(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のスタンドで金属帯に圧延を施す冷間圧延方法において、ロール中心軸と交わる面で分割される複数個の中空成形体部材を予め一体化してスリーブとなし、該スリーブを軸部材に固定した超硬合金複合スリーブロールと、高速度鋼製ロールとをワークロールとしてそれぞれ少なくとも１つのスタンドに組み込むとともに、超硬合金複合スリーブロールを組み込んだスタンドの圧下率を高速度鋼製ロールを組み込んだスタンドに比べて高くすることを特徴とする金属帯の冷間圧延方法。
【請求項２】
スタンド数をｍ、超硬合金複合スリーブロール数をｎ（上下対）（ｍ＞ｎ≧１）とするとき、第（ｍ−ｎ＋１）から第ｍ（最終）スタンドに超硬合金複合スリーブロールを組み込むことを特徴とする請求項１に記載の金属帯の冷間圧延方法。
【請求項３】
前記超硬合金複合スリーブロールに圧延油を供給せず冷却水を供給することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の金属帯の冷間圧延方法。
【０００１】
【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のスタンドで金属帯に冷間圧延を施す方法に関し、特に、高速圧延、高圧下率圧延が可能な冷間圧延方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、低炭素鋼などの熱延鋼帯をタンデム圧延機にて冷間圧延する場合には、普通、鋼製のワークロールが用いられている。
しかし、熱延鋼帯を冷間タンデム圧延機で冷間圧延する際、鋼製のワークロールを用いて圧延速度を上昇させていくと、いずれもっとも圧延速度の速い最終スタンドでワークロールと鋼帯間で焼付が生じ、最終製品たる鋼帯表面の肌荒れにより格落ちとなるため、圧延速度を制限する場合があった。また、圧下率を上げて最終製品たる鋼帯の板厚を薄く仕上げようとしても、圧下率と圧延速度の条件次第でいずれかのスタンドで焼付が生じ、最悪の場合、鋼帯に穴があき、張力により穴が拡大して破断してしまう場合があった。
【０００３】
近年、極薄鋼帯を冷間タンデム圧延機で製造することが求められるようになり、高圧下率でタンデム圧延を行う必要が生じている。しかし、鋼製のワークロールを用いて高圧下率にすると、焼付が発生してしまうことから、要求される板厚にまで薄くできなかったり、圧延速度を遅くせざるを得ず圧延能率が著しく低下する場合があった。
【０００４】
ワークロールと鋼帯間での焼付を防止する技術として、例えば、特開平10−317102号公報には、重量％で、Ｃ：1.1 〜1.5 ％、Si：0.15〜1.0 ％、Mn：0.15〜1.5 ％、Ni：1.0 ％以下、Cr：9.0 〜15.0％、Mo：1.0 ％未満、Ｖ：0.8 ％未満、Ti、Zr、Nb、およびTaからなる群から選ばれた１種以上：合計で0.30％以下、残部Feおよび不可避的不純物である合金からなることを特徴とする冷間圧延用ワークロールが開示されている。
【０００５】
しかしながら、特開平10−317102号公報に開示されているロールの材質は、高炭素系高速度鋼であるため、冷間タンデム圧延機のワークロールとしては、耐焼付性が十分でなく、一方、高炭素系高速度鋼のワークロールを用いて高粘度の圧延油を供給しつつ冷間圧延を施すと、摩擦係数が低下しすぎてワークロールと鋼帯間でスリップ現象を起こし、チャタリングと呼ばれる圧延機の振動が生じやすくなるために、圧延速度や圧下率を制限せざるを得ないという問題があった。
【０００６】
また、特開昭63−168207号公報には、外径70mmφ×幅70mmＷ程度の大きさである棒鋼、鋼線材、平鋼線、アルミ線、銅線などの熱間圧延および冷間圧延に用いる超硬合金製の嵌合ロールが開示されているが、冷間タンデム圧延機の大径のワークロールとしては用いることができないものであった。
ところで、特開平10−263627号公報には、ロール中心軸と交わる面で分割される複数個の中空成形体部材を予め一体化してスリーブとなし、該スリーブを軸部材に固定した超硬合金複合スリーブロールが開示されている。
【０００７】
しかしながら、冷間タンデム圧延機での操業に超硬合金複合スリーブロールをどのように用いるのか、ロールコストなど、経済的な面その他の考慮は全くなされていなかった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、冷間タンデム圧延機で金属帯に冷間圧延を施す際の従来技術の上記問題点を解消することにあり、ロールコストを抑制して経済的に、高速圧延および高圧下率圧延が可能な冷間圧延方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数のスタンドで金属帯に圧延を施す冷間圧延方法において、ロール中心軸と交わる面で分割される複数個の中空成形体部材を予め一体化してスリーブとなし、該スリーブを軸部材に固定した超硬合金複合スリーブロールと、高速度鋼製ロールとをワークロールとしてそれぞれ少なくとも１つのスタンドに組み込むとともに、超硬合金複合スリーブロールを組み込んだスタンドの圧下率を高速度鋼製ロールを組み込んだスタンドに比べて高くすることを特徴とする金属帯の冷間圧延方法である。
【００１０】
スタンド数をｍ、超硬合金複合スリーブロール数をｎ（上下対）（ｍ＞ｎ≧１）とするとき、第（ｍ−ｎ＋１）から第ｍ（最終）スタンドに超硬合金複合スリーブロールを組み込む金属帯の冷間圧延方法である。
また、前記超硬合金複合スリーブロールに圧延油を供給せず冷却水を供給する金属帯の冷間圧延方法である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の冷間圧延方法においては、冷間タンデム圧延機の複数のスタンドのうち、少なくとも１つのスタンドのワークロールとして、ロール中心軸と交わる面で分割される複数個の中空成形体部材を予め一体化してスリーブとなし、該スリーブを軸部材に固定した超硬合金複合スリーブロールを適用することにより、金属帯の焼付を防止でき、ロールコストを抑制して高速圧延および高圧下圧延を実現できる。
【００１２】
まず、以下に超硬合金複合スリーブロールの製造方法を、図１（ａ）、図１（ｂ）を用いて説明する。
ここで、11は中空成形体部材、12は一体のスリーブ、13は軸部材、14は側端リングである。
最初に、図１（ａ）に示すロール中心軸と交わる面で分割される複数個の中空成形体部材11を作成する。
【００１３】
中空成形体部材11の原料は、超硬合金の粉末であり、WC、TaC 、TiC 等の粉末を用いることができ、その中でもWC（炭化タングステン）が強度や靭性の点で望ましく、WCに、Co、Ni、Cr、Ti等のうちから選ばれる１種または２種以上を5 〜50mass％添加した混合粉末とするのがよい。たとえば、粒子径１〜10μm のWC粉末と粒子径１〜２μm のCo粉末とを不活性雰囲気下で混合して用いる。
【００１４】
中空成形体部材11の作成には、心棒を挿入した内筒と外筒とからなる２重円筒のラバー製型を用いることができ、内筒の外壁と外筒の内壁間の隙間に上記超硬合金の粉末をハンマー式充填機等を用いて充填した後、心棒を引き抜き、次にそれによって得られた中空成形体部材11を仮焼結するが、それに先立って冷間等方加圧（以下ＣＩＰ成形と称する）を行うことでより高密度の中空成形体部材11を得ることができる。ＣＩＰ成形の条件は、たとえば100 〜300 ＭＰａで５〜60分がよい。ＣＩＰ成形を行うと、焼結前後での寸法変化が小さくて済み、寸法精度がよくなった分、焼結後の機械加工負荷が少なくなるので行った方が好ましい。仮焼結の条件は、たとえば550 〜800 ℃で１〜３時間程度が好ましい。
【００１５】
仮焼結または仮焼結後機械加工して得られた中空成形体部材11は、複数個接合して一体となし、図１（ｂ）に示す一体化した中空スリーブ12とする。
一体化した中空スリーブ12とするには、中心軸と交わる面同士を軸を同一とした状態で重ね合わせ、加圧焼結などの方法で一体化する。加圧焼結を加圧と焼結同時処理する場合には、たとえば、Ar雰囲気下、加圧条件100 〜200 ＭＰａ、焼結条件1100〜1200℃、0.5 〜２時間保持後、さらに1300〜1350℃で１〜３時間保持、という方法で行うとよいが、もちろん同時処理に限るものではなく、焼結の後に加圧処理して行ってもよい。
【００１６】
一体化した中空スリーブ12は、必要に応じて機械加工により研削、研磨等を行い、その空洞部に図１（ｂ）に示すロールの軸部材13を挿入し、嵌合して焼きバメ、冷やしバメなどの通常の方法で軸部材13に固定する。なお、軸部材13は、たとえばクロム鋼、クロムモリブデン鋼、高速度鋼を調質して作成することができる。
【００１７】
以上説明した超硬合金複合スリーブロールの製造方法は、特開平10−263627号公報に記載された方法と同じであり、14は鋼製側端リングである。
以上のようにして製造した超硬合金複合スリーブロールは、胴部の径を150 〜700mm 、胴部の幅を500 〜2000mmと大径、大型化し、かつ強度および靭性に優れたロールとすることができるので、冷間タンデム圧延機のワークロールとして用いることができるのである。
【００１８】
さて、次に、上記方法で製造した超硬合金複合スリーブロールを冷間タンデム圧延機のどのスタンドに適用するのが、ロールコストを抑制して経済的に高速化および高圧下率化が可能であるかを検討した。
タンデム圧延機としては、図２に示すように、ワークロール２とバックアップロール３を備えた４段式圧延機を５スタンド配置したものを用い、板厚2.0mm の低炭素熱延鋼帯に冷間圧延を施した。
【００１９】
各圧延スタンドの圧延機は、上下一対のワークロール２、バックアップロール３を備え、ノズル４から冷却水または圧延油を供給しつつ、図中左方から右方に移動する鋼帯１に圧延を施すように構成されている。各ワークロールの胴部の外径は 650mm、幅は2000mmである。
その際、各圧延スタンドのワークロール条件を表１および表２に示すようにした。発明例としては、超硬合金複合スリーブロールを区分A1〜A4並びに区分B1〜B4に示す圧延スタンドにワークロール２として組み込み、超硬合金複合スリーブロールを組み込んだ圧延スタンドのワークロールにノズル４から圧延油を供給せず、冷却水を供給した。
【００２０】
超硬合金複合スリーブロールは、WCにCoを20mass％添加した粉末を原料として、上記図１（ａ）、図１（ｂ）で説明したようにして、外径 650mmφ、厚さ100mmt×幅400mmLの中空成形体部材11を５個作成し、中空成形体部材11を接合して一体のスリーブ12となし、鋼製の軸部材13に固定した。超硬合金複合スリーブロールを組み込んでいない圧延スタンドには、高速度鋼製のワークロールを組み込み、ワークロールにノズル４から圧延油を供給した。
【００２１】
一方、表１および表２に示す区分A6および区分B6の従来例としては、高速度鋼ロールを、全スタンドのワークロール２として組み込み、各スタンドのワークロールにノズル４から圧延油を供給した。
以上の圧延条件で上記低炭素熱延鋼帯に冷間圧延を施しつつ、まず、A1〜A6（A5を除く）では、仕上板厚を0.18mmに統一し、超硬合金複合スリーブロールを組み込むスタンドを色々に変更して、該スタンドでは圧下率を高目に配分するようにし、徐々に圧延速度を増加させ、焼付の発生したスタンドおよび耐焼付限界圧延速度を表１に示す。
【００２２】
【表１】
0003644367.tif 000002
【００２３】
また、上記と同じ低炭素熱延鋼帯を用いて今度は、B1〜B6（B5を除く）を対象に、圧延速度を2000mpm に統一した上で冷間圧延を施しつつ、徐々にNo.1〜No.5スタンドトータルの圧下率を上昇させ、耐焼付限界板厚を調査した。ここでも、超硬合金複合スリーブロールを組み込むスタンドを色々に変更し、該スタンドでは圧下率を高目に配分するようにした。
【００２４】
焼付の発生したスタンドおよび耐焼付限界板厚、各スタンド及びNo.1〜No.5スタンドトータルの圧下率を表２に示す。
【００２５】
【表２】
0003644367.tif 000003
【００２６】
表１および表２の結果から次のことがわかった。
（i ）：超硬合金複合スリーブロールを少なくとも１つの圧延スタンドにワークロールとして組み込んだ場合、圧延油を供給せず冷却水のみの供給でありながらワークロールと鋼帯間の焼付を防止できて、従来例よりも高速圧延が可能となる。
このことから、発明例では、圧延能率を飛躍的に改善できる。
【００２７】
（ii）：超硬合金複合スリーブロールを最終スタンドから順に上流のスタンドに組み込むことが、圧延速度の速い最終のスタンドから順にワークロールと鋼帯間の焼付を防止できるため、最終製品の表面性状は良好に維持しながら、ロールコストを抑制して経済的に、高速圧延とさらに高圧下率圧延が可能であり、好ましい。
【００２８】
（iii ）：超硬合金複合スリーブロールに圧延油を供給せず、冷却水を供給するだけで、従来より高速圧延および高圧下率圧延が可能であるので、圧延油コストを削減でき、好ましい。
また、超硬合金複合スリーブロールを組み込むスタンド数を増加するほど高速圧延および高圧下率圧延が可能である。
【００２９】
また、超硬合金複合スリーブロールには、接合面でもその他の位置でもロールの亀裂や折損が全く発生していなかった。そして、超硬合金複合スリーブロールを用いた発明例A1〜A4、B1〜B4においては、いずれのスタンドでもチャタリングは発生しなかった。
高速度鋼製ロールを使用した従来の冷間タンデム圧延では、経験的に、圧下率を上げると、F4, F5といった後段スタンドでチャタリングが発生しやすくなることが知られているが、本発明例のように、F4, F5に超硬合金複合スリーブロールを組み込んだA2, A3, B2, B3の例でチャタリングが発生しなかったことからして、本発明では、圧下率を上げてもチャタリングが発生しにくいことがわかる。あるいはまた、考えを変え、A1, A4, B1, B4のようにF4, F5以外に超硬合金複合スリーブロールを組み込まないで、他のスタンドに組み込んだとしても、該スタンドの圧下率を上げられる分、F4, F5スタンドの圧下率を軽減できるから、チャタリングを防止できるという方法も成立する。
【００３０】
以上の説明では、４段式圧延機のワークロールに超硬合金複合スリーブロールを用いるとして説明しているが、本発明の冷間圧延方法においては、４段式圧延機に限定されることはなく、ワークロール、中間ロールおよびバックアップロールとを備えた６段式圧延機におけるワークロールとして超硬合金複合スリーブロールを用いることもできる。
【００３１】
また、以上述べた表１、表２の圧延は一種の性能テストであり、焼付限界を見極めるためのものであって、実際にはこれら条件で焼付の発生したよりも少しだけ緩い条件で、例えば圧延速度を50mpm だけ遅くするとか、焼付の発生したスタンドの圧下率を１％だけ軽減する、などして操業すればよい。
【００３２】
【実施例】
〔実施例１〕
図２に示す５スタンドの冷間タンデム圧延機において、超硬合金複合スリーブロールをワークロールとして用い、板厚3.5mm の低炭素熱延鋼帯に５スタンドで圧延を施し、出側板厚を0.6 mm（圧下率82.9％）とし、圧延速度を徐々に増大させて、耐焼付限界圧延速度を調査した。
【００３３】
その際、超硬合金複合スリーブロールを複数のスタンドのうち、第４および第５スタンドの２スタンドに組み込み、第４および第５スタンドでは、ワークロールに圧延油を供給せず、冷却水を供給し、かつその他のスタンドには、高速度鋼製のワークロールを組み込み、ワークロールに冷却水と圧延油を供給して発明例とした。
【００３４】
なお、超硬合金複合スリーブロールは、WCにCoを10mass％添加した混合粉末を原料として、前述した方法により、外径 650mmφ、厚さ 50mmt×幅500mmLの中空成形体部材を４個作成し、予め一体化してスリーブ12となし、図１に示すように、スリーブ12を鋼製軸部材13に嵌合して製造した。
一方、従来例として、高速度鋼製のワークロールを全スタンドに組み込んで、各ワークロールに冷却水と圧延油を供給し、その他の条件は発明例と同じとして圧延した。
【００３５】
この結果、発明例では圧延速度2000mpm で焼付は発生せず、従来例では圧延速度1000mpm で第5 スタンドのワークロールに焼付が発生した。
このため、発明例においては、従来例に比し圧延能率を２倍にすることができた。
また、上記発明例と同じとしたワークロール条件において、圧延速度を1000mpm としたまま、圧下率を増大していったところ、圧延機の限界厚みである出側板厚0.4mm （圧下率88.6％）でもいずれのスタンドのワークロールにも焼付が発生しなかった。なお、発明例では、いずれのスタンドでもチャタリングは発生しなかった。
【００３６】
なお、本発明は、低炭素鋼やSUS430フェライト系ステンレス鋼など、鋼の圧延にのみ限定して適用されるものはなく、広く金属帯の圧延全般に適用しうるものであることはいうまでもない。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、冷間タンデム圧延機において、超硬合金複合スリーブロールの経済的な適用が可能となるため、ロールコストを抑制して、ワークロールと金属帯間の焼付を防止でき、高速圧延および高圧下率圧延が可能になる。
【００３８】
このため、圧延能率が著しく向上し、経済的に金属帯を製造できるという産業上有益な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１（ａ）、図１（ｂ）は本発明に用いる複合スリーブロールの製造方法を説明する中空成形体部材の斜視図およびロールの断面図である。
【図２】  図２は本発明を適用した冷間タンデム圧延機のスタンドの配置図である。
【符号の説明】
11  中空成形体部材
12  一体のスリーブ
13  軸部材
14  側端リング
１  金属帯
２  ワークロール
３  バックアップロール
４  ノズル
【図１】
0003644367.tif 000004
【図２】
0003644367.tif 000005