東洋鋼鈑Vol.36

調質圧延工程における板材表面粗度の創製
橋田貴雄＊・奥村英典＊２
Construction of Strip Surface Roughness in Temper Rolling Process
Takao HASHIDA and Hidenori OKUMURA

Synopsis：One of the purposes of the temper rolling process is to give a bright or dull roughness to a strip
surface, from the point of surface gloss and forming which customers demand. Generally, the strip
roughness has been shaped by means of adjusting rolling conditions, the roughness of work rolls
and rolling forces at temper rolling process. The operating conditions concerning the temper millhas been learned by experience on the whole. In these circumstances, the solution of themechanism for making strip roughness has not been fully solved yet, though many researchers haveanalyzed temper rolling mechanisms during normal states through experimental mills recently.
Especially the transcription of the roughness from the work roll surface to the strip surface still has
many unknowns. This report shows the basic mechanism to make the strip roughness with the twostand temper rolling mill in Kudamatsu plant.
Keywords：temper rolling, strip roughness, two-stand mill, transcription ratio, dull ﬁnish, bright ﬁnish,
shot blast texture, rolling force

ダル表面仕上げとブライト表面仕上げについてワークロー

１．緒言

ル表面粗度の板材への転写に関する基礎実験を行った．本報では粗度の転写挙動，およびこれらが色差，光沢度に代

調質圧延工程の主目的の一つは製品への板粗度付与であ表される板表面特性に及ぼす影響について報告する．

り，顧客の板表面品質要求によりブライト仕上げからダル

２．調質圧延工程の作業分類仕上げまで多様な表面粗度を付与している．冷間圧延工程
であれば板粗度はワークロール粗度に近い値になるが，調質圧延では2.0％以下の伸び率範囲で作業することが通常

調質圧延機では,板の表面仕上げがダルとブライトに大であり，ワークロール粗度を完全に板へ転写させることは別され，２スタンド調質圧延機では#１スタンド及び#２難しい．したがって実操業における板粗度の作りこみは，スタンドのワークロール（以下，WR）表面仕上げの組み経験的にロール粗度の選定及び圧延荷重を調整することに合わせにより作業モードが４つに大別される（Table１）．

より行われる．

また調質圧延液の使用有無によりドライ作業とウエット作

最近ではミクロな視点から定常圧延中の調質圧延現象を業がある．本報では，D / D，B / D，D / Bの３つの作業解析する試み１〜８）がなされているが，未だメカニズム解を対象とした.

明には十分とはいえない．特にロール表面粗度の板材へのTable１ Temper rolling modes

転写機構については，実験用圧延機による板粗度創製に関する報告は数件報告されているものの，生産用圧延機による板粗度創製に関する報告は無いに等しい．
そこで，当社下松工場の２スタンド調質圧延機を用いて，＊下松工場 製板部 係長＊2 下松工場 生産技術部 グループリーダー

1

東洋鋼鈑

Vol.36３．板表面品質の評価方法
３．１

評価方法

板粗度は,中心線平均粗さRa，表面写真，二次元及び三次元表面パターンにより評価した．また，色差（Ｌ値）及び光沢度（20 ）を測定し板粗度変化による影響を確認した．
３．２

板粗度の転写率の定義

転写率を下式で定義する.

Fig. １ Photos and roughness charts of materials（圧延後#２スタンド出側板粗度，㎛Ra）
転写率＝（#２スタンドWR表面粗度，㎛Ra）

４．３

４．実機試験条件

その他の作業条件

WR表面はダル表面とブライト表面の２種類とし，ダル表面の加工はショットブラスト加工（SBT）とした．WR

４．１

粗度はTable４に示す．またドライ作業及びウエット作業

調質圧延機仕様試験に使用した生産用調質圧延機（4Hi 2スタンド）のの比較も実施したが，ウエット作業では上下のロールバイ仕様をTable２に示す．

ト面に濃度５％に希釈した調質圧延液（動粘度0.92cSt，25℃）を常温で供給した．伸び率は1.5％程度とし，圧延荷重を変化させたことによる伸び率変化は#１­２スタンド間張力により伸び率1.5％程度になるように調整した．圧延速Table２ Main speciﬁcations of temper mill

度は30mpmである．

５．試験結果５．１

ダル仕上げ作業の板粗度創製試験条件をTable４に示す．圧延荷重，#１スタンドWR粗度，#２スタンド調質液有無が板粗度に及ぼす影響について，以下に示す試験条件の比較により調査した．
４．２

供試材

供試材の特性をTable３，表面性状（板粗度チャート，⑴圧延荷重の影響：試験条件№A１⑵#１スタンドWR粗度の影響：試験条件№A１，A２⑶#２スタンド調質液塗布の影響：試験条件№B１，B２

顕微鏡写真）をFig．１に示す．供試材はM１，M２，M３の 3 コイルである.母材表面粗度はダル仕上げ材とブライ

Table４ Conditions for temper rolling for dull ﬁnish products

ト仕上げ材の２種類を用いた.
Table３ Main speciﬁcations of coils

５．１．１

圧延荷重の影響

２スタンド圧延機による板粗度の付与状態をFig．２に示す．試験条件をTable４中のA１（D / D）に示す．圧延
荷重は#１及び#２スタンド共に8,000kN（11.4kN /㎜)である．#１及び#２スタンドのWR粗度がほぼ同値であり，2

調質圧延工程における板材表面粗度の創製#１スタンドにて板粗度が付与され#２スタンド出側でもほぼほぼ同等の板粗度が保持される．ただ，#２スタンド出側では#１スタンド出側と比較し，粗度のばらつきが均３）一化される傾向がみられる（Fig．
．

Fig. ４ Relation between rolling force and strip roughness
beﬁnd stand ♯2

EntryInter-stand

DeliveryFig. ２ Change of strip roughness in two-stand tempermill（D / D mode）

Entry

Inter-stand

DeliveryFig. ５ Relation between rolling force and transcription ratio

Fig. ３ Photos and roughness charts of materials
Fig. ６ Relation between strip roughness（Ra）and color
diﬀerence（light）

次に，両スタンドの圧延荷重の影響度を明確にするため，下記の３条件の圧延荷重変化を設定し板粗度の変化をみた．
・条件⒜：#１スタンド荷重のみ変化（#２＝8,000kN固定）
・条件⒝：#２スタンド荷重のみ変化(#1 ＝8,000kN固定)
・条件⒞：#１，２スタンドを同時で変化（#１，#２同荷重）
Fig．４に圧延荷重と#２スタンド出側板粗度の関係を示す．圧延荷重条件は上記⒜，⒝，⒞の３条件とした．これ
らの圧延荷重条件に関する⒜〜⒞は，以降の節においてもFig. ７ Relation between strip roughness（Ra）and gloss（20 ）同様の表記とする．#２スタンド出側の板粗度は#２スタ
ンド圧延荷重との相関が支配的であり#１スタンド圧延荷重の影響は小さい．一旦#１スタンドで付与された粗度が，５．１．２#１スタンドWR粗度の影響#２スタンドの圧延条件にて大きく変化する（Fig．４条件#１スタンドWRがブライトロールとダルロールの場合⒝）．また，#２スタンドWR粗度が素材の初期板粗度よりについて比較を行った．Table４中のA１（D / D），A２（B大きい場合であっても，低荷重条件では初期板粗度より小/ D）に試験条件を示す．圧延荷重は５．１．１と同一条さい板粗度が創製可能である．同様にFig．５に示す転写

件の8,000kN（11.4kN /㎜）とした．板粗度の付与状態を率も#２スタンド圧延荷重との相関が支配的であることをFig．８に示すが，#１スタンドにブライトロールを使用す示している．

ると#１スタンドで低粗度化された後に#２スタンドにてFig．
６，Fig．
７にＬ値及び光沢度と板粗度の関係を示す．

ダル粗度化される．#１，#２スタンドにダルWRを使用し高圧延荷重作業になるほど板粗度が高くなり，高Ｌ値かつた場合と比較すると仕上げ板粗度は若干低めとなる．顕微

低光沢度の板表面になる傾向がみられる．

鏡写真をFig．９に示す．

3東洋鋼鈑

Entry

Inter-standDelivery

Fig. 12 Relation between strip roughness（Ra）and color
diﬀerence（light）

Fig. ８ Comparison of strip roughness between D / D and
B / D mode in two-stand temper mill

Entry

Inter-standVol.36

DeliveryFig. 13 Relation between strip roughness（Ra）and gloss
（20 ）

５．１．３

Fig. ９ Photos and roughness charts of strips#２スタンド調質液の影響#１，#２スタンドにダルWRを使用した場合（D / Dモード）について，#２スタンドでの調質液の影響を示す．

次に#２スタンドの圧延荷重を変化させた場合の板表面

Table４中のB１（ドライ作業），B２（#２ウエット作業）

特性への影響をFig．10〜Fig．13に示す．圧延荷重条件はに試験条件を示す．供試材はブライト仕上げ材（M２）を⒝条件（#１＝8,000kN，11.4kN /㎜固定）である．条件用いた．Fig．14に#１及び#２スタンド圧延荷重が8,000A２（B / D）の#２スタンド出側板粗度は#１スタンドにkN（12.8kN /㎜）における各スタンド通過後の板粗度推てブライト表面化されるために，条件A１（D / D）より移を示す．#１スタンドが同一条件のため#１スタンド出も低粗度となる（Fig．10）．また#２スタンドの荷重の増側の板粗度はほぼ同値の板粗度が転写されているが，#２大に伴い両者の差は小さくなる．Ｌ値および光沢度をスタンドウエット作業（B２）では,転写率が下がり，#２Fig．12，Fig．13に示すが，同一板粗度（Ra）であってもスタンドWR粗度が高いにもかかわらず#１出側より板粗条件A２（B / D）の方が光沢度が高くなる傾向がみられる．

度が小さくなる．Fig．15に板表面の顕微鏡写真を示すがウエット作業ではダル粗度の転写が劣り，#１スタンド出側粗度の影響が残っている．

Fig. 10 Relation between rolling force and strip roughness
after stand ♯2
EntryInter-stand

DeliveryFig. 14 Comparison of strip roughness between dry and wet
operation for stand ♯2 in two-stand temper mill
（D / D mode）

Fig. 11 Relation between rolling force and transcription ratio4調質圧延工程における板材表面粗度の創製
EntryInter-stand

DeliveryFig. 18 Relation between strip roughness（Ra）and color
diﬀerence（light）

Fig. 15 Photos and roughness charts of strips
Fig. 19 Relation between strip roughness（Ra）and gloss（20 ）また圧延荷重を変化させた場合の挙動をFig．16，Fig．
17に示す．ウエット作業条件下の#２スタンドの圧延荷重

５．２

ブライト仕上げ作業の板粗度創製を増減させても板粗度転写に与える影響が小さいことがわ

次に#２スタンドにブライト仕上げWRを使用した場合

かる．ウエット作業においても板表面の光沢度は板粗度についてその結果を示す．圧延荷重，#１スタンドWR粗度，（Ra）との相関が強いようである（Fig．19）．Ｌ値につい調質液塗布が板粗度に及ぼす影響を以下に示す試験条件の18）．ては光沢度ほどの顕著な傾向はみられない（Fig．

比較により調査した．試験条件をTable５に示す.
⑴圧延荷重の影響：試験条件№C２⑵#１スタンドWR粗度の影響 ：試験条件№C１，C２⑶調質液塗布の影響：試験条件№D１，D２

Table５ Conditions of temper rolling for bright ﬁnish products

Fig. 16 Relation between rolling force and strip roughness
after stand ♯2５．２．１

圧延荷重の影響

２スタンド圧延機による板粗度の付与状態をFig．20に示す．Table５中のC２（D / B）に試験条件を示す．圧延荷重は#１及び#２スタンド共に8,000kN（11.4kN /㎜)でFig. 17 Relation between rolling force and transcription ratio

ある．#１スタンドWRがダル仕上げのために一旦#１スタンドにて高い板粗度が付与されるが，#２スタンド通過後は#２スタンドのブライトWRにより低粗度化される．また#２スタンド出側の板表面には砥石仕上げの研磨目が転写される（Fig．21）．一般に実生産の場では，この作業モードは素材の表面欠点を#１スタンドのダルWRで均一化するために有効とされる．

5東洋鋼鈑Vol.36#２スタンドの圧延荷重を高くすると板粗度は低くなる
と共にブライトWRの研磨目が転写され，Ｌ値が小さくなり（Fig．24），かつ光沢度が高くなる（Fig．25）．

Entry

Inter-standDelivery

Fig. 20 Change of strip roughness in two-stand temper mill
（D / B mode）

Entry

Inter-stand

DeliveryFig. 24 Relation between strip roughness（Ra）and color
diﬀerence（light）

Fig. 21 Photos and roughness charts of strips
Fig. 25 Relation between strip roughness（Ra）and gloss（20 ）また，ブライト仕上げにおける圧延荷重に対する基本特性を把握するため，#２スタンド出側の板粗度Ra，転写率，５．２．２#１スタンドWR粗度の影響

Ｌ値及び光沢度と圧延荷重の関係をFig．22〜25に示す．

#１スタンドWR（SB）の粗度の大小が#２スタンド出

板粗度は#１スタンドの圧延荷重に比例して増加し，#２側板粗度に及ぼす影響をみるため，２水準の粗度を有するスタンド圧延荷重に反比例するが，#２スタンドの影響がWRを使用した場合を比較した．Table５中のC１（1.18㎛

大きく両スタンドともに圧延荷重を高くすると#２スタンRa），C２（2.20㎛Ra）に試験条件を示す．圧延荷重は#22）
ドWR粗度に近づく（Fig．
．

１及び#２スタンド共に8,000kN（11.4kN /㎜）である．
各スタンド通過後の板粗度推移をFig．26に示す．#１スタ
ンドWR粗度の影響により#１スタンド出側板粗度は大きく違うものの，その差は#２スタンド出側では縮小する．
逆に#２スタンドにてブライト仕上げにする場合も，#１スタンドのダルWR粗度の影響が残るともいえる．板表面の顕微鏡写真をFig．27に示すが#１スタンドで付与された
ダル粗度が残存していることが確認できる．

Fig. 22 Relation between rolling force and strip roughness
after stand ♯2

EntryInter-stand

DeliveryFig. 26 Inﬂuence of roughness of work roll for stand ♯1 onstrip roughness in two-stand temper mill（D / B mode）
Fig. 23 Relation between rolling force and transcription ratio6調質圧延工程における板材表面粗度の創製
EntryInter-stand

DeliveryFig. 31 Relation between strip roughness（Ra）and gloss
（20 ）

５．２．３

Fig. 27 Photos and roughness charts of strips

調質液塗布の影響

前節まではドライ作業時について述べたが，ここではウエット作業時の板粗度の付与状態についてドライ作業とのまた，圧延荷重が#２スタンド出側の板粗度Ra，転写率，比較を行った．Table５のD１（ドライ作業），D２（#２

Ｌ値及び光沢度に及ぼす影響をFig．28〜31に示す．Fig．

スタンドのみウエット作業）に試験条件を示す．供試材は31中，同一板粗度であっても光沢度に差が生じる現象が現ブライト仕上げ材（M３）を用いた．圧延前後の板粗度れているが，#１スタンドで付与されたダル粗度の残存度

Ra，Ｌ値及び光沢度の関係をFig．32〜34に示す．条件Dが違うためであり，条件C２のほうが条件C１に比較して２下では#２スタンド（ウエット）のブライトWRによる#２スタンドブライトロールでの粗度低減効果が大きく寄ダル粗度消去効果が低下し，条件D１に比較して#１スタ与しているためと考えられる．

ンドのダル粗度の影響が残る．

Entry

Fig. 28 Relation between rolling force and strip roughness
behind stand ♯2

DeliveryFig. 32 Comparison of strip roughness between dry operation
and wet operation for stand ♯2

Entry

DeliveryFig. 33 Comparison of color diﬀerence（light）between dry
operation and wet operation for stand ♯2

Fig. 29 Relation between rolling force and transcription ratio

Entry

Fig. 30 Relation between strip roughness（Ra）and colordiﬀerence（light）

DeliveryFig. 34 Comparison of gloss（20 ）between dry operation andwet operation for stand ♯27

東洋鋼鈑

６．結言

生産用4Hi 2スタンド調質圧延機を使用し，ダル仕上げ及びブライト仕上げ作業における板粗度創製の基礎特性を調査し以下の知見を得た．
⑴板粗度はWR粗度および圧延荷重の影響を受けるが，ダル仕上げ及びブライト仕上げ共に#２スタンドの影響が支配的である．この傾向はダル仕上げ作業が顕著であり，ブライト仕上げ作業になると#１スタンドダル圧延の影響も残存する現象が生じる．
⑵ウエット作業ではWR粗度の板粗度への影響度が小さくなり，ウエットスタンドの入側の板粗度の影響を受け易くなる．
⑶板粗度（Ra値）と板表面のＬ値および光沢度の間には相関がみられ，高粗度材であるほどＬ値が高くなり光沢度が小さくなる傾向があるようである．但し，同一の板粗度（Ra値）であっても，ダル粗度残存などとして現れるブライト圧延とダル圧延の影響度の大小によってＬ値および光沢度が異なってくる.

引用

文

献

１）小森：CAMP-ISIJ，18（2005），1221２）吉田ら：CAMP-ISIJ，18（2005），1219３）鑓田ら：CAMP-ISIJ，17（2004），1001４）松本：CAMP-ISIJ，18（2005），1218５）鑓田ら：CAMP-ISIJ，20（2007），353６）長瀬ら：CAMP-ISIJ，20（2007），354７）阿高ら：CAMP-ISIJ，20（2007），356８）湯川ら：CAMP-ISIJ，20（2007），358

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