JP2003001307A - 圧延ロール - Google Patents
圧延ロールInfo
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- JP2003001307A JP2003001307A JP2001185146A JP2001185146A JP2003001307A JP 2003001307 A JP2003001307 A JP 2003001307A JP 2001185146 A JP2001185146 A JP 2001185146A JP 2001185146 A JP2001185146 A JP 2001185146A JP 2003001307 A JP2003001307 A JP 2003001307A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 内部の靱性が優れていると共に、表層部は圧
延用ロールとして必要な高硬さを有して耐摩耗性及び耐
凹み性が優れ、低コストで得ることができる圧延ロール
を提供する。 【解決手段】 圧延ロールは、Ｃ：０．８乃至１．２質
量％、Ｓｉ：０．３乃至０．５質量％、Ｍｎ：０．４乃
至０．６質量％、Ｃｒ：２．５乃至４．０質量％、Ｍ
ｏ：０．３乃至０．５質量％及びＶ：０．３質量％以下
を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる合金
から成形され、表面から中心部へ向けて４乃至８ｍｍの
深さまでの表層部におけるビッカース硬さが９００ＨＶ
以上であり、この表層部よりも内部はビッカース硬さが
９００ＨＶ未満である。
延用ロールとして必要な高硬さを有して耐摩耗性及び耐
凹み性が優れ、低コストで得ることができる圧延ロール
を提供する。 【解決手段】 圧延ロールは、Ｃ：０．８乃至１．２質
量％、Ｓｉ：０．３乃至０．５質量％、Ｍｎ：０．４乃
至０．６質量％、Ｃｒ：２．５乃至４．０質量％、Ｍ
ｏ：０．３乃至０．５質量％及びＶ：０．３質量％以下
を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる合金
から成形され、表面から中心部へ向けて４乃至８ｍｍの
深さまでの表層部におけるビッカース硬さが９００ＨＶ
以上であり、この表層部よりも内部はビッカース硬さが
９００ＨＶ未満である。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、鉄鋼及び非鉄材料
等を圧延する圧延機に使用される圧延ロールに関し、特
に、ワークロールに好適に使用され耐摩耗性及び耐凹み
性が優れた圧延ロールに関する。 【０００２】 【従来の技術】圧延ロールのうち、鋼板の冷間圧延用ワ
ークロールは、その表面が滑らかであることが必要であ
るが、耐凹み性が低いとこの凹みへの異物の浸入等によ
り、使用中にロールの表面が変形し、その変形部分によ
って製品に変形を残留させ、製品の品質低下を引き起こ
すことがある。また、耐摩耗性が低いと、使用中に早期
に摩耗が発生し、再研磨の周期が短くなり、圧延能率の
低下を引き起こす。 【０００３】耐摩耗性に対しては、Ｖを添加して結晶粒
の微細化を図ると共に、ＶＣ炭化物を形成させることが
有効である。このような技術として、従来、特公昭６１
−２１３００号公報（特許第１３４４１３号）には、胴
径が２５０ｍｍ以上の大径の作業ロール又は中間ロール
等として使用される耐摩耗性冷間圧延ロールが開示され
ている（従来例１）。従来例１の圧延ロールは、軸部及
び胴中心部における硬さをショア硬さでＨＳ５０（ビッ
カース硬さで３６０ＨＶ）以下に抑えて靱性を持たせる
ため、胴径２５０ｍｍ以上の大径ロールに適用される。
そして、表層部のみショア硬さをＨＳ９０（ビッカース
硬さで８２０ＨＶ）以上の高硬度とし、耐摩耗性を高め
ている。 【０００４】また、特開昭５７―３９１６０号公報に
は、鍛鋼ロールにおいて要求される耐摩耗性及び耐熱衝
撃性等を損なわずに、高硬度化深度、特にショア硬さが
ＨＳ９０（ビッカース硬さで８２０ＨＶ）以上の高硬化
層がロール表面から３５乃至４５ｍｍの深さまでの範囲
となる超高硬化深度を有する鍛鋼ロール及びその製造方
法が開示されている（従来例２）。この従来例２ではＮ
ｉを添加しているので、焼入深度を深くすることがで
き、ロールの中心部まで高い硬さを有することができ
る。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
１の技術においては、Ｖを０．８乃至２．０質量％添加
するものであり、このようにＶの添加量を多くすると、
製造原価が高くなり、汎用的でない。また、Ｃ及びＣｒ
の添加量も適正量に満たないと、硬さ及び耐摩耗性に影
響を及ぼすＣｒ炭化物の形成が不十分となってしまい、
ロール材として必要な硬度及び耐摩耗性を得ることがで
きない。 【０００６】また、ロールの使用寿命から、特定回数実
施するロール表面の再研磨後に、耐摩耗性を維持できる
表面硬さであればよく、従来例２のように、高硬さを得
るために、ロール中心部まで必要以上の高硬さにする
と、ロール中心部の靱性を低下させてしまうという問題
点がある。 【０００７】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、内部の靱性が優れていると共に、表層部は
圧延ロールとして必要な高硬さを有して耐摩耗性及び耐
凹み性が優れ、低コストで得ることができる圧延ロール
を提供することを目的とする。 【０００８】 【課題を解決するための手段】本発明に係る圧延ロール
は、Ｃ：０．８乃至１．２質量％、Ｓｉ：０．３乃至
０．５質量％、Ｍｎ：０．４乃至０．６質量％、Ｃｒ：
２．５乃至４．０質量％、Ｍｏ：０．３乃至０．５質量
％及びＶ：０．３質量％以下を含有し、残部がＦｅ及び
不可避的不純物からなる合金から成形され、表面から中
心部へ向けて４乃至８ｍｍの深さまでの表層部における
ビッカース硬さが９００ＨＶ以上であり、この表層部よ
りも内部はビッカース硬さが９００ＨＶ未満であること
を特徴とする。なお、ビッカース硬さ９００ＨＶはショ
ア硬さに換算するとＨＳ９５である。 【０００９】本発明においては、表面から中心部へ向け
て４乃至８ｍｍの深さまでの表層部における硬さが９０
０ＨＶ以上であり、この表層部よりも内部はビッカース
硬さで９００ＨＶ未満であるため、耐摩耗性及び耐凹み
性が優れていると共に、ロール内部においては、表層部
より硬さを抑えて必要な靱性を有する圧延ロールが得ら
れる。 【００１０】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例に係る圧延
ロールについて詳細に説明する。本実施例の圧延ロール
は、例えば鋼板冷間圧延ロールのワークロール等に使用
される。この圧延ロールは、Ｃ：０．８乃至１．２質量
％、Ｓｉ：０．３乃至０．５質量％、Ｍｎ：０．４乃至
０．６質量％、Ｃｒ：２．５乃至４．０質量％、Ｍｏ：
０．３乃至０．５質量％及びＶ：０．３質量％以下を含
有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる合金を成
形して得られる。更に、この圧延ロールは、表面から中
心部へ向けて４乃至８ｍｍの深さまでの表層部における
硬さがビッカース硬さで９００ＨＶ以上であり、この表
層部よりも内部は硬さがビッカース硬さで９００ＨＶ未
満である。 【００１１】次に、本実施例に係る圧延ロールの製造方
法について説明する。先ず、Ｃ：０．８乃至１．２質量
％、Ｓｉ：０．３乃至０．５質量％、Ｍｎ：０．４乃至
０．６質量％、Ｃｒ：２．５乃至４．０質量％、Ｍｏ：
０．３乃至０．５質量％及びＶ：０．３質量％以下を含
有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる合金を鋳
造し、熱間鍛造して所定の形状に鍛造し、更に、球状化
焼き鈍しを施し、その後、表面を荒削りする。その後、
焼入れ焼戻し、更に、高周波焼入れ等により表面焼入れ
をする。これにより、ロール表面から中心部へ向けて４
乃至８ｍｍの深さまでの表層部におけるビッカース硬さ
が９００ＨＶ以上の硬い焼入層が形成される。また、表
面焼入れにおいては、表層部においては高硬度となる
が、焼入れ深度が深くなりすぎることはなく、この表層
部よりも内部はビッカース硬さが９００ＨＶ未満であ
り、中心部においては、硬度を抑えて必要な靱性を得る
ことができる。この表面焼入は、例えば下記表２に示す
条件で焼入れすることができる。 【００１２】以下、本発明に係る圧延ロールの数値限定
理由について説明する。 【００１３】Ｃ：１．０乃至１．２質量％ Ｃの含有量が１．０質量％未満であると、Ｃ固溶量が不
足又は析出炭化物が不足し、表面焼入れ時に硬さが不足
し、本発明の目的を達成することができない。一方、Ｃ
の含有量が１．２質量％を超えると、残留オーステナイ
トが多くなり、且つ安定して硬さが低くなってしまう。
更に、機械的性質、特に靱性が著しく低下する。従っ
て、Ｃの含有量は１．０乃至１．２質量％とする。 【００１４】Ｓｉ：０．３乃至０．５質量％ Ｓｉは、主として母材に固溶し、焼戻し抵抗を高める作
用を有する。また、脱酸剤として使用されるため、不可
避的に存在するものである。しかし、Ｓｉの含有量が
０．３質量％未満であると、上記の作用が得られず、一
方、Ｓｉの含有量が０．５質量％を超えると、徐々に固
液共存相内の溶鋼の浮力が大きくなり、特に中心部又は
内部に偏析を生じてしまう。従って、Ｓｉの含有量は、
０．３乃至０．５質量％とする。 【００１５】Ｍｎ：０．４乃至０．６質量％ ＭｎはＳｉと同様に脱酸剤として作用すると共に、焼入
れ性の向上に顕著な硬化を有する。しかし、Ｍｎの含有
量が０．４質量％未満であると、上記の効果が得られ
ず、一方、Ｍｎの含有量が０．６質量％を超えると耐ク
ラック性を悪化させる。従って、Ｍｎの含有量は、０．
４乃至０．６質量％とする。 【００１６】Ｃｒ：２．５乃至４．０質量％ Ｃｒは、炭化物形成元素であり、高周波焼入れ等、オー
ステナイト領域まで加熱すると固溶しやすい。また、炭
化物は耐摩耗性を向上する効果を有する。しかし、Ｃｒ
の含有量が２．５質量％未満であると、ロール材として
必要な耐摩耗性を得るための十分な量の炭化物が得られ
ず、一方、Ｃｒの含有量が４．０質量％を超えると、耐
クラック性が劣化する。従って、Ｃｒの含有量は、２．
５乃至４．０質量％とする。 【００１７】Ｍｏ：０．３乃至０．５質量％ Ｍｏは、Ｃｒと同様に、強力な炭化物形成元素であり、
硬さ、耐摩耗性及び耐凹み性を向上する効果を有する。
しかし、Ｍｏの含有量が０．３質量％未満であると、ロ
ール材として必要な硬さ、耐摩耗性及び耐凹み性が得ら
れず、一方、Ｍｏの含有量が０．５質量％を超えると、
熱扱いが困難になる。従って、Ｍｏの含有量は、０．３
乃至０．５質量％とする。 【００１８】Ｖ：０．３質量％以下 Ｖは結晶粒を微細化すると共に、ＶＣ炭化物を形成し、
耐摩耗性及び耐凹み性を向上する効果を有する。しか
し、Ｖの添加量を多くすると、製造原価が高くなる。従
って、Ｖの添加量は０．３質量％以下とすることが適当
である。 【００１９】ロール表面から中心部へ向けて４乃至８ｍ
ｍの深さまでの表層部におけるビッカース硬さが９００
ＨＶ以上、この表層部よりも内部はビッカース硬さが９
００ＨＶ未満 表面からの中心部へ向かう深さ（以下、深度ともいう）
が４〜８ｍｍの表層部におけるビッカース硬さが９００
ＨＶ以上であると、耐凹み性が優れ、異物の浸入等によ
り、使用中にロールの表面が変形することを防止でき
る。また、耐摩耗性が優れ、使用中の摩耗を低減し、再
研磨の周期が長くなり、圧延能率を向上することができ
る。しかし、表面からの深度が８ｍｍを超える部位にお
けるビッカース硬さが９００ＨＶ以上であると、内部の
靱性が劣化する。また、ビッカース硬さが９００ＨＶ以
上である表層部の深度が４ｍｍより浅いと、ロール材と
して必要な耐摩耗性及び耐凹み性が得られない。従っ
て、ロール表面から中心部へ向けて４乃至８ｍｍの深さ
までの表層部におけるビッカース硬さを９００ＨＶ以上
とし、この表層部よりも内部はビッカース硬さを９００
ＨＶ未満とする。 【００２０】 【実施例】以下、本発明の圧延ロールを実際に製造した
実施例と、本発明範囲から外れる従来例とを比較して、
本発明の効果について説明する。 【００２１】本発明の実施例１〜３及び上述の従来例１
及び従来例２の化学組成を有するロールを冷間圧延ロー
ルとして製造した。先ず、下記表１に示す化学組成を有
するインゴットを鋳造し、熱間鍛造、球状化焼き鈍し、
及び荒削りを行った。その後、本体の焼入焼戻を施し、
下記表２に示す条件で表面焼入を実施した。なお、下記
表１のＮｉの欄に示す斜線は、Ｎｉを不可避的不純物と
して含有していることを示す。 【００２２】得られたロールの表面から中心部へ向けて
２３ｍｍまでの深さまでビッカース硬さを測定した。こ
の結果を下記表３及び図１に示す。 【００２３】また、ロールの表面から中心部へ向けて３
０乃至５０ｍｍの深さの部位に対してシャルピー衝撃試
験を行った。その結果を図２に示す。このシャルピー衝
撃試験で測定したシャルピー衝撃値の値から各ロール内
部の靱性を評価した。靱性の評価は、衝撃値が５０Ｊ／
ｃｍ２以上であるものを○とし、衝撃値が２０Ｊ／ｃｍ
２を超え５０Ｊ／ｃｍ２未満であるものを△とし、衝撃
値が２０Ｊ／ｃｍ２以下であるものを×とした。 【００２４】更に、耐摩耗性を評価するため、大越式摩
耗試験を行った。この結果を図３に示す。試験条件は、
相手材をＳＵＪ２（ロックウエル硬さ：ＨＲＣ４５（約
４５０ＨＶ））とし、荷重を６．３ｋｇ、摩耗距離を４
００ｍとした。耐摩耗性の評価は、各摩擦速度におい
て、比摩耗量が小さいものから、○、△、×とした。 【００２５】更に、得られたロールの作製に要するコス
ト、ロールの最高硬さ、ロールの焼入深度、ロールの靱
性、及び上記耐摩耗性の評価を下記表４に示す。ロール
のコストは、Ｖ及びＮｉの含有量で評価し、Ｖ含有量が
０．３０質量％以下、且つＮｉが添加されていないもの
を○とし、Ｖ含有量が０．３０質量％を超えるか、又は
Ｎｉが添加されているものを×とした。ロールの最高硬
さは、測定した硬さの最高硬さが９４０ＨＶ以上のもの
を○、９４０ＨＶ未満のものを△とした。ロールの焼入
深度は、ロール表面から４乃至８ｍｍまでの表層部にお
ける硬さが９００ＨＶ以上のものを○とし、ロール表面
から４乃至８ｍｍまでの表層部における硬さが９００Ｈ
Ｖ未満のものを×とした。 【００２６】 【表１】 【００２７】 【表２】 【００２８】 【表３】【００２９】 【表４】 【００３０】表３に示すように、実施例１及び実施例２
は、ロール表面から中心部へ向けて５ｍｍの深さまでの
表層部におけるビッカース硬さが９００ＨＶ以上であっ
た。実施例３は、ロール表面から中心部へ向けて約７ｍ
ｍの深さまでの表層部におけるビッカース硬さが９００
ＨＶ以上であった。従来例１は、ロール表面から中心部
へ向けて２ｍｍの深さまでの表層部におけるビッカース
硬さが９００ＨＶ以上であるが、４ｍｍの位置ではビッ
カース硬さが８８０ＨＶであった。従来例２は、ロール
表面から中心部へ向けて８ｍｍの深さを超えて、１５ｍ
ｍの位置までビッカース硬さが９００ＨＶ以上であっ
た。 【００３１】図１は、縦軸にビッカース硬度（ＨＶ）を
とり、横軸にロール表面からの深さ（ｍｍ）をとって、
実施例１及び従来例１及び２の圧延ロールの硬度分布を
示すグラフ図である。図１に示すように、実施例１は、
表面から中心部へ向けて４乃至８ｍｍの深さまでの表層
部における硬さが従来例１に比して高くなっている。 【００３２】また、図２は、縦軸にシャルピー衝撃値
（Ｊ／ｃｍ２）をとって、ロール表面から中心部へ向け
て３０乃至５０ｍｍの部位における実施例１及び従来例
１、２の靱性を示すグラフ図である。従来例１は、表４
及び図１に示すように、実施例１よりも表面から中心部
へ向かう深さが深い部位（内部）においても、硬度が高
くなっているが、図２に示すように、表面から中心部へ
向けて３０乃至５０ｍｍの部位におけるシャルピー衝撃
値の値は、実施例１においては、５５Ｊ／ｃｍ２程度で
あるのに対し、従来例２においては、１５Ｊ／ｃｍ２程
度であり、実施例１のロール中心部付近の靱性は、従来
例２よりも、遙かに優れていることが分かる。なお、シ
ャルピー衝撃値を測定した部位におけるビッカース硬度
は、実施例１が３３０ＨＶ、従来例２が８６５ＨＶ、従
来例１が３５０ＨＶであった。 【００３３】更に、図３は、縦軸に比摩耗量（１．０２
×１０−１１ｍ３／Ｎ・ｍ）にとり、横軸に摩擦速度
（ｍ／秒）をとって、実施例１及び従来例１、２の耐摩
耗性を示すグラフ図である。図３に示すように、実施例
１は、引掻き摩耗領域において、摩耗速度に拘わらず、
従来例１及び２に比較して、比摩耗量が少なく、耐摩耗
性が優れていることが分かる。 【００３４】実施例１と従来例１とを比較すると、最高
硬さに差が生じ、ロール表面近傍の靱性には差異がなか
った。実施例１は、従来例１に対して、炭化物形成元素
のＭｏを適量添加し、高周波焼入後の耐摩耗性を向上さ
せている。また、従来例１は、Ｖを多量に添加している
ため、コスト面で不利になる。 【００３５】また、実施例１と従来例２とを比較する
と、最高硬さには差異が見られないものの、実施例１の
表面近傍における靱性が従来例２よりも優れていた。実
施例１は、従来例２に対して、Ｖを添加しＶＣ炭化物を
形成して耐摩耗性を向上させている。これに対して、従
来例２は、Ｖを添加せず、代わりにＮｉを添加し、素材
の焼入性を確保している。このため、表面からの焼入深
に差が生じ、表面での最高硬さに差は認められないもの
の、表面近傍の靱性に差が生じたものである。 【００３６】 【発明の効果】以上詳述したように、本発明において
は、化学成分を適切に規定したため、低コストで得ら
れ、且つ、ロールの中心部の硬度を抑えると共に、ロー
ル表面から中心部へ向けて４乃至８ｍｍの深さまでの表
層部におけるビッカース硬さを９００ＨＶ以上とし、こ
の表層部よりも内部はビッカース硬さで９００ＨＶ未満
とするため、中心部は靱性が優れ、表層部は、耐摩耗性
及び耐凹み性が優れた圧延ロールを得ることができ、こ
れにより、圧延ロールの使用寿命を長くすることができ
る。
等を圧延する圧延機に使用される圧延ロールに関し、特
に、ワークロールに好適に使用され耐摩耗性及び耐凹み
性が優れた圧延ロールに関する。 【０００２】 【従来の技術】圧延ロールのうち、鋼板の冷間圧延用ワ
ークロールは、その表面が滑らかであることが必要であ
るが、耐凹み性が低いとこの凹みへの異物の浸入等によ
り、使用中にロールの表面が変形し、その変形部分によ
って製品に変形を残留させ、製品の品質低下を引き起こ
すことがある。また、耐摩耗性が低いと、使用中に早期
に摩耗が発生し、再研磨の周期が短くなり、圧延能率の
低下を引き起こす。 【０００３】耐摩耗性に対しては、Ｖを添加して結晶粒
の微細化を図ると共に、ＶＣ炭化物を形成させることが
有効である。このような技術として、従来、特公昭６１
−２１３００号公報（特許第１３４４１３号）には、胴
径が２５０ｍｍ以上の大径の作業ロール又は中間ロール
等として使用される耐摩耗性冷間圧延ロールが開示され
ている（従来例１）。従来例１の圧延ロールは、軸部及
び胴中心部における硬さをショア硬さでＨＳ５０（ビッ
カース硬さで３６０ＨＶ）以下に抑えて靱性を持たせる
ため、胴径２５０ｍｍ以上の大径ロールに適用される。
そして、表層部のみショア硬さをＨＳ９０（ビッカース
硬さで８２０ＨＶ）以上の高硬度とし、耐摩耗性を高め
ている。 【０００４】また、特開昭５７―３９１６０号公報に
は、鍛鋼ロールにおいて要求される耐摩耗性及び耐熱衝
撃性等を損なわずに、高硬度化深度、特にショア硬さが
ＨＳ９０（ビッカース硬さで８２０ＨＶ）以上の高硬化
層がロール表面から３５乃至４５ｍｍの深さまでの範囲
となる超高硬化深度を有する鍛鋼ロール及びその製造方
法が開示されている（従来例２）。この従来例２ではＮ
ｉを添加しているので、焼入深度を深くすることがで
き、ロールの中心部まで高い硬さを有することができ
る。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
１の技術においては、Ｖを０．８乃至２．０質量％添加
するものであり、このようにＶの添加量を多くすると、
製造原価が高くなり、汎用的でない。また、Ｃ及びＣｒ
の添加量も適正量に満たないと、硬さ及び耐摩耗性に影
響を及ぼすＣｒ炭化物の形成が不十分となってしまい、
ロール材として必要な硬度及び耐摩耗性を得ることがで
きない。 【０００６】また、ロールの使用寿命から、特定回数実
施するロール表面の再研磨後に、耐摩耗性を維持できる
表面硬さであればよく、従来例２のように、高硬さを得
るために、ロール中心部まで必要以上の高硬さにする
と、ロール中心部の靱性を低下させてしまうという問題
点がある。 【０００７】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、内部の靱性が優れていると共に、表層部は
圧延ロールとして必要な高硬さを有して耐摩耗性及び耐
凹み性が優れ、低コストで得ることができる圧延ロール
を提供することを目的とする。 【０００８】 【課題を解決するための手段】本発明に係る圧延ロール
は、Ｃ：０．８乃至１．２質量％、Ｓｉ：０．３乃至
０．５質量％、Ｍｎ：０．４乃至０．６質量％、Ｃｒ：
２．５乃至４．０質量％、Ｍｏ：０．３乃至０．５質量
％及びＶ：０．３質量％以下を含有し、残部がＦｅ及び
不可避的不純物からなる合金から成形され、表面から中
心部へ向けて４乃至８ｍｍの深さまでの表層部における
ビッカース硬さが９００ＨＶ以上であり、この表層部よ
りも内部はビッカース硬さが９００ＨＶ未満であること
を特徴とする。なお、ビッカース硬さ９００ＨＶはショ
ア硬さに換算するとＨＳ９５である。 【０００９】本発明においては、表面から中心部へ向け
て４乃至８ｍｍの深さまでの表層部における硬さが９０
０ＨＶ以上であり、この表層部よりも内部はビッカース
硬さで９００ＨＶ未満であるため、耐摩耗性及び耐凹み
性が優れていると共に、ロール内部においては、表層部
より硬さを抑えて必要な靱性を有する圧延ロールが得ら
れる。 【００１０】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例に係る圧延
ロールについて詳細に説明する。本実施例の圧延ロール
は、例えば鋼板冷間圧延ロールのワークロール等に使用
される。この圧延ロールは、Ｃ：０．８乃至１．２質量
％、Ｓｉ：０．３乃至０．５質量％、Ｍｎ：０．４乃至
０．６質量％、Ｃｒ：２．５乃至４．０質量％、Ｍｏ：
０．３乃至０．５質量％及びＶ：０．３質量％以下を含
有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる合金を成
形して得られる。更に、この圧延ロールは、表面から中
心部へ向けて４乃至８ｍｍの深さまでの表層部における
硬さがビッカース硬さで９００ＨＶ以上であり、この表
層部よりも内部は硬さがビッカース硬さで９００ＨＶ未
満である。 【００１１】次に、本実施例に係る圧延ロールの製造方
法について説明する。先ず、Ｃ：０．８乃至１．２質量
％、Ｓｉ：０．３乃至０．５質量％、Ｍｎ：０．４乃至
０．６質量％、Ｃｒ：２．５乃至４．０質量％、Ｍｏ：
０．３乃至０．５質量％及びＶ：０．３質量％以下を含
有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる合金を鋳
造し、熱間鍛造して所定の形状に鍛造し、更に、球状化
焼き鈍しを施し、その後、表面を荒削りする。その後、
焼入れ焼戻し、更に、高周波焼入れ等により表面焼入れ
をする。これにより、ロール表面から中心部へ向けて４
乃至８ｍｍの深さまでの表層部におけるビッカース硬さ
が９００ＨＶ以上の硬い焼入層が形成される。また、表
面焼入れにおいては、表層部においては高硬度となる
が、焼入れ深度が深くなりすぎることはなく、この表層
部よりも内部はビッカース硬さが９００ＨＶ未満であ
り、中心部においては、硬度を抑えて必要な靱性を得る
ことができる。この表面焼入は、例えば下記表２に示す
条件で焼入れすることができる。 【００１２】以下、本発明に係る圧延ロールの数値限定
理由について説明する。 【００１３】Ｃ：１．０乃至１．２質量％ Ｃの含有量が１．０質量％未満であると、Ｃ固溶量が不
足又は析出炭化物が不足し、表面焼入れ時に硬さが不足
し、本発明の目的を達成することができない。一方、Ｃ
の含有量が１．２質量％を超えると、残留オーステナイ
トが多くなり、且つ安定して硬さが低くなってしまう。
更に、機械的性質、特に靱性が著しく低下する。従っ
て、Ｃの含有量は１．０乃至１．２質量％とする。 【００１４】Ｓｉ：０．３乃至０．５質量％ Ｓｉは、主として母材に固溶し、焼戻し抵抗を高める作
用を有する。また、脱酸剤として使用されるため、不可
避的に存在するものである。しかし、Ｓｉの含有量が
０．３質量％未満であると、上記の作用が得られず、一
方、Ｓｉの含有量が０．５質量％を超えると、徐々に固
液共存相内の溶鋼の浮力が大きくなり、特に中心部又は
内部に偏析を生じてしまう。従って、Ｓｉの含有量は、
０．３乃至０．５質量％とする。 【００１５】Ｍｎ：０．４乃至０．６質量％ ＭｎはＳｉと同様に脱酸剤として作用すると共に、焼入
れ性の向上に顕著な硬化を有する。しかし、Ｍｎの含有
量が０．４質量％未満であると、上記の効果が得られ
ず、一方、Ｍｎの含有量が０．６質量％を超えると耐ク
ラック性を悪化させる。従って、Ｍｎの含有量は、０．
４乃至０．６質量％とする。 【００１６】Ｃｒ：２．５乃至４．０質量％ Ｃｒは、炭化物形成元素であり、高周波焼入れ等、オー
ステナイト領域まで加熱すると固溶しやすい。また、炭
化物は耐摩耗性を向上する効果を有する。しかし、Ｃｒ
の含有量が２．５質量％未満であると、ロール材として
必要な耐摩耗性を得るための十分な量の炭化物が得られ
ず、一方、Ｃｒの含有量が４．０質量％を超えると、耐
クラック性が劣化する。従って、Ｃｒの含有量は、２．
５乃至４．０質量％とする。 【００１７】Ｍｏ：０．３乃至０．５質量％ Ｍｏは、Ｃｒと同様に、強力な炭化物形成元素であり、
硬さ、耐摩耗性及び耐凹み性を向上する効果を有する。
しかし、Ｍｏの含有量が０．３質量％未満であると、ロ
ール材として必要な硬さ、耐摩耗性及び耐凹み性が得ら
れず、一方、Ｍｏの含有量が０．５質量％を超えると、
熱扱いが困難になる。従って、Ｍｏの含有量は、０．３
乃至０．５質量％とする。 【００１８】Ｖ：０．３質量％以下 Ｖは結晶粒を微細化すると共に、ＶＣ炭化物を形成し、
耐摩耗性及び耐凹み性を向上する効果を有する。しか
し、Ｖの添加量を多くすると、製造原価が高くなる。従
って、Ｖの添加量は０．３質量％以下とすることが適当
である。 【００１９】ロール表面から中心部へ向けて４乃至８ｍ
ｍの深さまでの表層部におけるビッカース硬さが９００
ＨＶ以上、この表層部よりも内部はビッカース硬さが９
００ＨＶ未満 表面からの中心部へ向かう深さ（以下、深度ともいう）
が４〜８ｍｍの表層部におけるビッカース硬さが９００
ＨＶ以上であると、耐凹み性が優れ、異物の浸入等によ
り、使用中にロールの表面が変形することを防止でき
る。また、耐摩耗性が優れ、使用中の摩耗を低減し、再
研磨の周期が長くなり、圧延能率を向上することができ
る。しかし、表面からの深度が８ｍｍを超える部位にお
けるビッカース硬さが９００ＨＶ以上であると、内部の
靱性が劣化する。また、ビッカース硬さが９００ＨＶ以
上である表層部の深度が４ｍｍより浅いと、ロール材と
して必要な耐摩耗性及び耐凹み性が得られない。従っ
て、ロール表面から中心部へ向けて４乃至８ｍｍの深さ
までの表層部におけるビッカース硬さを９００ＨＶ以上
とし、この表層部よりも内部はビッカース硬さを９００
ＨＶ未満とする。 【００２０】 【実施例】以下、本発明の圧延ロールを実際に製造した
実施例と、本発明範囲から外れる従来例とを比較して、
本発明の効果について説明する。 【００２１】本発明の実施例１〜３及び上述の従来例１
及び従来例２の化学組成を有するロールを冷間圧延ロー
ルとして製造した。先ず、下記表１に示す化学組成を有
するインゴットを鋳造し、熱間鍛造、球状化焼き鈍し、
及び荒削りを行った。その後、本体の焼入焼戻を施し、
下記表２に示す条件で表面焼入を実施した。なお、下記
表１のＮｉの欄に示す斜線は、Ｎｉを不可避的不純物と
して含有していることを示す。 【００２２】得られたロールの表面から中心部へ向けて
２３ｍｍまでの深さまでビッカース硬さを測定した。こ
の結果を下記表３及び図１に示す。 【００２３】また、ロールの表面から中心部へ向けて３
０乃至５０ｍｍの深さの部位に対してシャルピー衝撃試
験を行った。その結果を図２に示す。このシャルピー衝
撃試験で測定したシャルピー衝撃値の値から各ロール内
部の靱性を評価した。靱性の評価は、衝撃値が５０Ｊ／
ｃｍ２以上であるものを○とし、衝撃値が２０Ｊ／ｃｍ
２を超え５０Ｊ／ｃｍ２未満であるものを△とし、衝撃
値が２０Ｊ／ｃｍ２以下であるものを×とした。 【００２４】更に、耐摩耗性を評価するため、大越式摩
耗試験を行った。この結果を図３に示す。試験条件は、
相手材をＳＵＪ２（ロックウエル硬さ：ＨＲＣ４５（約
４５０ＨＶ））とし、荷重を６．３ｋｇ、摩耗距離を４
００ｍとした。耐摩耗性の評価は、各摩擦速度におい
て、比摩耗量が小さいものから、○、△、×とした。 【００２５】更に、得られたロールの作製に要するコス
ト、ロールの最高硬さ、ロールの焼入深度、ロールの靱
性、及び上記耐摩耗性の評価を下記表４に示す。ロール
のコストは、Ｖ及びＮｉの含有量で評価し、Ｖ含有量が
０．３０質量％以下、且つＮｉが添加されていないもの
を○とし、Ｖ含有量が０．３０質量％を超えるか、又は
Ｎｉが添加されているものを×とした。ロールの最高硬
さは、測定した硬さの最高硬さが９４０ＨＶ以上のもの
を○、９４０ＨＶ未満のものを△とした。ロールの焼入
深度は、ロール表面から４乃至８ｍｍまでの表層部にお
ける硬さが９００ＨＶ以上のものを○とし、ロール表面
から４乃至８ｍｍまでの表層部における硬さが９００Ｈ
Ｖ未満のものを×とした。 【００２６】 【表１】 【００２７】 【表２】 【００２８】 【表３】【００２９】 【表４】 【００３０】表３に示すように、実施例１及び実施例２
は、ロール表面から中心部へ向けて５ｍｍの深さまでの
表層部におけるビッカース硬さが９００ＨＶ以上であっ
た。実施例３は、ロール表面から中心部へ向けて約７ｍ
ｍの深さまでの表層部におけるビッカース硬さが９００
ＨＶ以上であった。従来例１は、ロール表面から中心部
へ向けて２ｍｍの深さまでの表層部におけるビッカース
硬さが９００ＨＶ以上であるが、４ｍｍの位置ではビッ
カース硬さが８８０ＨＶであった。従来例２は、ロール
表面から中心部へ向けて８ｍｍの深さを超えて、１５ｍ
ｍの位置までビッカース硬さが９００ＨＶ以上であっ
た。 【００３１】図１は、縦軸にビッカース硬度（ＨＶ）を
とり、横軸にロール表面からの深さ（ｍｍ）をとって、
実施例１及び従来例１及び２の圧延ロールの硬度分布を
示すグラフ図である。図１に示すように、実施例１は、
表面から中心部へ向けて４乃至８ｍｍの深さまでの表層
部における硬さが従来例１に比して高くなっている。 【００３２】また、図２は、縦軸にシャルピー衝撃値
（Ｊ／ｃｍ２）をとって、ロール表面から中心部へ向け
て３０乃至５０ｍｍの部位における実施例１及び従来例
１、２の靱性を示すグラフ図である。従来例１は、表４
及び図１に示すように、実施例１よりも表面から中心部
へ向かう深さが深い部位（内部）においても、硬度が高
くなっているが、図２に示すように、表面から中心部へ
向けて３０乃至５０ｍｍの部位におけるシャルピー衝撃
値の値は、実施例１においては、５５Ｊ／ｃｍ２程度で
あるのに対し、従来例２においては、１５Ｊ／ｃｍ２程
度であり、実施例１のロール中心部付近の靱性は、従来
例２よりも、遙かに優れていることが分かる。なお、シ
ャルピー衝撃値を測定した部位におけるビッカース硬度
は、実施例１が３３０ＨＶ、従来例２が８６５ＨＶ、従
来例１が３５０ＨＶであった。 【００３３】更に、図３は、縦軸に比摩耗量（１．０２
×１０−１１ｍ３／Ｎ・ｍ）にとり、横軸に摩擦速度
（ｍ／秒）をとって、実施例１及び従来例１、２の耐摩
耗性を示すグラフ図である。図３に示すように、実施例
１は、引掻き摩耗領域において、摩耗速度に拘わらず、
従来例１及び２に比較して、比摩耗量が少なく、耐摩耗
性が優れていることが分かる。 【００３４】実施例１と従来例１とを比較すると、最高
硬さに差が生じ、ロール表面近傍の靱性には差異がなか
った。実施例１は、従来例１に対して、炭化物形成元素
のＭｏを適量添加し、高周波焼入後の耐摩耗性を向上さ
せている。また、従来例１は、Ｖを多量に添加している
ため、コスト面で不利になる。 【００３５】また、実施例１と従来例２とを比較する
と、最高硬さには差異が見られないものの、実施例１の
表面近傍における靱性が従来例２よりも優れていた。実
施例１は、従来例２に対して、Ｖを添加しＶＣ炭化物を
形成して耐摩耗性を向上させている。これに対して、従
来例２は、Ｖを添加せず、代わりにＮｉを添加し、素材
の焼入性を確保している。このため、表面からの焼入深
に差が生じ、表面での最高硬さに差は認められないもの
の、表面近傍の靱性に差が生じたものである。 【００３６】 【発明の効果】以上詳述したように、本発明において
は、化学成分を適切に規定したため、低コストで得ら
れ、且つ、ロールの中心部の硬度を抑えると共に、ロー
ル表面から中心部へ向けて４乃至８ｍｍの深さまでの表
層部におけるビッカース硬さを９００ＨＶ以上とし、こ
の表層部よりも内部はビッカース硬さで９００ＨＶ未満
とするため、中心部は靱性が優れ、表層部は、耐摩耗性
及び耐凹み性が優れた圧延ロールを得ることができ、こ
れにより、圧延ロールの使用寿命を長くすることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】縦軸にビッカース硬度（ＨＶ）をとり、横軸に
ロール表面からの深さ（ｍｍ）をとって、実施例１及び
従来例１及び２の圧延ロールの硬度分布を示すグラフ図
である。 【図２】縦軸にシャルピー衝撃値（Ｊ／ｃｍ２）をとっ
て、ロール表面から中心部へ向けて３０乃至５０ｍｍの
部位における実施例１及び従来例１、２の靱性を示すグ
ラフ図である。 【図３】縦軸に比摩耗量（１．０２×１０−１１ｍ３／
Ｎ・ｍ）にとり、横軸に摩耗速度（ｍ／秒）をとって、
実施例１及び従来例１、２の耐摩耗性を示すグラフ図で
ある。
ロール表面からの深さ（ｍｍ）をとって、実施例１及び
従来例１及び２の圧延ロールの硬度分布を示すグラフ図
である。 【図２】縦軸にシャルピー衝撃値（Ｊ／ｃｍ２）をとっ
て、ロール表面から中心部へ向けて３０乃至５０ｍｍの
部位における実施例１及び従来例１、２の靱性を示すグ
ラフ図である。 【図３】縦軸に比摩耗量（１．０２×１０−１１ｍ３／
Ｎ・ｍ）にとり、横軸に摩耗速度（ｍ／秒）をとって、
実施例１及び従来例１、２の耐摩耗性を示すグラフ図で
ある。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】 【提出日】平成１３年６月２０日（２００１．６．２
０） 【手続補正１】 【補正対象書類名】明細書 【補正対象項目名】００２１ 【補正方法】変更 【補正内容】 【００２１】本発明の実施例１〜３及び上述の従来例１
及び従来例２の化学組成を有するロールを冷間圧延ロー
ルとして製造した。先ず、下記表１に示す化学組成を有
するインゴットを鋳造し、熱間鍛造、球状化焼き鈍し、
及び荒削りを行った。その後、本体の焼入焼戻を施し、
下記表２に示す条件で表面焼入を実施した。なお、下記
表１のＮｉの欄に示す斜線は、不可避的不純物レベルで
あることを示す。 【手続補正２】 【補正対象書類名】明細書 【補正対象項目名】００２５ 【補正方法】変更 【補正内容】 【００２５】更に、得られたロールの作製に要するコス
ト、ロールの最高硬さ、ロールの焼入深度、ロールの靱
性、及び上記耐摩耗性の評価を下記表４に示す。ロール
のコストは、Ｖ及びＮｉの添加量で評価し、Ｖ添加量が
０．３０質量％以下、且つＮｉが添加されていないもの
を○とし、Ｖ添加量が０．３０質量％を超えるか、又は
Ｎｉが添加されているものを×とした。ロールの最高硬
さは、測定した硬さの最高硬さが９４０ＨＶ以上のもの
を○、９４０ＨＶ未満のものを△とした。ロールの焼入
深度は、ロール表面から４乃至８ｍｍまでの表層部にお
ける硬さが９００ＨＶ以上のものを○とし、ロール表面
から４乃至８ｍｍまでの表層部における硬さが９００Ｈ
Ｖ未満のものを×とした。 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】 【提出日】平成１３年７月１７日（２００１．７．１
７） 【手続補正１】 【補正対象書類名】明細書 【補正対象項目名】００２５ 【補正方法】変更 【補正内容】 【００２５】更に、得られたロールの作製に要するコス
ト、ロールの最高硬さ、ロールの焼入深度、ロールの靱
性、及び上記耐摩耗性の評価を下記表４に示す。ロール
のコストは、Ｖ及びＮｉの添加量で評価し、Ｖ添加量が
０．３０質量％以下、且つＮｉが添加されていないもの
を○とし、Ｖ添加量が０．３０質量％を超えるか、又は
Ｎｉが添加されているものを×とした。ロールの最高硬
さは、測定した硬さの最高硬さが９４０ＨＶ以上のもの
を○、９４０ＨＶ未満のものを△とした。ロールの焼入
深度は、ロール表面から４乃至８ｍｍまでの表層部にお
ける硬さが９００ＨＶ以上、かつ表層部よりも内部にお
ける硬さが９００ＨＶ未満のものを○とし、ロール表面
から４乃至８ｍｍまでの表層部における硬さが９００Ｈ
Ｖ未満のもの及び表層部よりも内部における硬さが９０
０ＨＶ以上のものを×とした。
【手続補正書】 【提出日】平成１３年６月２０日（２００１．６．２
０） 【手続補正１】 【補正対象書類名】明細書 【補正対象項目名】００２１ 【補正方法】変更 【補正内容】 【００２１】本発明の実施例１〜３及び上述の従来例１
及び従来例２の化学組成を有するロールを冷間圧延ロー
ルとして製造した。先ず、下記表１に示す化学組成を有
するインゴットを鋳造し、熱間鍛造、球状化焼き鈍し、
及び荒削りを行った。その後、本体の焼入焼戻を施し、
下記表２に示す条件で表面焼入を実施した。なお、下記
表１のＮｉの欄に示す斜線は、不可避的不純物レベルで
あることを示す。 【手続補正２】 【補正対象書類名】明細書 【補正対象項目名】００２５ 【補正方法】変更 【補正内容】 【００２５】更に、得られたロールの作製に要するコス
ト、ロールの最高硬さ、ロールの焼入深度、ロールの靱
性、及び上記耐摩耗性の評価を下記表４に示す。ロール
のコストは、Ｖ及びＮｉの添加量で評価し、Ｖ添加量が
０．３０質量％以下、且つＮｉが添加されていないもの
を○とし、Ｖ添加量が０．３０質量％を超えるか、又は
Ｎｉが添加されているものを×とした。ロールの最高硬
さは、測定した硬さの最高硬さが９４０ＨＶ以上のもの
を○、９４０ＨＶ未満のものを△とした。ロールの焼入
深度は、ロール表面から４乃至８ｍｍまでの表層部にお
ける硬さが９００ＨＶ以上のものを○とし、ロール表面
から４乃至８ｍｍまでの表層部における硬さが９００Ｈ
Ｖ未満のものを×とした。 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】 【提出日】平成１３年７月１７日（２００１．７．１
７） 【手続補正１】 【補正対象書類名】明細書 【補正対象項目名】００２５ 【補正方法】変更 【補正内容】 【００２５】更に、得られたロールの作製に要するコス
ト、ロールの最高硬さ、ロールの焼入深度、ロールの靱
性、及び上記耐摩耗性の評価を下記表４に示す。ロール
のコストは、Ｖ及びＮｉの添加量で評価し、Ｖ添加量が
０．３０質量％以下、且つＮｉが添加されていないもの
を○とし、Ｖ添加量が０．３０質量％を超えるか、又は
Ｎｉが添加されているものを×とした。ロールの最高硬
さは、測定した硬さの最高硬さが９４０ＨＶ以上のもの
を○、９４０ＨＶ未満のものを△とした。ロールの焼入
深度は、ロール表面から４乃至８ｍｍまでの表層部にお
ける硬さが９００ＨＶ以上、かつ表層部よりも内部にお
ける硬さが９００ＨＶ未満のものを○とし、ロール表面
から４乃至８ｍｍまでの表層部における硬さが９００Ｈ
Ｖ未満のもの及び表層部よりも内部における硬さが９０
０ＨＶ以上のものを×とした。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 Ｃ：０．８乃至１．２質量％、Ｓｉ：
０．３乃至０．５質量％、Ｍｎ：０．４乃至０．６質量
％、Ｃｒ：２．５乃至４．０質量％、Ｍｏ：０．３乃至
０．５質量％及びＶ：０．３質量％以下を含有し、残部
がＦｅ及び不可避的不純物からなる合金から成形され、
表面から中心部へ向けて４乃至８ｍｍの深さまでの表層
部におけるビッカース硬さが９００ＨＶ以上であり、こ
の表層部よりも内部はビッカース硬さが９００ＨＶ未満
であることを特徴とする圧延ロール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001185146A JP2003001307A (ja) | 2001-06-19 | 2001-06-19 | 圧延ロール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001185146A JP2003001307A (ja) | 2001-06-19 | 2001-06-19 | 圧延ロール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003001307A true JP2003001307A (ja) | 2003-01-07 |
Family
ID=19024779
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001185146A Pending JP2003001307A (ja) | 2001-06-19 | 2001-06-19 | 圧延ロール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003001307A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007517675A (ja) * | 2003-12-23 | 2007-07-05 | ダイヤモンド イノベーションズ、インク． | ロール研削用研削砥石およびロール研削方法 |
| CN103060674A (zh) * | 2011-10-20 | 2013-04-24 | 上海田岛工具有限公司 | 高韧性、高弹性卷尺弹簧材料 |
| CN108034899A (zh) * | 2017-12-12 | 2018-05-15 | 中钢集团邢台机械轧辊有限公司 | 一种高速宽幅铝箔工作辊 |
| CN108220775A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-06-29 | 中钢集团邢台机械轧辊有限公司 | 一种铜箔轧机工作辊 |
| CN111041347A (zh) * | 2019-11-20 | 2020-04-21 | 长沙金铎机械有限公司 | 连轧辊及其制备方法 |
-
2001
- 2001-06-19 JP JP2001185146A patent/JP2003001307A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007517675A (ja) * | 2003-12-23 | 2007-07-05 | ダイヤモンド イノベーションズ、インク． | ロール研削用研削砥石およびロール研削方法 |
| US8029338B2 (en) | 2003-12-23 | 2011-10-04 | Diamond Innovations, Inc. | Grinding wheel for roll grinding application and method of roll grinding thereof |
| US8070556B2 (en) | 2003-12-23 | 2011-12-06 | Diamond Innovations, Inc. | Grinding wheel for roll grinding and method of roll grinding |
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| CN108034899A (zh) * | 2017-12-12 | 2018-05-15 | 中钢集团邢台机械轧辊有限公司 | 一种高速宽幅铝箔工作辊 |
| CN108034899B (zh) * | 2017-12-12 | 2021-05-14 | 中钢集团邢台机械轧辊有限公司 | 一种高速宽幅铝箔工作辊 |
| CN108220775A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-06-29 | 中钢集团邢台机械轧辊有限公司 | 一种铜箔轧机工作辊 |
| CN111041347A (zh) * | 2019-11-20 | 2020-04-21 | 长沙金铎机械有限公司 | 连轧辊及其制备方法 |
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