JP2018187658A - 矯正機、矯正ロール、及び矯正ロール製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 より強度の高い矯正ロールを提供する提供する。【解決手段】 矯正ロール１２は、炭素を０．９０％以上１．５０％以下、モリブデンを０．１０％以上０．５０％以下含有する鋼材からなる鍛造リングと、鍛造リングの内側に形成されたキー溝とを有し、熱処理されて製造される。鍛造により成形されるためキー溝の硬度も高く、割損しにくい。また、モリブデンの含有量が多いこと、鍛造リング全体を加熱冷却するため、ソフトゾーンもなく、焼入れ層が深く鍛造リングの内部まで高硬度を維持できる。【選択図】図２

Description

本発明は、矯正機、矯正ロール、及び矯正ロール製造方法に関する。

例えば、特許文献１には、アーバーが鋼系材で構成されていること、外層がハイス材や高クローム鋳鉄材等の高合金鋳鉄又は高合金鋳鋼で構成され、内層が引張り強さ８０Ｋｇ／ｍｍ2 以上のクロムモリブデン鋼やニッケルクロムモリブデン鋼等の合金鋼系材で構成されて両層が溶着一体化されているスリーブを前記アーバーに焼ばめしていること、前記アーバーとスリーブの端部における境界において凹凸又はキーによって周方向に係合させていることを特徴とする熱間圧延用ワークロールが開示されている。

また、特許文献２には、キー溝(14b)が形成された内側リング(14)の外周に、耐摩耗性を有する材料を材質として形成された外側リング(16)が取外し可能に嵌合固定されていることを特徴とするキー溝付き複合リングロールが開示されている。

特開平８−１４１６０８ 特開平１０−２４３０４

より強度の高い矯正ロールを提供することを目的とする。

本発明に係る矯正機は、板状又は棒状の鋼材を搬送する搬送路と、前記搬送路の近傍に回転自在に固定され、鍛造鋼により構成された矯正ロールと、前記矯正ロールを回転させる回転手段とを有する。

好適には、前記矯正ロールは、内側にキー溝が形成された鍛造リングであり、前記回転手段は、前記キー溝に係合して、前記矯正ロールを回転させる。

好適には、前記矯正ロールは、炭素を０．９０％以上１．５０％以下、モリブデンを０．１０％以上０．５０％以下含有する鋼材で構成され、熱処理されてなる。

本発明に係る矯正ロールは、鍛造リングと、前記鍛造リングの内側に設けられた凹部とを有する。

本発明に係る矯正ロール製造方法は、鍛造により金属リングを成形する鍛造ステップと、成形された鍛造リングの内側に、矯正ロールのキー溝を形成するステップと、キー溝が形成された鍛造リングに熱処理を施すステップとを有する。

好適には、前記金属リングは、炭素を０．９０％以上１．５０％以下、モリブデンを０．１０％以上０．５０％以下含有する鋼材である。

より強度の高い矯正ロールを提供することができる。

矯正機１の構成を例示する図である。 矯正ロール１２を例示する図である。 矯正ロール１２の製造方法（Ｓ１０）を説明するフローチャートである。

本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
図１は、矯正機１の構成を例示する図である。
図１に例示するように矯正機１は、板状又は棒状の鋼材を搬送する搬送路１０と、搬送路１０の近傍に回転自在に固定され、鍛造鋼により構成された矯正ロール１２と、矯正ロール１２を回転させる回転手段１４とを有する。
搬送路１０は、板状又は棒状の鋼材を矯正ロール１２へと送る搬送機構である。
矯正ロール１２は、搬送路１０により送られてきた鋼材の曲がりを矯正するロールである。具体的には、矯正ロール１２は、鋼材を異なる複数の位置において挟むように上下に配置され、回転手段１４により回転する。搬送路１０により運ばれてきた鋼材は、引込みロールが回転することにより引き込まれて上下に配置された矯正ロール１２の間へ入り、上下の矯正ロール１２間を通過する時に引張応力により、曲りが矯正される。
回転手段１４は、矯正ロール１２を回転する。具体的には、回転手段１４は、キー１６０を有する軸１６を回転させる。キー１６０は、矯正ロール１２内のキー溝１２２（後述）に係合し、軸１６の回転に伴い、矯正ロール１２は回転する。

図２は、矯正ロール１２を例示する図である。
図２に例示するように、矯正ロール１２は、鍛造リング１２０と、リング内側にキー溝１２２とを有する。鍛造リング１２０は、鍛造によりリング形状に成形されたものである。鍛造鋼は、圧力を加えられることにより、金属内部の空隙が潰され、結晶の微細化、結晶の方向が整うため、強度が高い。したがって、鍛造により形成されたリングは鋳造により形成されたリングよりも硬い。そのため、強度が弱いとされるキー溝からの割損を防ぐことが可能であり、さらに、薄肉形状の製品でも割損しづらくなる。また、鋳造のように金型を必要としないため、サイズ及び各種形状に対応可能である。例えば、直径最大４１００ｍｍの鍛造リングが製造可能である。

図２（ａ）は、矯正ロール１２のＸ−Ｘ断面図であり、（ｂ）は、矯正ロール１２のＹ−Ｙ断面図である。鍛造リング１２０は、外径約３００〜１６００ｍｍ、内径約４００ｍｍであり、キー溝１２２は、内円から外円に対して形成された凹部をいう。キー溝１２２は、軸方向の長さＬが約２０〜４００ｍｍ、幅Ｗが約５０ｍｍ、及び高さＨが約３０ｍｍである。また矯正ロール１２は、炭素を０．９０％以上１．５０％以下、モリブデンを０．１０％以上０．５０％以下、及びクロムを０．９０％以上１８．０％以下含有する鋼材で構成される。また、矯正ロール１２は、熱処理されてなる。このような化学成分で特定の熱処理を施された矯正ロール１２は、Ｈｓ５０〜８５となり、高硬度である。本例ではキー溝１２２は、１箇所形成されているが複数個所にキー溝を形成してもよい。

次に、熱処理について説明する。
キー溝１２２が形成された鍛造リング１２０は、熱処理を行う。
具体的には、鍛造リング１２０は、焼入れ処理が施され、本焼入れ処理では、８００℃以上の温度で３０分／インチ以上、鍛造リング１２０を加熱保持し、その後急冷することでマルテンサイト組織を得る。この焼入れ工程により、材料を硬くし、耐摩耗性・引張強さを向上させる。そして、焼戻し工程において、２００℃以上の温度で６０分／インチ以上、鍛造リングを加熱保持することで、疲労強度を向上させる。
焼入れ方法には、コイルを使用した高周波焼入れがあるが、焼入れの終了部に、焼入れの開始部が重ならないように処理を施すため、開始部と終了部との間にソフトゾーンが発生する。しかし、本発明においては、鍛造リング全体を加熱及び冷却をするため、ソフトゾーンが発生しない。また、専用のコイルジャケットも不要であるため、低コスト及び短納期が実現できる。

矯正ロール１２は、モリブデンの含有量が高いため、焼きの入る深さ（焼入性）を増加させ、高温における結晶粒の粗大化を防ぎ、高温引張り強さも上昇させ、製品の表面だけでなく、内部までも硬くすることが可能である。

図３は矯正ロール１２の製造方法を説明するフローチャートである。
図３に例示するように、ステップ１００（Ｓ１００）において、鍛造プレスなどにより予備成形されたドーナツ状の製品を、回転するロール間で半径方向の厚みを圧下することによりその断面を減少させながら、リング外径を大きくする。

ステップ１０５（Ｓ１０５）において、Ｓ１００で成形した鍛造リング１２０の内側にキー溝１２２を形成する。
ステップ１１０（Ｓ１１０）において、キー溝１２２が形成された鍛造リング１２０に焼入れを施す。鍛造リング全体を炉に入れ、８００℃以上の温度で３０分／インチ以上の時間鍛造リング１２０を加熱し、焼入れを実施する。
ステップ１１５（Ｓ１１５）において、鍛造リング１２０に焼戻しを実施する。
焼入れと同様に鍛造リング１２０を炉に入れ、２００℃以上の温度で６０分／インチ以上の時間鍛造リング１２０を加熱する。

以上説明したように、矯正ロール１２は、鍛造により形成されるため、強度が高く、キー溝１２２部分においてもその強度が高いため、鋳造により形成されたものよりも割損しにくい。そして、炭素を０．９０％以上１．５０％以下、モリブデンを０．１０％以上０．５０％以下という含有量で熱処理することにより、焼入れの深さを増大させ、さらに硬度を増すことができる。

［変形例１］
上記実施形態では、炉に入れて鍛造リング１２０全体に焼入れをすることによりソフトゾーンレスを実現したが、鍛造リング１２０専用のコイルによる高周波焼入れを行い、ソフトゾーンレスを実現してもよい。専用コイルの製造が必要となるが、再使用が可能であるため、一度製造してしまえば、次回以降は安価に提供できる。この高周波焼入れにおいて、硬度Ｈｓは、６５〜８５となる。

１…矯正機
１０…搬送路
１２…矯正ロール
１４…回転手段
１６…軸
１２０…鍛造リング
１２２…キー溝
１６０…キー

Claims (6)

1. 板状又は棒状の鋼材を搬送する搬送路と、
   前記搬送路の近傍に回転自在に固定され、鍛造鋼により構成された矯正ロールと、
   前記矯正ロールを回転させる回転手段と
   を有する矯正機。
2. 前記矯正ロールは、内側にキー溝が形成された鍛造リングであり、
   前記回転手段は、前記キー溝に係合して、前記矯正ロールを回転させる
   請求項１に記載の矯正機。
3. 前記矯正ロールは、炭素を０．９０％以上１．５０％以下、モリブデンを０．１０％以上０．５０％以下含有する鋼材で構成され、熱処理されてなる
   請求項１に記載の矯正機。
4. 鍛造リングと、
   前記鍛造リングの内側に設けられた凹部と
   を有する矯正ロール。
5. 鍛造により金属リングを成形する鍛造ステップと、
   成形された鍛造リングの内側に、矯正ロールのキー溝を形成するステップと、
   キー溝が形成された鍛造リングに熱処理を施すステップと
   を有する矯正ロール製造方法。
6. 前記金属リングは、炭素を０．９０％以上１．５０％以下、モリブデンを０．１０％以上０．５０％以下含有する鋼材である
   請求項５に記載の矯正ロール製造方法。

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