(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロール胴部が鋼製であって、被圧延材と接触するロール胴中央部の硬さがＨＲＣ：６３〜７３、その両側のロール胴端部の硬さがＨＲＣ：５３〜５８でかつ前記ロール胴中央部と前記ロール胴端部との硬さの差がＨＲＣにして５を超え、２０未満であることを特徴とする金属箔圧延用ワークロール。
【請求項２】
前記ロール胴中央部と前記ロール胴端部との硬さの差がＨＲＣにして１０〜１５であることを特徴とする請求項１に記載の金属箔圧延用ワークロール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属箔の冷間圧延に用いる金属箔圧延用ワークロールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧延機により被圧延材を圧延する際、ワークロールには, ロール扁平とロール軸芯撓みによる弾性変形が生じる。図６は、ワークロール10の弾性変形を説明するための模式図であって、図６中符号Ｗは被圧延材（金属箔）の板幅であり、1a' は冷間圧延時のロール軸芯位置、1b' は冷間圧延時のロール胴部表面形状である。1aは冷間圧延前のロール軸芯、1bはロール扁平変形がない場合の冷間圧延時のロール胴部表面形状である。圧延機に対し被圧延材搬送方向入側と出側に図示しないリール（巻取巻戻装置）を配し、いずれかのリールから被圧延材を巻き出し、他のリールにて巻取りつつ該圧延機にて被圧延材略全長を一方向に圧延後、巻き取り側のリールと巻き出し側のリールとを勝手逆にして逆方向に被圧延材略全長を圧延する動作を繰り返す圧延のことをリバース圧延と称し、図５に示すゼンジミア圧延機はリバース圧延するタイプのものであるが、ここでいう圧延機は、図示しないが、１枚の金属箔を複数のタンデムに配置した圧延機により同時に圧延するタイプのものも含む。いずれの圧延機の場合でも、金属箔の冷間圧延により所望する最終仕上厚まで圧延するには、複数回（パス）の圧延を経る。
【０００３】
金属箔の冷間圧延では、板厚が薄くなると、図７に示すようにロール胴端部でワークロール１同士が接触（以下、ロールキスという）する場合がある。特に、ステンレス箔の冷間圧延のように、被圧延材Ｓの変形抵抗が大きい場合、上述したワークロール１の弾性変形が増大するため、最終パス以前のパスから、すなわち被圧延材Ｓの板厚が最終仕上厚よりもまだ金属箔が厚い段階からロール胴端部の一部でロールキスが生じることがある。
【０００４】
なお、図７で、1Cはロール胴端部のロールキスが生じた部分である。
このようなロールキスが生じた状態で金属箔の冷間圧延を行うと、圧延距離がまだ短いうちにロールキスが生じた部分1Cからクラックが発生し、このような状態で圧延を継続した場合、スポーリングやロール折損などが発生する不都合が生じ、その際、板破断トラブルが発生するという問題がある。
【０００５】
ここで、ロールキスが生じたロール胴端部でクラックが発生する原因としては、被圧延材Ｓと接触するロール胴中央部より高温となること、また被圧延材Ｓと接触するロール胴中央部よりせん断力が大きく働くようになることが考えられる。ロール胴中央部は被圧延材Ｓと接触するので被圧延材Ｓにより冷却される一方、ロール胴端部は被圧延材Ｓと接触することがないため、ロールキスによって生じた摩擦発熱が蓄積されることが高温となる理由である。また、上下のワークロール10同士に直径差がある場合には、ロールキスが生じた部分1Cにせん断力がより大きく作用し、この部分からクラックがより発生しやすくなる。
【０００６】
そこで、例えば、図８に示すようなロールキスを防止することを目的とした金属箔用ワークロール10が特開平10-156405 号公報に開示されている。
特開平10−156405号公報に開示の技術によれば、ロール胴中央部２とロール胴端部３との間に段差を設けたワークロール10を用いて圧延することで、圧延中のロールキスを防止するようにしている。しかしながら、板幅端から段差部すなわち直径が小さくなり始めるロール胴端部３までの距離、すなわち図８中の余裕代Ｅを十分大きくしないと、被圧延材Ｓの板幅変動や被圧延材Ｓの蛇行によって、金属箔の冷間圧延時、被圧延材Ｓが破断してしまうトラブルが多いという問題があった。また、ワークロール10では、余裕代Ｅを十分大きくした場合、ロールキスを防止する効果が不十分となり、ロールキスが生じた部分1Cからクラックが発生してしまう不都合があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術の問題点を解消することを目的とし、ロールキスが生じる状況下で金属箔の冷間圧延を行った場合でも、ロール胴端部でクラックを発生させずに長い距離圧延することができ、また、被圧延材の幅変動や被圧延材の蛇行があっても、安定して金属箔の冷間圧延を行うことができる金属箔圧延用ワークロール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】
本発明は、ロール胴中央部とロール胴端部との間に段差を設けず、ロール胴中央部とロール胴端部とで硬さの差を持たせることにより上記課題を解決できるとの知見に基づいて完成されたものである。
本発明は、以下の通りである。
１．  ロール胴部が鋼製であって、被圧延材と接触するロール胴中央部の硬さがＨＲＣ：６３〜７３、その両側のロール胴端部の硬さがＨＲＣ：５３〜５８で、かつ前記ロール胴中央部と前記ロール胴端部との硬さの差がＨＲＣにして５を超え、２０未満であることを特徴とする金属箔圧延用ワークロール。
２．  前記ロール胴中央部と前記ロール胴端部との硬さの差がＨＲＣにして１０〜１５であることを特徴とする上記１．に記載の金属箔圧延用ワークロール。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明に係る金属箔圧延用ワークロールについて、図１（ａ）、図１（ｂ）を用いて説明する。
図１（ａ）は、本発明に係る金属箔圧延用ワークロール１（以下単に、ワークロール１ともいう）のロール胴部の模式図であり、図中、符号Ｄはロール胴部長さであり、Ａはロール胴中央部の長さ、Ｂ、Ｃは、図で左右のロール胴端部の長さである。また、図１（ｂ）はそのワークロール１を用い、板幅Ｗの被圧延材Ｓを圧延した場合のロールキス状態の模式図である。
【００１０】
本発明に係るワークロール１には、ロール胴中央部２とロール胴端部３との間に段差を設けていない。ロール胴中央部２は、被圧延材Ｓと接触する部分で、その両側のロール胴端部３では、金属箔の冷間圧延時、一部または全部が互いに接触、すなわちロールキスする場合がある。ワークロール１のロール胴部は鋼製であって、例えば、冷間ダイス鋼、高速度鋼等とすることができる。
【００１１】
本発明に係るワークロール１は、被圧延材と接触するロール胴中央部の硬さがＨＲＣ：６３〜７３、その両側のロール胴端部の硬さがＨＲＣ：５３〜５８である。ここで、ＨＲＣはJIS Z2245 の規定による。
本発明に係るワークロール１において、ロール胴中央部の硬さをＨＲＣ：６３〜７３と限定する理由は、ロール胴中央部の硬さがＨＲＣ：６３未満の場合、ロール摩耗が早く、被圧延材の表面品質が悪化する不都合が生じ、ロール胴中央部の硬さがＨＲＣ：７３を超えた場合、ロールキスを生じなくても、クラックが発生しやすい等の耐事故性が劣る不都合が生じる。このため、本発明では、ロール胴中央部の硬さをＨＲＣ：６３〜７３と限定した。
【００１２】
また、本発明に係るワークロール１では、両側のロール胴端部３の硬さをロール胴中央部２の硬さよりも低くしてある。このようにする理由は、ワークロール１の胴部の硬さを低くすることにより、靭性が高くなり、耐クラック性を向上することができるからである。例えば、図２は、鋼種が高速度鋼である供試材の硬さと吸収エネルギーとの関係を示すグラフである。この結果からワークロール１の胴部を高速度鋼製とした場合、硬さを低くすることにより靭性（シャルピー吸収エネルギー）が高くなり、耐クラック性が向上することがわかる。
【００１３】
また、ワークロール１の胴部を高速度鋼製とした場合、両側のロール胴端部３の硬さをＨＲＣ：５３未満としても、耐クラック性の向上効果が飽和するので、両側のロール胴端部の硬さをＨＲＣ：５３以上とし、また、両側のロール胴端部３の硬さをＨＲＣ：５８超えとした場合、耐クラック性が不十分となるので、両側のロール胴端部３の硬さをＨＲＣ：５８以下とする。
【００１４】
またさらに、本発明に係るワークロール１において、ロール胴中央部２とロール胴端部３との硬さの差がＨＲＣにして５を超え、２０未満と限定する理由は、次のとおりである。
ロール胴中央部２とロール胴端部３との硬さの差がＨＲＣにして５以下とした場合、金属箔の冷間圧延時、ロール胴部にＨＲＣにして５以下の差しかない従来のワークロールに比して、ロールキスが生じた部分1Cでクラックが発生するまでの圧延距離に差が認められず、一方、ロール胴端部とロール胴中央部との硬さの差がＨＲＣにして２０を超えた場合、金属箔の冷間圧延時、形状不良が発生しやすいという不都合が生じ、また、ワークロール１の製造時、熱処理による硬さ調質により、ロールの金属組織が熱歪みを起こし、ワークロール１が折損する確率が高くなる不都合が生ずる。このため、本発明では、ロール胴中央部２とロール胴端部３との硬さの差がＨＲＣにして５を超え、２０未満と限定した。
【００１５】
また、本発明に係るワークロール１は、圧延する被圧延材の板幅Ｗが一定でない場合、ロール胴中央部の長さＡを最も圧延頻度の多い被圧延材の板幅ＷA と同じになるように製造するようにしてもよいし、あるいは最も広い被圧延材の板幅ＷA と同じになるようにしてもよい。。
このようなワークロール１を用い、金属箔の冷間圧延を行うようにすれば、板幅ＷA より広い板幅ＷB の被圧延材を圧延したときや、板幅ＷA の被圧延材を圧延する際、板幅変動や蛇行などが発生したときなど、ロール胴中央部２の外側に出た被圧延材Ｓの板幅端部がロール胴端部３と接触するようになったとしても、ロール胴中央部２とロール胴端部３との間に段差がないので、板破断トラブルが防止できる。
【００１６】
【実施例】
直径が４０mm、ロール胴長Ｄが１３００mmの鋼製のワークロールを複数対製造し、１対ずつ図５に示すゼンジミア圧延機のハウジング100 に組み込み、厚さが０．０３０mmのステンレス箔の冷間圧延を行った。
その際、ワークロールは高速度鋼製とし、ロール胴部を５５０℃で焼き戻しし（図３で焼戻し温度を決めた）、ロール胴部の硬さがロール胴長方向に亘ってＨＲＣ：６８で一様であるワークロールを９対製造し、内２対以外について、図３に基づいてロール胴端部のみさらに５５０℃を超える異なる温度で焼き戻しし、ロール胴中央部とロール胴端部との硬さの差が図４に示すようにＨＲＣにして５〜２０の範囲内である７対のワークロールを得た。ここで、高速度鋼製のワークロールの場合、ロール胴端部とロール胴中央部との硬さの差がＨＲＣにして２０を超えるものは、高温焼戻し時にロールの金属組織が熱歪みを起こし、ワークロールが折損する確率が高くなるため、製造が困難である。
【００１７】
なお、ロール胴中央部の長さＡを最も圧延頻度の多い被圧延材の板幅ＷA と接触するように９００mmとし、ロール胴端部の長さＢ、Ｃはそれぞれ２００mmとした。
また、ロール胴部を５５０℃で焼き戻しし、ロール胴部の硬さがロール胴長方向に亘ってＨＲＣ：６８で一様である先述の内２対のワークロールのうちの１対は、ロール胴長方向に直径差がなく、かつロール胴の硬さがＨＲＣ：６８である従来例のワークロールとした。
【００１８】
これらのワークロールを用い、ステンレス箔の冷間圧延を行った結果は、図４に示すとおりである。但し、板厚が０．１００mm以下の圧延パスに適用して比較した。横軸に示す硬さの差は上ロールでの硬さの差と下ロールでの硬さの差を足して２で割った平均である。また、圧延の際、被圧延材の板幅変動と被圧延材の蛇行は合計で±１mm以下であった。
【００１９】
本発明の範囲内であるワークロールを用いた場合、従来例の場合およびロール胴中央部とロール胴端部との硬さの差がＨＲＣにして５である１対のワークロールを用いた場合より、クラックが発生するまでの圧延距離を長くすることができていることがわかる。
また、ステンレス箔の冷間圧延を行う場合、ロール胴端部とロール胴中央部との硬さの差がＨＲＣにして１０〜１５であるワークロールとするのが、製品エッジ部に光沢ムラを発生することなく、クラックが発生するまでの圧延距離を顕著に増大することができるので好ましい。
【００２０】
なお、残る１対のワークロールは、余裕代Ｅが最も圧延頻度の多い被圧延材の板幅９００mmに対して片側あたり１０mmとなるように、ロール胴中央部の長さＡは９２０mmとし、ロール胴端部の長さＢ、Ｃはそれぞれ１９０mmとし、ロール胴端部の直径をロール胴中央部の直径より０．１９mm小さく研削し、比較例のワークロール10（図８参照）とした。比較例のワークロール10を用いた場合、圧延距離が約７０kmを超えたときに、ロールキスが生じた部分にクラックが発生し、さらに圧延を継続した結果、クラックに起因したスポーリングと被圧延材の破断が発生した。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、ロールキス状況下で使用した場合でも、ロールキスが生じるロール胴端部でクラックを発生させずに長い距離圧延することができる。また、本発明によれば、被圧延材の板幅変動や被圧延材の蛇行などがあった場合でも、被圧延材の破断を防止することができる。
【００２２】
この結果、ワークロールのロール原単位を向上することができ、金属箔の冷間圧延を安定して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は、本発明に係るワークロールのロール胴部の模式図であり、図１（ｂ）はそのワークロールを用いた場合のロールキス状態の模式図である。
【図２】図２は、鋼製ワークロール材料の供試材の硬さと吸収エネルギーとの関係を示す一例のグラフである。
【図３】図３は、鋼製ワークロールの焼戻し温度と硬度との関係を示す一例のグラフである。
【図４】図４は、本発明を適用した場合の効果を示す一例のグラフである。
【図５】図５は、本発明を適用した圧延機のロール配置図である。
【図６】図６は、ワークロールの弾性変形を説明するための模式図である。
【図７】図７は、圧延時のロールキスを説明するための模式図である。
【図８】図８は、従来の金属箔圧延用ワークロールのロール胴部形状を示す模式図である。
【符号の説明】
Ｓ  被圧延材
１、10  ワークロール
２  ロール胴中央部
３  ロール胴端部
Ａ  ロール胴中央部の長さ
Ｂ、Ｃ    ロール胴端部の長さ
Ｄ  ロール胴部長さ
Ｗ  板幅
100   ゼンジミア圧延機のハウジング
1a、1a'   ロール軸芯
1b、1b' ロール胴部表面
1C  ロールキスが生じた部分
Ｅ  余裕代
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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