CN103402662B - 导辊及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种具备存在表面粗糙度的辊身部的导辊，表示上述辊身部的表面粗糙度的粗糙度曲线与其平均线之间的交点之中，与上述粗糙度曲线的峰的起点和终点相当的交点间的距离的平均值包含在0．2mm以上1mm以下的范围内；上述粗糙度曲线的由包含最大谷深度Rv及最大高度Ry的下述（1）式定义的形状系数K在0．7以上。K＝Rv／Ry…（1）。

Description

导辊及其制造方法

技术领域

本发明涉及例如辊轧机使用的导辊及其制造方法。

本申请基于2012年03月02日在日本申请的特愿2012－046758号并主张其优先权，在此引用其内容。

背景技术

通常，将退火后的金属带用图7所示的辊轧机80进行调质轧制，目的在于防止2次加工时的弯折和/或拉伸应变等表面缺陷的发生，并实现屈服点伸长消除等机械性质的改善、形状改善与表面平坦化以及做出与用途相适应的表面粗糙度。该辊轧机80具有：在调质轧制的金属带81的厚度方向两侧具有间隔地对置配置的一对工作辊82、83；以及夹着该工作辊82、83而配置的备用辊84、85。被卷取机（pay off reel）86卷绕回的金属带81，其输送方向被入侧转向辊（deflector roll）（导辊）87切换，向工作辊82、83间送入。被这些工作辊82、83轧制后的金属带81，其输送方向被出侧转向辊（导辊）88再次切换，并卷绕于张紧辊89。

通过使用该辊轧机80，在出侧转向辊88发生了损耗的情况下，需要将其更换为新的转向辊。以往，通过使用该新的转向辊，有可能在金属带81的表面产生微小的划伤。

具体而言，可以认为，在金属带81的加减速时，产生穿带（threading）速度与出侧转向辊88的圆周速度的不一致，从而比金属带81硬的出侧转向辊88切削金属带81的表面而产生划伤。

例如，可以认为，在穿带速度快于出侧转向辊88的圆周速度的情况下，由于金属带81被出侧转向辊88摩擦，所以金属带81的表面被切削而产生划伤。此外，可以认为，在出侧转向辊88的圆周速度快于穿带速度的情况下，由于出侧转向辊88在金属带81之上旋转，从而金属带81的表面被切削而产生划伤。

因此，作为防止该划伤的方法，以往，将新的转向辊作为入侧转向辊87使用一定期间，在使其表面粗糙度降低后，作为出侧转向辊88使用，但该方法难以进行紧急时的应对。即，为了确保出侧转向辊88，需要长期间的准备期间，另一方面在需要更换时必须事先完成准备。因而，需要预见到出侧转向辊88的突然破损来花费长期间进行准备，并预先保管一定数量的出侧转向辊88。

另外，例如，在下述专利文献1中，公开了这样的技术，即：在转向辊的周向，以0．1～50mm的间距，连续或非连续地设置深度及宽度为0．05～10mm的槽，该技术以提高输送对象物（钢板）的输送速度的控制性为目的，并不是防止上述那样的划伤的产生的技术。

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特开平7－16636号公报

发明内容

发明要解决的课题

本发明是鉴于上述情况而做出的，目的在于提供一种导辊及其制造方法，能够在新品的状态（未使用的状态）下，防止在输送对象物的表面产生微小的划伤，且其使用不受限制，在紧急时也能应对。

解决课题所采用的方法

本发明为了解决上述课题而达成其目的，采用以下方法。即，

（1）本发明一个实施方式的导辊，具备存在表面粗糙度的辊身部，其特征在于，在表示上述辊身部的表面粗糙度的粗糙度曲线与其平均线的交点中，与上述粗糙度曲线的峰的起点和终点相当的交点间的距离的平均值包含在0．2mm以上1mm以下的范围内，由包含上述粗糙度曲线的最大谷深度Rv及最大高度Ry的下述（1）式定义的形状系数K在0．7以上。

K＝Rv／Ry    …（1）

（2）也可以是，在上述（1）中记载的导辊中，上述辊身部的表面的算术平均粗糙度Ra在2．5μm以上4μm以下。

（3）也可以是，上述（1）或（2）中记载的导辊是在辊轧机的入侧及出侧中的至少一方所使用的转向辊。

（4）本发明的一个实施方式的导辊的制造方法，是具备存在表面粗糙度的辊身部的导辊的制造方法，其特征在于，具有以下工序：对上述辊身部的坯料表面实施粗面化加工的第1工序；对上述粗面化加工后的上述坯料表面实施一次研磨的第2工序；在上述一次研磨后的上述坯料表面形成镀层的第3工序；以及对形成了上述镀层的上述坯料表面实施抛光的第4工序；最终，得到如下那样的上述辊身部：在表示上述辊身部的表面粗糙度的粗糙度曲线与其平均线的交点中，与上述粗糙度曲线的峰的起点和终点相当的交点间的距离的平均值包含在0．2mm以上1mm以下的范围内，并且，由包含上述粗糙度曲线的最大谷深度Rv及最大高度Ry的下述（1）式定义的形状系数K在0．7以上。

K＝Rv／Ry    …（1）

（5）也可以是，在上述（4）中记载的导辊的制造方法中，上述镀层是Cr镀层。

发明效果

根据上述（1）记载的导辊，在表示辊身部的表面粗糙度的粗糙度曲线与其平均线的交点中，与上述粗糙度曲线的峰的起点和终点相当的交点间的距离（以下将该距离称作峰宽）的平均值包含在0．2mm以上的范围内，因此能够使上述辊身部的表面存在的微小的峰的形状比以往平缓。由此，能够提供这样一种导辊：能够在新的状态下，防止输送对象物（例如金属带）发生的微小的划伤，并且使用不受限制，在紧急时也能进行应对。此外，由于上述峰宽的平均值包含在1mm以下的范围内，所以能够防止输送对象物在辊身部滑动而发生擦伤。

此外，形状系数K（＝Rv／Ry，Rv：最大谷深度，Ry：最大高度）在0．7以上的情况下，由于除了规定峰宽的平均值以外还规定形状系数K，所以能够以更严格的基准使辊身部的表面存在的微小的峰的形状平缓。

此外，根据上述（2）记载的导辊，由于辊身部的表面的算术平均粗糙度Ra在2．5μm以上4μm以下，所以不仅能够防止输送对象物发生的微小的划伤，还能充分确保与辊身部接触的输送对象物之间的摩擦阻力。由此，例如，当输送对象物与辊身部的表面接触时，能够抑制并防止输送对象物在辊身部的表面上滑动地移动的现象，所以还能防止擦伤等的发生。

此外，根据上述（3）记载的导辊，由于作为辊轧机的入侧及出侧中的至少一方的转向辊来使用，所以能够有效地防止特别是以往在将出侧转向辊更换为新品后容易发生的划伤。

并且，根据上述（4）记载的导辊的制造方法，通过实施上述的第1工序至第4工序，能够用简单的方法得到峰宽的平均值包含在0．2mm以上1mm以下的范围内且形状系数K在0．7以上的上述辊身部。

附图说明

图1是本发明一个实施方式的导辊10的结构概略图。

图2A是表示对本实施方式的辊身部11的宽度方向的表面粗糙度进行测定而得到的粗糙度曲线的图。

图2B是示意地表示本实施方式的辊身部11的表面粗糙度的状态的图。

图3是表示本实施方式的辊身部11的表面的峰宽L的平均值、与划伤的发生频度之间的关系的图。

图4A是表示峰宽L的平均值小于0．2mm的情况下的辊身部11的粗糙度曲线的图。

图4B是示意地表示图4A所示的粗糙度曲线（即峰宽L的平均值小于0．2mm的情况下的辊身部11的表面状态）的图。

图5是表示峰宽L的平均值和形状系数K对划伤的发生带来的影响的图表。

图6是示意地表示本实施方式的导辊制造方法的各工序的图。

图7是表示一般的辊轧机80的结构的说明图。

具体实施方式

以下，关于本发明的一个实施方式，参照附图详细说明。

〔1．导辊〕

首先，说明本发明的导辊的一个实施方式。如图1所示，本实施方式的导辊10（输送辊）是用来对板状的输送对象物（例如金属带等钢材）进行输送而使用的辊，具备表面存在微小的无数凸凹（即表面粗糙度）的辊身部（日文原文：ロール胴部）11、和旋转轴12。该导辊10能够作为例如图7所示那样的辊轧机80的入侧转向辊87及出侧转向辊88中的至少一个来使用。

辊身部11是中空或中实（内部填满）的圆筒形状部件，以其中心轴线与旋转轴12一致的状态，通过焊接或螺栓紧固等结合方法固定于旋转轴12。在该辊身部11的表面，形成有硬质化镀层（例如Cr镀层等）。旋转轴12是具有圆形的剖面的棒状部件，其两端被未图示的旋转支撑机构旋转自如地支撑。在辊身部11与输送对象物接触的状态下，通过由旋转轴12进行旋转（即辊身部11旋转），从而输送对象物被向规定的输送方向输送。

图2A是表示对辊身部11的宽度方向（轴方向）的表面粗糙度进行测定而得到的粗糙度曲线的图。图2B是示意地表示图2A所示的粗糙度曲线、即辊身部11的表面粗糙度的状态的图。众所周知，所谓粗糙度曲线，是例如从利用触针式的表面粗糙度测定器对测定对象面（本实施方式中是辊身部11的表面）存在的微小凸凹进行测定而得到的剖面曲线中、去除低频成分（起伏（うねり）成分）从而得到的曲线。作为触针式的表面粗糙度测定器，例如能够使用“Mitutoyo”的“Surftest SJ301”等。

图2A是从例如将辊身部11的表面沿宽度方向等分为五个测定区间（例如长度12．5mm的区间）、并将利用表面粗糙度测定器对各测定区间测定出的粗糙度曲线中的一个测定区间的粗糙度曲线提取出来而得到的。另外，上述的测定条件是一例，测定区间的划分数及长度（测定长度）根据辊身部11的宽度和/或测定器的规格适宜设定即可。例如，测定区间的划分数可以设定在5～20个的范围，测定区间的长度可以设定在10mm以上15mm以下的范围。

此外，以下，如图2A及图2B所示，在粗糙度曲线中将高于其平均线Av的部分称作“峰”（参照图中的符号13），在粗糙度曲线中将低于其平均线Av的部分称作“谷”（参照图中的符号14）。另外，所谓平均线Av，是到粗糙度曲线为止的纵轴方向上的距离（偏差）的平方和成为最小的线。

本实施方式的导辊10的特征在于，表示辊身部11的表面粗糙度的粗糙度曲线与其平均线Av的交点中，与粗糙度曲线的峰13的起点（参照图2B中的符号P1）和终点（参照图2B中的符号P2）相当的交点间的距离L（以下将该距离L称作峰宽L）的平均值包含在0．2mm以上1mm以下的范围内。

这里，对各个测定区间分别算出的峰宽L的平均值包含在上述范围内即可。或者，对全部测定区间综合算出的峰宽L的平均值包含在上述范围内即可。此外，该峰宽L的平均值也可以是将突出的值（例如最大值及最小值）的峰宽L去除而算出的值。

如上述那样，在金属带等输送对象物的加减速时，由于发生穿带速度（输送速度）与导辊10的圆周速度之间的不一致，从而输送对象物的表面被比输送对象物硬的导辊10（即辊身部11）切削而有发生划伤（日文原文：ひっかき疵）的可能性。

本申请发明者仔细研究了辊身部11的表面的峰宽L的平均值与上述划伤的发生频度之间的关系，结果发现，通过如上述那样将峰宽L的平均值收纳在0．2mm以上1mm以下的范围内，能够大幅降低上述划伤的发生。

图3表示辊身部11的表面的峰宽L的平均值与上述划伤的发生频度（平均一天的发生次数）之间的关系。该图3是表示将导辊10用作辊轧机80的出侧转向辊88、使辊身部11的峰宽L的平均值变化为0．05mm、0．1mm、0．15mm、0．2mm时的、峰宽L的平均值与划伤的发生频度之间的关系的图。

如该图3所示，可知，在辊身部11的峰宽L的平均值为0．2mm的情况下，划伤的发生频度是零，所以通过将峰宽L的平均值至少设定在0．2mm以上，能够完全防止划伤的发生。

此外，如该图3所示，可知，在峰宽L的平均值小于0．2mm的情况下，随着峰宽L的平均值减小，划伤的发生频度增大。理由是因为，例如，如图4A及图4B所示，可以认为，在峰宽L的平均值小于0．2mm的情况下，峰13的形状变得陡峭。另外，图4A是表示峰宽L的平均值小于0.2mm的情况下的辊身部11的粗糙度曲线的图，图4B是示意地表示图4A所示的粗糙度曲线（即峰宽L的平均值小于0．2mm的情况下的辊身部11的表面状态）的图。

另一方面，本申请发明者得到了在辊身部11的峰宽L的平均值超过1mm的情况下输送对象物产生与划伤不同的擦伤（日文原文：擦り疵）这样的研究结果。在峰宽L的平均值超过1mm的情况下，由于辊身部11的表面存在的凹凸变小，所以辊身部11的接触阻力变小。由此，可以认为，输送对象物（金属带）在辊身部11的表面滑动，输送对象物产生与划伤不同的擦伤。

基于上述那样的研究结果，对于本实施方式的导辊10，辊身部11的峰宽L的平均值被设定在0．2mm以上1mm以下的范围内。根据这样的本实施方式的导辊10，即使是在新品的状态下被用作输送辊（例如出侧转向辊88）的情况下，也能够防止输送对象物（例如金属带）发生划伤。结果，例如，不需要如以往那样将新的导辊在作为入侧转向辊87使用一定期间而使粗糙度降低后、作为出侧转向辊88使用，所以使用不受限制，此外，也没有大量的准备期间和保管辊的必要性，在紧急时也能够应对。

另外，为了更可靠地防止划伤及擦伤的发生，优选的是，将峰宽L的平均值的下限值设为0．3mm，将峰宽L的平均值的上限值设为0．7mm。另外，在辊身部11的宽度方向上相邻的峰13的间距（pitch）例如是0．3～0．4mm左右。

此外，本实施方式的导辊10，除了上述的峰宽L的平均值包含在0.2mm以上1mm以下的范围内之外，优选的是，由包含表示辊身部11的表面粗糙度的粗糙度曲线的最大谷深度Rv及最大高度Ry的下述（1）式定义的形状系数K在0．7以上。

K＝Rv／Ry    …（1）

这里，如图2B所示，最大谷深度Rv是从谷14的谷底到平均线Av的最大距离，最大高度Ry是从谷14的谷底到峰13的峰顶的最大距离。此外，对各个测定区间分别算出的形状系数K在0．7以上即可。或者，对全部测定区间综合算出的形状系数K在0．7以上即可。

本申请发明者得到了在形状系数K小于0．7的情况下有划伤发生增加的倾向这样的研究结果。理由是因为，可以认为，在形状系数K小于0．7的情况下，相对于Ry值的Rv值变小，峰13的形状变得陡峭（参照图4B）。另外，在本实施方式中，将形状系数K设在0．7以上，但为了更可靠地防止划伤的发生，优选将形状系数K设在0．75以上。此外，根据上述（1）式的定义，形状系数K的上限值显然小于1，而考虑实际得到的效果的话，优选在0．9以下。

图5是制造对峰宽L的平均值和形状系数K进行了各种变更的导辊10、并将其用作辊轧机80的出侧转向辊88、来调查金属带81是否发生划伤的结果。在该图5中，横轴表示峰宽L的平均值，纵轴表示形状系数K。如该图5所示，可以确认，若峰宽L的平均值小于0．2mm，则即使将形状系数K设定在0．7以上，也会发送划伤。此外，还可以确认，在峰宽L的平均值在0.2mm以上且形状系数K在0．7以上的情况下，不发生划伤。

并且，在本实施方式中，优选将辊身部11的表面的算术平均粗糙度（以下也简称作平均粗糙度）Ra设在2．5μm以上4μm以下。另外，算术平均粗糙度Ra是“JIS B0601：2001年”规定的（以下同样）。

这里，在平均粗糙度Ra小于2．5μm的情况下，与输送对象物之间的摩擦阻力减小，输送对象物易发生擦伤等。另一方面，在平均粗糙度Ra超过4μm的情况下，有辊身部11的表面存在的凹凸转印于输送对象物的可能性。

因而，为了更可靠地防止擦伤及凸凹的转印，优选将辊身部11的表面的算术平均粗糙度Ra的下限值设为3μm，上限值设为3．5μm。

〔2．导辊制造方法〕

接着，参照图6说明本发明的导辊制造方法的一实施方式。

本实施方式的导辊制造方法，是在上述的导辊10（特别是辊身部11）的制造中使用的制造方法，具有粗面化加工工序（第1工序）、一次研磨工序（第2工序）、镀工序（第3工序）和抛光工序（第4工序）这四个工序。

首先，在粗面化加工工序中，对辊身部11的坯料（日文原文：素材）表面实施粗面化加工（所谓的毛面（dull）加工）。具体而言，根据要制造的导辊10的规格，准备对材质及形状（宽度、直径）进行了调整的辊身部11的坯料（以下称作身部坯料20）。另外，身部（日文原文：胴部）坯料20的材质例如是碳钢等。并且，通过对该身部坯料20的表面实施喷丸硬化加工或放电加工，从而在身部坯料20的表面形成被设定为规定粗度的凸凹（表面粗糙度）（参照图6的“粗面化加工工序”）。

接着，在一次研磨工序中，对粗面化加工后的身部坯料20的表面实施一次研磨（所谓的削峰（peak cut）加工）。具体而言，例如通过用磨床等研磨机构对身部坯料20的表面进行研磨，从而使身部坯料20的表面存在的凸凹的顶端（与峰13的顶端相当的部分）平坦（参照图6的“一次研磨工序”）。

接着，在镀工序中，在一次研磨后的身部坯料20的表面形成镀层21。具体而言，通过对身部坯料20的表面用喷镀法等实施硬质化镀，从而在身部坯料20的表面存在的凸凹的表面，形成硬质化镀层21（参照图6的“镀工序”）。该硬质化镀层21优选是Cr镀层（例如厚度为10μm左右），但也可以根据导辊10的规格来适当变更镀的种类。

最后，在抛光工序中，对形成了镀层21的身部坯料20的表面实施抛光（所谓的削峰）。具体而言，例如通过用磨床等研磨机构对身部坯料20的表面进行研磨，从而使身部坯料20的表面存在的凸凹的顶端（特别是镀层21的凸凹的顶端）平坦（参照图6的“抛光工序”）。通过以上那样的四个工序，最终得到峰宽L的平均值包含在0.2mm以上1mm以下的范围内且形状系数K在0．7以上的辊身部11。

以上说明了本发明的一个实施方式，但本发明不限于上述实施方式，在不脱离本发明主旨的范围内，能够进行实施方式的变更。

例如，在上述实施方式中，说明了将导辊10用作辊轧机80的入侧转向辊87及出侧转向辊88中的至少一方的情况，但本实施方式的导辊10能够作为担心输送对象物在输送时发生划伤的输送辊（例如将金属带的表面进行平滑精加工的抛光辊（bright roll）等）而广泛使用。

符号说明

10    导辊

11    辊身部

12    旋转轴

13    峰

14    谷

Av    平均线

Rv    最大谷深度

Ry    最大高度

Claims (3)

1.一种导辊，具备由碳钢构成、表面形成有Cr镀层且存在表面粗糙度的辊身部，其特征在于，

在表示上述辊身部的表面粗糙度的粗糙度曲线与其平均线的交点中，与上述粗糙度曲线的峰的起点和终点相当的交点间的距离的平均值包含在0.2mm以上1mm以下的范围内，

由包含上述粗糙度曲线的最大谷深度Rv及最大高度Ry的下述(1)式定义的形状系数K在0.7以上，

上述辊身部的表面的算术平均粗糙度Ra在2.5μm以上4μm以下，

K＝Rv/Ry…(1)。

2.如权利要求1记载的导辊，其特征在于，

该导辊是在辊轧机的入侧及出侧中的至少一方所使用的转向辊。

3.一种导辊的制造方法，是具备由碳钢构成、表面形成有Cr镀层且存在表面粗糙度的辊身部的导辊的制造方法，其特征在于，具有以下工序：

第1工序，对上述辊身部的坯料表面实施粗面化加工；

第2工序，对上述粗面化加工后的上述坯料表面实施一次研磨；

第3工序，在上述一次研磨后的上述坯料表面形成上述Cr镀层；以及

第4工序，对形成了上述Cr镀层的上述坯料表面实施抛光；

最终获得如下这样的上述辊身部：在表示上述辊身部的表面粗糙度的粗糙度曲线与其平均线的交点中，与上述粗糙度曲线的峰的起点和终点相当的交点间的距离的平均值包含在0.2mm以上1mm以下的范围内，并且，由包含上述粗糙度曲线的最大谷深度Rv及最大高度Ry的下述(1)式定义的形状系数K在0.7以上，上述辊身部的表面的算术平均粗糙度Ra在2.5μm以上4μm以下，

K＝Rv/Ry…(1)。