JPH10263616A - アルミニウム又はアルミニウム合金の冷間圧延方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アルミニウム又はアルミニウム合金の薄板又
は箔を冷間圧延する際に主に問題となる欠陥を防止し、
表面の品質を向上させるアルミニウム又はアルミニウム
合金の冷間圧延ロール及び冷間圧延方法を提供する。 【解決手段】 表面に厚さが２乃至２０μｍであるＣｒ
めっき厚を有し表面粗度Ｒａが０．０１乃至０．５μｍ
である冷間圧延用ロールを使用し、４０℃における圧延
油の動粘度をη（Ｐａ・ｓ）、ワークロール半径をＲ
（ｍｍ）、ワークロール速度をＶ_R（ｍｍ／ｓ）、入側
変形抵抗をｐ（Ｐａ）、出側板速度をＶ_f（ｍｍ／
ｓ）、圧下量をΔｈ（ｍｍ）、圧下率をｒとしたとき、
η×（Ｖ_R＋（１−ｒ）×Ｖ_f）／（（Δｈ／Ｒ）^1/2×
ｐ）で表される前記冷間圧延用ロールに導入される油膜
当量ｔｄを１０^-7ｍｍ以上としてアルミニウム又はアル
ミニウム合金を冷間圧延する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、潤滑性が優れた板
表面を高品質にするアルミニウム又はアルミニウム合金
の冷間圧延方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】アルミニウム又はアルミニウム合金（以
下、アルミニウム材という）を冷間圧延する場合、圧延
板表面から圧延ロールの表面へアルミニウム材が付着し
て、ロールコーティングが形成されるため、圧延板はロ
ールコーティングと接触しながら圧延されることにな
る。従って、圧延板の表面品質はロールコーティングの
性状によって左右されるので、冷間圧延におけるロール
コーティング性状は非常に重要である。そして、このロ
ールコーティング性状は、圧延板の材質、圧延油の種類
等の圧延条件及びワークロール表面の材質等に影響され
る。従って、ワークロール表面の処理方法の選択はロー
ルコーティングを制御する上で不可欠なものである。

【０００３】アルミニウム材の冷間圧延技術には、板表
面の品質の向上、高圧下での圧延性の向上等が要求され
ている。特に、近年のアルミニウム材圧延品の高品質指
向から、表面品質の向上等の冷間圧延技術に対する要求
は益々高くなっている。しかし、従来の冷間圧延用ワー
クロールを用いたアルミニウム材の冷間圧延は、このよ
うな要求を十分に満足するものではない。即ち、従来の
アルミニウム材の冷間圧延方法では、冷間圧延用ロール
表面の粗度及びロール本体の材質によってアルミニウム
材の板表面の性状を制御しようとしているが、このよう
なロールを用いた冷間圧延においては、オイルピットを
低減する能力が小さく、表面の品質を向上させることは
できない。つまり、従来のワークロールを使用したアル
ミニウム材の冷間圧延では、圧延時にロール表面に生じ
る酸化アルミニウム皮膜が肌荒れ状になり、オイルピッ
トが発生し易い状況となる。このため、板表面の品質を
改善することが困難である。

【０００４】そこで、板表面の品質を向上させるために
表面に熱処理及び加工が施された冷間圧延用ロールが提
案されている（特開平３−１６５９０６号公報）。この
従来技術によれば、耐摩耗性が優れた冷間圧延用ロール
が得られる。また、組成が規定された冷間圧延用ロール
が提案されている（特開平４−６６６４９号公報）。こ
の従来技術によれば、耐摩耗性及び光輝性が優れた冷間
圧延用ロールが得られる。しかし、これらの従来技術に
おいては、現状の潤滑性及び板表面の品質を長期間維持
することはできるものの、現状より向上されたものを得
ることはできない。

【０００５】また、表面にＣｒめっき層を有する熱間圧
延用ワークロールが提案されている（特開平２−２１１
９０２号公報）。この従来技術によれば、熱間圧延にお
いてロール面を良好な状態に維持することができると共
に、板表面の品質を向上させることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、熱間圧
延と冷間圧延とではロール粗度、圧延材の温度及び圧延
油等種々の条件が大きく異なるため、ロールコーティン
グの発生状況も全く異なっている。このため、この従来
技術によりアルミニウム材を冷間圧延しても、過潤滑の
ために生じる残油によるオイルステイン発生の防止、板
表面上のオイルピット発生による板表面光沢不良の低減
及びピンホールの低減等の改善はなされない。このた
め、アルミニウム材圧延品の大量生産化及び高品質指向
に対応することが困難である。

【０００７】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、アルミニウム材の薄板又は箔を冷間圧延す
る際に主に問題となる欠陥を防止し、板表面の品質を向
上させるアルミニウム又はアルミニウム合金の冷間圧延
ロール及び冷間圧延方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係るアルミニウ
ム又はアルミニウム合金の冷間圧延方法は、表面に厚さ
が２乃至２０μｍであるＣｒめっき層を有し表面粗度Ｒ
ａが０．０１乃至０．５μｍである冷間圧延用ロールを
使用し、４０℃における圧延油の動粘度をη（Ｐａ・
ｓ）、ワークロール半径をＲ（ｍｍ）、ワークロール速
度をＶ_R（ｍｍ／ｓ）、入側変形抵抗をｐ（Ｐａ）、出
側板速度をＶ_f（ｍｍ／ｓ）、圧下量をΔｈ（ｍｍ）、
圧下率をｒとしたとき、η×（Ｖ_R＋（１−ｒ）×Ｖ_f）
／（（Δｈ／Ｒ）^1/2×ｐ）で表される前記冷間圧延用
ロールに導入される油膜当量ｔｄが１０^-7ｍｍ以上であ
ることを特徴とする。

【０００９】なお、前記油膜当量ｔｄは１０^-6ｍｍ以上
であることが望ましい。

【００１０】

【発明の実施の形態】本願発明者等が前記課題を解決す
べく、鋭意研究を重ねた結果、冷間圧延用ワークロール
の表面に適切な厚さのＣｒめっき層を形成し表面粗度Ｒ
ａを適切なものとし、このワークロールを使用し、適切
な当量の油膜をワークロールに導入してアルミニウム材
を冷間圧延することにより、潤滑性が向上され、オイル
ピット等の欠陥が殆どない高品質の板表面が得られるこ
とを見出した。

【００１１】以下、本発明に係る冷間圧延用ロールに関
する数値限定理由について説明する。

【００１２】Ｃｒめっき層の厚さ：２乃至２０μｍ Ｃｒめっき層の厚さが２μｍ未満であると、めっき層が
均一に付着されず、まためっき層が剥離してロールコー
ティングにムラが発生しアルミニウム材の表面に肌荒れ
が発生する。一方、Ｃｒめっき層の厚さが２０μｍを超
えると、めっき割れが増大してロール表面の肌荒れによ
りアルミニウム材の表面に焼き付きが発生する。従っ
て、Ｃｒめっき層の厚さは２乃至２０μｍとする。

【００１３】表面粗度Ｒａ：０．０１乃至０．５μｍ 表面粗度Ｒａが０．０１μｍ未満であると、アルミニウ
ム材のロールへの通板時に噛み込み不良又はスリップが
生じる。表面粗度Ｒａが０．５μｍを超えると、アルミ
ニウム材表面の光沢不良が生じる。従って、表面粗度Ｒ
ａは０．０１乃至０．５μｍとする。

【００１４】また、４０℃における圧延油の動粘度をη
（Ｐａ）、ワークロール半径をＲ（ｍｍ）、ワークロー
ル速度をＶ_R（ｍｍ／ｓ）、入側変形抵抗をｐ（Ｐ
ａ）、出側板速度をＶ_f（ｍｍ／ｓ）、圧下量をΔｈ
（ｍｍ）、圧下率をｒとしたとき、冷間圧延用ロールに
導入される油膜当量ｔｄはη×（Ｖ_R＋（１−ｒ）×
Ｖ_f）／（（Δｈ／Ｒ）^1/2×ｐ）で表される。冷間圧延
用ロールに導入される油膜当量ｔｄが１０^-7ｍｍ未満で
あると、圧延荷重過大による板表面の焼き付きが発生す
ることがある。従って、冷間圧延用ロールに導入される
油膜当量ｔｄは１０^-7ｍｍ以上とする。なお、油膜当量
ｔｄが１０^-6ｍｍ以上であると、更に焼き付きを防止し
易くなるので、油膜当量ｔｄは１０^-6ｍｍ以上であるこ
とが望ましい。

【００１５】特殊鍛鋼の表面が所望の粗度に研磨された
従来のワークロールを用いてアルミニウム材を冷間圧延
する場合には、ロールコーティングの表面が肌荒れ状と
なり、オイルピットが多くなり、アルミニウム材表面の
光沢不良が生じたり、極めて板厚の薄い箔の圧延ではピ
ンホールが多発したりしている。

【００１６】本発明においては、表面に適切な厚さのＣ
ｒめっき層を有し表面粗度が適切な値に規定されたワー
クロールを使用してアルミニウム材を冷間圧延する。こ
のため、めっき層が均一に形成されるので、ワークロー
ルの表面に酸化アルミニウムが均一に形成され、めっき
層の不均一付着又はめっき層の剥離を原因とする板表面
の肌荒れが防止される。更に、ロールのめっき割れによ
る焼き付き並びにアルミニウム材の通板時の噛み込み不
良及びスリップが防止される。また、冷間圧延の際に、
圧延速度、圧下量、圧延油の粘度及び圧延張力等を調整
してワークロールとアルミニウム材との間に導入される
油膜の当量ｔｄを適切なものに制御するので、適度な潤
滑性が得られると共に、アルミニウム材表面のオイルピ
ットの発生量が低減され表面の光沢不良及び箔を圧延す
る際のピンホールが防止される。更に、アルミニウム材
の圧延荷重が低減され、アルミニウム材表面の焼き付き
が防止される。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例について、その特許請
求の範囲から外れる比較例と比較して説明する。

【００１８】第１実施例 先ず、４０℃での動粘度が４．１×１０^-3Ｐａ・ｓであ
るアルミニウム材用の冷間圧延油を用いて、入側板厚が
０．５ｍｍであり、板幅が１４３０ｍｍであるＪＩＳ
３００４系アルミニウム合金コイルをシングルスタンド
の６段圧延機（ワークロール径：５８０ｍｍ、ワークロ
ールバレル長：２２４０ｍｍ、中間ロール径：１３００
ｍｍ、中間ロールバレル長：２２４０ｍｍ、バックアッ
プロール径：１３００ｍｍ、バックアップバレル長：２
２４０ｍｍ）で、圧下率を４０％、圧延速度を３、５
０、５００又は１５００ｍｐｍとして種々の油膜当量
で、圧延荷重及び出側板速度を計測しながら冷間圧延し
た。なお、このとき、特殊鍛鋼に表面研磨が施され表面
粗度Ｒａが０．４μｍである従来のワークロール又はこ
の従来のワークロールの表面に５μｍのＣｒめっき層が
形成されたワークロールを使用した。

【００１９】次に、冷間圧延されたアルミニウム合金コ
イルから試料をサンプリングし板表面のＳＥＭ観察を行
うことにより、圧延潤滑性及び板表面の品質を評価し
た。この結果を図１に示す。図１は横軸に出側板速度か
ら求められる油膜当量ｔｄをとり、縦軸に圧延荷重をと
って、ＪＩＳ ３００４系アルミニウム合金コイルを冷
間圧延したときの両者の関係を示すグラフ図である。な
お、図１において、ハッチングを有するグラフはＣｒめ
っき層を有するワークロールを使用した場合を示し、ハ
ッチングを有しないグラフは従来のワークロールを使用
した場合を示している。

【００２０】図１に示すように、導入された油膜の当量
ｔｄが１０^-7ｍｍ以上であり、Ｃｒめっき層を有するワ
ークロールを使用した圧延では、従来のワークロールを
使用したものと比して圧延荷重が著しく低減されてい
る。一方、油膜当量ｔｄが１０^-7ｍｍ未満である場合、
Ｃｒめっき層を有するワークロールを使用した圧延で
は、従来のワークロールを使用したものと比して圧延荷
重が高くなり、潤滑不足により焼き付きが発生した。

【００２１】第２実施例 第１実施例と同じ冷間圧延油及び圧延機で、入側板厚が
０．５ｍｍであり、板幅が１４３０ｍｍであるＪＩＳ
１０５０系アルミニウム合金コイルを、圧下率を４０
％、圧延速度を３、５０、５００又は１５００ｍｐｍと
して種々の油膜当量で、圧延荷重及び出側板速度を計測
しながら冷間圧延した。なお、このとき、特殊鍛鋼に表
面研磨が施され表面粗度Ｒａが０．４μｍである通常の
ワークロール又はこの従来のワークロールの表面に厚さ
が５μｍのＣｒめっき層が形成されたワークロールを使
用した。

【００２２】次に、冷間圧延されたアルミニウム合金コ
イルから試料をサンプリングし板表面のＳＥＭ観察を行
うことにより、圧延潤滑性及び板表面の品質を評価し
た。この結果を図２に示す。図２は横軸に油膜当量ｔｄ
をとり、縦軸に圧延荷重をとって、ＪＩＳ １０５０系
アルミニウム合金コイルを冷間圧延したときの両者の関
係を示すグラフ図である。なお、図２において、ハッチ
ングを有するグラフはＣｒめっき層を有するワークロー
ルを使用した場合を示し、ハッチングを有しないグラフ
は従来のワークロールを使用した場合を示している。

【００２３】図２に示すように、第１実施例と同様に、
導入された油膜の当量ｔｄが１０^-7ｍｍ以上であり、Ｃ
ｒめっき層を有するワークロールを使用した圧延では、
従来のワークロールを使用したものと比して圧延荷重が
著しく低減されている。一方、油膜当量ｔｄが１０^-7ｍ
ｍ未満である場合、Ｃｒめっき層を有するワークロール
を使用した圧延では、従来のワークロールを使用したも
のと比して圧延荷重が低くなっているものの、その効果
は小さい。また、第１実施例と同様に、潤滑不足により
焼き付きが発生した。

【００２４】第３実施例 ４０℃での動粘度が３．０×１０^-3Ｐａ・ｓであるアル
ミニウム材箔用の冷間圧延油を用いて、入側板厚が０．
０２ｍｍであり、板幅が１４３０ｍｍであるＪＩＳ １
Ｎ３０系アルミニウム合金箔コイルをシングルスタンド
の４段圧延機（ワークロール径：２８０ｍｍ，ワークロ
ールバレル長：１９００ｍｍ，バックアップロール径：
７９０ｍｍ，バックアップバレル長：１８４０ｍｍ）
で、圧下率を４０％、圧延速度を３、５０、５００又は
１５００ｍｐｍとして種々の油膜当量で、圧延荷重及び
出側板速度を計測しながら冷間圧延した。なお、このと
き、特殊鍛鋼に表面研磨が施され表面粗度Ｒａが０．４
μｍである通常のワークロール又はこの従来のワークロ
ールの表面に厚さが５μｍのＣｒめっき層が形成された
ワークロールを使用した。

【００２５】次に、冷間圧延されたアルミニウム合金コ
イルから試料をサンプリングし箔表面のＳＥＭ観察を行
うことにより、圧延潤滑性及び板表面の品質を評価し
た。この結果を図３に示す。図３は横軸に油膜当量ｔｄ
をとり、縦軸に圧延荷重をとって、ＪＩＳ １Ｎ３０系
アルミニウム合金箔コイルを冷間圧延したときの両者の
関係を示すグラフ図である。なお、図３において、ハッ
チングを有するグラフはＣｒめっき層を有するワークロ
ールを使用した場合を示し、ハッチングを有しないグラ
フは従来のワークロールを使用した場合を示している。

【００２６】図３に示すように、第１及び第２実施例と
同様に、導入された油膜の当量ｔｄが１０^-7ｍｍ以上で
あり、Ｃｒめっき層を有するワークロールを使用した圧
延では、従来のワークロールを使用したものと比して圧
延荷重が著しく低減されている。一方、油膜当量ｔｄが
１０^-7ｍｍ未満である場合、Ｃｒめっき層を有するワー
クロールを使用した圧延では、従来のワークロールを使
用したものと比して圧延荷重が低くなっているものの、
その効果は小さい。また、第１及び第２実施例と同様
に、潤滑不足により焼き付きが発生した。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、表面にＣｒめっき層が形成されたワークロールを使
用し、適切な当量の油膜を導入して冷間圧延することに
よって、圧延荷重の低減、オイルピットの発生量の低
減、高圧下での圧延等を可能にし、アルミニウム材表面
の品質を向上できる。従って、従来のワークロールを用
いた圧延方法と比してロールコーティングの制御を容易
に行うことができると共に、従来発生していたオイルピ
ット過多によるアルミニウム材表面の光沢不良及びオイ
ルピットを原因とするピンホール等のアルミニウム材表
面の欠陥を低減することができ、優れた品質の表面を有
するアルミニウム材が安定して得られる。こうして、ア
ルミニウム材の生産性を向上することができる。

【００２８】

【図面の簡単な説明】

【００２９】

【図１】横軸に油膜当量ｔｄをとり、縦軸に圧延荷重を
とって、ＪＩＳ ３００４系アルミニウム合金コイルを
冷間圧延したときの両者の関係を示すグラフ図である。

【００３０】

【図２】横軸に油膜当量ｔｄをとり、縦軸に圧延荷重を
とって、ＪＩＳ １０５０系アルミニウム合金コイルを
冷間圧延したときの両者の関係を示すグラフ図である。

【００３１】

【図３】横軸に油膜当量ｔｄをとり、縦軸に圧延荷重を
とって、ＪＩＳ １Ｎ３０系アルミニウム合金箔コイル
を冷間圧延したときの両者の関係を示すグラフ図であ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安藤 裕幸 栃木県真岡市鬼怒ケ丘15番地 株式会社神 戸製鋼所真岡製造所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に厚さが２乃至２０μｍであるＣｒ
   めっき層を有し表面粗度Ｒａが０．０１乃至０．５μｍ
   である冷間圧延用ロールを使用し、４０℃における圧延
   油の動粘度をη（Ｐａ・ｓ）、ワークロール半径をＲ
   （ｍｍ）、ワークロール速度をＶ_R（ｍｍ／ｓ）、入側
   変形抵抗をｐ（Ｐａ）、出側板速度をＶ_f（ｍｍ／
   ｓ）、圧下量をΔｈ（ｍｍ）、圧下率をｒとしたとき、
   η×（Ｖ_R＋（１−ｒ）×Ｖ_f）／（（Δｈ／Ｒ）^1/2×
   ｐ）で表される前記冷間圧延用ロールに導入される油膜
   当量ｔｄが１０^-7ｍｍ以上であることを特徴とするアル
   ミニウム又はアルミニウム合金の冷間圧延方法。
2. 【請求項２】 前記油膜当量ｔｄが１０^-6ｍｍ以上であ
   ることを特徴とする請求項１に記載のアルミニウム又は
   アルミニウム合金の冷間圧延方法。