JP3339458B2 - 圧延用複合ロール - Google Patents
圧延用複合ロールInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば鋼板等の金
属板の圧延の際に使用される圧延用複合ロールに関す
る。より具体的には、本発明は、耐摩耗性に優れるとと
もに、圧延時のロールに不可避的に形成されるサーマル
クラウンを抑制することができる圧延用複合ロールに関
する。
属板の圧延の際に使用される圧延用複合ロールに関す
る。より具体的には、本発明は、耐摩耗性に優れるとと
もに、圧延時のロールに不可避的に形成されるサーマル
クラウンを抑制することができる圧延用複合ロールに関
する。
【０００２】
【従来の技術】近年、金属板、特に鋼板の熱間圧延にお
いては、外層にハイス材を用いるとともに芯材に鍛鋼お
よび鋳鋼のいずれかを用いた複合ロール（以下、本明細
書においては「ハイス系複合ロール」という。）が、圧
延用ロールとして積極的に適用されている。このハイス
系複合ロールは、耐摩耗性および耐肌荒れ性に優れると
ともに、外層にNiグレン鋳鉄を用いた従来の複合ロール
(以下、本明細書においては「Niグレン鋳鉄系複合ロー
ル」という。) に比較してロール寿命が向上し、被圧延
材の表面品質を長期間にわたって改善することができ
る。
いては、外層にハイス材を用いるとともに芯材に鍛鋼お
よび鋳鋼のいずれかを用いた複合ロール（以下、本明細
書においては「ハイス系複合ロール」という。）が、圧
延用ロールとして積極的に適用されている。このハイス
系複合ロールは、耐摩耗性および耐肌荒れ性に優れると
ともに、外層にNiグレン鋳鉄を用いた従来の複合ロール
(以下、本明細書においては「Niグレン鋳鉄系複合ロー
ル」という。) に比較してロール寿命が向上し、被圧延
材の表面品質を長期間にわたって改善することができ
る。
【０００３】しかし、このハイス系複合ロールを用いて
圧延を行うと、圧延の進行に伴う温度上昇に起因して発
生するサーマルクラウンが、Niグレン鋳鉄系複合ロール
よりも大きくなるという問題があった。ここで、サーマ
ルクラウンとは、被圧延材を圧延加工することにより圧
延用ロールに発生する伝熱、摩擦発熱さらには加工熱等
によって、被圧延材と接触するロール胴長方向の中央部
の温度が、他の部分、特にロール胴長方向の端部の温度
よりも高くなり、圧延用ロールが局部的に熱膨張して、
ロール胴長方向の中央部の直径がロール胴長方向の端部
の直径よりも大きくなる現象である。このサーマルクラ
ウンは、当然のことながら、伝熱や摩擦発熱等が大きい
熱間圧延の場合に顕著になる。
圧延を行うと、圧延の進行に伴う温度上昇に起因して発
生するサーマルクラウンが、Niグレン鋳鉄系複合ロール
よりも大きくなるという問題があった。ここで、サーマ
ルクラウンとは、被圧延材を圧延加工することにより圧
延用ロールに発生する伝熱、摩擦発熱さらには加工熱等
によって、被圧延材と接触するロール胴長方向の中央部
の温度が、他の部分、特にロール胴長方向の端部の温度
よりも高くなり、圧延用ロールが局部的に熱膨張して、
ロール胴長方向の中央部の直径がロール胴長方向の端部
の直径よりも大きくなる現象である。このサーマルクラ
ウンは、当然のことながら、伝熱や摩擦発熱等が大きい
熱間圧延の場合に顕著になる。
【０００４】実際の圧延作業では、このサーマルクラウ
ンと、圧延用ロールの圧延荷重による撓み変形によるロ
ールクラウン、さらには摩耗により変化するロールプロ
フィルをいずれも補償しながら、ロール胴長方向につい
てのワークロールの間隙を一定に保つことが重要な技術
課題となっている。これらの補償が不充分であると、被
圧延材の寸法精度を確保できなくなるだけでなく、最悪
の場合には絞り込み等の圧延事故が発生して圧延を継続
することができなくなる。
ンと、圧延用ロールの圧延荷重による撓み変形によるロ
ールクラウン、さらには摩耗により変化するロールプロ
フィルをいずれも補償しながら、ロール胴長方向につい
てのワークロールの間隙を一定に保つことが重要な技術
課題となっている。これらの補償が不充分であると、被
圧延材の寸法精度を確保できなくなるだけでなく、最悪
の場合には絞り込み等の圧延事故が発生して圧延を継続
することができなくなる。
【０００５】圧延用ロールの圧延荷重による撓み変形
は、圧延用ロールを逆方向に曲げるロールベンダ等によ
り、比較的容易に補償することができる。また、摩耗に
よるロールプロフィルの変化は、耐摩耗性に優れたハイ
ス系複合ロールを圧延用ロールとして用いることによ
り、大幅に抑制される。
は、圧延用ロールを逆方向に曲げるロールベンダ等によ
り、比較的容易に補償することができる。また、摩耗に
よるロールプロフィルの変化は、耐摩耗性に優れたハイ
ス系複合ロールを圧延用ロールとして用いることによ
り、大幅に抑制される。
【０００６】これに対し、サーマルクラウンは、圧延の
進行、被圧延材の幅さらには被圧延材の温度等の様々な
因子によって大きく変動し、その補償が難しい。特に、
ハイス系複合ロールには、前述したように、サーマルク
ラウンが、Niグレン鋳鉄系複合ロールよりも顕著に発生
するため、サーマルクラウンを抑制することは極めて重
要である。
進行、被圧延材の幅さらには被圧延材の温度等の様々な
因子によって大きく変動し、その補償が難しい。特に、
ハイス系複合ロールには、前述したように、サーマルク
ラウンが、Niグレン鋳鉄系複合ロールよりも顕著に発生
するため、サーマルクラウンを抑制することは極めて重
要である。
【０００７】一般的に、圧延用複合ロールの構造および
構成材の物性に着目して、サーマルクラウンを抑制する
ことができる技術が、これまでにも多数提案されてい
る。
構成材の物性に着目して、サーマルクラウンを抑制する
ことができる技術が、これまでにも多数提案されてい
る。
【０００８】例えば特開平５−228517号公報には、ロー
ルバレル部がスリーブとその内側に嵌合された円筒状ま
たは中実円柱体の金属とからなり、この金属の熱伝導率
をスリーブの熱伝導率よりも大きくすることにより、サ
ーマルクラウンを抑制する圧延用ロールが提案されてい
る。また、特開平10−192916号公報には、芯材と、連続
鋳かけ肉盛法により芯材の外周に溶着形成された外層と
を有し、常温〜100 ℃における芯材の熱膨張係数を12×
10-6/ ℃以下に抑制することにより、サーマルクラウン
を抑制する複合ロールが提案されている。さらに、特開
平10−230307号公報には、芯材と、中間層と、外層とを
有し、中間層に熱伝導率が高い材料を用いることによ
り、サーマルクラウンを抑制する複合ロールが提案され
ている。
ルバレル部がスリーブとその内側に嵌合された円筒状ま
たは中実円柱体の金属とからなり、この金属の熱伝導率
をスリーブの熱伝導率よりも大きくすることにより、サ
ーマルクラウンを抑制する圧延用ロールが提案されてい
る。また、特開平10−192916号公報には、芯材と、連続
鋳かけ肉盛法により芯材の外周に溶着形成された外層と
を有し、常温〜100 ℃における芯材の熱膨張係数を12×
10-6/ ℃以下に抑制することにより、サーマルクラウン
を抑制する複合ロールが提案されている。さらに、特開
平10−230307号公報には、芯材と、中間層と、外層とを
有し、中間層に熱伝導率が高い材料を用いることによ
り、サーマルクラウンを抑制する複合ロールが提案され
ている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】これらの提案にかかる
ロールは、いずれも、中間層あるいは芯材の熱伝導率や
線膨張係数等に着目し、従来材とは異なった物性値を有
する中間層または芯材を用いることにより、サーマルク
ラウンを抑制しようとするものである。
ロールは、いずれも、中間層あるいは芯材の熱伝導率や
線膨張係数等に着目し、従来材とは異なった物性値を有
する中間層または芯材を用いることにより、サーマルク
ラウンを抑制しようとするものである。
【００１０】しかしながら、中間層または芯材を構成す
る材料に、非常に高価な材料を用いたり、被圧延材に直
接的に接触しない部位の製作に多大な工数およびロール
製作費を要する。そのため、ロールの製造コストが大幅
に上昇してしまう。
る材料に、非常に高価な材料を用いたり、被圧延材に直
接的に接触しない部位の製作に多大な工数およびロール
製作費を要する。そのため、ロールの製造コストが大幅
に上昇してしまう。
【００１１】本発明は、このような従来の技術が有する
課題に鑑みてなされたものであり、サーマルクラウンの
成長が少ない圧延用複合ロール、特に、外層がハイス材
からなるとともに芯材が鍛鋼および鋳鋼のいずれかから
なるハイス系複合ロールを、安価に提供することであ
る。
課題に鑑みてなされたものであり、サーマルクラウンの
成長が少ない圧延用複合ロール、特に、外層がハイス材
からなるとともに芯材が鍛鋼および鋳鋼のいずれかから
なるハイス系複合ロールを、安価に提供することであ
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、外層と芯材と
を備え、外層の厚さが、ロール胴長方向の中央部または
その近傍において最も厚いとともに、中央部またはその
近傍からロール胴長方向の端部に向うにつれて薄くなる
ことを特徴とする圧延用複合ロールである。
を備え、外層の厚さが、ロール胴長方向の中央部または
その近傍において最も厚いとともに、中央部またはその
近傍からロール胴長方向の端部に向うにつれて薄くなる
ことを特徴とする圧延用複合ロールである。
【００１３】上記の本発明にかかる圧延用複合ロールで
は、さらに、ロール胴長方向の中央部またはその近傍と
ロール胴長方向の端部とのそれぞれにおける厚さの差が
15mm以上であることが、望ましい。
は、さらに、ロール胴長方向の中央部またはその近傍と
ロール胴長方向の端部とのそれぞれにおける厚さの差が
15mm以上であることが、望ましい。
【００１４】これらの本発明にかかる圧延用複合ロール
では、ロール胴長方向の端部における外層の厚さが10mm
以上であることが、望ましい。これらの本発明にかかる
圧延用複合ロールでは、外層がハイス材からなるととも
に、芯材が鍛鋼および鋳鋼のいずれかからなることが、
望ましい。さらに、これらの本発明にかかる圧延用複合
ロールでは、外層と芯材とが、肉盛溶接法により溶着一
体化され、熱間圧延に用いられることが、望ましい。
では、ロール胴長方向の端部における外層の厚さが10mm
以上であることが、望ましい。これらの本発明にかかる
圧延用複合ロールでは、外層がハイス材からなるととも
に、芯材が鍛鋼および鋳鋼のいずれかからなることが、
望ましい。さらに、これらの本発明にかかる圧延用複合
ロールでは、外層と芯材とが、肉盛溶接法により溶着一
体化され、熱間圧延に用いられることが、望ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる圧延用複合
ロールの実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に
説明する。まず、本発明にかかる圧延用複合ロールの製
造工程を、工程順に説明する。
ロールの実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に
説明する。まず、本発明にかかる圧延用複合ロールの製
造工程を、工程順に説明する。
【００１６】〔芯材形成工程〕図１は、本実施形態の圧
延用複合ロール３の一例の縦断面を模式的に示す説明図
であり、本実施形態で用いる芯材２と、芯材２の周囲に
形成される外層１とをともに示す。本実施形態では、図
１に示すように、ロール胴長方向の中央部またはその近
傍における外径が最も小さくなるように芯材２を形成す
る。
延用複合ロール３の一例の縦断面を模式的に示す説明図
であり、本実施形態で用いる芯材２と、芯材２の周囲に
形成される外層１とをともに示す。本実施形態では、図
１に示すように、ロール胴長方向の中央部またはその近
傍における外径が最も小さくなるように芯材２を形成す
る。
【００１７】芯材２には、鍛鋼または鋳鋼を用いる。こ
の鍛鋼または鋳鋼は、通常のハイス系複合ロールに用い
られるものでよい。例えば、鍛鋼としては、ＳＣＭ材や
ＳＮＣＭ材等を例示することができる。なお、一般に、
これらの鍛鋼または鋳鋼の線膨張係数は、後述するハイ
ス材の線膨張係数（10×10-6/ ℃程度）よりも、15％以
上大きい。
の鍛鋼または鋳鋼は、通常のハイス系複合ロールに用い
られるものでよい。例えば、鍛鋼としては、ＳＣＭ材や
ＳＮＣＭ材等を例示することができる。なお、一般に、
これらの鍛鋼または鋳鋼の線膨張係数は、後述するハイ
ス材の線膨張係数（10×10-6/ ℃程度）よりも、15％以
上大きい。
【００１８】本実施形態では、芯材２は、鋼塊に熱間鍛
造を行って、所定の外径を有する円柱形のロール胴相当
部を形成した後、このロール胴相当部に、ロール胴長方
向の中央部またはその近傍における外径が最も小さくな
るように、例えば旋削加工等の機械加工を行うことによ
り、製造される。
造を行って、所定の外径を有する円柱形のロール胴相当
部を形成した後、このロール胴相当部に、ロール胴長方
向の中央部またはその近傍における外径が最も小さくな
るように、例えば旋削加工等の機械加工を行うことによ
り、製造される。
【００１９】本実施形態の芯材２は、ロール胴長方向
（図１における左右方向）の中央部における外径ｄ
1 が、他のロール胴長方向の外径ｄよりも、小さくなる
ように、ロール胴長方向の外径を変化されて、形成され
ている。
（図１における左右方向）の中央部における外径ｄ
1 が、他のロール胴長方向の外径ｄよりも、小さくなる
ように、ロール胴長方向の外径を変化されて、形成され
ている。
【００２０】図１に示す本実施形態のように、芯材２の
外周面の旋削加工の際、ロール胴長方向の中央部の外径
ｄ1 が、ロール胴長方向の端部の外径ｄ2 に向けて直線
的に増加するようにしてもよく、また、図１に示す本実
施形態とは異なり、ロール胴長方向の中央部の外径ｄ1
が、ロール胴長方向の端部の外径ｄ2 に向けて、例えば
正弦曲線のように曲線状に増加するようにしてもよい。
外周面の旋削加工の際、ロール胴長方向の中央部の外径
ｄ1 が、ロール胴長方向の端部の外径ｄ2 に向けて直線
的に増加するようにしてもよく、また、図１に示す本実
施形態とは異なり、ロール胴長方向の中央部の外径ｄ1
が、ロール胴長方向の端部の外径ｄ2 に向けて、例えば
正弦曲線のように曲線状に増加するようにしてもよい。
【００２１】さらに、図２は、本実施形態の圧延用複合
ロール３の他の一例の縦断面を模式的に示す説明図であ
る。図２に示すように、芯材２の外周面の旋削加工の
際、ロール胴長方向の端部から距離Ｌ1 だけ離れた位置
から、ロール胴長方向の中央部に向けて、外径が小さく
なるようにし、特に被圧延材の幅に該当する領域Ｌ2 の
熱膨張を抑制するようにしてもよい。
ロール３の他の一例の縦断面を模式的に示す説明図であ
る。図２に示すように、芯材２の外周面の旋削加工の
際、ロール胴長方向の端部から距離Ｌ1 だけ離れた位置
から、ロール胴長方向の中央部に向けて、外径が小さく
なるようにし、特に被圧延材の幅に該当する領域Ｌ2 の
熱膨張を抑制するようにしてもよい。
【００２２】いずれにしても、本実施形態では、芯材２
は、ロール胴長方向の中央部における外径が最も小さく
なるように、形成される。また、芯材２の外径を最小と
する位置は、熱膨張が最も大きく発生する位置であるこ
とが望ましいため、本実施形態ではロール胴長方向の中
央部とした。しかし、厳密な意味で中央部である必要は
なく、中央部の近傍であってもよい。具体的には、ロー
ル胴長方向の中央部を中心として、このロールと接触す
る被圧延材の幅の半分程度の領域内における外径が最小
となるようにすればよい。
は、ロール胴長方向の中央部における外径が最も小さく
なるように、形成される。また、芯材２の外径を最小と
する位置は、熱膨張が最も大きく発生する位置であるこ
とが望ましいため、本実施形態ではロール胴長方向の中
央部とした。しかし、厳密な意味で中央部である必要は
なく、中央部の近傍であってもよい。具体的には、ロー
ル胴長方向の中央部を中心として、このロールと接触す
る被圧延材の幅の半分程度の領域内における外径が最小
となるようにすればよい。
【００２３】なお、芯材２の外径は、その周囲に肉盛溶
接 (例えば連続鋳かけ肉盛) により外層を溶着されるこ
とから、そのロール胴長方向の全域について、溶損量を
加味して余肉分を設けておくことが望ましい。
接 (例えば連続鋳かけ肉盛) により外層を溶着されるこ
とから、そのロール胴長方向の全域について、溶損量を
加味して余肉分を設けておくことが望ましい。
【００２４】[外層形成工程]このようにして、ロール胴
長方向の中央部またはその近傍における外径ｄ1 が最も
小さくなるように形成した芯材２の周囲に、肉盛溶接法
により外層１を溶着一体化する。
長方向の中央部またはその近傍における外径ｄ1 が最も
小さくなるように形成した芯材２の周囲に、肉盛溶接法
により外層１を溶着一体化する。
【００２５】外層１には、ハイス材を用いる。このハイ
ス材は、ハイス系複合ロールに用いられるものであれば
よい。例えば、その合金成分として、Ｃ：1.0 ％以上3.
0 ％以下 (本明細書においては特にことわりがない限
り、「％」は「重量％」を意味するものとする。) 、S
i：3.0 ％以下、Mn：1.5 ％以下、Cr：12％以下、Mo：1
0％以下、Ｗ：20％以下、Ｖ：３％以上10％以下、Co：1
0％以下を有する鉄基合金が例示される。特に、熱間圧
延用のハイス系複合ロールの場合には、粒状で高硬度の
ＭＣ型炭化物を多量に分散させて耐摩耗性を確保するた
めに、ＭＣ型炭化物を形成するＣ含有量を1.5 ％以上2.
5 ％以下、Ｖ含有量を4.0 ％以上8.0 ％以下とすること
が好ましい。Ｃ含有量およびＶ含有量がそれぞれ1.5 ％
未満、4.0 ％未満であると、生成される炭化物量が不足
して大幅に耐摩耗性を向上することができなくなり、一
方Ｃ含有量およびＶ含有量がそれぞれ2.5 ％超、8.0 ％
超であると、得られた外層の組織均質性が劣化する。な
お、これらのハイス材の線膨張係数は、10×10-6/ ℃程
度である。
ス材は、ハイス系複合ロールに用いられるものであれば
よい。例えば、その合金成分として、Ｃ：1.0 ％以上3.
0 ％以下 (本明細書においては特にことわりがない限
り、「％」は「重量％」を意味するものとする。) 、S
i：3.0 ％以下、Mn：1.5 ％以下、Cr：12％以下、Mo：1
0％以下、Ｗ：20％以下、Ｖ：３％以上10％以下、Co：1
0％以下を有する鉄基合金が例示される。特に、熱間圧
延用のハイス系複合ロールの場合には、粒状で高硬度の
ＭＣ型炭化物を多量に分散させて耐摩耗性を確保するた
めに、ＭＣ型炭化物を形成するＣ含有量を1.5 ％以上2.
5 ％以下、Ｖ含有量を4.0 ％以上8.0 ％以下とすること
が好ましい。Ｃ含有量およびＶ含有量がそれぞれ1.5 ％
未満、4.0 ％未満であると、生成される炭化物量が不足
して大幅に耐摩耗性を向上することができなくなり、一
方Ｃ含有量およびＶ含有量がそれぞれ2.5 ％超、8.0 ％
超であると、得られた外層の組織均質性が劣化する。な
お、これらのハイス材の線膨張係数は、10×10-6/ ℃程
度である。
【００２６】外層１は、芯材２の周囲に、常法にしたが
って、肉盛溶接法により溶着一体化される。これによ
り、所定の外径を有する本実施形態の圧延用複合ロール
３が製造される。
って、肉盛溶接法により溶着一体化される。これによ
り、所定の外径を有する本実施形態の圧延用複合ロール
３が製造される。
【００２７】肉盛溶接法としては、例えば連続鋳かけ肉
盛法が例示されるが、これに限定されるものではなく、
例えばエレクトロスラグ溶解による製造法(ESR肉盛溶接
法）等の他の肉盛溶接法であってもよい。
盛法が例示されるが、これに限定されるものではなく、
例えばエレクトロスラグ溶解による製造法(ESR肉盛溶接
法）等の他の肉盛溶接法であってもよい。
【００２８】[圧延用複合ロール３]このようにして、本
実施形態の圧延用複合ロール３が製造される。この圧延
用複合ロール３は、外層１と芯材２とを備え、外層１の
厚さが、ロール胴長方向の中央部において最も厚いとと
もに、中央部からロール胴長方向の端部に向うにつれて
薄く形成される。
実施形態の圧延用複合ロール３が製造される。この圧延
用複合ロール３は、外層１と芯材２とを備え、外層１の
厚さが、ロール胴長方向の中央部において最も厚いとと
もに、中央部からロール胴長方向の端部に向うにつれて
薄く形成される。
【００２９】この圧延用複合ロール３では、ロール胴長
方向の中央部における外層１の厚さと、ロール胴長方向
の端部における外層１の厚さとの差が15mm以上、好まし
くは20mm以上である。これにより、ロール胴長方向の中
央部における芯材２の熱膨張量が抑制される。このた
め、芯材２のロール胴長方向に関する熱膨張量差に起因
したサーマルクラウンの成長が確実に抑制される。
方向の中央部における外層１の厚さと、ロール胴長方向
の端部における外層１の厚さとの差が15mm以上、好まし
くは20mm以上である。これにより、ロール胴長方向の中
央部における芯材２の熱膨張量が抑制される。このた
め、芯材２のロール胴長方向に関する熱膨張量差に起因
したサーマルクラウンの成長が確実に抑制される。
【００３０】芯材２の周囲に肉盛溶接法により外層１を
設ける際に、得られた圧延用複合ロール３の両端部にお
ける外層１の厚さが等しくならない場合もある。しか
し、本発明にかかる圧延用複合ロール３は、ロール胴長
方向の両端部における外層１の厚さが異なる場合にも適
用される。すなわち、本発明にかかる圧延用複合ロール
３では、肉盛溶接に伴う溶損によって発生する程度の、
両端部における外層１の厚さのばらつきは、許容され
る。
設ける際に、得られた圧延用複合ロール３の両端部にお
ける外層１の厚さが等しくならない場合もある。しか
し、本発明にかかる圧延用複合ロール３は、ロール胴長
方向の両端部における外層１の厚さが異なる場合にも適
用される。すなわち、本発明にかかる圧延用複合ロール
３では、肉盛溶接に伴う溶損によって発生する程度の、
両端部における外層１の厚さのばらつきは、許容され
る。
【００３１】また、この圧延用複合ロール３では、外層
１の厚さが薄いほどサーマルクラウンの成長を抑制する
ためには有利であるが、圧延用複合ロールの外層１とし
て要求される強度や経済性等を勘案すると、ロール胴長
方向の端部における外層１の厚さが10mm以上であること
が望ましい。
１の厚さが薄いほどサーマルクラウンの成長を抑制する
ためには有利であるが、圧延用複合ロールの外層１とし
て要求される強度や経済性等を勘案すると、ロール胴長
方向の端部における外層１の厚さが10mm以上であること
が望ましい。
【００３２】この圧延用複合ロール３は、外層１がハイ
ス材からなるとともに、芯材２が鍛鋼および鋳鋼のいず
れかからなる。ここで、ハイス材は耐摩耗性および耐肌
荒れ性に優れるため、ロール寿命を向上させ、被圧延材
の表面品質を改善するのみならず、摩耗によるロールプ
ロフィル変化を大幅に抑制し、被圧延材の寸法精度の確
保が容易になる。また、芯材に鍛鋼および鋳鋼のいずれ
かを用いることにより、ロール軸部及びロール胴内部に
おける靱性を改善できるとともに、圧延用複合ロール３
の製造コストを低減して、安価に製造することができ
る。
ス材からなるとともに、芯材２が鍛鋼および鋳鋼のいず
れかからなる。ここで、ハイス材は耐摩耗性および耐肌
荒れ性に優れるため、ロール寿命を向上させ、被圧延材
の表面品質を改善するのみならず、摩耗によるロールプ
ロフィル変化を大幅に抑制し、被圧延材の寸法精度の確
保が容易になる。また、芯材に鍛鋼および鋳鋼のいずれ
かを用いることにより、ロール軸部及びロール胴内部に
おける靱性を改善できるとともに、圧延用複合ロール３
の製造コストを低減して、安価に製造することができ
る。
【００３３】この圧延用複合ロール３は、冷間圧延時、
温間圧延時および熱間圧延時それぞれにおいて発生する
サーマルクラウンを抑制することができるが、サーマル
クラウンの成長の抑制が強く要望される熱間圧延用ロー
ルとして用いることが、特に望ましい。
温間圧延時および熱間圧延時それぞれにおいて発生する
サーマルクラウンを抑制することができるが、サーマル
クラウンの成長の抑制が強く要望される熱間圧延用ロー
ルとして用いることが、特に望ましい。
【００３４】
【実施例】さらに、本発明を実施例を参照しながら、よ
り具体的に説明する。ＳＣＭ材からなる鋼塊に熱間鍛造
を行って、外径が約700 mmである円柱形のロール胴相当
部を形成した後、このロール胴相当部に、後述する連続
鋳かけ肉盛り後のロール胴長方向の中央部における外層
の厚さが、ロール胴長方向の端部における外層の厚さよ
りも、10mm、20mm、30mmまたは40mm大きくなるように旋
削加工を行うことにより、芯材を４本製造した。なお、
この旋削加工は、胴中央部と胴端部との外径が図１に示
すように直線的に変化するように、行った。また、芯材
のロール胴部相当部には、後述する連続鋳かけ肉盛時の
溶損量を勘案して、溶損量分の余肉を形成した。また、
通常の連続鋳かけ肉盛用の円柱形の芯材を１本製造し
た。
り具体的に説明する。ＳＣＭ材からなる鋼塊に熱間鍛造
を行って、外径が約700 mmである円柱形のロール胴相当
部を形成した後、このロール胴相当部に、後述する連続
鋳かけ肉盛り後のロール胴長方向の中央部における外層
の厚さが、ロール胴長方向の端部における外層の厚さよ
りも、10mm、20mm、30mmまたは40mm大きくなるように旋
削加工を行うことにより、芯材を４本製造した。なお、
この旋削加工は、胴中央部と胴端部との外径が図１に示
すように直線的に変化するように、行った。また、芯材
のロール胴部相当部には、後述する連続鋳かけ肉盛時の
溶損量を勘案して、溶損量分の余肉を形成した。また、
通常の連続鋳かけ肉盛用の円柱形の芯材を１本製造し
た。
【００３５】このようにして製造したＳＣＭ材からなる
５本の芯材それぞれの周囲に、連続鋳かけ肉盛法によ
り、表１に示す組成を有するハイス材からなる外層を溶
着一体化することにより、胴径：700mm 、胴長：2180mm
の圧延用複合ロールを、５本製造した。
５本の芯材それぞれの周囲に、連続鋳かけ肉盛法によ
り、表１に示す組成を有するハイス材からなる外層を溶
着一体化することにより、胴径：700mm 、胴長：2180mm
の圧延用複合ロールを、５本製造した。
【００３６】
【表１】
【００３７】これら５本の圧延用複合ロールのうちで、
外径が一定になるように形成した芯材を用いたものを、
従来例とした。また、他の４本は、図１に示すように、
ロール胴長方向の中央部における外径が最も小さくなる
ように形成した芯材を用いたものを、本発明例１〜本発
明例４とした。
外径が一定になるように形成した芯材を用いたものを、
従来例とした。また、他の４本は、図１に示すように、
ロール胴長方向の中央部における外径が最も小さくなる
ように形成した芯材を用いたものを、本発明例１〜本発
明例４とした。
【００３８】従来例および本発明例１〜本発明例４の各
圧延用複合ロールの胴長方向の中央部および端部におけ
る外層の厚さと、中央部および端部における外層の厚さ
の差とを、表２にまとめて示す。なお、外層の線膨張係
数は10.2×10-6/ ℃であり、芯材の線膨張係数は13.2×
10-6/ ℃であった。
圧延用複合ロールの胴長方向の中央部および端部におけ
る外層の厚さと、中央部および端部における外層の厚さ
の差とを、表２にまとめて示す。なお、外層の線膨張係
数は10.2×10-6/ ℃であり、芯材の線膨張係数は13.2×
10-6/ ℃であった。
【００３９】
【表２】
【００４０】表２に示すように、従来例および本発明例
１〜本発明例４の各圧延用複合ロールの端部における外
層の厚さは、いずれも、20mmで一定とした。また、本発
明例１〜本発明例４の各圧延用複合ロールでは、中央部
および端部における外層の厚さの差を、10mm、20mm、30
mmおよび40mmと４水準で変化させた。
１〜本発明例４の各圧延用複合ロールの端部における外
層の厚さは、いずれも、20mmで一定とした。また、本発
明例１〜本発明例４の各圧延用複合ロールでは、中央部
および端部における外層の厚さの差を、10mm、20mm、30
mmおよび40mmと４水準で変化させた。
【００４１】従来例および本発明例１〜本発明例４の各
圧延用複合ロールについて、圧延の進行に伴うサーマル
クラウンの形成を、ロール内部の温度分布等を用いて有
限要素法により数値解析した。この数値解析では、サー
マルクラウンは圧延の進行にともなって変化するため、
「板圧延の理論と実際」 (社団法人日本鉄鋼協会発行)
に開示されているように、ロール１回転当たりのロール
への入熱と冷却とを平均化することにより、解析した。
圧延用複合ロールについて、圧延の進行に伴うサーマル
クラウンの形成を、ロール内部の温度分布等を用いて有
限要素法により数値解析した。この数値解析では、サー
マルクラウンは圧延の進行にともなって変化するため、
「板圧延の理論と実際」 (社団法人日本鉄鋼協会発行)
に開示されているように、ロール１回転当たりのロール
への入熱と冷却とを平均化することにより、解析した。
【００４２】この数値解析は、圧延の進行にともなうサ
ーマルクラウンの成長によって、圧延の困難性が特に大
きくなる薄物狭幅材の圧延時におけるサーマルクラウン
の形成について、行った。解析結果を図３にグラフで示
す。
ーマルクラウンの成長によって、圧延の困難性が特に大
きくなる薄物狭幅材の圧延時におけるサーマルクラウン
の形成について、行った。解析結果を図３にグラフで示
す。
【００４３】この図３に示すグラフでは、被圧延材の幅
（板幅1000mm）相当位置のクラウン量（板幅クラウン
量）、すなわち被圧延材の寸法精度に直接的に影響する
クラウン量の変化程度を調べるため、従来例の板幅クラ
ウン量に対する本発明例１〜本発明例４の板幅クラウン
量の減少量を、中央部の外層の厚さと、端部の外層の厚
さとの差により整理した。
（板幅1000mm）相当位置のクラウン量（板幅クラウン
量）、すなわち被圧延材の寸法精度に直接的に影響する
クラウン量の変化程度を調べるため、従来例の板幅クラ
ウン量に対する本発明例１〜本発明例４の板幅クラウン
量の減少量を、中央部の外層の厚さと、端部の外層の厚
さとの差により整理した。
【００４４】図３に示すグラフから、中央部および端部
それぞれにおける外層の厚さの差が大きくなるほど、板
幅クラウン量の減少量が大きくなること、すなわちサー
マルクラウンが抑制される傾向にあることが分かる。中
央部と端部との外層の厚さの差が10mmである本発明例１
の場合でも、板幅クラウン量は、従来例であるNiグレン
鋳鉄系複合ロールと比較して８％程度小さくなる。
それぞれにおける外層の厚さの差が大きくなるほど、板
幅クラウン量の減少量が大きくなること、すなわちサー
マルクラウンが抑制される傾向にあることが分かる。中
央部と端部との外層の厚さの差が10mmである本発明例１
の場合でも、板幅クラウン量は、従来例であるNiグレン
鋳鉄系複合ロールと比較して８％程度小さくなる。
【００４５】さらに、この結果を、サーマルクラウンの
成長に起因した圧延事故の発生が少ない従来のNiグレン
鋳鉄系複合ロールの解析結果と比較すると、本発明例２
〜本発明例４の圧延用複合ロールの板幅クラウン量は、
従来例と比べて15％以上小さく、かつNiグレン鋳鉄系複
合ロールよりも小さく、絞り込み等の圧延事故の発生を
減少できることがわかった。
成長に起因した圧延事故の発生が少ない従来のNiグレン
鋳鉄系複合ロールの解析結果と比較すると、本発明例２
〜本発明例４の圧延用複合ロールの板幅クラウン量は、
従来例と比べて15％以上小さく、かつNiグレン鋳鉄系複
合ロールよりも小さく、絞り込み等の圧延事故の発生を
減少できることがわかった。
【００４６】これにより、本発明にかかる圧延用複合ロ
ールを熱間圧延に使用すれば、サーマルクラウンの成長
を著しく抑制でき、被圧延材の寸法精度や表面品質を高
水準に確保できるばかりでなく、ハイス系複合ロールの
課題であった絞り込み等の圧延事故の発生を著しく抑制
することができる。
ールを熱間圧延に使用すれば、サーマルクラウンの成長
を著しく抑制でき、被圧延材の寸法精度や表面品質を高
水準に確保できるばかりでなく、ハイス系複合ロールの
課題であった絞り込み等の圧延事故の発生を著しく抑制
することができる。
【００４７】(変形形態)実施形態の説明では、図１また
は図２に示すように、ロール胴長方向の中央部における
外径が最も小さくなるように芯材を形成してから外層を
肉盛溶接することにより、外層を、ロール胴長方向の中
央部が最も厚いとともに中央部から端部に向うにつれて
薄くなるように、形成した。しかし、本発明は、この形
態には限定されず、ロール胴長方向の中央部が最も厚い
とともに中央部から端部に向うにつれて薄くなるように
外層を形成できる手段であれば、等しく適用される。
は図２に示すように、ロール胴長方向の中央部における
外径が最も小さくなるように芯材を形成してから外層を
肉盛溶接することにより、外層を、ロール胴長方向の中
央部が最も厚いとともに中央部から端部に向うにつれて
薄くなるように、形成した。しかし、本発明は、この形
態には限定されず、ロール胴長方向の中央部が最も厚い
とともに中央部から端部に向うにつれて薄くなるように
外層を形成できる手段であれば、等しく適用される。
【００４８】例えば、円柱形の芯材の周囲に外層を肉盛
溶接する際に溶損量をロール胴長方向について調整する
ことや、円柱形の芯材の周囲に外層を肉盛溶接により厚
めに溶着一体化した円柱形材のロール胴長方向の中央部
またはその近傍だけに、熱間鍛造を行い、さらに、旋削
加工を行うことによっても、ロール胴長方向の中央部が
最も厚いとともに中央部から端部に向うにつれて薄くな
るように外層を形成することができる。
溶接する際に溶損量をロール胴長方向について調整する
ことや、円柱形の芯材の周囲に外層を肉盛溶接により厚
めに溶着一体化した円柱形材のロール胴長方向の中央部
またはその近傍だけに、熱間鍛造を行い、さらに、旋削
加工を行うことによっても、ロール胴長方向の中央部が
最も厚いとともに中央部から端部に向うにつれて薄くな
るように外層を形成することができる。
【００４９】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、サーマルクラウンの成長が少ない圧延用複合ロー
ル、特に、外層がハイス材からなるとともに芯材が鍛鋼
および鋳鋼のいずれかからなるハイス系複合ロールを、
安価に提供することができる。このため、特に熱間圧延
において、絞り込み等の圧延事故が発生せず、被圧延材
の寸法精度や表面品質を高水準に確保することができ
る。かかる効果を有する本発明の意義は、極めて著し
い。
れば、サーマルクラウンの成長が少ない圧延用複合ロー
ル、特に、外層がハイス材からなるとともに芯材が鍛鋼
および鋳鋼のいずれかからなるハイス系複合ロールを、
安価に提供することができる。このため、特に熱間圧延
において、絞り込み等の圧延事故が発生せず、被圧延材
の寸法精度や表面品質を高水準に確保することができ
る。かかる効果を有する本発明の意義は、極めて著し
い。
【図１】本発明にかかる圧延用複合ロールの一例の縦断
面を模式的に示す説明図である。
面を模式的に示す説明図である。
【図２】本発明にかかる圧延用複合ロールの他の一例の
縦断面を模式的に示す説明図である。
縦断面を模式的に示す説明図である。
【図３】従来例と対比して、本発明例１〜本発明例４の
複合ロールにおける板幅クラウン量の減少量を、中央部
と端部との外層の厚さの差により整理して示すグラフで
ある。
複合ロールにおける板幅クラウン量の減少量を、中央部
と端部との外層の厚さの差により整理して示すグラフで
ある。
１ 外層 ２ 芯材 ３ 圧延用複合ロール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−91811（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−99306（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−124613（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−169112（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−109441（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B21B 27/02 B21B 27/00
Claims (4)
- 【請求項１】 ハイス材からなる外層と、鍛鋼および鋳
鋼のいずれかからなる芯材とを備え、 前記外層の厚さは、ロール胴長方向の中央部またはその
近傍において最も厚いとともに、前記中央部またはその
近傍から前記ロール胴長方向の端部に向うにつれて薄く
なることを特徴とする圧延用複合ロール。 - 【請求項２】 さらに、前記中央部またはその近傍と前
記端部とのそれぞれにおける前記厚さの差が15mm以上で
ある請求項１に記載された圧延用複合ロール。 - 【請求項３】 前記端部における前記外層の厚さは10mm
以上である請求項１または請求項２に記載された圧延用
複合ロール。 - 【請求項４】 前記外層と前記芯材とは、肉盛溶接法に
より溶着一体化され、熱間圧延に用いられる請求項１か
ら請求項３までのいずれか１項に記載された圧延用複合
ロール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09652399A JP3339458B2 (ja) | 1999-04-02 | 1999-04-02 | 圧延用複合ロール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09652399A JP3339458B2 (ja) | 1999-04-02 | 1999-04-02 | 圧延用複合ロール |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000288606A JP2000288606A (ja) | 2000-10-17 |
| JP3339458B2 true JP3339458B2 (ja) | 2002-10-28 |
Family
ID=14167511
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09652399A Expired - Fee Related JP3339458B2 (ja) | 1999-04-02 | 1999-04-02 | 圧延用複合ロール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3339458B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5458654B2 (ja) * | 2009-04-30 | 2014-04-02 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 熱間圧延機用ワークロールとその製造方法 |
| JP5458655B2 (ja) * | 2009-04-30 | 2014-04-02 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 熱間仕上圧延機用ワークロール、熱間仕上圧延機列と圧延方法 |
| CN103316918A (zh) * | 2013-05-11 | 2013-09-25 | 荆州恒隆汽车零部件制造有限公司 | 一种新型复合热轧辊及其制造方法 |
-
1999
- 1999-04-02 JP JP09652399A patent/JP3339458B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JP2000288606A (ja) | 2000-10-17 |
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