專利名稱：金屬鋼板的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬鋼板的制造方法，更詳細(xì)地說(shuō)，涉及一種通過冷軋方式對(duì)鋼，鋁，鋁合金，銅，銅合金及其它金屬粗加工板進(jìn)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(fā)明制造的金屬箔可用作為電子部件，耐熱材料，室內(nèi)裝飾，汽車用材料及其它產(chǎn)業(yè)用材料。
背景技術(shù)：
若軋制材料薄到一定程度，并達(dá)到臨界的板厚時(shí)，再繼續(xù)壓薄，輥(指工作輥)的彈性變形將會(huì)增加，導(dǎo)致不能再進(jìn)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(shù)，km軋制材料的平均變形阻力(kgf/mm2)，E楊氏模數(shù)(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(zhǎng)度(mm)，B輥筒長(zhǎng)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(cè)III(1)軋制基礎(chǔ)，鋼板，丸善發(fā)行)。
即，由于可軋制最小板厚，按(1)式計(jì)算，與輥直徑成正比，與輥的楊氏模數(shù)成反比，而按(2)式計(jì)算，與楊氏模數(shù)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(yīng)使用小直徑高楊氏模數(shù)的工作輥。陶瓷輥和超硬合金輥等為高楊氏模數(shù)輥。(例如，參照[塑性和加工]雜志第2卷9號(hào)，P325.334頁(yè)或[塑性和加工]第9卷第84號(hào)P20/29頁(yè))。
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(shù)。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(cè)板厚hi-出側(cè)板厚ho)(mm)。(例如，參照第3版鋼鐵手冊(cè)III(1)軋制基礎(chǔ)，鋼板，丸善發(fā)行P41頁(yè))。由于(4)式的C是E的遞減函數(shù)，因此輥的楊氏模數(shù)增高時(shí)，輥的偏平半徑R`變小，而與此同時(shí)，撓曲也變小，因此原本由輥偏平和撓曲消除的對(duì)形狀產(chǎn)生較為嚴(yán)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(shí)間變化等)不能有效地消除，從而容易出現(xiàn)形狀不平整，因此，例如在特開平1-197004號(hào)公報(bào)中，提出了這樣的方案，即在連續(xù)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(shù)限定在31000~54000kgf/mm2。
然而，根據(jù)這種方法，由于必須對(duì)輥的楊氏模數(shù)設(shè)定上限值，如果從減少軋制道次，提高軋制效率的角度來(lái)看是很不利的。這就是說(shuō)想減少道次必然要增大每次的壓下量，從而導(dǎo)致軋制載荷上升。
因?yàn)楦鶕?jù)(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(shù)成反比，所以軋制載荷上升到軋機(jī)能力或輥耐力的極限時(shí)，因受到楊氏模數(shù)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(shù)有上限值時(shí)，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(hào)公報(bào)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(shí)，至少最終一道軋制要使用楊氏模數(shù)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(shù)超過54000kgf/mm2那樣的硬質(zhì)輥軋制時(shí)，形狀容易出現(xiàn)不平整現(xiàn)象，而且，形狀一旦不平整，整平就很困難。
因而，本發(fā)明的目的是提供一種能夠高效軋制且不會(huì)導(dǎo)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(shù)方案本發(fā)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(fā)生前那道使用軟質(zhì)工作輥軋制，在輥輕觸發(fā)生的那道用硬質(zhì)工作輥以壓下率超過30％進(jìn)行軋制，最后一道或甚至在最后一道前用軟質(zhì)工作輥以低于20％的壓下率軋制。此外，使用硬質(zhì)工作輥的情況下，應(yīng)提前作出判斷查實(shí)是否發(fā)生輥輕觸發(fā)生的，并根據(jù)結(jié)果，對(duì)該軋制道的目標(biāo)載荷進(jìn)行調(diào)整。
較好的是軟質(zhì)工作輥的楊氏模數(shù)在21000kgf/mm2至小于31000kgf/mm2范圍內(nèi)，而硬質(zhì)輥的楊氏模數(shù)最好超過54000kgf/mm2。
附圖的簡(jiǎn)單說(shuō)明

圖1為示例性表示本發(fā)明的道次計(jì)劃計(jì)算方法的流程圖。
圖2為示例性表示本發(fā)明的另外道次計(jì)劃計(jì)算方法的流程圖。
圖3為示出工作輥輕觸狀態(tài)的簡(jiǎn)易圖。
圖4為示例性表示現(xiàn)有的道次計(jì)劃計(jì)算方法的流程圖。
實(shí)施本發(fā)明的最佳方式本發(fā)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(diǎn)在于從第一道至輥輕觸發(fā)生前那道使用軟質(zhì)工作輥軋制，在輥輕觸那道用硬質(zhì)工作輥以壓下率超過30％進(jìn)行軋制，最后一道或甚至在最后一道前用軟質(zhì)工作輥以低于20％的壓下率軋制。
雖然軟質(zhì)輥價(jià)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(huì)發(fā)生輥輕觸，而造成軋制載荷過大，軋機(jī)負(fù)擔(dān)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(fā)生輥輕觸的道次作為“輥輕觸發(fā)生道”。
相對(duì)地，本發(fā)明中，由于從第一道至輥輕觸發(fā)生前那道使用軟質(zhì)工作輥軋制，在輥輕觸那道用硬質(zhì)工作輥以壓下率超過30％進(jìn)行軋制，因此，避免了輥輕觸狀態(tài)下，能夠?qū)崿F(xiàn)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(zhì)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(xiàn)不平整現(xiàn)象，據(jù)本發(fā)明人之見，在最后一道或甚至在最后前一道用軟質(zhì)工作輥以20％的壓下率進(jìn)行軋制時(shí)，就能夠充分地修整不規(guī)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(xiàn)象。
高速鋼輥是較好的軟質(zhì)工作輥，其楊氏模數(shù)在21000kgf/mm2-31000kgf/mm2，如果從降低單輥價(jià)格來(lái)看，最好使用楊氏模數(shù)不到31000kgf/mm2的輥。硬質(zhì)輥?zhàn)詈糜肳C-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(shù)超過54000kgf/mm2的輥。
此處，描述輥輕觸發(fā)生道次的確定方法。
利用一個(gè)公式來(lái)計(jì)算允許發(fā)生輥輕觸的板厚，該公式根據(jù)彈性理論假定水平載荷作用于彈性半無(wú)限體(工作輥)上(例如，參照日本鋼鐵協(xié)會(huì)編的”軋制理論及其應(yīng)用”(1969))。
圖3示出工作輥的輥輕觸狀態(tài)。如圖3所示，以寬度方向?yàn)閄軸，以軋制材料的一邊為起點(diǎn)，朝著被軋制材料側(cè)為+方向時(shí)，在X＜0的范圍內(nèi)，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(xiàng)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(cè)單位張力(kgf/mm2)，t0出側(cè)單位張力(kgf/mm2)這里，將滿足下式(10)時(shí)的板厚h0判斷為輥輕觸發(fā)生時(shí)的板厚，此時(shí)的軋制道次作為輥輕觸發(fā)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(guī)劃計(jì)算時(shí)進(jìn)行。
在該軋制前道次規(guī)劃計(jì)算過程中，目前，如圖4所示，在每道次計(jì)算載荷達(dá)到目標(biāo)載荷之前重復(fù)邊改變出側(cè)板厚，邊計(jì)算軋制載荷的步驟，并確定該達(dá)到時(shí)的出側(cè)板厚為目標(biāo)出側(cè)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(duì)工作輥引起的撓曲控制為每道的目標(biāo)值，結(jié)果，能夠把每道的軋制載荷控制成目標(biāo)載荷，從而得到良好的板形。
因此，根據(jù)本發(fā)明，如圖1所示，在載荷計(jì)算后，根據(jù)上述(5)-(10)判斷有無(wú)輥輕觸發(fā)生，發(fā)生了輥輕觸，則將工作輥的楊氏模數(shù)從對(duì)應(yīng)于軟質(zhì)輥的值(例如21000kgf/mm2)切換到硬質(zhì)輥的楊氏模數(shù)值(例如超過54000kgf/mm2)，并反復(fù)進(jìn)行上述的計(jì)算，決定出目標(biāo)出側(cè)板厚。把該切換時(shí)的道決定為輥輕觸發(fā)生道。進(jìn)一步地，如圖2所示，把工作輥的楊氏模數(shù)切換成硬質(zhì)輥的值后，再判斷有無(wú)輥輕觸發(fā)生，并分別地設(shè)定目標(biāo)載荷時(shí)，就可軋制出較為平整的板。
實(shí)施例例如，用裝有直徑為56mmφ的工作輥的20輥冷軋機(jī)對(duì)粗加工板尺寸為0.3mm厚X960寬的卷材SUS304和SUS430進(jìn)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(shù)為21000kgf/mm2)高速鋼輥進(jìn)行軋制，在第5道后，出現(xiàn)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(duì)地，如圖1的實(shí)施例所示，根據(jù)本發(fā)明，在發(fā)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(shù)為57000kgf/mm2)軋制時(shí)的壓下率超過30％，最后一道用高速鋼輥進(jìn)行軋制其壓下率低于20％，這樣就能夠削減道次?，F(xiàn)有技術(shù)和本實(shí)施例對(duì)于制成品均沒有出現(xiàn)不規(guī)則的形狀。
另外，由上述軋制機(jī)制造板厚0.2以下的不銹鋼箔時(shí)的整體軋制工作能力目前是0.3t/h，而本發(fā)明以后提高到0.5t/h。
本實(shí)施例雖然示出了換向軋制的情況，但對(duì)多列輥單向連續(xù)軋向(連軋)而言也是有效。
表1

根據(jù)本發(fā)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(shí)，在不影響板形狀的情況下，能夠減少軋制次數(shù)。
權(quán)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(fā)生前那道使用軟質(zhì)工作輥軋制，在輥輕觸發(fā)生的那道用硬質(zhì)工作輥進(jìn)行軋制，最后一道或甚至在最后一道前用軟質(zhì)工作輥軋制。
2.根據(jù)權(quán)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(zhì)工作輥時(shí)，應(yīng)提前作出判斷查實(shí)是否發(fā)生輥輕觸，并根據(jù)結(jié)果，對(duì)該軋制道的目標(biāo)載荷進(jìn)行調(diào)整。
3.根據(jù)權(quán)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(shí)，上述硬質(zhì)工作輥軋制時(shí)的壓下率超過30％。
4.根據(jù)權(quán)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(shí)，上述軟質(zhì)工作輥軋制時(shí)的壓下率在20％以下。
5.根據(jù)權(quán)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(zhì)工作輥的楊氏模數(shù)在21000kgf/mm2至小于31000kgf/mm2范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)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(zhì)工作輥的楊氏模數(shù)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(jì)算載荷達(dá)到目標(biāo)載荷之前，在每軋制道中重復(fù)地進(jìn)行改變出側(cè)板厚并計(jì)算軋制載荷的步驟，并將該達(dá)到時(shí)的出側(cè)板厚確定作為目標(biāo)出側(cè)板厚，其特征在于在上述載荷計(jì)算后判斷有無(wú)發(fā)生輥輕觸，如果發(fā)生了輥輕觸，則將工作輥的楊氏模數(shù)從對(duì)應(yīng)軟質(zhì)輥的值切換到對(duì)應(yīng)硬質(zhì)輥的值，在上述計(jì)算載荷達(dá)到目標(biāo)載荷之前再重復(fù)進(jìn)行計(jì)算，來(lái)確定目標(biāo)出側(cè)板厚。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于在切換到硬質(zhì)輥后應(yīng)提前判斷輥有無(wú)輕觸，并根據(jù)結(jié)果，對(duì)該軋制道的目標(biāo)載荷進(jìn)行調(diào)整。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于以是否滿足下式(1)來(lái)判斷是否發(fā)生輥輕觸δ(X)+ho/2＜0 ……(1)此處，δ(X)工作輥的變形量，ho出側(cè)板厚。
全文摘要
本發(fā)明提供一種不會(huì)出現(xiàn)金屬箔形狀不規(guī)則,而且軋制效率高的金屬箔制造方法。具體地說(shuō),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(fā)生前那道使用軟質(zhì)工作輥軋制,在輥輕觸那道用硬質(zhì)工作輥以壓下率超過30%進(jìn)行軋制,最后一道或甚至在最后一道前用軟質(zhì)工作輥以低于20%的壓下率軋制。使用硬質(zhì)工作輥時(shí),應(yīng)提前作出判斷查實(shí)是否發(fā)生輥輕觸,并根據(jù)結(jié)果,對(duì)該軋制道的目標(biāo)載荷進(jìn)行調(diào)整。
文檔編號(hào)B21B1/40GK1262633SQ99800366
公開日2000年8月9日 申請(qǐng)日期1999年3月23日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月23日
發(fā)明者宮田武志, 松原務(wù), 山口裕弘, 神丸秋信, 齋數(shù)正晴 申請(qǐng)人:川崎制鐵株式會(huì)社