JP2889802B2

JP2889802B2 - 表面粗度再生ロール

Info

Publication number: JP2889802B2
Application number: JP28329493A
Authority: JP
Inventors: 克也春日; 国男小松; 一成末宗; 修吉岡; 史朗藤井; 浩大藤
Original assignee: Mitsubishi Steel KK; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp; Mitsubishi Steel KK
Priority date: 1993-11-12
Filing date: 1993-11-12
Publication date: 1999-05-10
Anticipated expiration: 2014-05-10
Also published as: JPH07132304A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は圧延ロール表面の粗面が
摩耗によって平滑になることがなく、表面の粗度が常に
維持できるようなロール、例えば冷間圧延用のワークロ
ールに関する。

【０００２】

【従来の技術】冷間圧延用のワークロールは普通表面を
研削目で粗面にして使用されるが、ワークロールの粗度
は、圧延時の潤滑条件の摩擦係数に影響し、かつ被圧延
材の製品の、その後のプレス加工時の潤滑特性に影響す
る。従来、この粗度低下が始まると急速に低下し、つい
で粗度を回復するが、その時には山谷のピッチが粗れた
ロール表面粗度しか得られなかった。

【０００３】従来の冷間圧延用ワークロールは耐摩耗性
を生じさせるためにＣｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｖ，Ｔｉなどの合
金元素が添加され、例えば重量比でＣ０．７０〜１．２
０％、Ｓｉ０．２５〜０．６０％、Ｍｎ０．２５〜１．
２０％、Ｎｉ１．０未満％、Ｃｒ１．５〜１２．０％、
Ｍｏ０．２〜２．５％、Ｖ０．０１〜１．０％の合金組
成の材料を硬さＨＳ８０〜１００になるように熱処理さ
れ、使用に供されてきた。しかし、耐摩性を増すため
にＣｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｖ，Ｔｉなどの炭化物形成元素が多
くなると共晶炭化物が生成し、脆化する傾向にある。ま
た共晶炭化物が存在すると、研削性を害うなどの欠陥を
生じやすい。被圧延材とロール間の接触により、圧延開
始時の研削目が次第に摩耗し、粗い研削目となり、つい
でロールの凝固組織が現出し、肌荒れが大きくなり、大
きくうねった粗度となる。この時、粗度の高さは高くな
るがピッチが粗くなってしまう。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は圧延作業中
に、ロールの材料の組織中に分散して生成している高硬
度の粒子によって、ロールおよび被圧延材に摺動疵が生
じるようにし、ロールの表面粗度が再生できるような圧
延ロールを提供しようとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の構成は、特許請求の範囲に記載のとおりの表
面粗度再生ロールである。すなわち、重量基準で表わし
て、Ｃ０．７０〜１．５０％、Ｓｉ０．２５〜１．２０％、Ｍｎ０．３０〜１．５０％、Ｎｉ１．０％未満、Ｃｒ３．０〜８．０、Ｍｏ０．２〜２．５％、Ｖ０．０１〜０．１５％、Ｔｉ０．０５〜１．０％、を含有し、更にＺｒ、ＮｂおよびＴａのうちの一種以上
をそれぞれ０．０５〜１．０％含有し、更に、Ｂ０．００１〜０．０１％、Ｎ５０〜１５０ｐｐｍ、を含有し、残部Ｆｅおよび少量の不純物からなる冷間圧
延用表面粗度再生ロールである。

【０００６】上記組成を有することによって、本発明の
ロールは、硬度Ｈｖ３０００のＴｉ（ＣＮ）、硬度Ｈｖ
３２００のＺｒ（ＣＮ）、硬度Ｈｖ３２００のＮｂ（Ｃ
Ｎ）や硬度Ｈｖ３５００のＴａ（ＣＮ）等の高硬度の炭
窒化物がそのロールの組織中に分散して生じており、こ
の炭窒化物が冷間圧延時のワークロールと被圧延材の接
触並びに相対滑り（板の先進率により変わる）の際の摺
動作用により、図１に示すごとき微小破砕粉を生じ、ロ
ールの表面、並びに被圧延材の表面に摺動疵をつけ粗度
を再生しながら圧延することが可能となる。一方、この
ような硬い炭窒化物の生成によって生じるノッチ効果を
軽減するためにオーステナイト結晶粒界の靭性を向上さ
せる必要がある。そのためにオーステナイト結晶粒界へ
ＢＮが微小析出するようにしたものである。これらの炭
窒化物の微小破砕粉によるロール表面及び板表面の摺動
疵により、ロール表面の粗度を再生するもので、要求さ
れるロールの表面粗度により炭窒化物の分散量を調整す
るものである。

【０００７】以下、本発明のロールの材料の各成分の作
用について説明する。Ｃ：ロールの硬度を決定するマルテンサイト組織の形成
及び炭窒化物の形成に寄与する重要な元素である。炭窒
化物を確保し、マルテンサイトの硬さを保持するために
０．７０％を必要とするが、１．５０％を超えると残留
オーステナイトが増量するために硬度が低下する傾向を
生ずる。従ってＣは０．７０％以上１．５０％以下の範
囲に限定する。

【０００８】Ｓｉ：脱酸剤としての作用とマトリックス
中に固溶し、焼戻し抵抗をもたせることが可能となる。
したがって本性能を発揮させるため、０．２５％必要で
あり、また１．２０％を超えると脆化するので好ましく
ない。Ｍｎ：マトリックスの強度と靭性の向上に有効なもので
あり、また焼入性を向上させるのに有効なものであり、
その効果は０．３０％を超えると現出するが、その含有
量が増加するにつれ、残留オーステナイトが増え、硬度
の低下を招き、また１．５０％を超えると、かえって脆
化する傾向を生じ、さらにロール本体の焼き戻し後の靭
性に悪影響を及ぼすようになる。従ってＭｎは１．５０
％未満に限定する。

【０００９】Ｃｒ：マトリックス中に固溶し焼入性の向
上に寄与すると同時に、高硬度の炭化物を生成し、耐摩
耗性を向上する。厳密に云うと耐摩耗はマトリックス硬
さにも依存する。したがって耐摩耗性を確保するため、
下限は３．０％、また上限は共晶炭化物を生じさせない
ため８．０％を越えないことが必要である。Ｍｏ：Ｃｒと同様、焼入性の向上に寄与し、かつ耐摩耗
性や焼戻し抵抗性の向上により、耐事故性の良いロール
が得られる。ただし０．２％未満では、本特性が得られ
ず、また上限は２．５％を越えると、むしろ靭性を害
う。したがって０．２％越え、２．５％未満とする。

【００１０】Ｖ：マトリックス中に固溶し、結晶粒の微
細化に寄与する。しかしＶが多すぎると炭窒化物形成が
不安定になるので、Ｖは０．０１％以上０．１５％以下
に限定する。Ｎｉ：焼入性の向上と靭性の増大に寄与する。しかし
１．０％を超えるとＡｃ₁変態点の降下と、これに伴う
残留オーステナイトが増大し、焼入れ硬さが得がたくな
る。したがって１．０％以下に限定する。

【００１１】Ｔｉ：本元素は重要元素であり、高硬度の
炭窒化物を形成する。この炭窒化物がロールの表面粗度
再生に効果があり、後述の摩耗試験によりロールと板の
接触並びに相対滑りの際の摺動作用により硬い炭窒化物
から微小粉砕粉を生じ、ロールの表面並びに被圧延材の
表面に摺動疵をつけるのに効果がある。Ｔｉ量が０．０
５％未満では通常の製造法でも混入するが、表面粗度の
再生をするためには不均一であり、効果がない。一方
１．０％を超えるとストリンガー状に集散し、粗度再生
の上で好ましくない。また炭窒化物は高硬度の炭窒化物
であり、耐摩耗性に寄与するが、前記の特性を重視し、
０．０５％を超え１．０％未満であることが必要であ
る。

【００１２】Ｎｂ：Ｔｉと同様重要元素であり、高硬度
の炭窒化物を形成する。量的には０．０２％未満では分
散量が不十分であるが、１．０％を超えると凝集し、均
一分散し難くなる。また脆化するので好ましくない。し
たがって０．０５％〜１．０％であることが必要であ
る。Ｚｒ：本元素も高硬度の炭窒化物を形成する。量的には
０．０２％未満では分散量が不十分であるが１．０％を
超えると凝集し、均一分散し難くなる。したがって、
０．０２％〜１．０％であることが必要である。

【００１３】Ｔａ：本元素もＺｒと同様硬度の炭窒化物
を形成する。量的には０．０２％未満では分散量が不十
分であるが、１．０％を越えると凝集し、均一分散し難
くなる。したがって０．０２％〜１．０％であることが
必要である。Ｂ：ＴｉおよびＮｂ，Ｚｒ，Ｔａのうち１種または２種
以上添加することにより炭窒化物を形成する。これらは
一種の非金属介在物の生成と見られ、靭性を阻害する。
したがって、結晶粒界の強化する必要があり、ＢＮを結
晶粒に微細析出することにより靭性の低下を防止する上
で重要な元素である。その量は０．００１未満では効果
がないが、０．０１を超えるとむしろ脆化を助長するの
で好ましくない。Ｎ：窒素は鋼中に不純物として存在するが、上記Ｂの効
果を出すために、鋼中にＢＮの形態で分布させるため下
限を３０ｐｐｍ、上限を１５０ｐｐｍとした。

【００１４】本発明による冷間圧延用粗度再生ロールは
上記化学成分および組成範囲を有しているのでロール材
料中に高硬度の炭窒化物が分散した状態で生成し、それ
が図１の模式図で示したように、ロール材料の摩耗にし
たがって表面に露出し、表面から破砕されて被圧延材料
とロール表面との間に介在し、それによる自傷条痕によ
り粗度が維持されることが判った。しかし、炭窒化物が
分散して存在することによってその粒子がノッチ効果を
示し、材料の靭性が低下し、これがロールの故障の原因
になるという問題が生じた。これを解決するためにロー
ル材料のオーステナイト粒界の強化のため、その粒界に
ＢＮを析出させ、靭性の低下を防止したのである。以
下、実施例によって本発明を具体的に説明する。

【００１５】

【実施例】表１に示した組成の材料を１０ｋｇの鋼塊か
ら鍛伸し、３０ｍｍφ×Ｌに鍛伸した試料を９５０℃で
焼入し、１３０℃で焼戻した材料について試験をした。
試験は西原式の摩耗試験で実際の圧延に近い状況を加速
試験した。図１は表１の試料について試験をした結果を
示す模式図である。

【００１６】

【表１】

【００１７】その結果、Ｔｉ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔａなどの
炭窒化物が微小破砕粉を生じ、ロール試験材の条痕を生
ずることにより、粗度を再生していることがわかる。ま
た、３０万回転までの試験で、ロール試験材の表面粗度
結果を見ると、炭窒化物の含有ロールは表面粗度低下が
ないが、炭窒化物の含有しないロール試験材は、粗度の
低下が早い。その結果を図２および図３に示す。図２ａ
は表１の本発明鋼１の炭窒化物含有ロールの初期の表面
粗度を縦軸２０００倍で示したグラフであり、図２ｂは
表１の従来鋼Ａの炭窒化物を含有しないロールの初期の
表面粗度を同じく縦軸２０００倍で示したグラフであ
る。図３ａは図２ａで示した試料の３０万回転後の表面
粗度を図２ａ，ｂと同じ方法で測定した結果のグラフで
あり、図３ｂは図２ｂで示した試料について、３０万回
転後の表面の粗度を同じ方法で測定した結果のグラフで
ある。図４は表１に示した組成の試料の抗折試験をした
結果を炭窒化元素の量と破断荷重の関係で示したグラフ
である。試験方法は４×５×１００ｍｍの試験片を支点
間距離４５ｍｍで支持し、支点間の中央に圧子で荷重を
加え破断した時の荷重を破断荷重として評価した。本発
明のロールの材料は従来のロールの材料と同程度の靭性
があることがわかる。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のロールは
圧延作業中にロール表面の粗度が初期と同程度に維持さ
れると同時に、その材料の靭性が従来のロールの材料と
同程度であるので使用中事故が起ることも少ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】炭窒化物の微小破砕粉の形成過程を示す模式
図、

【図２】圧延ロール表面の初期の粗度を示すグラフ、

【図３】同じく３００，０００回圧延後の粗度を示すグ
ラフ、

【図４】抗折試験による破断荷重と炭窒化元素の関係を
示すグラフ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者末宗一成栃木県宇都宮市平出工業団地１番地三菱製鋼株式会社宇都宮製作所内 (72)発明者吉岡修東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者藤井史朗東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者大藤浩東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (56)参考文献特開昭49−7117（ＪＰ，Ａ) 特公平５−12424（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B21B 27/00 B21B 1/22 C22C 38/00 301 C22C 38/54

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】重量基準で表わして、Ｃ０．７０〜１．５０％、Ｓｉ０．２５〜１．２０％、Ｍｎ０．３０〜１．５０％、Ｎｉ１．０％未満、Ｃｒ３．０〜８．０、Ｍｏ０．２〜２．５％、Ｖ０．０１〜０．１５％、Ｔｉ０．０５〜１．０％、を含有し、更にＺｒ、ＮｂおよびＴａのうちの一種以上
をそれぞれ０．０２〜１．０％含有し、更に、Ｂ０．００１〜０．０１％、Ｎ３０〜１５０ｐｐｍ、を含有し、残部Ｆｅおよび少量の不純物からなることを特徴とする
冷間圧延用表面粗度再生ロール。