(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２スタンドの調質圧延機であって、第１スタンドには、ロールバレル表層にクロムめっき層を形成したワークロールが組み込まれており、前記クロムめっき層全体は略部分球形状の突起を有し、前記クロムめっき層全体の表面粗さＲａが 0.3〜 2.0μm でかつＨｖが1000以上であり、前記略部分球形状の突起の密度が５００〜３０００個／mm2 とされ、第２スタンドに円筒研磨されたブライトロールが組み込まれていることを特徴とする調質圧延機。
【請求項２】
請求項１に記載の調質圧延機を用い、第１スタンドの圧下率を0.3 〜５％とし、第２スタンドの圧下率を 0.1〜３％として調質圧延を行うことを特徴とする極薄鋼板の調質圧延方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、調質圧延機および極薄鋼板の調質圧延方法に関し、特に、２スタンドの調質圧延機および板厚が0.05〜0.35mmの極薄鋼板の調質圧延方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ブリキには硬質さの要求される２回圧延製品と比較的軟質な１回圧延製品とがあり（例えば、JIS G3303 参照）、軟質な１回圧延製品は、ＳＲ（Single Reduction；再圧延なし）材と称されている。ＳＲ材は、所定の板厚に冷間圧延した鋼板を焼鈍し、その後、焼鈍された鋼板に調質圧延と錫めっき処理を行って製造される。このような１回圧延製品は、需要家の要求する鋼板の表面品質に応じ、調質圧延機に表面状態を変えたワークロール（以下、ロールともいう）を組み込んで調質圧延を行い、ブライト仕上げ、粗面仕上げおよびマット仕上げしたブリキ原板とするのが一般的である。
【０００３】
このうちブライト仕上げブリキ原板は、図１に示すような２スタンドの調質圧延機を用い、１スタンドの圧下率を0.5 〜５％として硬さ等の所定の機械的性質を付与し、また第２スタンドの圧下率を 0.1〜３％とし、鋼板の表面品質を調整して製造している。なお、図１で符号５、６はリール、符号７は鋼板搬送方向であり、右側のリール６で巻き取られた調質圧延後の鋼板には、次工程で各種表面処理、例えばブリキの場合、錫めっき処理が施される。
【０００４】
ところで、上記調質圧延機の第１スタンドには、ショットブラスト投射等によりダル加工したロール、例えば表面粗さＲａを1.2 μm とした後、クロムめっきした図８（ａ）に示すようなダル加工・クロムめっきロールを組み込み、また第２スタンドには円筒研磨して例えば表面粗さＲａを0.2 μm とした図９（ａ）に示すようなロール（ブライトロールともいう）を組み込んでいる。なお、図８（ａ）、図９（ａ）はロールバレル表層13の断面模式図であり、図８（ｂ）、図９（ｂ）はそれぞれのロールバレル表層13をもつロール２により圧延された鋼板１表面の断面模式図である。また図８（ａ）の符号12はダル加工した表層に形成したクロムめっき層であり、ａはクロムめっき層12の厚みである。
【０００５】
このようなロール表層をもつロールで調質圧延を行なう際に、図２、図３に示すようなクロスバックルあるいは蛇腹と呼ばれる形状不良が調質圧延機出側の鋼板に発生する場合がある。図２、３はそれぞれ鋼板表面上方から見たクロスバックルの模式図、鋼板の断面で見たクロスバックルの模式図である。図中、1Aはクロスバックルの頂部であり、ｈはクロスバックルの高さである。Ｗは鋼板の幅、Ｌは鋼板の長手方向である。クロスバックルは、ロールギャップ内で鋼板内部に生じる幅方向の圧縮応力に起因する座屈現象で発生すると考えられる。
【０００６】
このようなクロスバックルが顕著になった場合には、その後に別途行う電気錫めっき、あるいは溶融亜鉛めっきなどの表面処理後の表面品質も付随的に劣化し、食用缶などにおいてはラベル印刷などの見栄えの悪さにまでその影響が及ぶ。このため、クロスバックルが顕著になった場合には、めっき処理などに先立って焼鈍・調質圧延後の鋼板をさらに別途テンションレベラーやローラレベラーなどの他のラインに通板して形状矯正を行う処置を施さねばならず、その分、製造コストが上昇してしまう。また、納期上の問題も生ずることがある。よって、調質圧延の際のクロスバックルの発生を抑制したいという技術的な要求は強い。
【０００７】
例えば、特開平3-161107号公報に開示されている方法では、圧延機出側で生じたクロスバックル高さを測定して、クロスバックルが目標高さになるように圧延荷重、圧延機出側張力、圧延機出側の鋼板の流出角度などの圧延条件を変更するようにしている。
加えて最近、ブリキの表面品質に対する需要家の要求レベルはますます高まりつつあり、これに対応できる圧延法が必要になってきている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の調質圧延機においては、図８に示すように第１スタンドのロール表面に形成された突起11が圧延される鋼板の表面に押し込まれ、鋼板側には微小な凹部11A が形成され、図９に示すように第２スタンドのロール２によってそれを十分押し潰すことができず、調質圧延後の鋼板表面にも残存する場合がある。この鋼板表面に残存した凹部11A がめっき後の鋼板の表面品質も付随的に劣化させやすい問題があった。
【０００９】
また、上記の特開平3-161107号公報に開示されている方法を上記調質圧延機の第２スタンドに適用し、クロスバックルを抑制しようとすると、第２スタンドの圧下率を小さくすることになり、ますます凹部11A を押し潰すことができなくなってしまい、鋼板の表面品質がさらに悪化するという問題があった。
本発明は、上記のような諸問題を有利に解決すべくなされたもので、調質圧延機出側の鋼板に発生するクロスバックルを抑制しつつ、鋼板の表面品質も向上することが可能な調質圧延機およびそれを用いた極薄鋼板の調質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】
発明者らは、調質圧延機の第１スタンドに組み込まれるロールの表面状態に着目して、本発明を完成するに至った。
本発明は以下の通りである。
１．  ２スタンドの調質圧延機であって、第１スタンドには、ロールバレル表層にクロムめっき層を形成したワークロールが組み込まれており、前記クロムめっき層全体は略部分球形状の突起を有し、前記クロムめっき層全体の表面粗さＲａが 0.3〜 2.0μm でかつＨｖが1000以上であり、前記略部分球形状の突起の密度が５００〜３０００個／mm2 とされ、第２スタンドに円筒研磨されたブライトロールが組み込まれていることを特徴とする調質圧延機。
【００１１】
２．  上記１．に記載の調質圧延機を用い、第１スタンドの圧下率を0.3 〜５％とし、かつ第２スタンドの圧下率を 0.1〜３％として調質圧延を行うことを特徴とする極薄鋼板の調質圧延方法。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について図１〜４を参照し詳細に説明する。
本発明の実施形態に係る調質圧延機は、図１に示すような２スタンドの調質圧延機であって、ワークロール２（以下、ロール２ともいう）がそれぞれのスタンドに組み込まれている。第１スタンドには表面粗さＲａが 0.3〜 2.0μm でかつＨｖ；1000以上の略部分球形状の突起を有するクロムめっき層をロールバレル表層に形成したロール（図４参照）が組み込まれ、第２スタンドには円筒研磨されたブライトロールが組み込まれている。その他の構成は、従来のＳＲ（Single Reduction；再圧延なし）材の調質圧延に用いる調質圧延機と同様である。
【００１３】
なお、図４は、ロールバレル表層13に形成したクロムめっき層12の模式図であって、（ａ）は表面を顕微鏡観察した図、（ｂ）は断面を顕微鏡観察した図である。
本発明の極薄鋼板の調質圧延方法においては、図１に示すような調質圧延機を用い、第１スタンドの圧下率を0.3 〜５％とし、第２スタンドの圧下率を 0.1〜３％として調質圧延を行う。その後、例えばブリキの場合、錫めっき処理が施される。本発明で第１スタンドの圧下率を 0.3〜５％とする理由は、ＳＲ材に要求される硬さ等の機械的性質を付与するためである。要求される硬さ等の機械的性質を付与する一方で、第１スタンドでの調質圧延により、ロールバレル表層13の突起11により鋼板表面に形成される凹部11A をできるだけ浅くするのに効果的な表面粗さＲａが 0.3〜 2.0μm の略部分球形状の突起であることを突き止めた。
【００１４】
すなわち、本発明の調質圧延機では、第１スタンドに従来の図８（ａ）に示したショットダル加工・クロムめっきロールに代わり、図４に示すような微小な略部分球形状の突起11を表層に持つロールを組み込んだ。この表面粗さＲａが 0.3〜 2.0μm である略部分球形状の突起11を表面にもつロールによれば、第１スタンドでの圧延により鋼板側に転写してできる凹部の深さを従来の表面粗さＲａが 0.3〜 1.2μm であるショットダル加工ロールの場合より浅くすることができる。このため、第２スタンドでの圧下を経た調質圧延後の凹部が目立たないものとなる。この結果、めっき後の鋼板の表面品質を向上することができる。また、鋼板表面に転写された略部分球形状の凹部の分布は外観上光沢の異方性がないため、目立たないという作用もある。
【００１５】
ここで、略部分球形状の略とは、完全な球形の一部分をした形状から少しはずれる場合も含む、という意味である。
また、微小な略部分球形状の突起11は、図４に示すごとく、その平面図上で見た場合に真の形状に外接する円形と近似した場合、その半径ｒは３〜20μm とし、鋼板に接触する突起部の単位面積当たりの個数を 500〜3000個／mm2 の範囲内で出来るだけ多くすることがめっき後の鋼板の表面品質向上に効果がある。この微小な略部分球形状の突起11は、後述する電着めっきによりロールバレル表層13にクロムめっき層12と一体的に形成するのが好ましく、また硬さはＨｖ；1000以上と規定する。クロムめっき層12の厚さａは、60〜100 μm とするのが好ましく、クロムめっき層12の硬さもＨｖ；1000以上とするのが好ましい。
【００１６】
第２スタンドに組み込むロールには、従来のように回転砥石により円筒研磨したブライトロール（図９（ａ）参照）を用いる。その表面粗さＲａは0.03〜 0.5μm としたロールとするのが好ましい。この理由は、第１スタンド出側の鋼板表面を第２スタンドの表面粗さＲａが0.03〜 0.5μm としたロール表面で押し潰し、凹部を目立たなくするためである。その際、第２スタンドの圧下率を 0.1〜３％とする理由は、圧下率を 0.1％未満とした場合、挟圧力が低くてスリップをおこす危険性があり、圧下率を３％超えとした場合、焼付が発生しやすくなるためである。
【００１７】
またさらに、本発明では、第１スタンドに略部分球形状の突起11を持つロールを組み込んだことにより、第１スタンド出側の鋼板表面の凹部を浅くできる作用があることから、第２スタンドの圧下率をその分小さくしても鋼板表面の凹部が目立たないようにできる。よって、第２スタンドの圧延荷重をその分低減することが可能となり、ロールギャップ内での鋼板内部の幅方向圧縮応力も付随的に低減できるようになるため、図２、図３に示すようなクロスバックルを抑制することもできるのである。よって、上述した本発明の調質圧延機を用いれば、調質圧延後の鋼板の表面品質を向上することができ、さらにクロスバックルを抑制することもできるのである。
【００１８】
また、従来の調質圧延機に用いられたロールは、その１面の突起先端が鋭利であることから、急速に突起先端が摩耗してしまうため、第１スタンドで圧延荷重一定制御を行った場合、所定の圧下率が得られなくなっていた。これに対して本発明の調質圧延機の第１スタンドに用いられるロールは、その突起がＨｖ；1000以上の硬質クロムめっき層として形成された略部分球形状をしていることから、長時間圧延に供しても突起先端はほとんど摩耗せず、ロール２と鋼板との焼付も発生しないため、安定して調質圧延が行える。
【００１９】
ここで、Ｒａについて説明しておくと、JIS B0601-1994に定義するところの算術平均粗さとし、ロール軸方向に規定した値である。Ｒａのカットオフ値は 0.8mm、評価長さは４mmとし、JIS B0651-1996に準拠した触針式表面粗さ測定器を用いて測定した。
このような微小な略部分球形状の突起がロールバレル表層に形成されたロールは、例えば特表平9-503550号公報、文献「Metall Plant Technol int,No.6(1998),80-85 」に開示されている電気的電着めっき法により得ることができる。図５はクロムメッキ層を形成する装置の縦断面模式図であり、図６はその際の電流密度ｙと時間ｔとの関係を例示したグラフである。この装置は電着浴容器102 を備え、アノード103 および電着被覆されるロールバレル表層13がクロム電解質101 の浴溶液を含有する浴溶液中に浸漬される。ロールバレル表層13以外の部分には電気的に電着されないようにプロテクトスリーブ104 が装着されている。アノード103 およびカソードを構成するロールバレル表層13には電気エネルギー源105 が接続され、電気エネルギー源105 は、制御ユニット106 により例えば図６に示すように電流密度が時間の経過に伴い段階的に変化するように制御される。
【００２０】
ここで、110 、111 は電流密度の上昇が段階的に行われる芽晶形成期間であり、芽晶形成期間110 、111 における電流密度上昇のインターバルΔｔは0.1 〜30秒とされている。また、芽晶形成期間110 開始時の電流密度から電流密度最大値114 に至るまでは１段階当たり１〜６ｍＡ／ｃｍ2 の予め定めた上昇量で電流密度を高め、その後、芽晶を成長させる芽晶成長期間112 の間は電流密度最大値114 とし、電流密度最大値は30〜180 ｍＡ／ｃｍ2 とするのが好ましい。芽晶成長期間112 は１〜600 秒、好ましくは約30秒とされ、芽晶成長期間経過後、電流密度の低下段階113 において、１段階ごとに−１〜−８ｍＡ／ｃｍ2 の予め定めた減少量で電流密度を最終値にまで減少させるのが好ましい。このプロセスを周期的に繰り返すこともできる。また、108 は、芽晶形成の前に、インパルス電流を15〜60ｍＡ／ｃｍ2 の電流密度で供給するベース層構成期間である。電流停止期間107 は、ロールバレル表層13が浴溶液温度に近くなるまでの温度調整期間で、60〜 120秒とするのが好ましく、ベース層構成期間108 と芽晶形成期間110 の間の電流停止期間109 は約60秒とするのが好ましい。
【００２１】
本発明のロールのように、略部分球形状の突起11を平面図上で見た近似円の半径ｒが３〜20μm 、単位面積当たりの突起11の個数が 500〜3000個／mm2 であり、表面粗さＲａが 0.3〜 2.0μm とするには、上記のΔｔ、電流密度の上昇あるいは減少をそれぞれ５〜20秒、１段階あたり３〜５ｍＡ／ｃｍ2 とするのが好ましい。
【００２２】
【実施例】
〔実施例１〕  図１に示す２スタンドの調質圧延機を用い、素材厚0.3 mm、幅1000mm、降伏応力392MPaの焼鈍された鋼板に調質圧延を行い、ブリキ原板を得、その後、錫めっきを行った。なお、発明例１〜６の場合、第１スタンドにはロールバレル表面を表面粗さＲａ；0.1 μm に研磨後、表１に示す表面粗さＲａが 0.3〜 2.0μm でかつＨｖ；1000以上の略部分球形状の突起を有するクロムめっき層をロールバレル表層に形成したロールを組み込み、第２スタンドには円筒研磨により表面粗さＲａを0.2 μm に調整したブライトロールを組み込み調質圧延を行った。
【００２３】
【表１】
0004096627.tif 000002
【００２４】
また第１、第２スタンドに組み込んだロール自体は鋼製の５mass％Cr鍛鋼で、ロールの直径は650mm 、ロールバレル長は1400mmである。第１スタンド、第２スタンドともに無潤滑とし、定常圧延速度を1200ｍ／ｍｉｎとし、第１スタンドでは圧下率が所定となるようにし、第２スタンドでは圧下率を 0.1、1.0 、2.0 ％となるようにしてコイル質量が20ｔのコイルを１コイル圧延した。なお、比較例１、２では、第１スタンドにロールバレル表層に形成した略部分球形状突起による表面粗さが本発明の範囲を外れたロールを組み込み、第２スタンドには発明例と同様なブライトロールを組み込み、その他の条件は、発明例と同一とした。また従来例では、第１スタンドに図８（ａ）に示すショットダル加工・クロムめっきロールを組み込み、第２スタンドには発明例と同様なブライトロールを組み込み、第１スタンドの圧下率を 1.0％とし、その他の条件は発明例と同じとした。比較例１では、絞り（形状不良）が発生するまで第１スタンドの荷重を上げても所定の圧下率が得られなかったため、圧延を中止した。
【００２５】
調質圧延後の極薄鋼板の凹部残存面積率を顕微鏡観察により求め、またクロスバックル高さｈを接触式形状測定器により測定し、さらに錫めっき後の鋼板の表面品質（光沢むら）を目視でＡ（良好）〜Ｄ（劣る）の４段階で評価し、その結果を表２に示した。なお、第１スタンド、第２スタンドでの定常圧延速度における圧延荷重は表１に示した。
【００２６】
【表２】
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【００２７】
表２に示す結果から、発明例１〜６では、従来例より鋼板の表面品質を向上することができ、要求表面品質を満たすことができた。また、発明例１〜６では、第２スタンドの圧下率を小さくすることにより、要求表面品質を満たしたうえ、鋼板に生じるクロスバックルを抑制できた。一方、従来例の場合、圧下率1.0 ％（基準）では、めっき後の鋼板の表面品質が要求品質を満たしていないうえ、鋼板の表面品質を高めるため、第２スタンドでの圧下率を1.0 ％（基準）より大きくした場合、鋼板に生じるクロスバックルが悪化してしまい、錫めっき後の鋼板の表面品質とクロス バックルの抑制とを両立できなかった。
【００２８】
また、比較例２では、表面品質を向上できなかった。
〔実施例２〕  上記の発明例２において第２スタンドの初期圧下率を0.1 ％（圧延荷重を2.94MN）とした場合を発明例７とし、従来例１の第２スタンドの初期圧下率を1.0 ％（圧延荷重を3.92MN）とし、その他の条件は発明例２と同じとして、第１スタンドにおいては圧延荷重一定制御として、コイル質量が20ｔのコイルを60コイル連続して圧延し、ロールと鋼板との焼付の有無、調質圧延後の極薄鋼板の凹部残存面積率および錫めっき後の表面品質を上記実施例１と同様にして評価し、表３に示した。
【００２９】
【表３】
0004096627.tif 000004
【００３０】
表３に示す結果から、発明例７では長距離圧延してもロール表面の突起が略部分球形状で先端が摩耗し難いので焼付が発生せず、めっき後の鋼板の表面品質も良好であることがわかる。一方、従来例では、圧延コイル数の増大に伴う第１スタンドのロール表面の摩耗が大きいため、大きな凹部が残存したと推定され、めっき後の鋼板の表面品質が悪化し、また第２スタンドの圧延荷重が発明例１より高いため、焼付が発生し、調質圧延後の鋼板品質も悪化した。また、圧延コイル数に対する第１スタンドの圧下率変化を図７に示した。第１スタンドでは圧延荷重一定制御としているため、従来例２の場合には第１スタンドのロール表面の突起先端が摩耗し、鋼板表面に食い込み難くなり、圧下率が減少している一方、発明例７の場合には、ロール表層の突起が略部分球形状で圧延コイル数が増大しても先端が摩耗し難いので圧下率の低下が小さいことがわかる。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、極薄鋼板の調質圧延において、鋼板の表面品質を向上することができ、またさらに鋼板に生じるクロスバックルを抑制することができる。また、本発明によれば、ロール表層の突起が摩耗し難いので安定して極薄鋼板を製造し得る。この結果、需要家の高い表面品質要求を満足することができるようになり、また、レベラー矯正などの追加処置を施すことも不要になることから、製造コストの上昇を抑えることもできるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は調質圧延機の概略構成図である。
【図２】図２は鋼板表面上方から見たクロスバックルの模式図である。
【図３】図３は鋼板の幅方向断面で見たクロスバックルの模式図である。
【図４】図４は本発明に用いるロールの表層の模式図であって、（ａ）は表面を顕微鏡観察した図、（ｂ）は断面を顕微鏡観察した図である。
【図５】図５は本発明に用いるロールにクロムめっきを行う装置の概略構成図である。
【図６】図６は図５に示した装置における電流密度の変化を示すグラフである。
【図７】図７は第１スタンドの圧下率変化を例示したグラフである。
【図８】図８（ａ）はショットダル加工・クロムめっきロール表層の断面の模式図、図８（ｂ）はそれに対応する鋼板の断面の模式図である。
【図９】図９（ａ）はブライトロール表層の断面の模式図、図９（ｂ）はそれに対応する鋼板の断面の模式図である。
【符号の説明】
１  鋼板
２  ワークロール（ロール）
５、６  リール
７  鋼板搬送方向
Ｗ  板幅
Ｌ  鋼板長手方向
1A  クロスバックル頂点
ｈ  クロスバックル高さ
11  突起
11A   凹部
ｒ  略部分球形状の突起を平面図上で見た近似円の半径
ｄ  略部分球形状状の突起の高さ
12  クロムめっき層
ａ  クロムめっき層の厚み
13  ロールバレル表層
【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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【図８】
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【図９】
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