JP3209705B2 - 冷間圧延用複合ロール - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷間圧延用ロール
に関し、とくに優れた表面光沢のステンレス冷延鋼帯を
有利に生産しうる圧延ロールに好適に利用できるもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、ステンレス冷延鋼帯は、熱延鋼帯
を焼鈍酸洗したのち、ワークロール径150 mmφ以下の鋼
系合金製ワークロールを用いたゼンジミアミル等により
冷間圧延した後、仕上げ焼鈍酸洗又は仕上光輝焼鈍し、
圧下率1.2 ％以下で仕上調質圧延する工程で製造されて
いた。このような工程を経て製造されたステンレス冷延
鋼帯には、例えば、製造後の表面のまま使用されること
が多いSUS 430 に代表されるフェライト系の場合、仕上
調質圧延した後の製品に優れた表面光沢が要求される。
一方、SUS 304 に代表されるオーステナイト系の場合に
は、仕上調質圧延後、さらにバフ研磨を施すことが多
く、このバフ研磨後に優れた表面光沢を呈することが必
要である。

【０００３】ところで、最近、ステンレス冷延鋼帯を能
率良く製造するために、150mm φ以上の大径ワークロー
ルを用いた冷間タンデムミルにより一方向に連続して冷
間圧延する方法が採用されつつある。例えば、特開平８
−３９１０３号公報には、かかる冷間タンデムミルにお
ける１以上のスタンドにＷＣ系超合金ワークロールを用
いることによって、生産能率を高めるとともに、ステン
レス冷延鋼帯の表面光沢を高める技術が開示されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平８−３９１０３号公報に開示の方法では、ステンレ
ス冷延鋼帯の表面光沢が未だ十分なレベルに達していな
いばかりか、圧延時間とともにこの表面光沢が劣化した
り、場合によっては、ワークロールが破損するという問
題があった。また、ロールのコスト自体が高いという問
題もあった。

【０００５】なお、本発明の一部と類似した技術とし
て、特公平５−５５２０２号公報および特開昭６１−１
４０４号公報に開示の方法がある。しかし、特公平５−
５５２０２号公報に開示のものは、超硬あるいは高速度
鋼の粉末を鋼製の円筒外部に高温静水圧成形にて焼結さ
せ、鋼の円筒と拡散接合させたスリーブと鋼のアーバー
とを嵌合した複合ロールであるものの、熱間の線材、棒
鋼圧延用のロールであり、冷間圧延における表面光沢を
向上させるための条件については全く言及されていな
い。また、特開昭６１−１４０４号公報に開示のもの
は、高温静水圧成形でスリーブを成形し、内側のキャニ
ング材とスリーブを拡散接合し、そのキャニング材を中
盛り法にて冶金的に結合する方法が開示されているもの
の、この方法も耐磨耗、耐肌アレ性の改善のみを目的と
したロールであり、ロールの圧延面を形成する外層部分
の条件などについて提示していない。

【０００６】そこで、本発明の目的は、従来技術が抱え
ている上記問題を解決し、ステンレス冷延鋼帯の表面光
沢の大幅な向上が可能で、安定した圧延が可能な冷間圧
延用ロールを提供することにある。本発明の他の目的
は、ステンレス冷延鋼帯の表面光沢のさらなる向上を図
ることが可能で、長時間圧延を行ってもロールの肌あれ
等による表面光沢の低下が少なく、ロール切損などのト
ラブルを招くことのない、従来の超硬ロールに比べて安
価な冷間圧延用ロールを提供することにある。本発明の
さらに他の目的は、上記各特性が、ステンレス鋼帯等の
鋼帯を圧延する冷間タンデムミルに用いて特に効果を奏
する、冷間圧延用ロールを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、ロールバレル
の外層を粉末の高温静水圧成形による焼結体で形成し
た、ロール直径150mm 以上の複合ロールであって、該ロ
ールバレルの長さＬとロール直径Ｄとの比、Ｌ／Ｄを２
〜10の範囲とし、該ロールバレルの外層のヤング率を35
000kgf/mm^２以上、かつこの外層の厚さをロール半径の
３％以上とした冷間圧延用複合ロールにより、表面光沢
が良好で、ロールが破損することなく形状が良好であ
る、ステンレス鋼を冷間圧延できるようにするものであ
る。

【０００８】また、本発明は、上記外層の硬さを、ショ
ア硬さ97以上、またはビッカース硬さ940 以上、または
ロックウエルＣスケール硬さ68以上とした冷間圧延用複
合ロールにより、さらに表面光沢の経時変化を少なくで
きるものである。

【０００９】また、本発明は、上記外層の抗折強度を13
0kgf/mm^２以上とした冷間圧延用複合ロールにより、一
層ロール破損の危険を少なくできるものである。

【００１０】さらにまた、本発明は、上記外層を、Co含
有量12〜50重量％のＷＣ−Co系超硬合金とすることによ
り有利に達成できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。まず始めに、発明者らは、製品の表面光沢
が、冷間圧延後の鋼板表面粗さに左右され、この冷間圧
延後の鋼帯の表面粗さが、冷間圧延前の鋼帯（熱延後に
焼鈍、酸洗した鋼帯）の表面粗さの一部が冷間圧延後に
残存するものであること、表面光沢の良好な鋼帯を得る
ためには、冷間圧延開始時に存在する鋼帯表面の凹部を
圧延中に小さくするとよいことを見いだした。しかし、
冷間圧延中にロール表面の凸部を鋼帯表面に充分に接触
させて、冷間圧延前の鋼帯表面の凹部を十分に低減する
ことは、大径ワークロールを用いる冷間タンデムミルに
おいては、従来の小径ロールミルに比較して、ロール径
が大きいため、圧延油を大量にロールと鋼帯の間に介在
させてしまい、ロール表面の凸部を鋼帯表面に十分に接
触させることが難しい。

【００１２】これに対処するための方策として、発明者
らは、以下の(a), (b)の条件を満たすことが効果的であ
ることを知見した。 (a) 圧延油がロールと鋼帯の間にできるだけ引き込まれ
にくくすること。 (b) ロールと鋼帯との間に十分な圧力を生じさせるこ
と。 まず、(a) について、ロールと鋼帯との間に圧延油が引
き込まれる原因は、圧延油に働く流体力学的な力であ
り、この力は、噛み込み角度に大きく影響され、かつ、
この角度を大きくすると圧延油が引き込まれ難くなるこ
とがわかった。そこで、発明者らは、ロールのヤング率
に着目し、ロールのヤング率を大きくするとロールの偏
平が小さくなり、その結果噛み込み角度を大きくでき
て、圧延油を引き込み難くできるとの結論に達したので
ある。

【００１３】ロールのヤング率と圧延後の鋼板表面の光
沢との関係について具体的に説明する。図１は、ヤング
率の異なるロールを用いて圧延したステンレス冷延鋼帯
の光沢をJIS Z8741 光沢度測定方法(Gs 20°) により測
定し、両者の関係を調べたものである。光沢水準は、良
好な順に、光沢度950 以上を特Ａ、800 〜950 をＡ、60
0 〜800 をＢ、400 〜600 をＣ、400 以下をＤとして５
段階に分けた。発明者らの実験によれば、図１に示すよ
うに、ヤング率を鋼の値21000kgf/mm^２から大きくして
いくと光沢は少しづつ向上するが、ヤング率35000kgf/m
m^２以上となると明確に光沢の違いが現われる。また、
ヤング率は35000kgf/mm^２以上であれば、その値が高け
れば高いほどよく、50000kgf/mm^２以上にすると一層優
れた光沢を呈し望ましいことがわかった。なお、一般的
にヤング率が高くなると、一種の脆性が顕れるようにな
ることが多く、あまりに高いヤング率の材料をロール材
料として用いることは、ロールの強度上好ましくない。
例えば、高いヤング率を有する材料としてＷＣ系の超硬
合金が挙げられるが、この場合には、ヤング率を58000k
gf/mm^２以下にするように結合当量を設定するのがよ
い。また、ヤング率を大きくさせると、上述した効果に
加えて、ロールと鋼帯との接触長さが短くなって、ロー
ルと鋼帯との間の圧力が増加する結果、前記(b) に示す
十分な圧力を生じる効果もあることを確認した。

【００１４】さて、冷間タンデムミルのように大径ワー
クロールに光沢を向上させる材料として、ヤング率の高
いＷＣ系超硬合金を用いる場合に、ＷＣ系超硬合金の一
体ロールを用いてもよいが、コストが極めて高くなると
いう問題が残る。この問題を解決するためには、ＷＣ系
超硬合金を外層の材質とし、芯を鋼系の材質とした複合
ロールを採用することが極めて効果的である。

【００１５】ただし、このような複合ロールを用いる場
合、圧延中のロールの偏平変形はＷＣ系超硬合金一体ロ
ールの場合と異なることが考えられる。圧延後の鋼帯表
面の光沢は偏平ロール半径に大きく係っているので、複
合ロールの偏平変形が、ＷＣ系超硬合金一体ロールのそ
れと大きく異ならないように、ロールバレル外層の肉厚
を最適な値にする必要がある。ロールバレル外層の肉厚
を余りに大きくすると、ロール偏平をＷＣ系超硬合金一
体ロールと異ならないようにすることは可能となるが、
コスト高を招くので、性能とコストとを両立させる肉厚
の設定が極めて重要である。

【００１６】発明者らは上記観点から、外層にＷＣ系超
硬合金を用いた複合ロールの外層の肉厚についてＦＥＭ
解析および圧延実験により鋭意検討した。図２は、高ヤ
ング率を有するＷＣ系超硬合金（ヤング率51000kgf/mm
^２）一体ロールのロール半径をＲ_１としたとき、外層の
肉厚を種々変化させた複合ロールの偏平ロール半径Ｒの
Ｒ_１との差を、（Ｒ−Ｒ_１）×100 ／Ｒ_１で表し、この
比率と、外層肉厚のロール半径に対する比率との関係を
示したものである。また図３は、同様に表した冷延鋼帯
の表面光沢と外層肉厚の半径に対する比率との関係を示
したものである。図２および図３に示すように、鋼一体
ロール（ヤング率21000kgf/mm^２) では偏平ロール半径
の差は約70％であるのに対し、複合ロールの偏平ロール
半径は外層の肉厚がロール半径の３％以上になると、Ｗ
Ｃ系超硬合金一体ロールとの偏平差が10％以内となり、
光沢に対し十分な効果を得ることが可能であるというこ
とがわかった。このことから、本発明において、外層の
肉厚はロール半径の３％以上とする。なお、ＷＣ外層の
肉厚をロール半径の10％以上に設定すると、偏平ロール
半径のＷＣ系超硬合金一体ロールの場合との差は２％以
内にできて、光沢に対しより一層好ましい効果をもたら
す。さらに、発明者らが、上記ロール半径と外層肉厚と
の関係について検討した結果、外層のヤング率が変化し
ても、この関係は、ほぼ同じであることもわかった。

【００１７】次に、発明者らは、高温静水圧成形（以
下、単に「ＨＩＰ」と略記する）した複合ロールのバレ
ル長Ｌと直径Ｄの比Ｌ／Ｄについて検討した。その結
果、表１に示すように、この比が大き過ぎると、圧延中
にロールの曲げによるロールの破損の危険性が高くなる
ので、この比をある一定値以下とすることが必要である
ことがわかった。発明者らの検討によれば、10以下がよ
く、望ましくは７以下がよい。一方、本ロールを用いた
鋼板の圧延において、形状制御能力の観点からすればＬ
／Ｄを２以上とする必要がある。したがって、Ｌ／Ｄの
範囲は２〜10、好ましくは２〜７するのがよい。なお、
本発明におけるバレル長Ｌは、図６あるいは図８におけ
る超硬合金である複合スリーブの外層６の長さをさすも
のとする。

【００１８】

【表１】

【００１９】次に、発明者らが、ロール材質の硬度につ
いて実験した結果について説明する。図４に示すよう
に、従来の鋼系のロールは、熱処理等によりロールの硬
度を高めているため、圧延初期に低く設定しておいたロ
ール粗度は圧延が進むと、一旦低下した後、磨耗が更に
進むにつれてロール表面にデンドライト模様が出てくる
などして肌アレが進行し、再び粗さが大きくなり、最終
的には圧延初期より粗度が著しく大きくなり一定値に漸
近する現象が見られる。この結果、圧延が進むにつれ
て、ロール粗度が大きくなり、ロール表面の鋼板表面へ
の転写のために、圧延後の鋼板の表面光沢も低下してい
た。

【００２０】これに対して、ヤング率の高い材料とし
て、例えばＷＣ系超硬合金を用いると、組織は極めて均
一であり、圧延初期に低く設定したロール表面粗度は、
圧延が進み磨耗が進んでも前述の鋼系ロールのようには
粗度が大きくならないことを見いだした。更に検討を進
めた結果、ＷＣ系超硬合金の場合においても、バインダ
ー金属の結合当量がある程度以上大きくなると、そのバ
インダー金属相の磨耗が著しくなる一方で、ＷＣ自体の
磨耗は極めて少ないため、図４に示すように、磨耗が進
むにつれて、ＷＣの粒がロール表面に浮き出てくるよう
になり、表面粗度がわずがに大きくなることがわかっ
た。この現象は、バインダー金属の結合当量に関係して
いるが、発明者らの検討によれば、ＷＣ系超硬合金の硬
度と極めてよい相関があり、ショア硬さで97以上、ビッ
カース硬さで940 以上、ロックウェルＣスケール硬さで
68以上とすることにより、前記バインダー金属の磨耗を
激減させることができるという新たな知見も得た。

【００２１】また、ロール外層の材質とアーバの材質が
異なる複合ロールでは、その境界に引張り応力が働きロ
ールの破損等につながる恐れがあるが、これらを防止す
るためには、ロール外層材質の抗折強度を高くするほど
よい。発明者らの検討によれば、抗折強度は、表２に示
すように、130kgf/mm²以上、望ましくは180kgf/mm²以上
とするのがよい。

【００２２】

【表２】

【００２３】本発明に従う冷間圧延用複合ロールの外層
部分の形成方法は、例えば、ＷＣ系の超硬合金粉末を二
重円筒の型に充填しＨＩＰして、型枠を取り除いて製造
しても良いが、この他の方法も図５に例示する。図５に
おいて、鋼製の円筒を内側にキャニング材１を配して、
その外周および片端にキャニング材３、４を溶接し、そ
の中に外層部材として例えばＷＣ系の超硬合金粉末２を
充填し、ＨＩＰにより焼結および内周のキャニング材と
の拡散接合を行う。次いで、外周のキャニング材３を研
削して取り外し、外層部材の研磨仕上などの仕上処理を
施し、内周のキャニング材１はそのまま複合スリーブ７
の内層材として、また端部のキャニング材４も同様に複
合スリーブの一部として用いる。そして、図６に示すよ
うに、複合スリーブ７の内層５、外層６とし、別途準備
したアーバ８と嵌合部９で嵌合する。

【００２４】スリーブ７のアーバ８への嵌合は、公知の
焼嵌め、冷し嵌め、圧入あるいはそれらの組み合わせを
用いた技術によって行われる。尚、本発明において、Ｗ
Ｃ系超硬合金は、主成分としてＷＣ（炭化タングステ
ン）にNi基合金、Co基合金、TiやCr等を単独又は、複数
種添加したものが好適である。

【００２５】また、外層部分の別の形成方法としては、
図７に例を示すように、鋼製の円柱を、超合金粉末充填
相当位置まで、研削加工したものを軸芯とし、その外周
および片端にキャニング材を溶接し、その中空部に外層
部材として例えばＷＣ系の超硬合金粉末を充填し、ＨＩ
Ｐにより焼結および軸芯との拡散接合を行う。その後、
外周のキャニング材を研削して取り外し、外層部材の研
磨仕上、ネック部の精密研削を行い、図８に例を示すよ
うに、圧延ロールに仕上げてもよい。あるいはまた、ロ
ールバレルの外層を一体スリーブとして作成しておい
て、鋼製のアーバに嵌合し、圧延ロールに仕上げてもよ
い。

【００２６】なお、溶射によっても外層部材の形成は可
能であるが、この場合、現在の溶射技術においては、溶
射で２〜３mm以上の肉厚にすると熱応力により溶射部に
割れが生じるため、おのずと製造可能なロール径が限定
されてくる。例えば、外層の厚みを３mmとした場合、光
沢に寄与する肉厚とロール径の前記関係から、ロール径
は200mm までしか大きくすることができない。また、溶
射によって形成された外層には極めて微少な空孔が存在
する可能性があり、これを低減するうえでＨＩＰを用い
る必要がある。

【００２７】このようにして構成した複合ロールでは、
複合スリーブ内層５の材質が鋼系の材質であり、またア
ーバ８も同様に鋼系の材質であるため、嵌合部９でのヤ
ング率の不連続がない。圧延中に嵌合部９に働く応力σ
θは、焼嵌めなどによって働く応力σθ₁ 、圧延中に働
く応力をσθ₂ 、圧延中にスリーブの外層と内層の温度
差によって働く応力をσθ₃ 、スリーブ製造時の残留応
力をσθ₄ とすると σθ＝σθ₁ ＋σθ₂ ＋σθ₃ ＋σθ₄ …(1) となる。したがって、複合スリーブ内層５が高ヤング率
材質のスリーブであった場合には、圧延中に働く応力σ
θ₂ が著しく大きくなり、その他の応力との相乗効果に
よりロール破損の危険性が高まる。しかし、上述した複
合スリーブ内層５が鋼であると、圧延により複合スリー
ブの嵌合部９に過大な引張り応力が働くことがないの
で、この点でも有利である。また、焼嵌めなどの嵌合に
より、常に働いている応力σθ₁ に対しても、超硬合金
より高い強度である鋼が内層であるため、この点でも有
利である。

【００２８】また、一般的にヤング率が極めて高い材料
は、脆性材料であることが多く、あまりに高いヤング率
を有するものをロール材料として用いることは、その強
度、特に、衝撃に対する強度の上で好ましくない。しか
し、高いヤング率を有する材料としてのＷＣ系の超硬合
金の場合には、Coをバインダ金属とした、ＷＣ−Co系超
硬合金はそのヤング率が高く、抗折強度にも優れ、ま
た、耐衝撃強度にも優れていることが知られている。発
明者らは、上記ＷＣ−Co系超硬合金におけるCo含有量に
ついて鋭意検討した。その結果、図９に示すように、Co
の含有量を12重量％（単に、％と略記）以上とすること
により、圧延時の絞り込みなどによる衝撃に対する耐久
性が向上することが判明したのである。また、Coの含有
量が大きくなるほど耐衝撃強度は高くなるが、多すぎる
と、図10に示すように、ヤング率を35000kgf/mm²以下に
低下させてしまい、光沢が低下するので、Coの含有量は
12〜50％の範囲に設定するのが良いこともわかった。

【００２９】

【実施例】以下、実施例に基づいて説明する。なお、実
施例１〜５では、図６に示した複合ロールを用いた。た
だしロールバレル外層厚みｔは、図６では複合スリーブ
外層の厚みである。なお、具体的な説明は省くが、図８
に示したロールおよび超硬合金粉末のみのスリーブにア
ーバを嵌合したロールでも同様の結果が得られた。ここ
に、図８の材料は、図６の複合スリーブ外層材質のもの
を、ロールバレル外層に用い、軸芯は同じとして、ＨＩ
Ｐしたものである。また、スリーブの内層に相当する部
分はなく、図８の軸芯に相当する部分になっている。さ
らに、ロールバレルの外層を一体スリーブとして作成し
ておいて、軸芯に嵌合したロールでも、同様な結果が得
られた。また、実施例６、実施例７には、ＷＣ系超硬合
金スリーブを作成しておいて、ＳＫＤ11の軸芯に嵌合し
たワークロールを用いた例を示した。

【００３０】実施例１ フェライト系ステンレス鋼の一例として、SUS 430 鋼を
用い、熱延鋼帯を、焼鈍酸洗した後、５スタンド冷間タ
ンデムミルで第５スタンドに、本発明に相当する、表３
に示すＨＩＰ複合スリーブをセミハイスのアーバに嵌合
したワークロールを適用し、素材厚み4.0mm から仕上厚
み1.0mm まで冷間圧延した。その後、この鋼帯を、仕上
焼鈍酸洗し、伸び率1.0 ％で調質圧延した。また、比較
例１ａとして、第５スタンドにCoを17wt％（以下、単に
％と略記）を含有したロール径285mm のＷＣ系超硬合金
一体ワークロールを適用し、比較例１ｂとして、第５ス
タンドにCoを17％含有したＷＣ系超硬合金をセミハイス
のアーバに溶射によって肉厚２mm盛ったロール径285mm
のＷＣ複合ワークロールを適用した。さらに、従来例と
して、５スタンド冷間タンデムミルの全スタンドに通常
の５％Cr鍛鋼を用いたワークロールを適用した。これら
の例では、いずれも、第５スタンドのワークロール以外
は発明例と同様に冷間圧延するとともに、冷間圧延後の
鋼帯を、同様にして、仕上げ焼鈍酸洗し、伸び率1.0 ％
で調質圧延した。

【００３１】上記方法で得られた、各ステンレス冷延鋼
帯について、JIS Z8741 光沢度測定方法(Gs 20°) によ
り表面光沢を測定した。その結果を、良好な順に光沢度
950以上を特Ａ、800 〜950 をＡ、600 〜800 をＢ、400
〜600 をＣ、400 以下をＤとして５段階で評価した。
また、ロールの破損についても調査した。その結果を表
４に示す。表４から、本発明の圧延ロールを用いて製造
したステンレス冷延鋼帯は、比較例１ａのＷＣ系超硬合
金一体ロールを用いて製造した鋼帯と同等で、比較例１
ｂ及び従来例で製造した鋼帯に比較して著しく良好な光
沢を有していた。また、発明例、比較例とも破損は生じ
なかった。

【００３２】

【表３】

【００３３】

【表４】

【００３４】実施例２ オーステテイト系ステンレス鋼の一例として、SUS 304
鋼を用い、熱延鋼帯を、焼鈍、酸洗し、次いで５スタン
ド冷間タンデムミルの全スタンドに、本発明に相当する
表５上段に示す、ＨＩＰ複合スリーブを熱間ダイス鋼の
アーバに嵌合したワークロールを適用し、素材厚み3.0m
m から仕上厚み0.98mmまで冷間圧延した。その後、鋼帯
を仕上焼鈍、酸洗し、伸び率1.0 ％で調質圧延し、＃40
0 のバフ研磨を１パス施した。また、比較例２として、
第５スタンドに表５下段に示す、ＨＩＰ複合スリーブに
熱間ダイス鋼のアーバを嵌合したワークロールを適用
し、冷間圧延した。更に、従来例として、５スタンド冷
間タンデムミルの全スタンドに通常の５％Cr鍛鋼を用い
てヤング率を約21000kgf/mm^２としたワークロールを適
用した。ワークロール以外は本発明と同様に冷間圧延し
た。これらの鋼帯を、仕上げ焼鈍、酸洗し、伸び率1.0
％で調質圧延し、＃400 のバフ研磨を１パス施した。

【００３５】以上の方法で得られた各ステンレス冷延鋼
帯について、実施例１と同様に表面光沢を測定、評価す
るとともに、ロールの破損を調査した。その結果を表６
に示す。表６から、本発明の圧延ロールで製造したステ
ンレス冷延鋼帯は、比較例２及び従来例で製造した鋼帯
に比較して著しく良好な表面光沢を有していた。また、
本発明例、比較例ともロール破損は生じなかった。

【００３６】

【表５】

【００３７】

【表６】

【００３８】実施例３ オーステナイト系ステンレス鋼の一例として、SUS 304
鋼を用い、熱延鋼帯を、焼鈍、酸洗した後、５スタンド
冷間タンデムミルの第３スタンドに本発明に相当するＨ
ＩＰ複合スリーブと５％Cr鍛鋼のアーバを嵌合したロー
ルをワークロールとして適用し、素材厚み3.0mm から仕
上厚み0.98mmまで冷間圧延した。その際、第３スタンド
の圧下率を20％と30％の２水準とし、各スタンドの圧下
率を調整した。圧延後の鋼帯を、仕上焼鈍、酸洗し、伸
び率1.0 ％で調質圧延し、＃400 のバフ研磨を１パス施
した。発明例として用いたＨＩＰ複合スリーブは、複合
スリーブ外層材質はCoを20％含有し、ヤング率を約5000
0kgf/mm²としたＷＣ系超硬合金である。このうち、発明
例３ａでは、スリーブ外層の肉厚がロール半径の約10％
の12mm、スリーブ直径231mm 、ロールバレル長Ｌ1500mm
とし、ロール径Ｄとの比Ｌ／Ｄを6.5 とした。発明例３
ｂでは、外層材質がＷＣ−20％CoのＷＣ系超硬合金でそ
の肉厚が８mm（半径比10％）、スリーブ直径155mm 、ロ
ールバレルを1500mm（Ｌ／Ｄ＝9.7)としたＨＩＰ複合ス
リーブと５％Cr鍛鋼のアーバを嵌合したワークロールを
適用した。

【００３９】また、比較例３として、第３スタンドに、
外層材質がＷＣ−20％CoのＷＣ系超硬合金でその肉厚が
７mm（半径比10％）、スリーブ直径135mm 、ロールバレ
ルを1500mm（Ｌ／Ｄ＝11.1) としたＨＩＰ複合スリーブ
と５％Cr鍛鋼のアーバとを嵌合したワークロールを適用
した。更に、従来例として、５スタンド冷間タンデムミ
ルの全スタンドに通常の５％Cr鍛鋼を用いてヤング率を
約21000kgf/mm^２としたワークロールを適用した。これ
らのロールを用いて、発明例３ａ，３ｂと同様に冷間圧
延し、圧延後の鋼帯を、仕上げ焼鈍、酸洗し、伸び率1.
0 ％で調質圧延し、＃400 のバフ研磨を１パス施した。
なお、発明例と比較例の複合スリーブ内層とアーバ材質
は、ともに５％Cr鍛鋼であり、スリーブ内層肉厚は５ｍ
ｍとした。

【００４０】このようにして得られた、各ステンレス冷
延鋼帯について、実施例１と同様に表面光沢を測定、評
価するとともに、圧延中のロールの破損についても調査
した。その結果を表７に示す。表７から、本発明の圧延
ロールで製造したステンレス冷延鋼帯は、いずれも、比
較例３及び従来例で製造した鋼帯に比較して著しく良好
な表面光沢を有していた。また、ロールの破損も比較例
および従来例の場合に比較して良好な結果となった。特
に、Ｌ／Ｄを７以下とした発明例は圧下率30％以上でも
ロールの破損は生じなかった。

【００４１】

【表７】

【００４２】実施例４ オーステナイト系ステンレス鋼の一例として、SUS 304
鋼を用い、熱延鋼帯を、焼鈍、酸洗した後、５スタンド
冷間タンデムミルの第５スタンドに本発明に相当するＨ
ＩＰ複合スリーブと冷間ダイス鋼とを嵌合したワークロ
ールを適用し、素材厚み3.0mm から仕上厚み0.98mmま
で、1 サイクルをコイル約5000ton として、１サイクル
分のコイルを冷間圧延した。圧延後の鋼帯を仕上焼鈍、
酸洗し、伸び率1.0 ％で調質圧延し、＃400 のバフ研磨
を１パス施した。発明例４のＨＩＰ複合スリーブは、複
合スリーブ材質がCoを25％含有し、ヤング率を約42000k
gf/mm²、ビッカース硬度を約1020としたＷＣ系超硬合金
であり、その肉厚はロール半径の約10％にあたる15mm、
直径285mm 、また内層材をJIS SCM 440 とし、その肉厚
を５mm、ロールバレル長Ｌが1500mm、ロール径Ｄとの比
Ｌ／Ｄを5.3 とした。

【００４３】また、比較例４では、第５スタンドに、Ｈ
ＩＰ複合スリーブの外層材質としてCoを25％、Ni−20
％、Crを25％含有してヤング率を約37000kgf/mm^２、ビ
ッカース硬度を約770 としたＷＣ系超硬合金を用い、そ
れ以外のアーバ材質、肉厚、直径、ロールバレル長、内
層材質とその肉厚は発明例４と同じとした。更に、従来
例では、５スタンド冷間タンデムミルの全スタンドに通
常の５％Cr鍛鋼を用いてヤング率を約21000kgf/mm^２と
し、直径、ロールバレル長を発明例と同じにしたワーク
ロールを適用し、それ以外は発明例４と同様とした。こ
れらはいずれも、発明例４と同様に、冷間圧延し、圧延
後の鋼帯を仕上げ焼鈍酸洗し、伸び率1.0 ％で調質圧延
し、＃400 のバフ研磨を１パス施した。なお、本発明例
と比較例に用いた複合スリーブ内層とアーバの材質は、
ともにＳＣＭ４４０であり、スリーブ内層肉厚は５ｍｍ
とした。

【００４４】このようにして、得られた各ステンレス冷
延鋼帯について、実施例１と同様に表面光沢を測定、評
価するとともに、サイクル初期とサイクル終了付近との
光沢の変化も調査した。その結果を表８に示す。表８か
ら、本発明に従う圧延ロールで製造したステンレス冷延
鋼帯は、比較例及び従来例で製造した鋼帯に比較して著
しく良好な光沢を有しており、また、サイクル初期の光
沢とサイクル終了付近の光沢の変化もほとんどなく良好
な結果となった。

【００４５】

【表８】

【００４６】実施例５ フェライト系ステンレス鋼の一例として、SUS 430 鋼を
用い、熱延鋼帯を、焼鈍酸洗した後に、５スタンド冷間
タンデムミルで第４スタンドに本発明に相当するＨＩＰ
複合スリーブと高速度鋼のアーバを嵌合したワークロー
ルを適用し、素材厚み4.0mm から仕上厚み1.0mm まで冷
間圧延した。次いで、鋼帯を、仕上焼鈍、酸洗し、伸び
率1.0 ％で調質圧延した。発明例５ａでは、ＨＩＰ複合
スリーブ、スリーブ外層にCoを17％含有し、ヤング率を
約52000kgf/mm^２、抗折強度を約280kgf/mm^２としたＷＣ
系超硬合金を用い、その肉厚をロール半径の約10％の25
mmとし、アーバ材質を高速度鋼、スリーブ内層の材質は
高速度鋼で肉厚を15mmとし、ロール直径が500mm 、ロー
ルバレル長Ｌが1500mmで、ロール径Ｄとの比Ｌ／Ｄを３
とした。また、発明例５ｂでは、第４スタンドにＨＩＰ
温度を低めに設定し、抗折強度を約130kgf/mm^２とした
以外は発明例５ａと同じであるワークロールを適用し
た。

【００４７】また、比較例５では、第４スタンドに焼結
温度を更に低めに設定することにより、抗折強度を約11
0kgf/mm²とした以外は本発明例１と同じであるワークロ
ールを適用し、更に、従来例では、５スタンド冷間タン
デムミルの全スタンドに通常の５％Cr鍛鋼を用いてヤン
グ率を約21000kgf/mm²としたワークロールを適用し、発
明例と同様に冷間圧延した。その後、この圧延後の鋼帯
を仕上げ焼鈍、酸洗し、伸び率1.0 ％で調質圧延した。

【００４８】このようにして、得られた各ステンレス冷
延鋼帯について、実施例１と同様に、表面光沢を測定、
評価するとともに、サイクル初期とサイクル終了付近と
の光沢の変化も調査した。また、圧延中のロールの破損
の有無も調査した。その結果を表９に示す。表９から、
本発明の圧延ロールで製造したステンレス冷延鋼帯は、
比較例５及び従来例で製造した鋼帯に比較して、著しく
良好な光沢を有しており、また、ロールの破損について
も良好な結果となった。特に、発明例５ａでは圧下率30
％においてもロールの破損は生じなかった。

【００４９】

【表９】

【００５０】実施例６ オーステナイト系ステンレス鋼の一例として、SUS 304
鋼を用い、熱延鋼帯を、焼鈍、酸洗した。次いで、発明
例６では、５スタンド冷間タンデムミルの第１スタンド
に本発明に相当する、Coを25％含有し、ヤング率を約40
000kgf/mm²としたＷＣ系超硬合金を用いた直径540mm 、
肉厚28mmのＷＣ系超硬合金スリーブをＳＫＤ11の軸芯に
嵌合したＷＣ複合ワークロールを適用し、素材厚み3.0m
m から仕上厚み0.98mmまで冷間圧延した。その後、鋼帯
を仕上焼鈍酸洗し、伸び率1.0 ％で調質圧延し、＃400
のバフ研磨を１パス施した。

【００５１】また、比較例６では、第１スタンドにCoを
17％およびNi−20％Crを40％含有してヤング率を約3300
0kgf/mm²としたＷＣ系超硬合金の、直径540mm 、肉厚28
mmのＷＣ超硬合金スリーブをＳＫＤ11の軸芯に嵌合し
た、ＷＣ複合ワークロールを適用し冷間圧延した。更
に、従来例では、５スタンド冷間タンデムミルの全スタ
ンドに、通常の５％Cr鍛鋼を用いてヤング率を約21000k
gf/mm²とした、ワークロールを適用して同様に冷間圧延
した。これらの冷間圧延に続き、発明例と同様にして、
仕上げ焼鈍、酸洗し、伸び率1.0 ％で調質圧延し、＃40
0 のバフ研磨を１パス施した。

【００５２】このようにして得られたステンレス冷延鋼
帯について、JIS Z8741 光沢度測定方法５(Gs 20°) に
従い表面光沢を測定し、良好な順に、光沢度950 以上を
特Ａ、800 〜950 をＡ、600 〜800 をＢ、400 〜600 を
Ｃ、400 以下をＤとして５段階で評価した。その結果を
表10に示す。表10から、本発明の圧延ロールで製造した
ステンレス冷延鋼帯は、比較例６及び従来例で製造した
鋼帯に比較して著しく良好な光沢を有していた。

【００５３】

【表10】

【００５４】実施例７ オーステナイト系ステンレス鋼の一例として、SUS 304
鋼を用い、熱延鋼帯を、焼鈍、酸洗した。次いで、発明
例７では、５スタンド冷間タンデムミルの第２〜４スタ
ンドに本発明に相当する、Coを25％含有し、ヤング率を
約40000kgf/mm²としたＷＣ系超硬合金を用いた、直径54
0mm 、肉厚28mmのＷＣ合金スリーブをＳＫＤ11の軸芯に
嵌合したＷＣ複合ワークロールを適用し、素材厚み3.0m
m から仕上厚み0.98mmまで冷間圧延した。その後、仕上
焼鈍、酸洗し、伸び率1.0 ％で調質圧延し、＃400 のバ
フ研磨を１パス施した。

【００５５】また、比較例７では、第２〜４スタンドに
Co17％、Ni32％およびCr 8％を含有し、ヤング率を約33
000kgf/mm^２としたＷＣ系超硬合金の直径540mm 、肉厚2
8mmのＷＣ合金スリーブをＳＫＤ11の軸芯に嵌合したＷ
Ｃ複合ワークロールを適用し、冷間圧延した。更に、従
来例では、５スタンド冷間タンデムミルの全スタンドに
通常の５％Cr鍛鋼を用い、ヤング率を約21000kgf/mm^２
としたワークロールを適用した場合についても同様に冷
間圧延した。これらの圧延の後、発明例と同様にして、
仕上げ焼鈍、酸洗し、伸び率1.0 ％で調質圧延し、＃40
0 のバフ研磨を１パス施した。

【００５６】このようにして得られたテンレス冷延鋼帯
について、JIS Z8741 光沢度測定方法５(Gs 20°) に従
い表面光沢を測定し、良好な順に、光沢度950 以上を特
Ａ、800 〜950 をＡ、600 〜800 をＢ、400 〜600 を
Ｃ、400 以下をＤとして５段階で評価した。その結果を
表11に示す。表11から、本発明の圧延ロールで製造した
ステンレス冷延鋼帯は、比較例７及び従来例で製造した
鋼帯に比較して著しく良好な光沢を有していた。

【００５７】

【表11】

【００５８】実施例８ オーステナイト系ステンレス鋼としてSUS 304 鋼を用
い、熱延鋼帯を焼鈍、酸洗した後、５スタンド冷間タン
デムミルの第５スタンドに、ＷＣ合金スリーブと熱間ダ
イス鋼とを嵌合したワークロールを適用し、素材厚み3.
0mm から仕上厚み0.98mmまで冷間圧延した。その際の第
５スタンドの圧下率は20％とした。その後、この鋼帯を
仕上焼鈍、酸洗して、伸び率1.0 ％で調質圧延し、＃40
0 のバフ研磨を１パス施した。ここで、ＷＣ合金のスリ
ーブは、肉厚を半径比約３％とし、Coの含有量を６％か
ら55％まで変えた。また、従来例では、５スタンド冷間
タンデムミルの全スタンドに通常の５％Cr鍛鋼を用いて
ヤング率を21000kgf/mm²としたワークロールを適用した
場合についても同様に冷間圧延した。その後、この鋼帯
を、仕上げ焼鈍、酸洗して、伸び率1.0 ％で調質圧延
し、＃400 のバフ研磨を１パス施した。

【００５９】上記冷間圧延において、衝撃に対する強度
を調べるため、第５スタンドでの絞り込みや溶接点通過
時の板厚変動の発生によるロール破損の有無を調査し
た。また、得られた各ステンレス冷延鋼帯について、実
施例１と同様に表面光沢を測定、評価した。表12に示す
結果より、本発明範囲に含まれるスリーブの肉厚がロー
ル半径の３％以上、Co含有量12〜50％、ヤング率35000k
gf/mm²以上を備えた嵌合ロールで圧延したステンレス冷
延鋼帯は、比較例及び従来例で製造した鋼帯に比較して
著しく良好な光沢を有しており、しかも衝撃に対する強
度も高く破損しなかった。

【００６０】

【表12】

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ヤング率が35000kgf/mm²以上、かつ肉厚がロール半径の
３％以上である外層を有し、ロールバレルの長さＬとロ
ール直径Ｄとの比Ｌ／Ｄを２〜10の範囲とし、ロールバ
レルの曲げに対する強度が向上した、冷間圧延用複合ロ
ールとするので、表面光沢が極めて良好なステンレス冷
延鋼帯を、ロールの破損を招くことなく圧延することが
可能となる。また、本発明によれば、この外層の硬さ
を、ショア硬さ97相当以上の硬さにするので、圧延中の
バインダー金属の磨耗を減少させることが可能となり、
長時間圧延によるステンレス冷延鋼帯の表面光沢の経時
変化を少なくできる。さらに、本発明によれば、この外
層の抗折強度を130kg/mm² 以上にするので、一層ロール
破損の危険を少なくできる。しかも、本発明によれば、
複合ロールの外層に、粉末の高温静水圧成形による焼結
体を用いるので、経済的に有利な冷間圧延用複合ロール
を提供することが可能になる。そして、本発明により、
複合ロールにおいてもロールの偏平変形を一体ロールと
同程度とすることが可能となるため、ロールバイト接触
弧長が短くなり、圧延荷重も低下し、効率的な圧延が可
能となる。なお、本発明の複合ロールは、ステンレス鋼
帯の冷間圧延のみならず、普通鋼帯の圧延においても優
れた効果を示すものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】複合ロール外層材のヤング率と冷延鋼帯の表面
光沢との関係を示すグラフである。

【図２】複合ロールにおける高ヤング率外層の比率が偏
平ロール半径に及ぼす影響を示すグラフである。

【図３】複合ロールにおける高ヤング率外層の比率と冷
延鋼帯の表面光沢との関係を示すグラフである。

【図４】ロール粗さの圧延距離による変化を示すグラフ
である。

【図５】ＨＩＰ法によるスリーブの素材を示す断面図で
ある。

【図６】スリーブと芯材の嵌合状態を示す断面図であ
る。

【図７】ＨＩＰ法による複合ロールの素材を示す断面図
である。

【図８】外層を有する複合ロールを示す断面図である。

【図９】ＷＣ−Co系超硬合金中のCo含有量と耐衝撃強度
との関係を示すグラフである。

【図10】ＷＣ−Co系超硬合金中のCo含有量とヤング率と
の関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１ キャニング材 ７ 複合スリーブ ２ 超硬合金粉末 ８ アーバ ３ キャニング材 ９ 嵌合部 ４ キャニング材 10 溶接部 ５ 複合スリーブの内層 11 軸芯( 加工後） ６ 複合スリーブの外層 ｔ 外層厚み

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊理 正人 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎 製鉄株式会社 千葉製鉄所内 (72)発明者 福原 明彦 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎 製鉄株式会社 千葉製鉄所内 (72)発明者 永井 肇 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎 製鉄株式会社 千葉製鉄所内 (56)参考文献 特開 昭63−180310（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−243606（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−229604（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−71603（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−39103（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−56305（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−1404（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−268807（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−182409（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−293911（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−263628（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−249403（ＪＰ，Ａ) 特公 平５−55202（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平８−29325（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B21B 27/03 510 B21B 3/02 B21B 27/00 B22F 5/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロールバレルの外層を粉末の高温静水圧
   成形による焼結体で形成した、ロール直径150mm 以上の
   複合ロールであって、該ロールバレルの長さＬとロール
   直径Ｄとの比、Ｌ／Ｄを２〜10の範囲とし、該ロールバ
   レルの外層のヤング率を35000kgf/mm^２以上、かつこの
   外層の厚さをロール半径の３％以上としたことを特徴と
   する冷間圧延用複合ロール。
2. 【請求項２】 上記外層の硬さを、ショア硬さ97以上、
   またはビッカース硬さ940 以上、またはロックウエルＣ
   スケール硬さ68以上としたことを特徴とする、請求項１
   に記載の冷間圧延用複合ロール。
3. 【請求項３】 上記外層の抗折強度を、130kgf/mm^２以
   上としたことを特徴とする、請求項１または請求項２に
   記載の冷間圧延用複合ロール。
4. 【請求項４】 上記外層を、Co含有量12〜50重量％のＷ
   Ｃ−Co系超硬合金としたことを特徴とする、請求項１〜
   ３のいずれか１項に記載の冷間圧延用複合ロール。