JP3376484B2 - 熱延工場巻取設備各ロール - Google Patents
熱延工場巻取設備各ロールInfo
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Description
に下地硬化肉盛層と、さらにその表面に炭化物粒子分散
形自溶合金溶射層を形成した、製鉄設備熱延工場巻取設
備部分内に設備されているダウンコイラー各ロール(以
下各ロールという)に関する。
冷却水および高温通板材(900℃以下)との接触によ
る腐食環境、通板材との摺動および通板材突入時の衝撃
により摩耗を引き起こす。また、各ロールに要求される
性能としては、通板材に対するグリップ力(摩擦係数)
および耐板傷性(スリップ傷・焼付き傷)等が主なもの
である。
示されるように、仕上げ圧延機において定寸に圧延され
た400〜900℃の高温板材10を巻き取り、コイリ
ングする設備であり、各コイラー毎前面に位置する上・
下ピンチロール11、1と、各コイラーマンドレル周辺
に位置するラッパーロール(ユニットロール)6〜9等
で構成され、ときにはコイラー群の前面に独立して設置
されるピンチロール11、1等で構成される。ピンチロ
ール、ラッパーロールはその前後の設備(仕上げ圧延機
・コイラー)間における張力調整、搬送、方向転換を行
ない、コイラーでの円滑な巻き取りおよび巻き形状を整
える役割を持っている。図2に示されるピンチロール1
の表面は、上ピンチロール11の圧下を伴った高温通板
材10との接触、躍動および冷却水による腐食により摩
耗する。一方、ラッパーロール(ユニットロール)も、
同様の過酷な条件下で使用される。前記の摩耗により、
ロール胴部形状が変化した場合、通板材に対するピンチ
力および圧下力の変動を伴い、巻取形状の崩れおよび板
傷発生の原因となることから、各ロールは通常1ヵ月間
程度の短寿命取り替えが行なわれており、設備稼動率お
よび修繕費用面で大きな損失を生じている。また、通板
材をピンチおよび搬送するためには、ロール表面の摩擦
係数の確保が必要であり、この値が低い場合には、通板
材とロール表面間において激しいスリップや焼付を生
じ、通板材傷、ロール交換等の損失を生ずる。
いては、硬化肉盛品、鋳かけ品、鍛鋼品等の鋼系が主体
で使用されているが、耐摩耗性および耐板傷通板性を両
立させ、安定した操業および操業コスト性を得るには、
ロールの材質成分および製造法の制約等から性能の限界
に達しており、耐摩耗性・耐搬送性・耐板傷性を兼備す
るには至っていない。特開昭55−149710号公報
には、鉄系ロールの胴部表面に、一定条件の硬化肉盛溶
接を行ない、更にその上に自溶合金溶射層を肉盛りした
耐スポーリング性、耐摩耗性を有するロールが提案され
ているが、「製鉄関係ロール」という極めて広範な対象
物である。下ピンチロールにおいては、通板材に対して
ピンチ力を与え、適切な搬送性を保持することにより板
傷を防止し巻取形状を整えるという性能が重要である。
特開昭55−149710号公報のロールにおける皮膜
仕様では摩擦係数が極めて低いレベルにあり、板材に対
するグリップ力の不足、スリップ発生による板傷、巻取
形状の不安定化を引き起こす原因となる。
い熱延工場捲取機用ロールを提案した(特願平6−28
2490号:平成6年10月24日出願)。しかし、こ
の先行発明は、特開昭55−149710号公報に提案
されているロールを「熱延工場捲取機用ロール」の範囲
に限定し、自溶合金溶射材料についてもNiベース、C
oベースならびにFeベース材料という一般的に使用さ
れる広範囲な成分系にとどまっている。また、ロール性
能からみた場合、前記の溶射材料を施したものでは、耐
摩耗性の向上に限界があること、および通板材搬送性に
関係が深い溶射層表面の摩擦係数が低く、滑らかな通板
を行なうには難点があった。
ロール短寿命による設備稼動率の低下、修繕費用および
通板製品の品質確保という問題点を解決するため、耐摩
耗、耐通板性、耐板傷性の向上を図ることができる巻取
設備各ロールを提供することを目的としている。
め、本発明者等は鋭意研究を重ねた結果、ロール表面を
形成する自溶合金溶射層の摩擦係数と耐摩耗性とがロー
ル特性に密接な関連を有することを知見し、本発明を完
成するに至った。すなわち、前記知見に基づいてなされ
た本発明は、ロールの胴部表面に下地硬化肉盛層と、更
にその上に肉厚0.5mm以上の炭化物粒子分散形自溶
合金溶射層を形成したことを特徴とする熱延工場巻取設
備各ロールを要旨としている。また、自溶合金溶射層
は、3〜60wt%の炭化物粒子或いは複合炭化物粒子
を含有し、炭化物粒子の大きさは3〜300μmの粒状
または片状のものであることも本発明の要旨であり、さ
らに溶射層のベース金属(Niベース、Coベース、F
eベース)中に、WC、WmCn、Cr3C2、NbC、V
C、MoC、TiC、SiC等の炭化物或いは1種類以
上の炭化物1次粒子と1種類以上のバインダー金属によ
り溶融粉砕・焼結粉砕・造粒・コーティングされた粒子
又は複合炭化物粒子を含有することも本発明の要旨であ
る。
本発明において、ロール表面に炭化物粒子分散形の溶着
金属層を形成させる手法としては、自溶合金溶射法、粉
体プラズマ溶接法、高速ガス溶射法およびプラズマ溶射
法が挙げられる。巻取設備各ロールでは、圧延鋼板の突
入時の衝撃および熱衝撃、圧下による転動疲労に皮膜が
耐えうること、ならびに耐ビードマーク性が要求される
ことから、下地硬化肉盛層との冶金結合および成分・組
織偏析の発生しない施工法が有効であり、本発明におい
ては自溶合金溶射法を採用した。
合金−炭化物粒子分散形溶着合金は、Niベース、Co
ベース、Feベース金属中に炭化物量3〜60wt%を
分散含有させることにより耐摩耗性を著しく向上させて
いる。炭化物の添加量が3wt%未満では、添加炭化物
粒子の大きさ及び微少添加量との関係で、組織中の炭化
物粒子分布が偏分布となりやすく、かつ3wt%未満の
僅少な炭化物添加では飛躍的な耐摩耗性が期待できな
い。また、皮膜組織に対する炭化物量比が60wt%を
超えると、炭化物の歩留まり低下による製作コスト高に
なるとともに、皮膜自体の靱性低下による製作過程での
割れ発生、溶射層のフュージング不良を発生し、各ロー
ルとして要求される性能を欠くことになる。
〜300μmの粒状または片状のもので構成され図1
(b)にロール表面の断面モデルを示した。炭化物粒子
の大きさは耐摩耗性・摩擦係数に影響をあたえる。粒子
が微細すぎると、溶着合金内への均一分散が困難とな
り、偏析を生じて表面硬度が一様でなくなって偏摩耗の
原因となり、ロール寿命が短くなる。他方、粒子が大き
いほど耐摩耗性および摩擦係数が上昇する。反面、ベー
ス金属に対して炭化物は非常に耐摩耗性が良いことか
ら、、炭化物粒子周辺のベース金属の摩耗に伴い突起状
となり、これが板傷発生の原因となる。以上の点から、
炭化物粒子の大きさは3〜300μmの粒状または片状
のものとし、各ロールに要求される耐摩耗性、摩擦係数
および耐板傷性を兼備させるようにした。
C、WmCn、Cr3C2、NbC、VC、MoC、TiC
等、溶射材料として造粒可能な炭化物を使用することが
でき、これにベース金属としてNi系、Co系、Fe系
のいずれかを組み合わせることにより、各ロールの耐衝
動摩耗、耐食摩耗、耐熱衝撃、耐スリップ焼付の各特性
を変化させ、微妙に異なる使用条件に適合した材料を選
択することを可能としている。また、溶着合金層の密度
を向上させるために、フュージング処理を行なってもよ
い。
これによって本発明が限定されることはない。 実施例1 本発明ピンチロールの実施例について説明する。本発明
ピンチロールは、図1に示すような組織構造を有してお
り、その成分組成は表1に示すとおりである。
胴部外径が508mmφ、ロール胴長2300mm、ロ
ール全長が4570mmである。ロール製作にあたり、
下地硬化肉盛厚さ片肉10mm、表1材料3のWC粒子
分散形自溶合金層を仕上げ加工完了の状態で片肉厚さ
1.5mmを確保できるものに製作した。
ロールを実際操業条件で使用したところ、以下の性能が
確認された。すなわち、従来より使用されていたロール
材質(表1の従来品硬化肉盛層)に比べ、耐摩耗性にお
いて15.6倍、連続オンライン日数(メンテナンスフ
リー)において15.6倍、ロール総寿命において2.
6倍向上した。この間、通板材に対する搬送性、製品傷
等のトラブルは無く、極めて良好な成果を挙げ得ること
が確認された。
φ、ロール胴長2300mmのものに、下地硬化肉盛厚
さ片肉10mm、表1材料4(Cr3C2粒子分散形自溶
合金)を仕上げ完了後の状態で片肉厚さ1.5mm確保
したものに制作した。この仕様で表面改質された本発明
ピンチロールを実際操業条件で使用したところ次の性能
が確認された。すなわち、従来より使用されていたロー
ル材質(表1の従来品硬化肉盛層)に比べ、耐摩耗性に
おいて12.8倍、連続オンライン日数(メンテナンス
フリー)において12.8倍、ロール総寿命において
2.0倍の向上が確認された。この間、通板材に対する
搬送性、製品傷等のトラブルは無く、安定した操業状態
を維持できることが確認された。
ルに形成された炭化物分散形自溶合金溶射皮膜は、下地
硬化肉盛層のバックアップを受けながら、ピンチロール
の操作運転条件において、極めて高い耐摩耗性、通板材
搬送性、耐板傷性を発揮し、長時間にわたりピンチロー
ルとしての要求性能を維持することができる。そしてピ
ンチロールの耐久性が飛躍的に高まった結果、設備稼働
能率の向上、修繕費削減、巻取操業の品質向上が達成さ
れるという優れた効果が奏され、産業上極めて有用であ
る。
拡大断面(b)の説明図である。
説明図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 ロールの胴部表面に下地硬化肉盛層と、
更にその上に肉厚0.5mm以上の炭化物粒子分散形自
溶合金溶射層を形成したことを特徴とする熱延工場巻取
設備各ロール。 - 【請求項2】 自溶合金溶射層は、3〜60wt%の炭
化物粒子或いは複合炭化物粒子を含有し、炭化物粒子の
大きさは3〜300μmの粒状または片状のものである
請求項1記載の熱延工場巻取設備各ロール。 - 【請求項3】 溶射層のベース金属(Niベース、Co
ベース、Feベース)中に、WC、WmCn、Cr3C2、
NbC、VC、MoC、TiC、SiC等の炭化物或い
は1種類以上の炭化物1次粒子と1種類以上のバインダ
ー金属により溶融粉砕・焼結粉砕・造粒・コーティング
された粒子又は複合炭化物粒子を含有する請求項1また
は2記載の熱延工場巻取設備各ロール。 - 【請求項4】 フュージング処理された自溶合金溶射層
である請求項1、2または3記載の熱延工場巻取設備各
ロール。
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