JP2822110B2 - H型鋼の熱間圧延用一体型水平ロール - Google Patents

H型鋼の熱間圧延用一体型水平ロール

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、H型鋼等の熱間圧延に
使用される耐コーナ欠け性および耐摩耗性にすぐれた一
体型構造の水平ロールに関する。
【0002】
【従来の技術】図4は、H型鋼材の熱間圧延を示してい
る。10,10は、圧延材wのウエブaを挟んで上下に
対向配置された水平ロールであり、その両側に圧延材w
のフランジbを圧下する竪ロール20,20が配置され
ている。水平ロール10,10の胴部は、圧延材wのフ
ランジb,bの間隔に対応した胴長を有している。圧延
材wは、そのウエブaが上下の水平ロール10,10に
よる圧下をうけると共に、左右のフランジb,bは水平
ロール10,10の端面と竪ロール20,20との間で
圧下をうけて圧延される。上記水平ロール10として従
来よりニツケルグレン鋳鉄ロール(C:3.1〜3.5
%,Si:0.5〜1.5%,Mn:0.2〜1%,N
i:3.5〜4.5%,Cr:1〜2%,Mo:0.2
〜0.7%,Fe:Bal)、またはアダマイト鋳鉄ロ
ール(C:1.7〜2.2%,Si:0.5〜0.9
%,Mn:0.7〜1.1%,Ni:1.5〜2%,C
r:0.8〜1.2%,Mo:0.6〜1.0%,F
e:Bal)等が使用されてきた。ニツケルグレン鋳鉄
ロールは硬度が高く(Hs:約75)、耐摩耗性にすぐ
れ、他方アダマイト鋳鉄ロールは良好な延靱性(シヤル
ピー衝撃値(無ノツチ):約1.3kgf・m/c
2 )を有している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】H型鋼材の熱間圧延操
業において、水平ロール10,10のロール胴部は、圧
延材wの接触による熱負荷をうけると共に、周面両端の
稜部(コーナアール部)にウエブaとフランジbの圧延
荷重が重畳作用するため、そのコーナアール部に、しば
しばクラツクおよびその進展による欠損を生じ易く、他
方胴部端面はフランジbが押圧摺接することによる摩耗
減肉を生じ易い。ロール胴部に、コーナアール部の欠損
や、側面の摩耗減肉によりロール形状が損なわれると、
熱間圧延操業の円滑な遂行の妨げとなり、得られる圧延
製品の形状不良の原因ともなる。従つて、そのロール胴
部は、高延靱性を有しコーナアール部の欠け等に対する
抵抗性(耐コーナ欠け性)にすぐれていると共に、硬度
が高く、摩耗に対する抵抗性にすぐれたものであること
が要求される。
【0004】しかるに、耐摩耗性と延靱性とは一般に相
反的な材料特性であり、高耐摩耗性と高延靱性とを同時
に充足させることは困難である。従来より使用されてき
たアダマイト鋳鉄ロールは、良好な延靱性を有してはい
るが、軟質(Hs:約60)であるため、胴部端面に圧
延材wのフランジbの摺接摩擦が強く加わるような使用
条件では、その端面の摩耗減肉が進行し易く、また摩擦
による焼付きを生じ易い。他方ニツケルグレン鋳鉄ロー
ルは、耐摩耗性・耐焼付性にすぐれているものゝ、延靱
性に乏しい(シヤルピー衝撃値(無ノツチ):約0.2
7kgf・m/cm2 )ため、例えば強圧下が行なわれ
る場合や、冷却不備が生じた場合、コーナアール部に欠
損を生じ易いという難点がある。そこで本発明は、コー
ナアール部のクラツク・欠損を抑制防止し得る高延靱性
と、端面の摩耗損傷を抑制防止し得る高耐摩耗性とを備
えたH型鋼熱間圧延用水平ロールを提供するものであ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段および作用】本発明は、圧
延されるH型鋼のフランジ間隔に対応する胴長さを有す
るH型鋼熱間圧延用一体型水平ロールにおいて、ロール
胴部が、中空筒状基材12に、熱間静水等方加圧焼結体
として積層形成され、基材との界面が拡散接合されてい
る、高速度鋼系焼結合金層13(13a,13b)から
なるロール周面、および圧延材フランジの受け面となる
ロール端面を有する複合積層体であるロール胴部を有す
ることを特徴としている。なお、H型鋼の熱間圧延に使
用される水平ロールには、圧延材の左右のフランジ間隔
(ウエブ幅)の広狭に応じてロール胴長を拡縮調節し得
る左右一対のロール分体からなる幅可変型構造のものも
有るが、本発明の水平ロールは、これと異なって一定の
胴長を有する一体型ロールである。
【0006】以下、本発明の水平ロールについて、実施
例を示す図面を参照して説明する。図1において、12
は軸心にロールシヤフト孔11を有する胴部基材、13
は基材12の外周に積層形成された高速度鋼系焼結合金
層である。基材12と高速度鋼系焼結合金層13は同心
円状積層構造を有している。
【0007】基材12に積層形成される高速度鋼系焼結
合金層13の材種は、JIS G4403に規定された
ものを任意に使用できるが、それに限定されるものでは
ない。本発明に適用される高速度鋼系合金の化学組成は
鋳造合金の場合のような制約、例えば鋳造性を損なわな
いための添加元素の選択や組合せについての制限をうけ
ないので、成分設計の自由度が高く、例えば、C:1.
5〜3.5%,Si:0.3〜3.5%,Mn:0.2
〜0.6%,Cr:3〜8%,Ni:3%以下,Mo:
3〜9%,W:5〜14%,Co:14%以下,Fe:
Bal,所望によりFeの一部がV,Ti,Nbから選
択される1種ないし2種以上の元素11%以下(2種以
上の複合添加の場合は合計量)で置換された化学組成を
有するもの等を適用することもできる。
【0008】高速度鋼系合金は高強度・高硬度合金であ
り、熱間静水等方加圧焼結(HIP焼結)により高加圧
力(例えば800〜1500kgf/cm2 )の均一な
作用下に形成される高速度鋼系焼結合金は極めて高緻密
質である。そのシヤルピー衝撃値(無ノツチ)は約1k
gf・m/cm2 以上と、アダマイト鋳鉄ロール(約
1.1kgf・m/cm2 )に匹敵する高い延靱性によ
るすぐれた耐コーナ欠け性を有すると共に、その硬度
(Hs)は約80以上と、ニツケルグレン鋳鉄(Hs:
約75)よりも高度の摩耗抵抗性を備えている。また、
引張強さ約100kgf/mm2 以上,伸び約1%以上
と、強靱性にもすぐれている。
【0009】高速度鋼系焼結合金層13は、ロール胴部
の表面を圧延材wの接触による摩耗から保護すると共
に、コーナ欠けを防止する役目を有する層であるから、
必ずしも図1に示したように基材12の軸方向の全体に
亘つて一様な層厚とする必要はなく、図2に示すよう
に、圧延材wのウエブaが接触する周面表層の焼結合金
層13aと、圧延材wのフランジbが摺接する端面表層
の焼結合金層13bを基材12に積層形成した構造とし
てむろん構わない。その焼結合金層13a,13bの層
厚は例えば10〜50mmとしてよい。
【0010】本発明の水平ロールは、ロール胴部の周面
および端面が高延靱性と高耐摩耗性を備えた高速度鋼系
焼結合金で形成されているので、基材12は、高延靱性
や高耐摩耗性を必要とせず、その材種は、一般的な機械
構造用合金鋼であるCr−Mo系鋼(JIS G410
5)等であつてよく、あるいはダクタイル鋳鉄(C:
3.1〜3.7%,Si:1.2〜2.3%,Mn:
0.2〜0.8%,Ni:1.5%以下,Cr:0.5
%以下,Mo:0.1〜0.4%,Fe:Bal)等で
あつてよい。
【0011】本発明のロール胴部の外形状は、前記各図
に示したそれに限定されず、ワイドフランジ型鋼材の圧
延工程における粗圧延、中間圧延、仕上圧延等の圧下ス
ケジユールに対応し、または製品形状に応じて、例えば
図3に示すような側面にテーパを有する形状等に設計さ
れる場合もある。
【0012】本発明の水平ロールの胴部は、基材12
と、その周面表層や端面表層となる高速度鋼系焼結合金
を形成するための焼結原料である高速度鋼系合金粉末を
キヤニングし、脱気密封(例えば1×10-1Torr)
したのち、熱間静水等方加圧焼結(HIP処理)する工
程を経て製造される。HIP処理は、加圧力 約800
〜1500kgf/cm2 ,温度 約800〜1200
℃とし、その加熱・加圧下に適当時間(例えば1〜4H
r)保持することにより首尾よく達成される。その加熱
・加圧処理過程で生じる拡散接合により、基材12と焼
結合金層13(13a,13b)の積層界面は強固に接
合し、圧延ロールとして要求される強固堅牢な結合状態
が形成される。
【0013】HIP処理を完了し、キヤニング材を機械
加工により除去した後、調質のための熱処理を行う。熱
処理のヒートパターンは、その複合積層体の各部材の材
種の組合せに応じて適宜設定される。例えば、基材12
がダクタイル鋳鉄(高硬度ダクタイル鋳鉄、靱性ダクタ
イル鋳鉄)であるときは、低周波焼入れ法等を適用して
高速度鋼系焼結合金層13(13a,13b)のみ、約
1100〜1200℃から焼入れ、500〜600℃で
の二次硬化熱処理を行うこととし、他方基材12がCr
−Mo系合金鋼であるきとは、ガス焼入れ法等を適用し
て、1100〜1200℃から焼入れ、更に500〜6
00℃の二次硬化熱処理を実施することにより、基材1
2および焼結合金層13(13a,13b)の調質を達
成することができる。
【0014】
【発明の効果】本発明の水平ロールは、胴部端面の耐摩
耗性や周面コーナアール部の耐欠け性等にすぐれてお
り、H型鋼材の熱間圧延における安定な使用が可能であ
り、耐用寿命の向上、ロールメンテナンスの軽減、およ
び圧延操業の効率化等に寄与するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の水平ロールの積層複合構造の例を示す
軸方向部分断面図である。
【図2】本発明の水平ロールの積層複合構造の例を示す
軸方向部分断面図である。
【図3】本発明の水平ロールの胴部の外形状の他の例を
示す軸方向断面図である。
【図4】一体型水平ロールによるH型鋼の熱間圧延を示
す正面概要図である。
【符号の説明】
10:水平ロール,12:基材,13(13a,13
b):高速度鋼系焼結合金層,20:竪ロール,w:圧
延材,a:ウエブ,b:フランジ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 片山 善雄 兵庫県尼崎市西向島町64番地 株式会社 クボタ 尼崎工場内 (56)参考文献 特開 平3−126844(JP,A) 特開 平4−59901(JP,A) 特開 昭62−7802(JP,A) 特開 平5−245511(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B21B 27/00 - 27/05 B23K 20/00 B22F 3/14,5/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧延されるH型鋼のフランジ間隔に対応
    する胴長さを有するH型鋼熱間圧延用一体型水平ロール
    において、 ロール胴部が、中空筒状基材に、熱間静水等方加圧焼結
    体として積層形成され、基材との界面が拡散接合されて
    いる、高速度鋼系焼結合金層からなるロール周面および
    圧延材フランジの受け面となる端面を有する複合積層体
    であることを特徴とするH型鋼熱間圧延用一体型水平ロ
    ール。
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