(57)【要約】  縦方向の厚さが異なる板材の圧延方法は、下記工程を含み、1)サンプルの等厚段の段数をN、各等厚段の厚さをh1,h2,…,hN、各等厚段の長さをL1,L2,…,LN、及び各等厚段の間の過渡長さをT1,T2,…,TN-1に設定し、N個の等厚段がN-1個の過渡段を有しており；上記厚さ、長さの単位がいずれもmmである；2)原料の選択；3)段ごとの圧延力、ロール開度及び圧延時間を設定する；4)圧延の準備；5)圧延；6)圧延パラメータの最適化：圧延後の圧延ワークの各等厚段の厚さと長さ、及び過渡段の長さを測定し、測定された各等厚段の厚さと設定のサンプルの厚さとを比較し、ひいては工程３）に設定の段ごとの圧延力Pi、ロール開度Giに対して修正し；測定された長さと工程４）に標記された位置と比較し、ひいては工程３）に設定の段ごとの圧延時間に対して修正し；サイズが同一の原料を使用し、工程４）、５）を繰り返して、再度補正し、２〜３回の試行圧延を経て、サンプルの要求に満たす圧延ワークを圧延できる。当該方法は、巻取り原料を準備する必要がなく、かつ巻取りの差厚圧延の複雑な制御方法について研究する必要がなく、原料を節約でき、デバッガの時間を節約できる。
2018509301.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記工程を含むことを特徴とする縦方向の厚さが異なる板材の圧延方法であって、
1)  サンプルの等厚段の段数をN、各等厚段の厚さをh1,h2,…,hN、各等厚段の長さをL1,L2,…,LN、及び各等厚段の間の過渡長さをT1,T2,…,TN-1に設定し、N個の等厚段がN-1個の過渡段を有しており；前記厚さ、長さの単位がいずれもmmである；
2)  原料の選択
【数１】
2018509301.tif 000014
よって、所要原料の長さがL0+L、単位がmmであり；そのうち、L0がクランプの長さと圧延ロールの入口との公差である；
3)  段ごとの圧延力、ロール開度及び圧延時間を設定する；
[1]  圧延力の算出：
【数２】
2018509301.tif 000015
ここで、Pi  -第i個の等厚段の設定圧延力、kN；
H、hi  -それぞれ、圧延ワークの入口、第i個の等厚段の出口の厚さ、mm；
b  -圧延ワークの幅、mm；
R  -作業ロールの半径、mm；
σs0  -ストリップ材の初期降伏応力、kN/mm2；
μ  -作業ロールと圧延ワークとの間の摩擦係数、0.02〜0.12；
tb、tf  -クランプを圧延ワークに加える後、前の張力、MPa；
T  -圧延温度、℃；
【数３】
2018509301.tif 000016
[2]  ロール開度は圧延機の跳ね返り方程式により算出される：
【数４】
2018509301.tif 000017
ここで、Gi  -第i個の等厚段の設定ロール開度、mm；
Pi  -第i個の等厚段の設定圧延力、kN；
M  -シャーシ剛度であり、kN/mm、シャーシの固有パラメータであって、圧延開始の前に測定される；
[3]  圧延時間の算出：
【数５】
2018509301.tif 000018
ここで、Li、Ti  -第i個の等厚段の長さ、過渡段の長さ、mm；
Vr  -圧延速度、mm/s；
4)  圧延の準備
サンプルに要求される形状に応じて、体積が変わらない原理に従って、幅出しを見落とし、原料に各厚段及び過渡段の開始点と終止点を標記して、各等厚段及び過渡段の相応的な長さを下記のように算出する：
【数６】
2018509301.tif 000019
5)  圧延
工程3)で算出された設定値に従って、圧延を行う；
6)  圧延パラメータの最適化
圧延後の圧延ワークの各等厚段の厚さと長さ、及び過渡段の長さを測定し、測定された各等厚段の厚さと設定のサンプルの厚さとを比較し、ひいては工程３）に設定の段ごとの圧延力Pi、ロール開度Giに対して修正し；測定された長さと工程４）に標記された位置と比較し、ひいては工程３）に設定の段ごとの圧延時間に対して修正し；サイズが同一の原料を使用し、工程４）、５）を繰り返して、再度補正し、２〜３回の試行圧延を経て、サンプルの要求に満たす圧延ワークを圧延できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は板材の圧延技術に関し、特に縦方向の厚さが異なる板材の圧延方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の軽量化の目標を達成するために、現在自動車業では圧延による縦方向の厚さが連続的に変化するストリップ材、即ち差厚板材（VRB、Various-thickness Rolled Blanks）が押し広めて使用されている。
【０００３】
差厚材を生産する圧延技術は、フレキシブル圧延（Flexible Rolling）技術と呼ばれ、１９９７年にドイツ研究基金（DFG）に援助される一つのプロジェクトに起源するものである。最初に当該プロジェクトに参加したMubea会社は、今市場にある主要な販売業者である。フレキシブル圧延技術の核心は、ロール開度の変更によって出口厚さの変化を達成することにある（図１を参照する）。
【０００４】
生産効率を保証するために、工業上巻取りの方式を採用してVRB冷間圧延板を生産する（図２を参照する）。
【０００５】
産品の開発段階では、通常に若干枚の差厚板材で材料性能を検証し、成型試験を行う必要があり、当該場合に、巻取りの方式に融通性がなくなり、材料を無駄にする上に、後続の矯正やせん断工程を増やすことになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目標は、縦方向の厚さが異なる板材の圧延方法を提供し、従来の工業上の巻取りによる差厚圧延の後続矯正、せん断などの工程を省略でき、産品の開発段階で、便利かつ快速に縦方向の設定厚さが異なる板材を提供できる。
【０００７】
圧延によって得られる縦方向の厚さが異なる差厚板材（VRB）とは、通常に図２に示される形状を有する。
【０００８】
産品の開発段階では、材質や形状が異なる板材に対して性能分析、成型試験を行う必要がある。当該段階は、同一種類の差厚板材に対する需要量はあまり大きくないが、巻取りの方式によって生産すると、経済的でなく、かつ後続の矯正、せん断などの工程を増加し、一定の時間も掛かる必要がある。
【０００９】
従って、本発明は、通常の単片圧延機で差厚圧延を行う方案を提出し、簡単かつフレキシブルの方式によって単片の縦方向の厚さが異なる板材を圧延することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の縦方向の厚さが異なる板材の圧延方法は、下記の工程を含む。
1)  サンプルの等厚段の段数をN、各等厚段の厚さをh1,h2,…,hN、各等厚段の長さをL1,L2,…,LN、及び各等厚段の間の過渡長さをT1,T2,…,TN-1に設定し、N個の等厚段がN-1個の過渡段を有しており；上記厚さ、長さの単位がいずれもmmである；
2)  原料の選択
【００１１】
【数１】
2018509301.tif 000003
【００１２】
よって、所要原料の長さがL0+L、単位がmmであり；そのうち、L0がクランプの長さと圧延ロールの入口との公差である；
3)  段ごとの圧延力、ロール開度及び圧延時間を設定する；
[1]  圧延力の算出：
【００１３】
【数２】
2018509301.tif 000004
【００１４】
ここで、Pi  -第i個の等厚段の設定圧延力、kN；
H、hi  -それぞれ、圧延ワークの入口、第i個の等厚段の出口の厚さ、mm；
b  -圧延ワークの幅、mm；
R  -作業ロールの半径、mm；
σs0  -ストリップ材の初期降伏応力、kN/mm2；
μ  -作業ロールと圧延ワークとの間の摩擦係数、0.02〜0.12；
tb、tf  -クランプを圧延ワークに加える後、前の張力、MPa；
T  -圧延温度、℃；
【００１５】
【数３】
2018509301.tif 000005
【００１６】
[2]  ロール開度は圧延機の跳ね返り方程式により算出される：
【００１７】
【数４】
2018509301.tif 000006
【００１８】
ここで、Gi  -第i個の等厚段の設定ロール開度、mm；
Pi  -第i個の等厚段の設定圧延力、kN；
M  -シャーシ剛度であり、kN/mm、シャーシの固有パラメータであって、圧延開始の前に測定される；
[3]  圧延時間の算出：
【００１９】
【数５】
2018509301.tif 000007
【００２０】
ここで、Li、Ti  -第i個の等厚段の長さ、過渡段の長さ、mm；
Vr  -圧延速度、mm/s；
4)  圧延の準備
サンプルに要求される形状に応じて、体積が変わらない原理に従って、幅出しを見落とし、原料に各厚段及び過渡段の開始点と終止点を標記して、各等厚段及び過渡段の相応的な長さを下記のように算出する：
【００２１】
【数６】
2018509301.tif 000008
【００２２】
5)  圧延
工程3)に算出された設定値に従って、圧延を行う；
6)  圧延パラメータの最適化
圧延後の圧延ワークの各等厚段の厚さと長さ、及び過渡段の長さを測定し、測定された各等厚段の厚さと設定のサンプルの厚さとを比較し、ひいては工程３）に設定の段ごとの圧延力Pi、ロール開度Giに対して修正し；測定された長さと工程４）に標記された位置と比較し、ひいては工程３）に設定の段ごとの圧延時間に対して修正し；サイズが同一の原料を使用し、工程４）、５）を繰り返して、再度補正し、２〜３回の試行圧延を経て、サンプルの要求に満たす圧延ワークを圧延できる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の有益効果
本発明の方法によれば、単片往復式の試験圧延機を利用して、複数回の圧延による最適化のデータによって、一枚の合格の差厚板材を製造できる。当該方法は、巻取り原料を準備する必要がなく、原料を節約でき、かつ巻取りの差厚圧延の複雑な制御方法について研究する必要がなく、デバッガの時間を節約できる。上記方法は、特に産品開発初期のデバッガ材料の提供に適する。
【００２４】
また、単片圧延過程中の速度、温度などの周囲条件は完全に同じいであるので、マグネシウム合金板材が異なる圧下量での性能の研究に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１はフレキシブル圧延の模式図である。
【図２】図２は本発明の縦方向周期差厚板材の概略模式図である。
【図３】図３は単片圧延機により差厚板を生産する模式図である。
【図４】図４は差厚サンプルの形状の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、実施例及び図面を参照して本発明をさらに説明する。
図３を参照して、本発明は、通常の単片圧延機で差厚圧延を行い、図４に示す差厚板材の生産を例として、１０が圧延機、２０がクランプ、３０が板材である。具体的には、下記の工程により生産された。
【００２７】
1)  サンプルの等厚段の段数をN＝5、各等厚段の厚さをh1,h2,h3,h4,h5、各等厚段の長さをL1,L2,L3,L4,L5、及び各等厚段の間の過渡段の長さをT1,T2,T3,T4に設定し、5個の等厚段が4個の過渡段を有しており；上記厚さ、長さの単位はいずれもmmである。
【００２８】
2)  原料の選択
【００２９】
【数７】
2018509301.tif 000009
【００３０】
長さ：クランプの長さと圧延ロールの入口との公差を考慮すべき、当該部分の長さをL0と仮定しており；さらに板材の伸びを考慮し、体積が変わらない原理に従って、幅出しを見落として、当該部分の長さは、下記式により算出される。
【００３１】
【数８】
2018509301.tif 000010
【００３２】
よって、所要原料の長さがL0+L（mm）である。
3)  設定値の設定：図4に示す形状について、下記のように設定できる（ロール開度、圧延力及び圧延時間を設定する方法は公式(1)、(2)、(3)を参照する）。
【００３３】
【表１】
2018509301.tif 000011
【００３４】
圧延ワークの等厚段の厚さはロール開度Gi又は圧延力Piにより確定され、等厚段及び過渡段の長さは圧延時間tiにより確定される。実際の圧延効果は圧延速度に関わるので、圧延の場合、圧延速度を先に設定する必要があり、圧延が一定の速度Vrで行われるようにさせる。
【００３５】
【数９】
2018509301.tif 000012
【００３６】
4)  圧延の準備
制御値の調整：上述したように、圧延の設定値の制御は各等厚段のロール開度、圧延力及び圧延時間に対して行われる。実に圧延の時、板材強度の変化、板材の圧延速度の変動などの要素によって、圧延ワークの形状が常に設定形状に合致しない。よって、圧延ワークの圧延後の形状に応じて設定値を適切に調整する必要がある。比較的に簡易な方法は、以下である。
【００３７】
原始板材に標記を付けて、圧延後の所要の形状に応じて、体積が変わらない原理に従って、幅出しを見落として、原始板材の標記に対応する0…9点において、各等厚段及び過渡段の相応的な長さが以下のように算出される。
【００３８】
【数１０】
2018509301.tif 000013
【００３９】
5)  圧延
工程3)に従って設定及び圧延を行う。
【００４０】
6)  圧延パラメータの最適化
圧延後の圧延ワークの各等厚段の厚さと長さ、及び過渡段の長さを測定し、測定された各等厚段の厚さと設定のサンプルの厚さとを比較し、ひいては工程３）に設定の段ごとの圧延力Pi、ロール開度Giに対して修正する。測定された長さと工程４）に標記された位置と比較し、ひいては工程３）に設定の段ごとの圧延時間に対して修正する。サイズが同一の原料を使用し、工程４）、５）を繰り返して、再度補正し、２〜３回の試行圧延を経て、サンプルの要求に満たす圧延ワークを圧延できる。
【００４１】
本発明は、制御システムに対して一定の改善をするだけで、単片往復圧延機で本方法を実施でき、差厚板材の研究分野で普及される。自動車の軽量化が重視されてくることに連れて、当該技術は、VRBと同様に輝かしい前途がある。
【００４２】
なお、本発明の方法は、もう一種の軽量化の材料、即ちマグネシウム合金の生産に用いられる。マグネシウム合金板材は、圧延の過程において、温度と圧延速度が肝心な要素である。単片温圧延機において当該技術を使用すると、周囲条件が完全に同じである場合に、板材の異なる圧下量を実現することが確保できる。これは、マグネシウム合金板の性能の研究について重要な意義がある。
【図１】
2018509301.tif 000020
【図２】
2018509301.tif 000021
【図３】
2018509301.tif 000022
【図４】
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【国際調査報告】
2018509301.tif 000024
2018509301.tif 000025
2018509301.tif 000026
2018509301.tif 000027