(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａｌを８．３質量％以上９．５質量％以下、Ｚｎを０．５質量％以上１．５質量％以下含有するＭｇ−Ａｌ系合金に圧延を施す圧延ロールと、この圧延によって得られた圧延板を渦巻き状に巻き取るリールとを具えるマグネシウム合金コイル材の製造装置であって、
前記圧延ロールから前記リールまでの間に配置され、上側ピンチロールと下側ピンチロールで前記圧延板を挟む少なくとも一対の保温用のピンチロールと、
前記ピンチロールのうち、少なくとも前記圧延ロールに最も近い位置に配置された直近の上側ピンチロールの表面に付着した圧延屑を除去するロール側除去部材とを具えるマグネシウム合金コイル材の製造装置。
【請求項２】
更に、前記圧延ロールから前記直近の上側ピンチロールまでの間に配置され、この間に存在する圧延板の上面及び下面の少なくとも一方に付着した圧延屑を除去する板側除去部材を具える請求項１に記載のマグネシウム合金コイル材の製造装置。
【請求項３】
更に、前記圧延板の巻き取り角度を変化するためのデフレクタロール、及び前記圧延板に加わる張力分布を測定するテンションメータロールの少なくとも一方を備える請求項１又は請求項２に記載のマグネシウム合金コイル材の製造装置。
【請求項４】
前記ロール側除去部材は、少なくとも前記直近の上側ピンチロールに接触する箇所がフェルトによって構成されている請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のマグネシウム合金コイル材の製造装置。
【請求項５】
前記板側除去部材は、少なくとも前記圧延板に接触する箇所がフェルトによって構成されている請求項２に記載のマグネシウム合金コイル材の製造装置。
【請求項６】
前記除去部材は、板状スクレイパ又はワイピングロールを具える請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のマグネシウム合金コイル材の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、長尺な圧延板を渦巻き状に巻き取った金属コイル材を製造する金属コイル材の製造装置に関するものである。特に、表面性状に優れる金属コイル材を製造可能な金属コイル材の製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
長尺な圧延板を渦巻き状に巻き取った金属コイル材は、例えば、プレス加工などの種々の塑性加工が施されてなる塑性加工部材の素材として利用されている。このような金属コイル材として、例えば、ステンレス鋼を含む鋼や、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金などからなるものが挙げられる。冷間加工が可能なこれらの金属では、冷間圧延を行う場合、潤滑性を高めるために潤滑剤(圧延油)を大量に使用し、圧延後、余剰分を除去することが行われている(例えば、特許文献1参照)。
【０００３】
一方、特許文献2は、ASTM規格におけるAZ91合金からなる素材に特定の温度制御を行って圧延を施すことで、プレス加工性に優れるマグネシウム合金コイル材が得られることを開示している。マグネシウム合金の結晶構造は、稠密六方であることから、室温といった低温でのすべり面が底面のみである。そのため、マグネシウム合金に圧延やプレス加工などの種々の塑性加工を行う場合、一般に200℃以上の温度に加熱した状態(代表的には温間)で行う。特に、Alの含有量が多い合金種(例えば、ASTM規格におけるAZ91合金)は、Alの含有量が少ない合金種(例えば、ASTM規格におけるAZ31合金やAZ61合金)に比較して塑性加工性に劣り、圧延やプレス加工などの塑性加工を行うにあたり、素材を加熱する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2000-263123号公報
【特許文献２】特開2011-131274号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
プレス加工などの塑性加工を施して塑性加工部材を製造する場合、素材として、連続した長尺な板や、更に広幅である長尺な板を利用すると、所定の長さに切断したシート板を利用する場合と比較して、歩留まりを改善でき、生産性を高められると期待される。従って、長尺な圧延板や更には広幅な圧延板を巻き取った金属コイル材は、塑性加工部材を量産する場合に好適な素材といえる。
【０００６】
上記塑性加工部材の素材に圧延板を利用するにあたり、表面性状に優れる金属コイル材を製造可能な装置が望まれている。
【０００７】
例えば、マグネシウム合金コイル材では、特許文献2に記載されるように、圧延板に研磨を施すことで、金属光沢を有するなど、表面性状に優れるものが得られる。また、金属光沢を出す程度の研磨量は圧延板の表裏の合計でせいぜい100μm程度であり、材料歩留の観点から、大抵は30μm以下である。このような研磨量が少ない軽い研磨であることから、この研磨量を見込んだ厚さの圧延板を製造する。
【０００８】
しかし、圧延時に大きな疵(凹み)が生じた場合、特に深い疵が生じた場合、このような疵を無くすためには、研磨量を多くする必要がある。すると、材料の廃棄量が増加する上に、研磨時間が長くなるなどして、生産性の低下を招く。また、疵の箇所のみに研磨を施すと、コイル材を構成する圧延板の長手方向や幅方向における厚さがばらつくため、コイル材を構成する圧延板の全長及び全幅に亘って研磨量が多い研磨を施す必要がある。すると、疵がない健常な箇所も多量に研磨することになり、歩留まりが悪く、生産性の低下を招く。更に、研磨によって除去が困難な疵が存在する場合には、上記疵の箇所を切断除去するしかなく、長尺な金属コイル材が得られない。
【０００９】
本発明者らが調べたところ、大きな疵が生じる原因の一つとして、後述するように圧延板本体から脱落した屑(以下、圧延屑と呼ぶ)が起因している、と知見を得た。特に、マグネシウム合金などの温間圧延が望まれる金属では、鋼などの冷間圧延が可能な金属に冷間圧延を施した場合に比較して、後述するように圧延屑が生じ易く、温間圧延後に大きな疵が生じ易い、との知見を得た。
【００１０】
冷間圧延が可能な金属では、上述のように、大量の圧延油を使用することで、圧延屑を流し落とすことができる。そのため、従来、大きな疵の発生をほとんど無視できるレベルにすることができる。しかし、大量の圧延油の使用だけでは、表面性状の向上に限界がある。また、温間圧延では、大量に潤滑剤を用いると、潤滑剤によって素材が冷却されて圧延性を低下させることなどから、大量の潤滑剤によって圧延屑を流し落とすことは実質的にできない。
【００１１】
従って、圧延油の使用量の多寡によらず、圧延後、研磨量が少ない軽い研磨によって除去可能な程度の疵しかないこと、好ましくは疵が全く無く、表面性状に優れる金属コイル材を製造可能な製造装置の開発が望まれる。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、表面性状に優れる金属コイル材を製造可能な金属コイル材の製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
例えば、マグネシウム合金、特に、Alを7.2質量％超含有し、Alの含有量が多いマグネシウム合金では、温間圧延時、圧延板の縁部が中央部に比較して冷え易いことから割れ易い(特許文献2参照)。この縁部の割れによって圧延屑が生じ易い。特許文献2に記載されるように、特定の温度調整を行うことで、上述の縁部の割れをある程度低減できるものの、圧延屑が生じ得る。そして、この圧延屑が、圧延板の表面に付着していることがある。ここで、マグネシウム合金などの温間圧延を施す金属でも、潤滑剤を利用することで圧延性を高められる(特許文献2参照)。そこで、このような金属に温間圧延を施すにあたり、素材の温度を低下させない程度の量(冷間圧延を行う金属に比較して少量)の潤滑剤を利用することがある。この場合、圧延板に潤滑剤が残存することで、上記圧延屑が付着し易く、かつ圧延板表面から脱落し難くなっている、と考えられる。
【００１４】
一方、圧延ロールによって圧延を施した板材をリールによって巻き取ってコイル材を製造する場合に、上記圧延板に種々の作用を施すロール(以下、作業ロールと呼ぶ)を圧延ロールよりもリール側寄りに配置することがある。作業ロールは、圧延ロールを経た板材(圧延板)に接触させて利用される(詳細は後述する)。本発明者らが調べた結果、上述の圧延屑が付着している圧延板にこれらの作業ロールが接触することで、上記作業ロールに圧延屑が付着し、更に、圧延屑が付着した作業ロールが、圧延ロールを経た圧延板に次々に接触して圧延屑を押し付けることで、圧延屑に応じた圧痕が圧延板に生じ得る、との知見を得た。この圧痕は、作業ロールに付着した圧延屑が自然に脱落するまで繰り返される。そのため、作業ロールの周長に応じたピッチで、圧痕が継続的に形成される。その結果、巻き取られた金属コイル材の全長に亘って、断続的に、又は連続的に圧痕が存在するコイル材が製造され得る、との知見を得た。
【００１５】
上記知見に基づき、本発明の金属コイル材の製造装置では、表面性状に優れる金属コイル材を製造するにあたり、作業ロールに付着した圧延屑を除去する部材を具えることを提案する。
【００１６】
本発明の金属コイル材の製造装置は、金属に圧延を施す圧延ロールと、この圧延によって得られた圧延板を渦巻き状に巻き取るリールとを具えて、金属コイル材を製造する装置にかかるものである。本発明の金属コイル材の製造装置は、上記圧延ロールから上記リールまでの間に配置され、上記圧延ロールを通過した圧延板に接触して上記圧延板に所定の作用を施す少なくとも一つの作業ロールと、上記作業ロールのうち、上記圧延ロールに最も近い位置に配置された直近作業ロールの表面に付着した圧延屑を除去するロール側除去部材とを具える。
【００１７】
本発明の金属コイル材の製造装置は、圧延屑が生じ、更に、この圧延屑が圧延ロールの近くに配置された直近作業ロールの表面に付着した場合でも、ロール側除去部材によって直近作業ロールから圧延屑を除去するため、直近作業ロールによって圧延屑を圧延板に押し付けて大きな圧痕が生じることを効果的に低減できる。従って、本発明の金属コイル材の製造装置は、圧延油の使用量の多寡によらず、上述のように大きな疵(圧痕)がなく、表面性状に優れる金属コイル材(例えば、マグネシウム合金コイル材)を製造できる。ロール側除去部材は、代表的には、圧延屑を絡め取ったり、堰き止めたりして直近作業ロールから圧延屑を除去する。絡め取ったり堰き止めたりした圧延屑は、ある程度溜まったら適宜取り除く(捨てる)とよい。
【００１８】
また、本発明の金属コイル材の製造装置によって得られた金属コイル材は、大きな疵(圧痕)が少なく、疵があっても、小さなものであり、軽い研磨によって十分に除去可能である。従って、この金属コイル材は、疵の箇所を切断除去する必要がなく、十分に長い圧延板とすることができる上に、切断による材料の廃棄量や研磨量も低減できる。これらの点から、本発明の金属コイル材の製造装置は、表面性状に優れ、長尺な金属コイル材を生産性よく製造できる。また、この金属コイル材に金属光沢を出す程度の軽い研磨を施すことで、表面性状により優れる金属コイル材を製造できる。
【００１９】
本発明の金属コイル材の製造装置によって得られた金属コイル材は、上述のように表面性状に優れる上に、長尺であり、生産性にも優れる。このような金属コイル材は、塑性加工(2次加工)、例えば、プレス加工などが施される塑性加工部材の素材に好適に利用できる。また、この金属コイル材は、長尺な板材(圧延板)から構成されることから、上記塑性加工部材の量産に寄与することができると期待される。更に、得られた塑性加工部材も表面性状に優れると期待される。
【００２０】
本発明の一形態として、更に、上記圧延ロールから上記直近作業ロールまでの間に配置され、この間に存在する圧延板の上面及び下面の少なくとも一方に付着した圧延屑を除去する板側除去部材を具える形態が挙げられる。
【００２１】
上記形態は、圧延板の走行によって圧延板に付着した圧延屑が直近作業ロールに搬送される前に、板側除去部材によって上記圧延屑を除去する。従って、上記形態は、直近作業ロールに付着する圧延屑自体を低減できるため、圧延屑による圧痕の発生を効果的に低減でき、表面性状により優れる金属コイル材を製造できる。
【００２２】
本発明の一形態として、上記直近作業ロールが、上記圧延板に加わる張力を調整するピンチロール、上記圧延板の巻き取り角度を調整するデフレクタロール、及び上記圧延板に加わる張力分布を測定するテンションメータロールのいずれか一つである形態が挙げられる。
【００２３】
圧延ロールから巻き取り用のリールまでの間に配置する作業ロールは、種々のものがあり得る。また、作業ロールの配置順序や利用個数なども適宜選択し得る。金属コイル材の製造にあたり、例えば、上記ピンチロールを具えると、走行する圧延板に加わる張力を調整できるため、圧延板に過度の張力が加わることを抑制できる。マグネシウム合金コイル材の製造にあたり、デフレクタロールを具えると、圧延板を渦巻き状に多層に巻き取るにあたり、リールに巻き取った厚さに応じて、圧延板におけるリールへの巻き取り角度を調整できる。そのため、巻き取り前の圧延板に過度な曲げなどが加わることを抑制できる。マグネシウム合金コイル材の製造にあたり、テンションメータロールを具えると、圧延板の平坦度の異常(平坦度のばらつき)に伴う張力の板幅方向の分布を確実に把握できる。測定した分布に基づき、ロールベンダーなどの機構を用いて、圧延時に圧延板の平坦度を調整でき、平坦度の優れたコイル材が得られる。直近作業ロールが上記のいずれの場合であっても、上記形態は、割れや変形などが少なく、表面性状に優れる金属コイル材を製造できる。
【００２４】
本発明の一形態として、上記ロール側除去部材は、少なくとも上記直近作業ロールに接触する箇所がフェルトによって構成された形態が挙げられる。
【００２５】
上記形態は、直近作業ロールに直接接触する箇所がフェルトといった柔らかい材質からなることで、圧延屑を十分に絡め取れる上に、上記ロール側除去部材によって直近作業ロールに疵を実質的に付けることがなく、圧延屑を除去できる。
【００２６】
本発明の一形態として、上記板側除去部材は、少なくとも上記圧延板に接触する箇所がフェルトによって構成された形態が挙げられる。
【００２７】
上記形態は、板側除去部材において圧延板に直接接触する箇所の材質をフェルトといった柔らかい材質とすることで、板側除去部材自体によって圧延板を実質的に疵付けることがない。かつ、上記形態は、絡め取った圧延屑を圧延板に押し付けて疵を付けることもなく、圧延屑を除去できる。
【００２８】
本発明の一形態として、上記除去部材は、板状スクレイパ又はワイピングロールを具える形態が挙げられる。
【００２９】
特許文献1に記載されるように、板状スクレイパやワイピングロールは、圧延油の除去に利用されており、圧延屑の除去にも利用できると期待される。特に、樹脂といったフェルトよりも硬い材質からなる板状スクレイパやワイピングロールを用いると、圧延屑を堰き止め易いと期待される。なお、硬い材質からなる板状スクレイパによって圧延板に疵がつく恐れがあるが、この疵は軽い研磨によって十分に除去可能な程度の浅いものである。
【００３０】
本発明の一形態として、上記金属がマグネシウム合金である形態が挙げられる。
【００３１】
上述のようにマグネシウム合金は、温間圧延時に圧延屑が生じ得ることから、上記形態は、圧延屑を効果的に除去できるため、表面性状に優れるマグネシウム合金コイル材を製造できる。
【００３２】
本発明の一形態として、上記金属がマグネシウム合金であり、上記マグネシウム合金がAlを7.2質量％超含有する形態が挙げられる。
【００３３】
Alの含有量が7.2質量％超であるマグネシウム合金(以下、高Alマグネシウム合金と呼ぶ)は、圧延屑がより生じ易いことから、上記形態は、表面性状に優れるマグネシウム合金コイル材を良好に製造できる。また、高Alマグネシウム合金は、機械的特性(特に強度)や耐食性に優れる。従って、上記形態は、表面性状に優れる上に、強度や耐食性にも優れるマグネシウム合金コイル材を生産性よく製造できる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明の金属コイル材の製造装置は、表面性状に優れる金属コイル材を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】実施形態1に係る金属コイル材の製造装置の概略構成図である。
【図２】(A)は、実施形態2に係る金属コイル材の製造装置の概略構成図、(B)は、この製造装置に具える板側除去部材を圧延板に配置した状態を説明する概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、図面を参照して、本発明の具体的な形態を説明する。図中の同一符号は、同一名称物を示す。
【００３７】
[実施形態1]
図1を参照して、実施形態1に係る金属コイル材の製造装置100Aを説明する。製造装置100Aは、金属からなる素材板1bに圧延ロール10u,10dによって圧延を施し、得られた圧延板1をリール17によって渦巻き状に巻き取って金属コイル材を製造する装置である。実施形態1の製造装置100Aでは、圧延ロール10u,10dの直近に配置された作業ロール(ここではピンチロール13)の表面に付着した圧延屑を除去するためのロール側除去部材20を具えることを最大の特徴とする。以下、製造装置100Aを詳しく説明する。
【００３８】
(製造装置)
製造装置100Aは、素材板1bに圧延を施す圧延ロール10u,10dを具える圧延機10と、圧延が施された圧延板1を巻き取るリール17と、圧延機10からリール17までの間に配置されて、圧延板1に接触して所定の作用を圧延板1に施す作業ロール(図1ではピンチロール13、デフレクタロール15)と、ロール側除去部材20とを具える。この製造装置100Aは、素材コイル材(素材板1bを巻き取ったもの)を巻き戻して、長尺な素材板1bを走行させ、圧延機10を経て素材板1bに圧延を施して長尺な圧延板1を製造し、最終的に圧延板1を巻き取って、コイル材を製造する。ロール側除去部材20は、作業ロールの表面に摺接するように配置されて、作業ロールの表面に付着した圧延屑を絡め取ったり、堰き止めたりすることで、上記表面から圧延屑を除去する。
【００３９】
＜圧延機＞
圧延機10は、所望の金属を圧延可能な適宜なものを利用できる。図1に示す圧延機10は、対向配置された一対の圧延ロール10u,10dを具える例を示すが、複数組の圧延ロール対を具えて、多段圧延が可能な構成とすることができる。また、温間圧延を行う場合には、圧延ロール10u,10dは、加熱可能な構成とすることができる。この場合、素材板1bの温度が十分に高い状態で素材板1bに温間圧延を施すことができる。その結果、圧延時に割れの発生を低減し、圧延屑の発生量を低減でき、表面性状に優れる金属コイル材を製造し易い。圧延ロール10u,10dは、ロール駆動部(図示せず)により動力の付与及び動作の制御がなされる。ロール駆動部は、モータといった動力源と、回転動作のON/OFFや回転数(回転速度)、圧延ロール10u,10d間のギャップ距離などを制御するロール制御部とを具えるものが挙げられる。
【００４０】
＜リール＞
繰出し用のリール(図示せず)や巻き取り用のリール17はいずれも、圧延板が巻き付けられる巻胴と、巻胴の表面よりも突出する鍔部とを具える。これらのリールは、リール駆動部(図示せず)により動力の付与及び動作の制御がなされる。リール駆動部は、モータといった動力源と、回転動作のON/OFFや回転数(回転速度)、回転方向などを制御するリール制御部とを具えるものが挙げられる。繰出し用のリールに素材コイル材を配置して素材板1bを繰り出し、圧延機10を経た圧延板1を巻き取り用のリール17によって巻き取ることで、つまり、二つのリール間に素材板1bを掛け渡し、リールを同方向に回転させることで、素材板1bとそれに続く圧延後の圧延板1とを走行させることができる。複数パスの圧延を行う場合、いわゆるリバース圧延を行うことができる。リバース圧延とは、上述の二つのリールの繰出しと巻き取りとを交互に切り替えて、各リールの回転方向を反転し、両リール間に掛け渡された板の走行方向を反転して、上記板が両リール間を往復走行する途中に圧延を施す手法である。リバース圧延は、圧延方向を反転させることで複数パスの圧延を連続して行え、コイル材の生産性に優れる。
【００４１】
＜作業ロール＞
製造装置100Aにおいて、圧延機10よりも圧延板1の進行方向前方(巻き取り用のリール17側)に配置される作業ロールは、張力調整に利用されるピンチロール13、圧延板の巻き取り角度を変更するデフレクタロール15、圧延板1に加わる張力分布を測定するテンションメータロール(図示せず)などが挙げられる。
【００４２】
ピンチロール13は、温間圧延を行う場合、圧延板の保温(特許文献2参照)にも利用できる。この場合、ヒータなどの加熱手段や、加熱された流体が流通される循環機構などを内蔵して所定の温度に加熱され、この加熱状態のピンチロール13を圧延板1に接触させることで、圧延板1を加熱、又は、圧延板1の温度の低下を抑制すること(圧延板1の温度を維持すること)ができる。このような保温用のピンチロール13を利用すると、例えば、温間での巻き取りが可能であり、巻き取り時の割れの発生などを抑制できる。図1に示す例では、対向配置された一対のピンチロール13u,13dを具えており、圧延板1の上面及び下面がピンチロール13u,13dによって挟まれる。この構成により、ピンチロール13u,13dによって圧延板1を挟持するときの圧力を調整することで、圧延板1に加わる張力も調整できる。また、温間圧延を行う場合、圧延板1の上面及び下面を加熱可能、又は温度低下を抑制可能である。ピンチロール13を用いて、圧延が施された圧延板1の温度をある程度高い温度(例えば、室温超250℃以下程度。好ましくは100℃〜200℃程度)とすると、圧延板1を温間で巻き取れて割れ難く、巻き取り易い。
【００４３】
圧延板1が厚い場合や圧延板1を十分に保温する場合、巻き取りまでの距離が長い場合などでは、圧延板1の進行方向に並ぶように複数の保温用のピンチロール13を配置する形態とすることができる。ピンチロール13による加熱が不要な場合には、ピンチロールを張力調整のみに利用する。加熱及び張力調整が不要な場合、ピンチロール13を取り外す、又は省略できる。
【００４４】
デフレクタロール15は、圧延板1に所定の曲げ(デフレクタロール15の曲げ半径に沿った曲げ)を加えて圧延板1の角度を変更し、リール17によって圧延板1を滑らかに巻き取れるように圧延板1の角度の調整を行う。図1に示す例では、圧延板1の上面に接するようにデフレクタロール15を配置しているが、圧延板1の下面に接するようにデフレクタロール15を配置する形態とすることができる。デフレクタロール15は、リール17の位置や巻き取り時の角度に応じて配置する。巻き取り時の角度の調整が不要な場合、デフレクタロール15を取り外す、又は省略できる。
【００４５】
テンションメータロール(図示せず)は、圧延板1に加わる張力分布の測定に利用される。代表的には、テンションメータロール内部にセンサ(例えば、複数のロードセルなど)を取り付け、圧延板1の張力分布に応じた荷重分布を上記センサによって検出し、この検出信号を用いて張力分布を測定する。測定した張力分布に応じて、ロールベンダーなどによって圧延板1の張力分布を適正化することで、圧延中のコイル材の平坦度を制御できる。張力分布の測定が不要な場合、テンションメータロールは、省略できる。
【００４６】
上述の作業ロールの構成材料は、圧延対象とする所望の金属と反応せず、温間圧延を行う場合には、温間圧延時の熱で変形などし難いものが挙げられる。代表的には、耐熱性に優れる工具鋼などの鋼が挙げられる。
【００４７】
＜ロール側除去部材＞
上述の作業ロールの表面に付着した圧延屑(図示せず)を除去するロール側除去部材20は、作業ロールに摺接するように配置されて圧延屑を除去する堰部21と、堰部21を支持する支持部23とを具える。
【００４８】
堰部21の構成材料は、種々のものが利用できる。特に、作業ロールと接触する箇所の構成材料は、天然繊維や合成繊維からなるフェルトが好ましい。フェルトは、上述の工具鋼などに比較して柔らかいことから、作業ロールに接触しても疵を付け難い、又は実質的に疵を付けないと期待される。また、繊維状であることから圧延屑を絡め取ることで圧延屑を除去できる。また、ある程度、圧延屑を堰き止められることでも圧延屑を除去できると期待される。作業ロールと接触する箇所の構成材料は、フェルト以外の(工業的)不織布、織布などの柔らかいものが挙げられる。また、堰部21の構成材料は、樹脂(例えば、PTFEなどのフッ素樹脂など)が挙げられる。
【００４９】
堰部21の具体的な形態は、例えば、角柱、円柱といった柱状材(柱状ワイパ)が挙げられる(図1では、角柱状ワイパを示す)。柱状ワイパの幅(作業ロールの軸方向に沿った長さ)は、作業ロールの軸方向の長さと同等、又は作業ロールの軸方向の長さよりも大きくすることができる。特に、フェルト製の柱状ワイパは、上述のように圧延屑の除去、疵発生の防止を行える上に、製造し易く好ましい。
【００５０】
又は、堰部21は、板状スクレイパやワイピングロールが挙げられる。特に、板状スクレイパやワイピングロールは、上述の樹脂からなるものであると、上述のフェルトよりも剛性が高いことから、圧延屑を堰き止めることで圧延屑を除去できる。板状スクレイパは、(1)作業ロールとの接触箇所のみ、上述のフェルトで形成して、それ以外の箇所を樹脂製としたもの、(2)ステンレス鋼などの鋼からなる芯材の表面をシリコーン樹脂で覆った複合材からなるもの、(3)シリコーンゴムなどの弾性体で構成されたもの、などとすることができる。勿論、フェルト製の板状スクレイパやワイピングロールとすることができる。なお、ブラシ(特に回転ブラシ)では、硬い毛材や太い毛材が、毛材間に保持された圧延屑を圧延板1に押し付けたり、保持している圧延屑によって圧延板1に疵を付けられる程度に圧延屑を強固に保持したりする恐れがあり、好ましくないと考えられる。
【００５１】
支持部23は、作業ロールの周面に摺接するように堰部21を支持可能な構成を適宜利用できる。例えば、支持部23は、金属片などで構成され、堰部21の配置位置を変動不可能に固定可能な構成が挙げられる。この場合、支持部23は、単純な構成にできる。又は、支持部23は、圧縮ばねなどの弾性体、空気圧シリンダや油圧シリンダなどを具えて、堰部21の配置位置を変動可能に堰部21を支持する構成とすることができる。この場合、作業ロールに対する堰部21の負荷(押圧力)を調整可能となり、堰部21の接触によって作業ロールの表面を疵付け難い。又は、支持部23は、棒状の金属部材などで構成され、堰部21を吊り下げて、堰部21の自重によって堰部21が作業ロールに接触するように支持する構成も、作業ロールの表面を疵付け難い。
【００５２】
一つの作業ロールに対するロール側除去部材20の配置位置は、圧延屑を絡め取ったり、堰き止めたりすることができる適宜な箇所を選択できる。代表的には、作業ロールにおいて圧延板1から遠ざかる側に位置する半円弧領域(図1に示す上側のピンチロール13uでは上半分の円弧領域)から選択される箇所が挙げられる。図1に示す例では、圧延板1の上面に接するように配置された上側のピンチロール13uに対して、二つのロール側除去部材200,201を配置している。両ロール側除去部材200,201はいずれも、上述の上半分の円弧領域に配置され、圧延板1の上面に対する垂線を中心として対称位置に配置されており、ピンチロール13uの中心(図示せず)を中心として、両部材200,201のなす角が90°程度である。上記なす角は、適宜変更可能である。また、両部材200,201は、非対称な位置に配置されていてもよい。
【００５３】
一つの作業ロールに対して配置するロール側除去部材20の個数及び配置位置、製造装置100Aに具えるロール側除去部材20の総合計数は、適宜選択することができる。例えば、製造装置100Aは、下側のピンチロール13dに対して配置されるロール側除去部材210,211を具えていてもよいし、両ピンチロール13d,13uの双方にそれぞれ配置されるロール側除去部材200,201,210,211を具えていてもよい。また、上側のピンチロール13uに二つのロール側除去部材200,201、下側のピンチロール13dに一つのロール側除去部材20を配置してもよい。つまり、上下のピンチロール13d,13uに配置するロール側除去部材20の個数が異なっていてもよい。ここで、圧延板1の下面に付着した圧延屑は、その自重によって落下する可能性がある。一方、圧延板1の上面に付着された圧延屑は、積極的に取り除く以外無くなることはない。そのため、上側のピンチロール13uに対して配置するロール側除去部材20の個数を多く具える構成は、圧延板1の表面に付着した圧延屑を効果的に除去できると期待される。
【００５４】
ピンチロール13を有していない場合や作業ローラの配置順序が異なる場合などで、圧延機10の直近に配置される作業ロールが、例えば、デフレクタロール15である場合、ピンチロール13uに対して配置した場合と同様に、デフレクタロール15に対してロール側除去部材220,221を配置するとよい。製造装置100Aが、ピンチロール13とデフレクタロール15との双方を具える場合、ピンチロール13に加えて、デフレクタロール15に対して配置されるロール側除去部材20を具えることができる。圧延板1の進行方向に沿って複数の作業ロールが存在する場合、圧延機10の直近に配置される作業ロールに加えて、その他の作業ロール、つまり、圧延板1の進行方向前方(巻き取り用のリール17側)に配置された作業ロールに対しても、ロール側除去部材20を配置すると、直近の作業ロールで取りこぼした圧延屑を除去できる。従って、圧延板1において圧延屑による圧痕が形成される領域を低減できることから、大きな疵が少なく、表面性状に優れる圧延板1をより長く製造できると期待される。圧延機10の直近に配置される作業ロールがテンションメータロール(図示せず)である場合も、上述のデフレクタロール15の場合に述べた事項を適用できる。
【００５５】
＜その他＞
製造装置100Aは、温間圧延を行う場合、素材板1bが巻き取られたリールを収納し、素材板1bを所望の温度に加熱可能なヒートボックス(図示せず)や、走行する圧延板1の温度を保持するための保温カバーなどを具えることができる。ヒートボックスや保温カバーなどを具えることで、圧延板1の温度低下を抑制でき、圧延性や巻き取り時の容易性を高められる。
【００５６】
(コイル材の製造手順)
上記構成を具える製造装置100Aを用いて、金属コイル材を製造するには、以下のように行う。素材板1bを巻き取っている素材コイル材は、温間圧延を行う場合、上述のようにヒートボックスや別途用意した加熱手段によって予め所定の温度に加熱しておく。
【００５７】
繰出し用のリールに素材コイル材を取り付けて、素材コイル材を巻き戻し、素材板1bの一端をそのまま巻き取り用のリール17で巻き取り(この端部は、圧延が施されない。)、素材板1b及び圧延が施された圧延板1が両リール間を走行できるようにする。そして、素材板1bを順次圧延機10に導入して、圧延ロール10u,10dによる圧延を開始する。両リールが回転して、素材板1bが走行することで、素材板1bは順次圧延が施されて圧延板1となる。圧延機10を経た圧延板1は、途中、ピンチロール13によって適宜張力調整や保温がなされ、デフレクタロール15によって適切な角度に曲げられて最終的にリール17に巻き取られる。
【００５８】
圧延時、圧延板1の縁部が割れて圧延屑が生じ、更に、この圧延屑が圧延板1の表面(特に上面)に付着し、付着したままピンチロール13に送られて、ついにはピンチロール13の表面に圧延屑が付着することがある。しかし、製造装置100Aでは、付着した圧延屑がピンチロール13の回転によってロール側除去部材20に接触して絡め取られたり堰き止められたりする。この絡め取りや堰き止めによる圧延屑の除去によって、ピンチロール13は、圧延板1に対して圧延屑が付着していない領域が接触できる。そのため、ピンチロール13が圧延屑を圧延板1に押し付けて、圧延板1の表面に大きな圧痕を形成することを低減できる。上側のピンチロール13uに加えて、下側のピンチロール13dにもロール側除去部材20を具える場合には、圧延板1の上下面の双方に対して、大きな圧痕の形成を低減できる。更に、デフレクタロール15やテンションメータロールにもロール側除去部材20を具える場合には、圧延板1の表面に形成され得る大きな圧痕数をより低減できる。
【００５９】
上述の巻き取りによって、長尺な圧延板1が巻き取られた金属コイル材が得られる。
【００６０】
ロール側除去部材20によって除去した(絡め取った又は堰き止めた)圧延屑は、適宜なときに取り除く。例えば、1パスの圧延が終わった後に取り除くと、取り除く際に圧延屑が圧延板1に再付着することを防止し易い。
【００６１】
(素材板)
＜組成＞
製造装置100Aは、種々の金属に圧延を施す場合に利用することができる。冷間圧延を行う金属としては、鋼(ステンレス鋼を含む)、銅、銅合金、アルミニウム合金、チタン合金などが挙げられる。温間圧延を行う金属としては、例えば、マグネシウム合金などが挙げられる。なお、所望の金属からなる素材板1bに圧延を施して得られた圧延板1は、素材板1bの組成を実質的に維持する。
【００６２】
特に、添加元素としてAlを含有するマグネシウム合金:Mg-Al系合金のうち、Alを7.2質量％超含有する高Alマグネシウム合金は、室温程度での塑性加工性に劣り、温間加工が望まれる。従って、製造装置100Aは、高Alマグネシウム合金からなるマグネシウム合金コイル材の製造に好適に利用できる。高Alマグネシウム合金は、Alの含有量が多いことで、耐食性に優れる上に、強度、硬度(剛性)といった機械的特性にも優れる。マグネシウム合金中のAlの含有量は、多いほど耐食性や機械的特性に優れる傾向にあるものの、12質量％を超えると塑性加工性の低下を招くことから、12質量％以下、更に11質量％以下が好ましい。Al以外の添加元素は、Zn,Mn,Si,Be,Ca,Sr,Y,Cu,Ag,Sn,Li,Zr,Ce,Ni,Au及び希土類元素(Y,Ceを除く)から選択された1種以上の元素が挙げられる。各元素の含有量は、例えば、0.01質量％以上10質量％以下、更に0.1質量％以上5質量％以下が挙げられる。特に、Si,Sn,Y,Ce,Ca及び希土類元素(Y,Ceを除く)から選択される少なくとも1種の元素を合計0.001質量％以上、好ましくは合計0.1質量％以上5質量％以下含有するマグネシウム合金は、耐熱性や難燃性に優れる。マグネシウム合金中の不純物は、例えば、Feなどが挙げられる。
【００６３】
Mg-Al系合金のより具体的な組成は、例えば、ASTM規格におけるAZ系合金(Mg-Al-Zn系合金、Zn:0.2質量％〜1.5質量％)、AM系合金(Mg-Al-Mn系合金、Mn:0.15質量％〜0.5質量％)、AS系合金(Mg-Al-Si系合金、Si:0.2質量％〜6.0質量％)、AX系合金(Mg-Al-Ca系合金、Ca:0.2質量％〜6.0質量％)、AJ系合金(Mg-Al-Sr系合金、Sr:0.2質量％〜7.0質量％)などが挙げられる。その他、Mg-Al-RE系合金(RE:希土類元素、RE:0.001質量％〜5質量％、好ましくは0.1質量％以上)などが挙げられる。
【００６４】
Mg-Al系合金のうち、Alを8.3質量％以上9.5質量％以下、Znを0.5質量％以上1.5質量％以下含有するMg-Al系合金、代表的にはAZ91合金やAZ91合金相当のAl及びZnを含むマグネシウム合金(例えば、AZX911など)は、とりわけ室温程度での塑性加工性に劣り、温間圧延が望まれる。従って、このようなマグネシウム合金からなる金属コイル材の製造にあたり、製造装置100Aを好適に利用できる。このマグネシウム合金は、高Alマグネシウム合金のなかでも耐食性及び機械的特性により優れることから、上記マグネシウム合金からなる素材板1bを利用することで、表面性状に優れる上に、耐食性及び機械的特性により優れるマグネシウム合金コイル材を製造できる。
【００６５】
＜形態＞
圧延に供する素材板1bは、所望の金属からなる長尺な鋳造板を巻き取った鋳造コイル材が好適に利用できる。鋳造コイル材は、例えば、所望の金属を双ロール鋳造法といった連続鋳造法により長尺な鋳造板を作製し、この鋳造板を渦巻き状に巻き取ることで得られる。
【００６６】
急冷凝固が可能な連続鋳造法を利用することで、例えば、上述のマグネシウム合金(特に、高Alマグネシウム合金)では、酸化物や偏析などを低減できる上に、10μm超といった粗大な晶析出物の生成を抑制できる。また、双ロール連続鋳造法は、剛性及び熱伝導性に優れ、偏析が少なく、圧延性に優れるマグネシウム合金鋳造板を形成し易い(特許文献2参照)。
【００６７】
上記鋳造板の厚さ、幅、及び長さは、適宜選択することができる。例えば、厚さが10mm以下、更に5mm以下であると、偏析などが存在し難く、強度に優れる。例えば、長さが30m以上、更に100m以上といった長尺な鋳造板や、幅が100mm以上、更に250mm以上といった広幅な鋳造板を素材板1bとすると、長尺な圧延板や広幅な圧延板を作製できる。
【００６８】
又は、素材板1bは、上記鋳造コイル材に、更に溶体化処理といった熱処理を施した熱処理コイル材とすることができる。熱処理条件は、金属種に応じて選択する。例えば、上述の高Alマグネシウム合金では、加熱温度:350℃〜420℃、保持時間:1時間〜40時間が挙げられる。この熱処理によって、析出物を固溶させて機械的特性や圧延性の向上などを図ることができる(マグネシウム合金については特許文献2参照)。又は、素材板1bは、複数パスの圧延を行う場合には、圧延板とすることができる。
【００６９】
(圧延条件)
圧延機10による圧延の条件は、金属種に応じて選択する。例えば、上述の高Alマグネシウム合金に対して温間圧延を行う場合、温間圧延の条件は、圧延ロール10u,10dに供される直前の素材板1bの温度:150℃以上400℃以下(好ましくは350℃以下、更に300℃以下、とりわけ280℃以下)、1パスあたりの圧下率:5％〜40％が挙げられる。金属種に応じて圧延条件を制御することで(上述の高Alマグネシウム合金では、上述の特定の温度範囲とすることで)、(1)温間圧延を行う場合、素材板1bの塑性加工性を高められる、(2)縁部の割れを低減し、圧延屑の発生を低減できる、(3)1パスあたりの圧下率を大きくでき(例えば、上述の高Alマグネシウム合金では、10％〜30％程度)、コイル材の生産性を高められる、(4)焼付きなどによる表面性状の劣化を抑制できる、(5)温間圧延を行う場合、圧延ロールの熱劣化を抑制できる、といった効果を奏する。また、温間圧延を行う場合、素材板1bだけでなく圧延ロール10u,10dも加熱すると、素材板1bの温度低下を抑制したり、縁部の割れをより低減したりし易い。その他、金属種に応じて公知の圧延条件を利用して、冷間圧延や温間圧延を行うことができる(圧下率が小さい仕上げ圧延なども含む)。
【００７０】
圧延にあたり、潤滑剤を利用すると、素材板1bと圧延ロール10u,10dとの摩擦を低減して、圧延を良好に行える。潤滑剤は、例えば、刷毛やワイパなどを用いて、圧延ロール10u,10dに塗布することが挙げられる。
【００７１】
複数パスの圧延を行うと、圧延板1の厚さを薄くしたり、圧延板1を構成する組織の平均結晶粒径を小さくしたり(例えば、上述の高Alマグネシウム合金では、10μm以下、好ましくは5μm以下)、プレス加工といった塑性加工性を高めたりすることができる。所望の厚さの圧延板1が得られるように、パス数、各パスの圧下率、及び総圧下率を適宜選択することができる。
【００７２】
上述の手順では、圧延を1パス行う場合を説明した。複数パスの圧延を行う場合は、例えば、上述の二つのリールを反転させてリバース圧延を行うと、生産性よくコイル材を製造できる。温間圧延を行う場合には、リバース圧延にあたり上述したヒートボックスを利用すると、加熱した素材の温度低下を抑制し易く、生産性よくコイル材を製造できる。
【００７３】
(金属コイル材)
上述の手順を経て得られた金属コイル材は、渦巻き状に巻き取られた圧延板1によって構成される。圧延板1の厚さ、幅、及び長さは、圧延条件を調整することによって、所望の値にすることができる。特に、このコイル材をプレス加工部材といった塑性加工部材の素材に利用する場合、厚さが0.1mm以上2.0mm以下、特に、0.3mm以上1.2mm以下であると薄い塑性加工部材が得られる。圧延板1の長さが100m以上、更に400m以上といった長尺板から構成されるコイル材は、上述の塑性加工部材の素材に利用すると、上記素材を塑性加工装置に連続供給でき、塑性加工部材を量産できる。圧延板1の幅が100mm以上、更に250mm以上といった広幅板から構成されるコイル材は、上述の塑性加工部材の素材に利用すると、携帯用機器の部品といった小型なものから、輸送機器の部品といった大型なものまで、種々の大きさの塑性加工部材を製造できる。
【００７４】
そして、この金属コイル材を構成する圧延板1は、大きな圧痕を有していない。例えば、最大径が0.5mm以上である圧痕の存在量が5個/m2以下を満たす。つまり、圧延板1は、圧痕が存在しても、その多くは、高々最大径が0.5mm未満の小さな圧痕である。そのため、金属光沢を出すための研磨といった軽い研磨(研磨量が少ない研磨)などで十分に圧痕を無くすことができる。圧痕の最大径及び存在量の測定方法は、後述する。
【００７５】
（効果）
実施形態１の製造装置１００Ａは、金属に圧延を施して得られた圧延板１を巻き取って金属コイル材を製造するにあたり、圧延時に圧延屑が生じて作業ロールの表面に付着した場合でも、ロール側除去部材２０によって圧延屑を作業ロールから除去する。従って、製造装置１００Ａは、圧延板１に、圧延屑が作業ロールによって押し付けられて圧痕が形成されることを効果的に低減できる。そのため、得られた金属コイル材やこのコイル材を所定の長さに切断した金属板は、大きな圧痕が少なく、又は実質的に存在せず、表面性状に優れる。また、大きな圧痕が少ない又は実質的に存在しないことで、疵を無くすために多大な研磨を施したり、疵の箇所を切断除去したりしなくてよいため、歩留まりを改善できる。従って、製造装置１００Ａを用いることで、表面性状に優れる金属コイル材や金属板を生産性よく製造できる。そして、この金属コイル材や金属板は、プレス加工といった塑性加工が施される素材に好適に利用できる上に、表面性状に優れる塑性加工部材が得られる。
【００７６】
[実施形態2]
実施形態1では、作業ロールに付着した圧延屑を除去するロール側除去部材20のみを具える製造装置100Aを説明した。実施形態2の製造装置100Bは、ロール側除去部材20に加えて、図2に示すように板側除去部材30を具えて、圧延板1に付着した圧延屑も除去できる。以下、板側除去部材30に関する構成及び効果を詳細に説明し、実施形態1と重複する構成及び効果は詳細な説明を省略する。
【００７７】
＜板側除去部材＞
板側除去部材30は、圧延機10(圧延ロール10u,10d)から直近作業ロール(ここではピンチロール13)までの間に存在する圧延板1において、その表面に存在する圧延屑を除去する部材である。板側除去部材30の基本的構成は、ロール側除去部材20と同様であり、圧延板1の表面に摺接するように配置されて圧延屑を除去する堰部31と、堰部31を支持する支持部33とを具える。
【００７８】
堰部31の構成材料は、は、ロール側除去部材20に具える堰部21と同様に、フェルトや樹脂の成形体などが挙げられる。堰部31の形態は、柱状ワイパ、板状スクレイパ、ワイピングロールなどが挙げられる(図2では、角柱状ワイパを示す)。特に、板側除去部材30に具える堰部31は、圧延板1に直接接触することから、圧延板1に接触する箇所は少なくとも、フェルトといった柔らかい材質から構成されていることが好ましい。堰部31がフェルトなどの柔らかい材質から構成されている場合、堰部31が絡め取った圧延屑を圧延板1に押し付けることが実質的になく、圧延板1に疵を付け難い。
【００７９】
堰部31を柱状ワイパとする場合、一般的な角柱や円柱などの一直線的な形状が好ましいと考えられる。例えば、柱状ワイパを平面視V型や弓型などとし、V字の凸側や弓の凸側を走行する圧延板1の下流側(進行方向前方)に向けると、圧延屑を堰部31の一部分に集約して溜められる。しかし、圧延板1の一部分に過度に圧延屑が集中すると、溜まった圧延屑によって圧延板1に疵を付ける恐れがある。なお、堰部31を板状スクレイパとする場合、樹脂などで構成すると共に、平面視V型や弓型などとし、V字の凸側や弓の凸側を圧延板1の進行方向後方に向けると、凸状面に当接した圧延屑を圧延板1の外部に落下できると期待される。この場合、板状スクレイパの幅W30(後述)は、圧延屑を落下し易いようにある程度大きめにすることができる。この形態においてリバース圧延を行う場合には、圧延板1の進行方向が変わるごとに、上記凸側の向きを反転させる。
【００８０】
堰部31の幅W30は、圧延板1の幅W1よりも短いことが好ましい。幅とは、作業ロールの軸方向に沿った長さ(図2(B)では上下方向の長さ)をいう。上述のように圧延機10を経た圧延板1の縁部は、割れによって圧延屑が存在し得る。そのため、圧延板1の全幅に亘って堰部31を配置すると、つまり、堰部31の幅W30を圧延板1の幅W1と同等以上とすると、絡め取ったり、堰き止めたりする圧延屑の量が多過ぎて、溜まった圧延屑によって圧延板1に疵を付けたり、圧延屑を周囲に飛散させたりする可能性がある。また、圧延後、圧延板1の縁部をトリミングして除去する場合、縁部に疵があることはある程度許容できる。従って、堰部31の縁部に集中的に圧延屑が付着することを防止するために、堰部31の幅W30は、圧延板1の幅W1よりも短くし、かつこの短い堰部31が、圧延板1の縁部を含まず、圧延板1の中央部にのみ位置するように配置することが好ましい(図2(B)参照)。この場合、圧延板1において堰部31が配置されない領域:縁部の幅Weは、3mm〜20mm程度が挙げられる。
【００８１】
支持部33は、ロール側除去部材20に具える支持部23と同様に、堰部31の配置位置を変動不可能に固定する構成、圧縮ばねやシリンダなどを具えて、圧延板1に対する堰部31の押圧力を調整可能な構成、自重で吊るす構成などとすることができる。上述のように堰部31は、圧延板1に直接接触することから、後者の押圧力が調整可能な構成とすると、圧延板1への押圧力が過度に大きくならないようにできる。そのため、板側除去部材30(堰部31)によって圧延板1に疵を付けることを抑制できて好ましい。
【００８２】
板側除去部材30の配置位置は、圧延機10から直近作業ローラまでの間の任意の箇所を選択できる。板側除去部材30の個数は図2に示すように一つでもよいが、複数具えることができる。製造装置100Bは、例えば、圧延板1の進行方向に沿って前後に並ぶように、板側除去部材300,301を並列させて具えることができる。この場合、例えば、一方(圧延板1の進行方向において上流側)の板側除去部材300によって絡め取られた又は堰き止められた圧延屑を取り除くときに、他方(同下流側)の板側除去部材301によって圧延屑を絡め取れる又は堰き止められる。また、一方の板側除去部材300によって絡め取られた又は堰き止められた圧延屑を取り除くときに、他方の板側除去部材301を配置してもよい。即ち、板側除去部材30の交換時などの特定の時期にのみ複数の板側除去部材30を配置してもよい。又は、図2(A)に示す例では、製造装置100Bは、圧延板1の上面にのみ配置される板側除去部材300を具えるが、圧延板1の下面に対して配置される板側除去部材310を具えてもよいし、圧延板1の両面にそれぞれ配置される板側除去部材300,310を具えてもよい。また、ロール側除去部材20と同様の理由によって、圧延板1の上下面に配置する板側除去部材30の個数が異なっていてもよい。更に、圧延板1の両面にそれぞれ板側除去部材30を配置する場合に、板側除去部材30によって圧延板1を挟持すると、圧延板1に過度の押圧力が作用する恐れがあるときには、圧延板1の上面に配置する板側除去部材30の配置位置と、圧延板1の下面に配置する板側除去部材30の配置位置とをそれぞれ、圧延板1の進行方向に沿ってずらすことが好ましい。
【００８３】
(コイル材の製造手順)
ロール側除去部材20及び板側除去部材30の双方を具える製造装置100Bを用いて金属コイル材を製造する手順は、実施形態1と同様である。但し、圧延時、ロール側除去部材20による作業ロールに対する圧延屑の除去に加えて、板側除去部材30による圧延板1に対する圧延屑の除去を行う。ロール側除去部材20及び板側除去部材30によって除去した(絡め取った又は堰き止めた)圧延屑は、上述のように、例えば、1パスごとに取り除くとよい。
【００８４】
(効果)
実施形態2の製造装置100Bは、金属に圧延を施して得られた圧延板を巻き取って金属コイル材を製造するにあたり、圧延時に圧延屑が生じて圧延板1の表面や作業ロールの表面に付着した場合でも、板側除去部材30によって圧延板1から圧延屑を除去すると共に、ロール側除去部材20によって作業ロールから圧延屑を除去するという多段の除去構造を具える。製造装置100Bは、板側除去部材30によって、作業ロール側に搬送され得る圧延屑を除去できることから、ロール側除去部材20自体に付着し得る圧延屑を低減できる。そのため、この製造装置100Bでは、圧延板1に圧延屑が作業ロールによって押し付けられて圧痕が形成されることをより効果的に低減できる。この製造装置100Bによって得られた金属コイル材や金属板は、大きな圧痕がより少なく、又は実質的に存在せず、表面性状により優れる。また、この製造装置100Bを用いることで、表面性状に優れる金属コイル材や金属板をより生産性よく製造できる。そして、この金属コイル材や金属板も、塑性加工部材の素材に好適に利用できる上に、表面性状により優れる塑性加工部材が得られる。
【００８５】
[試験例]
上述した実施形態1,2の金属コイル材の製造装置100A,100Bを用いて、金属コイル材を製造し、表面性状を調べた。
【００８６】
この試験では、AZ91合金相当の組成(Mg-8.7％Al-0.65％Zn、全て質量％)のマグネシウム合金の溶湯を用意して、双ロール鋳造機により、厚さ4mmの鋳造板を連続して作製して巻き取り、鋳造コイル材を作製した。この鋳造コイル材をバッチ炉に装入して400℃×24時間の溶体化処理を施した。得られた固溶コイル材を素材コイル材とし、この素材コイル材を巻き戻した素材板に以下の条件で複数パスの温間圧延を施して得られた板材を巻き取った。上記工程によって、厚さ0.6mm、幅250mm、長さ760mの圧延板からなる圧延コイル材を作製した。製造装置100A,100Bはいずれも、作業ローラの一つとして、保温用のピンチローラ(圧延板を挟むように配置される一対の組)を具え、このピンチローラを、圧延ローラから巻き取り用のリールまでの間に配置する作業ローラのうち、圧延ローラに最も近い位置に配置した。つまり、このピンチローラが直近作業ローラである。
【００８７】
(圧延条件)
圧下率:5％/パス〜40％/パス
素材板の加熱温度:250℃〜280℃
圧延ロールの温度:100℃〜250℃
【００８８】
製造装置100Aを用いた試料No.1では、市販の柱状のフェルトを用意した。この柱状のフェルト(柱状ワイパ)からなる堰部を具えるロール側除去部材を用意した。そして、上側の直近作業ローラ(ここではピンチローラ)の表面に上記堰部が摺接するようにロール側除去部材を配置して、上述の複数パスの圧延を行った。また、パスごとに堰部によって絡め取られた圧延屑を取り除いた。
【００８９】
製造装置100Bを用いた試料No.2では、ロール側除去部材として、試料No.1と同様のフェルト製の柱状ワイパを具えるものを用意した。また、市販の柱状のフェルトを用意し、この柱状のフェルト(柱状ワイパ)からなる堰部を具える板側除去部材も用意した。そして、試料No.2では、試料No.1と同様に、上側の直近作業ローラ(ここではピンチローラ)の表面に堰部が摺接するようにロール側除去部材を配置し、圧延機と直近作業ローラとの間に存在する圧延板の上面に堰部が摺接するように板側除去部材を配置して、上述の複数パスの圧延を行った。板側除去部材に具える堰部の幅W30は、圧延板の幅W1よりも小さくし、圧延板の縁部に堰部が接触しないように板側除去部材を配置した。また、パスごとに各除去部材の堰部によって絡め取られた圧延屑を取り除いた。
【００９０】
試料No.100では、ロール側除去部材及び板側除去部材の双方を配置せずに、上述の複数パスの圧延を行った。
【００９１】
作製した各試料の金属コイル材(ここではAZ91合金相当のマグネシウム合金コイル材)について、以下のようにして表面性状を調べた。圧延後のコイル材を巻き戻して、コイル材の外周から、長さ300mmの板片を切り出していく。95枚の板片を切り出す毎に次の5枚の板片を評価用サンプルとして抜き取る、という作業を繰り返し行った。そして、評価用サンプルに対して、最大径が0.5mm以上である圧痕(以下、粗大圧痕と呼ぶ)の数を数えた。ここでは、各評価用サンプルの両面について圧痕を調べた。なお、圧痕の形状は不規則な形状であることから、各圧痕における最も大きな長さを最大径とした。そして、100枚以上の評価用サンプル(ここでは125枚)を用いて、1m2あたりの粗大圧痕の数を求めた。その結果、試料No.100は、最大径が0.5mm以上である圧痕の存在量が20個/m2であるのに対し、試料No.1,No.2はいずれも、最大径が0.5mm以上である圧痕の存在量が5個/m2以下であり、大きな疵が少なかった。特に、ロール側除去部材及び板側除去部材の双方を具える製造装置100Bを用いて、作業ロール及び圧延板の双方に対して圧延屑の除去を行った試料No.2は、最大径が0.5mm以上である圧痕の存在量が3個/m2であり、ロール側除去部材のみを具える製造装置100Aを用いた試料No.1(5個/m2)よりも大きな疵が低減されていた。
【００９２】
試料No.1において、更に、下側のピンチロールに対してロール側除去部材を追加した場合、試料No.2において、更に、圧延板の下面に対して板側除去部材を追加した場合についてそれぞれ、表面性状を調べた。その結果、巻き取られた圧延板の上下面の双方において大きな疵が少なく、表面性状に優れる金属コイル材(ここではマグネシウム合金コイル材)が得られた。
【００９３】
上記試験結果から、マグネシウム合金などの金属に1パス以上の圧延を施して、金属コイル材を製造する場合に、圧延ローラに最も近い位置に配置された作業ローラに付着し得る圧延屑を除去することで、大きな疵を低減でき、表面性状に優れる金属コイル材が得られることが確認された。また、作業ローラに対する圧延屑の除去に加えて、圧延板に対しても圧延屑を除去することで、大きな疵を更に低減でき、表面性状に優れて高品位な金属コイル材が得られることが確認された。
【００９４】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更することができる。例えば、ロール側除去部材や板側除去部材の材質、配置位置、個数、金属種、圧延板の厚さ、幅、長さなどを適宜変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明金属コイル材の製造装置は、プレス加工や鍛造、曲げ加工、据え込みといった種々の塑性加工が施されてなる塑性加工部材の素材となる金属コイル材の製造に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００９６】
1  圧延板  1b  素材板  100A,100B  金属コイル材の製造装置
10  圧延機  10u,10d  圧延ロール  13,13u,13d  ピンチロール
15  デフレクタロール  17  リール
20,200,201,210,211,220,221  ロール側除去部材
21,31  堰部  23,33  支持部  30,300,301,310  板側除去部材
【図１】
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【図２】
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