JP3047584B2 - 冷間圧延用作業ロール - Google Patents

冷間圧延用作業ロール

Info

Publication number
JP3047584B2
JP3047584B2 JP3342714A JP34271491A JP3047584B2 JP 3047584 B2 JP3047584 B2 JP 3047584B2 JP 3342714 A JP3342714 A JP 3342714A JP 34271491 A JP34271491 A JP 34271491A JP 3047584 B2 JP3047584 B2 JP 3047584B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
outer layer
cold rolling
roll
work roll
core material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP3342714A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH05169112A (ja
Inventor
安利 加藤
修 下タ村
正己 清水
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP3342714A priority Critical patent/JP3047584B2/ja
Publication of JPH05169112A publication Critical patent/JPH05169112A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3047584B2 publication Critical patent/JP3047584B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、冷間圧延用作業ロール
の製造法に係り、特に、耐摩耗性や耐事故性,耐凹み疵
性などに優れ、ロール原単位や生産効率を大幅に向上可
能とする高性能な冷間圧延用作業ロールに関する。
【0002】
【従来の技術】従来の冷間圧延用作業ロールは、例え
ば、特公昭50−7529号公報に記載されるC:0.7〜1.
1%,Cr:1.5 〜6%,他にMo,V等を添加した
材質、或いは、特公平3−35372号公報に記載されるC:
1.1〜1.3%,Cr:5.0〜5.2% ,Mo:0.9
〜1.1%を含有する材質など、軸受鋼を基本に改良さ
れた2〜5%Cr鋼系材質による一体型鍛鋼ロールが主
流であった。
【0003】しかし、近年圧延ロールに対する耐摩耗性
や耐事故性等の向上を主体とする高性能化の要求が強く
なってきており、その対応として、例えば、特公平1−
208437号公報に記載されるC:0.9〜1.2%,Cr:
9〜12%,他にNi,Mo,Vの添加された高クロム
鋼系材質などCr,Mo,V,W等の合金元素の添加量
を増加させた高合金鋼系材質がロール材として開発され
ている。これは、硬質の共晶炭化物を晶出させ炭化物面
積率を増やすことにより耐摩耗性の向上を狙ったもので
あるが、共晶炭化物量の増加は靭性の低下を伴うため伸
び,絞りが低くなり、強烈な焼入れができなくなるなど
熱処理に制限が加わり、また巨大な炭化物の存在は焼入
れにより発生する引張り残留応力によるロールの破壊の
起点となるため、十分な熱処理が行なえず必要な硬度が
得られなくなるなどの問題が発生するため、ロール材の
高合金鋼化には限界がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】通常、冷間圧延用作業
ロールは胴部の表面硬度がHS90以上必要であり、耐
摩耗性や耐凹み疵性を考慮すればHS93以上であるこ
とが望ましい。これに対して従来の2〜5%Cr鋼系材
質は材料そのものの硬度がHS88程度しか得られない
ため、全体加熱・水焼入れや低周波誘導加熱・水焼入れ
などの強烈な焼入れを行ない硬度を上げている。特に、
最近はより深くまで硬化層が得られる低周波漸進誘導加
熱・水焼入れ法が主流となり、胴部表面に70Kg/mm
2 以上の圧縮残留応力を付与しHs93以上の硬度を得
ている。
【0005】しかし、この場合、表面の圧縮残留応力と
バランスするように内部に引張り残留応力が発生するた
め、ロール材が高合金鋼化していくに従い前述のよう
に、伸び,絞りが低下したり巨大炭化物が晶出するなど
で、発生した引張り残留応力に耐えられずロールが破壊
する可能性が強くなるという問題がおこってくる。
【0006】そこで、ロール材の高合金鋼化により冷間
圧延用作業ロールの高性能化を達成するには、耐摩耗性
などの性能を向上でき、且つ、水焼入れに十分耐えられ
る材料(材質)もしくはロール構造の開発が必要であ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、冷間圧
延用作業ロールの胴部外層部と胴部内部及び軸部を異な
る材質とし、胴部外層材には耐摩耗性などに優れた高合
金鋼を、胴部内部及び軸部となる芯材には伸び,絞りが
高く十分な靭性をもつ材料を用いた複合ロールとするこ
とにより、水焼入れにより冷間圧延用作業ロールとして
必要十分な硬度を得られ、且つ、大幅な性能向上を可能
とすることにある。
【0008】以下に本発明の要旨を説明する。
【0009】まず、複合構造とする方法は、例えば、特
公平1−241307 号公報ほかに記載される遠心鋳造複合法
や、特公平2−35628号公報に記載される鋳かけ肉盛方
法、特公昭44−4903号公報に記載される高周波加熱を利
用した連続肉盛方法などがあるが、外層材と芯材の材質
選択の自由度や境界部の接合性、外層部の品質などを考
慮した場合いずれも本発明の要旨には適さない。そこ
で、本発明では日本特許第1388628 号を基本とし日本金
属学会会報第29巻第4号(1990)などに記載され
るエレクトロスラグ再溶解法を利用した複合方法を要旨
とする。すなわち、芯材とそれに同芯的に配置された鋳
型との間に形成される空隙に外層材成分から成る消耗電
極を挿入し、芯材及び鋳型を円周方向に同期的に回転さ
せながら、スラグ浴の下でエレクトロスラグ再溶解(E
SR)法により消耗電極を溶解し、芯材に外層材を溶着
させながら芯材の周囲に外層部を形成する回転付与ES
R複合法である。本方法によれば接合境界の十分な接合
性及び接合強度、均一な外層部厚み、高清浄でデンドラ
イトの微細な高品質の外層部をもつため高品位の冷間圧
延用複合作業ロールの製造が可能で、しかも芯材と外層
材の組み合わせが自由にとれるので、本発明の目的達成
には最適な複合方法である。
【0010】次に、外層部の厚みは低周波誘導加熱・水
焼入れを行なったときの残留応力が圧縮応力となる範囲
に入れる必要がある。本発明者の今までの調査等から得
た知見によれば、低周波誘導加熱・水焼入れで発生する
圧縮残留応力の範囲は表面から胴部半径の1/3までで
あることより、外層部の厚みが胴部半径の1/3以下で
ロール使用層厚み以上になるよう芯材及び鋳型内径を設
定することを要旨とする。
【0011】次に、芯材は胴部内部の低周波誘導加熱・
水焼入れを行なったときの残留応力が引張り応力となる
範囲に入るため、その引張り残留応力に耐え破壊しない
だけの十分な靭性をもつことが必要であり、本発明者の
今までの調査等から得た知見によれば、材料強度として
伸び,絞りがともに10%以上をもつ材料を適用するこ
とが必要であるのでこれを要旨とする。
【0012】次に、冷間圧延用作業ロールとして必要な
硬度及び硬化層を得るため、熱処理は低周波誘導加熱・
水焼入れを行ない、胴部表面に70Kg/mm2 以上の圧
縮残留応力を有し胴部表面硬度がHS93以上であるこ
とを要旨とする。
【0013】次に、外層材は耐摩耗性等に優れた高合金
鋼を適用することを基本とするが、この要旨により伸
び,絞りともに10%以下であっても低周波誘導加熱・
水焼入れが可能である。更に耐摩耗性及び耐事故性に優
れた材料として下記化学成分の外層材であることが望ま
しい。
【0014】すなわち、重量比でC:0.5〜1.5%,
Si:0.5〜3.5%,Mn:1.5%以下,Cr:2
〜6%,Mo:2〜5%,V:1.5%以下,W:0.
2〜2.0%,残部がFe及び不可避的不純物から成る材
質である。成分の特定理由を以下に説明する。
【0015】Cは耐摩耗性向上のための炭化物の形成及
び基地硬さ確保に必要である。その量が0.5 %未満で
は炭化物量が少なく耐摩耗性の点で不十分である。ま
た、1.5 %を超えると粒界に析出する網目状炭化物が
増加し耐肌荒性及び靭性の低下を招く。
【0016】Siは脱酸剤として必要な元素であり、ま
た、焼戻し軟化抵抗性を高める。しかし、その量が0.
5%未満では効果が得られず、また、3.5%を超える
と脆化が生じやすくなる。
【0017】Mnは脱酸作用とともに不純物であるSを
MnSとして固定する作用があるが、その量が1.5 %
を超えると残留オーステナイト量が増え安定して十分な
硬さを維持できず、靭性の低下を招く。
【0018】Crは炭化物生成元素として必要である
が、その量が2%未満では炭化物量が少なく耐摩耗性の
点で不十分であり焼入れ性に劣る。また、6%を超える
と粒界に析出する網目状炭化物が著しく増加し不都合で
ある。
【0019】MoはCと結合してM2CやM5C系炭化物
を生成させ、且つ、基地中にも固溶して基地を強化し耐
摩耗性や耐事故性を向上しまた焼戻し軟化抵抗性を高め
る。しかし、その量が2%未満では効果が不十分であ
り、また、5%を超えると靭性及び耐肌荒性が低下す
る。
【0020】Vは硬質のMC系炭化物を形成し耐摩耗性
の向上に大きく寄与するが、その量が1.5 %を超える
と研削性を著しく阻害する。
【0021】Wはやはり硬質のMC系炭化物を形成し耐
摩耗性の向上に大きく寄与するが、その量が0.2%未
満では十分な効果が得られず、また、2.0%を超える
と研削性を著しく阻害し靭性及び耐肌荒性が低下する。
【0022】次に、冷間圧延用作業ロールに強く要求さ
れる性能として耐凹み疵性の向上がある。凹み疵は圧延
中の異物等の飛込みにより発生する場合が多く、これを
防止するには胴部表面硬度を高めることが有効である。
従って、耐摩耗性及び耐凹み疵性に優れた冷間圧延用作
業ロールは、この要旨により製造した冷間圧延用作業ロ
ールの胴部表面硬度をHS98以上とすることが望まし
い。
【0023】
【作用】本発明により製造された冷間圧延用作業ロール
は、胴部外層部に耐摩耗性や耐事故性等に優れた材料を
適用し、且つ、冷間圧延用作業ロールとして必要な硬度
を十分満足できるため、冷間圧延用作業ロールの耐摩耗
性等の性能が大幅に向上する。
【0024】
【実施例】以下に本発明の一実施例を説明する。
【0025】表1は本実施例に適用した外層材及び芯材
の化学成分を示したものである。
【0026】
【表1】
【0027】外層材は耐摩耗性に優れたセミハイス鋼で
あるが、材料強度として伸び,絞りはともに10%以下
であり、一体型でロールを製造した場合低周波誘導加熱
・水焼入れを行なうのは困難である。芯材は軸受鋼を改
良した鍛鋼材であり、材料強度として伸び,絞りはとも
に10%以上で十分な靭性をもつ。
【0028】この外層材及び芯材を用いて図1に示すE
SR複合装置により胴径φ445mm,胴長1420mmの
冷間圧延用作業ロールを製造した。この時の外層部厚み
は45mmとなるよう芯材及び鋳型内径の寸法を設定し
た。
【0029】本実施例ロールは低周波誘導加熱・水焼入
れを行ない胴部表面硬度HS98を得た。熱処理後の本
実施例ロールの残留応力分布を調査した結果、図2に示
すように胴部表面は90Kg/mm2 の圧縮残留応力が付
与されており、また、外層部は圧縮残留応力の範囲に入
っていた。内部(芯材部)は最大40Kg/mm2 の引張
り残留応力をもっていたが、熱処理時に割損などのトラ
ブルの発生はなかった。
【0030】本実施例ロールを実機冷間圧延に供した結
果、従来の5%Cr鋼ロールの二倍以上の耐摩耗性を示
し、且つ耐凹み疵性にも優れているためロールの組み替
え頻度が大幅に少なくなり、冷間圧延用作業ロールの大
幅な性能向上を達成できることを確認した。
【0031】
【発明の効果】本発明によれば、耐摩耗性や耐事故性,
耐凹み疵性などに優れた高性能な冷間圧延用作業ロール
の製造が可能であり、ロール原単位や生産効率が大幅に
向上可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を製造したESR複合装置の側
面図。
【図2】本発明の実施例で製造した冷間圧延用作業ロー
ルの熱処理後の残留応力分布図。
【符号の説明】
1…外層材用パイプ電極、2…水冷鋳型、3…溶融スラ
グ、4…スタート板、5…回転定盤、6…カーボンブラ
シ、7…外層材、8…芯材。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C22C 38/00 302 C22C 38/00 302E 38/34 38/34 (56)参考文献 特開 平5−154643(JP,A) 特開 平4−220105(JP,A) 特開 平3−248703(JP,A) 特開 平3−90270(JP,A) 特開 平1−240635(JP,A) 特開 昭63−290221(JP,A) 特開 昭53−80350(JP,A) 特開 昭53−80351(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B21B 27/02 B21B 27/00 B22D 23/10 522 C21D 9/38 C22C 38/00 302 C22C 38/34

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】芯材とそれに同芯的に配置された鋳型との
    間に形成される空隙に外層材成分から成る消耗電極を挿
    入し、芯材及び鋳型を円周方向に同期的に回転させなが
    ら、スラグ浴の下でエレクトロスラグ再溶解(ESR)
    法により消耗電極を溶解し、芯材に外層材を溶着させな
    がら芯材の周囲に外層部を形成する回転付与ESR複合
    法により製造した冷間圧延用作業ロールにおいて、外層
    部の厚みが胴部半径の1/3以下でロール使用層厚み以
    上になるよう芯材及び鋳型内径を設定し、芯材に材料強
    度として伸び、絞りがともに10%以上の材料を適用
    し、低周波誘導加熱・水焼入れを行い、胴部表面に70
    Kg/mm2 以上の圧縮残留応力をもち胴部表面硬度がH
    98以上であることを特徴とする耐摩耗性及び耐凹み
    疵性に優れた冷間圧延用作業ロール。
  2. 【請求項2】 請求項1において、前記外層部の残留応力
    を圧縮残留応力の範囲とすることを特徴とする耐摩耗性
    及び耐凹み疵性に優れた冷間圧延用作業ロール。
  3. 【請求項3】 請求項1において、外層材の化学成分が重
    量比でC:0.5〜1.5%,Si:0.5〜3.5%,M
    n:1.5% 以下,Cr:2〜6%,Mo:2〜5%,
    V:1.5% 以下,W:0.2〜2.0%,残部がFe及
    び不可避的不純物からなる冷間圧延用作業ロール。
JP3342714A 1991-12-25 1991-12-25 冷間圧延用作業ロール Expired - Fee Related JP3047584B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3342714A JP3047584B2 (ja) 1991-12-25 1991-12-25 冷間圧延用作業ロール

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3342714A JP3047584B2 (ja) 1991-12-25 1991-12-25 冷間圧延用作業ロール

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH05169112A JPH05169112A (ja) 1993-07-09
JP3047584B2 true JP3047584B2 (ja) 2000-05-29

Family

ID=18355921

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3342714A Expired - Fee Related JP3047584B2 (ja) 1991-12-25 1991-12-25 冷間圧延用作業ロール

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3047584B2 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6206814B1 (en) 1997-04-08 2001-03-27 Nippon Steel Corporation Composite work roll for cold rolling
JP5672255B2 (ja) * 2012-02-21 2015-02-18 新日鐵住金株式会社 鍛鋼ロールの製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPH05169112A (ja) 1993-07-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO1994022606A1 (en) Wear- and seizure-resistant roll for hot rolling
JPH11310825A (ja) 冷間圧延用ワークロールの製造方法
JP2708611B2 (ja) 冷間圧延用複合ロール及びその製造法
JP3307501B2 (ja) 耐摩耗耐焼付性熱間圧延用ロール
JP2687732B2 (ja) 金属圧延用複合ロール及びその製造法と圧延機
JP2003073767A (ja) 熱間圧延用ロール外層材および熱間圧延用複合ロール
JP3047584B2 (ja) 冷間圧延用作業ロール
JP3028514B2 (ja) 耐摩耗性・耐肌荒れ性等にすぐれた圧延用複合ロール
JP3277638B2 (ja) 形鋼圧延用耐摩耗複合ロール
JPH089045B2 (ja) 冷間管圧延機用孔型ロール及びその製造方法
JPH1177118A (ja) H型鋼圧延用複合スリーブ
JP3919092B2 (ja) 熱間圧延用複合ロール
JPH0860289A (ja) 遠心鋳造複合ロール
JPH0390270A (ja) 熱間圧延用作業ロールの製造法及び圧延方法
JP3458356B2 (ja) 複合ロール
JPH03126838A (ja) 複合ロール
JPS6116335B2 (ja)
JP2000160283A (ja) 耐摩耗性と耐熱亀裂性に優れた圧延用ロール
JP3030077B2 (ja) 耐クラック性に優れた耐摩耗複合ロール及びその製造方法
JPH07126795A (ja) 熱間圧延用ワークロール
JP3019240B2 (ja) 遠心鋳造製複合ロール
JP2672598B2 (ja) 耐摩耗性および耐肌荒性に優れた黒鉛晶出高クロム鋳鉄ロール材および圧延用複合ロール
JPH11314105A (ja) 冷間圧延用ワークロールの製造方法
JPH07166291A (ja) 黒鉛を有するハイス系複合回転部材の製造方法
JPH0729132B2 (ja) 複合ロール製造方法及び圧延機

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees