JPS63303607A - 冷間圧延用ダルロ−ル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、鮮映性の優れた鋼板を冷間圧延するための好
適な圧延用ロールに関するものである。

〔従来の技術〕

金属材料の圧延鋼板の重要な品質として表面品質がある
０表面品質には、美麗さ、塗装やほうろうの密着性、プ
レス加工性、耐食性、光沢などがあるが、それらの特性
に板の幾何学的形状すなわち表面粗さが重要な影響を及
ぼす。

それぞれの用途に応じた望ましい表面粗さを持つ金属表
面を得る最も普通の方法は、冷間圧延ロール（Ｗ賀正延
ロールを含む）表面を所定の粗さに加工しておき、この
ロールで鋼板を所定の圧力で圧延し、板表面にロール表
面の粗さを転写せしめる方法である。

ロール表面を粗面化する方法として従来広く行われてい
る方法には、 （１）　　ショツトブラスト ■　放電加工法 がある。

ショツトブラストは非常に簡便であり、またこの加工に
よりロール表面が加工硬化してロールの耐厚耗性を向上
させるなどの利点を持っているが、粗さが不均則である
こと、硬いロールには長時間の加工時間を要し、深い粗
さが付けにくいことなどの欠点がある。

放電加工法では、粗さの制御は回転するロールと軸方向
に移動する電極との間の印加電圧と岡波数を変えること
により行うが、クレータの大きさを決定する火花の及ぶ
範囲は電極の形状寸法によって決まるので、ある限界を
超えて微細な、ピッチの小さな粗さを得ることは難しい
、また放電加工によって生じた凸部は、機械的に弱く、
圧延中のロールの初期摩耗が激しく、転写された板表面
粗度の変化が激しい。

ところで、近年、乗用車はもちろん、軽自動車、ワゴン
車、さらにはトラックに至るまで塗装後のポデーの塗装
仕上り品質の良さは、自動車の総合的な品質の高さを顧
客に対し直接的に視覚によって訴えることができるため
、極めて重要な品質管理項目となっている。この塗装仕
上り品質の評価項目としては種々のものがあるが、その
うちでも特に塗装面の乱反射が少なく光沢性に優れてい
ること、および写像の歪みが少ないことすなわち写像性
が優れていることが重要であり、これらの光沢性の写像
性を合わせて一般に＃ｒ＃映性と称している。

塗装面の鮮映性に対しては、塗料の種類や塗装方法も影
響を与えるが、塗装下地としての鋼板表面の粗面の影響
も強く受けることが知られている。すなわち鋼板表面の
水平な部分の占める割合が少なく、その凹凸が激しけれ
ば、塗装面においても水平な部分の占める割合が少なく
なって凹凸も大きくなり、その結果光の乱反射を生じ、
光沢性を損うとともに、映像の歪みを招いて写像性の低
下を招き、前述の鮮映性を悪化させることになる。

一般に鋼板表面の粗さは中心線平均粗さＲａで表わすこ
とが多いが、中心線表面粗さＲａが大きいほど、山と谷
の振幅が大きくなり、塗装面の凹凸が激しくなり、前述
ののように鮮映性を劣化させることが知られている。

鮮映性の評価の方法としては種々の方法が開発されてい
るが、最も一般的には、米国のハンターΦアンシエイツ
・ラボラトリ−（Ｈｕｎｔｅｒ　Ａｓ５ｏｃｉ−ａｔｅ
ｓ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　）社製のドリゴン（ＤＯＲ
ＩＣＯＮ）メータによる測定値すなわちＤ　ＯＩ　（Ｄ
ｉｓｔｉｎｃｔ−ｎｅｓｓ　ｏｆ　Ｉｍａｇｅ）値が使
用されている。このＤＯＩ値は、第２図に示すように、
試料Ｓに対し入射角３０度で光を入社し、その正反射光
強度Ｒｓと正反射角に対し±０．３度での散乱光強度Ｆ
ｔｏ３の値を用いて、次式であられされる。

ＤＯＩ値＝１００Ｘ　（Ｒ３−Ｒｏ、３）／Ｒ３このよ
うに鮮映性を表わすＤＯＩ値と中心線平均粗さＲａとの
関係を第３図、第４図に示す、なお第３図は、従来のシ
ョツトブラスト法によりダル仕上げしたロールを用いて
調質圧延を施した鋼板について、膜厚５５μｍの２コー
ト塗装を施した場合を、第４図は膜厚８５μｍの３コー
ト塗装を施した場合をそれぞれ示す、第３図、第４図か
ら、中心線モ均粗さＲａが大きくなればＤＯＩ値が低下
して鮮映性が低下することが理解できる。

ところで前述のように従来のショツトブラスト法や放電
加工法によりダル仕上げされたワークロールを用いて鋼
板に調質圧延を施した場合、ロール表面が前述のような
加工状態となるため、鋼板表面は不規則な山と谷で構成
された粗面を呈し、水上な面は非常に少ない、このよう
に不規則な山と谷を有する鋼板表面に塗装を行えば、山
と谷との間の斜面に沿って塗膜が形成されるため、水モ
な塗膜面の占める割合が少なくなり、鮮映性を悪化させ
る。従来のショツトブラスト法や放電加工法でダル仕上
げされたワークロールではこのような問題を避けること
ができず、従って上のに優れた塗膜面の鮮映性を得るこ
とが困難であった。

前記の２つの加工方法に対して最近レーザビームを用い
る加工方法（以下レーザダル加工と記す）が提案されて
いる０例えば特開昭５６−１６０８９２、特公昭５８−
２５５５７、特開昭５４−６１０４３、特開昭５５−９
４７９０などである。

いずれもレーザパルスをいかに照射するかについて詳細
に述べられているが照射されたロールそのものの特性に
ついては言及されておらず、ロールの状態によっては、
必ずしも良好な表面性状の鋼板が得られない場合があっ
た。

〔発明が解決しようとする問題点〕

そこで本発明者らはレーザダル加工に基づくロール表面
の粗面化技術を安定な品質で工業化すべく研究に着手し
た。

その結果、レーザダル加工により粗面化したロールを用
い調質圧延したところ、ロールの初期摩耗が著しく大き
く鋼板への粗面の転写が十分に行えていないことが判明
した。

その原因を追求するためにロールを輪切りにして、表面
近傍の断面組織および硬度分布を調べた結果、レーザダ
ル加工によってロール表面に生じたクレータの縁の盛り
上がった部分に、母材よりも軟い残留オーステナイト層
が残存することに起因していることが判明した。

本発明は以上の事情を背景として成されたもので、冷間
圧延用ロールの表面粗度のプロフィルを改良して、この
ロールで圧延後、鋼板の塗装後の塗膜表面の凹凸を少な
くし、水平部分の占める割合を多くすることによって、
光の正反射率の向上と映像の歪みを少なくして、塗装後
の鮮映性の優れた鋼板を製造可撓にし、併せて圧延によ
る摩耗が少なく、従って粗度低下の少ない冷間圧延用ロ
ールを提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは、冷間圧延用ロール（例えば調質圧延用ワ
ークロール）のダル仕上げの方法について従来とは異な
るレーザ加工による方法を検討し、種々実験・研究を重
ねたところ、レーザ加工によりダル仕上げしたロールに
より調質圧延した鋼板は、表面粗度を構成する山の頂部
が平坦となり、また山と山の間の谷部も平坦部が多くな
ることを見出した。このように平坦部が多いことは塗装
時における塗膜最外層の平坦化に有利であることを、α
味する。すなわち、この場合には、ショツトブラスト材
や放電加工材の場合のような不規則な粗面に比べて光の
乱反射が少なく、鮮映性が向上すると考えられる。

そこでさらに実験を重ねた結果、塗装後の塗膜の鮮映性
を最も向上させ得る鋼板表面の粗度プロフィルを見出し
、これをもとにそのような優れた粗度プロフィルを有す
る鋼板に圧延可能で、さらに圧延しても摩耗が少なく従
って粗度低下のすくない冷間圧延用ロールを開発したも
のである。

本発明のロールは、具体的には、冷間圧延用ロールの表
面に微小なクレータ状の凹部とその凹部の外縁において
表側にリング状に盛り上がった盛り玉がり部との集合か
らなり、かつ隣合う凹部間の平均中心間距離　Ｓ　ｍと
リング状盛り上がり部の外縁の直径りとの比Ｓ　ｍ　／
　Ｄが０．８５〜１．７の範囲内、Ｓｍ−Ｄが２８０μ
ｍ未満である表面模様を有するとともに、少なくも前記
盛り上がり部に表面硬化層を有してなる冷間圧延用ダル
ロールである。

また本発明のダルロールの好ましい態様として、前記の
盛り上がり部の表面硬化層は３〜４層から成るもので、
その第１の態様としては、ｌ）５〜３０μｍ深さの第１
層がマルテンサイト相もしくは残留オーステナイト相と
マルテンサイト相 ｉｉ）続く５〜３０ｕＬｍ深さの第２層がマルテンサイ
トとε炭化物との混合相 １ｉｉ）続く５〜３０４ｍ深さの第３層がマルテンサイ
トとカーバイドの混合相 である、また第２の態様としては、 ａ）表面から１〜１５μｍ深さの第１層が表面硬化被膜 ｂ）続く５〜３０ｕＬｍ深さの第２層がマルテンサイト
相もしくは残留オーステナイト相 Ｃ）続く５〜３０μｍ深さの第３層がマルテンサイトと
ε炭化物との混合相 ｄ）続く５〜３０μｍ深さの第４層がマルテンサイトと
カーバイドの混合相 である。

〔作用〕

（１）レーザによるロールのダル目付け：先ず高密度エ
ネルギー源、例えばレーザにより調質圧延用等の冷間圧
延用のワークロールにダル目付けを行なう際の作用につ
いて説明する。

ロールを回転させながら、ロールの表面にレーザパルス
を次々に投射し、レーザエネルギーによりロール表面を
規則的に溶融させて、規則的にクレータ状の四部を形成
する。第５図はクレータの断面を示す、第５図において
ｌはロール３の表面に形成されたクレータ状の四部（以
下単にクレータと記す）であり、士のクレータ１の周囲
には溶融したロール母材金属がロール表面６よりも上方
にリング状に盛り上がってフランジ状の盛り上がり部（
以下単にフランジと記す）２が形成される。なおこのフ
ランジ２を含むクレータ１の内壁層は、ロール母材組織
４に対し熱影響部５となっている。

そしてロールを回転もしくは軸方向移動させつつ規則的
なレーザパルスを照射することにより上述のようなクレ
ータｌが規則的な配列で形成され、これらの次々に形成
されるクレータの集合によってロール表面に粗面をｔｊ
えることができる。

このようにして形成されたロールの表面の粗面の状況を
第１図（ａ）、（ｂ）に示す、第１図（ａ）、（ｂ）か
ら明らかなように、隣り合うクレータｌの間におけるフ
ランジ２の外側の部分は、もとのロール表面のまま平坦
面６となっている。ここで、隣り合うクレータの相互間
の間隔は、回転方向にはロールの回転速度と関連付けて
レーザパルスの周波数を制御することにより、またロー
ルの軸方向に対してはロールが１回転するごとにレーザ
の照射位置をロール軸方向へ移動させるピッチを制御す
ることによって、調節可使である。

（２）調質圧延による鋼板へのダル回転写：前述のよう
にしてレーザ等によりダル加工を施したワークロールを
用い、調質圧延工程において鋼板、例えば焼鈍済みの冷
延鋼板に軽圧下率の圧延を施すことによってロールのダ
ル目が鋼板表面に転写され、鋼板表面に粗面が形成され
る。

この過程における鋼板表面を微視的に観察すれば、第６
図に示すように、ロール３の表面のクレータ１の周囲の
ほぼ均一な高さを有するフランジ２が鋼板７の表面に強
い圧力で押し付けられ、これにより、ロール３の材質よ
り軟質な鋼板７の表面近傍で材料の局所的塑性流動が生
じ、ロール３のクレータｌの内側へ鋼板７の金属が流れ
込んで粗面が形成される。このとき、クレータｌの内側
において盛り上がった鋼板金属の頂面８は、もとの鋼板
表面のまま平坦面となり、またロール３における隣り合
うクレータ１間のフランジ２の外側の平坦面６に押し付
けられた鋼板表面の部分９はそのまま平坦面となり、か
つ前者の平坦面８は後者の平坦面９よりも高いか、また
は同じ高さとなる。したがって調質圧延後の鋼板７０表
面の粗面の微視的形態は、第７図、第８図に示すように
、平坦な山頂面８を有する台形状の山部１０と、その周
囲を取囲むように形成された連続溝状の谷部１１と、隣
り合う山部１０の間であって、かつ谷部１１の外側にそ
の谷部１１の底よりも高くかつ山部１０の山頂面８より
低いか、または同じ高さに形成された中間平坦面９とに
よって構成されることになる。

上述のところから明らかなように、調質圧延鋼の鋼板表
面は、山部１０の山頂面８との中間平坦部９からなる平
坦な部分の占める割合が多くなり、山部１０と谷部１１
の間の傾斜面１３の割合は原理的に少なくなる。

これに対してショツトブラスト加工や放電加工によって
粗度材は加工を施されたロールの場合は、粗度を形成す
るロール表面の山は正規分布に近い種々の山高さを有し
ており、調質圧延の過程でロール表面の山が鋼板面に食
い込み、ロール表面の粗面プロフィルと鋼板表面の粗面
プロフィルとが合成されて、調質圧延後の鋼板には原理
的に山と谷によって形成される傾斜面の割合が多くなり
、鮮映性を悪くする一因となっている。

（３）ロールおよび調質圧延後の鋼板表面の粗度プロフ
ィル各部の寸法の定Ｒ＝ ここでは前述のようにレーザによりダル加工されたロー
ル表面の粗度プロフィルにおける各部の寸法、およびそ
のロールにより調質圧延された鋼板の粗度プロフィルに
おける各部の寸法を、第９図を参照して次のように定義
する。

Ｄ　二ロール表面の７ランジ２の平均外径、すなわち鋼
板表面の谷部１１の外縁の 平均直径 ｄ　：ロール表面のクレータｌの平均直径ｄｏ　：鋼板
表面の山部１０の平坦な山頂面８の平均直径 ｈ　：ロール表面のフランジ２の高さ、すなわち鋼板表
面の中間平坦部９から谷部１１の底までの深さ α＝ロール表面の７ランジ２の輻 Ｓｍ：ロール表面の隣り合うクレータｌの平均中心間距
離、すなわち鋼板表面の隣り合う山部ｌＯの平均中心間
距離 （４）調質圧延後の鋼板表面の平坦部の面積率ηに及ぼ
す影響： 前述のように定義される値を用い、ロール表面の粗度プ
ロフィルを構成するパターンと調質圧延の条件が、調質
圧延後の表面の平坦部の面積率ηにどのような影響を与
えるかについて検討を行つた。

ここで平坦部の面積率ηは、第１０図に示すように、山
部１０の平坦な山頂面８の面積占有率η１と、中間平坦
部９の面積占有率η２との和で表される。

すなわち、 η＝η１＋η２　　　　　　　　・・・（１）である。

ここで、η１の値は調質圧延における圧下率によって変
化する。なぜならば、圧下率が変化すれば、鋼板金属が
クレータｌの内側に流入する程度が変化し、そのため山
部１０の山頂面８の直径ｄｏが変化するからである。一
方、η２の値はＳ　ｍ　／　Ｄの比の値に応じて一定の
数値となる。

そこで、本発明者等は、Ｓｍ／Ｄｔ−０，８５〜２．０
の範囲で変えてダル加工した鍛鋼焼入ロール用鋼製のロ
ールを用い、圧下率を０．４％から２．４％まで変えて
圧延した鋼板の平坦部面積率ηを測定した。測定結果を
第１１図に示すが、ｆＬｔｏ部の面積率ηはＳ　ｍ　／
　Ｄの比によって大きく変化している。

さらにレーザにより調質圧延用ワークロールのダル目付
は加工を行うにあたって、Ｓｍ、Ｄ、ｄを変化させ、ま
た調質圧延の伸び率λを変化させて、種々の平坦部面積
率ηを有する鋼板（いずれもＲａはほぼ１．５１Ｌｍ）
を作成し、３コート塗装により黒色の塗装を施した後、
表面のＤＯＩ値を測定したところ、第１２図に示す結果
が得られた。

第１２図からηが大きくなればそれに伴なってＤＯＩ値
が増すこと、すなわち鮮映性が良好となることが明らか
である。

（５）Ｓｍ／Ｄの上下限およびＳ　ｍ　−Ｄの上限：鋼
板表面に形成される粗度プロフィルは、Ｓ　ｍ　／　Ｄ
の値によって第１３図（＆）、（ｂ）、（Ｃ）に示す３
種のパターンが得られる。

すなわち、Ｓ　ｍ　／　Ｄが１の場合には、第１３図（
ａ）に示すように隣り合う連続溝状の谷部１１が丁度接
する状態となり、Ｓ　ｍ　／　Ｄ　＞　１の場合には、
第１３図（ｂ）に示すように隣り合う谷部１１が離れ、
逆にＳｍ／Ｄ＜１の場合には、第１３図（Ｃ）に示すよ
うに隣り合う谷部１１同士が互いに重なり合う状態とな
る。

このようにＳ　ｍ　／　Ｄの値を変えることによって種
々の粗度プロフィルパターンを得ることができるが、本
発明者は種々のＳ　ｍ　／　Ｄの値を有する調質圧延用
ロールをレーザ加工により製作し、適正な調質圧延圧下
率となるように焼鈍された冷延鋼板に対し調質圧延を施
して、ダル目付けを行った。そして各鋼板についてプレ
ス加工試験と塗装試験を実施したところ、以下のような
知見を得た。

すなわち、ロールのＳ　ｍ　／　Ｄの値が著しく大きく
なれば、第１４図に示すようにロール３によって鋼板７
に調質圧延を施し、ダル目付けする際に、鋼板表面の隣
り合う山部ｌＯと山部ｌＯとの中間に存在する中間平坦
部９の面積が過大となり、そのためこのような鋼板に対
し第１５図に示すようにプレス加工を施せば、その幅広
い中間平坦部９においてプレス成形作業中に発生する金
属剥離粉１３が谷部１１に捕捉（トラップ）されにくく
なって、いつまでも金属剥離粉１３がプレスツール１４
と中間平坦部９との間に残る。またＳ　ｍ　／　Ｄが著
しく大きいことは、プレス潤滑油を貯蔵しておく役割を
果す谷部１１のスペースが相対的に小さくなることを意
味するから、潤滑不良が生じ易くなる。そしてこれらの
結果、Ｓｍ／Ｄが大き過ぎれば、プレス加工時の焼付が
発生し易くなってしまうのである。

またここで、中間平坦部９の幅、すなわち（Ｓｍ−Ｄ）
の絶対値についても次の理由により規制する必要がある
。

レーザダル加工によってロール表面に形成されるフラン
ジの大きさ、すなわち第９図におけるフランジの幅αと
高さｈはレーザによって溶融されるクレータ部の金属の
一部がその周辺に盛り上がり、再固着する過程に関係す
るから、Ｄが大きい場合はα、ｈとも大きくなる。つま
りＤが大きい場合はプレス加工時の潤滑油貯油能力と剥
離金属粉のトラップ能力が大きいことになり、焼付発生
防止にはこのことが重要な意味を持つが、その有効性は
以下の場合に限定される。すなわち金属剥離粉が発生し
た後、プレス加工の進行に伴なってそれが次第に堆積し
てゆき、遂には焼付きに至るまでのプレス金型と被加工
材料との相対的なすべり長さの範囲内に、金属粉をトラ
ップできる溝状等の凹部が被加工材の表面に存在してい
る場合である。そのような条件を満足させるためには、
中間平坦部の幅（Ｓｍ−Ｄ）の絶対値をある値よりも小
さくなるようにすることが必要である。

本発明者等の上記実験によれば、Ｓ　ｍ　／　Ｄの値が
、１．７を越えれば、上述のようなプレス成形加工時に
おける焼付が多発することを見出した。また焼付多発を
防止するためには中間平坦部の幅（Ｓｍ−Ｄ）の絶対値
を２８０μｍより小さくする必要があることを見出した
。その実験の一部の結果を第１表に示す、なお第１表中
における（Ｓｍ−Ｄ）１、（Ｓｍ−Ｄ）２（７）値はツ
レツレ第１６図に示す通りである。

またＳ　ｍ　／　Ｄの値は、既に説明した第１１図に示
すように、鋼板表面の平坦部分の面桔率ηと相互に関連
しており、ηが大きいほど鮮映性は良好となるので、η
は大きいほど望ましいが、焼付を生じないηの限度は、
第１表からも理解できるように８５％であり、その時の
Ｓ　ｍ　／　Ｄの値は第１１図からも分るように１．７
である。

従って、この発明では鮮映性が良好で、かつ焼付の発生
しない良好なプレス成形性を有する鋼板を得るため、ロ
ールの粗度条件として、Ｓ　ｍ　／　Ｄの比の上限を１
．７、（Ｓ　ｍ　−Ｄ　）を２８０μｍ未満とする。

一方、Ｓ　ｍ　／　Ｄの比が０．８５未満ではレーザ等
の高密度エネルギー源によるロールの粗度材は作業が不
安定となり、Ｒａ粗度の制御が困難となるので、Ｓ　ｍ
　／　Ｄの比の下限を０．８５とする。

（６）レーザダル加工後のダル断面の組織と硬度： 通常の冷間圧延用ロールの材質として代表的なものは鍛
鋼焼入ロール鋼であり、Ｃ，Ｃｒの含有量が高く、酸処
理により炭化物、Ｃｒ炭化物を微細に析出させた状態で
焼入処理され、ロール表面から５０〜１００ｍｍ深さを
マルテンサイト化したのち、低温で焼戻しされる。した
がってダル加工前のロール表面の組織はマルテンサイト
と＠炭化物の混合相で構成されている。

このロールにレーザビームが照射されると照射部のメタ
ルは溶融して蒸発反力やアシストガスの圧力で周囲に盛
り上がり、熱影響の程度の違いにより第１７図に示すよ
うな第１層、第２層、第３層が形成される。

第１層は溶融したメタルの層であり、溶融することで析
出していた炭化物、Ｃｒ炭化物が母相に溶は込み、この
結果Ｍｓ点（マルテンサイト化温度）が著しく下がり、
常温までの冷却で十分にマルテンサイト化されず残留オ
ーステナイトを多く含んだ層となる。そのため硬度は４
５０Ｈｖ〜５５０Ｈｖである。

第２層は通常の焼入温度近＜（９００℃前後）に加熱さ
れた層であり、常温までの急冷により再度焼入され（炭
化物を含むマルテンサイト化した層である。硬度は８０
０Ｈｖ〜９００Ｈｖである。

ｍ３層は８００℃〜４００℃位まで加熱された層であり
、この熱により高温焼戻しされ、Ｃ１Ｃｒの炭化物が析
出した層である。硬度は６５０Ｈｖ〜７５０Ｈｖである
。

この下が熱影響を受けなかった母層であり、硬度は８０
０Ｈｖ〜９００Ｈｖである。

ダル加工用のレーザ出力としては実用的には６００Ｗか
ら２５００Ｗの範囲で使用される。

６００Ｗ以下の出力では溶融メタル量が少ないため部分
なダル形状とはならず、目標の粗度が得られない、２５
００Ｗ以上の出力では高エネルギーのためレーザ機のレ
ンズの熱変形を生じビームモードが不安定となり粗度制
御が困難となることがその理由である・ ６００Ｗから２５００Ｗの範囲で１個のクレータへの照
射時間が３０〜１００ｐｓｅｃの条件でロールに照射す
ると、孔径りは実測するとほぼ１２０μｍ〜３５０　μ
ｍの範囲で変化する。

前述の３つの層の厚みはレーザ出力に応じて変るが通常
のレーザ照射条件（１個の穴への照射時間が３０ｇｓｅ
ｃ−１００ｇｓｅｃ）のもとでは出力６００Ｗの場合だ
と各層の厚みは約５〜１５μｍであり、出力２５００Ｗ
の場合だと各層の厚みは２０〜３０μｍとなる。

（７）レーザ加工後のダルの断面組織と圧延中のダルロ
ールの摩耗： 第１７図に示したように、ダルの盛り上がりフランジ部
は硬度が４５０Ｈｖ〜５５０Ｈｖの軟い残留オーステナ
イトを多く含んだ層で４Ｉ成される。

従ってダルロールで圧延する場合にはバックアップロー
ルとの面圧をこのダルの盛り上がりフランジ部で受ける
ことになる。

そのため軟いフランジ部が塑性変形し、圧延の進行とと
もにフランジ高さが著しく低くなる。

このためロールの粗度の低下が早く、圧延鋼板の粗度を
ある範囲に維持するためにはロールの粗度がある値以下
になる前に新しいロールに交換する必要がある。

このロールの粗度低下を抑制するべく本発明者等は、簡
単な設備処理方法で、かつ確実、安定な品質を得られる
ものを鋭意検討した結果、軟いフランジ部をサブゼロ処
理により硬くすることが有効であることを見出した。

すなわち、ダル加工時に溶融したメタルのＭｆ点（マル
テンサイト完了温度）はＣ，Ｃｒ炭化物の母層への溶は
込みにより著しく下がり、常温以下となる。従って常温
以下の温度にサブゼロ処理することで残留オーステナイ
トをマルテンサイト化すことができる。レーザダル加工
後の通常の冷間圧延用ロールを種々の温度にサブゼロ処
理して溶融層（第１層）の硬度を測定したものを第１８
図に示す、これより−４０℃以下の温度でサブゼロ処理
することにより残留オーステナイトをマルテンサイト化
することが可能であることが分る。

このサブゼロ処理によりフランジ部の硬度は５５０Ｈｖ
から９００Ｈｖに上がり、圧延中のフランジの塑性変形
を少なくすることができ、耐摩耗効果が向上する。

ただし−４０℃以下で十分に低い温度でサブゼロ処理し
、溶融層をマルテンサイト層だけにした場合には硬度は
高いが靭性が低いため圧延中の欠落を生じ易い。

第１９図に残留オーステナイト量と硬度、粗度低下Ｕと
の関係を示す、粗度低下量としてはフープ材を１００ｍ
／ｍｉｎの速度で実機換算で６０ｋｍ冷間圧延後の粗度
減少率（％）で算出したものである。

第１９図から残留オーステナイト量が１５％より少ない
と硬度は高いが靭性が低いため、圧延中の欠落を生じ粗
度低下が大きくなり、残留オーステナイトが３０％を越
えると硬度が低くなり粗度低下を来たす。残留オーステ
ナイト量が１５％〜３０％の範囲ではロール摩耗量が最
も小さいことが分る。

従って残留オーステナイト量が１５％〜３０％となるサ
ブゼロ処理を施すことで耐摩耗性の高い状態が得られる
。

なおサブゼロ処理後に低温焼戻し処理を行うと完全に表
面効果部の脆さを回避することができる。

ここで、ロール表面のレーザ照射部のサブゼロ処理方法
としては如何なる手段でもよく、液体窒素液への浸漬あ
るいは吹き付け、またはドライアイス液に付けても良い
。

ところで、ロールの表面にめっき等の表面硬化被膜処理
を施すことによりロールの摩耗を軽減することが可能で
あることは一般に知られている。

例えばＣｒめっき、金属複合めっき、イオンブレーティ
ングによるＴｉＮ被膜生成等の被膜処理によっても摩耗
を軽減することができ、例えばＣｒめっき処理の場合、
硬度が９５０Ｈｖ〜１０５０Ｈｖと高いため良好な耐摩
耗性を示Ａ す。

ただし、レーザダル加工後のロール表面にそのままＣｒ
めっきした場合には表面層のＣｒめっき層は硬いが、そ
の下層の溶融層が軟いためダルのフランジ部がバックア
ップロールから面圧を受けると、軟い溶融層に塑性変形
が集中し、上層のＣｒめっき層はこの変形に追随できず
に表面にクラックを発生し剥離を生じる。

一旦この訓離を生じると、Ｃｒめっき処理をしない場合
よりも、むしろ粗度低下は大きくなる。

Ｃｒめっきの剥離を抑制するためにはサブゼロ処理によ
りフランジを構成する軟い溶融層をマルテンサイト化し
強度を向上させることが非常に有効である。

レーザダル加工後サブゼロ処理を施し次いでＣｒめっき
したロールのバックアップロールから血圧を受けるフラ
ンジ部の断面は表面からＣｒめっき層（１０５０ＨＶ）
サブゼロによりマルテンサイト層（９００Ｈｖ）、マル
テンサイト層（９００ＨＶ）高温焼戻し層（７５０Ｈｖ
）ｆｉ）相（８５０Ｈｖ）の順にならぶ、断面内では高
温焼戻し相が最も強度が低いが表面から深い位置にある
ため、塑性ひずみは全く生じない、従って７ランジ断面
内で均一な変形を生じ、しかも強度が高いため変形量も
少ないことで上層のＣｒめっきの剥離も小さくでき、Ｃ
ｒめっきの耐摩耗性を生かすことができることになる。

この耐摩耗性を示すＣｒめっき相の厚みは１μｍ以上の
厚さで効果が出るが、好ましくは５ＪＬｍ−１５μｍが
好適である。

１μｍ未満のＣｒめっき厚みだと圧延初期の急速な摩耗
のためほどんど圧延長を得ることができない、また１５
μｍを越えるとＣｒめっきの密着性が悪化し剥離し易く
なる。

また、イオンブレーティングによるＴｉＮ等の被膜処理
の場合の膜厚はＩμｍが有効である。１μｍ未満の厚み
では圧延中の摩耗が進行し易い。

なお５７ｚｍを越える厚みは経済性の上から不利となる
。

実施例１ ワークロール径７０ｍｍφ、バックアップロール径１４
０ｍｍφの４ｍ式小型圧延機のワークロールを本発明に
よるダルロールとした例を説明する。ロールの化学成分
は、 Ｃ：０．８５重量％ Ｓｉ：０．８　　重量％ Ｍｎ：０．４　　重量％ Ｎｉ：０．１５重量％ Ｃｒ：２．９　　重量％ Ｍｏ：０．２Ｑｆｉ量％ Ｖ：０．０１重量％ であり、冷間圧延用に広く用いられている成分系である
。

このロール表面にパルス化したＣ０２ガスレーザビーム
を照射し所定の粗さに粗面化加工を施した。

レーザ照射条件として、 レーザ出力＝２ｋＷ エネルギー密度：６．４ＸＩ　Ｏ６Ｗ／ｃｍ’１パルス
当りの照射時間：３５４ｓｅｃ照射されてロール表面に
できたクレータは、ピッチ（Ｓｍ）：ロール円周方向、
軸 方向とも２５０μｍ 径（Ｄ）　　　：１８０鉢ｍ Ｓｍ／Ｄ〒１．４ ３ｍ−Ｄ＝７０ＪＬｍ である。

このようにレーザダル加工したロールを軸方向に切断し
ダル近傍の断面組織を調べた結果を第２０図に示す。

表面から順に各層の厚みは、溶融層である残留オーステ
ナイトとマルテンサイトとの混合相が２０μｍ、再焼入
マルテンサイトであるマルテンサイトとε炭化物の混合
相が２０μｍ、高温焼戻し層であるマルテンサイトとカ
ーバイドの混合相が１８終ｍであったΦ 実測した各層の硬度を第２１図に示す。

得られたロール粗度はＲａが２μｍ、Ｒｚが２３μｍで
ある０本ロール１セツトの他に従来例としてショツトブ
ラストロールを１セツト用意した。ショツトブラストロ
ールの粗度はＲａが２μｍ、Ｒｚが２５μｍである。

この２セツトのロールを用い、板厚０．８　ｍ　ｍの低
炭素Ａ交ギルド鋼の冷延後焼鈍した板を、圧下率０．８
％で調質圧延をした。なお、調質圧延した鋼板ではその
表面プロフィルは、 Ｓ　ｍ　／　Ｄ血１．４ Ｓｍ−Ｄニア０μｍ であった。

次いで調質圧延後の各鋼板について、リン酸塩系薬剤に
て化成処理した後、次のような条件で３コートの塗装を
施した。

下塗り：１８〜２０ｕＬｍ厚 中塗り：３０〜３５終ｍ厚 上塗り：３０〜３５井ｍ厚 塗装後の塗膜表面についてドリゴンメータによりＤＯＩ
値の測定を行った。

それぞれの鋼板の表面粗さＲａに対応するり。

Ｉ値を第２２図に示す０図中ＬＴ材はレーザにょリダル
加工したロールにより調質圧延した鋼板、ＳＢ材はショ
ツトブラストによりダル加工したロールによって調質圧
延した鋼板を表す。

第２２図から明らかなようにＬＴ材はＳＢ材と比較しＤ
ａＩ値にして４〜５程度鮮映性が優れている。

塗装を施したＬＴ材およびＳＢ材塗膜の粗さを３次元祖
度チャートに表わしたものをそれぞれ第２３図、第２４
図に示す、ＬＴ材の場合には塗膜面がＳＢ材の場合と比
較して格段に平滑であることが分る。

さらに塗装前のＬＴ材およびＳＢ材の表面形状顕微鏡写
真を第２５図、第２６図に示し、また第２７図にｍ装部
のＬＴ材の表面の３次元祖度プロフィルを示す。

これからＬＴ材では表面の粗度プロフィルが規則的に形
成されていることが分る。

なおまた別途行ったプレス加工試験によれば、ＳＢ材で
は僅かに焼付けが見られたがＬＴ材では焼付きは発生し
なかった。

実施例２ 実施例１と同条件でレーザダル加工したロールを液体窒
素液に漬け、サブゼロ処理を行った。このロールを軸方
向に切断しダル近傍の断面組織を調べた結果を第２８図
に示す。

表面から順に各層の厚みは、溶融層がサブゼロ処理され
たマルテンサイト層が２０ＪＬｍ、再焼入マルテンサイ
ト層（マルテンサイト中ε炭化物）が２０４ｍ、高温焼
戻し層（マルテンサイト中カーバイド）が１８μｍであ
った。

各層の硬度を実測したものを第２９図に示す。

得られたロール粗度はＲａが２４ｍ、Ｒｚが２３μｍで
ある０本ロール１セツトの他に上記のレーザダル加工条
件で製造してサブゼロ処理をしないロールを１セツト、
および従来例としてショツトブラストロールを１セツト
用意した。

ショツトブラストロールの粗度はＲａが２ＪＬｍ、Ｒｚ
が２５μｍである。

サブゼロ処理しないレーザダルロールの粗度はサブゼロ
処理ロールの粗度と同じである。

この３セツトのロールを用い、板厚０．８　ｍ　ｍの低
炭素Ａ文ギルド鋼の冷延後焼鈍した板を、圧下率０．８
％でＩＩ質圧延した。なお１ｍ質圧延した鋼板ではその
表面プロフィルは、レーザダル鋼板の場合 Ｓ　ｍ　／　Ｄ血１．４ Ｓｍ−Ｄ中７０Ｂｍ であった。

次いで調質圧延後の各鋼板について、リン酸塩系薬剤に
て化成処理した後、次のような条件で３コートの塗装を
施した。

下塗り：１８〜２０μｍ厚 中塗り：３０〜３５終ｍ厚 上塗り＝３０〜３５絡ｍ厚 塗装後の塗膜表面についてドリゴンメータによりＤＯＩ
値の測定を行った。

それぞれの鋼板の表面粗さＲａに対応するＤＯＩ値を第
３０図に示す０図中ＬＴ材Φ印はレーザによりダル加工
したロールにより調質圧延した鋼板、ＳＲ材Ｏ印はショ
ツトブラストによりダル加工したロールによって調質圧
延した鋼板を表す。

ム印はＬＴ材でサブゼロロールで圧延した鋼板を示す。

第３０図から明らかなようにＬＴ材はＳＢ材と比較しＤ
ＯＩ値にして４〜５程度鮮映性が優れている。

サブゼロロールで圧延した鋼板の粗度範囲が狭いのは圧
延中のロールの粗度変化（粗度低下）が少ないためであ
る。

また３セツトのロールで調質圧延時のロールと鋼板の表
面粗度を第３１図に示す、横軸の実機換算圧延長は小型
圧延機のワークロールの回転数をもとにロール径を５６
０ｍｍφとしたときのロール回転数Ｘ５６０ｍｍφ×π
Ｘ時間より求めたものである。

これよりレーザダルのみのロールとショツトブラストロ
ールの粗度低下量はほぼ等しく圧延初期の粗度低下が大
きい、これらに対し、レーザダル加工後、サブゼロ処理
したロールでは、特に初期粗度低下が小さく、圧延中の
粗度低下も小さくなり、これに応じて板面粗度変化も小
さくなっていることが分る。

なお、また別途行ったプレス加工試験によればＳＢ材で
は僅かに焼付きが見られたがＬＴ材では焼付きは発生し
なかった。

実施例３ 実施例１と同条件でレーザダル加工したロールを液体窒
素液に漬はサブゼロ処理を行った。

次いでサブゼロ処理したロールに表面硬化被膜処理を施
した０表面硬化被膜処理としてはロール表面にクロムメ
ッキを施した。メッキの厚さおよびメッキ条件は次の通
りである。

メッキ浴はサージェント浴（Ｃｒ０３：２００ｇ／文、
Ｈ２Ｓｏ、：　２ｇ／ｌを用い、静止浴で浴温度５０℃
、電流密度３０Ａ／ｄｒｎ’で行い、クロムメッキ厚８
ＪＬｍを得た。

クロムメッキしたロールを軸方向に切断し、ダル近傍の
断面組織を調べた結果を第３２図に示す。

表面から順に各層の厚みは、最表面がＣｒメッキ層で８
Ｂｍ、溶融層がサブゼロ処理されて硬化したマルテンサ
イト層が２０１Ｌｍ、再焼入マルテンサイト層（マルテ
ンサイト中ε炭化物）が２０１Ｌｍ、高温焼戻し層（マ
ルテンサイト中カーバイド）が１８μｍであった。

各層の硬度を実測したものを第３３図に示す。

得られたロール粗度はＲａが２４ｍ、Ｒｚが２３μｍで
ある０本ロール１セツトの他に上記のレーザダル加工条
件で製造してサブゼロ処理をしたロールを１セツト、お
よび従来例としてショツトブラストロールを１セツト用
意した。ショツトブラストロールの粗度はＲａが２μｍ
、Ｒｚが２５鉢ｍである。

サブゼロ処理までしたロールの粗度はＣｒメッキロール
の粗度と同じである。

この３セツトのロールを用い板厚０．８　ｍ　ｍの低炭
素Ａ見キルド鋼の冷延後焼鈍した板ｉ圧下率０．８％で
調質圧延した。なお、調質圧延した鋼板ではその表面プ
ロフィルは、 Ｓ　ｍ　／　Ｄ中１．４ Ｓｍ−Ｄニア０μｍ であった。

次いで調質圧延後の各鋼板について、次のような条件で
化成処理した後、３コートの塗装を施した。

下塗り：１８〜２０終ｍ厚 中塗り：３０〜３５鉢ｍ厚 上塗り：３０〜３５ＩＬｍ厚 各工程ともサンディングは行わなかった。

塗装後の塗膜表面についてドリゴンメータによりＤＯＩ
値の測定を行った。

それぞれの鋼板の表面粗さＲａに対応するＤＯＩ値を第
３４図に示す０図中ＬＴ材はレーザによリダル加工した
ロールにより調質圧延した鋼板、ＳＢ材はショツトブラ
ストによりダル加工したロールによって調質圧延し、た
鋼板を表す。

第３４図から明らかなようにＬＴ材はＳＢ材と比較しＤ
ＯＩ値にして４〜５程度鮮映性が優れている。

また３セツトのロールでＩＩ質圧延した時のロールと鋼
板の表面粗度を第３５図に示す、横軸の実機換算圧延長
は小型圧延機のワークロールの回転数をもとにロール径
を実機の５８０ｍｍφとしたときのロール回転数Ｘ５６
０ｍｍφ×π×時間より求めたものである。

これよりレーザダル加工後サブゼロ処理したロールの場
合、ショツトブラストロールよりも特に初期の粗度低下
を小さくすることができ、ざらにＣｒメッキすると圧延
中の粗度低下も小さくできることが分る。

なお、また別途行ったプレス加工試験によればＳＢ材で
は僅かに焼付きが見られたがＬＴ材では焼付きは発生し
なかった。

〔発明の効果〕

この発明のロールを用いて圧延された鋼板は塗膜の鮮映
性を従来よりも向上させ得る顕著な効果を発揮できる。

かつ本発明のロールは圧延中の粗度低下が極めて少なく
ロール寿命の延長面で著しい効果があり、その結果圧延
鋼板の粗度の維持という品質の安定面で威力を発揮でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）はレーザパルスによりダル目付けされたロ
ールの表面の粗面プロフィルを示す模式的な断面図、第
１図（ｂ）は第１図（ａ）の平面図、第２図は鮮映性を
表わす加工値の測定方法を示す説明図、第３図、第４図
はショツトブラストによりダル加工したロールによって
調質圧延した鋼板中心線平均粗さＲａと塗装後のＤＯＩ
値との関係を示す相関図であって、第３図は２コート塗
装後の相関図、第４図は３コート塗装後の相関図、第５
図は高密度エネルギとしてレーザパルスを用いて、ワー
クロールの表面をダル加工したときのロール断面の状態
を示す模式的な断面図、第６図は上記ロールにより調質
圧延を施している状態を示す模式的な断面図、第７図は
上記ロールにより調質圧延された鋼板表面の粗面のプロ
フィルを示す模式的な断面図、第８図は第７図の平面図
、第９図は調質圧延用ロールおよび鋼板の表面の粗面を
形成するプロフィルの各部の寸法の定義を示す説明図、
第１θ図は平坦部の面積率η（＝η１＋η２）の定義を
説明する説明図、第１１図は鋼板表面の平坦部分の面積
率ηと調質圧延伸び率λとの関係を種々のＳ　ｍ　／　
Ｄの値に応じて示す相関図、第１２図は３コート塗装を
施した場合の鋼板の平坦部面積率ηと塗膜のＤＯＩ値と
の関係を示す相関図、第１３図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）
はＳ　ｍ　／　Ｄを変えた場合の鋼板表面の平面的な粗
度プロフィルの変化を示す略解図、第１４図はＳ　ｍ　
／　Ｄの比が過大な場合のロール表面と鋼板表面の微視
的なプロフィルを示す模式的な断面図、第１５図は第１
４図の鋼板に対してプレス加工を施す際の作用を示す説
明図、第１６図・は中間平坦部の幅（Ｓ　ｍ　−Ｄ　）
を説明するための模式図、第１７図はパルスレーザを照
射されたロールのダル部断面の組織の説明図、第１８図
はレーザダルロールのサブゼロ処理温度と溶融層硬度と
の関係図、第１９図はレーザダルロールをサブゼロ処理
した後の残留オーステナイト量と硬度、粗度低下量の関
係図、第２０図は実施例におけるパルスレーザを照射さ
れたロールのダル部断面の組織を示す断面図、第２１図
は実施例におけるロールのダル部断面と各層の硬度との
関係を示すグラフ、第２２図は実施例における塗装後の
レーザダル鋼板とショツトブラスト鋼板の粗度ＲａとＤ
ＯＩ値との関係図、第２３図は実施例におけるレーザダ
ル加工されたロールを用いて調質圧延した鋼板に形成し
た塗膜の３次元粗度チャート、第２４図は従来のショツ
トブラストによりダル加工されたロールを用いて調質圧
延した鋼板に形成した塗膜の３次元粗度チャート、第２
５図はレーザダル加工されたロールを用いて調質圧延し
た鋼板の表面構造を示す顕微鏡写真（倍率５０倍）、第
２６図は従来のショツトブラストによりダル加工したロ
ールを用いて調質圧延した鋼板の表面構造を示す顕微鏡
写真（倍率５０倍）、第２７図はレーザダル加工された
ロールを用いて調質圧延した鋼板の表面の３次元粗度プ
ロフィルを示す語視図、第２８図は実施例におけるパル
スレーザを照射後サブゼロ処理したロールのダル部断面
の組織を示す断面図、第２９図は第２８図の断面各層の
硬度を示すグラフ、第３０図は実施例における塗装後の
レーザダル鋼板とショツトブラスト鋼板の粗度Ｒａに対
するＤＯＩ値の関係図、第３１図は実施例におけるレー
ザダル加工後サブゼロ処理したロールとレーザダル加工
ロールとショツトブラストロールおよび圧延した鋼板の
調質圧延長に伴なう粗度低下を示すグラフ、第３２図は
実施例におけるパルスレーザを照射後サブゼロ処理し次
いでＣｒめっき処理を施したロールのダル部断面の組織
を示す断面図、第３３図は第３２図の断面各層の硬度を
示すグラフ、第３４図は実施例における塗装後のレーザ
ダル鋼板とショツトブラスト鋼板の粗度Ｒａに対するＤ
ＯＩ値の関係図、第３５図は実施例におけるレーザダル
加工後サブゼロ処理次いでＣｒめっき処理を施したロー
ル、レーザダル加工後サブゼロ処理したロール、ショツ
トブラストロールおよび圧延した鋼板の調質圧延長に伴
う粗度低下をそれぞれ示すグラフである。 ｌ・・・クレータ　　　　　２・・・フランジ３・・・
ロール　　　　　　４・・・ロールの母材５・・・熱影
響部 ６・・・ダル加工前のロールの表面 ７・・・鋼板 ８・・・鋼板表面の山部の平坦な山頂面９・・・鋼板表
面の中間平坦部 １０・・・鋼板表面の山部 １１・・・鋼板表面の谷部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　微小なクレータ状の凹部とその凹部の外縁において
   表側にリング状に盛り上がった盛り上がり部との集合か
   ら成る表面模様を有し、該凹部の隣合う凹部間の平均中
   心間距離Ｓｍとリング状盛り上がり部の外縁の直径Ｄと
   の比Ｓｍ／Ｄが０．８５〜１．７の範囲内、Ｓｍ−Ｄが
   ２８０μｍ未満であるとともに、少なくとも前記盛り上
   がり部に表面硬化層を有することを特徴とする冷間圧延
   用ダルロール。 ２　前記盛り上がり部の表面硬化層は、表面から５〜３
   ０μｍ深さの第１層がマルテンサイト相もしくは残留オ
   ーステナイト相とマルテンサイト相、続く５〜３０μｍ
   深さの第２ 層がマルテンサイトとε炭化物、続く５〜 ３０μｍ深さの第３層がマルテンサイトと カーバイドの混合相である特許請求の範囲第１項に記載
   の冷間圧延用ダルロール。 ３　前記盛り上がり部の表面硬化層は、表面ら１〜１５
   μｍ深さの第１層が表面硬化被 膜、続く５〜３０μｍ深さの第２層がマルテンサイト相
   もしくは残留オーステナイトとマルテンサイトの混合相
   、続く５〜３０μｍ深さの第３層がマルテンサイトとε
   炭化物との混合相、続く５〜３０μｍ深さの第４層がマ
   ルテンサイトとカーバイドの混合相である特許請求の範
   囲第１項に記載の冷間圧延用ダルロール。