專利名稱：金屬鋼板的制造方法
技術領域：
本發明涉及一種金屬鋼板的制造方法，更詳細地說，涉及一種通過冷軋方式對鋼，鋁，鋁合金，銅，銅合金及其它金屬粗加工板進行冷軋的方法，特別是涉及板厚在0.2mm以下的成為箔狀的金屬箔制造方法。
由本發明制造的金屬箔可用作為電子部件，耐熱材料，室內裝飾，汽車用材料及其它產業用材料。
背景技術：
若軋制材料薄到一定程度，并達到臨界的板厚時，再繼續壓薄，輥(指工作輥)的彈性變形將會增加，導致不能再進行軋制。將該極限板厚稱為可軋最小板厚，則該最小板厚由下式表示hmin＝3.58·D·μ·km/E……(1)hmin最小可軋板厚(mm)，D輥直徑(mm)，μ輥和軋制材料間的摩擦系數，km軋制材料的平均變形阻力(kgf/mm2)，E楊氏模數(kgf/mm-2)。
在輥筒兩端，因上下輥相互接觸(輥輕觸)而限定的最小可軋制板厚按下式(2)定義。
hmin＝(C/8)·P·(2-lnZ)…(2)其中，C16(1-ν2)/πE，Z(L`2/b2)·(B+b)(B-b)，L`投影接觸長度(mm)，B輥筒長度(mm)，b板寬，(mm)，P；軋制載荷(kgf)，ν；輥的泊松比(例如，參照第3版鋼鐵手冊III(1)軋制基礎，鋼板，丸善發行)。
即，由于可軋制最小板厚，按(1)式計算，與輥直徑成正比，與輥的楊氏模數成反比，而按(2)式計算，與楊氏模數成反比，因此，為使可軋制板厚能夠更薄，與通常(板厚在0.2mm以上)的冷軋相比，應使用小直徑高楊氏模數的工作輥。陶瓷輥和超硬合金輥等為高楊氏模數輥。(例如，參照[塑性和加工]雜志第2卷9號，P325.334頁或[塑性和加工]第9卷第84號P20/29頁)。
另一方面，軋制壓力(單位寬度軋制載荷)p(kgf/mm)由下面的軋制載荷式表述。
p＝km·(R`·Δh)1/2·Qp…(3)其中，Qp為壓力系數。而R`是輥的偏平半徑(mm)，由下面的Hitchcock式表示R`＝R·(1+C·p/Δh)……(4)R輥半徑(mm)，Δh變形量(入側板厚hi-出側板厚ho)(mm)。(例如，參照第3版鋼鐵手冊III(1)軋制基礎，鋼板，丸善發行P41頁)。由于(4)式的C是E的遞減函數，因此輥的楊氏模數增高時，輥的偏平半徑R`變小，而與此同時，撓曲也變小，因此原本由輥偏平和撓曲消除的對形狀產生較為嚴重影響的因素(例如軋制壓力在寬度方向上分布不均勻或其隨時間變化等)不能有效地消除，從而容易出現形狀不平整，因此，例如在特開平1-197004號公報中，提出了這樣的方案，即在連續軋制金屬箔的過程中，最終軋制所使用的工作輥的楊氏模數限定在31000~54000kgf/mm2。
然而，根據這種方法，由于必須對輥的楊氏模數設定上限值，如果從減少軋制道次，提高軋制效率的角度來看是很不利的。這就是說想減少道次必然要增大每次的壓下量，從而導致軋制載荷上升。
因為根據(2)式可知，由輥輕觸限定的可軋最小板厚hmin與軋制載荷成正比，而與輥的楊氏模數成反比，所以軋制載荷上升到軋機能力或輥耐力的極限時，因受到楊氏模數上限的限制，而不能將金屬箔軋制得更薄。即，若輥的楊氏模數有上限值時，那么，每道次的壓下量上限自然受到限制，減少軋制道次將是困難的，也不能高效地軋制。
另一方面，在特開平10-34205號公報中，提出的方案是以冷軋方式制造板厚0.2mm以下的金屬箔時，至少最終一道軋制要使用楊氏模數超過54000kgf/mm2的工作輥，而且壓下率在30％以下。但是，在使用楊氏模數超過54000kgf/mm2那樣的硬質輥軋制時，形狀容易出現不平整現象，而且，形狀一旦不平整，整平就很困難。
因而，本發明的目的是提供一種能夠高效軋制且不會導致金屬鋼板或箔的形狀不平整的金屬鋼板，特別是金屬箔的制造方法。
技術方案本發明的金屬鋼板和金屬箔的制造方法是利用多道次冷軋方式制造金屬鋼板，特別是板厚為0.2mm以下的金屬箔，本方法的特征在于從第一道至輥輕觸發生前那道使用軟質工作輥軋制，在輥輕觸發生的那道用硬質工作輥以壓下率超過30％進行軋制，最后一道或甚至在最后一道前用軟質工作輥以低于20％的壓下率軋制。此外，使用硬質工作輥的情況下，應提前作出判斷查實是否發生輥輕觸發生的，并根據結果，對該軋制道的目標載荷進行調整。
較好的是軟質工作輥的楊氏模數在21000kgf/mm2至小于31000kgf/mm2范圍內，而硬質輥的楊氏模數最好超過54000kgf/mm2。
附圖的簡單說明
圖1為示例性表示本發明的道次計劃計算方法的流程圖。
圖2為示例性表示本發明的另外道次計劃計算方法的流程圖。
圖3為示出工作輥輕觸狀態的簡易圖。
圖4為示例性表示現有的道次計劃計算方法的流程圖。
實施本發明的最佳方式本發明的金屬箔制造方法是利用多道冷軋方式制造金屬鋼板，特別是板厚為0.2mm以下的金屬箔，本方法的特點在于從第一道至輥輕觸發生前那道使用軟質工作輥軋制，在輥輕觸那道用硬質工作輥以壓下率超過30％進行軋制，最后一道或甚至在最后一道前用軟質工作輥以低于20％的壓下率軋制。
雖然軟質輥價廉，但全過程用它軋制，由于在板厚軋至中等以后的軋道中，會發生輥輕觸，而造成軋制載荷過大，軋機負擔增加，因此，不能提高壓下率，必須增加軋制道次。另外，將最初發生輥輕觸的道次作為“輥輕觸發生道”。
相對地，本發明中，由于從第一道至輥輕觸發生前那道使用軟質工作輥軋制，在輥輕觸那道用硬質工作輥以壓下率超過30％進行軋制，因此，避免了輥輕觸狀態下，能夠實現一道的壓下量，因而能夠減少軋制道次。若此處的壓下率低于30％以下，則軋制道次不能減少。
另一方面，若使用硬質工作輥，則控制形狀較為困難，邊緣和中部等的形狀容易出現不平整現象，據本發明人之見，在最后一道或甚至在最后前一道用軟質工作輥以20％的壓下率進行軋制時，就能夠充分地修整不規則的形狀。若此處的壓下率超過20％，，則軋制后的制品中仍有形狀不平整的現象。
高速鋼輥是較好的軟質工作輥，其楊氏模數在21000kgf/mm2-31000kgf/mm2，如果從降低單輥價格來看，最好使用楊氏模數不到31000kgf/mm2的輥。硬質輥最好用WC-Co合金等超合金輥，為了更有效地提高軋制道次減少效果，最好使用楊氏模數超過54000kgf/mm2的輥。
此處，描述輥輕觸發生道次的確定方法。
利用一個公式來計算允許發生輥輕觸的板厚，該公式根據彈性理論假定水平載荷作用于彈性半無限體(工作輥)上(例如，參照日本鋼鐵協會編的”軋制理論及其應用”(1969))。
圖3示出工作輥的輥輕觸狀態。如圖3所示，以寬度方向為X軸，以軋制材料的一邊為起點，朝著被軋制材料側為+方向時，在X＜0的范圍內，輥的變形量δ(x)如下δ(x)=(1-ν2)πE·p′·{L·iog2(b-x)x2+L2-x+L+x·logL+x2+L2-x}---(5)]]>L=(h1-h0)·R′----(6)]]>p′=p·η=kmR′·Δh·Qp·η----(7)]]>Qp=QHIII=1.08+1.79·rd·μR′/h1-1.02·rd---(8)]]>張力修正項η由下式表示η=(1-t1km)·{1.05+0.1·(1-t0km)(1-t1km)-0.15·(1-t1km)(1-t0km)}---(9)]]>
rd壓下率，t1入側單位張力(kgf/mm2)，t0出側單位張力(kgf/mm2)這里，將滿足下式(10)時的板厚h0判斷為輥輕觸發生時的板厚，此時的軋制道次作為輥輕觸發生道。
δ(X)+h0/2＜0……(10)上述的判斷和決定是在軋制前的道次規劃計算時進行。
在該軋制前道次規劃計算過程中，目前，如圖4所示，在每道次計算載荷達到目標載荷之前重復邊改變出側板厚，邊計算軋制載荷的步驟，并確定該達到時的出側板厚為目標出側板厚。即，為了維持軋制后的板形狀，必須保持每道固定的樹寇率(fixed crown ratio)(以板厚除以板的樹冠量的值)一定，因此，由于必須將由軋制載荷對工作輥引起的撓曲控制為每道的目標值，結果，能夠把每道的軋制載荷控制成目標載荷，從而得到良好的板形。
因此，根據本發明，如圖1所示，在載荷計算后，根據上述(5)-(10)判斷有無輥輕觸發生，發生了輥輕觸，則將工作輥的楊氏模數從對應于軟質輥的值(例如21000kgf/mm2)切換到硬質輥的楊氏模數值(例如超過54000kgf/mm2)，并反復進行上述的計算，決定出目標出側板厚。把該切換時的道決定為輥輕觸發生道。進一步地，如圖2所示，把工作輥的楊氏模數切換成硬質輥的值后，再判斷有無輥輕觸發生，并分別地設定目標載荷時，就可軋制出較為平整的板。
實施例例如，用裝有直徑為56mmφ的工作輥的20輥冷軋機對粗加工板尺寸為0.3mm厚X960寬的卷材SUS304和SUS430進行冷軋，制造板厚為0.050mm的不銹鋼箔，目前，如表1所示，在所有軋制道次中使用(本例楊氏模數為21000kgf/mm2)高速鋼輥進行軋制，在第5道后，出現輥輕觸，由于不得不降低壓下率，因此完成軋制過程得需要8道工序。
相對地，如圖1的實施例所示，根據本發明，在發生輥輕觸的第3，第4道用WC-C0合金制超硬輥(本例中，楊氏模數為57000kgf/mm2)軋制時的壓下率超過30％，最后一道用高速鋼輥進行軋制其壓下率低于20％，這樣就能夠削減道次。現有技術和本實施例對于制成品均沒有出現不規則的形狀。
另外，由上述軋制機制造板厚0.2以下的不銹鋼箔時的整體軋制工作能力目前是0.3t/h，而本發明以后提高到0.5t/h。
本實施例雖然示出了換向軋制的情況，但對多列輥單向連續軋向(連軋)而言也是有效。
表1
根據本發明，具有的良好效果是以冷軋方式制造金屬鋼板或金屬箔時，在不影響板形狀的情況下，能夠減少軋制次數。
權利要求
1.一種通過多道冷軋方式制造金屬鋼板的方法，其特征在于從第一道至輥輕觸發生前那道使用軟質工作輥軋制，在輥輕觸發生的那道用硬質工作輥進行軋制，最后一道或甚至在最后一道前用軟質工作輥軋制。
2.根據權利要求1所述的金屬鋼板的制造方法，其特征在于使用硬質工作輥時，應提前作出判斷查實是否發生輥輕觸，并根據結果，對該軋制道的目標載荷進行調整。
3.根據權利要求1或2所述的金屬鋼板的制造方法，其特征在于上述金屬板的板厚在0.2mm以下時，上述硬質工作輥軋制時的壓下率超過30％。
4.根據權利要求1或2所述的金屬鋼板的制造方法，其特征在于上述金屬板的板厚在0.2mm以下時，上述軟質工作輥軋制時的壓下率在20％以下。
5.根據權利要求1或2所述的金屬鋼板的制造方法，其特征在于上述軟質工作輥的楊氏模數在21000kgf/mm2至小于31000kgf/mm2范圍內。
6.根據權利要求1或2所述的金屬鋼板的制造方法，其特征在于上述硬質工作輥的楊氏模數超過54000kgf/mm2。
7.一種金屬箔的制造方法，在該方法中，通過多道冷軋軋制金屬鋼板之前，在計算載荷達到目標載荷之前，在每軋制道中重復地進行改變出側板厚并計算軋制載荷的步驟，并將該達到時的出側板厚確定作為目標出側板厚，其特征在于在上述載荷計算后判斷有無發生輥輕觸，如果發生了輥輕觸，則將工作輥的楊氏模數從對應軟質輥的值切換到對應硬質輥的值，在上述計算載荷達到目標載荷之前再重復進行計算，來確定目標出側板厚。
8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于在切換到硬質輥后應提前判斷輥有無輕觸，并根據結果，對該軋制道的目標載荷進行調整。
9.根據權利要求7所述的方法，其特征在于以是否滿足下式(1)來判斷是否發生輥輕觸δ(X)+ho/2＜0 ……(1)此處，δ(X)工作輥的變形量，ho出側板厚。
全文摘要
本發明提供一種不會出現金屬箔形狀不規則,而且軋制效率高的金屬箔制造方法。具體地說,在通過多道冷軋方式制造板厚為0.2mm以下的金屬箔的制造方法中,從第一道至輥輕觸發生前那道使用軟質工作輥軋制,在輥輕觸那道用硬質工作輥以壓下率超過30%進行軋制,最后一道或甚至在最后一道前用軟質工作輥以低于20%的壓下率軋制。使用硬質工作輥時,應提前作出判斷查實是否發生輥輕觸,并根據結果,對該軋制道的目標載荷進行調整。
文檔編號B21B1/40GK1262633SQ99800366
公開日2000年8月9日 申請日期1999年3月23日 優先權日1998年3月23日
發明者宮田武志, 松原務, 山口裕弘, 神丸秋信, 齋數正晴 申請人:川崎制鐵株式會社