(57)【要約】【課題】金属帯を冷間圧延するにあたり、特に圧延後の金属帯に規則的に傾斜した凹凸状の形状不良（クロスバックル）を発生することなく良好な形状を得る。【解決手段】圧延機出側での全張力を金属帯の厚みおよび幅で除した単位断面積当たり張力として、変形抵抗の１／４　以上付与し、かつ圧下率を６．５％超とする。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属帯を冷間圧延するにあたり、圧延機出側での全張力を金属帯の厚みおよび幅で除した単位断面積当たり張力として、変形抵抗の１／４　以上付与し、かつ圧下率を６．５％超とすることを特徴とする金属帯の冷間圧延方法。
【請求項２】
金属帯を冷間圧延するにあたり、圧延機出側での金属帯幅中央を中心として金属帯幅の１／３　以上の範囲の単位断面積当たり張力として、変形抵抗の１／４　以上付与し、かつ圧下率を６．５％超とすることを特徴とする金属帯の冷間圧延方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステンレス鋼帯などをはじめとする金属帯の冷間圧延方法に関し、特に圧延後の金属帯に規則的に傾斜した凹凸状の形状不良（クロスバックル）が発生することなく良好な形状を得ることが可能で、かつ生産性の高い金属帯の冷間圧延方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属帯の冷間圧延を行うにあたっては、通常、前工程でコイルに巻かれた金属帯を圧延機の入側で巻き戻して、さらに金属帯に張力を付与しながら、上下の圧延ロールを回転させつつ該金属帯を挟圧する。その後、圧延機の出側で金属帯を再度コイルに巻き取る。圧延機としては、圧延スタンドが１基のみ配設されたシングルスタンド圧延機や、複数基の圧延スタンドが配設されたタンデム圧延機があり、シングルスタンド圧延機の場合には、所望の板厚になるまで複数パスの圧延を行う。
【０００３】
金属帯の冷間圧延において、金属帯の形状は品質上極めて重要であるが、従来より圧延後の金属帯に規則的に傾斜して発生する凹凸状の形状不良（クロスバックル）が発生するという問題があった。
このクロスバックルは、いわゆる耳伸びや腹伸びなどと称される一般的な平坦度不良とは異なる形状不良である。特に、ステンレス鋼板などの硬質材で発生しやすい。図２に、この形状不良が発生した金属帯の一例の外観を示す平面図を示す。図２では、図中に定義する圧延方向に対し、規則的に傾斜するような形態で伸びが局所的に過多になっているようすがうかがえる。このような形状不良は、圧延方向と交差して発生する座屈であることからこのクロスバックルという名があり、あるいはその模様形態からヘリングボーンと称されることもある。以降、本発明に関する説明中では、クロスバックルと称することにする。
【０００４】
このような、いわゆる耳伸びや腹伸びなどの平坦度不良とは異なる形状不良に対する対策として、いくつかの方法が開示されている。
特許文献１では、板厚０．１ｍｍ　以下の金属箔の圧延において、圧延方向に沿って発生する縦スジ間に小さな腹伸びが散在する形状不良を防止する方法として、単位断面積当たり出側張力を金属帯の変形抵抗の１／２　以上とし、かつ、圧下率２％超６．５　％以下で圧延する方法を開示している。
【０００５】
特許文献２では、ステンレス鋼帯を多段圧延機で冷間圧延する際に、ロール間スリップに起因して発生する鋼板表面のうねり状模様を抑制するために、２６ｋｇｆ／ｍｍ２　以上の張力をかけながら冷間圧延する方法を開示している。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−２３９３０４号公報
【特許文献２】
特開２００１−２１２６０４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に開示された方法では、本発明にいうところのクロスバックル、すなわち金属帯圧延方向に規則的に傾斜するような形態で発生する形状不良の防止効果については、なんら言及されていない。また、圧下率を２　％超６．５　％以下と規定しているが、この圧下率は一般的な冷間圧延で実施されている圧下率に比べて著しく小さく、生産性が極めて悪化するという問題もある。
【０００８】
また、特許文献２に開示された方法でも、本発明にいうクロスバックル、すなわち金属帯圧延方向に規則的に傾斜して発生する形状不良の防止効果については、なんら言及されていない。また、本方法が対象とするステンレス鋼帯についても成分組成や焼鈍条件によって変形抵抗は大きく異なるものであり、それらを考慮せずに２６ｋｇｆ／ｍｍ２　以上の張力を付与すると、ステンレス鋼帯の種類によっては圧延前に引張破断を引き起こすなどの問題もある。
【０００９】
本発明は、上記のような問題を解決し、ステンレス鋼帯などをはじめとする金属帯の冷間圧延方法に関し、特に圧延後の金属帯に規則的に傾斜した凹凸状の形状不良（クロスバックル）を発生することなく良好な形状を得ることが可能で、かつ生産性の高い金属帯の冷間圧延方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、金属帯を冷間圧延するにあたり、圧延機出側での全張力を金属帯の厚みおよび幅で除した単位断面積当たり張力として、変形抵抗の１／４　以上付与し、かつ圧下率を６．５％超とすることを特徴とする金属帯の冷間圧延方法である。
また、本発明は、金属帯を冷間圧延するにあたり、圧延機出側での金属帯幅中央を中心として金属帯幅の１／３　以上の範囲の単位断面積当たり張力として、変形抵抗の１／４　以上付与し、かつ圧下率を６．５％超とすることを特徴とする金属帯の冷間圧延方法である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
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。
図３は、本発明を適用する装置の例を模式的に示す配置図である。図３中の矢印は、金属帯の進行方向（圧延方向）を示す。
前工程で巻き取られたコイル状の金属帯３　は、圧延機の入側に配設される入側リール１に装填される。次いで金属帯３　は、入側リール１から巻き戻されて、圧延ロール４で圧下を受けて圧延され、出側リール２で巻き取られる。金属帯３　に付与される張力は、張力測定器５　で測定される。
【００１２】
ここで、被圧延材料である金属帯内の微小部分に着目すると、圧延ロール４で圧下を受けた微小部分は、圧延方向へ伸びるとともに幅方向にも広がろうとするが、圧延ロール４との摩擦や隣接する微小部分からの反力を受けるため、結果的に幅方向への圧縮応力を受けることになる。クロスバックルは、この圧縮応力が圧下域出側で解放されて金属帯が座屈するために発生すると考えられる。また、クロスバックルは、隣接する微小部分からの反力が比較的小さい金属帯エッジ部分およびその近傍域では発生せず、金属帯幅中央部でのみ発生する。
【００１３】
いわゆる耳伸びや腹伸びなどの平坦度不良が、圧延前後での金属帯幅方向厚み分布の不均一性を起因として発生し、圧延方向に数１００ｍｍ　から数１０００ｍｍの間隔で数１０ｍｍの凹凸を有する座屈現象であるのに対し、クロスバックルは数１０ｍｍから数１００ｍｍ　の間隔で数ｍｍ以下の凹凸が、規則的に傾斜するような形態で発生することが特徴である。
【００１４】
従来から知られている圧延における形状不良防止の対策を応用し、圧延荷重を小さくする、あるいは圧延張力を大きくするなどすれば、圧縮応力が低減され、クロスバックルが抑制されることが期待される。しかしながら、実際の冷間圧延では、変形抵抗や寸法の異なる種々の金属帯を圧延対象とするため、それぞれについてどのような条件で圧延すればクロスバックルが防止できるかは全く未知であった。
【００１５】
発明者らは、冷間圧延におけるクロスバックルを防止する方法について鋭意検討した結果、まず金属帯の変形抵抗と出側張力の双方の条件がクロスバックルに大きく影響することを見出した。図４に、一例としてロール径１００ｍｍ　のワークロールを用いての３種類の金属帯を圧延したときの、出側張力とクロスバックル量との関係を示した図を示す。用いた金属帯Ａ、Ｂ、Ｃは、いずれも板厚０．８ｍｍ　、板幅１２００ｍｍで、それぞれ低炭素鋼ＳＰＣＣ焼鈍材（変形抵抗約２５０ＭＰａ）、ステンレス鋼ＳＵＳ３０４焼鈍材（同６００ＭＰａ）、ステンレス鋼ＳＵＳ３０４ハード材（同９２０ＭＰａ）の鋼板である。なお、変形抵抗はＪＩＳ　Ｚ２２０１　で規定された５号試験片を引張試験したときの耐力（０．２％の永久伸びを起こすときの荷重を試験片の断面積で除した値）として算出した。圧延荷重は４００ＭＮ　とし、金属帯に耳伸びや腹伸びなどが生じることなく平坦を保つように圧延を行った。出側張力は、金属帯全幅での平均単位断面積当たりの張力である。金属帯Ａ、Ｂ、Ｃの圧下率は、それぞれ２８％　、２３％　、１５％　であった。クロスバックル量は、図５に示すように、圧延後の金属帯を切り出して定盤上に設置して、非接触式の変位計を用いて、金属帯３　に生じた規則的に傾斜した凹凸を測定し、山と谷の差ｈをクロスバックル量と定義した。したがって、クロスバックル量の値が小さいほど、クロスバックルが低減されて形状が良好なことを示している。図４より、いずれの金属帯においても、出側張力が大きくなるにつれクロスバックル量が小さくなっており、また金属帯の変形抵抗が大きいほどクロスバックル量が大きく、クロスバックルが消滅するときの出側張力の値も大きいことがわかった。
【００１６】
さらに、圧延機出側における金属帯の平坦度もクロスバックルに大きく影響することを見出した。図６に、前記金属帯を用いて、圧延機出側における金属帯の平坦度（耳伸び、腹伸びの程度）がそれぞれ平坦、耳伸び（約１００　Ｉ−ｕｎｉｔ）、腹伸び（約１００　Ｉ−ｕｎｉｔ）の場合について、出側張力とクロスバックル量の関係を示す。ここで耳伸び、腹伸び等の形状は、前述したように圧延前後での金属帯幅方向厚み分布の比率の差によって圧延方向への伸びの差が生じることで発生するものであり、入出側から張力を付加されている圧延中には幅方向の張力分布の差となっている。したがって、金属帯幅方向張力分布を金属帯のヤング率で除したものが、伸び差分布になるわけである。平坦度の単位Ｉ−ｕｎｉｔは、該伸び差分布をもっとも伸びの小さい位置での伸びで除して伸び差率分布とし、さらに１０５　倍して表記したものである。なお、圧延機出側における金属帯の平坦度はワークロールベンダーを用いて設定した。同じ出側張力でも、耳伸びの場合はクロスバックル量が小さく、腹伸びの場合にはクロスバックル量が大きいことがわかる。これは、耳伸びの場合には、金属帯幅方向張力分布としては金属帯幅中央部での張力が大きくなるため、クロスバックルの発生する金属帯幅中央部に実質的に大きな張力を付与したのと同等の効果があるのである。また、反対に、腹伸びの場合には、金属帯幅方向張力分布としては金属帯幅中央部での張力が小さくなるため、実質的に金属帯幅中央部に小さなあるいはマイナスの張力を付与したのと同等となるのである。
【００１７】
本発明は、かかる検討結果に基づいてなされたもので、金属帯の変形抵抗と出側張力に着目したクロスバックルの防止方法に到ったものである。
図１は、種々の金属帯、圧延条件について金属帯の変形抵抗と金属帯幅中央部での単位断面積当たり出側張力との関係を示した図であり、図中の○はクロスバックルが発生しなかったことを、×はクロスバックルが発生したことを示している。ここで、金属帯幅中央部の出側張力の測定には、圧延機出側に設置した分割ロール式の張力測定器５を使用した。この張力測定器５は、図７に示すように、測定ロールが軸方向にいくつにも分割され、各分割部分に内蔵されたロードセルによって金属帯幅方向の張力分布を測定することができ、分割部分の張力を分割部分の金属帯の断面積で規格化した値を単位断面積当たり張力とする。ここでは、軸方向の分割の幅が５０ｍｍの測定器を用いており、金属帯幅中心を含む５０ｍｍの範囲での単位断面積当たり張力としている。
【００１８】
また、クロスバックルの評価は、品質上問題とならない程度であるクロスバックル量が０．１ｍｍ　未満のときを○、クロスバックル量が０．１ｍｍ　以上のときを×とした。図１中の破線は、金属帯の変形抵抗と金属帯幅中央部での単位断面積当たり出側張力の比が４：１のときのものである。図１より、金属帯幅中央部での単位断面積当たり出側張力として金属帯の変形抵抗の１／４　以上を付与したときにクロスバックルは発生していない。また、この関係はここに詳述しないデータにより、圧下率に依らず成り立っており、特許文献１で規定されているような圧下率２％超６．５　％以下よりも大きな圧下率での圧延においても、金属帯幅中央部での単位断面積当たり出側張力として金属帯の変形抵抗の１／４　以上を付与したときにはクロスバックルは発生しないことがわかった。
【００１９】
この関係に基づいて、本発明の第１発明は、クロスバックルを防止するために単位断面積当たり出側張力として金属帯の変形抵抗の１／４　以上を付与し、かつ生産性を高めるため圧下率を６．５％超とすることとしたものである。
さらに、金属帯においてクロスバックルが発生する範囲は、金属帯幅中央を中心として金属帯幅の１／３　以上の範囲であるので、本発明の第２発明では、圧延機出側での金属帯幅中央を中心として金属帯幅の１／３　以上の範囲の単位断面積当たり張力として変形抵抗の１／４　以上を付与することとした。
【００２０】
なお、張力の設定方法としては、図３のようなシングルスタンド圧延機の場合には巻き取りリール２のトルク設定をその駆動電動機の電流制御で行うことが可能であり、タンデム圧延機の場合には隣接するスタンドの速度比の制御で行うことが可能である。また、金属帯幅方向の張力分布の制御については、ワークロールベンダーなどの平坦度制御手段を用いることによって制御することが可能である。
【００２１】
【実施例】
図３に示すような４段圧延機を用いての金属帯の重ね圧延において、本発明を適用した実施例について説明する。ワークロール４のロール径は１３０ｍｍ　である。金属帯として、ステンレス鋼ＳＵＳ３０４とＳＵＳ４３０、低炭素鋼ＳＰＣＣのいずれも焼鈍材を使用した。金属帯幅中央部の出側張力の測定には、圧延機出側に設置した分割ロール式の張力測定器５を使用した。
【００２２】
表１に、金属帯の変形抵抗Ｋ　、厚みと幅、圧下率、金属帯幅全体での平均単位断面積当たり出側張力Ｔ、および金属帯幅中央を中心とした金属帯幅の１／３　以上の範囲での単位断面積当たりの出側張力Ｔ’　などの圧延条件を示す。ここで、金属帯幅中央を中心とした金属帯幅の１／３　以上の範囲での単位断面積当たり張力Ｔ’　として、前記張力測定器５により測定した金属帯幅中央を中心とした幅３５０ｍｍ　の範囲（すなわち金属帯幅１０００ｍｍの１／３　以上）での単位断面積当たり張力とした。また、変形抵抗Ｋに対する金属帯幅全体での平均単位断面積当たり出側張力Ｔの比をＴ／Ｋ、金属帯幅中央を中心とした幅３５０ｍｍ　の範囲での単位断面積当たり張力Ｔ’　の比をＴ’　／Ｋとして示した。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
発明例１〜４は、本発明の第１発明によるもので、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ４３０、およびＳＰＣＣ鋼板について、それぞれ金属帯幅全体での平均単位断面積当たり出側張力Ｔとして変形抵抗Ｋの１／４　となるような張力を付与して、圧下率１０％　での圧延を行った。圧延後の金属帯の平坦度は腹伸びであり、金属帯幅中央を中心とした幅３５０ｍｍ　の範囲での単位断面積当たりの出側張力Ｔ’　は変形抵抗Ｋ　の１／５　であった。
【００２５】
発明例５〜８は、本発明の第１発明および第２発明によるもので、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ４３０、およびＳＰＣＣ鋼板について、金属帯幅中央を中心とした幅３５０ｍｍ　の範囲での単位断面積当たりの出側張力Ｔ’として変形抵抗Ｋの１／２　、すなわち１／４　以上となるような張力を付与して、圧下率２０％　での圧延を行った。圧延後の金属帯の平坦度は平坦であり、金属帯幅全体での平均単位断面積当たり出側張力Ｔは金属帯幅中央を中心とした幅３５０ｍｍ　の範囲での単位断面積当たりの出側張力Ｔ’と同等であった。
【００２６】
発明例９〜１２は、本願の第１発明および第２発明によるもので、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ４３０、およびＳＰＣＣ鋼帯について、金属帯幅中央を中心とした幅３５０ｍｍ　の範囲での単位断面積当たりの出側張力Ｔ’　として変形抵抗Ｋの１／４　となるような張力を付与して、圧下率１５％　での圧延を行った。圧延後の金属帯の平坦度は腹伸びであり、金属帯幅全体での平均単位断面積当たり出側張力Ｔも変形抵抗Ｋの１／３　、すなわち１／４　以上であった。
【００２７】
発明例１３〜１６は、本願の第２発明によるもので、ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ４３０，およびＳＰＣＣ鋼帯について、金属帯幅中央を中心とした幅３５０ｍｍ　の範囲での単位断面積当たりの出側張力Ｔ’として変形抵抗Ｋの１／４　以上となるような張力を付与して、圧下率２０％　での圧延を行った。圧延後の金属帯の平坦度は耳伸びであり、金属帯幅全体での平均単位断面積当たりの出側張力Ｔは変形抵抗Ｋの１／５　であった。
【００２８】
一方、比較例１〜４は、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ４３０、およびＳＰＣＣ鋼帯について、金属帯幅中央を中心とした幅３５０ｍｍ　の範囲での単位断面積当たりの出側張力Ｔ’として変形抵抗Ｋの１／２　、すなわち１／４　以上となるような張力を付与して、圧下率６％での圧延を行った。圧延後の金属帯の平坦度は平坦であり、金属帯幅全体での平均単位断面積当たり出側張力Ｔは金属帯幅中央を中心とした幅３５０ｍｍ　の範囲での単位断面積当たりの出側張力Ｔ’と同等であった。
【００２９】
比較例５〜８は、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ４３０、およびＳＰＣＣ鋼帯について、金属帯幅中央を中心とした幅３５０ｍｍ　の範囲での単位断面積当たりの出側張力Ｔ’として変形抵抗Ｋの１／６　、すなわち１／４　以下の張力を付与して、圧下率２０％　での圧延を行った。圧延後の金属帯の平坦度は腹伸びであり、金属帯幅全体での平均単位断面積当たり出側張力Ｔも変形抵抗Ｋの１／５　、すなわち１／４　以下であった。
【００３０】
発明例および比較例について、上記条件で圧延を行い、圧延後の金属帯のクロスバックル量を測定した。表１中に、クロスバックル量を示す。クロスバックル量は、前述したように、圧延後の金属帯を切り出して定盤上に設置して、非接触式の変位計を用いて、金属帯に生じた規則的に傾斜した凹凸を測定し、山と谷の差をクロスバックル量と定義した。
【００３１】
クロスバックル評価として、形状の面から品質上問題とならない程度であるクロスバックル量０．１ｍｍ　未満のときを○（良好）、０ｍｍのときを◎（特に良好）、それ以外のときを×（不良）とした。さらに、生産性評価として、圧下率が６．５％超のものを○とし、６．５％以下のものを×とした。そして、総合評価として、クロスバックル量が０ｍｍ　で、かつ圧下率６．５％超のときを◎（特に良好）、クロスバックル量０．１ｍｍ　未満で、かつ圧下率６．５％超のときを○（良好）、それ以外のときを×（不良）とした。発明例では、いずれもクロスバックル量が０．１ｍｍ　未満で、かつ圧下率が１０％　であり、形状および生産性の両面で良好であった。さらに、第２発明による発明例５〜１６は、クロスバックル量が０ｍｍ　であり特に良好であった。これに対し、比較例では、クロスバックルが発生して形状が不良であったり、圧下率が６％と小さく生産性が低いため、その総合評価は×（不良）であった。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、ステンレス鋼帯などをはじめとする金属帯の冷間圧延方法において、特に圧延後の金属帯に規則的に傾斜した凹凸状の形状不良（クロスバックル）が発生することなく良好な形状を得ることが可能で、かつ生産性の高い冷間圧延が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】種々の金属帯、圧延条件について金属帯の変形抵抗と金属帯幅方向中央部での単位断面積当たり出側張力との関係を示した図である。
【図２】クロスバックルが発生した金属帯の一例を示す図である。
【図３】本発明を適用する装置の例を模式的に示す配置図である。
【図４】３種類の金属帯を圧延したときの出側張力とクロスバックル量との関係を示した図である。
【図５】クロスバックル量の定義説明図である。
【図６】金属帯の平坦度が異なるときの出側張力とクロスバックル量との関係を示した図である。
【図７】張力測定器を示す図である。
【符号の説明】
１、２　金属帯の払い出しまたは巻き取りのためのリール
３　金属帯
４　圧延ロール
５　張力測定器
６　定盤
【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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