DE69312223T2 - Verfahren zur Glanzbearbeitung von Blechoberflächen und Verfahren zum Kaltwalzen von metallischen Materialien - Google Patents
Verfahren zur Glanzbearbeitung von Blechoberflächen und Verfahren zum Kaltwalzen von metallischen MaterialienInfo
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kaltwalzen voan Metallwerkstoffen, um den Glanz der Oberflächen von Metallwerkstoffen zu verbessern.
- In den letzten Jahren ist der Bedarf von Anwendern oder Verbrauchern nach (besseren) Güten von gewaizten Blechen aus verschiedenen Metallen, wie durch dünne nichtrostende Stahlbleche repräsentiert (im folgenden einfach als Metallbleche bezeichnet), zunehmend größer geworden. Vor allem sind bezüglich dünner nichtrostender Stahlbleche solche mit einem besonders hohen Glanz (glossiness) gefordert worden.
- Der Schimmer oder Glanz (luster) einer Metallblechoberfläche wird hauptsächlich durch eine Menge an Schmieröl bestimmt, das während des Kaltwalzens zwischen eine Walze und einen Metallwerkstoff eingefuhrt wird. Wenn die Menge an Schmieröl zu groß ist, wird die Oberfläche des Metallwerkstoffs durch seinen statischen Druck frei verformt, was zum Auftreten feiner, vertiefter Defekte, als Ölgrübchen bezeichnet, und zu einer Minderung des Glanzes führt. Auch im Fall der Verwendung eines Schmieröls einer niedrigen Viskosität oder einer kleinen Schmierölmenge, wobei sich Metall-Berührungsabschnitte zwischen einem Metallblech und einer Walze vergrößern, kann sich ein Problem bezüglich der Entstehung eines "Freßdefekts" (seizure flaw) ergeben.
- Als eine der Kaltwalzmethoden für ein Metallblech ist bereits ein Walzverfahren bekannt, das ein Schrägwalzwerk verwendet. Bei diesem Walzverfahren werden zwei Arbeitswalzen für das Auswalzen so angeordnet, daß sie einander mit Schrägung in den entgegengesetzten Richtungen in bezug auf eine Richtung unter einem rechten Winkel zu einer Zuführrichtung eines Metallblechs als das Walzgut kreuzen, wobei das Auswalzen durch Verklemmen und Verpressen des Metallblechs mit diesen Arbeitswalzen erfolgt.
- Beim Auswalzen eines Metallblechs nach diesem Walzverfahren wurde nicht nur eine Blechkonfiguration, sondern auch die Güte des Glanzes der Metallblechoberfläche streng als Teil der Güte des Erzeugnisses vorausgesetzt; es war jedoch schwierig, beiden Erfordernissen zu genügen.
- Zudem wird derzeit zur Gewinnung eines Metallblechs eines hohen Glanzes ein Kaltwalzverfahren unter Anwendung eines als "Sendzimir-Walzwerk" bezeichneten Walzwerks allgemein praktiziert. Da bei diesem Sendzimir-Walzwerk ein Durchmesser von Arbveitswalzen klein und eine Auswalzgeschwindigkeit niedrig sind, wird nicht übermäßiges (übermäßig viel) Schmieröl in ein Walzenkaliberwerkzeug eingeführt; damit kann ein Metallblech eines hohen Glanzes hergestellt werden. Das Kaltwalzen mittels eines Sendzimir- Walzwerks ist jedoch mit dem Problem behaftet, daß es ineffizient bzw. unwirtschaftlich ist, weil ein Walzstich mittels eines Hebelsystems (lever system) wiederholt wird und eine Auswalzgeschwindigkeit aufgrund eines kleinen Walzendurchmessers niedrig ist.
- Folglich wurde versucht, Metallbleche eines hohen Glanzes mittels eines Tandemwalzwerks, mit dem ein Hochgeschwindigkeitsauswalzen durchführbar ist, effizienter bzw. wirtschaftlicher herzustellen. Wenn jedoch ein Hochgeschwindigkeitsauswalzen mit einem Tandemwalzwerk mit großem Walzendurchmesser durchgeführt wird, ergibt sich ein Problem, daß eine eingeführte Schmierölmenge zunimmt und sich ein Glanz verringert. Zur Lösung dieses Problems offenbart die offizielle Veröffentlichung (official gazette) der offengelegten JP-Patentbeschreibung Nr. 61-49701 (1986) ein Kaltwalzverfahren, bei dem nach Durchführung eines Kaltwalzens mit einem Tandemwalzwerk mit Arbeitswalzen eines großen Durchmessers von 150 mm oder mehr ein Fertigwalzen mittels eines Sendzimir-Walzwerks, das Walzen eines kleinen Durchmessers von 100 mm oder weniger als Arbeitswalzen verwendet, durchgeführt wird, wobei dünnes nichtrostendes Stahlblech mit wenigen Oberflächendefekten erhalten werden kann. Da jedoch dieses Verfahren zwei Arten von Anlagen aus einem Tandemwalzwerk und einem Sendzimir-Walzwerk benötigt und letztlich ein Sendzimir-Walzwerk eingesetzt wird, bleibt dabei das Problem bestehen, daß eine Auswalzgeschwindigkeit begrenzt und eine Produktionsleistung nicht verbessert ist.
- Andererseits besteht beim Kaltwalzen von Metallwerkstoffen ein Problem, daß der Schimmer bzw. Glanz eines Metallblechs zwischen seinen Ober- und Unterseiten verschieden ist, was davon herrührt, daß eine anhaftende Schmierölmenge zwischen den Ober- und Unterseiten des Metallwerkstoffs nicht gleich wird bzw. ist. Im allgemeinen erhält eine Oberseite, die in einem Zustand mit viel Schmieröl ausgewalzt wird, einen geringeren Glanz. In der offengelegten JP-Patentbeschreibung Nr. 55-165217 (1980) ist daher ein Verfahren zum Auswalzen durch Ändern eines Stichwinkels (pass angle) eines Metallwerkstoffs offenbart. Dieses Auswalzverfahren ist derart verbessert, daß eine Menge an eingeführtem Schmieröl durch Vergrößerung eines Anstichwinkelis (biting angle) einer Oberseite verringert ist, doch ist es mit einem Problem behaftet, daß bei einem Walzwerk ein Raum für neuen bzw. zusätzlichen Einbau einer zusätzlichen Vorrichtung erforderlich war.
- Es ist allgemein bekannt, daß zu dem Zweck, einem Metallblech einen ausgezeichneten Glanz zu verleihen, für das Auswalzen benutzte Arbeitswalzen günstiger eine geringe Oberflächenrauheit aufweisen sollten; eine Technik zur Verbesserung des Glanzes durch Verwendung von Arbeitswalzen einer größeren Oberflächenrauheit ist nicht bekannt.
- Da beim oben beschriebenen herkömmlichen Verfahren des Wählens eines Schmieröls einer niedrigen Viskosität oder des Verringerns einer zwischen ein Metallblech und eine Arbeitswalze eingeführten Schmierölmenge durch Verwendung von Arbeitswalzen eines kleinen Durchmessers sich ein Schmierzustand zwischen dem Metallblech und den Arbeitswalzen verschlechtert, kann sich dabei leicht das Problem ergeben, daß das Metallblech aufgrund von Reibung zwischen ihm und den Arbeitswalzen überhitzt werden und ein Fressen (seizure) auftreten kann. Wenn der Oberflächenglanz eines Metallblechs verbessert werden sollte, war es daher beim Stand der Technik nötig, mit herabgesetzter Auswalzgeschwindigkeit zu arbeiten.
- In der Industrie stellte demzufolge beim Kaltwalzen eines Erzeugnisses, dessen Oberflächenglanz als wichtiger Handelswertfaktor angesehen wird, z.B. bei nichtrostenden Stahlblechen, Aluminiumblechen usw., die Bereitstellung eines Auswalzverfahrens, mit dem unter Erhöhung einer Produktionsleistung der Oberflächenglanz verbessert werden kann, seit langem ein Problem dar.
- Eine Tandem(auswalz)-Walzwerksstraße für ein Metallblech mit zwei oder mehr gekreuzten Walzentyp-(Auswalz-) Walzgerüsten ist aus der GB-2 079 205 A bekannt. Die Arbeitswalzen an mindestens zwei der Walzgerüste (rolling mill stands) sind in entgegengesetzten Horizontalrichtungen schräggestellt zwecks Aufhebung (offsetting) der an einem stromaufseitigen (vorgeschalteten) Schräg-Walzgerüst entwickelten Querrichtung-Scherdeformation durch die an einem stromabseitigen (nachgeschalteten) Schräg-Walzgerüst entwickelte Querrichtung-Scherdeformation. Dabei soll ein Metallblech frei von Querrichtung-Scherdeformation ausgewalzt werden, um damit Randbiegung und Bandbruch bei anschließender Verarbeitung zu minimieren.
- Das Dokument EP-0 506 138 A1 bezieht sich auf die Aufgabe der Bereitstellung eines Verfahrens zum Schrägwalzen eines Metallblechs, mit dem übermäßiger Axialschub der Walzen und großer Verschleiß der Walzenballen verhindert werden sollen. Zu diesem Zweck schlägt dieser Stand der Technik vor, Arbeitswalzen und zugeordnete Stützwalzen eines Walzgerüsts in der Weise anzuordnen, daß die Achsen der Arbeitswalzen in der Horizontalrichtung zueinander und gegenüber den Achsen der Stützwalzen schräggestellt sind. Zusätzlich ist eine Schmiermittelzuführvorrichtung vorgesehen, um das Schmiermittel zwischen die Stütz- und Arbeitswalzen einzuführen.
- Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf die geschilderten Gegebenheiten beim Stand der Technik entwickelt worden; ihre Aufgabe ist die Schaffung eines Verfahrens zum Kaltwalzen von Metallwerkstoffen, um den Oberflächen eines Metallblechs Glanz zu verleihen, wobei der Oberflächenglanz ohne Minderung einer Produktionsleistung verbessert sein oder werden kann.
- Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Kaltwalzen von Metallwerkstoffen, um den Oberflächen eines Metallblechs Glanz zu verleihen, umfassend die folgenden Schritte: Kaltwalzen des Metallblechs mittels eines Walzen-Schrägwalzvorgangs mit einer oberen Arbeitswalze und einer unteren Arbeitswalze, die einander in einer Ebene parallel zum Metallblech kreuzen, um dadurch eine Scherdeformation auf die Oberflächen des Metallblechs in der Breiten- bzw. Querrichtung desselben durch eine relative Geschwindigkeitsdifferenz in der Querrichtung des Metallblechs, die zwischen Oberflächen der einander kreuzenden Arbeitswalzen und dem Metallblech erzeugt wird, auszuüben, und Belassen des Einflusses der Scherdeformation an den Oberflächen des Metallblechs nach dem Walzvorgang.
- Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen definiert.
- Beim vorher beschriebenen herkömmlichen Auswalzverfahren unter Verwendung von kreuzenden oberen und unteren Arbeitswalzen wird im Fall, daß der Oberflächenglanz eines Metallblechs eine Ziel- oder Soll-Größe nicht erreicht, eine Steuerung zur Änderung eines Kreuzungs- bzw. Schrägungswinkels zwecks Verbesserung des Oberflächenglanzes vorgenommen. Die Änderung eines Kreuzungs- bzw. Schrägungswinkels ist jedoch notwendigerweise von einer Verschlechterung einer Blechkonfiguration eines Metallblechs begleitet. Im Stand der Technik bestand daher ein Problem, daß es unmöglich war, den Anforderungen an sowohl Oberflächenglanz als auch eine Blechkonfiguration eines Metallblechs gleichzeitig zu genügen.
- Ein anderes Merkmal der vorliegenden Erfindung ist daher die Schaffung eines Verfahrens zum Kaltwalzen von Metallwerkstoffen, mit dem das oben geschilderte Problem des Stands der Technik gelöst werden kann.
- Weiterhin besteht noch ein anderes Merkmal der vorliegenden Erfindung in der Schaffung eines Verfahrens zum Kaltwalzen von Metallblechen mit ausgezeichneten Glanz, der dem von Erzeugnissen gleichwertig ist, die durch Langsamauswalzen in einem herkömmlichen Sendzimir-Walzwerk hergestellt wurden, mit hoher Arbeitsleistung und ohne Entstehung eines Glanzunterschieds zwischen den Ober- und Unterseiten mittels eines Kaltwalzprozesses unter Verwendung eines eine hohe Produktionsleistung aufweisenden oder gewährleistenden Tandemwalzwerk.
- Bezüglich der oben angegebenen Merkmale gemäß der vorliegenden Erfindung werden bevorzugte Ausführungsbeispiele des Verfahrens zum Kaltwalzen von Metallwerkstoffen, wie sie in den folgenden (numerierten) Absätzen beschrieben sind, bereitgestellt:
- (1) Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß durch Kaltwalzen eines bandartigen Metallblechs mit einem Paar oberer und unterer Arbeitswalzen, die einander kreuzen, und durch Wahl eines Verhältnisses einer Geschwindigkeit nach dem Auswalzen des genannten Metallblechs in bezug auf eine Rotationsgeschwindigkeit der genannten Arbeitswalzen mit (at) 1 oder mehr und mit 1 + 0,2 Θc oder weniger der Oberfläche des genannten Metallblechs eine Scherdeformation in der Breiten- bzw. Querrichtung des Blechs erteilt und damit der Oberflächenglanz dieses Metallblechs verbessert wird.
- (2) Ein anderes bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens gemäß dieser Erfindung ist ein Verfahren, bei dem, während ein bandartiges Metallblech zwischen zwei einander (gegenseitig) kreuzenden Arbeitswalzen ausgewalzt wird, der Glanz der genannten Metallblech(ober)flächen verbessert wird durch Änderung eines Kreuzungswinkels zwischen diesen Arbeitswalzen, welches Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß auf der Grundlage einer Blechkonfiguration dieses Metallblechs nach Änderung des genannten Kreuzungswinkels die Blechkonfiguration dieses Metallblechs mittels eines Konfigurationssteuer-Betatigungsglieds korrigiert wird.
- (3) Die Erfinder vorliegender Erfindung haben im Zuge der Forschung mit dem Ziel der Verbesserung eines Glanzes eines Metallblechs entdeckt, daß ein Glanz einer Metallblechoberfläche in Abhängigkeit von einem Winkel, der zwischen einer Axialrichtung einer Arbeitswalze und einer Richtung unter einem rechten Winkel zu einer Auswalzrichtung gebildet ist (im folgenden als "Kreuzungswinkel" bezeichnet), variiert, und sie haben ferner herausgefunden, daß im Fall, daß ein Glanz eines Metallblechs zwischen dessen Vorder- und Rückseite verschieden ist, dann, wenn das Auswalzen erfolgt, indem die oberen und unteren Kreuzungswinkel unterschiedlich eingestellt werden, der Glanz zwischen den Vorder- und Rückseiten egalisiert bzw. vergleichmäßigt werden kann.
- Das Verfahren zum Kaltwalzen von Metallwerkstoffen gemäß bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung umfaßt somit folgende Aspekte (a) - (c) :
- (a) Ein Verfahren zum Kaltwalzen von Metallwerkstoffen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Walzen-Schrägwalzen durch Einbau der Arbeitswalzen in der Weise erfolgt, daß innerhalb einer Ebene parallel zu einer Auswalzebene Winkel α und β, die durch die Axialrichtungen der oberen bzw. unteren Arbeitswalzen gegenüber der Richtung unter einem rechten Winkel zur Auswalzrichtung gebildet sind, die Bedingungen αβ ≠ 0 und α - β ≠ 0 erfüllen können.
- (b) Ein Verfahren zum Kaltwalzen von Metallwerkstoffen, bei welchem eine Differenz im Glanz zwischen Ober- und Unterseiten eines Metallblechs nach dem Schrägwalzen gemessen und das Auswalzen unter Einstellung der im vorhergehenden Absatz (a) definierten Winkel α und β durchgeführt wird, so daß die Differenz im Glanz reduziert sein oder werden kann.
- (c) Ein Verfahren zum Kaltwalzen von Metallwerkstoffen, wie es in den vorhergehenden Absätzen (a) oder (b) beschrieben ist, bei welchem das Schrägwalzen ausgeführt wird, während die im vorhergehenden Absatz definierten Winkel α und β so gesteuert bzw. eingestellt werden, daß die Summe aus den Winkeln α und β konstant sein kann.
- (4) Die Erfinder vorliegender Erfindung haben im Zuge von Forschung mit dem Ziel der Verbesserung des Glanzes eines Metallblechs entdeckt, daß dann, wenn der Walzen- Schrägwalzvorgang unter Verwendung von Walzen unterschiedlicher Oberflächenrauheiten als obere und untere Arbeitswalzen ausgeführt wird, beiden Flächen eines Metallblechs ein Glanz ohne Unterschied (zueinander) verliehen werden kann. Weiterhin hat es sich herausgestellt, daß unter den oben angegebenen Auswalzbedingungen eine Differenz im Glanz zwischen den Ober- und Unterseiten eines Metallblechs in großem Ausmaß gesteuert werden kann, indem der Winkel geändert wird, der zwischen der Axialrichtung der Arbeitswalze und der Richtung unter einem rechten Winkel zur Auswalzrichtung ("Kreuzungswinkel") zwischen den oberen und unteren Arbeitswalzen gebildet ist.
- Das Verfahren zum Kaltwalzen von Metallwerkstoffen gemäß bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung umfaßt somit die folgenden Aspekte (d) - (h):
- (d) Ein Verfahren zum Kaltwalzen von Metallwerkstoffen, bei dem der Walzen-Schrägwalzvorgang unter Verwendung von Arbeitswalzen unterschiedlicher Oberflächenrauheiten als obere und untere Arbeitswalzen durchgeführt wird.
- (e) Ein Verfahren zum Kaltwalzen von Metallwerkstoffen, bei dem das Auswalzen durch Anordnen der oberen und unteren Arbeitswalzen in der Weise erfolgt, daß bei dem im obigen Absatz (d) beschriebenen Walzen-Schrägwalzvorgang die Kreuzungswinkel der oberen und unteren Arbeitswalzen jeweils unterschiedlich sein können.
- (f) Ein Auswalzverfahren gemäß obigem Absatz (e), bei dem die Glanzwerte der Ober- und Unterseiten des Metallblechs gemessen werden und ein Auswalzen erfolgt, während der Kreuzungswinkel zwischen den oberen und unteren Arbeitswalzen so eingestellt wird, daß die Glanzdifferenz reduziert sein oder werden kann.
- (g) Ein Walzverfahren gemäß obigen Absätzen (e) bis (f), bei dem die Summe aus oberen und unteren Kreuzungswinkeln konstant ist.
- (h) Ein Walzverfahren gemäß obigen Absätzen (e) bis (f), bei dem bei Durchführung des Walzen-Schrägwalzvorgangs mittels aufeinanderfolgender Walzgerüste die Oberflächenrauheiten und/oder die Kreuzungsrichtungen der oberen und unteren Arbeitswalzen in den jeweiligen Walzgerüsten abwechselnd gewechselt oder vertauscht werden.
- Im folgenden ist ein Arbeitsprinzip der vorliegenden Erfindung im einzelnen beschrieben.
- Im allgemeinen wird beim Kaltwalzen die Ursache für eine Verbesserung des Oberflächenglanzes eines Metallblechs darin gesehen, daß ein Metallblech und eine Arbeitswalze in metallische Berührung (miteinander) gelangen, wodurch eine Oberflächenrauheit verringert und dadurch ein Reflexionsfaktor erhöht wird. Wenn andererseits Schmieröl zwischen einem Metallblech und einer Arbeitswalze vorhanden ist, wird eine Metalloberfläche, die einer Plasizitätsbearbeitung bzw. plastischen Bearbeitung aufgrund des Vorhandenseins von Schmieröl unterworfen wird, zu einer Oberfläche mit viel Unebenheiten, so daß demzufolge unregelmäßige Reflexion vorherrscht und der Glanz herabgesetzt ist. Dies war der Grund hierfür, daß bisher zur Erhöhung eines Oberflächenglanzes eines Metallblechs eine Schmierölmenge, die zwischen einem Metallblech und einer Arbeitswalze eingeschlossen war, verringert wurde oder ein Schmierzustand verschlechtert war.
- Die Erfinder vorliegender Erfindung haben herausgefunden, daß dann, wenn versucht wird, eine Oberflächenschicht eines Metallblechs einer Scherdeformation in der Querrichtung zu unterwerfen, und zwar durch Einführung einer Schlupfkomponentenkraft in der Querrichtung zwischen der Metalloberfläche und der Walze, die Metallblechoberfläche und die Walze in metallische Berührung gelangen und eine Metalloberfläche eines hohen Glanzes erzielbar ist. Auch wenn eine ausreichende Menge an Schmieröl zwischen einem Metallblech und einer Arbeitswalze vorhanden war, wurde ein ähnliches Ergebnis erzielt.
- Da hierbei bei einem Metallblech beim Auswalzen desselben dessen Dicke reduziert wird und demzufolge seine Geschwindigkeit hoch wird, besteht im Fall des Kaltwalzens eines bandartigen Metallblechs mit einem Paar oberer und unterer Arbeitswalzen, die einander kreuzen, im allgemeinen innerhalb eines Auswalzdeformationsbereichs ein Punkt, an dem die Geschwindigkeit des Metallblechs und die Rotationsgeschwindigkeit der Arbeitswalze einander gleich werden oder sind, wobei an der Einlaufseite dieses Punkts die Geschwindigkeit des Metallblechs niedriger ist als die Rotationsgeschwindigkeit der Arbeitswalze, während an der Auslaufseite die Geschwindigkeit des Metallblechs höher ist als die Rotationsgeschwindigkeit der Arbeitswalze. Eine Schlupfrichtung zwischen dem ausgewalzten Metallblech und der Arbeitswalze würde an dem Punkt, an welchem die Absolutgrößen der Geschwindigkeiten des Metallblechs und der Arbeitswalze einander gleich werden oder sind, in der Querrichtung des Blechs gerichtet sein. Infolgedessen wurde bei der im obigen Absatz (1) umrissenen vorliegenden Erfindung das Geschwindigkeitsverhältnis der Geschwindigkeit nach dem Auswalzen des genannten Metallblechs zur Rotationsgeschwindigkeit der Arbeitswalze so definiert bzw. festgelegt, daß es mindestens 1 oder mehr beträgt.
- Außerdem wird eine Oberflächenkonfiguration eines Metallblechs unmittelbar vor Beendigung des Auswalzens am stärksten beeinflußt; auch wenn dabei eine Scherdeformation in der Blech-Querrichtung innerhalb des Auswalzdeformationsbereichs besteht, kann letztlich der Einfluß der Scherdeformation ausgeschaltet oder aufgehoben werden, wenn die Schlupfrichtung zwischen dem Metallblech und der Arbeitswalze unmittelbar vor Abschluß des Auswalzens nahe zur Richtung parallel zur Auswalzrichtung zu liegen kommt. Mit anderen Worten: um effektiv einen Glanz zu erzielen, ist es zweckmäßig, die Scherdeformation in der Querrichtung möglichst unmittelbar vor Abschluß des Auswalzens einwirken zu lassen.
- Hierbei wird der Abstand oder die Strecke zwischen dem Punkt, an welchem die Absolutgrößen der Geschwindigkeit des Metallblechs und der Arbeitswalze einander gleich werden, und dem Punkt des Abschlusses des Auswalzens innerhalb eines Auswalzdeformationsbereichs mit zunehmender Blechgeschwindigkeit nach dem Auswalzen größer.
- Um somit bei der im obigen Absatz (1) umrissenen vorliegenden Erfindung eine Scherdeformation in der Blech- Querrichtung auf die Blechoberfläche möglichst unmittelbar vor (just as possible before) Abschluß des Auswalzens auszuüben, ist es zweckmäßig, eine Blechgeschwindigkeit nach dem Auswalzen niedrig einzustellen. Bei Wiederholung bzw. Durchführung von Versuchen zum Realisieren solcher Ergebnisse erwies es sich als wünschenswert, einen bleibenden Schlupfwinkel 95 an der Metallblechoberfläche mit 5º oder mehr zu wählen; zu diesem Zweck wurde bei der im obigen Absatz (1) umrissenen vorliegenden Erfindung das genannte Geschwindigkeitsverhältnis der Geschwindigkeit nach dem Auswalzen des Metallblechs zur Rotationsgeschwindigkeit der Arbeitswalze, wie experimentell ermittelt, auf 1 + 0,2 θc oder weniger eingestellt.
- Bei der im obigen Absatz (2) umrissenen vorliegenden Erfindung wird als Ergebnis der Rotation eines Paars von Arbeitswalzen mit einem zwischen diesem verklemmten oder erfaßten bandartigen Metallblech letzteres kaltgewalzt und auch an seinen Oberflächen mit Glanz versehen.
- Falls sich dabei ein Glanz der Metallblechoberflächen aufgrund externer Störungen o.dgl. verringert hat, kann der Glanz durch Änderung eines Kreuzungswinkels zwischen den kreuzenden Walzen verbessert werden, wobei eine Änderung einer Blechkonfiguration, die mit dieser Änderung des Kreuzungswinkels einhergeht, rückgekoppelt oder zurückgemeldet und die Blechkonfiguration mit Hilfe eines Konfigurationssteuer-Betätigungselements korrigiert wird.
- Im folgenden sind die Operationen bzw. Wirkungsweisen der in den Absätzen 3(a) bis (b) umrissenen vorliegenden Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Fig. 14 ist eine Draufsicht zur Veranschaulichtung des Auswalzzustands gemäß der vorliegenden Erfindung, wie sie in den obigen Absätzen 3 (a) bis (b) umrissen ist (von der Oberseite her gesehen), wobei ein Winkel α, der zwischen einer Richtung unter einem rechten Winkel zur Auswalzrichtung (einer Blech-Querrichtung eines Metallblechs 203) und einer oberen Arbeitswalze 201 gebildet ist, und ein Winkel β, der zwischen der gleichen Blech-Querrichtung und einer unteren Arbeitswalze 202 gebildet ist, verschieden sind. Die obere Schrägwalze und die untere Schrägwalze können jedoch, wie in dieser Figur gezeigt, entweder in den entgegengesetzten Richtungen in bezug auf die Blech-Querrichtung oder in gleicher Richtung schräggestellt sein; sie sind allerdings zweckmäßig in den entgegengesetzten Richtungen schräggestellt, weil im Fall einer Schrägstellung in gleicher Richtung ein Zickzacklauf des Metallblechs im Zuge des Auswalzens groß wird.
- Fig. 15 ist eine Draufsicht zur Erläuterung einer herkömmlichen Walzen-Schrägwalzmethode, bei welcher obere und untere Arbeitswalzen 201 bzw. 202 symmetrisch in bezug auf eine Blechquerrichtung eines Metallblechs 203 angeordnet sind (der Zustand entsprechend α = β).
- Fig. 16 ist eine Querschnittdarstellung in der Blechquerrichtung eines Metallblechs 203 zur Erläuterung eines Kontakt- oder Berührungszustands zwischen einer Arbeitswalze und dem Metallblech.
- Beim herkömmlichen Walzen-Schrägwalzvorgang gemäß Fig. 15 kreuzen eine obere Arbeitswalze 201 und eine untere Arbeitswalze 202 einander in einer Ebene parallel zu einer Auswalzebene, so daß die jeweiligen Kreuzungswinkel zu θ werden, wobei ein Metallblech 203 in der Richtung X ausgewalzt wird. Da bei diesem Auswalzen eine Abweichung eines Winkels 6 zwischen einer Rotationsumfangsgeschwindigkeit Vr der oberen Arbeitswalze 201 und einer Auswalzgeschwindigkeit Vs des Metallblechs 203 besteht, tritt an der Oberseite des Metallblechs 203 Schlupf in der Blechguerrichtung (der Richtung Y) zwischen dem Metallwerkstoff und der Walze auf. Da die Richtung der Rotationsumfangsgeschwindigkeit der unteren Arbeitswalze 202 ebenfalls eine Abweichung eines Winkels θ in bezug auf die Auswalzrichtung des Metallblechs aufweist, tritt ebenfalls an der Unterseite des Metallblechs 203 Schlupf in der Blechquerrichtung zwischen dem Metallwerkstoff und der Walze auf. Die dabei erzeugte Scherbeanspruchung wirkt in der Blechquerrichtung im Oberflächenschichtabschnitt des Metallblechs 203, wobei aufgrund der Relativbewegung gegenüber dem Schleif-Streifenmuster der Arbeitswalze die Oberfläche des Metallblechs 203 geglättet wird.
- Wenn somit gemäß Fig. 16 der Walzen-Schrägwalzvorgang mittels einer Walze mit dem herkömmlichen Schleif- Streifenmuster (grinding stripe pattern) (in der Umfangsrichtung der Walze gerichtet) durchgeführt wird, so bewegen sich z.B. Vorsprünge bzw. Erhebungen des Schleif- Streifenmusters der oberen Arbeitswalze 201 unter Ausführung eines relativen Schlupfes in der Blechquerrichtung Y gegenüber dem Metallblech 203. Dabei bewirken die Erhebungen der oberen Arbeitswalze 201 ein "Schleifen" der Oberfläche des Metallblechs 203 und ein Glätten derselben. Der Glanz der Metallblechoberfläche variiert in Abhängigkeit von der Größe der Glättung.
- Wenn die Axialrichtung einer oder jeder der Walzen parallel zur Blechquerrichtung liegt, tritt die angegebene Schleifwirkung nicht auf, und es kann kein ausgezeichneter Glanz erzielt werden, weshalb die Kreuzungswinkel weder von Oberseite noch von Unterseite nicht gleich Null sein sollten. Mit anderen Worten: die Kreuzungswinkel α und β der Arbeitswalzen müssen der Bedingung α β ≠ 0 genügen.
- Fig. 17 ist eine Darstellung der Beziehungen zwischen einem Kreuzungswinkel einer Arbeitswalze und einem Glanz einer Oberseite eines Metallwerkstoffs (SUS 430) nach dem Auswalzen, gemessen bei einer Zuführmenge von Schmieröl, die in drei Stufen von 10, 20 und 50 l/min variiert wird, bei Durchführung des herkömmlichen Walzen-Schrägwalzvorgangs gemäß Fig. 2 unter Verwendung von Walzen mit einer Oberflächenrauheit Ra von 0,2 µm und bei Einstellung einer Auswalzgeschwindigkeit auf 100 m/min und 400 m/min. Ersichtlicherweise ist im Bereich des Kreuzungswinkels (θ) von 0 - 1,5º bei größerem Kreuzungswinkel der Glanz um so höher, während der Glanz um so niedriger wird, je größer die Schmierölmenge ist. Obgleich hierbei nur eine Oberseite eines Metallblechs berücksichtigt ist, gilt diese Beziehung auch zwischen einer Oberseite und einer Unterseite eines Blechs. Mit anderen Worten: im allgemeinen wird eine beim Auswalzen eingeschlossene Schmierölmenge an einer Unterseite kleiner als an einer Oberseite, so daß ein Glanz einer Oberseite demjenigen einer Unterseite unterlegen sein kann. Wenn jedoch statt dessen das Auswalzen durchgeführt wird, während der Kreuzungswinkel der Arbeitswalze an der Oberseite groß eingestellt ist, kann ein Blechmaterial mit ausgezeichnetem Glanz und ohne Unterschied im Glanz zwischen Vorder- und Rückseite erhalten werden. Wenn nämlich das Auswalzen durch Vergrößerung eines Kreuzungswinkels an der Oberfläche der Seite, wo beim herkömmlichen Walzen-Schrägwalzvorgang der Glanz nicht so gut ist, durchgeführt wird, kann ein Metallblech mit nicht herabgesetztem Glanz und außerdem ohne Glanzdifferenz zwischen den jeweiligen Oberflächen hergestellt werden.
- Nebenbei wurde der Walzen-Schrägwalzvorgang inhärent als Maßnahmen zum Steuern einer Querschnittskonfiguration eines ausgewalzten Blechs benutzt; wenn somit der Kreuzungswinkel während des Auswalzens unangemessen variiert wird, wird eine Konfiguration eines Metallblechs instabil. Wenn jedoch die Anordnung auf eine solche Anordnung variiert wird, daß bei Konstanthaltung der Summe aus oberem und unterem Kreuzungswinkel (α + β, im folgenden als "Kreuzungsspitzenwinkel" bezeichnet) ein Kreuzungswinkel der Walze an der Seite mit einem geringeren Glanz (im allgemeinen an der oberen Walze) innerhalb einer Ebene parallel zur Ebene des auszuwalzenden Werkstoffs größer werden kann, kann der Glanz der Ober- und Unterseiten nahezu egalisiert sein, ohne die Konfiguration eines Metallblechs zu deformieren, weil der Abstand zwischen den Arbeitswalzen zum Zeitpunkt des Auswalzens praktisch nicht verändert wird oder ist. Fig. 18 zeigt den Zustand, in welchem bei Konstanthaltung des Kreuzungsspitzenwinkels die Kreuzungswinkel der oberen und unteren Walzen asymmetrisch eingestellt sind. Diese Figur zeigt den Zustand, in welchem, während der Kreuzungsspitzenwinkel (α + β = 2θ) gemäß Fig. 15 aufrechterhalten bleibt, die Anordnung der Walzen insgesamt um einen Winkel θu schräggestellt ist, wobei die durch die gestrichelten Linien angegebenen Achsen die ursprüngliche symmetrische Anordnung (diejenige nach Fig. 15) verdeutlichen.
- Wenn der Kreuzungswinkel der Arbeitswalze gemäß der vorliegenden Erfindung geändert wird, kann die Arbeitswalze allein oder paarig mit einer Stützwalze bewegt bzw. verschoben werden. Dieses letztere System wird als "paariges Kreuzungssystem" bezeichnet.
- Im folgenden ist die in den vorhergehenden Absätzen 4(d) - (g) umrissene vorliegende Erfindung erläutert. Bei der in den genannten Absätzen umrissenen vorliegenden Erfindung werden ebenfalls gekreuzte obere und untere Arbeitswalzen mit der Konstruktion gemäß Fig. 14 verwendet, ähnlich der in den obigen Absätzen 3(a) - (c) umrissenen vorliegenden Erfindung.
- Fig. 15 ist eine Draufsicht zur Veranschaulichung einer herkömmlichen Auswalzmethode, nach welcher der Walzen- Schrägwalzvorgang durch Anordnen von Arbeitswalzen in der Weise durchgeführt wird, daß deren Kreuzungswinkel in bezug auf die Blechguerrichtung symmetrisch werden bzw. sein können. Der zwischen der Richtung unter einem rechten Winkel zur Auswalzrichtung (der Blechguerrichtung) und der oberen Arbeitswalze geformte Winkel α und der zwischen der gleichen Blechguerrichtung und der unteren Arbeitswalze gebildete Winkel β sind einander gleich (der Zustand entsprechend α = β θ).
- Fig. 14 zeigt in einer Draufsicht den Zustand der Durchführung des Walzen-Schrägwalzvorgangs unter Anordnung der oberen und unteren Schrägwalzen in der Weise, daß deren Kreuzungswinkel verschieden sein können (der Zustand entsprechend α ≠ β).
- Dieser intermetallische Kontakt wird groß, wenn eine Schmierölmenge reduziert oder eine Rauheit der Walze vergrößert ist. Mit anderen Worten: auch wenn die Glanzwerte von Ober- und Unterseite eines Metallblechs verschieden sind, kann durch Verwendung einer Walze mit größerer Oberflächenrauheit als bei der Walze an der gegenüberliegenden Seite als eine Walze zur Verwendung für die Oberfläche mit geringerem Glanz die Differenz im Glanz reduziert werden. Die Differenz in der Oberflächenrauheit zwischen oberer Walze und unterer Walze kann zweckmäßig 0,03 µm oder mehr, ausgedrückt als Oberflächenrauheit Ra, betragen. Wenn sie weniger als 0,03 µm beträgt, ist die Wirkung gemäß der vorliegenden Erfindung nicht ausreichend.
- Fig. 22 zeigt eine Beziehung zwischen einem Kreuzungswinkel von Arbeitswalzen und einem Glanz einer Oberseite eines Metallblechs nach dem Auswalzen, gemessen bei einer Zuführmenge von Schmieröl, die in zwei Stufen von 10 l/min und 30 l/min variiert wurde, und unter Verwendung von zwei Arten von Walzen mit Oberflächenrauheiten Ra von 0,1 µm und 0,3 µm bei Durchführung eines herkömmlichen Walzen- Schrägwalzvorgangs gemäß Fig. 15 unter den Bedingungen von Auswalzgeschwindigkeiten von 100 m/min und 400 m/min. Die dabei verwendeten Metallwerkstoffe waren Bänder aus nichtrostendem Stahl der Sorte SUS 430; als Schmieröl wurde Walzöl einer Legierungsestergruppe einer Viskosität von 60 cSt bei 40ºC als Emulsion von 3% mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 5,5 µm verwendet. Es ist ersichtlich, daß im Bereich des Kreuzungswinkels (θ) von 0 - 1,5º der Glanz um so höher ist, je größer der Kreuzungswinkel ist, während der Glanz abnimmt, wenn die Schmierölmenge vergrößert ist oder wird. Ersichtlicherweise kann durch Änderung der Oberflächenrauheit der Walze auch der Glanz des Metallblechs variiert werden. Obgleich hierbei nur die Oberseite des Metallblechs berücksichtigt wurde, gilt diese Beziehung auch für einen Vergleich zwischen Ober- und Unterseiten des Blechs. Auch wenn die Zuführmenge an Schmieröl an Ober- und Unterseite eines Metallblechs gleich eingestellt wird, tritt daher eine Differenz im erzielten Glanz an einem Metallblech auf, weil die zwischen der Walze und dem Metallwerkstoff beim Auswalzen eingeschlossene Menge zwischen Ober- und Unterseite verschieden ist, doch wenn eine Oberflächenrauheit der für die Oberfläche mit schlechterem Glanz eingesetzten Walze vergrößert oder ein Auswalzen nach einer weiteren Einstellung des Kreuzungswinkels durchgeführt wird, kann ein Metallblech erzeugt werden, dessen Glanz nicht vermindert ist und das außerdem keine Differenz bzw. keinen Unterschied im Glanz zwischen seinen Ober- und Unterseiten aufweist.
- Nebenbei wurde der Walzen-Schrägwalzvorgang inhärent als Maßnahmen zum Steuern oder Einstellen einer Querschnittskonfiguration eines ausgewalzten Blechs benutzt; wenn dabei beim Auswalzen der Kreuzungswinkel unangemessen variiert wird, wird eine Konfiguration eines Metallblechs instabil. Wenn jedoch die Anordnung auf eine solche Anordnung variiert wird, daß bei Konstanthaltung der Summe aus den oberen und unteren Kreuzungswinkeln (α + β, im folgenden als "Kreuzungsspitzenwinkel" bezeichnet) ein Kreuzungswinkel der Walze an der Seite mit geringerem Glanz (im allgemeinen an der Seite der oberen Walze) in einer Ebene parallel zur Ebene des auszuwalzenden Werkstoffs größer sein kann, können die Glanzwerte der Ober- und Unterseiten einander nahezu gleich eingestellt werden, ohne die Konfiguration des Metallblechs zu deformieren, weil der Abstand zwischen den Arbeitswalzen zum Zeitpunkt des Auswalzens praktisch nicht variiert wird. Fig. 23 zeigt den Zustand, in welchem unter Konstanthaltung eines Kreuzungsspitzenwinkels die Kreuzungswinkel von oberer und unterer Walze asymmetrisch eingestellt sind. Diese Figur zeigt den Zustand, in welchem bei Aufrechterhaltung eines Kreuzungsspitzenwinkels (α + β = 2θ) gemäß Fig. 15 die Anordnung der Walzen insgesamt um einen Winkel θu schräggestellt ist, wobei die durch gestrichelte Linien angegebenen Achsen die ursprüngliche symmetrische Anordnung veranschaulichen (die Anordnung gemäß Fig. 15). Beim Auswalzen unter Änderung eines Kreuzungswinkels zwischen oberen und unteren Arbeitswalzen zusätzlich zu einer Änderung der Oberflächenrauheiten von oberen und unteren Arbeitswalzen ist es demzufolge zu bevorzugen, das Auswalzen ohne Änderung eines Kreuzungsspitzenwinkels durchzuführen.
- In den beigefügten Zeichnungen zeigen:
- Fig. 1(a) und 1(b) eine Vorderansicht bzw. eine Draufsicht zur erläuternden Veranschaulichung einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und Fig. 1(c) eine schematische Darstellung der Beziehungen zwischen Schlupfrichtungen eines Metallblechs und einer Arbeitswalze an einem Einlauf, einem Neutralpunkt bzw. einem Auslauf;
- Fig. 2 eine graphische Darstellung von Beziehungen zwischen einem Schlupfwinkel und einem Glanz,
- Fig. 3 eine graphische Darstellung von Beziehungen zwischen einem Kreuzungswinkel und einem Schlupfwinkel,
- Fig. 4 eine graphische Darstellung einer Beziehung zwischen einem Geschwindigkeitsverhältnis und einem Kreuzungswinkel,
- Fig. 5 eine graphische Darstellung einer Beziehung zwischen einem Geschwindigkeitsverhältnis und einem Vorwärtszug,
- Fig. 6 ein Ablaufdiagramm eines Steuerungsablaufs bei der ersten bevorzugten Ausführungsform,
- Fig. 7 ein allgemeines Blockschaltbild eines Steuersystems gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
- Fig. 8 eine Seitenansicht eines wesentlichen Teils eines Schrägwalzwerks gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform,
- Fig. 9 eine Vorderansicht eines wesentlichen Teils eines Schrägwalzwerks gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform,
- Fig. 10 eine graphische Darstellung einer Beziehung zwischen einem Kreuzungswinkel und einem Glanz eines Blechs,
- Fig. 11 eine graphische Darstellung von Beziehungen zwischen einem Kreuzungswinkel und einer Blechkonfiguration unter den gleichen Auswalzbedingungen wie in Fig. 4,
- Fig. 12 eine schematische Darstellung einer Methode bzw. eines Verfahrens zum Messen einer Blechkonfiguration eines ausgewalzten Werkstoffs,
- Fig. 13 ein Steuerablaufdiagramm gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform zur Darstellung eines Ablaufs zum Steuern eines Glanzes und einer Blechkonfiguration durch Änderung eines Kreuzungswinkels und einer Arbeitswalzenbiegekraft,
- Fig. 14 eine Draufsicht zur Darstellung eines Auswalzzustands beim erfindungsgemäßen Verfahren,
- Fig. 15 eine Draufsicht zur Erläuterung einer Walzen- Schrägwalzmethode,
- Fig. 16 einen Querschnitt in der Querrichtung eines Blechs zur Erläuterung oder Veranschaulichung eines Berührungszustands zwischen Arbeitswalzen und einem Metallblech,
- Fig. 17 eine graphische Darstellung von Beziehungen zwischen einem Kreuzungswinkel von Arbeitswalzen und einem Oberflächenglanz eines Metallblechs,
- Fig. 18 eine Draufsicht zur Erläuterung des Zustands, in welchem die Kreuzungswinkel von oberen und unteren Walzen asymmetrisch eingestellt sind,
- Fig. 19 ein Blockschaltbild eines Beispiels des Verfahrens gemäß den dritten und vierten bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, bei welchem die Glanzwerte von Ober- und Unterseiten gemessen und die Kreuzungswinkel auf der Grundlage einer Differenz zwischen den gemessenen Glanzwerten eingestellt werden,
- Fig. 20 eine graphische Darstellung von Änderungen der Glanzwerte der Ober- und Unterseiten eines Metallblechs bei Durchführung des Auswalzens unter Steuerung bzw. Einstellung der Kreuzungswinkel der oberen und unteren Arbeitswalzen,
- Fig. 21 eine (der Fig. 20) ähnliche graphische Darstellung von Änderungen der Glanzwerte von Ober- und Unterseiten eines Metallblechs bei Durchführung des Auswalzens unter Steuerung der Kreuzungswinkel der oberen und unteren Arbeitswalzen,
- Fig. 22 eine graphische Darstellung zur Erläuterung von Beziehungen zwischen Kreuzungswinkeln von Arbeitswalzen und Oberflächenglanzwerten eines Metallblechs bei jeweiligen Schmierölmengen oder jeweiligen Oberflächenrauheiten der Walzen,
- Fig. 23 eine Draufsicht zur Erläuterung des Zustands, in welchem die Kreuzungswinkel der oberen und unteren Arbeitswalzen gemäß der vorliegenden Erfindung asymmetrisch eingestellt sind,
- Fig. 24 eine schematische Draufsicht zur Darstellung von Anordnungen von Arbeitswalzen in jeweiligen Gerüsten bei einem vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und
- Fig. 25 eine graphische Darstellung von Beziehungen zwischen Änderungen einer Auswalzbedingung und von Glanzwerten (glossinesses).
- Im folgenden ist eine erste bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand der Fig. 1 bis 6 im einzelnen beschrieben.
- In den Fig. 1(a) und 1(b) ist eine bevorzugte Ausführungsform bzw. ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. In dieser Figur bezeichnet die Bezugsziffer 1 ein Metallblech, und die Ziffern 2a und 2b bezeichnen ein Paar von Arbeitswalzen; die Arbeitswalzen 2a und 2b sind mit dazwischen verklemmtem bzw. erfaßtem Metallblech 1 angeordnet. Die Drehachsen der Arbeitswalzen 2a und 2b sind unter einem Winkel θc in zueinander entgegengesetzten Richtungen in bezug auf die Richtung unter einem rechten Winkel zu einer Durchlaufrichtung des Metallblechs 1 in einer waagerechten Ebene schräggestellt. Dieser Winkel θc ist im folgenden als "Kreuzungswinkel θc" bezeichnet.
- Wenn das Metallblech 1 durch die Arbeitswalzen 2a und 2b mit der oben angegebenen Ausgestaltung kaltgewalzt wird, werden die Winkel, die zwischen der Richtung einer Durchlaufgeschwindigkeit Vs des Metallblechs 1 und den Richtungen der Rotationsgeschwindigkeiten VR der Arbeitswalzen 2a und 2b gebildet sind, jeweils gleich dem Kreuzungswinkel θc Beim Auswalzen des Metallblechs wird dessen Dicke verringert, wobei sich dementsprechend die Geschwindigkeit erhöht. Im allgemeinen besteht in einem Auswalzdeformationsbereich ein Punkt, an welchem die Geschwindigkeit Vs des Metallblechs und die Rotationsgeschwindigkeit VR der Arbeitswalzen einander gleich werden, welcher Punkt als "Neutralpunkt" bezeichnet wird; in dem Bereich an der Einlauf seite dieses Punkts ist die Beziehung Vs < VR erfüllt, während im Bereich an der Auslauf seite dieses Punkts die Beziehung Vs > VR erfüllt ist. Diese Bereiche werden als "verzögerter Laufbereich" bzw. "beschleunigter Laufbereich" bezeichnet.
- Folglich werden die Richtungen von Schlupf zwischen dem Metallblech und den Arbeitswalzen an der Einlaufseite, am Neutralpunkt und an der Auslaufseite gleich denen gemäß Fig. 1(c); ersichtlicherweise ist dabei eine Schlupfkomponente in der Blechquerrichtung um so größer, je mehr sich die Position dem Neutralpunkt annähert, und mit länger werdendem beschleunigtem Laufbereich wird die Schlupfwirkung in der Blechquerrichtung an der Auslaufseite kleiner.
- Zur quantitativen Bestätigung der oben beschriebenen Wirkungen oder Effekte wurden Auswalzversuche mit einem Vierstufen-Testwalzwerk mit den oben beschriebenen Arbeitswalzen 2a und 2b durchgeführt, wobei ein Winkel des an der Metallblechoberfläche verbleibenden Schlupfes Qs und ein Glanz oder Glanzwert Gs gemessen wurden. Dieser Winkel θs wird im folgenden als "Schlupfwinkel θs" bezeichnet. Der Durchmesser der Arbeitswalzen 2a und 2b war mit 260 mm gewählt, ihre Oberflächenrauheit war zu 1 µm Rmax vorausgesetzt; als Prüfling wurde ein SPCC-Werkstoff von 0,5 mm Dicke verwendet; eine Vertiefungsproportion wurde mit 30% gewählt, und es wurde eine Walzengeschwindigkeit VR von 10 m/min angewandt. Als Kreuzungswinkel θc wurden 0,6º und 0,3º gewählt.
- Die Ergebnisse sind in Fig. 2 dargestellt. Wenn gemäß dieser Figur der Schlupfwinkel θs 5º oder mehr erreicht, wird ein Glanz verbessert, und er nimmt eine konstante Größe an, so daß bei Durchführung des Auswalzens innerhalb dieses Bereichs ein guter Oberflächenglanz konstant aufrechterhalten werden kann.
- Andererseits besteht zwischen dem Schlupfwinkel θs, dem Kreuzungswinkel θc und einem Geschwindigkeitsverhältnis fs der Metallblechgeschwindigkeit Vs nach dem Auswalzen zur Rotationsgeschwindigkeit VR der Arbeitswalzen (= VS/VR) die folgende Beziehung (vgl. Fig. 1(c)):
- sin θs = sin θc (fs² + 1 - 2fs cos θc 1/2 ..... (1)
- Wenn somit die Beziehung des Schlupfwinkels θs in bezug auf den Kreuzungswinkel θc unter Heranziehung des Geschwindigkeitsverhältnisses fs als Parameter schematisch oder diagramatisch dargestellt wird, ergeben sich die in Fig. 3 gezeigten Beziehungen. In dieser Figur kann eine Bedingung oder ein Zustand des Geschwindigkeitsverhältnisses fs zum Einstellen des Schlupfwinkels θs auf 5º oder mehr als Funktion des Kreuzungswinkels θc repräsentiert werden, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist.
- Mit anderen Worten: eine Formel zur Ausübung (giving) einer Scherdeformation in der Breiten- bzw. Querrichtung, die für den Zweck der Verbesserung eines Oberflächenglanzes eines Metallblechs und zur Verhinderung einer Variation desselben unter gewissen externen oder äußeren Störeinflüssen nötig ist, d.h. zum Zwecke der Ausübung von Schlupfkratzern eines Schlupfwinkels 95 von 50 oder mehr auf die Blechoberfläche, ergibt sich zu folgendem:
- 1 ≤ fs ≤ 1 + 0,2 θc ... (2)
- Als Methode für eine derartige Steuerung bzw. Regelung, daß das Geschwindigkeitsverhältnis fs innerhalb des durch obige Ungleichung ausgedrückten Bereichs liegen kann, bieten sich verschiedene Methoden an, z.B. (1) Änderung einer Zugbedingung, (2) Änderung eines Reibungskoeffizienten, (3) Änderung einer Vertiefungsproportion (depressing proportion) o.dgl. Beispielsweise waren die Daten gemäß Fig. 2 derart, daß das Geschwindigkeitsverhältnis fs durch Änderung eines Vorwärtszugs f beim Auswalzen variiert wurde. Die Beziehung zwischen dem Vorwärtszug f und dem Geschwindigketsverhältnis fs ist gemäß Fig. 5 derart, daß sich bei einer Erhöhung des Vorwärtszug f das Geschwindigkeitsverhältnis fs nichtlinear erhöht. Infolgedessen ist ersichtlich, daß im Fall des Kreuzungswinkels θc = 0,5º unter den beim Versuch gemäß Fig. angewandten Auswalzbedingungen, d.h. zum Realisieren der Beziehung von 1 ≤ fs ≤ 1,10, der Vorwärtszug f bei etwa 23 kg/mm² oder darunter liegen kann.
- Ein detailliertes Beispiel der Steuerung ist in Fig. 6 dargestellt. Wenn gemäß Fig. 6 ein Geschwindigkeitsverhältnis fs nicht innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt, wird das Geschwindigkeitsverhältnis fs durch Erhöhung oder Verringerung eines Vorwärtszugs gesteuert. Insbesondere wird nach Beginn des Auswalzens zunächst ein Kreuzungswinkel eingestellt, worauf eine Geschwindigkeit Vs nach dem Auswalzen eines Metallblechs und eine Rotationsumfangsgeschwindigkeit VR von Arbeitswalzen gemessen werden und ein Geschwindigkeitsverhältnis fs (= Vs/VR) berechnet wird. In der Folge kann das Auswalzen fortgesetzt werden, während die Steuerung in der Weise erfolgt, daß beim Geschwindigkeitsverhältnis fs kleiner als 1 der Vorwärtszug erhöht werden kann, während dann, wenn das Geschwindigkeitsverhältnis größer ist als 1 + 0,2 θc, der Vorwärtszug verringert werden kann.
- Eine Auswalzvorrichtung und dgl. zur Verwendung bei einem Verfahren zum Glänzendmachen von Metallblechoberflächen gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind in den Fig. 7 bis 13 dargestellt; dieses zweite bevorzugte Ausführungsbeispiel soll anhand dieser Figuren beschrieben werden.
- Dabei sind Fig. 7 ein schematisches Blockschaltbild eines Steuersystems gemäß dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel, Fig. 8 eine Seitenansicht eines wesentlichen Teils eines Schrägwalzwerks, auf welches das zweite bevorzugte Ausführungsbeispiel angewandt ist, und Fig. 9 eine Vorderansicht eines wesentlichen Teils eines Schrägwalzwerks, auf welches das zweite bevorzugte Ausführungsbeispiel (ebenfalls) angewandt ist.
- Gemäß diesen Figuren werden ein oberes Querhaupt (cross head) 129 und ein unteres Querhaupt 130, die in Führungen 136 eingesetzt sind, längs der Richtung einer Stichlinie in zueinander entgegengesetzten Richtungen dadurch verschoben, daß jeweilige Wellen 135 an beiden Seiten über Kegelräder 134 durch betreffende Motoren 151 gedreht und dabei Schraubspindeln 132, die in entsprechende Innengewindestücke bzw. Muttern 133 eingeschraubt sind, über jeweilige Schnecken(drehzahl)untersetzungsgetriebe 131 gedreht werden.
- Als Ergebnis der Bewegung oder Verschiebung dieser beiden oberen und unteren Querhäupter 129 bzw. 130 werden ein oberes Arbeitswalzen-Einbaustück 125 und ein oberes Stützwalzen-Einbaustück 127 sowie ein unteres Arbeitswalzen- Einbaustück 126 und ein unteres Stützwalzen-Einbaustück 128 in zueinander entgegengesetzten Richtungen um das Zentrum in der Walzenaxialrichtung der beiden oberen und unteren Arbeitswalzen 102a und 102b gedreht, um die obere Arbeitswalze 102a und die obere Stützwalze 123 sich mit der unteren Arbeitswalze 102b und der unteren Stützwalze 124 kreuzen zu lassen.
- Außerdem wird während des Auswalzens eine Blechkonfiguration eines Walzguts S durch eine solche Einstellung eines Kreuzungswinkels und durch Einstellung eines Hydraulikdrucks in Arbeitswalzenbiegezylindern 107 der beiden oberen und unteren Arbeitswalzen 102a bzw. 102b reguliert.
- Mit anderen Worten: die oberen und unteren Arbeitswalzen 102a bzw. 102b, die ein Walzgut S zwischen sich verspannen, weisen Drehachsen auf, die in einer Ebene parallel zu der durch die Oberfläche des Walzguts S festgelegten Ebene verlaufen und die auch unter einem Winkel θ in entgegengesetzten Richtungen zueinander in bezug auf eine Richtung unter einem rechten Winkel zur Auswalzrichtung des Walzguts S schräggestellt sind. Ferner kann dieser Winkel auch während des Auswalzens durch Drehen der Schraubspindel 132 mit einer Rotation der Motoren 151, wie oben beschrieben, variiert werden.
- Andererseits wird gemäß Fig. 7 auf der Grundlage von Reflexionslicht vom Walzgut S nach dessen Auswalzen durch die Arbeitswalzen 102a und 102b ein Glanz mittels einer Glanzmeßvorrichtung 103 bestimmt, während auch eine Blechkonfiguration mittels eines Konfigurationsdetektors 104 gemessen oder bestimmt wird. Der Glanzmeßwert wird zu einer Arbeitswalzenbieger-Steuertafel 106 zum Steuern der Operationen des Arbeitswalzenbiegezylinders 107 gesandt, und der Meßwert für eine Blechkonfiguration wird zu einer Kreuzungswinkeleinstellvorrichtung 105 zum Variieren des Kreuzungswinkels gesandt.
- Wenn somit ein Glanzwert des Walzguts S von einem Zieloder Sollwert abweicht, wird eine Änderung des Kreuzungswinkels mittels der Kreuzungswinkeleinstellvorrichtung für Drehantrieb des Motors 151 vorgenommen. Weiterhin wird das von der Glanzmeßvorrichtung 103 ausgegebene Signal über die Kreuzungswinkeleinstellvorrichtung 105 zur Arbeitswalzenbieger-Steuertafel 106 geliefert. Letztere steuert demzufolge einen Hydraulikdruck im Arbeitswalzen- Biegezylinder 107 auf der Grundlage des vom Konfigurationsdetektor 104 eingegebenen Signals und des von der Glanzmeßvorrichtung 103 eingegebenen Signals.
- Es folgt eine Beschreibung der Beziehung zwischen einem Kreuzungswinkel, der als ein Winkel definiert ist, welcher zwischen zwei einander kreuzenden Arbeitswalzen 102a und 102b gebildet ist, und einem Spaltabstand zwischen den Walzen sowie der Beziehung zwischen einem Oberflächenglanz eines Walzguts S und einer Blechkonfiguration.
- Mit anderen Worten: die Einstellung eines Kreuzungswinkels beim Auswalzverfahren zum Auswalzen eines Walzguts S in Form eines bandartigen Metallblechs durch Kreuzenlassen eines Paars oberer und unterer Arbeitswalzen 102a und 102b würde nicht nur einen Glanz einer Metallblechoberfläche, sondern auch eine Blechkonfiguration beeinflussen. Der Grund für diese Beeinflussung ist folgender: Wenn zwei Arbeitswalzen 102a und 102b zueinander gekreuzt werden, ändert sich ein Spaltabstand zwischen den betreffenden Walzen 102a und 102b längs der Axial- oder Achsrichtung der Walze, wenn sich die Position von den Zentren der Arbeitswalzen 102a und 102 in der Querrichtung trennt oder entfernt; der Spaltabstand wird (dabei) größer als der anfänglich eingestellte Wert des Spaltabstands (Spaltabstand zwischen den Arbeitswalzen in dem Fall, in welchem die Walzenachsen parallel zueinander liegen), und der Spaltabstand zeigt eine Spaltabstandsverteilung ungefähr ähnlich einer parabolischen Verteilung.
- Wenn somit die Spaltabstandsverteilung zu dem Zeitpunkt, zu dem die Arbeitswalzen 102a und 102b unter einem Winkel θ in bezug auf die Richtung unter einem rechten Winkel zur Auswalzrichtung in der zueinander entgegengesetzten Richtung gekreuzt werden, so daß der Kreuzungswinkel der oberen und unteren Arbeitswalzen 102a bzw. 102b zu einem Winkel 2θ wird, als der Deformation der Oberflächen der Arbeitswalzen in eine konvexe Form längs der Querrichtung äquivalent angesehen wird, wird die Konfiguration dieser Arbeitwalzenoberfläche durch die folgende Formel (2) zum Berechnen einer Größe der Konvexität 8 repräsentiert bzw. ausgedrückt:
- δ = (y tan θ)²/(Dw + So) ... (2)
- In obiger Formel bedeuten: y = ein Abstand vom Zentrum in der Walzenquerrichtung; Dw = ein Durchmesser einer Arbeitswalze; So = ein Walzenspaltabstand im Zentrum bzw. an der Mitte der Walze. Infolgedessen kann ein Wert der Größe der Konvexität (convextiness) δ am Punkt eines Abstands y anhand von Formel (2) berechnet werden.
- Wenn hierbei das Auswalzen mit einem Paar oberer und unterer Arbeitswalzen 102a und 102b, die einander kreuzen, durchgeführt wird, tritt eine Scherdeformation in der Blechquerrichtung an der Oberfläche des Walzguts S auf; durch Belassen dieses Einflusses an der Oberfläche des Walzguts S nach dem Auswalzen kann ein Oberflächenglanz eines ausgewalzten Metallblechs verbessert sein oder werden. Zur vollen Nutzung dieses Effekts ist es demzufolge nötig, das Geschwindigkeitsverhältnis fs, als Verhältnis der Blechgeschwindigkeit nach dem Auswalzen zur Arbeitswalzen- Rotationsgeschwindigkeit definiert, innerhalb eines Bereichs zu steuern oder zu regeln, in welchem es von einem Kreuzungswinkel abhängt, doch kann die Größe dieses Geschwindigkeitsverhältnisses fs abhängig von einer Bedingung für Auswalzoperationen in machen Fällen von dem oben angegebenen Ziel- bzw. Sollbereich abweichen. Um dabei den Oberflächenglanz in einem Zielbereich zu halten, muß der Kreuzungswinkel variiert bzw. geändert werden; bei einer Änderung des Kreuzungswinkels ändert sich jedoch auch der Spaltabstand zwischen den Arbeitswalzen, was zu einer Verschlechterung einer Blechkonfiguration führt.
- Wenn die Größe des Geschwindigkeitsverhältnisses fs zu diesem Zeitpunkt nicht variiert, ist es zur Steuerung eines Oberflächenglanzes eines Blechs wesentlich nötig, einen Kreuzungswinkel zu ändern, doch sind als Konfigurationssteuer-Betätigungsglied zum Steuern bzw. Einstellen einer Blechkonfiguration z.B. ein Biegen von Arbeitswalzen, ein Verschieben von Arbeitswalzen oder Zwischenwalzen, Stützwalzen mit variierbarer Balligkeit (z.B. VC-Walzen, TP-Walzen, Mantelwalzen usw.) bekannt.
- Eine verschlechterte Blechkonfiguration in dem Fall, in welchem der Kreuzungswinkel zwischen den Arbeitswalzen zum Zwecke der Erzielung eines erforderlichen Glanzes geändert wurde, kann daher durch Messen bzw. Bestimmen einer Blechkonfiguration und Rückkoppeln des Meßwerts zum Arbeitswalzen-Biegezylinder 107, der als eines der Konfigurationssteuer-Betätigungsglieder dient, verbessert werden.
- Im folgenden sind anhand der Figuren 10 bis 12 Änderungen eines Glanzes und einer Blechkonfiguration im Fall der Änderung eines Kreuzungswinkels beschrieben. Fig. 10 zeigt in graphischer Darstellung Beziehungen zwischen einem Kreuzungswinkel θc und einen Glanz Gs eines Blechs; Fig. 11 veranschaulicht schematisch Beziehungen zwischen einem Kreuzungswinkel θc und einer Blechkonfiguration unter den gleichen Auswalzbedingungen wie in Fig. 10; Fig. 12 veranschaulicht ein Verfahren zum Messen einer Blechkonfiguration.
- Insbesondere ist eine Steilheit (steepness) λ eines Blechs, die eine Blechkonfiguration eines Walzguts S repräsentiert, zu λ = δ/L, ausgedrückt als Höhe δ und Mittenabstand L, die im Walzgut S entstehen, definiert. Eine Größe der Steilheit in dem Fall, in welchem eine Welle oder Wellung an einem Ende eines Blechs vorhanden ist, ist in Fig. 11 als +λ repräsentiert und auch als Endlängung definiert, während eine Größe der Steilheit in dem Fall, in welchem eine Welle oder Wellung im Mittelbereich eines Blechs vorhanden ist, in Fig. 11 als -λ repräsentiert und auch als Mittellängung definiert ist.
- Wenn gemäß diesen Figuren ein Kreuzungswinkel groß eingestellt ist, wird der Glanz hoch, und eine Blechkonfiguration neigt zu einer Änderung von der Endlängung zur Mittellängung. In Fig. 11 ist auch eine Blechkonfiguration zu der Zeit dargestellt, zu der eine Arbeitswalzenbiegekraft geändert wurde; wenn eine Arbeitswalzenbiegekraft groß eingestellt wird, neigt ersichtlicherweise eine Blechkonfiguration zu einer Änderung auf die Mittellängung.
- Anhand der oben angegebenen Tatsachen lassen sich die Operationen und Wirkungen des Verfahrens gemäß diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel wie folgt zusammenfassen: Ein Glanz bzw. Glanzwert eines Walzguts S wird mittels einer Glanzmeßvorrichtung 103 gemessen oder bestimmt; wenn beispielsweise der tatsächlich gemessene Glanz kleiner ist als ein Zielwert, wird eine Änderung eines Kreuzungswinkels im Sinne einer Änderung desselben mittels der Kreuzungswinkeleinstellvorrichtung 105 vorgenommen. Obgleich dabei eine Möglichkeit besteht, daß sich eine Konfiguration des Blechs in Richtung auf die Mittellängung ändert, wird die Konfiguration tatsächlich durch den Konfigurationsdetektor 104 gemessen bzw. bestimmt, und wenn die Mittellängung einen zulässigen Grenzwert übersteigt, wird ein Hydraulikdruck im Arbeitswalzen-Biegeylinder 107 durch die Arbeitswalzenbieger- Steuertafel 106 so gesenkt, daß eine Arbeitswalzenbiegekraft verringert sein kann.
- Im folgenden sind Operationen und Wirkungen des oben beschriebenen zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels dieser Erfindung anhand eines Steuerablaufdiagramms gemäß Fig. 13 im einzelnen beschrieben.
- Zunächst wird nach Einleitung eines Auswalzens in einem Schritt S1 ein Einlesen von Auswalzbedingungen, wie Rotationsgeschwindigkeit von Arbeitswalzen und dgl. in die Kreuzungswinkeleinstellvorrichtung 105 vorgenommen; in einem Schritt S2 erfolgen das Einstellen eines Kreuzungswinkels und einer Biegekraft; in einem Schritt S3 erfolgt die Messung bzw. Bestimmung eines Glanzes des Walzguts S mittels der Glanzmeßvorrichtung 103. In einem Schritt S4 wird weiterhin durch die Kreuzungswinkeleinstellvorrichtung 105 bestimmt, ob der Glanz bzw. Glanzwert innerhalb eines vorbestimmten Zielwertbereichs liegt oder nicht; wenn er innerhalb dieses Bereichs liegt, wird das Auswalzen fortgesetzt, und die Operation (das Programm) kehrt zum Schritt S3 zurück. Wenn andererseits der Glanz nicht innerhalb des Zielwertbereichs liegt, wird in einem Schritt S5 eine Änderung des Kreuzungswinkels bewirkt.
- Danach erfolgt in einem Schritt S6 eine Messung einer Blechkonfiguration durch den Konfigurationsdetektor 104 oder eine Vorausbestimmung bzw. Prädiktion einer Änderungsgröße der Blechkonfiguration mittels der Kreuzungswinkeleinstellvorrichtung 105. In einem Schritt S7 wird durch die Kreuzungswinkeleinstellvorrichtung 105 bestimmt, ob die Blechkonfiguration innerhalb eines vorbestimmten Zielwertbereichs liegt oder nicht; wenn sie innerhalb des Bereichs liegt, wird das Auswalzen fortgesetzt, und die Operation (das Programm) kehrt zum Schritt S3 zurück. Wenn dagegen die Blechkonfiguration nicht innerhalb des Zielwertbereichs liegt, geht die Operation auf einen Schritt S8 über, in welchem der Arbeitswalzenbiegezylinder 107 durch die Arbeitswalzenbieger-Steuertafel 106 betätigt wird, wodurch eine Blechkonfiguration eingestellt wird, worauf die Operation zum Schritt S6 zurückkehrt
- Mit den oben beschriebenen Operationen wird es möglich, einen Glanz zu verbessern, dabei aber eine Blechkonfiguration eines Walzguts S aufrechtzuerhalten.
- Im folgenden ist ein drittes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erläutert. Dieses Ausführungsbeispiel verwendet das System gemäß Fig. 19 im Kaltwalzverfahren unter Benutzung der Vorrichtung gemäß Fig. 14. Gemäß Fig. 19 werden Glanzwerte (glossinesses) von Ober- und Unterseiten eines Metallblechs nach dem Auswalzen durch Glanzmesser 204 gemessen; sodann werden die Glanzwerte der Ober- und Unterseiten, die als Ergebnis der Messungen erhalten wurden, jeweils einer Recheneinheit 205 eingegeben, in welcher eine Berechnung zur Ermittlung einer Glanzdifferenz durchgeführt wird; ein Kreuzungswinkel wird so geändert, daß die Differenz zu Null reduziert wird. Eine Steuereinheit 206 ist eine Vorrichtung zum Steuern bzw. Einstellen des Kreuzungswinkels entsprechend einer Änderungsgröße des Kreuzungswinkels, die auf der Grundlage der Glanzdifferenz berechnet worden ist.
- Bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden gemäß Fig. 14 die Winkel zwischen den Axial- oder Achsrichtungen der oberen und unteren Arbeitswalzen 201 bzw. 202 und der Richtung unter einem rechten Winkel zur Auswalzrichtung, d.h. die Kreuzungswinkel α und β so voreingestellt, daß sie den Beziehungen αβ ≠ 0 und α - β ≠ 0 genügen, worauf ein Auswalzen mittels dieser oberen und unteren Arbeitswalzen 201 bzw. 202 erfolgt.
- Die Glanzmesser 204 messen oder bestimmen die Glanzwerte der Ober- und Unterseiten eines Metallblechs; die Glanzmeßwerte werden einer Recheneinheit 205 eingespeist, in welcher eine Glanz(wert)differenz berechnet wird; eine als Ergebnis erhaltene Glanzdifferenz wird einer Kreuzungswinkelsteuereinheit 206 eingegeben, wodurch die Kreuzungswinkel α und β der oberen und unteren Arbeitswalzen 201 bzw. 202 gesteuert bzw. eingestellt werden, so daß ein Metallblech ohne Glanzdifferenz zwischen seinen beiden Oberflächen erzielt werden kann.
- Wenn die Kreuzungswinkel α und β auf oben beschriebene Weise unter der Voraussetzung gesteuert bzw. eingestellt werden, daß ein Kreuzungsspitzenwinkel (eine Summe aus den Kreuzungswinkeln) α + β der oberen und unteren Arbeitswalzen konstant bleibt, kann deshalb, weil sich ein Abstand zwischen den Arbeitswalzen während des Auswalzvorgangs praktisch nicht ändert, eine Differenz in einem Glanz zwischen den Ober- und Unterseiten ohne Deformation einer Konfiguration eines Metallblechs verringert werden.
- Wenn Kreuzungswinkel von oberen und unteren Walzen beim Auswalzen verschieden sind, läuft ein Metallblech zickzackförmig, so daß es im Fall der Anwendung des Verfahrens auf ein Tandemwalzwerk vorteilhaft ist, das Auswalzen durchzuführen, indem die Richtung des Kreuzens der Walzen an den jeweiligen Gerüsten abwechselnd vertauscht bzw. gewechselt ist oder wird.
- Im folgenden sind die Vorteile der Erfindung anhand der folgenden Beispiele erläutert:
- Ein paarweises Schrägkaltwalzen in einem Stich oder Durchgang wurde mittels eines einzigen Gerüsts eines Vierwalzengerüst-Walzwerks durchgeführt, das Walzen eines Durchmessers von 400 mm und einer Oberflächenrauheit Ra von 0,1 µm (Mittenrauhwert) als obere und untere Arbeitswalzen verwendete. Als Metallblech wurde ein 1,0 mm dickes nichtrostendes Stahlband der Sorte JIS SUS 430 nach Glühen und Beizen verwendet; als Schmieröl wurde ein synthetisches Walzöl der Estergruppe einer Viskosität von 60 cSt bei 40ºC den oberen und unteren Arbeitswalzen in einer Menge von 20 l/min in Form einer Emulsion einer Konzentration von 3,0% und mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 5,5 µm zugespeist. Es ist darauf hinzuweisen, daß bezüglich eines Kreuzungswinkels zwei Bedingungen von 0,5º und 1,0º als Referenz gewählt wurden; die oberen und unteren Walzen waren in dem Zustand angeordnet, daß sie in den symmetrischen Richtungen in bezug auf die Blechquerrichtung schräggestellt waren. Unter Konstanthaltung eines Kreuzungsspitzenwinkels wurde weiterhin das Auswalzen mit Rotation in Schritten von 0,1º durchgeführt, so daß der Kreuzungswinkel an der Seite der oberen Walze in einer Ebene parallel zur Ebene des Walzguts größer werden oder sein konnte. Die Auswalzgeschwindigkeit war auf 450 m/min eingestellt, und eine Vertiefungsportion war mit 20% gewählt. Zusätzlich wurde ein ähnliches Auswalzen unter Verwendung von Walzen einer Oberflächenrauheit Ra von 0,3 µm durchgeführt.
- Ein Glanz des Metallblechs nach dem Kaltwalzen zu diesem Zeitpunkt wurde mittels eines Glanzmessers gemessen, der einen Einfallswinkel von 45º aufwies, wie dies in JIS Z 8741 definiert ist. Die Meßergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben. Gemäß Tabelle 1 wurde außerdem eine Bewertung in der Weise vorgenommen, daß Versuche, die eine Glanzdifferenz zwischen Ober- und Unterseite von weniger als 10% ergaben, mit diejenigen von 10% oder mehr und weniger als 20% mit o, diejenigen von 20% oder mehr und weniger als 40% mit Δ und diejenigen mit 40% oder mehr mit x markiert wurden. Tabelle 1
- Ein paarweises Schrägkaltwalzen in einem Stich bzw. Durchgang wurde unter Verwendung eines einzigen Gerüsts eines Vierwalzengerüst-Walzwerks mit Walzen eines Durchmessers von 400 mm und einer Oberflächenrauheit Ra von 0,2 µm als obere und untere Arbeitswalzen, ähnlich wie beim oben beschriebenen Beispiel 1, durchgeführt. Als Metallblech wurde ein 1,0 mm dickes Band aus nichtrostendem Stahl der Sorte JIS SUS 430 nach dem Glühen und Beizen verwendet. Als Schmieröl wurde synthetisches Walzöl der Estergruppe einer Viskosität von 60 cSt bei 40ºC den oberen und unteren Arbeitswalzen in einer Menge von 20 l/min in Form einer Emulsion einer Konzentration von 3,0% und mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 5,5 µm zugespeist.
- Dabei waren gemäß Fig. 19 an der Auslaufseite des Walzwerks Glanzmesser 204 zum Messen bzw. Bestimmen des Oberflächenglanzes des Metallwerkstoffs nach dem Auswalzen angeordnet, während an der Stromaufseite der Meßgeräte Entwässerungsluftdüsen 207 vorgesehen waren. Unter Zugrundelegen einer Glanzdifferenz zwischen den Ober- und Unterseiten und eines Glanzes an der Oberseite, mittels dieser Glanzmesser 204 bestimmt, als Referenz wird eine Differenz von einem Zielwert durch die Recheneinheit 205 berechnet und in ein Signal zum Steuern oder Einstellen eines Kreuzungswinkels umgesetzt. Eine Kreuzungswinkelsteuereinheit 206 ist mit einem Mechanismus zum Ändern eines Kreuzungswinkels zwischen den oberen und unteren Walzen auf der Grundlage des Signals versehen.
- Zunächst wurde das Auswalzen eingeleitet, wobei die oberen und unteren Kreuzungswinkel jeweils auf 0,5º eingestellt waren. Bei einer Änderung der Auswalzgeschwindigkeit von 10 m/min bis zu 500 m/min wurde das Auswalzen durchgeführt, wobei die Kreuzungswinkel der oberen und unteren Arbeitswalzen so geändert wurden, daß eine Glanzdifferenz zwischen den Ober- und Unterseiten verringert werden konnte. Zur Begrenzung einer Variation oder Änderung einer Konfiguration auf ein Mindestmaß wurde ein Kreuzungsspitzenwinkel auf max. 1,5º gehalten, und eine Änderungsgröße der Kreuzungswinkel der oberen und unteren Walzen wurde zur Änderung in Stufen von 0,05º eingestellt. Außerdem wurde die Glanzdifferenz zwischen den Ober und Unterseiten auf weniger als 10 % eingestellt. Die Änderung der Auswalzbedingungen zu diesem Zeitpunkt ist in Tabelle 2 angegeben; Glanzmeßergebnisse sind in Fig. 20 in ausgezogenen Linien veranschaulicht. Außerdem sind in Fig. 20 Meßergebnisse für den Fall, in welchem das Auswalzen erfolgte, während die oberen und unteren Walzen parallel zueinander (Kreuzungswinkel 0º) angeordnet waren, angegeben; ein Glanz eines Metallblechs im Fall eines Auswalzens, bei dem die Kreuzungswinkel der oberen und unteren Walzen ohne Änderung unter Steuerung konstant und einander gleich gehalten wurden, wurde durch strichpunktierte Linien dargestellt.
- Gemäß Fig. 20 ist im Fall des Auswalzens nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Glanz im Vergleich zu dem Fall, daß das Auswalzen mit parallel zueinander gehaltenen oberen und unteren Walzen erfolgte, ausgezeichnet; auch bei Durchführung des Auswalzens mit einander kreuzenden oberen und unteren Walzen war ein Glanz im Vergleich zu dem Fall, in welchem das Auswalzen mit konstant gehaltenen und nicht variierten oberen und unteren Kreuzungswinkeln erfolgte, nicht verschlechtert, während darüber hinaus auch eine Glanzdifferenz verringert war. Tabelle 2
- Unter den gleichen Arbeitsbedingungen wie im oben beschriebenen Beispiel 2 erfolgte eine Einstellung derart, daß die Glanzwerte der Ober- und Unterseiten 250 oder mehr erreichen konnten; das Auswalzen erfolgte unter Steuerung der Kreuzungswinkel. Änderungen der Auswalzbedingungen zu diesem Zeitpunkt sind in Tabelle 3 angegeben; Glanzmeßergebnisse finden sich in Fig. 21. Ersichtlicherweise kann durch Einstellung der Kreuzungswinkel der oberen und unteren Walzen ein Glanz mit hoher Genauigkeit gesteuert bzw. eingestellt werden. Tabelle 3
- Nachstehend ist ein viertes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erläutert. Dieses Ausführungsbeispiel verwendet das in Fig. 19 gezeigte System zum Steuern bzw. Einstellen von Kreuzungswinkeln beim Auswalzverfahren unter Verwendung der Vorrichtung gemäß Fig. 14.
- Für die oberen und unteren Arbeitswalzen 201 bzw. 202 gemäß Fig. 14 wurden Walzen unterschiedlicher Oberflächenrauheit verwendet; eine Glanzdifferenz zwischen Ober- und Unterseiten eines mittels dieser Walzen ausgewalzten Metallblechs 203 kann verringert sein. Zusätzlich zu der oben angegebenen Bedingung kann durch Anordnung der oberen und unteren Arbeitswalzen 201 bzw. 202 mit unterschiedlichen Kreuzungswinkeln α und β eine Glanzdifferenz zwischen den Ober- und Unterseiten des Metallblechs 203, ähnlich wie beim dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel, verringert sein oder werden. Weiterhin wird dabei die Glanzdifferenz zwischen den Ober- und Unterseiten des Metallblechs nach dem Auswalzen mit Hilfe der Glanzmesser 204 gemäß Fig. 19 bestimmt; ähnlich wie beim dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die angegebene Glanzdifferenz durch Steuern bzw. Einstellen der Kreuzungswinkel α und β über die Recheneinheit 205 und die Kreuzungswinkelsteuereinheit 206 reduziert, wobei durch Einstellung der Kreuzungswinkel α und β auf oben beschriebene Weise unter der Voraussetzung, daß der Kreuzungsspitzenwinkel (α + β) konstant bleibt, eine Differenz in den Glanzwerten der Ober- und Unterseiten ohne Deformation einer Konfiguration eines Metallblechs verkleinert werden kann.
- Im folgenden sind Vorteile der vorliegenden Erfindung erläutert.
- Ein paarweises Schrägkaltwalzen in einem Stich bzw. Durchgang wurde unter Verwendung eines einzigen Gerüsts eines Vierwalzengerüst-Walzwerks mit Walzen eines Durchmessers von 400 mm durchgeführt. Als Metallblech wurde ein 1,0 mm dickes Band aus nichtrostendem Stahl der Sorte JIS SUS 430 nach dem Glühen und Beizen verwendet; als Schmieröl wurde synthetisches Walzöl der Estergruppe einer Viskosität von 60 cSt bei 40ºC den oberen und unteren Arbeitswalzen in gleicher Menge in der Form einer Emulsion einer Konzentration von 3,0% und mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 5,5 µm zugespeist. Bezüglich eines Kreuzungswinkels wurden zwei Bedingungen von 0,50 und 1,00 als Referenz gewählt; die oberen und unteren Walzen wurden in der Weise angeordnet, daß sie in den symmetrischen Richtungen gegenüber der Blechquerrichtung schräggestellt waren. Weiterhin wurde unter Konstanthaltung eines Kreuzungsspitzenwinkels ein Auswalzen mit Drehung in Schritten von 0,1º durchgeführt, derart, daß der Kreuzungswinkel an der Seite der oberen Walze in einer Ebene parallel zur Ebene des Walzguts größer werden konnte bzw. größer war. Die Walzgeschwindigkeit wurde auf 450 m/min eingestellt, eine Vertiefungsproportion (vermutlich: Reduktionsrate) (depressing proportion) wurde mit 20% gewählt. Als Arbeitswalzen wurden Walzen einer Oberflächenrauheit Ra (Mittenrauhwert) von 0,15 µm, 0,2 µm und 0,3 µm in zweckmäßiger Kombination eingesetzt.
- Ein Glanz des Metallblechs nach dem Kaltwalzen wurde dabei mittels eines Glanzmessers eines Einfallswinkels von 45º, wie in JIS Z 8741 definiert, bestimmt. Die Meßergebnisse sind in Tabelle 4 angegeben. Die in Tabelle 4 offenbarte Bewertung erfolgte derart, daß Versuche, die eine Glanzdifferenz zwischen den Ober- und Unterseiten von weniger als 10% ergaben, mit , diejenigen von 10% oder mehr und weniger als 20% mit o, diejenigen von 20% oder mehr und weniger als 20% bzw. 40% mit Δ und diejenigen von 40% oder mehr mit x markiert wurden.
- Aus Tabelle 4 geht folgendes hervor: Wenn ein Metallblech nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgewalzt wird, besitzt auch ein Metallblech mit einem ausgezeichneten Glanz von 400 oder mehr eine Glanzdifferenz zwischen den Ober- und Unterseiten von weniger als 20%. Tabelle 4
- Als Metallblech wurde ein 3,2 mm dickes Band aus nichtrostendem Stahl der Sorte JIS SUS 430 nach dem Glühen und Beizen verwendet; ein paarweises bzw. paariges Schrägwalzen wurde an jedem Gerüst eines Fünfwalzengerüst- Tandemwalzwerks mit Arbeitswalzen eines Durchmessers von 500 mm durchgeführt.
- Kreuzungswinkel und Oberflächenrauheiten der Arbeitswalzen in erstem bis fünftem Gerüst sind in Tabelle 5 angegeben; Anordnungen der Arbeitswalzen in den jeweiligen Gerüsten sind in Fig. 24 schematisch dargestellt. Es ist darauf hinzuweisen, daß ein Kreuzungswinkel einer Walze dann als positiv reprasentiert bzw. angegeben ist, wenn die Walze in der gleichen Richtung wie die obere Arbeitswalze 201 gemäß Fig. 14 schräggestellt ist; wenn die Walze dagegen in der gleichen Richtung wie die untere Arbeitswalze 202 gemäß der gleichen Figur schräggestellt ist, ist der Kreuzungswinkel als negativ reprasentiert bzw. bezeichnet. Dabei betrugen die Glanzwerte des Metallblechs sämtlich 500 oder mehr, und die Glanzdifferenzen waren ebenfalls geringer als 20%. Außerdem wurde eine Größe eines Zickzacklaufs bei Durchführung dieses Auswalzens in Tabelle 3 in der Reihenfolge der Abnahme der Größe mit , Δ oder x markiert. Ersichtlicherweise wird der Zickzacklauf geringer, wenn die Größe der Oberflächenrauheit oder die Kreuzungsrichtungen der oberen und unteren Arbeitswalzen abwechselnd oder wechselweise geändert wurden. Tabelle 5
- Fußnote 1) Ein Kreuzungswinkel einer Walze ist im Fall einer Schrägstellung in der gleichen Richtung wie gemäß Fig. 14 mit einer positiven Größe angegeben.
- Fußnote 2) Eine Oberflächenrauheit ist eine Größe, die als Mittenrauhwert (Ra) in der Einheit von µm ausgedrückt ist.
- Ein paarweises bzw. paariges Schrägkaltwalzen in einem Stich bzw. Durchgang wurde unter Verwendung eines einzigen Gerüsts eines Vierwalzengerüst-Walzwerks mit einer Walze eines Durchmessers von 400 mm und einer Oberflächenrauheit Ra von 0,25 µm als obere Arbeitswalze und einer ähnlichen Walze, jedoch mit einer Oberflächenrauheit Ra von 0,15 µm, als untere Arbeitswalze durchgeführt. Als Metallblech wurde ein 1,0 mm dickes Band aus nichtrostendem Stahl der Sorte JIS SUS 430 verwendet; als Schmieröl wurde synthetisches Walzöl der Estergruppe einer Viskosität von 60 cSt bei 40ºC den oberen und unteren Arbeitswalzen in einer Menge von 20 l/min in Form einer Emulsion einer Konzentration von 3,0% und mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 5,5 µm zugespeist.
- Es ist zu beachten, daß gemäß Fig. 19 an der Auslaufseite des Walzwerks Glanzmesser 204 zum Messen bzw. Bestimmen von Oberflächenglanzwerten des Metallwerkstoffs nach dem Auswalzen angeordnet sind; stromauf dieser Meßgeräte sind Entwässerungsluftdüsen 207 vorgesehen. Eine Glanzdifferenz zwischen den Ober- und Unterseiten sowie ein Glanz bzw. Glanzwert an der Oberseite, mittels dieser Glanzmesser 204 bestimmt, wurden als Referenz benutzt; eine Differenz (Abweichung) von einem Zielwert wurde durch eine Recheneinheit 205 berechnet und in ein Signal zum Einstellen der Kreuzungswinkel umgesetzt. Eine Kreuzungswinkelsteuereinheit 206 ist mit einem Mechanismus zum Ändern der Kreuzungswinkel der oberen und unteren Walzen auf der Grundlage des umgesetzten Signals versehen.
- Zunächst wurde das Auswalzen eingeleitet, während die oberen und unteren Kreuzungswinkel jeweils auf 0,5º eingestellt waren. Danach wurde unter Änderung der Auswalzgeschwindigkeit von 10 m/min bis zu 500 m/min ein Auswalzen durchgeführt, wobei die Kreuzungswinkel der oberen und unteren Arbeitswalzen so geändert wurden, daß eine Glanzdifferenz zwischen den Ober- und Unterseiten reduziert werden konnte. Zur Begrenzung einer Veränderung einer Konfiguration auf ein Mindestmaß wurde ein Kreuzungsspitzenwinkel auf maximal 1,5º gehalten, und eine Änderungsgröße der Kreuzungswinkel der oberen und unteren Walzen wurde zur Änderung in Stufen von 0,05º eingestellt. Außerdem erfolgte die Steuerung bzw. Einstellung in der Weise, daß ein Glanz bzw. Glanzwert der Oberseite 250 oder mehr betragen konnte, während eine Glanzdifferenz zwischen Ober- und Unterseite auf weniger als 10% eingestellt wurde. Die Änderung der Auswalzbedingungen dabei ist in Tabelle 6 angegeben; die Glanzmeßergebnisse sind in Fig. 25 in ausgezogenen Linien dargestellt. Außerdem sind Glanzwerte eines Metallblechs im Fall des Auswalzens, wobei die Kreuzungswinkel der oberen und unteren Walzen ohne Änderung unter Steuerung jeweils gleich groß gehalten wurden, in strichpunktierten Linien angegeben, während diejenigen bei Durchführung des Auswalzens mit parallel (Kreuzungswinkel 0º) zueinander angeordneten oberen und unteren Walzen (Ra = 0,2µm für sowohl obere als auch untere Walze) in gestrichelten Linien dargestellt sind.
- Gemäß Fig. 25 ist im Fall des Auswalzens nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Glanz ausgezeichnet, und zwar im Vergleich zu dem Fall, in welchem Walzen gleicher Oberflächenrauheiten als obere und untere Arbeitswalzen parallel zueinander angeordnet sind. Weiterhin ist ersichtlich, daß dann, wenn das Auswalzen unter Steuerung bzw. Einstellung der Kreuzungswinkel der Walzen bei Bestimmung der Glanzwerte der Ober- und Unterseiten erfolgt, ein ausgewalztes Blech eines guten Glanzes unabhängig von Änderung der Auswalzbedingungen hergestellt werden kann. Tabelle 6
Claims (8)
1. Verfahren zum Kaltwalzen von Metallwerkstoffen, um
den Oberflächen eines Metallblechs Glanz zu verleihen,
umfassend die folgenden Schritte:
Kaltwalzen des Metallblechs mittels eines Walzen-
Schrägwalzvorgangs mit einer oberen Arbeitswalze und einer
unteren Arbeitswalze, die einander in einer Ebene parallel
zum Metallblech kreuzen,
um dadurch eine Scherdeformation auf die Oberflächen des
Metallblechs in der Breiten- bzw. Querrichtung desselben
durch eine relative Geschwindigkeitsdifferenz in der
Querrichtung des Metallblechs, die zwischen Oberflächen der
einander kreuzenden Arbeitswalzen und dem Metallblech erzeugt
wird, auszuüben, (und)
Belassen des Einflusses der Scherdeformation an den
Oberflächen des Metallblechs nach dem Walzvorgang.
2. Verfahren zum Kaltwalzen von Metallwerkstoffen, um
den Oberflächen eines Metallblechs Glanz zu verleihen, nach
Anspruch 1, wobei die Scherdeformation in der Querrichtung
des Metallblechs den Metallblechoberflächen effektiv
unmittelbar vor Abschluß des Walzvorgangs durch Anwendung einer
Größe oder eines Werts erteilt wird, die bzw. der innerhalb
des Bereichs liegt, welcher der nachstehenden Ungleichung als
ein Geschwindigkeitsverhältnis fs einer Geschwindigkeit nach
dem Auswalzen des Metallblechs in bezug auf eine Rotations-
Umfangsgeschwindigkeit der Arbeitswalzen, wenn ein
gegenseitiger Kreuzungswinkel der Arbeitswalzen mit 2Θc (Grad)
bezeichnet ist, genügt:
1 ≤ fs ≤ 1 + 0,2 Θc
3. Verfahren zum Kaltwalzen von Metallwerkstoffen, um
den Oberflächen eines Metallblechs Glanz zu verleihen, nach
Anspruch 1, wobei auf der Grundlage einer Blechkonfiguration
des Metallblechs nach der Änderung des Kreuzungswinkels die
Blechkonfiguration des Metallblechs mittels eines
Konfigurations-Regelbetätigungsglieds korrigiert wird.
4. Verfahren zum Kaltwalzen von Metallwerkstoffen, um
den Oberflächen eines Metallblechs Glanz zu verleihen, nach
Anspruch 1, wobei bei Durchführung des Walzvorgangs Walzen
unterschiedlicher Oberflächenrauheiten als die oberen und
unteren Arbeitswalzen eingesetzt werden.
5. Verfahren zum Kaltwalzen von Metallwerkstoffen, um
den Oberflächen eines Metallblechs Glanz zu verleihen, nach
Anspruch 1 oder 4, wobei der Walzen-Schrägwalzvorgang mit den
oberen und unteren Arbeitswalzen in einem solchen
Einbauzustand derselben erfolgt, daß innerhalb einer Ebene parallel
zu einer (Aus-)Walzebene durch die Axialrichtungen der oberen
bzw. unteren Arbeitswalzen gegenüber der Richtung unter einem
rechten Winkel zur Walzrichtung gebildete Winkel α und β
verschieden sind.
6. Verfahren zum Kaltwalzen von Metallwerkstoffen, um
den Oberflächen eines Metallblechs Glanz zu verleihen, nach
Anspruch 5, wobei eine Differenz in einem Glanz zwischen den
oberen und unteren Oberflächen eines Metallblechs nach dem
Walzen-Schrägwalzvorgang gemessen und der Walzvorgang
durchgeführt wird, während die Winkel α und β so eingestellt
werden, daß die Differenz im Glanz verkleinert sein oder
werden kann.
7. Verfahren zum Kaltwalzen von Metallwerkstoffen, um
den Oberflächen eines Metallblechs Glanz zu verleihen, nach
Anspruch 5 oder 6, wobei der Walzen-Schrägwalzvorgang
durchgeführt wird, während die Winkel α und β so geregelt
bzw. eingestellt werden, daß die Summe der Winkel α und β
konstant sein kann.
8. Verfahren zum Kaltwalzen von Metallwerkstoffen, um
den Oberflächen eines Metallblechs Glanz zu verleihen, nach
einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei zum Zeitpunkt der
Durchführung des Walzen-Schrägwalzvorgangs mittels
aufeinanderfolgender Walzgerüste das Walzen durch abwechselndes Wechseln
oder Vertauschen der Oberflächenrauheiten und/oder der
Kreuzungsrichtungen der oberen und unteren Arbeitswalzen in
den jeweiligen Walzgerüsten durchgeführt wird.
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