(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
強度の異なる２枚以上の金属板が圧延ロールにて圧着されてなるクラッド板材であって、長手方向に沿ってクラッド比が異なるものとされたクラッド板材を製造するに際しては、
圧延前の金属板の変形抵抗σi0及び圧延後のクラッド板材の変形抵抗σ0outを求めておくと共に、圧延前の金属板の張力σiin及びクラッド板材の張力σoutを計測し、張力に対する変形抵抗比αiin =σiin/σi0、αout =σout/σ0outを計算し、それぞれの金属板におけるαiin 、αoutの値が０．８以下となるように、前記圧延ロールの速度を制御することとし、
前記圧延ロールの入側における各金属板の入側速度viinを計測し、計測した入側速度viinから各金属板のクラッド比を求め、求めたクラッド比が目標値となるように、それぞれの金属板の入側速度viinを制御する
ことを特徴とするクラッド板材の圧延方法。
【請求項２】
強度の異なる２枚以上の金属板が圧延ロールにて圧着されてなるクラッド板材であって、長手方向に沿ってクラッド比が異なるものとされたクラッド板材を製造するに際しては、
圧延前の金属板の変形抵抗σi0及び圧延後のクラッド板材の変形抵抗σ0outを求めておくと共に、圧延前の金属板の張力σiin及びクラッド板材の張力σoutを計測し、張力に対する変形抵抗比αiin =σiin/σi0、αout =σout/σ0outを計算し、それぞれの金属板におけるαiin 、αoutの値が０．８以下となるように、前記圧延ロールの速度を制御することとし、
前記圧延ロールの出側におけるクラッド板材の出側速度Voutを計測し、計測した出側速度Voutからクラッド板材の板厚houtを求め、求めたクラッド板材の板厚houtが目標値となるように、クラッド板材の出側速度Vout及び各金属板の入側速度viinを制御する
ことを特徴とするクラッド板材の圧延方法。
【請求項３】
強度の異なる２枚以上の金属板が圧延ロールにて圧着されてなるクラッド板材であって、長手方向に沿ってクラッド比が異なるものとされたクラッド板材を製造するに際しては、
圧延前の金属板の変形抵抗σi0及び圧延後のクラッド板材の変形抵抗σ0outを求めておくと共に、圧延前の金属板の張力σiin及びクラッド板材の張力σoutを計測し、張力に対する変形抵抗比αiin =σiin/σi0、αout =σout/σ0outを計算し、それぞれの金属板におけるαiin 、αoutの値が０．８以下となるように、前記圧延ロールの速度を制御することとし、
前記圧延ロールの入側における各金属板の入側速度viinを計測し、計測した入側速度viinから各金属板のクラッド比を求め、求めたクラッド比が目標値となるように、それぞれの金属板の入側速度viinを制御し、同時に、
前記圧延ロールの出側におけるクラッド板材の出側速度Voutを計測し、計測した出側速度Voutからクラッド板材の板厚houtを求め、求めたクラッド板材の板厚houtが目標値となるように、クラッド板材の出側速度Vout及び各金属板の入側速度viinを制御する
ことを特徴とするクラッド板材の圧延方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、予め減肉が想定される部位の強度や板厚を増すことにより成形性の向上と部品強度の向上を実現したクラッド板材を、圧延により製造するクラッド板材の圧延方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車用途向けプレス成形部品などの軽量化と剛性を得るために、長さ方向や幅方向に強度偏差や板厚偏差を持たせた圧延材（テーラードブランク材）が用いられている。
このようなテーラードブランク材を製造するにあたっては、強度や板厚の異なる２枚以上の板を溶接によって製造し、その後、溶接後の板材をプレス成形などの成形工程により部品に製造する手法（溶接テーラードブランク）が採用されている。
【０００３】
ところで、溶接テーラードブランクとして、鋼板をつなぎ合わせ溶接する場合には、大きな問題は発生しないが、アルミ合金板をつなぎ合わせ溶接する場合、アルミ材であるが故に、溶接が困難であり、溶接部や周囲の熱影響部の強度差により破断が促進され成形性が劣るなどの問題があった。
そこで、アルミ合金製のテーラードブランク材を製造するに際しては、溶接テーラードブランク以外の手法を用いた技術（特許文献１、２の技術）が採用されていた。
【０００４】
例えば、特許文献１には、テーラードブランク材の製造方法に関する技術が開示されており、母材に接着材を用いて貼りあわせ材を作ってプレス成形することで、テーラードブランク材を製造している。
また、特許文献２は、複数の異なる金属材を重ねて圧延ロールで圧延し、これら金属材を圧着接合したクラッド板材を作成するに際しては、前記各金属を重ねて圧延ロールに通す時の前記各金属に対して、圧延後のクラッド板材の板厚及びクラッド比率に応じた張力及び速度を与える技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平２００３−３９１２０号公報
【特許文献２】特開平４−１００６８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記した特許文献１、２の技術を用いたとしても、アルミ合金製のテーラードブランク材を製造する場合には、様々な問題が発生することが知見されている。
例えば、特許文献１の技術の場合、接着剤による板材の貼りあわせでは、成形部位や成形方法により、成形中に接着剤の延性不足により剥離する可能性があり、適用部位が限定的となることが明らかとなっている。
【０００７】
また、特許文献２の技術の場合、クラッド前の各コイルの板速と圧延後の板速を制御する方法であって、所望とするクラッド比を得るといった視点からは有効な技術ではあるが、入側と出側の速度比のみをコントロールする制御であるため、単純に速度指令値のみで実際の圧延制御を行うと、過多な張力が圧延材に付与され、板破断を起こす可能性が否めない。
【０００８】
ところで、圧延により製造されるクラッド板材に関し、そのクラッド比は、エッチング等の処理を行う方法や板厚を光学的に測定する方法を通じて明らかとなるが、これらの方法をオンラインでは採用することは時間的制約などで困難を伴う。そのため、所望とするクラッド比を備えたクラッド板材を製造するにあたっては、オフライン検査に頼るのではなく、オンラインで圧延制御を精確に行い、クラッド板材の板厚やクラッド比率を精確にコントロールしつつ、クラッド板材の製造を実施しなければならない。
【０００９】
このような要望に応えるクラッド板材の圧延方法の技術は、特許文献１、２には開示されてはいない。
そこで、本発明は、上記問題に鑑み、予め減肉が想定される部位の強度や板厚を増すことにより成形性の向上と部品強度の向上を実現したクラッド板材を、圧延により製造するクラッド板材の圧延方法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】
【００１０】
前記目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
すなわち、本発明にかかるクラッド板材の圧延方法は、強度の異なる２枚以上の金属板が圧延ロールにて圧着されてなるクラッド板材であって、長手方向に沿ってクラッド比が異なるものとされたクラッド板材を製造するに際しては、圧延前の金属板の変形抵抗σi0及び圧延後のクラッド板材の変形抵抗σ0outを求めておくと共に、圧延前の金属板の張力σiin及びクラッド板材の張力σoutを計測し、張力に対する変形抵抗比αiin=σiin/σi0、αout =σout/σ0outを計算し、それぞれの金属板におけるαiin 、αoutの値が０．８以下となるように、前記圧延ロールの速度を制御することを特徴とする。
【００１１】
好ましくは、前記圧延ロールの入側における各金属板の入側速度viinを計測し、計測した入側速度viinから各金属板のクラッド比を求め、求めたクラッド比が目標値となるように、それぞれの金属板の入側速度viinを制御するとよい（好ましい制御方法（１））。
好ましくは、前記圧延ロールの出側におけるクラッド板材の出側速度Voutを計測し、計測した出側速度Voutからクラッド板材の板厚houtを求め、求めたクラッド板材の板厚houtが目標値となるように、クラッド板材の出側速度Vout及び各金属板の入側速度viinを制御するとよい（好ましい制御方法（２））。
【００１２】
上記した好ましい制御方法（１）と好ましい制御方法（２）とを同時に行うと、なお好ましい。
本発明にかかるクラッド板材の圧延方法の最も好ましい形態は、強度の異なる２枚以上の金属板が圧延ロールにて圧着されてなるクラッド板材であって、長手方向に沿ってクラッド比が異なるものとされたクラッド板材を製造するに際しては、圧延前の金属板の変形抵抗σi0及び圧延後のクラッド板材の変形抵抗σ0outを求めておくと共に、圧延前の金属板の張力σiin及びクラッド板材の張力σoutを計測し、張力に対する変形抵抗比αiin=σiin/σi0、αout =σout/σ0outを計算し、それぞれの金属板におけるαiin 、αoutの値が０．８以下となるように、前記圧延ロールの速度を制御することとし、前記圧延ロールの入側における各金属板の入側速度viinを計測し、計測した入側速度viinから各金属板のクラッド比を求め、求めたクラッド比が目標値となるように、それぞれの金属板の入側速度viinを制御することを特徴とする。
本発明にかかるクラッド板材の圧延方法の最も好ましい他の形態は、強度の異なる２枚以上の金属板が圧延ロールにて圧着されてなるクラッド板材であって、長手方向に沿ってクラッド比が異なるものとされたクラッド板材を製造するに際しては、圧延前の金属板の変形抵抗σi0及び圧延後のクラッド板材の変形抵抗σ0outを求めておくと共に、圧延前の金属板の張力σiin及びクラッド板材の張力σoutを計測し、張力に対する変形抵抗比αiin=σiin/σi0、αout =σout/σ0outを計算し、それぞれの金属板におけるαiin 、αoutの値が０．８以下となるように、前記圧延ロールの速度を制御することとし、前記圧延ロールの出側におけるクラッド板材の出側速度Voutを計測し、計測した出側速度Voutからクラッド板材の板厚houtを求め、求めたクラッド板材の板厚houtが目標値となるように、クラッド板材の出側速度Vout及び各金属板の入側速度viinを制御することを特徴とする。
本発明にかかるクラッド板材の圧延方法の最も好ましい他の形態は、強度の異なる２枚以上の金属板が圧延ロールにて圧着されてなるクラッド板材であって、長手方向に沿ってクラッド比が異なるものとされたクラッド板材を製造するに際しては、圧延前の金属板の変形抵抗σi0及び圧延後のクラッド板材の変形抵抗σ0outを求めておくと共に、圧延前の金属板の張力σiin及びクラッド板材の張力σoutを計測し、張力に対する変形抵抗比αiin=σiin/σi0、αout =σout/σ0outを計算し、それぞれの金属板におけるαiin 、αoutの値が０．８以下となるように、前記圧延ロールの速度を制御することとし、前記圧延ロールの入側における各金属板の入側速度viinを計測し、計測した入側速度viinから各金属板のクラッド比を求め、求めたクラッド比が目標値となるように、それぞれの金属板の入側速度viinを制御し、同時に、前記圧延ロールの出側におけるクラッド板材の出側速度Vo
utを計測し、計測した出側速度Voutからクラッド板材の板厚houtを求め、求めたクラッド板材の板厚houtが目標値となるように、クラッド板材の出側速度Vout及び各金属板の入側速度viinを制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るクラッド板材の圧延方法を用いることで、予め減肉が想定される部位の強度や板厚を増すことにより成形性の向上と部品強度の向上を実現したクラッド板材を、確実に製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明のクラッド板材を圧延で製造する状況を模式的に示した図である。
【図２】本発明のクラッド板材を圧延で製造する際に用いる制御の手順を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態に係るクラッド板材の圧延方法について、図面に基づき説明する。
本圧延方法により製造されるクラッド板材１は、アルミ合金などの強度の異なる２枚以上の金属板が積層されてなるクラッド板材（積層材）である。
例えば、クラッド板材１は、２層から形成されており、例えば、上層２が１０００系の
アルミ合金板材であり、下層３が５０００系のアルミ合金板材である。ここで、上層２の板厚をh1とし、下層３の板厚をh2とした場合、上層２のクラッド比r1''は、（h1''/（h1''＋h2''））であり、下層３のクラッド比r2''は、（h2''/（h1''＋h2''））である。
【００１６】
図１に示すように、本発明のクラッド板材１は、強度の異なる２枚以上の金属板を積層した後、積層状態の金属板を板厚方向に圧延することで製造された帯材であり、その長手方向に沿って、クラッド比が異なるものとされている。
好ましくは、クラッド板材１の長手方向に沿って、クラッド比が連続的に変化するとよい。急峻なクラッド比の変化は、当該クラッド板材１の使用時における応力集中を招き、好ましくないからである。なお、連続的であるとは、「クラッド比が急峻に変化せず、クラッド板材１の長手方向に１ｃｍずれた所でクラッド比が５％程度異なることまで許容する」ものとする。
【００１７】
また、前記クラッド板材１の長手方向に沿って、板厚が異なるものとされていてもよく、板厚が一定とされていてもよい。
係るクラッド板材１の圧延製造時の状況について、以下、説明を行う。
まず、図１は、強度の異なる３枚の金属板を積層し、冷間又は温間で圧延を行うことで、クラッド板材１を製造することを示したものである。
【００１８】
本発明のクラッド板材１を製造する圧延機５は、上下に一対のワークロールとそれぞれのワークロールをバックアップするバックアップロール（図示せず）を備える。圧延機５のワークロールは、圧下機構によりそのギャップ量が変更可能となっている。
圧延機５の入側には、各材料（積層される各金属板）の板厚を測定する板厚計が備えられると共に、各材料の搬送速度（入側速度）を測定する板速計が設けられている。同様に、圧延機５の出側には、製造されたクラッド板材１の板厚を測定する板厚計が備えられると共に、クラッド板材１の搬送速度（出側速度）を測定する板速計が設けられている。さらに、各材料に付与される張力を測定する張力計と、クラッド板材１に付与される張力を測定する張力計とが設けられている。
【００１９】
この圧延機５には、前述した圧下機構を動かしワークロール間のギャップ量を制御したり、各材料の搬送速度や張力を制御したり、クラッド板材１の搬送速度や張力を制御する制御部７が備えられている。
本発明の制御部７では、上記した圧延機５でクラッド板材１を製造するにあたり、過大な張力を防止するために、クラッド板材１の入側の速度および出側の速度だけでなく、圧延ロール４に対する速度指令により張力を制御することを特徴とする。
【００２０】
以下、制御部７で行われる制御について説明する。
まず、図１において、圧延機５の入側で圧着前の各材料（各層、言い換えれば、i番目の金属板）の板厚hiin と、圧延前の各材料の板速度viinと、圧延後のクラッド板材１の板厚速Voutとの間には、以下のマスフロー一定則が成り立つ。
【００２１】
【数１】
0006470592.tif 000002
【００２２】
式(１)から、出側板厚は、
【００２３】
【数２】
0006470592.tif 000003
【００２４】
となる。
また、各材料は、クラッド板材１となった後は一体化しているので、圧延機５出側での各材料の板速度は全てVoutとなる。従って、各材料でのマスフロー一定則から、クラッド化された各層の出側板厚hioutは以下のようになる。
【００２５】
【数３】
0006470592.tif 000004
【００２６】
式(２)、式(３)から、圧延後の出側のクラッド比ri（i層目の板厚／クラッド後の全板厚）は、式(４)のようになる。
【００２７】
【数４】
0006470592.tif 000005
【００２８】
つまり、目標の出側板厚houtと目標のクラッド比riが決まっているので、目標のhioutが決まり、出側板速度Voutに対する入側速度viinの比を決めれば、各層の板厚とクラッド比が決まることになる。
しかしながら、このような速度指令だけで制御を行うと、入側あるいは出側の板に過大な張力が作用する危険がある。そこで、変形抵抗比αiin=σiin/σi0、αout =σout/σ0outが最も大きいものが０．８以下となるように、圧延を行う必要がある。なお、この判断基準は、材料の降伏応力に対するコイルに作用する張力を基にするものであり、σi0は圧着前の各材料の変形抵抗、σ0outは圧延後のクラッド板材１の変形抵抗、σiinは圧着前の各材料の単位張力、σoutはクラッド板材１の出側単位張力である。
【００２９】
言い換えれば、強度の異なる２枚以上の金属板が圧延ロール４にて圧着されてなるクラッド板材１であって、長手方向に沿ってクラッド比が異なるものとされたクラッド板材１を製造するに際しては、圧延前の金属板の変形抵抗σi0及び圧延後のクラッド板材１の変形抵抗σ0outを事前に求めておくと共に、圧延前の金属板の単位張力σiin及びクラッド板材１の出側単位張力σoutを計測し、張力に対する変形抵抗比αiin=σiin/σi0、αout
=σout/σ0outを計算し、それぞれの金属板におけるαiin 、αoutの値が０．８以下となるように、圧延ロール４の速度を制御するとよい。
【００３０】
このような圧延を行うことで、予め減肉が想定される部位の強度や板厚を増すことにより成形性の向上と部品強度の向上を実現したクラッド板材１を、確実に製造することが可能となる。
なお、より好ましい圧延のためには、圧延ロール４の入側における各金属板の入側速度viinを計測し、計測した入側速度viinから各金属板のクラッド比を求め、求めたクラッド比が目標値となるように、それぞれの金属板の入側速度viinを制御するとよい。
【００３１】
上記の制御と同時に又は別に、圧延ロール４の出側におけるクラッド板材１の出側速度Voutを計測し、計測した出側速度Voutからクラッド板材１の板厚houtを求め、求めたクラ
ッド板材１の板厚houtが目標値となるように、クラッド板材１の出側速度Vout及び各金属板の入側速度viinを制御するとよい。
すなわち、板厚制御及び張力制御のいずれか一方を行いつつ前記板厚方向に圧延してクラッド板材１を製造することで、成形性の向上と部品強度の向上を実現したクラッド板材１を、確実に製造することが可能となる。
【実施例】
【００３２】
次に、上記した圧延制御を行いつつ、３層クラッド板材１を製造する実施例を示す。
図１に示す如く、入側の材料（クラッド板材１の元材となる金属板）は３種類であり、上層２となる金属板、中層６となる金属板、下層３となる金属板が別々のコイルから供給される。
これらの金属材は圧延により、一体化されて出側の巻取り装置で巻き取られる。払い出し・巻取りの各コイルは、制御部７により、速度制御（巻取り・払い出し装置の回転数制御）、および張力制御（巻取り・払い出し装置のトルク制御あるいは段差ロールなどの付加的な張力制御）が可能とされている。
【００３３】
また、板速計により各材料の板速度（v1in、v2in、v3in）、クラッド板材１の板速度Voutを測定可能とされている。同様に、板厚計により各材料の入側の板厚（h1in、h2in、h3in）を測定可能とされている。加えて、各材料の入側の張力（σ1in、σ２in、σ3in）、クラッド板材１の張力（σout）も測定可能とされている（図２のＳ１〜Ｓ４)。
圧延機５に備えられた制御部７により、圧延ロール４のロール速度VrollおよびロールギャップSを指令値に基づき制御可能となっている。この制御部７は、目標出側板厚hに対して、計算（実測）された出側板厚houtからロールギャップを操作するモニタＡＧＣを有しており、圧延荷重偏差から出側板厚偏差を修正するＢＩＳＲＡ−ＡＧＣを有している。
【００３４】
さて、図１において、目標板厚hに対して、目標クラッド比r1、r2、r3が与えられている場合には、クラッド板材１の各層の出側板厚はh1out=r1×h、h2out=r2×h、h3out=r3×hとして既知となる。もちろん、これらの値が、圧延の長手方向に変化する場合は、長手方向の位置の関数として与えることも可能である。
各層（クラッド板材１の元となるそれぞれの金属板）毎にマスフロー一定則が成り立つことから、
【００３５】
【数５】
0006470592.tif 000006
【００３６】
であり、測定された出側板速度Vout、及び入側板厚hiinから、
【００３７】
【数６】
0006470592.tif 000007
【００３８】
となり、入側板速度viinが求められる。
実操業においては、従来の経験値あるいは過去の実績値から、各コイル（金属板が巻回された払い出しコイル、製造されたクラッド板材１が巻取られた巻取りコイル）の張力を所定の初期張力に設定する。
上記の状態で、ロールギャップを決め圧延を開始する。この状態では、出側板厚およびクラッド率は必ずしも目標値を満足しない。
【００３９】
上記の圧延開始とともに、入側板厚hiin及び入側速度viinおよび出側速度Voutの測定を開始し、マスフロー則に則り出側板厚houtを、
【００４０】
【数７】
0006470592.tif 000008
【００４１】
により求める（図２のＳ５)。その後、この値を用いてモニタＡＧＣによる板厚制御を開始し、必要に応じてＢＩＳＲＡ−ＡＧＣも起動させる。これにより出側板厚をまず目標値に一致させる（図２のＳ６〜Ｓ８)。
この状態では、入側の各コイルおよび出側コイルの各張力は初期設定の張力一定制御となっている。このため、クラッド率に関しては必ずしも目標値に一致しない。
【００４２】
この状態から、各コイルの制御を張力制御から速度制御に変更し、クラッド率を目標値に制御するため、測定された出側速度Voutに対して、入側速度viinを次式で求まる値に制御する（図２のＳ９〜Ｓ１３)。
【００４３】
【数８】
0006470592.tif 000009
【００４４】
当然、急激な速度指令は、大きな張力変動を生むため適切なゲインを用いて、緩やかに目標速度に近づける。
この速度変更過程においては、払い出しコイルおよび巻取りコイルは張力指令から速度指令に変更されるため、入側速度が変更されるに従い各張力は変化してゆく。
この張力変化は、クラッド比を目標値に設定するため不可避であるが、過度の張力が発生すると板破断の危険性がある。
【００４５】
そこで、測定した各コイルの張力σiin及びσoutおよび予め決めておいた各コイルの変形抵抗σi0、σ0outとの比であるαiin 、αoutを計算し、この中で最も大きな値に注目する。
なお、入側張力が大きい場合、αiinが速度変更とともに大きくなる場合は、αiinが0.8を超えると、板破断の危険性が増加するため、αiinが0.8を超えそうな場合、ロール速度Vrollを減速し張力を下げる。他方、αoutが0.8を超えると、ロール速度Vrollを増速し張力を下げる（図２のＳ１４〜Ｓ１８)。
【００４６】
以上述べたように、強度の異なる２枚以上の金属板が圧延ロール４にて圧着されてなるクラッド板材１であって、長手方向に沿ってクラッド比が異なるものとされたクラッド板材１を製造する際の圧延方法であって、圧延前の金属板の変形抵抗σi0及び圧延後のクラッド板材１の変形抵抗σ0outを事前に求めておくと共に、圧延前の金属板の単位張力σiin及びクラッド板材１の出側単位張力σoutを計測し、張力に対する変形抵抗比αiin=σiin/σi0、αout =σout/σ0outを計算し、それぞれの金属板におけるαiin 、αoutの値が０．８以下となるように、圧延ロール４の速度を制御することで、予め減肉が想定される部位の強度や板厚を増すことにより成形性の向上と部品強度の向上を実現したクラッド板材１を、確実に製造することが可能となる。
【００４７】
なお、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実
施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な事項を採用している。
クラッド板材１を構成する２枚以上の金属板は、アルミ合金に限定されず、他の金属板であっても何ら問題はない。
【符号の説明】
【００４８】
１    クラッド板材
２    上層
３    下層
４    圧延ロール
５    圧延機
７    制御部
【図１】
0006470592.tif 000010
【図２】
0006470592.tif 000011