專利名稱：金屬條的連續(xù)反復(fù)軋制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于在上下不對(duì)稱的軋輥條件下連續(xù)反復(fù)地軋制金屬條時(shí)的金屬條的連續(xù)反復(fù)軋制方法。
背景技術(shù)：
若對(duì)金屬條進(jìn)行上下軋輥的條件為不對(duì)稱的剪切變形軋制，則由剪切變形而導(dǎo)入 的特有的軋制織構(gòu)擴(kuò)展的情況已經(jīng)公知。作為軋輥條件為不對(duì)稱的剪切變形軋制的方法， 例如，能夠舉出上下一對(duì)輥以相互不同的速度旋轉(zhuǎn)的不同軋輥速度軋制法(參照非專利文 獻(xiàn)1)或者以使一對(duì)輥與金屬板材的各界面的摩擦系數(shù)相互不同的狀態(tài)進(jìn)行軋制的方法 (參照專利文獻(xiàn)1)等的例子。非專利文獻(xiàn)1 左海哲夫，宇都宮裕，齋藤好弘，“對(duì)鋁板導(dǎo)入剪切變形與軋制織構(gòu) 的控制”，《輕金屬》雜志(社團(tuán)法人輕金屬學(xué)會(huì)發(fā)行)，2002年11月，第52卷，第11號(hào)， pp.518-523。專利文獻(xiàn)1 日本特開昭53-135861號(hào)公報(bào)。然而，若要為了對(duì)金屬條導(dǎo)入剪切變形而連續(xù)反復(fù)地進(jìn)行不對(duì)稱的剪切變形軋 制，則容易失去金屬條的板狀外形，特別是平坦性。作為板的外形惡化的例子，能夠舉出在 板的長度方向產(chǎn)生大的彎曲，在板的寬度方向上產(chǎn)生大的起伏(參照?qǐng)D7)，還有使板表面 變成粗糙的無光澤狀態(tài)(參照?qǐng)D8)的情況。作為其結(jié)果，軋機(jī)配置在拆卷機(jī)與卷繞機(jī)之間 時(shí)，金屬條在從拆卷機(jī)至卷繞機(jī)之間的區(qū)域產(chǎn)生曲折，或是在卷繞成螺旋狀時(shí)產(chǎn)生卷繞破 損，因而，連續(xù)反復(fù)地進(jìn)行不對(duì)稱軋制較為困難。作為用于解決該問題的一種方法，可以考慮對(duì)金屬條施加張力的同時(shí)進(jìn)行軋制。 但是若要得到足夠的矯正效果，則需要增加與拆卷機(jī)和卷繞機(jī)相當(dāng)?shù)膹埩C(jī)構(gòu)，因而要一 邊保持(拆卷)_(不對(duì)稱軋制)_(卷繞)之間的平衡一邊進(jìn)行軋制控制在經(jīng)濟(jì)上和技術(shù)上 都變得非常困難。另外，若軋制形狀變差或上述的平衡被破壞，則還經(jīng)常出現(xiàn)金屬條不能抵 抗張力而被破壞的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于這樣的問題而做出的，其主要目的是，得到具有在保持剪切織構(gòu)并 且不增加軋制負(fù)載的情況下易于卷繞的程度的平坦性的金屬條。本發(fā)明的發(fā)明者以得到具有在保持剪切織構(gòu)并且不增加軋制負(fù)載的情況下易于 卷繞的程度的平坦性的金屬條為目的，進(jìn)行了銳意研究。例如，在進(jìn)行了不對(duì)稱軋制之后在 各種條件下進(jìn)行對(duì)稱軋制試驗(yàn)(這種情況下的對(duì)稱軋制是指該行業(yè)的任意一個(gè)從業(yè)者通 常進(jìn)行的在潤滑狀態(tài)下進(jìn)行的上下等速的軋制方法)。作為這樣的結(jié)果可知，通過單純地進(jìn) 行對(duì)稱軋制，若使板厚減少足夠的量直到整個(gè)板厚變得均勻，則可以矯正板的外形并恢復(fù) 其平坦性。但是，這樣的根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)容易地假設(shè)的方法破壞了特意導(dǎo)入的剪切變形特有的軋制織構(gòu)(在下面稱為“剪切織構(gòu)”；參照?qǐng)D9)，還同時(shí)判斷出在表面附近嚴(yán)重破壞了在板 厚方向的整個(gè)區(qū)域?qū)氲募羟凶冃?參照?qǐng)D10)，從而返回到通過以往的對(duì)稱軋制導(dǎo)入的 壓縮變形的狀態(tài)(參照?qǐng)D11)。此外對(duì)稱軋制所需的軋制力(也可以改稱為軋制負(fù)載)是 不對(duì)稱軋制的情況的兩倍以上，使軋機(jī)的負(fù)荷增大。
然后，作為本發(fā)明的發(fā)明人更加努力地銳意研究的結(jié)果，在通過對(duì)稱軋制來矯正 板的外形時(shí)，若進(jìn)行將其條件限定在板厚減少率在3 10 %范圍內(nèi)的輕軋制(即光整冷 軋)則得到了較好的結(jié)果。另外，探求驅(qū)動(dòng)力矩(G)、軋輥半徑(R)、軋制負(fù)載(P)的組合 條件的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)了若維持3 10 %的板厚減少率不變，并且將軋輥與金屬條的摩擦系數(shù) μ (μ = G/RP)調(diào)節(jié)為在0. 05 0. 12范圍內(nèi)，則不會(huì)破壞剪切織構(gòu)(參照?qǐng)D1)，平坦性恢 復(fù)，使對(duì)板表面的負(fù)面影響也達(dá)到可以忽略的程度?；谏鲜鲆娊?，作為進(jìn)一步探求各種條件的結(jié)果，直到完成本發(fā)明，即發(fā)明了用以 往假設(shè)的方法不能達(dá)到的、具有在保持剪切織構(gòu)并且不使軋制負(fù)載增大的情況下易于卷繞 的程度的平坦性的金屬條的光整冷軋法，進(jìn)而通過將不對(duì)稱軋制與對(duì)稱軋制適當(dāng)?shù)亟M合而 對(duì)金屬條進(jìn)行連續(xù)反復(fù)軋制的方法。S卩，本發(fā)明的金屬條的連續(xù)反復(fù)軋制方法是將金屬條連續(xù)地反復(fù)地軋制的方法， 在進(jìn)行一次軋輥與金屬條之間的軋制條件為在上下軋輥間不對(duì)稱的剪切變形軋制之后，接 著以上下軋輥間為對(duì)稱的軋制條件進(jìn)行一次板厚減少率在3%以上10%以下的范圍內(nèi)的 光整冷軋。采用本發(fā)明的金屬條的連續(xù)反復(fù)軋制方法，能夠提供連續(xù)反復(fù)軋制在不使軋制負(fù) 載增大并且保持導(dǎo)入的剪切織構(gòu)的情況下易于卷繞成螺旋狀的平坦的金屬條的方法。在這 種情況下也不會(huì)增加經(jīng)濟(jì)上和技術(shù)上的負(fù)擔(dān)。


圖1是顯示本發(fā)明的實(shí)施例的光整冷軋后的剪切織構(gòu)的{111}極圖。圖2是本發(fā)明的連續(xù)反復(fù)軋制方法的流程圖。圖3是三級(jí)串列結(jié)構(gòu)的串列式軋機(jī)的說明圖。圖4是以一臺(tái)軋機(jī)交替地反復(fù)進(jìn)行剪切變形軋制和光整冷軋時(shí)的說明圖。圖5是顯示本發(fā)明的實(shí)施例的光整冷軋后的板的外形的照片。圖6是顯示本發(fā)明的實(shí)施例的光整冷軋后的板表面狀態(tài)的照片。圖7是顯示現(xiàn)有技術(shù)的板的外形的照片。圖8是顯示現(xiàn)有技術(shù)的板表面狀態(tài)的照片。圖9是顯示現(xiàn)有技術(shù)的剪切織構(gòu)的{111}極圖。圖10是從在長度方向剖切的剖面觀察以不對(duì)稱軋制導(dǎo)入的剪切變形的狀態(tài)的圖。圖11是從在長度方向剖切的剖面觀察以對(duì)稱軋制導(dǎo)入的壓縮變形的狀態(tài)的圖。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖2表示通過作為本發(fā)明的基礎(chǔ)的不對(duì) 稱軋制(Si)與光整冷軋(S3)的組合進(jìn)行軋制的流程。作為不對(duì)稱軋制進(jìn)行不同軋輥速度軋制(different-roll-speeds rolling)，將板狀外形扭曲的金屬條利用卷繞機(jī)進(jìn)行臨時(shí) 橫向卷繞(traverse winding)(允許曲折的松卷繞S2)。接下來進(jìn)行光整冷軋，這次進(jìn)行 整齊的螺旋狀的卷繞(S4)。如該軋制流程中所表明的，為了在中間不進(jìn)行橫向卷繞(S2)而 連續(xù)地進(jìn)行不對(duì)稱軋制和光整冷軋，也可以排列兩臺(tái)以上的軋機(jī)來進(jìn)行串列軋制。圖3是 三級(jí)串列結(jié)構(gòu)的串列式軋機(jī)的說明圖。若采用該串列式軋機(jī)，則能夠進(jìn)行將不對(duì)稱軋制與 光整冷軋排列成前后縱向排列的連續(xù)軋制，無論左向(L向)還是右向(R向)都總是能保 持平坦性且可逆地進(jìn)行剪切軋制。此外，在左向中預(yù)先提升右軋機(jī)的上輥，在右向中預(yù)先提 升左軋機(jī)的上輥。此外，圖4是以一臺(tái)軋機(jī)交替地反復(fù)進(jìn)行剪切變形軋制和光整冷軋時(shí)的 說明圖。在該軋機(jī)中，在上下軋輥之間進(jìn)行為不對(duì)稱的剪切變形軋制，在將得到的金屬條進(jìn) 行臨時(shí)橫向卷繞之后，以上下軋輥之間為對(duì)稱的軋制條件進(jìn)行光整冷軋。更具體地說，重復(fù) 進(jìn)行作業(yè)Sl S4。光整冷軋(S3)優(yōu)選板厚減少率在3%以上10%以下的范圍內(nèi)進(jìn)行。這是因?yàn)椋?在該范圍內(nèi)，則沒有由對(duì)稱軋制的壓縮變形導(dǎo)致的破壞剪切織構(gòu)的危險(xiǎn)，即使在板表面附 近被導(dǎo)入的剪切變形狀態(tài)也不會(huì)被破壞。板厚減少率為小于3%的微軋難以進(jìn)行板厚控制，也看不出對(duì)板的外形的矯正效 果。即使反復(fù)進(jìn)行兩次以上的軋制也效率較低，較不經(jīng)濟(jì)。
另一方面，若進(jìn)行板厚減少率超過10%的軋制雖然能看出對(duì)板的外形的矯正效 果，但會(huì)導(dǎo)致剪切織構(gòu)遭到嚴(yán)重破壞，在板厚表面附近的剪切變形狀態(tài)被破壞。此外，由于 導(dǎo)致所需的軋制力增大，隨著條的板厚和板寬的不同容易使軋制負(fù)載超過裝置能力，因而 并非優(yōu)選。光整冷軋(S3)優(yōu)選軋制中的輥與金屬條之間的摩擦系數(shù)μ在0. 05以上0. 12以 下的范圍內(nèi)進(jìn)行。下面對(duì)限定理由進(jìn)行敘述。對(duì)于軋制中的輥與金屬條之間的摩擦系數(shù) μ，為了方便由施加在輥上的驅(qū)動(dòng)力矩G除以軋輥半徑R和軋制力P的數(shù)值(G/RP)來決定。 通常在軋機(jī)中不能輕易地改變軋輥半徑R，所以其必然為固定值。因此實(shí)際上摩擦系數(shù)μ 是通過如何調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)力矩G與軋制力P的平衡來決定。通過選擇驅(qū)動(dòng)力矩G與軋制力P使 摩擦系數(shù)μ處于0.05以上0. 12以下，能夠以既不過分偏向剪切軋制成分也不過分偏向壓 縮軋制成分的方式進(jìn)行光整冷軋，只要在該范圍內(nèi)就能在一次軋制中將板厚減少率控制在 3 10%。并且，在光整冷軋后也不會(huì)破壞剪切織構(gòu)和板表面附近的剪切變形狀態(tài)。在摩擦系數(shù)μ小于0. 05的情況下，即軋制力P相對(duì)于驅(qū)動(dòng)力矩G極大的情況下 過分偏向壓縮軋制成分，一次軋制的板厚減少率容易大大超過10%，則容易破壞剪切織構(gòu)， 在板表面附近特別容易破壞剪切變形。相反，在摩擦系數(shù)μ大于0.12的情況下，即驅(qū)動(dòng)力矩G相對(duì)于軋制力P極大的情 況下仍然在金屬條表面附近過分偏向剪切軋制成分，沒有得到板的外形的矯正效果，一次 軋制的板厚減少率隨著位置的不同而不穩(wěn)定，超過10%的位置與10%以下的位置混雜在一起。實(shí)施例下面，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明。此外，本發(fā)明并不局限于下面的實(shí)施例， 只要屬于本發(fā)明的技術(shù)的范圍，就能夠以各種方式進(jìn)行實(shí)施。在此，對(duì)實(shí)施例1 7以及比較例1 5進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。在各實(shí)施例及各比較例中，供軋制的金屬條為寬度50mm的工業(yè)用鈹青銅條(JIS H3130C1720R)，對(duì)卷成螺旋狀的30Kg 左右的量從厚度Imm至0. 27mm進(jìn)行上下不同軋輥速度的不對(duì)稱軋制。此時(shí)板的外形如圖 7所示，剪切織構(gòu)如圖9所示。在將該金屬條臨時(shí)橫向卷繞之后，使用相同的軋制裝置進(jìn)行作為對(duì) 稱軋制的光整 冷軋。該光整冷軋按照各實(shí)施例及各比較例來改變各種條件進(jìn)行。將此時(shí)的條件匯總至表 1。如表1所示，作為條件，對(duì)⑴板厚減少率，⑵驅(qū)動(dòng)力矩，⑶輥半徑，⑷軋制力，(5) 摩擦系數(shù)進(jìn)行了研究。此外，對(duì)于輥半徑采用沒有變化的恒定值。例如，在實(shí)施例2中，選 擇的條件為驅(qū)動(dòng)力矩G=L 125kff(l, 125Nm)，輥半徑R = 67. 5mm (0. 0675m)，壓縮力P = 157kN(157, 000N)，以摩擦系數(shù)μ ( = G/RP) = 0. 106進(jìn)行一次軋制。該光整冷軋之后的板 厚與軋制前相比減少6%，變成0.254mm。光整冷軋后的板的外形如圖5所示已被矯正。此 外剪切織構(gòu)也如圖1所示得到維持，板的表面如圖6所示改善為較光滑的表面。另外光整 冷軋時(shí)所施加的壓縮力(壓縮負(fù)載)P根據(jù)軋機(jī)結(jié)構(gòu)可知能通過調(diào)節(jié)上下的輥間隔的大小 來進(jìn)行調(diào)節(jié)，在實(shí)際中，通過決定在施加適當(dāng)?shù)能堉屏r(shí)的間隔的大小來進(jìn)行管理。分別以下面的方式求出驅(qū)動(dòng)力矩G、輥半徑R以及壓縮力P。即，力矩G是以直流電 壓取出由驅(qū)動(dòng)馬達(dá)產(chǎn)生的力矩成分矢量指示值，根據(jù)相對(duì)于額定輸出的比例計(jì)算而求出。 此外，輥半徑R是以游標(biāo)卡尺測定。此外，壓縮力P為軋制負(fù)載，由預(yù)先設(shè)置在軋制裝置中 的負(fù)載傳感器測定輸出信號(hào)，并進(jìn)行模數(shù)(A/D)變換而換算成負(fù)載。由各實(shí)施例及各比較例得到的金屬條的性質(zhì)匯總至表1。作為得到的金屬條的性 質(zhì)，對(duì)(6)平坦性(以目視觀察判斷)，(7)剪切織構(gòu)(極圖)，⑶板表面狀態(tài)(手觸感 覺)，(9)表面粗糙度Ra，(10)卷繞破損進(jìn)行了研究。更具體地說，(6)的平坦性是將光整 冷軋后的長度切斷成約IOOOmm的金屬條的板靜置在定板上以目視觀察其外形，若高度未 超過50mm(5%)則判斷為良好，反之則判斷為不合格；(7)的剪切織構(gòu)是通過對(duì)扭曲的程 度觀察極圖測定結(jié)果來判斷剪切織構(gòu)破壞狀況，若朝向剪切織構(gòu)的主方位{111}<110>方 位的集成強(qiáng)度，即極圖中的等高線3以上的區(qū)域沒有消失而仍然殘留則判斷為良好，反之 則判斷為不合格；(8)的板表面狀態(tài)通過手的觸摸來對(duì)加工表面進(jìn)行是否為光滑表面的感 官評(píng)價(jià)。(9)的算術(shù)平均粗糙度Ra(μ m)是使用JISB0651觸針式表面粗糙度測定器以JIS B0601表面粗糙度為基準(zhǔn)進(jìn)行測定。該算術(shù)平均粗糙度Ra是對(duì)表面的光滑程度進(jìn)行的補(bǔ)充 判斷，由此判斷改善效果。(10)的卷繞破損是在光整冷軋之后通過自動(dòng)卷繞機(jī)卷繞在內(nèi)徑 300mm的鐵環(huán)上時(shí)，以目視觀察判斷有無卷繞破損。如表1所示，雖然在實(shí)施例1 7中金 屬條的性質(zhì)(6) (10)的全部都能得到令人滿意的結(jié)果，但在比較例1 5中卻不能全部 同時(shí)地得到令人滿意的結(jié)果。[表1]見下頁。本申請(qǐng)以在2008年3月7日申請(qǐng)的日本國專利申請(qǐng)第2008-057646號(hào)為要求優(yōu) 先權(quán)的基礎(chǔ)，通過引用其內(nèi)容的全部而被包含在本說明書中。本發(fā)明能夠用于金屬加工技術(shù)中。
權(quán)利要求
一種金屬條的連續(xù)反復(fù)軋制方法，其為對(duì)金屬條進(jìn)行連續(xù)反復(fù)軋制的方法，其特征在于，在進(jìn)行一次軋輥與金屬條之間的軋制條件為在上下軋輥間為不對(duì)稱的剪切變形軋制之后，接著以上下軋輥間為對(duì)稱的軋制條件進(jìn)行一次板厚減少率在3％以上10％以下的范圍內(nèi)的光整冷軋。
2.如權(quán)利要求1所述的軋制方法，其特征在于，在上述上下軋輥間為對(duì)稱的軋制條件中，以使軋制中的輥與金屬條之間的摩擦系數(shù) μ (根據(jù)μ =G/RP求得的無因次數(shù)，μ 軋輥與金屬條的摩擦系數(shù)，G(Nm)對(duì)軋輥施加的 驅(qū)動(dòng)力矩，R(m)輥半徑，P(N)軋制負(fù)載)為0. 05以上0. 12以下的方式進(jìn)行一次板厚減 少率在3%以上10%以下的范圍內(nèi)的光整冷軋。
3.如權(quán)利要求1或2所述的軋制方法，其特征在于，交替地反復(fù)進(jìn)行上述不對(duì)稱軋制與上述光整冷軋。
4.如權(quán)利要求1或2所述的軋制方法，其特征在于，反復(fù)進(jìn)行多次連續(xù)軋制，該連續(xù)軋制為將上述不對(duì)稱軋制與上述光整冷軋排列成前后 縱向排列。
5.如權(quán)利要求1或2所述的軋制方法，其特征在于，進(jìn)行上下軋輥間為不對(duì)稱的剪切變形軋制，在將得到的金屬條進(jìn)行臨時(shí)的橫向卷繞之 后，以上下軋輥間為對(duì)稱的軋制條件進(jìn)行光整冷軋。
全文摘要
本發(fā)明涉及金屬條的連續(xù)反復(fù)軋制方法。表示了通過不對(duì)稱軋制(S1)與光整冷軋(S3)的組合進(jìn)行的軋制的流程。進(jìn)行作為不對(duì)稱軋制的不同軋輥速度軋制，對(duì)板狀外形扭曲的金屬條利用卷繞機(jī)進(jìn)行臨時(shí)橫向卷繞(允許曲折的松卷繞S2)。接著進(jìn)行光整冷軋，這次進(jìn)行整齊的螺旋狀的卷繞(S4)。如該軋制流程中所表明的，為了在中間不進(jìn)行橫向卷繞(S2)而連續(xù)地進(jìn)行不對(duì)稱軋制與光整冷軋，也可以排列兩臺(tái)以上的軋機(jī)進(jìn)行串列軋制。
文檔編號(hào)B21B1/22GK101959622SQ200980108069
公開日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2009年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月7日
發(fā)明者宇都宮裕, 左海哲夫, 村松尚國, 竹內(nèi)亮太 申請(qǐng)人:日本礙子株式會(huì)社;左海哲夫;宇都宮裕