(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンデム圧延機を使用する電磁鋼板の冷間圧延方法であって、
前記タンデム圧延機において、最終スタンドのワークロール表面粗さが０．０３μｍＲａ以上０．０８μｍＲａ以下であり、かつ、最終スタンドの１つ前のスタンドのワークロール表面粗さが０．０６μｍＲａ以上０．１５μｍＲａ以下であり、最終スタンドのワークロール表面粗さが最終スタンドの１つ前のスタンドのワークロール表面粗さとは異なるものである、電磁鋼板の冷間圧延方法。
【請求項２】
下記式（１）から求める前記最終スタンドでのロールバイトへの導入油膜厚ｈが０．０
５０μｍ以上である、請求項１に記載の電磁鋼板の冷間圧延方法。
【数１】
0006421832.tif 000005
【請求項３】
タンデム圧延機を使用する電磁鋼板の冷間圧延方法であって、
前記タンデム圧延機において、最終スタンドのワークロール表面粗さが０．０３μｍＲａ以上０．０８μｍＲａ以下であり、かつ、最終スタンドの１つ前のスタンドのワークロール表面粗さが０．０３μｍＲａ以上０．１５μｍＲａ以下であり、
下記式（１）から求める前記最終スタンドでのロールバイトへの導入油膜厚ｈが０．０５０μｍ以上である、電磁鋼板の冷間圧延方法。
【数１】
0006421832.tif 000006
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁鋼板の冷間圧延方法に関する。さらには、本発明は、板厚精度に優れた電磁鋼板を高能率で冷間圧延する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁鋼板は回転機などの電気機器の鉄心材料として使用される。近年、電気機器の省エネルギーの観点から、より鉄損が低く、より磁束密度が高い電磁鋼板が求められるようになっており、電磁鋼板の磁気特性の向上がますます重要になっている。また、電磁鋼板は、通常、所定の形状に打ち抜いた後にそれらを積層して、鉄心として使用される。この際、製品の板厚バラツキが大きいと、鉄心としての特性が劣化するため、電磁鋼板では磁気特性と同等に高い板厚精度が求められており、缶用鋼板や自動車用鋼板などに比べ、板厚精度に対する要求は厳しい。
【０００３】
ところで、従来、板厚を薄くすることにより電磁鋼板の磁気特性が向上することが知られており、近年、電磁鋼板の薄物化がますます進展している。例えば、冷間圧延を考えると、板厚が薄くなると、その分生産能率が低下するので、生産性を維持するためには圧延速度を高くする必要がある。また、板厚が薄くなると、積層する際の積み数も多くなるので、板厚バラツキが鉄心特性に及ぼす影響もより大きくなる。具体的には、図１に示すように、板厚が目標板厚の±１．２％を超えて周期的に変動すると、鉄心の積厚異常が発生し特性の劣化を招くことが確認されている。
【０００４】
以上のように、電磁鋼板の磁気特性向上には、従来に比べ、より薄物を、優れた板厚精度で冷間圧延する必要がある。この際、生産性の観点から、より高速で圧延する必要があり、電磁鋼板の冷間圧延に求められる技術レベルは益々高いものになっている。
【０００５】
鋼板を高能率で冷間圧延するには、複数スタンドの圧延機からなるタンデム圧延機を用いて圧延することが好ましい。但し、タンデム圧延機を使用する冷間圧延では、薄物・硬質材を高速で圧延すると、チャタリングと呼ばれるミル振動が生じ、板厚が周期的に変動する現象が生じ易くなることが知られている。チャタリングの発生原因は、潤滑不良に起因する場合が多いことが報告されている。そこで、例えば缶用鋼板などでは、このようなチャタリング現象が起きないよう、特許文献１や特許文献２において摩擦係数を適正な範囲内に制御する方法が開示されている。摩擦係数を制御する方法として、潤滑油（圧延油）の供給条件を変更する方法が提案されている。
【０００６】
ところで、益々厳格な製品要求に応えるため、例えば特許文献３に開示されているように、タンデム圧延機のスタンドのミルハウジングなどにチャタリングを検出するミル振動計を設置する場合が増えている。ミル振動計を設置することにより、微小な板厚振動を検出することが可能となり、チャタリングに起因する板厚精度の低い鋼板が下工程に流出することを防止できる。のみならず、ミル振動計により、チャタリングを検知し、鋼板破断などの大きなトラブルとなる前に圧延速度を減速するなどの対応をとり、鋼板の破断を回避することも可能となる。
【０００７】
また、ステンレス鋼のリバース式冷間圧延では、特許文献４に記載のように、表面粗さ０．１μｍＲａ以下のワークロールや中間ロールを用いて圧延することにより、ビビリと呼ばれる圧延性欠陥を低減する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特公平６−１３１２６号公報
【特許文献２】特許第３３６８８４１号公報
【特許文献３】特開２０１５−００９２６１号公報
【特許文献４】特開平４−３５６３０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、電磁鋼板では、先に述べたように高い板厚精度が要求されており、ミル振動計などで検出できない微小な板厚変動が起こった場合も鉄心の特性を劣化させてしまう。
【００１０】
このため、特許文献１や特許文献２に記載の方法のように、摩擦係数を検出してチャタリングを制御する方法は、電磁鋼板で要求される厳格な板厚精度を実現するために改善の余地がある。
【００１１】
また、特許文献３に記載のように、ミルハウジングにミル振動計を設置し、その振動を周波数解析することによりチャタリングを検出する方法では、チャタリングに起因する板厚精度の低い鋼板が下工程に流出することを抑制することは可能であるが、板厚精度の優れた鋼板を製造することは難しい。
【００１２】
なお、特許文献４に記載の方法は所望する高速圧延を実現できない。
【００１３】
本発明は、以上の事情に鑑みてなされたものであり、板厚精度に優れた電磁鋼板を高能率で冷間圧延する方法を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討した結果、本発明を完成するに至った。本発明の要旨は以下のとおりである。
【００１５】
［１］タンデム圧延機を使用する電磁鋼板の冷間圧延方法であって、
前記タンデム圧延機において、最終スタンドのワークロール表面粗さが０．０３μｍＲａ以上０．０８μｍＲａ以下であり、かつ、最終スタンドの１つ前のスタンドのワークロール表面粗さが０．０３μｍＲａ以上０．１５μｍＲａ以下である、電磁鋼板の冷間圧延方法。
［２］前記最終スタンドの１つ前のスタンドのワークロール表面粗さが０．０６μｍＲａ以上０．１５μｍＲａ以下である、上記［１］に記載の電磁鋼板の冷間圧延方法。
【００１６】
［３］下記式（１）から求める前記最終スタンドでのロールバイトへの導入油膜厚ｈが０．０５０μｍ以上である、上記［１］または［２］に記載の電磁鋼板の冷間圧延方法。
【００１７】
【数１】
0006421832.tif 000002
【００１８】
なお、本発明において、ワークロールおよび電磁鋼板の表面粗さＲａは、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１（２０１３）に基づき求める。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、板厚精度に優れた電磁鋼板を高能率で冷間圧延することが可能となる。さらには、スリップ現象の発生を抑制することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、接触式厚み計により測定した、電磁鋼板の板厚のチャートを示す。微小な板厚変動が記録されている。
【図２】図２は、最終スタンドとその１つ前のスタンドのワークロール表面粗さが板厚変動に及ぼす影響を示す図である。
【図３】図３は、最終スタンドのロールバイトに導入される導入油膜厚、ワークロール表面粗さと製品表面粗さの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明の実施形態を、その最良の形態を含めて説明する。
【００２２】
本発明者らは、タンデム圧延機で電磁鋼板を冷間圧延する際、板厚変動とワークロール表面粗さの関係を整理した結果、最終スタンドのワークロール表面粗さ、及び、最終スタンドの１つ前のスタンドのワークロール表面粗さを所定の粗さ範囲とすることにより、周期的な板厚変動を目標板厚の±１．２％以下に抑制できることを知見し、さらに検討を重ねて本発明を完成させた。
【００２３】
従来、例えば特許文献２に記載のように、チャタリングの発生するスタンド、及び、その上流あるいは下流のスタンドの摩擦係数を適正な範囲内に制御することにより、チャタリング、ひいては板厚変動を抑制する方法が知られており、摩擦係数を制御する方法として、潤滑油（圧延油）の供給条件を変更する方法が提案されている。
【００２４】
これに対し、電磁鋼板で発生する微小な板厚変動は、最終スタンド、及び、最終スタンドの１つ前のスタンドの摩擦係数を小さくし、圧延荷重を低くすることにより、回避できることを本発明者らは知見した。この知見を実現するための手段として、ワークロール表面粗さを所定の粗さ範囲内に規定することが重要であると本発明者らは知見し、本発明を完成させた。
また、一般的に、最終スタンドの１つ前のスタンドは最終スタンドよりも後方張力を大きくかけている場合が多い。そのため、最終スタンドの１つ前のスタンドにおいてワークロール表面粗さを過剰に低減させた場合、スリップ現象が発生する可能性が高くなる。スリップ現象が発生する場合、その発生速度域以下での操業を余儀なくされ、生産能率の低下を招く場合がある。これに対して、本発明者らは、最終スタンドの１つ前のスタンドのワークロール表面粗さを所定の粗さ範囲内に規定することで、周期的な板厚変動およびスリップ現象両者の抑制を実現することが可能であることを知見した。
【００２５】
ところで、タンデム圧延機に含まれるスタンドのワークロール表面粗さ、特に最終スタンドのワークロール表面粗さは、電磁鋼板の製品表面粗さに直結するため、製品表面粗さから決まる場合が多い。
【００２６】
電磁鋼板においても、例えば、皮膜コーティングの品質上の問題や製品の溶接安定性の観点から冷間圧延後の鋼板表面粗さを、０．１５μｍＲａ以上０．３５μｍＲａ以下に管理することが好ましい。これに基づき、最終スタンドのワークロール表面粗さを０．０８μｍＲａより大きくすることが好ましかった。
【００２７】
これに対し、板厚変動を抑制するため、最終スタンドのワークロール表面粗さを０．０８μｍＲａ以下まで低減した場合には、上述した冷間圧延後の鋼板表面粗さの好適範囲を下回ってしまう。そこで、所望量の圧延油をロールバイトに導入すれば、鋼板表面に形成されるオイルピット量が増加し、最終スタンドのワークロール表面粗さを低減させた場合でも鋼板表面粗さを上記の好適範囲内に制御できることを本発明者らは知見した。
【００２８】
本発明において、ワークロール表面粗さを限定するに至った実験結果について述べる。
【００２９】
全５スタンドのタンデム圧延機にて、板厚１．８〜２．２ｍｍの電磁鋼板を仕上げ板厚０．２０〜０．３５ｍｍまで、圧延速度５００ｍｐｍ以上で冷間圧延し、板厚変動の発生状況を調査した。
【００３０】
この際、ワークロールの目標表面粗さを表１に示すように設定し、第４スタンド（最終スタンドの１つ前のスタンド）を０．０５μｍＲａ、０．１０μｍＲａ、０．２０μｍＲａの３水準、第５スタンド（最終スタンド）を０．０５μｍＲａ、０．１０μｍＲａの２水準で組み合わせ、それぞれの条件で１３〜１６コイルを冷間圧延し、板厚変動を調査した。
【００３１】
【表１】
0006421832.tif 000003
【００３２】
冷間圧延した鋼板の長手方向中央・板幅中央について長手５００ｍｍの板厚変動をダイヤルゲージで測定し、目標板厚±１．２％超の周期的な変動があるものを板厚不良とした。結果を図２に示す。図２において、●は板厚不良なし、×は板厚不良あり、をそれぞれ意味する。また、スリップが発生したものを△で示している。図２中では、第４スタンドと第５スタンドのワークロール表面粗さの組合せを６つの群で整理しており、各●、×、△の位置は必ずしも正確でない。
【００３３】
図２に示すように、第４スタンド、第５スタンドともにワークロール表面粗さが小さい条件において、板厚不良が発生していないことが分かる。さらに、第４スタンドの粗度が小さすぎると、スリップ現象が発生することが分かる。
【００３４】
最終スタンドのワークロール表面粗さは小さければ小さいほど、圧延荷重は低下し、板厚変動抑制には有効と考えられる。また、最終スタンドの１つ前のスタンドのワークロール表面粗さは、鋼板表面に転写して最終スタンド入側の鋼板表面粗さを小さくするため、最終スタンドの圧延荷重を小さくする効果により、板厚変動を抑制していると考えられる。
【００３５】
以上の試験に加え、第４スタンド、第５スタンドのワークロール表面粗さを変更して電磁鋼板の冷間圧延を行ったところ、第５スタンドではワークロール表面粗さ０．０８μｍＲａ以下、第４スタンドではワークロール表面粗さ０．１５μｍＲａ以下で板厚変動抑制に対して良好な結果が得られた。
【００３６】
本実験結果より、最終スタンドのワークロール表面粗さを０．０８μｍＲａ以下、最終スタンドの１つ前のスタンドのワークロール表面粗さを０．１５μｍＲａ以下に規定する。最終スタンドおよび最終スタンドの１つ前のスタンドのワークロール表面粗さを０．０３μｍＲａより小さくすることは、ワークロールの研磨負荷の増大を招く上に、圧延中にそのワークロール表面粗さを維持することが困難となるため、好ましくない。よって、最終スタンドおよび最終スタンドの１つ前のスタンドのワークロール表面粗さは０．０３μｍＲａ以上とする。
さらに、スリップを防止する目的から、最終スタンドの１つ前のスタンドのワークロール表面粗さは、好ましくは０．０６μｍＲａ以上、より好ましくは０．０７μｍＲａ超えとする。
最終スタンドのワークロール表面粗さは小さければ小さいほど、圧延荷重は低下し、板厚変動抑制には有効である。この点から、最終スタンドのワークロール表面粗さは０．０７μｍＲａ以下が好ましい。
また、上述した板厚変動抑制とスリップ抑制を両立するという観点から、最終スタンドのワークロール表面粗さと最終スタンドの１つ前のスタンドのワークロール表面粗さは異なる方が好ましい。
【００３７】
最終スタンドでのロールバイトへの導入油膜厚の実験結果について述べる。第５スタンドのワークロール表面粗さを０．０５μｍＲａ、０．１０μｍＲａの２水準とし、圧延油条件、圧延条件などを変更し、計算される導入油膜厚を種々変更し、得られる冷延板の表面粗さを調査した。
【００３８】
ここで、導入油膜厚（ｈ、単位μｍ）の計算方法について述べる。上記式（１）は、ｈ、ｈ１、Ｂおよびδの式を含んでいる。導入油膜厚（ｈ）は、鋼板のプレートアウト膜厚（ｈ１）のみを考慮し、上記式（１）を用いて計算した。鋼板のプレートアウト膜厚（ｈ１）は、圧延油の供給量（Ｑ）とプレートアウト効率（Ａ）によって決まると考えた。導入油膜厚（ｈ）は、式（１）にあるように、圧延油の粘度（η）や圧延油の圧力粘度係数（α）などの圧延油性状、扁平ロール半径（Ｒ’）やロール速度（Ｖ１）などの圧延条件によって変化する。プレートアウト効率（Ａ）は、予め測定しておく数値であり、ここでは、０．０１を用いた。
【００３９】
得られた結果を図３に示す。図３に示すように、最終スタンドのワークロール表面粗さが０．０５μｍＲａの場合も、導入油膜厚（ｈ）を０．０５０μｍ以上とすることにより、鋼板（製品）表面粗さが好適範囲（好適目標粗さ）（０．１５μｍＲａ以上０．３５μｍＲａ以下）に入ることを確認した。これにより、板厚変動を抑制した上で、表面粗さも所望の範囲に制御できることを知見した。なお、図示しないが、最終スタンドのワークロール表面粗さが０．０３μｍＲａの場合も、導入油膜厚（ｈ）を０．０５０μｍ以上とすることにより、鋼板表面粗さが目標範囲（０．１５μｍＲａ以上０．３５μｍＲａ以下）に入ることを確認した。
【００４０】
なお、本発明は、Ｓｉ含有量が１．５質量％以上である電磁鋼板に適用することが好ましい。なぜなら、Ｓｉ含有量が低い場合一般的に圧延荷重は低下し、摩擦係数の過剰な低減によりワークロール表面粗さを規定の範囲内としてもスリップ現象が発生するおそれがあるからである。
【００４１】
また、同様の理由から、本発明は、冷間圧延後の板厚を０．５ｍｍ以下とする場合に適用することが好ましい。
【００４２】
タンデム圧延機は、通常、１方向にのみ圧延し、リバース圧延は行わない。本発明においてタンデム圧延機は特に限定されないが、上記Ｓｉ含有量の電磁鋼板を上記好ましい板厚に圧延する観点から、スタンド数３〜６のタンデム圧延機が好ましい。タンデム圧延機を構成するスタンドの種類も適宜選択すればよく、通常、２本のワークロールと２本のバックアップロールを有する４重式圧延機を使用する。
【実施例】
【００４３】
以下、本発明の実施例を示す。本発明の技術的範囲は以下の実施例に限定されない。
【００４４】
４重式圧延機を全５スタンド備えたタンデム圧延機にて電磁鋼板を冷間圧延し、板厚変動の不良発生率、冷間圧延後の鋼板表面粗さを評価した。
【００４５】
表２に示すように、従来例（比較例１）では、最終スタンド（第５スタンド）のワークロール表面粗さを０．０９〜０．１２μｍＲａとし、本発明条件では、最終スタンドのワークロール表面粗さを０．０４〜０．０６μｍＲａまたは０．０７〜０．０８μｍＲａとした。なお、第４スタンドのワークロール表面粗さは０．０３μｍＲａから０．１０μｍＲａの範囲で変化させた。
【００４６】
Ｓｉ含有量３．０質量％以上、板厚１．８〜２．２ｍｍの電磁鋼板を各条件２００コイル用意し、圧延速度（板速度）６００〜１０００ｍｐｍで板厚０．２０〜０．３５ｍｍに仕上げた。圧延条件、圧延油条件から、上記式（１）により導入油膜厚を計算し、表２に併せて示す。前述と同様の手法にて板厚変動を測定し、目標板厚±１．２％以上の周期的な変動があるものを板厚不良とした。
【００４７】
表２に結果を示す。従来例では、板厚変動の不良率が７．０％であるのに対し、本発明例では、不良率を１．５％以下にまで低減することができた。また、導入油膜厚が０．０５０μｍ以上である本発明例では、好適な管理範囲である、電磁鋼板の表面粗さ０．１５μｍＲａ以上０．３５μｍＲａ以下を達成できている。さらに、最終一つ前のスタンド（第４スタンド）のワークロール表面粗さを０．０６μｍＲａ以上とすることにより、スリップの発生が抑制されている。
【００４８】
以上、本発明を適用し、ワークロール表面粗さと導入油膜厚を適正に設定することにより、鋼板表面粗さを目標の範囲としたうえで、板厚精度に特に優れた電磁鋼板を、高能率で冷間圧延することが可能となる。
【００４９】
【表２】
0006421832.tif 000004
【図１】
0006421832.tif 000007
【図２】
0006421832.tif 000008
【図３】
0006421832.tif 000009