专利名称：金属条的连续反复轧制方法
技术领域：
本发明涉及用于在上下不对称的轧辊条件下连续反复地轧制金属条时的金属条的连续反复轧制方法。
背景技术：
若对金属条进行上下轧辊的条件为不对称的剪切变形轧制，则由剪切变形而导入 的特有的轧制织构扩展的情况已经公知。作为轧辊条件为不对称的剪切变形轧制的方法， 例如，能够举出上下一对辊以相互不同的速度旋转的不同轧辊速度轧制法(参照非专利文 献1)或者以使一对辊与金属板材的各界面的摩擦系数相互不同的状态进行轧制的方法 (参照专利文献1)等的例子。非专利文献1 左海哲夫，宇都宫裕，斋藤好弘，“对铝板导入剪切变形与轧制织构 的控制”，《轻金属》杂志(社团法人轻金属学会发行)，2002年11月，第52卷，第11号， pp.518-523。专利文献1 日本特开昭53-135861号公报。然而，若要为了对金属条导入剪切变形而连续反复地进行不对称的剪切变形轧 制，则容易失去金属条的板状外形，特别是平坦性。作为板的外形恶化的例子，能够举出在 板的长度方向产生大的弯曲，在板的宽度方向上产生大的起伏(参照图7)，还有使板表面 变成粗糙的无光泽状态(参照图8)的情况。作为其结果，轧机配置在拆卷机与卷绕机之间 时，金属条在从拆卷机至卷绕机之间的区域产生曲折，或是在卷绕成螺旋状时产生卷绕破 损，因而，连续反复地进行不对称轧制较为困难。作为用于解决该问题的一种方法，可以考虑对金属条施加张力的同时进行轧制。 但是若要得到足够的矫正效果，则需要增加与拆卷机和卷绕机相当的张力机构，因而要一 边保持(拆卷)_(不对称轧制)_(卷绕)之间的平衡一边进行轧制控制在经济上和技术上 都变得非常困难。另外，若轧制形状变差或上述的平衡被破坏，则还经常出现金属条不能抵 抗张力而被破坏的问题。
发明内容
本发明是鉴于这样的问题而做出的，其主要目的是，得到具有在保持剪切织构并 且不增加轧制负载的情况下易于卷绕的程度的平坦性的金属条。本发明的发明者以得到具有在保持剪切织构并且不增加轧制负载的情况下易于 卷绕的程度的平坦性的金属条为目的，进行了锐意研究。例如，在进行了不对称轧制之后在 各种条件下进行对称轧制试验(这种情况下的对称轧制是指该行业的任意一个从业者通 常进行的在润滑状态下进行的上下等速的轧制方法)。作为这样的结果可知，通过单纯地进 行对称轧制，若使板厚减少足够的量直到整个板厚变得均勻，则可以矫正板的外形并恢复 其平坦性。但是，这样的根据现有技术容易地假设的方法破坏了特意导入的剪切变形特有的轧制织构(在下面称为“剪切织构”；参照图9)，还同时判断出在表面附近严重破坏了在板 厚方向的整个区域导入的剪切变形(参照图10)，从而返回到通过以往的对称轧制导入的 压缩变形的状态(参照图11)。此外对称轧制所需的轧制力(也可以改称为轧制负载)是 不对称轧制的情况的两倍以上，使轧机的负荷增大。
然后，作为本发明的发明人更加努力地锐意研究的结果，在通过对称轧制来矫正 板的外形时，若进行将其条件限定在板厚减少率在3 10 %范围内的轻轧制(即光整冷 轧)则得到了较好的结果。另外，探求驱动力矩(G)、轧辊半径(R)、轧制负载(P)的组合 条件的结果，发现了若维持3 10 %的板厚减少率不变，并且将轧辊与金属条的摩擦系数 μ (μ = G/RP)调节为在0. 05 0. 12范围内，则不会破坏剪切织构(参照图1)，平坦性恢 复，使对板表面的负面影响也达到可以忽略的程度。基于上述见解，作为进一步探求各种条件的结果，直到完成本发明，即发明了用以 往假设的方法不能达到的、具有在保持剪切织构并且不使轧制负载增大的情况下易于卷绕 的程度的平坦性的金属条的光整冷轧法，进而通过将不对称轧制与对称轧制适当地组合而 对金属条进行连续反复轧制的方法。S卩，本发明的金属条的连续反复轧制方法是将金属条连续地反复地轧制的方法， 在进行一次轧辊与金属条之间的轧制条件为在上下轧辊间不对称的剪切变形轧制之后，接 着以上下轧辊间为对称的轧制条件进行一次板厚减少率在3%以上10%以下的范围内的 光整冷轧。采用本发明的金属条的连续反复轧制方法，能够提供连续反复轧制在不使轧制负 载增大并且保持导入的剪切织构的情况下易于卷绕成螺旋状的平坦的金属条的方法。在这 种情况下也不会增加经济上和技术上的负担。
图1是显示本发明的实施例的光整冷轧后的剪切织构的{111}极图。图2是本发明的连续反复轧制方法的流程图。图3是三级串列结构的串列式轧机的说明图。图4是以一台轧机交替地反复进行剪切变形轧制和光整冷轧时的说明图。图5是显示本发明的实施例的光整冷轧后的板的外形的照片。图6是显示本发明的实施例的光整冷轧后的板表面状态的照片。图7是显示现有技术的板的外形的照片。图8是显示现有技术的板表面状态的照片。图9是显示现有技术的剪切织构的{111}极图。图10是从在长度方向剖切的剖面观察以不对称轧制导入的剪切变形的状态的图。图11是从在长度方向剖切的剖面观察以对称轧制导入的压缩变形的状态的图。
具体实施例方式下面对本发明的优选实施方式进行说明。图2表示通过作为本发明的基础的不对 称轧制(Si)与光整冷轧(S3)的组合进行轧制的流程。作为不对称轧制进行不同轧辊速度轧制(different-roll-speeds rolling)，将板状外形扭曲的金属条利用卷绕机进行临时 横向卷绕(traverse winding)(允许曲折的松卷绕S2)。接下来进行光整冷轧，这次进行 整齐的螺旋状的卷绕(S4)。如该轧制流程中所表明的，为了在中间不进行横向卷绕(S2)而 连续地进行不对称轧制和光整冷轧，也可以排列两台以上的轧机来进行串列轧制。图3是 三级串列结构的串列式轧机的说明图。若采用该串列式轧机，则能够进行将不对称轧制与 光整冷轧排列成前后纵向排列的连续轧制，无论左向(L向)还是右向(R向)都总是能保 持平坦性且可逆地进行剪切轧制。此外，在左向中预先提升右轧机的上辊，在右向中预先提 升左轧机的上辊。此外，图4是以一台轧机交替地反复进行剪切变形轧制和光整冷轧时的 说明图。在该轧机中，在上下轧辊之间进行为不对称的剪切变形轧制，在将得到的金属条进 行临时横向卷绕之后，以上下轧辊之间为对称的轧制条件进行光整冷轧。更具体地说，重复 进行作业Sl S4。光整冷轧(S3)优选板厚减少率在3%以上10%以下的范围内进行。这是因为，若 在该范围内，则没有由对称轧制的压缩变形导致的破坏剪切织构的危险，即使在板表面附 近被导入的剪切变形状态也不会被破坏。板厚减少率为小于3%的微轧难以进行板厚控制，也看不出对板的外形的矫正效 果。即使反复进行两次以上的轧制也效率较低，较不经济。
另一方面，若进行板厚减少率超过10%的轧制虽然能看出对板的外形的矫正效 果，但会导致剪切织构遭到严重破坏，在板厚表面附近的剪切变形状态被破坏。此外，由于 导致所需的轧制力增大，随着条的板厚和板宽的不同容易使轧制负载超过装置能力，因而 并非优选。光整冷轧(S3)优选轧制中的辊与金属条之间的摩擦系数μ在0. 05以上0. 12以 下的范围内进行。下面对限定理由进行叙述。对于轧制中的辊与金属条之间的摩擦系数 μ，为了方便由施加在辊上的驱动力矩G除以轧辊半径R和轧制力P的数值(G/RP)来决定。 通常在轧机中不能轻易地改变轧辊半径R，所以其必然为固定值。因此实际上摩擦系数μ 是通过如何调节驱动力矩G与轧制力P的平衡来决定。通过选择驱动力矩G与轧制力P使 摩擦系数μ处于0.05以上0. 12以下，能够以既不过分偏向剪切轧制成分也不过分偏向压 缩轧制成分的方式进行光整冷轧，只要在该范围内就能在一次轧制中将板厚减少率控制在 3 10%。并且，在光整冷轧后也不会破坏剪切织构和板表面附近的剪切变形状态。在摩擦系数μ小于0. 05的情况下，即轧制力P相对于驱动力矩G极大的情况下 过分偏向压缩轧制成分，一次轧制的板厚减少率容易大大超过10%，则容易破坏剪切织构， 在板表面附近特别容易破坏剪切变形。相反，在摩擦系数μ大于0.12的情况下，即驱动力矩G相对于轧制力P极大的情 况下仍然在金属条表面附近过分偏向剪切轧制成分，没有得到板的外形的矫正效果，一次 轧制的板厚减少率随着位置的不同而不稳定，超过10%的位置与10%以下的位置混杂在一起。实施例下面，对本发明的优选实施例进行说明。此外，本发明并不局限于下面的实施例， 只要属于本发明的技术的范围，就能够以各种方式进行实施。在此，对实施例1 7以及比较例1 5进行了实验。在各实施例及各比较例中，供轧制的金属条为宽度50mm的工业用铍青铜条(JIS H3130C1720R)，对卷成螺旋状的30Kg 左右的量从厚度Imm至0. 27mm进行上下不同轧辊速度的不对称轧制。此时板的外形如图 7所示，剪切织构如图9所示。在将该金属条临时横向卷绕之后，使用相同的轧制装置进行作为对 称轧制的光整 冷轧。该光整冷轧按照各实施例及各比较例来改变各种条件进行。将此时的条件汇总至表 1。如表1所示，作为条件，对⑴板厚减少率，⑵驱动力矩，⑶辊半径，⑷轧制力，(5) 摩擦系数进行了研究。此外，对于辊半径采用没有变化的恒定值。例如，在实施例2中，选 择的条件为驱动力矩G=L 125kff(l, 125Nm)，辊半径R = 67. 5mm (0. 0675m)，压缩力P = 157kN(157, 000N)，以摩擦系数μ ( = G/RP) = 0. 106进行一次轧制。该光整冷轧之后的板 厚与轧制前相比减少6%，变成0.254mm。光整冷轧后的板的外形如图5所示已被矫正。此 外剪切织构也如图1所示得到维持，板的表面如图6所示改善为较光滑的表面。另外光整 冷轧时所施加的压缩力(压缩负载)P根据轧机结构可知能通过调节上下的辊间隔的大小 来进行调节，在实际中，通过决定在施加适当的轧制力时的间隔的大小来进行管理。分别以下面的方式求出驱动力矩G、辊半径R以及压缩力P。即，力矩G是以直流电 压取出由驱动马达产生的力矩成分矢量指示值，根据相对于额定输出的比例计算而求出。 此外，辊半径R是以游标卡尺测定。此外，压缩力P为轧制负载，由预先设置在轧制装置中 的负载传感器测定输出信号，并进行模数(A/D)变换而换算成负载。由各实施例及各比较例得到的金属条的性质汇总至表1。作为得到的金属条的性 质，对(6)平坦性(以目视观察判断)，(7)剪切织构(极图)，⑶板表面状态(手触感 觉)，(9)表面粗糙度Ra，(10)卷绕破损进行了研究。更具体地说，(6)的平坦性是将光整 冷轧后的长度切断成约IOOOmm的金属条的板静置在定板上以目视观察其外形，若高度未 超过50mm(5%)则判断为良好，反之则判断为不合格；(7)的剪切织构是通过对扭曲的程 度观察极图测定结果来判断剪切织构破坏状况，若朝向剪切织构的主方位{111}<110>方 位的集成强度，即极图中的等高线3以上的区域没有消失而仍然残留则判断为良好，反之 则判断为不合格；(8)的板表面状态通过手的触摸来对加工表面进行是否为光滑表面的感 官评价。(9)的算术平均粗糙度Ra(μ m)是使用JISB0651触针式表面粗糙度测定器以JIS B0601表面粗糙度为基准进行测定。该算术平均粗糙度Ra是对表面的光滑程度进行的补充 判断，由此判断改善效果。(10)的卷绕破损是在光整冷轧之后通过自动卷绕机卷绕在内径 300mm的铁环上时，以目视观察判断有无卷绕破损。如表1所示，虽然在实施例1 7中金 属条的性质(6) (10)的全部都能得到令人满意的结果，但在比较例1 5中却不能全部 同时地得到令人满意的结果。[表1]见下页。本申请以在2008年3月7日申请的日本国专利申请第2008-057646号为要求优 先权的基础，通过引用其内容的全部而被包含在本说明书中。本发明能够用于金属加工技术中。
权利要求
一种金属条的连续反复轧制方法，其为对金属条进行连续反复轧制的方法，其特征在于，在进行一次轧辊与金属条之间的轧制条件为在上下轧辊间为不对称的剪切变形轧制之后，接着以上下轧辊间为对称的轧制条件进行一次板厚减少率在3％以上10％以下的范围内的光整冷轧。
2.如权利要求1所述的轧制方法，其特征在于，在上述上下轧辊间为对称的轧制条件中，以使轧制中的辊与金属条之间的摩擦系数 μ (根据μ =G/RP求得的无因次数，μ 轧辊与金属条的摩擦系数，G(Nm)对轧辊施加的 驱动力矩，R(m)辊半径，P(N)轧制负载)为0. 05以上0. 12以下的方式进行一次板厚减 少率在3%以上10%以下的范围内的光整冷轧。
3.如权利要求1或2所述的轧制方法，其特征在于，交替地反复进行上述不对称轧制与上述光整冷轧。
4.如权利要求1或2所述的轧制方法，其特征在于，反复进行多次连续轧制，该连续轧制为将上述不对称轧制与上述光整冷轧排列成前后 纵向排列。
5.如权利要求1或2所述的轧制方法，其特征在于，进行上下轧辊间为不对称的剪切变形轧制，在将得到的金属条进行临时的横向卷绕之 后，以上下轧辊间为对称的轧制条件进行光整冷轧。
全文摘要
本发明涉及金属条的连续反复轧制方法。表示了通过不对称轧制(S1)与光整冷轧(S3)的组合进行的轧制的流程。进行作为不对称轧制的不同轧辊速度轧制，对板状外形扭曲的金属条利用卷绕机进行临时横向卷绕(允许曲折的松卷绕S2)。接着进行光整冷轧，这次进行整齐的螺旋状的卷绕(S4)。如该轧制流程中所表明的，为了在中间不进行横向卷绕(S2)而连续地进行不对称轧制与光整冷轧，也可以排列两台以上的轧机进行串列轧制。
文档编号B21B1/22GK101959622SQ200980108069
公开日2011年1月26日 申请日期2009年1月15日 优先权日2008年3月7日
发明者宇都宫裕, 左海哲夫, 村松尚国, 竹内亮太 申请人:日本碍子株式会社;左海哲夫;宇都宫裕