JP2689801B2 - Method for removing surface defects from hot rolling rolls - Google Patents

Method for removing surface defects from hot rolling rolls

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JP2689801B2
JP2689801B2 JP4002950A JP295092A JP2689801B2 JP 2689801 B2 JP2689801 B2 JP 2689801B2 JP 4002950 A JP4002950 A JP 4002950A JP 295092 A JP295092 A JP 295092A JP 2689801 B2 JP2689801 B2 JP 2689801B2
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scratch
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、圧延ロール、特に熱間
圧延用高硬度ロールの表面疵除去方法に関する。
The present invention relates to a rolling roll, and more particularly to surface flaws method for removing high hardness roll for hot <br/> rolling.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年の圧延ロールの耐摩耗性の向上は、
目覚ましいものがある。たとえば、特開平1-240634号、
同 2-25205号、同 2-88745号、同3-126838号、同3-1938
48号、同3-219047号公報等に開示されているような熱間
圧延用ワークロールとして使用される高炭素系ハイス
(高速度工具鋼)ロールは、含有する高硬度炭化物と高
硬度のマトリックスにより優れた耐摩耗性が期待されて
いる。
2. Description of the Related Art Recent improvements in the wear resistance of rolling rolls are
There are some amazing things. For example, JP-A 1-240634,
2-25205, 2-88745, 3-126838, 3-1938
High carbon type high speed steel (high speed tool steel) rolls used as work rolls for hot rolling as disclosed in Japanese Patent No. 48, 3-219047, etc. contain high hardness carbide and high hardness matrix. Therefore, superior wear resistance is expected.

【0003】しかし、このような高硬度ロールを研削す
る際には、その優れた耐摩耗性ゆえに研削が困難で研削
効率が著しく低下するなどの問題が生じていた。
However, when such a high hardness roll is ground, there arises a problem that it is difficult to grind due to its excellent wear resistance and the grinding efficiency is significantly lowered.

【0004】そこで、高硬度ロールの研削効率を高める
ために特殊な砥石が開発されつつある。
Therefore, a special grindstone is being developed in order to enhance the grinding efficiency of the high hardness roll.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な砥石を用いることで研削スピードを改善できるとして
も、従来の砥石研磨法では、ロール胴部に最大深さ20
μm程度のスクラッチ状の表面疵が発生するため、圧延
中にその表面疵が製品に転写されて、製品品質を著しく
低下させることとなる。このスクラッチ状の表面疵が発
生する原因は定かではないが、研削中に砥粒が砥石から
分離し砥石とロール間に挟まれて抑込み疵になると推定
される。
However, even if the grinding speed can be improved by using the above-mentioned grindstone, in the conventional grindstone grinding method, the maximum depth of the roll body is 20.
Since scratch-like surface flaws of about μm are generated, the surface flaws are transferred to the product during rolling, and the product quality is significantly deteriorated. Although the cause of occurrence of the scratch-shaped surface flaw is not clear, it is presumed that the abrasive grains are separated from the grindstone during the grinding and are sandwiched between the grindstone and the roll, resulting in a suppressed flaw.

【0006】しかも、そのスクラッチ状の表面疵が発生
すると、圧延用高硬度ロールの特徴である優れた耐摩耗
性のため、鋼材40本ないし50本圧延する間も消えず
に残存するため、歩留りを低下させる大きな原因となっ
ている。
Moreover, when the scratch-like surface flaw is generated, it remains because it has not been erased even during the rolling of 40 to 50 steel materials due to the excellent wear resistance characteristic of the high-hardness roll for rolling. Is a major cause of lowering.

【0007】したがって、本発明の目的は、圧延用高硬
度ロールの研削時に生じるスクラッチ状の表面疵を含む
表層部のみを容易に除去できる熱間圧延ロールの表面疵
除去方法を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide a surface flaw removing method for a hot rolling roll which can easily remove only a surface layer portion including a scratch-like surface flaw that occurs during grinding of a high hardness rolling roll. .

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者は上
記のようなスクラッチ状の表面疵を除去するために鋭意
検討をしたところ、以下のような事実、すなわち、 1.最大深さ20μm程度の表面疵を含む表面層のみを
ロール使用前に軟化させ、摩耗させて除去すればよいこ
と。 2.そのためには、圧延用高硬度ロールの表面疵を含む
表面層のみを超急熱急冷処理することにより、焼入れ組
織に硬度の低いオーステナイトを多量に残留させればよ
いこと。 3.さらに、そのような薄層の熱処理には、従来から専
ら高硬度化や表面の凹凸付加を目的として用いられてい
るレーザー光の照射が意外にも利用できること。 等を見出し本発明を成すに至った。
Therefore, the present inventor has made diligent studies in order to remove the scratch-like surface flaws as described above, and has found the following facts: Only the surface layer including surface flaws having a maximum depth of about 20 μm should be softened and worn before the roll is used. 2. For that purpose, it is only necessary to subject only a large amount of austenite having a low hardness to the hardened structure by subjecting only the surface layer including the surface flaw of the high-hardness roll for rolling to ultra-rapid quenching. 3. Furthermore, for the heat treatment of such a thin layer, the irradiation of laser light, which has been conventionally used exclusively for the purpose of increasing the hardness and adding unevenness to the surface, can be unexpectedly used. The present invention was accomplished by finding the above.

【0009】すなわち、本発明は、圧延ロール胴部にお
ける砥石研磨によるスクラッチ状の表面疵を含む表層部
にレーザー光を照射してオーステナイトを残留させるこ
とにより、前記表層部を表面軟化層に変成した後、その
表面軟化層を摩耗させることにより前記表面疵を除去す
ることを特徴とするものである。
That is, the present invention relates to a rolling roll body .
By irradiating a laser beam to the surface layer portion including a scratch-shaped surface flaw by polishing with a whetstone to leave austenite, after converting the surface layer portion into a surface softened layer, the surface by abrading the surface softened layer It is characterized by removing flaws.

【0010】[0010]

【作用】本発明によれば、熱間圧延用ロール胴部におけ
る砥石研磨によるスクラッチ状の表面疵を含む表層部に
レーザー光を照射して硬度の低いオーステナイトを組織
中に残留させることにより、前記表層部を表面軟化層に
変成することができる。
According to the present invention, the roll body for hot rolling has a
By irradiating the surface layer portion including scratch-shaped surface flaws by polishing with a grindstone with a laser beam to leave austenite having a low hardness in the structure, the surface layer portion can be transformed into a surface softened layer.

【0011】そして、その耐摩耗性の低下した表面軟化
層を摩耗することにより、前記表面疵を容易に除去する
ことができる。
Then, the surface defects can be easily removed by abrading the surface softening layer whose abrasion resistance is lowered.

【0012】[0012]

【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例によりさら
に具体的に説明する。一般に、高炭素系ハイスロールに
代表される圧延用高硬度ロールの表面組織は、低硬度で
組織的に不安定なオーステナイトを可能な限り低減させ
た基地組織たとえばマルテンサイト、ベーナイトやパー
ライトの焼き戻し組織となっている。つまり、ロールの
表面組織から残留オーステナイトを可能な限り低減させ
ることが圧延用高硬度ロール製造上の技術通念である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to the embodiments shown in the drawings. In general, the surface structure of a high hardness roll for rolling represented by a high carbon type high speed steel roll has a matrix structure in which austenite that is low hardness and structurally unstable is reduced as much as possible, such as martensite, bainite and pearlite tempered. It is an organization. That is, it is a common technical idea in the production of high hardness rolls for rolling to reduce the retained austenite as much as possible from the surface structure of the roll.

【0013】しかし、このような焼入れ組織を有する高
硬度ロールの表層部に、レーザー光を照射して急速加熱
急速冷却することにより、不完全焼入れの状態つまり硬
度の低いオーステナイトを組織中に残留させることが可
能である。
However, the surface layer portion of the high hardness roll having such a hardened structure is irradiated with laser light and rapidly heated and rapidly cooled, so that incompletely hardened state, that is, austenite having low hardness remains in the structure. It is possible.

【0014】そこで、本発明では、圧延用高硬度ロール
の研削時に生じたスクラッチ状の表面疵を含む表層部に
レーザー発振器により発振されたレーザー光を照射し、
最大深さ20μm程度の表面損傷層のみに硬度の低い残
留オーステナイトを多量に形成することにより、前記表
面損傷層を耐磨耗性の低い表面軟化層に変成する。そし
て、その表面軟化層を圧延初期において急速に摩耗させ
るかもしくは圧延前にインライン/オンライングライン
ダーにより研削することにより、前記スクラッチ状の表
面疵を除去するものである。なお、レーザー発振器とし
ては、軟化処理深さの観点から、CO2 ガスレーザーや
ヤグ(YAG)レーザーが好適である。レーザー照射条
件であるレーザー出力やエネルギー密度等は、表面疵の
生じている表層部の厚みを考慮して選択すればよい。ま
た、レーザー光は連続発振によりロール胴部軸方向また
は周方向のいずれの方向に平行して照射しても本発明の
効果に変わりはない。
Therefore, in the present invention, a laser beam oscillated by a laser oscillator is applied to a surface layer portion including a scratch-shaped surface flaw generated during grinding of a high hardness rolling roll.
By forming a large amount of retained austenite having a low hardness only in the surface damage layer having a maximum depth of about 20 μm, the surface damage layer is transformed into a surface softening layer having low wear resistance. Then, the surface softened layer is rapidly worn at the initial rolling stage or is ground by an in-line / on-line grinder before rolling to remove the scratch-like surface flaws. As the laser oscillator, a CO 2 gas laser or a YAG laser is preferable from the viewpoint of the softening depth. The laser output, the energy density, and the like, which are laser irradiation conditions, may be selected in consideration of the thickness of the surface layer portion where the surface flaw is generated. Further, the effect of the present invention does not change even if laser light is radiated by continuous oscillation parallel to either the axial direction of the roll body or the circumferential direction.

【0015】さらに、レーザー光照射によりロール表層
部のみを急速加熱し溶融させた後、自己冷却により急速
冷却凝固させることもできる。
Further, it is also possible to rapidly heat and melt only the surface layer of the roll by irradiating it with laser light, and then rapidly cool and solidify it by self-cooling.

【0016】なお、本発明の表面疵除去方法は、熱間の
鋼板、形鋼、線材、製管等の圧延用ロールを対象とし、
ロールプロフィール計測器と組み合わせて、インライ
ン、オフラインのロールプロフィール管理にも利用でき
る。
The surface flaw removal method of the present invention is applied to rolling rolls such as hot steel plates, shaped steels, wire rods and pipes ,
In combination with a roll profile measuring instrument, it can be used for in-line and offline roll profile management.

【0017】本発明を好適に適用できるロール材質とし
ては、高炭素系ハイス以外に高Cr鋳鉄(C:2.0 〜3.
0 %、Si:0.4 〜1.0 %、Mn:0.5 〜1.5 %、Ni:0.5
〜2.0 %、Cr:13〜20%、Mo:2.0 %以下)や高合金グ
レン鋳鉄(C:2.8 〜3.5 %、Si:0.5 〜1.2 %、Mn:
0.5 〜1.0 %、Ni:3.5 〜5.0 %、Cr:0.5 〜2.5 %、
Mo:1.0 %以下)等のように焼入れ性の良い化学成分を
有するものであれば、特に本発明の効果に変わりはな
い。
Roll materials to which the present invention can be preferably applied include high-Cr cast iron (C: 2.0 to 3.
0%, Si: 0.4 to 1.0%, Mn: 0.5 to 1.5%, Ni: 0.5
~ 2.0%, Cr: 13-20%, Mo: 2.0% or less) and high alloy grain cast iron (C: 2.8-3.5%, Si: 0.5-1.2%, Mn:
0.5 to 1.0%, Ni: 3.5 to 5.0%, Cr: 0.5 to 2.5%,
The effect of the present invention is not particularly changed as long as it has a chemical component with good hardenability such as Mo: 1.0% or less).

【0018】(実験例1)次に、本発明の効果を実験例
により明らかにする。表1に示す化学成分を有する高炭
素系ハイスにより円板状試験片(φ100mm ×30mm)を作
成し、砥石により側面を研磨して、最大15μm程度の
スクラッチ疵を発生させた。そして、その側面をCO2
ガスレーザーにより急速加熱、急速冷却した。レーザー
照射条件は、レーザー出力450W, 照射加工速度30m/min
で連続発振し、シールドガスとしてArを30l/min 使用
した。
Experimental Example 1 Next, the effect of the present invention will be clarified by an experimental example. A disk-shaped test piece (φ100 mm × 30 mm) was prepared from a high-carbon high-speed steel having the chemical composition shown in Table 1, and the side surface was polished with a grindstone to generate scratches of about 15 μm at maximum. Then, the side surface is CO 2
It was rapidly heated and rapidly cooled by a gas laser. Laser irradiation conditions are laser output 450W, irradiation processing speed 30m / min
Continuous oscillation was carried out at 30 l / min as a shield gas.

【0019】[0019]

【表1】 [Table 1]

【0020】その結果得られた試験片は、図1および図
2に示すように、スクラッチ状の表面疵の存在する15
μm程度迄が硬度低下していることが判った。また、母
地部は熱的に何ら影響を受けていないことも確認され
た。
As shown in FIGS. 1 and 2, the test pieces obtained as a result have scratch-like surface flaws.
It was found that the hardness decreased to about μm. It was also confirmed that the base area was not thermally affected.

【0021】(実験例2)上記のようにレーザー処理し
た試験片(実施例1)とレーザー処理しなかった試験片
(比較例1)とを用いて、図3に示す転動式摩耗試験機
により熱間摩耗試験を実施した。なお、図3において、
1はロール試験片、2は相手材、3は高周波コイル、4
は冷却水、5は水切り用エアーである。
(Experimental Example 2) A rolling type abrasion tester shown in FIG. 3 is used by using a test piece (Example 1) which is laser-treated as described above and a test piece (Comparative Example 1) which is not laser-treated. The hot wear test was carried out. In addition, in FIG.
1 is a roll test piece, 2 is a mating material, 3 is a high frequency coil, 4
Is cooling water and 5 is draining air.

【0022】その結果、図4に示すように、比較例1に
おいては、スクラッチ状の表面疵がなかなか消失しなか
ったのに対し、実施例1では、表面から深さ15μm迄
が試験開始後急速に摩耗し表面疵が除去されていること
が判った。また、表面軟化層が摩耗した後は、比較例1
と同じ摩耗率になっていることも確認された。
As a result, as shown in FIG. 4, in Comparative Example 1, the scratch-like surface flaws did not disappear easily, whereas in Example 1, the depth from the surface to 15 μm was rapid after the test was started. It was found that the surface was abraded and the surface flaw was removed. Further, after the surface softening layer is worn, Comparative Example 1
It was also confirmed that the wear rate was the same.

【0023】さらに、深さ15μm摩耗後の断面金属組
織顕微鏡観察から、レーザーによる軟化処理を受けたス
クラッチ状の表面疵の存在する表面軟化層が完全に除去
されていることおよびロール表面性状もクラック等もな
く非常に良好であることが確認された。
Further, from a cross-section metallographical microscopic observation after abrasion at a depth of 15 μm, it was confirmed that the surface softening layer having scratch-like surface flaws softened by the laser was completely removed and the roll surface was also cracked. It was confirmed to be very good without any problems.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、熱間圧
延用高硬度ロールの砥石研磨によるスクラッチ状の表面
疵を有する表面損傷層のみを容易に除去でき、もって製
品品質の向上を図ることができる。
As described above, according to the present invention, the hot pressure
It is possible to easily remove only the surface-damaged layer having scratch-shaped surface flaws by polishing with a rolling high-hardness roll, and to improve product quality.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明法により得られたロールの深さ方向の硬
度分布を表すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing a hardness distribution in a depth direction of a roll obtained by the method of the present invention.

【図2】表面軟化層の金属顕微鏡写真(倍率 100倍)で
ある。
FIG. 2 is a metallurgical micrograph (magnification: 100 times) of the surface softening layer.

【図3】熱間摩擦試験の要領を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a procedure of a hot friction test.

【図4】実施例1と比較例1との摩耗率を比較したグラ
フである。
FIG. 4 is a graph comparing the wear rates of Example 1 and Comparative Example 1.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ロール試験片、2…相手材、3…高周波誘導コイ
ル、4…冷却水、5…水切り用エアー
1 ... Roll test piece, 2 ... Counterpart material, 3 ... High-frequency induction coil, 4 ... Cooling water, 5 ... Draining air

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】圧延ロール胴部における砥石研磨によるス
クラッチ状の表面疵を含む表層部にレーザー光を照射し
てオーステナイトを残留させることにより、前記表層部
を表面軟化層に変成した後、その表面軟化層を摩耗させ
ることにより前記表面疵を除去することを特徴とする
圧延ロールの表面疵除去方法。
1. A grinding roll for grinding a roll roll body .
By irradiating the surface layer portion including the clutch-shaped surface flaw with laser light to leave austenite, the surface layer portion is transformed into a surface softened layer, and then the surface flaw is removed by abrading the surface softened layer. Heat characterized by
Surface defect removal method between the rolling rolls.
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