態にて観察した場合、圧延方向
に直角の一方の短辺Ｌは上側に凸状となり、もう一方の
短片Ｒは下側に凸状の形状となる。このような形状の鋼
帯を多条にスリットした場合、鋼帯の幅中央部から採取
した条の平坦度は比較的良好であるが、幅端部から採取
した条には、「ねじれ」が生じる。このねじれは、冷間
圧延鋼帯のままでは現れないので冷間圧延鋼帯の潜在的
な平坦不良となっている。

【００２０】図３は、条材に現れるねじれの状態を説明
するための図である。

【００２１】「ねじれ」は、条材から特定長さの短冊４
を切り出して、これを垂直平面に短冊４の片方の短辺を
固定して吊り下げたとき、短冊１から垂直平面３への基
準投影長さがＳとなるような短冊の両幅端の２点ａ、ｂ
から水平方向に測定した前記垂直平面２との距離ｄａ、
ｄｂに差が生じる状態を指す。従って「ねじれ量」は前
記差の絶対値｜ｄａ−ｄｂ｜で評価される。

【００２２】本発明の冷間圧延方法では、ワークロール
をバックアップロールまたは中間ロールよりも圧延機入
り側に少しシフトさせる。それによりワークロールの水
平方向のたわみを防止することができ、上記ねじれの発
生を抑制することができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明において、ワークロールに
接するバックアップロールまたは中間ロールの横断面中
心と、その横断面と同じ垂直平面でのワークロール横断
面中心とを結ぶ線と垂線とのなす角度を２〜５度の範囲
となるようにワークロールを圧延機入り側に設定する理
由を以下に説明する。

【００２４】図４は、本発明の冷間圧延方法で用いる６
段圧延機のロールの配置を示す図で、１は鋼帯、５はワ
ークロール、６は中間ロール及び７はバックアップロー
ルである。

【００２５】同図で、上側中間ロール６の断面の中心と
上側ワークロール５の断面の中心を結ぶ線Ｘ−Ｘ´と、
垂線Ｙ−Ｙ´とのなす角度θを２度以上にするのは、２
度未満であるとワークロールの水平たわみを抑制する効
果が小さく、ねじれを防止することができないためであ
る。一方、５度を超えるとワークロールが逆に圧延機入
り側方向にたわみ、ねじれが発生するため、上限を５度
とした。

【００２６】このようにワークロールを圧延機入り側に
シフトさせるのは、中間ロールによりワークロールが圧
延方向にたわむのを防止するためである。

【００２７】４段圧延機の場合のθは、図４の中間ロー
ルがバックアップロールとなるので、バックアップロー
ルの断面の中心とワークロールの断面の中心とを結ぶ線
と垂線とのなす角度となる。

【００２８】次に、圧延機を４段ロールと６段圧延機に
限定したのは、２段ロールでは本発明の方法を実施する
ことができなく、また６段を超えた圧延機は制御性、ミ
ル剛性の観点から使用できないため、４段または６段の
圧延機とした。

【００２９】本発明の方法は、ステンレスの鋼種に関係
なく適用できるので、対象とするステンレス鋼の化学組
成は限定するものではない。好適なステンレス鋼として
は、ＳＵＳ３０１−ＣＳＰ、３０４−ＣＳＰなどであ
る。

【００３０】以下、実施例に基づき本発明の効果につい
て説明する。

【００３１】

【実施例】表１に示す化学組成の板厚０．１６１ｍｍ、
板幅６８０ｍｍのＳＵＳ３０４鋼帯を、６段圧延機を用
いて１パスで板厚０．１４７ｍｍまで冷間圧延した。用
いたワークロールは、全長８００ｍｍ、直径１３０ｍｍ
であり、表面は中心線粗さＲａが１．２μｍであった。
また、中間ロールの直径は３００ｍｍであった。

【００３２】

【表１】

【００３３】ワークロールの圧延機出側への移動量は、
ワークロールチョックに取り付けられたライナーの厚さ
を変更することによって０ｍｍから２０ｍｍまで変更し
た。

【００３４】冷間圧延した鋼帯を幅１３０ｍｍの条材に
スリットし、１鋼帯あたり５条採取した。なお、得られ
た条材の表面粗さは中心線平均粗さＲａで０．８２〜
１．１０μｍ、ビッカース硬度は２６２〜２８３であっ
た。各条材から長さ７００ｍｍの短冊試料を切り出し、
図３に示すＳが５００ｍｍでの「ねじれ量」を測定し
た。すなわち同図の短冊の上端からの距離Ｓが５００ｍ
ｍである両幅端点ａ、ｂから、それぞれ水平方向に測定
した垂直平面までの距離ｄａ、ｄｂから「ねじれ量」｜
ｄａ−ｄｂ｜を求めた。

【００３５】表２にスリットされた条材の「ねじれ量」
の測定結果を示す。

【００３６】

【表２】

【００３７】同表から明らかなように、圧延番号１の従
来法の角度θが０の場合、ねじれ量が１６ｍｍと極めて
大きいが、圧延番号４〜８の本発明例のθが２〜５度の
範囲にはいっている場合はねじれ量が２ｍｍ程度と小さ
い。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、表面粗さが大きいロー
ルによるばね用ステンレス鋼帯の圧延時に発生するワー
クロールの水平方向たわみ変形が抑止され、鋼帯の幅方
向残留応力を低減することがでる。従って、仕上げ冷間
圧延後の鋼帯をスリットして得られる条材のねじれを効
果的に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ワークロール水平たわみによるせん断応力の発
生状況示す図である。

【図２】従来法で圧延した鋼帯の潜在的平坦不良を説明
するための図である。

【図３】条材に現れるねじれの状態を説明するための図
である。

【図４】本発明の冷間圧延方法で用いる６段圧延機のロ
ールの配置を示す図である。

【符号の説明】

３ 垂直平面 ４ 条材から採取した短冊 Ｓ 「ねじれ」測定長 ａ、ｂ「ねじれ」測定点 ５ ワークロール ６ 中間ロール ７ バックアップロール

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】板ばね用ステンレス冷延鋼帯を４段または
   ６段ロールの圧延機により仕上げ冷間圧延する方法であ
   って、ワークロールに接するバックアップロールまたは
   中間ロールの横断面の中心とその横断面と同じ垂直平面
   でのワークロール横断面の中心とを結ぶ線と、垂線との
   なす角度が２〜５度の範囲となるようにワークロールを
   圧延機入り側に設定して冷間圧延することを特徴とする
   板ばね用ステンレス鋼帯の冷間圧延方法。