(57)【要約】【課題】大がかりな設備や、矯正前の金属板の形状に応じた矯正荷重の調整等も必要とせず、低張力・低矯正荷重下、そして、２ｍｍ以下の薄物、１２００ｍｍ以上の広幅の金属板であっても、金属板の蛇行による絞りや破断等の通板トラブルの発生を防止できる、凹凸状金属板挟圧用ロールを用いた金属板の矯正方法であって、長手方向に伸びる筋状模様が発生することもなく極めて安定した形状矯正が可能である金属板挟圧用ロールを用いた金属板の矯正方法を提供する。【解決手段】表層の軸方向に形成した凹凸が周方向に連続して付与された凹凸状金属板挟圧用ロールを、該凹凸が嵌合するように重ねて配置し、一対の該凹凸状金属板挟圧用ロールの間に金属板を通板して挟圧する金属板の形状矯正方法であって、該金属板に１．０ＭＰａ以上の張力を付与して通板する。【選択図】図１
2006247721.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表層の軸方向に形成した凹凸が周方向に連続して付与された凹凸状金属板挟圧用ロールを、該凹凸が嵌合するように重ねて配置し、一対の該凹凸状金属板挟圧用ロールの間に金属板を通板して挟圧する金属板の形状矯正方法であって、該金属板に１．０ＭＰａ以上の張力を付与して通板することを特徴とする凹凸状金属板挟圧用ロールを用いた金属板の形状矯正方法。
【請求項２】
表層の軸方向に形成した凹凸が周方向に連続して付与された凹凸状金属板挟圧用ロールを、該凹凸が嵌合するように重ねて配置し、一対の該凹凸状金属板挟圧用ロールの間に金属板を通板して挟圧する金属板の形状矯正方法であって、該金属板を該凹凸状金属板挟圧用ロールに出側流出角度または入側流入角度を１°以上，９０°以下で与えて巻き付けて通板することを特徴とする凹凸状金属板挟圧用ロールを用いた金属板の形状矯正方法。
【請求項３】
表層の軸方向に形成した凹凸が周方向に連続して付与された凹凸状金属板挟圧用ロールを、該凹凸が嵌合するように重ねて配置し、一対の該凹凸状金属板挟圧用ロールの間に金属板を通板して挟圧する金属板の形状矯正方法であって、該金属板に１．０ＭＰａ以上の張力を付与し、該金属板を該凹凸状金属板挟圧用ロールに出側流出角度または入側流入角度を１°以上，９０°以下で与えて巻き付けて通板することを特徴とする凹凸状金属板挟圧用ロールを用いた金属板の形状矯正方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の金属板の形状矯正方法で金属板の形状矯正を行った後、一対のフラットロール間に該金属板を通板して挟圧することを特徴とする凹凸状金属板挟圧用ロールを用いた金属板の形状矯正方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の金属板の形状矯正方法であって、前記凹凸が、挟圧される金属板の最大板厚の３．０倍以上でかつ最小板厚の５０倍以下の周期を持つと共に、該周期の０．０３倍以上０．５０倍以下の深さを持つ凹凸状金属板挟圧用ロールを用いることを特徴とする凹凸状金属板挟圧用ロールを用いた金属板の形状矯正方法。
【請求項６】
挟圧される金属板の最大板厚の３．０倍以上でかつ最小板厚の５０倍以下の周期を持つと共に、該周期の０．０３倍以上０．５０倍以下の深さを持つ凹凸が、表層の軸方向に形成され、該凹凸が周方向に連続する凹凸状金属板挟圧用ロールが、該凹凸が嵌合するように重ねて配置されていることを特徴とする金属板の形状矯正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は金属板の形状矯正方法および形状矯正装置に関し、特に、凹凸状金属板挟圧用ロールを用いての、高い金属板の形状矯正能力を有し、かつ安定した通板が可能な、金属板の形状矯正方法、および、これを用いた金属板の形状矯正装置に関する。なお、本発明にいう金属板は、金属帯をも含む意味とする。
【背景技術】
【０００２】
近年、需要家の望む金属板製品の寸法は、厚さにして２ｍｍ以下の薄物、幅にして１２００ｍｍ以上の広幅のものが、次第に比率として増える趨勢にあり、図６に示す、（ａ）耳伸び、（ｂ）腹伸び、（ｃ）縦皺等の金属板製品の形状も、より平坦に近いものが要求され、許容限度が厳しくなっており、金属板製品の形状についての品質保証は非常に大きな課題となっている。図６中、６が金属板を指す。
【０００３】
製造した金属板の形状不良部分は製品として出荷することが出来ないため、切り捨てなければならず、するとその分だけ歩留まりが低下する。また、金属板に耳伸び、腹伸び等の形状不良部分があると、製造ラインを通板中に金属板の蛇行による絞りや破断等の通板トラブルが発生し、製造ラインが何時間も停止してしまって、稼働率が低下する危険性が高くなる。さらに、ある製造ラインに金属板を通板するには、先行金属板の後端部と後行金属板の先端部を溶接し、連続処理することも多いが、先行金属板の後端部と後行金属板の先端部には、その製造ラインで処理する当該製造工程よりも一つ前の製造工程で金属板が処理される際に、金属板の先端部と後端部にだけ張力が作用しない等の、一つ前の製造工程での製造原理の特性上、形状不良が発生している場合が多く、図７に示すように、形状の不良な先行金属板６Ａの後端部と、形状が平坦な後行金属板６Ｂの先端部を、形状が不良なまま溶接して、例えば図８に示す連続焼鈍ライン（ＣＡＬ）２００のような連続処理ラインに通板すると、その製造ラインにそれら金属板６を連続して通板中に、溶接部の破断を引き起こす場合があり、溶接部以外で蛇行による絞りや破断等の通板トラブルが発生する場合にも増して、稼働率が低下する危険性が高くなる。形状不良部分が、先行金属板６Ａの後端部と後行金属板６Ｂの先端部で逆転しても、同様である。図８において、２１０はコイル巻戻装置、２２０は溶接機、２３０は焼鈍炉、２４０は冷却帯、２５０は水冷設備、２６０はコイル巻取装置である。
【０００４】
そこで、従来は、各製造ラインの入側、出側のセクションに、テンションレベラなどのレベラ（図１１参照）、調質圧延機（スキンパスミル）（図１３参照）等の形状矯正装置を設置したり、あるいはその製造ラインとは別に、形状矯正専用のラインを設置したりして、形状不良部分を矯正する方法がとられていた。
【０００５】
これらの例としては例えば、非特許文献１に記載されている高張力下で金属板の形状矯正を行うテンションレベラや、特許文献１に記載されている低張力でも金属板の形状矯正が可能な調質圧延機等が挙げられる。
【０００６】
一方、ところ変わって厚板の製造のような分野では、特許文献２に記載の、板厚４５乃至６０ｍｍの厚い金属片を対象に、幅出しを目的に、凹凸状金属板挟圧用ロールを、図９（ａ）に示すように、凹凸が嵌合するように上下に重ねて配置した、上下一対の凹凸状金属板挟圧用ロール３、４の間に金属板６を通板して幅出し圧延する技術が知られており、より板厚の薄い金属板を対象とした例としては、特許文献３に記載の、やはり幅出しを目的として、薄板の熱間圧延ライン等で、凹凸状金属板挟圧用ロール３、４を、図９（ｂ）に示すように、上下に重ねて配置するとともに上下の凸部分が金属板の幅方向に若干ずれるように配置し、その間に金属板６を通板して幅出し圧延する、あるいはさらにそれにより幅出し圧延した金属板６をフラットロールで圧延する技術が知られており、さらに、特許文献４に記載の、凹凸状金属板挟圧用ロール３、４を、図９（ｃ）に示すように、凹凸が嵌合するように上下に重ねて配置し、上下一対の該凹凸状金属板挟圧用ロールの間に金属板を通板して波板状に加工した後、上下ダイスで挟圧して波の凸部を幅中央部から端部へ漸次ずらして押し下げる、金属板の幅拡げ（幅出し）加工を行う技術も知られている。また、本発明者らは、特許文献５（出願時未公開）に記載の、凹凸状金属板挟圧用ロール、金属板の形状矯正方法およびそれを用いた金属板の溶接方法ならびに連続処理ラインを提案している。
【０００７】
ところで、金属板の形状不良の程度を示す指標としては、耳伸びや腹伸びの場合、急峻度と呼ばれるものを使う。急峻度λは、図６（ａ）（ｂ）に示す金属板６を真横から見た場合に、図１０に示されるように、耳伸びや腹伸びによる板厚方向の波の周期をＬ、波の高さをｄとした場合に、
λ＝ｄ÷Ｌ×１００  （％）    ・・・    （１）
と表され、耳伸びの場合に符号「＋」、腹伸びの場合に符号「−」を付して区別する。
【０００８】
【非特許文献１】「矯正加工  −板，管，棒，線を真直ぐにする方法−」（社団法人  日本塑性加工学会：１９９２：株式会社  コロナ社）
【特許文献１】特開昭５５−１４１７２号公報
【特許文献２】特公昭５０−１４６３号公報
【特許文献３】特開平０８−１３２１０４号公報
【特許文献４】特許第２７３２９２７号公報
【特許文献５】特願２００３−３７１９１３号（出願時未公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述のように金属板製品の薄物化、広幅化に伴い形状矯正の重要性は増す一方であるが、形状矯正専用ラインを設置して金属板の形状矯正を行うことは、投資が膨大になる上に製造工程数が増加するため、製品納期の短縮に不利になる。
【００１０】
そこで、図１１にその一例を示すように、連続処理が可能な製造ラインの途中に、例えば非特許文献１に記載のようなテンションレベラ１００を設置し、インラインで金属板の形状矯正を行うのが効率的ということになるのであるが、それには、レベリングユニット１２０とともに、最大で３００ＭＰａにも及ぶ必要な高張力を確保するために入側、出側ブライドルロール１００、１３０も設置しなければならず、大きな設置スペースが必要になる。図１１において、１２１は伸長ユニット、１２２はＣ反り矯正ユニット、１２３はＬ返り矯正ユニットである。
【００１１】
一方、同様に連続処理が可能な製造ラインの途中に、図１３にその一例を示すように、特許文献１に記載のような調質圧延機１５０を設置し、ダルロール１５２（ブライトロール１５４の場合もある）を用いてインラインで金属板６の形状矯正を行う場合には、形状検出器２０を調質圧延機１５０の入側に設置する等して、矯正前の金属板の形状に応じて矯正荷重を調整する等、複雑な制御を行う必要が生じてくる。このほか、矯正荷重に耐えうる大きなハウジング１５１を設置するスペースがやはり必要になるという問題が生じる場合もある。
【００１２】
このように、従来の金属板の形状矯正用の設備は、大きな機械設備あるいはさらにその付帯設備を必要とするため、大きな設置スペースを必要とする。その上、設備そのものも大がかりとなるため、設備の設置コストが高くなる。特に、既設の製造ラインの入側あるいは出側のセクションに従来の金属板の形状矯正用の設備を設置しようとする場合には、設置スペースの問題から設置が不可能になる場合も少なくない。
【００１３】
そこで、発明者らは、特許文献２に記載のような、幅出しを目的に、凹凸状金属板挟圧用ロールを、凹凸が嵌合するように上下に重ねて配置し、上下一対の該凹凸状金属板挟圧用ロールの間に金属板を通板して幅出し圧延する技術や、あるいはそれを、より板厚の薄い金属板を対象とした、特許文献３に記載のような、やはり幅出しを目的として、凹凸状金属板挟圧用ロールを、上下に重ねて配置するとともに上下の凸部分が金属板の幅方向に若干ずれるように配置し、その間に金属板を通板する技術、さらに、特許文献４に記載のような、やはり幅出しを目的として、凹凸状金属板挟圧用ロールを、凹凸が嵌合するように上下に重ねて配置し、上下一対の該凹凸状金属板挟圧用ロールの間に金属板を通板して波板状に加工した後、上下ダイスで挟圧して波の凸部を幅中央部から端部へ漸次ずらして押し下げる金属板を幅拡げ（幅出し）加工する技術等を、厚さ２ｍｍ以下の金属板の常温での形状矯正にも応用することで、何とか小規模な設備で金属板を形状矯正できないものか、と考えた。そして、特許文献５の、凹凸状金属板挟圧用ロール、金属板の形状矯正方法およびそれを用いた金属板の溶接方法ならびに連続処理ラインの発明に至ったものである。
【００１４】
しかしながら、特許文献５の発明においては、絞りや破断等の通板トラブルに至らないまでも、金属板の幅方向の一部分で局所的に凹凸転写が増大したり、金属板の幅方向流れによって微小な折れ重なりが生じたりして、図１４に示すような長手方向に伸びる細い筋状模様７が発生する場合があり、この点、若干の改善の余地があった。この筋状模様が発生すると、金属板の製品品質上の問題となるだけでなく、次工程において筋状模様が起点となって、絞りや破断が発生するなどの問題を引き起こす。さらに、特許文献５の発明においては、凹凸状金属板挟圧用ロールの凹凸形状についても、周期や深さの範囲が厳しく規制されており、実用上、改善の余地があった。
【００１５】
本発明は、大がかりな設備や、矯正前の金属板の形状に応じた矯正荷重の調整等も必要とせず、低張力・低矯正荷重下、そして、２ｍｍ以下の薄物、１２００ｍｍ以上の広幅の金属板であっても、金属板の蛇行による絞りや破断等の通板トラブルの発生を防止できる、凹凸状金属板挟圧用ロールを用いた金属板の矯正方法であって、長手方向に伸びる筋状模様が発生することもなく極めて安定した形状矯正が可能である金属板挟圧用ロールを用いた金属板の矯正方法、および、これを用いた金属板の形状矯正装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
この目的を達成するための第一の本発明は、表層の軸方向に形成した凹凸が周方向に連続して付与された凹凸状金属板挟圧用ロールを、該凹凸が嵌合するように重ねて配置し、一対の該凹凸状金属板挟圧用ロールの間に金属板を通板して挟圧する金属板の形状矯正方法であって、該金属板に１．０ＭＰａ以上の張力を付与して通板することを特徴とする凹凸状金属板挟圧用ロールを用いた金属板の形状矯正方法である。
【００１７】
第二の本発明は、表層の軸方向に形成した凹凸が周方向に連続して付与された凹凸状金属板挟圧用ロールを、該凹凸が嵌合するように重ねて配置し、一対の該凹凸状金属板挟圧用ロールの間に金属板を通板して挟圧する金属板の形状矯正方法であって、該金属板を該凹凸状金属板挟圧用ロールに出側流出角度または入側流入角度を１°以上，９０°以下で与えて巻き付けて通板することを特徴とする凹凸状金属板挟圧用ロールを用いた金属板の形状矯正方法である。
【００１８】
そして、第三の本発明は、表層の軸方向に形成した凹凸が周方向に連続して付与された凹凸状金属板挟圧用ロールを、該凹凸が嵌合するように重ねて配置し、一対の該凹凸状金属板挟圧用ロールの間に金属板を通板して挟圧する金属板の形状矯正方法であって、該金属板に１．０ＭＰａ以上の張力を付与し、該金属板を該凹凸状金属板挟圧用ロールに出側流出角度または入側流入角度を１°以上，９０°以下で与えて巻き付けて通板することを特徴とする凹凸状金属板挟圧用ロールを用いた金属板の形状矯正方法である。
【００１９】
そして、第四の本発明は、上記第一から第三のいずれかの本発明の金属板の形状矯正方法で金属板の形状矯正を行った後、一対のフラットロール間に該金属板を通板して挟圧することを特徴とする凹凸状金属板挟圧用ロールを用いた金属板の形状矯正方法である。
【００２０】
また、第五の本発明は、上記第一から第四のいずれかの本発明の金属板の形状矯正方法であって、凹凸状金属板挟圧用ロールの軸方向に形成した凹凸が、挟圧される金属板の最大板厚の３．０倍以上でかつ最小板厚の５０倍以下の周期を持つと共に、該周期の０．０３倍以上０．５０倍以下の深さを持つ凹凸状金属板挟圧用ロールを用いることを特徴とする凹凸状金属板挟圧用ロールを用いた金属板の形状矯正方法である。
【００２１】
又、第六の本発明は、挟圧される金属板の最大板厚の３．０倍以上でかつ最小板厚の５０倍以下の周期を持つと共に、該周期の０．０３倍以上０．５０倍以下の深さを持つ凹凸が、表層の軸方向に形成され、該凹凸が周方向に連続する凹凸状金属板挟圧用ロールが、該凹凸が嵌合するように重ねて配置されていることを特徴とする金属板の形状矯正装置である。
【００２２】
耳伸び、腹伸び、縦筋等の形状不良は、金属板の板長さが幅方向に分布を持つことにより生じるが、表層の軸方向に形成した凹凸が周方向に連続した凹凸状金属板挟圧用ロール（以下、凹凸ロール）を嵌合させた凹凸ロール間に金属板を通板し、挟圧することにより、金属板の形状が矯正される。ここで、挟圧することには、挟圧した状態で凹凸ロールを回転することが含まれ、通板することには、凹凸ロールの周速と同期して、金属板を搬送することが含まれるものとする。凹凸ロール間に金属板を通板し、挟圧することにより、金属板の形状が矯正される定性的理由は理論的にはよく解明されていないが、凹凸ロール間に金属板を通板し、挟圧することにより、金属板の幅方向にマスフローが促進され、その結果として金属板の板長さの長い部分が同幅方向に広がろうとする塑性変形を誘起し、耳伸び、腹伸び、縦筋いずれの場合も、金属板の形状が矯正されるものと推定している。
【００２３】
ここで、凹凸ロール間に金属板を通板し、挟圧する際に、本発明により、金属板に張力を付与して通板することによって、長手方向に伸びる筋状模様が発生することもなく極めて安定した形状矯正が可能となる。また、金属板に張力を付与して通板することが困難であっても、金属板を凹凸ロールのいずれかに巻き付けて通板することにより、長手方向に伸びる筋状模様が発生することもなく極めて安定した形状矯正が可能となる。さらに、本発明により金属板の蛇行等がなくなり通板性が向上するため、特許文献５において、金属板の破断や絞りなどの通板トラブル発生の懸念から制約されていた凹凸ロールの凹凸形状についても、その規制が緩和され、凹凸形状の加工や維持が容易になり、実用性が向上する。
【００２４】
該凹凸ロール間に通板し、挟圧することにより形状矯正した金属板には、転写した凹凸形状の名残が若干残存する場合があるが、これをフラットロールで挟圧することにより、さらに金属板の形状が矯正され、平坦な状態に近づく。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、大がかりな設備を要せずとも金属板の形状矯正が可能であり、通板中の蛇行による絞りや破断等のトラブルが防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２７】
（第一の本発明の実施の形態）
本発明に用いる凹凸状金属板挟圧用ロール（以下、凹凸ロールともいう）には、例えば図１（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示すようなもののほか、図示しない各種の形態のものが考えうる。ちなみに図１は凹凸ロールをその中心軸（本発明にいう軸）を通る断面で仮想的に切断して見た断面図のうち、上半分の凹凸のある部分の一部を示したものである。
【００２８】
発明者らは、そのような各種の凹凸ロールの凹凸の周期と深さにより、そのような凹凸ロールを例えば図２に示す形状矯正機１の上凹凸ロール３、下凹凸ロール４（３Ａ、４Ａはバックアップロール。ロール３、４と凹凸が嵌合するように凹凸を形成してもよいし、フラットロールとしてもよい）に示すように上下に嵌合させ（軸方向に見ると従来の特許文献２や特許文献４で示した図９（ａ）（ｃ）の要領と同じ）、上下凹凸ロール３、４間に金属板６を挟んで挟圧したときに、どの程度金属板６の形状が矯正されるか、金属板の矯正能力は、ロール径に依らないことを見出した。このことは後述の実施例１でロール径φ３００ｍｍ、実施例２、３でロール径φ５００ｍｍ、実施例４でロール径１３０ｍｍと、違うロール径の凹凸ロールで金属板６を形状矯正しても、どの程度金属板６の形状が本当に矯正されるか、は凹凸の周期と深さで決まることにより明らかになる。そして、発明者らは、図１２に示す通り、凹凸ロールの凹凸形状は図１（ａ）に示す正弦波、同（ｃ）に示す台形波、同（ｄ）に示す三角波、更に図１１中に図示しない図１（ｂ）に示す矩形波の場合も別途検証した結果、金属板の矯正能力は凹凸ロールの凹凸形状にも依らないことを見出した。そして、特許文献５の発明に至ったわけである。
【００２９】
ここで、凹凸の周期とは、周期的に形成された凹凸一周期の長さのことであり、図１（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示すところのＬ１に相当する。凹凸の深さは同図のＬ２に相当する。
【００３０】
凹凸の周期Ｌ１が短く凹凸の深さＬ２が深いほど金属板６の幅方向に作用する引っ張りの力、塑性変形量とも大きくなって、マスフローが促進され、金属板６の形状を矯正する能力が高くなる。
【００３１】
しかしながら、凹凸の周期Ｌ１を必要以上に短くしようとすると、ロールの加工が困難になる上に、金属板６が押し込まれるべき凹部の空間的余裕がなくなってむしろ金属板６の形状矯正がしにくくなる。逆に凹凸の周期Ｌ１を必要以上に長くすると、ロールから切削加工により削り取るべき部分が多くなり、加工に要する時間が長くなるとともに、加工コストも高くなる。また、凹凸の深さＬ２についても、必要以上に浅くすると、金属板６の形状矯正が十分にできず、又、必要以上に深くすると、そのような凹凸ロールを上下に嵌合させ、上下凹凸ロール３、４間に金属板６を挟んで挟圧したときに、却って金属板６の絞りや破断等の通板トラブルが発生しやすくなる。
【００３２】
加えて、発明者らは、次に述べる、実際に上下凹凸ロールの凹凸の周期Ｌ１と深さＬ２を種々変更した上で実際に該上下凹凸ロール３、４間に金属板６を通板する実験データを収集した。それにより、通板前の金属板６の形状に対し、どの程度その金属板６の形状が矯正されるかを詳細に検証した。その結果、形状矯正に好適な凹凸の周期Ｌ１と深さＬ２の範囲が、通板される金属板６の厚みにより整理されることを見出し、特許文献５の発明を提案した。
【００３３】
即ち、特許文献５では、凹凸の周期Ｌ１を、通板する金属板６の最大板厚の３．０倍以上、かつ、最小板厚の３０倍以下とし、さらに凹凸の深さＬ２を周期の０．０３倍以上０．２倍以下とすることにより、金属板を急峻度１％以下の十分に平坦な形状に矯正することが可能となるから、連続処理ラインに金属板６を通板しても、金属板６が蛇行して絞りや破断等の通板トラブルが発生するのを防止できる。
【００３４】
しかしながら、特許文献５では、金属板の幅方向の一部分で局所的に凹凸転写が増大したり、金属板の幅方向の流れによって微小な折れ重なりが生じたりして、図１４に示すような長手方向に伸びる筋状模様７が発生する場合があるという問題が生じていたことは先にも述べた通りである。そこで、この長手方向に伸びる筋状模様の発生を防止する方法について、鋭意検討を行った。以下に詳細に説明する。
【実施例１】
【００３５】
実験の供試材は、板厚０．８ｍｍであり、板幅１８００ｍｍの焼鈍された低炭素冷延鋼板で、降伏応力は２００ＭＰａである。矯正前形状として、耳伸び急峻度２．０％の供試材を用意した。
【００３６】
形状矯正に供する上下凹凸ロール３、４の寸法は、凹凸ロールの頂部に相当する凸部外周のロール径φ３００ｍｍ×ロールバレル長２０００ｍｍであり、ロール材質は０．４５％炭素含有鋳鋼（Ｓ４５Ｃ）を用いた。ロール表層の軸方向に形成する凹凸の加工は切削バイトによる切削加工で行い、上下凹凸ロール３、４の形状は図１（ｂ）に示すような矩形の凹凸とし、表１に示すような、周期、深さの条件の上下同じ凹凸形状のロール（ロールセット）を用いた。
【００３７】
【表１】
2006247721.tif 000003
【００３８】
ここで、凸部の幅Ｌ３は周期の１／４とした。各ロールセットは、上下凹凸がきれいに噛み合うように、上下凹凸ロールの凹部の相対的位置を周期の半分ずらしてロールを作成した。
【００３９】
形状矯正機は図２に示す上記ロールセットを用いた１スタンドの４段式の形状矯正機１で、ロール径φ５００ｍｍ×ロール胴長１９００ｍｍのバックアップロール３Ａ、４Ａがワークロール３、４の垂直たわみを抑制するように設置されている。バックアップロール３Ａ、４Ａはフラットロールを使用している。また、形状矯正機の入側、および出側にそれぞれ２段式のピンチロール８Ａ、８Ｂを設置し、形状矯正機の入側および出側から金属板６に張力を付与できるようになっている。なお、ピンチロールによって金属板６に付与できる張力は、最大で１００ＭＰａである。それ以上の大きな張力を付与する場合には、ピンチロールではロールと金属板６との間でスリップが生じてしまうため、ブライドルロールと呼ばれる複数のロールから構成される大規模な設備を使用することになる。それでも一応、本発明は成立するが、前述したように設置スペースや設備の設置コストの面から、張力は最大で１００ＭＰａとし、張力を付与する手段はピンチロールが好ましい。
【００４０】
供試材である金属板６が停止した状態で、該形状矯正機１の上下凹凸ロール３、４のギャップが板厚と同じになるまで供試材である金属板６を挟圧し、金属板６の通過速度を５０ｍｐｍまで加速した。該形状矯正機１の上下凹凸ロール３、４は非駆動で、金属板６の通過により従動的に回転するようにした。なお、入側および出側の張力は表２に示した通りである。
【００４１】
上記上下凹凸ロール３、４を組み込んで該形状矯正機１により金属板６の形状矯正を行った結果を表２に示す。ここで、筋状模様の発生とは、各条件において形状矯正実験を２０回行ったときの筋状模様が発生した割合を調査し、発生率が０％なら〇、０％より多く５％以下なら△、５％超であれば×とした。
【００４２】
【表２】
2006247721.tif 000004
【００４３】
表２において、本発明例である実験Ｎｏ．２−１〜７では、筋状模様は発生しなかった。また、いずれの条件でも目標形状である急峻度１％以下に矯正することが出来ている。急峻度１％以下に矯正することが出来れば、連続処理ラインに金属板６を通板しても、金属板６が蛇行して絞りや破断等の通板トラブルが発生するのを防止できることが、別途の表３に示す検証の結果、わかっている。したがって、本発明例では、形状矯正し、絞り、破断の防止とともに筋状模様の発生の防止を図ることができる。
【００４４】
【表３】
2006247721.tif 000005
【００４５】
比較例である実験Ｎｏ．１−１〜２では、絞り、破断の防止は図ることができたが、筋状模様が発生してしまっている。
【００４６】
以上の結果から、金属板に１．０ＭＰａ以上の張力を付与して通板することによって、上下一対の凹凸状金属板挟圧用ロールの間に金属板を通板して挟圧し、金属板を形状矯正する際に、絞り、破断を防止するとともに、金属板上への筋状模様の発生をも防止することが可能となる。
【００４７】
なお本発明では、金属板への張力の付与は、入側のみでもよく、出側のみでもよく、また入側と出側の両方でもよい。また、設置スペースや設備の設置コストの面での問題がなく、大規模なブライドルロールなどの設備が設置可能で、より大きな張力を付与できる場合には、そうすることによっても、金属板上への筋状模様の発生も防止することが可能であることはいうまでもない。
【００４８】
（第二の本発明の実施の形態）
前述したように、特許文献５の発明では、金属板の幅方向の一部分で局所的に凹凸転写が増大したり、金属板の幅方向の流れによって微小な折れ重なりが生じて、長手方向に伸びる筋状模様が発生する問題があった。第一の本発明では、金属板に張力を付与することで筋状模様の発生を防止する方法を開示したが、第二の本発明では、金属板に張力を付与することが困難な場合において、この長手方向に伸びる筋状模様の発生を防止する方法について、鋭意検討を行った。以下に詳細に説明する。
【実施例２】
【００４９】
実験の供試材および形状矯正に供する上下凹凸ロール３、４は、実施例１と同様のものを用いた。凹凸形状は表１に示す通りである。
【００５０】
形状矯正機は図３に示す上記ロールセットを用いた１スタンドの４段式の形状矯正機１で、ロール径φ５００ｍｍ×ロール胴長１９００ｍｍのバックアップロール３Ａ、４Ａがワークロール３、４の垂直たわみを抑制するように設置されている。バックアップロール３Ａ、４Ａはフラットロールを使用している。また、形状矯正機の入側、および出側にそれぞれ補助ロール９Ａ、９Ｂを設置し、金属板６の通板ラインを変更して、凹凸ロール４に巻き付けるように通板することを可能とする。ここで、図３において、出側での水平ラインと金属板とのなす角θＢを出側流出角度、入側での水平ラインと金属板とのなす角θＡを入側流入角度とする。なお、出側流出角度θＢおよび入側流入角度θＡの設定は、補助ロール９Ａ、９Ｂの上下位置を調整することによって、行うことができる。
【００５１】
供試材である金属板６が停止した状態で、該形状矯正機１の上下凹凸ロール３、４のギャップが板厚と同じになるまで供試材である金属板６を挟圧し、金属板６の通過速度を５０ｍｐｍまで加速した。該形状矯正機１の上下凹凸ロール３、４は非駆動で、金属板６の通過により従動的に回転するようにした。なお出側流出角度θＢおよび入側流入角度θＡの設定は表４に示した通りである。なお、入側張力、出側張力は、いずれの場合も０．５ＭＰａに設定した。
【００５２】
上記上下凹凸ロール３、４を組み込んで該形状矯正機１により金属板６の形状矯正を行った結果も表４に示す。ここで、筋状模様の発生とは、各条件において形状矯正を２０回行ったときの筋状模様が発生した割合を調査し、発生率が０％なら〇、０％より多く５％以下なら△、５％超であれば×とした。
【００５３】
【表４】
2006247721.tif 000006
【００５４】
表４において、本発明例である実験Ｎｏ．２−１〜７では、筋状模様は発生しなかった。また、いずれの条件でも目標形状である急峻度１％以下に矯正することが出来ている。急峻度１％以下に矯正することが出来れば、連続処理ラインに金属板６を通板しても、金属板６が蛇行して絞りや破断等の通板トラブルが発生するのを防止できることが、別途の表３に示す検証の結果、わかっている。したがって、本発明例では、形状矯正し、絞り、破断の防止とともに筋状模様の発生の防止も図ることができる。
【００５５】
比較例である実験Ｎｏ．１−１〜２では、絞り、破断の防止は図ることができたが、筋状模様が発生してしまっている。
【００５６】
以上の結果から、金属板を凹凸状金属板挟圧用ロールに出側流出角度または入側流入角度を１°以上，９０°以下で与えて巻き付けて通板することによって、上下一対の凹凸状金属板挟圧用ロールの間に金属板を通板して挟圧し、金属板を形状矯正する際に、絞り、破断を防止するとともに、金属板上への筋状模様の発生をも防止することが可能となる。
【００５７】
なお、凹凸ロールへの金属板の巻き付けは、入側のみでもよく、出側のみでもよく、また入側と出側の両方でもよい。また、出側流出角度θＢおよび入側流入角度θＡを９０°以下としたのは、９０°よりも大きくすると、金属板がバックアップロールや形状矯正機のハウジングなどに接触する懸念があるためで、このような設備上の制約が無くなれば、より大きな角度としても、金属板上への筋状模様の発生をも防止することが可能であることはいうまでもない。
【００５８】
（第三の本発明の実施の形態）
前述したように、特許文献５では、金属板の幅方向の一部分で局所的に凹凸転写が増大したり、金属板の幅方向の流れによって微小な折れ重なりが生じて、長手方向に伸びる筋状模様が発生するといった問題があった。第一の本発明では、金属板に張力を付与することで筋状模様の発生を防止する方法を、第二の本発明では、出側流出角度または入側流入角度を与えて金属板を凹凸ロールに巻き付けて通板して筋状模様の発生を防止する方法を開示したが、第三の本発明では、金属板に張力を付与し、かつ出側流出角度または入側流入角度を与えて金属板を凹凸ロールに巻き付けて通板して、筋状模様の発生を防止する方法について、鋭意検討を行った。以下に詳細に説明する。
【実施例３】
【００５９】
実験の供試材および形状矯正に供する上下凹凸ロール３、４は、実施例１と同様のものを用いた。凹凸形状は表１に示す通りである。
【００６０】
形状矯正機は、図４に示す上記ロールセットを用いた１スタンドの４段式の形状矯正機１で、ロール径φ５００ｍｍ×ロール胴長１９００ｍｍのバックアップロール３Ａ、４Ａがワークロール３、４の垂直たわみを抑制するように設置されている。バックアップロール３Ａ、４Ａはフラットロールを使用している。また、形状矯正機の入側、および出側にそれぞれ上下位置の調整が可能なピンチロール８Ａ、８Ｂを設置し、金属板６に張力を付与し、かつ金属板６の通板ラインを変更して、凹凸ロール４に巻き付けて通板することを可能とする。ここで、実施例２と同様に、出側での水平ラインと金属板とのなす角θＢを出側流出角度、入側での水平ラインと金属板とのなす角θＡを入側流入角度とする。なお、出側流出角度θＢおよび入側流入角度θＡの設定は、ピンチロール８Ａ、８Ｂの上下位置を調整することによって、行うことができる。
【００６１】
供試材である金属板６が停止した状態で、該形状矯正機１の上下凹凸ロール３、４のギャップが板厚と同じになるまで供試材である金属板６を挟圧し、金属板６の通過速度を５０ｍｐｍまで加速した。該形状矯正機１の上下凹凸ロール３、４は非駆動で、金属板６の通過により従動的に回転するようにした。なお、入側張力と出側張力、および出側流出角度θＢと入側流入角度θＡの設定は表５に示した通りである。
【００６２】
上記上下凹凸ロール３、４を組み込んで該形状矯正機１により金属板６の形状矯正を行った結果を表５に示す。
【００６３】
【表５】
2006247721.tif 000007
【００６４】
表５において、本発明例である実験Ｎｏ．２−１〜９では、筋状模様の発生率は０％であった。また、いずれの条件でも目標形状である急峻度１％以下に矯正することが出来ている。従って、本発明例では、形状矯正し、絞り、破断の防止とともに筋状模様の発生の防止も図ることができる。
【００６５】
比較例である実験Ｎｏ．１−１〜２では、絞り、破断の防止は図ることができたが、筋状模様が発生してしまっている。
【００６６】
以上の結果から、金属板に１．０ＭＰａ以上、１００ＭＰａ以下の張力を付与し、かつ金属板を凹凸状金属板挟圧用ロールに出側流出角度または入側流入角度を１°以上、９０°以下にして通板することによって、上下一対の凹凸状金属板挟圧用ロールの間に金属板を通板して挟圧し、金属板を形状矯正する際に、絞り、破断を防止するとともに、金属板上への筋状模様の発生をも防止することが可能となる。
【００６７】
なお本実施の形態では、ピンチロール８Ａ、８Ｂにより金属板への張力の付与と、金属板の流出入角度の付与を行ったが、ピンチロールと補助ロールを個別に設置して独立して付与しても同様の効果が得られることはいうまでもない。
【００６８】
（第四の本発明の実施の形態）
第一乃至第二の本発明に係る、上凹凸ロール３および下凹凸ロール４の間に金属板６を通板して挟圧した後に、図５に示すように、上下にフラットロール５を有する形状矯正機２に通板するのが、第四の本発明である。形状矯正機１、２は少なくとも１台ずつあればよく、必要性と設置スペースの広さに応じて台数を増やしてもよい。
【００６９】
なお、この図５の例では、図２および図３の４段のものと違い、６段クラスタ型のロール配置の形状矯正機１、２を用いる場合の例を示している。また、図５において、図２に記載したようなピンチロール８Ａ、８Ｂ、および図３に記載したような補助ロール９Ａ、９Ｂは簡単のため記載を省略してあるが、設けても設けなくてもよい。
【実施例４】
【００７０】
板厚０．２ｍｍ、板幅１２００ｍｍ、降伏応力９８０ＭＰａの冷間圧延された低炭素鋼板の矯正を行った。矯正前形状が、最大端伸び急峻度３．０％の実験材を用意した。
【００７１】
形状矯正機は図５に示すような、６段クラスタ型凹凸ロール形状矯正機１に引き続き、６段クラスタ型フラットロール形状矯正機２で構成されている。凹凸ロール３、４の頂部に相当する凸部外周とフラットロール５はφ１３０ｍｍ×ロール胴長１５００ｍｍとし、凹凸ロール３、４、フラットロール５の水平方向、垂直方向のたわみを抑制可能なように、φ６０ｍｍ分割バックアップロールを軸方向に複数個配置した６段クラスタ型の構造とした。スタンド間距離は２００ｍｍとした。ロール材質はすべて冷間圧延用鍛鋼（冷間ダイス鋼）である。
【００７２】
形状矯正機１の凹凸ロール３、４の凹凸の加工は塩化第二鉄水溶液によるエッチングで行った。凹凸ロール３、４の凹凸形状は図１（ｃ）に示すような台形状であり、表１に示す条件のロールセットを用いた。ここで、凸部の幅Ｌ３はそれぞれの条件において周期の１／５となるように決定した。各ロールセットは、上下凹凸がきれいに嵌合するように、上下凹凸ロール３、４で凹部の位置を周期の半分ずらして作成した。
【００７３】
第２スタンドのフラットロールの表面は砥石研磨により、軸方向の平均粗さＲａ＝０．２μｍに仕上げた（カットオフ値１ｍｍ、評価長さ１０ｍｍとして測定した。）。
【００７４】
上記凹凸ロール３、４、フラットロール５を用いて金属板６の形状矯正を行った。一定速度１００ｍｐｍで通板中の金属板６とロール外周速度を同期させながら、各形状矯正機１、２の矯正荷重が表６の荷重となるまで上凹凸ロール３を下凹凸ロール４に対して押し込み、金属板６の矯正を行うようにした。各形状矯正機１、２の入出側張力および、形状矯正機１への入側流入角度、出側流出角度は表に記載したとおりである。結果を表６に示す。
【００７５】
【表６】
2006247721.tif 000008
【００７６】
本発明例である実験Ｎｏ．２−１〜９の条件では、いずれの板厚に対してもすべて目標形状である急峻度１％以下に矯正することが出来た。
【００７７】
凹凸ロール３、４の出側ですでに急峻度１％以下に矯正出来ており、実施例１の金属板よりも降伏応力が高い分、硬質で、凹凸形状の名残が矯正後の金属板６に筋として残りやすいのをフラットロールで目立たないようにすることが出来た。
【００７８】
比較例である実験Ｎｏ．１−１〜２では、形状矯正は十分であったが、筋状模様が発生してしまった。
【００７９】
なお、本発明を板厚２ｍｍ超、板幅１２００ｍｍ未満の金属板に適用しても、何ら問題はない点は、前述実施例３の場合と全く同様である。
【００８０】
（第五の本発明の実施の形態）
発明者らは、第一乃至第四の本発明において、実際に上下凹凸ロールの凹凸の周期Ｌ１と深さＬ２を種々変更した上で実際に該上下凹凸ロール３、４間に金属板６を通板する実験データを収集した。それにより、通板前の金属板６の形状に対し、どの程度その金属板６の形状が矯正されるかを詳細に検証した。その結果、第一ないし第四の本発明においては、形状矯正に好適な凹凸の周期Ｌ１と深さＬ２の範囲が、通板される金属板６の厚みにより整理されることを見出した。以下に詳細に説明する。
【実施例５】
【００８１】
実験の供試材は、板厚０．８、１．２又は１．８ｍｍであり、板幅１８００ｍｍの焼鈍された低炭素冷延鋼板で、降伏応力は２００ＭＰａである。矯正前形状が、耳伸び急峻度２．０％又は腹伸び急峻度−２．０％の実験材を用意した。
【００８２】
形状矯正に供する上下凹凸ロール３、４の寸法は、凹凸ロールの頂部に相当する凸部外周のロール径φ３００ｍｍ×ロール胴長２０００ｍｍであり、ロール材質は０．４５％炭素含有鋳鋼（Ｓ４５Ｃ）を用いた。ロール表層の軸方向に形成する凹凸の加工は切削バイトによる切削加工で行い、上下凹凸ロール３、４の形状は図１（ｂ）に示すような矩形の凹凸とし、表７に示すように、周期、深さの異なる３４条件の上下同じ凹凸形状のロール（ロールセット）を用いた。
【００８３】
【表７】
2006247721.tif 000009
【００８４】
ここで、凸部の幅Ｌ３はそれぞれの条件において周期の１／４とした。各ロールセットは、上下凹凸がきれいに噛み合うように、上下凹凸ロールの凹部の相対的位置を周期の半分ずらしてロールを作成した。
【００８５】
形状矯正機は図４に示す上記ロールセットを用いた１スタンドの４段式の形状矯正機１で、ロール径φ５００ｍｍ×バレル１９００ｍｍのバックアップロール３Ａ、４Ａがワークロール３、４の垂直たわみを抑制するように設置されている。バックアップロール３Ａ、４Ａはフラットロールを使用している。また、形状矯正機の入側、および出側にそれぞれ上下位置の調整が可能なピンチロール８Ａ、８Ｂを設置し、金属板６に張力を付与し、かつ金属板６の通板ラインを変更して、凹凸ロール４に巻き付けて通板することが可能となっている。
【００８６】
供試材である金属板６が停止した状態で、表８の条件で、該形状矯正機１の上下凹凸ロール３、４のギャップが板厚と同じになるまで供試材である金属板６を挟圧し、金属板６の通過速度を５０ｍｐｍまで加速した。該形状矯正機１の上下凹凸ロール３、４は非駆動で、金属板６の通過により従動的に回転するようにした。
【００８７】
上記上下凹凸ロール３、４を組み込んで該形状矯正機１により金属板６の形状矯正を行った結果を表８に示す。
【００８８】
【表８】
2006247721.tif 000010
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【００８９】
本発明例である実験Ｎｏ．２−１〜６、４−１〜１０−６のロール条件に相当する凹凸形状では、いずれの板厚に対してもすべて目標形状である急峻度１％以下に矯正することが出来、かつ筋状模様も発生しなかった。
【００９０】
比較例である実験Ｎｏ．１−１〜６では、凹凸の周期Ｌ１が短いために矯正荷重が増大し、板厚の厚い金属板６を十分凹部に押し込むことが出来なかったため形状矯正が十分できなかった。
【００９１】
比較例である実験Ｎｏ．３−１〜６は凹凸の深さＬ２が浅いため、金属板６の形状矯正が十分にできなかった。なお、凹凸の深さＬ２が大きいほど金属板６の形状矯正能力は高くなるが、凹凸の深さＬ２が大きすぎると金属板６が破断してしまう。本発明により、特許文献５で提案した技術では破断が発生した、実験Ｎｏ．７−１〜６および更に凹凸深さを深くした実験Ｎｏ．１０−１〜６、Ｎｏ．１１−１〜６の条件とも、破断せずに通板することが可能になった。しかしながら、比較例に示す実験Ｎｏ．１２−１〜６の凹凸の深さでは破断が発生した。このように、本発明では、特許文献５における凹凸形状の深さの範囲を拡大することができることがわかる。
【００９２】
また、凹凸の周期Ｌ１を大きくすると金属板６の形状矯正能力は変わらずに矯正荷重は低減するが、凹凸の周期Ｌ１を大きくしすぎると矯正中の金属板６が蛇行して通板が不安定になり、急峻度１％以下に矯正できても、形状矯正機１に入るところで絞りを発生してしまい、通板トラブルが発生することになる。本発明により、特許文献５で提案した技術では蛇行が発生した、実験Ｎｏ．９−１〜６において、蛇行を発生させることなく通板できた。しかしながら、本発明においても、比較例に示す実験Ｎｏ．１３−１〜６では蛇行が発生した。このように、本発明では、特許文献５における凹凸形状の周期の範囲を拡大することができる。
【００９３】
以上の結果から、凹凸の周期Ｌ１を、通板する金属板６の最大板厚の３．０倍以上、かつ、最小板厚の５０倍以下とし、さらに凹凸の深さＬ２を周期の０．０３倍以上０．５倍以下とすることにより、金属板を急峻度１％以下の十分に平坦な形状に矯正することが可能となるから、連続処理ラインに金属板６を通板しても、金属板６が蛇行して絞りや破断等の通板トラブルが発生するのを防止できる。また、凹凸形状の周期、深さの規制の範囲が拡大されたことから、実用性が向上した。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の実施例で用いた凹凸状金属板狭圧用ロールの一例を示す図
【図２】第一の本発明の実施の形態の一例を示す図
【図３】第二の本発明の実施の形態の一例を示す図
【図４】第三の本発明の実施の形態の一例を示す図
【図５】第四の本発明の実施の形態の一例を示す図
【図６】（ａ）耳伸び、（ｂ）腹伸び、（ｃ）縦皺等の金属板製品の形状を示す斜視図
【図７】先行金属板の後端の形状が不良であった場合に、後行金属板の先端と溶接したようすを示す斜視図
【図８】従来からある連続焼鈍ライン（ＣＡＬ）を模式的に示す図
【図９】従来からある凹凸ロールを用いた幅出しを目的とした圧延に関する技術について示す図
【図１０】急峻度の定義を示す図
【図１１】従来からあるテンションレベラを用いた金属板の形状矯正に関する技術を示す図
【図１２】凹凸形状と金属板の矯正能力の関係を示す線図
【図１３】従来からある調質圧延機を用いた金属板の形状矯正に関する技術を示す図
【図１４】金属板に発生する筋状模様を示す斜視図
【符号の説明】
【００９５】
１…形状矯正機
２…形状矯正機
３…上凹凸ロール
３Ａ…バックアップロール
４…下凹凸ロール
４Ａ…バックアップロール
５…フラットロール
６…金属板
６Ａ…先行金属板の後端部
６Ｂ…後行金属板の先端部
７…筋状模様
８Ａ…入側ピンチロール
８Ｂ…出側ピンチロール
９Ａ…入側補助ロール
９Ｂ…出側補助ロール
２０…形状検出器
Ｌ１…凹凸の周期
Ｌ２…凹凸の深さ
Ｌ３…凹凸ロールの凸部幅
【図１】
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【図２】
2006247721.tif 000015
【図３】
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【図４】
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【図５】
2006247721.tif 000018
【図６】
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【図７】
2006247721.tif 000020
【図８】
2006247721.tif 000021
【図９】
2006247721.tif 000022
【図１０】
2006247721.tif 000023
【図１１】
2006247721.tif 000024
【図１２】
2006247721.tif 000025
【図１３】
2006247721.tif 000026
【図１４】
2006247721.tif 000027