JP5081138B2 - Method for evaluating spalling resistance of steel - Google Patents
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Description
本発明は、亜鉛系めっき鋼板のスキンパス圧延に使用されるワークロールに用いる鋼材(亜鉛系めっき鋼板のスキンパス圧延用ワークロール用鋼)の耐スポーリング性評価方法に関するものである。 The present invention relates to a method for evaluating the spalling resistance of a steel material used for a work roll used for skin pass rolling of a zinc-based plated steel sheet (steel for work pass rolling for a skin pass rolling of a zinc-based plated steel sheet).
連続式溶融亜鉛めっき製造ライン(CGL)では、めっき鋼板の機械的性質を改善するため、めっき後に軽圧下のスキンパス圧延が行われる。また、電気めっきライン(EGL)の出側では、めっき鋼板の平坦度や表面性状調整のために、スキンパス圧延が行われることもある。ところで、亜鉛、亜鉛−アルミ合金、亜鉛−ニッケル合金、亜鉛−鉄合金等の亜鉛系めっき鋼板のスキンパス圧延用ワークロール(以下、適宜、「ワークロール」という)は、スキンパス圧延時に、亜鉛系めっき鋼板から生じる亜鉛系粉末の付着防止のため、ワークロール表面に潤滑用の水を噴射することにより、亜鉛系粉末の付着防止、および亜鉛系粉末の除去を行っている。 In the continuous hot dip galvanizing production line (CGL), in order to improve the mechanical properties of the plated steel sheet, skin pass rolling under light pressure is performed after plating. Further, on the exit side of the electroplating line (EGL), skin pass rolling may be performed to adjust the flatness and surface properties of the plated steel sheet. By the way, the work roll for skin pass rolling of zinc-based plated steel sheets such as zinc, zinc-aluminum alloy, zinc-nickel alloy, zinc-iron alloy (hereinafter referred to as “work roll” as appropriate) is zinc-based plated during skin pass rolling. In order to prevent adhesion of the zinc-based powder generated from the steel plate, the adhesion of zinc-based powder is prevented and the zinc-based powder is removed by spraying water for lubrication onto the surface of the work roll.
一般に、スキンパス圧延は、おおよそ700トン以下の圧延荷重により、軽圧下(圧延率0.5〜2%)を鋼板に付与するものである。また、ワークロールは、溶製−加熱−鍛造−焼鈍−外径旋削−焼入−仕上げ旋削および研磨という工程で製造され、ユーザー側でダル加工が施される鍛鋼製焼入ロールが使用されており、おおよそ106回を使用限界として組み替えが行われている。そして、使用後のワークロールは、表面研削およびダル加工を施された後に再利用される。 In general, skin pass rolling imparts a light reduction (rolling rate of 0.5 to 2%) to a steel sheet with a rolling load of approximately 700 tons or less. In addition, the work roll is manufactured by a process of melting, heating, forging, annealing, outer diameter turning, quenching, finishing turning and polishing, and a forged steel quenching roll that is dulled on the user side is used. cage, recombination is carried out approximately 10 6 times as usage limit. Then, the used work roll is reused after being subjected to surface grinding and dull processing.
このような製造条件および潤滑用水にさらされた条件で使用されるワークロール表面には、微細なふくれキズや、このふくれキズの表面が剥離した微細なピットキズや、さらには、これらを起点とした疲労亀裂が発生しやすい。そして、これらが内部へと進展して、最終的には、ワークロールに、スポーリングという脆性破壊現象が発生することが知られている。また、スキンパス時に亜鉛系めっき粉が水潤滑環境下でワークロールと接触することで異種金属接触を起こし、これによりワークロールに腐食が生じ(カソード:2H++2e−→ H+H、アノード反応:Zn → Zn2++2e−)、この腐食によって発生した水素がロール内部に侵入することが知られている。 On the surface of the work roll used under such manufacturing conditions and conditions exposed to lubricating water, fine blistering scratches, fine pit scratches from which the blistering flaw surface was peeled off, and these as the starting point Fatigue cracks are likely to occur. Then, it is known that these progress to the inside, and eventually a brittle fracture phenomenon called spalling occurs in the work roll. In addition, when the zinc-based plating powder comes into contact with the work roll in a water-lubricated environment during skin pass, the metal roll comes into contact with the work roll, which causes corrosion of the work roll (cathode: 2H + + 2e − → H + H, anode reaction: Zn → Zn 2+ + 2e − ), and hydrogen generated by this corrosion is known to enter the roll.
すなわち、実機使用中にワークロール表面に発生する膨れキズや、スキンパス時にワークロールに負荷される接触/せん断応力により、異種金属接触により発生した水素が微細割れ先端部に集積する。ここで、ワークロール表面は、焼入処理により非常に高硬度のマルテンサイト組織(Hv800以上)となっているため、微細割れ先端部に生じる引張応力と集積した水素によって水素脆化が生じると考えられる。そして、これらの要因が重なり合うことにより、スポーリングが加速されることが知られている。 That is, hydrogen generated by contact with different metals accumulates at the tip of the fine crack due to blistering scratches generated on the surface of the work roll during use of the actual machine and contact / shear stress applied to the work roll during skin pass. Here, since the surface of the work roll has a very hard martensite structure (Hv 800 or more) by quenching, hydrogen embrittlement is considered to occur due to tensile stress generated at the tip of the microcrack and accumulated hydrogen. It is done. It is known that the spalling is accelerated by overlapping these factors.
以上のことから、これまで、製法(焼戻し温度の調整やサブゼロ処理により、ワークロール中の残留オーステナイトを低減させ、耐転動疲労性を向上させる)、表面硬度(硬すぎると耐水素脆化特性が劣化する)、および成分組成(ワークロール中に水素トラップサイトとなりうる炭窒化物析出物を生成させる)の観点から、耐スポーリング性に優れるワークロール用鋼が開発されており、より耐スポーリング性の高いワークロール用鋼およびワークロールが製造されている。そして、前記のように、製法、表面硬度、および成分組成の観点から改善のなされたワークロール用鋼について、そのワークロール用鋼からなる鋼材の耐スポーリング性を簡便、かつ迅速、高感度に評価する方法が求められている。 From the above, until now, the manufacturing method (adjusting the tempering temperature and sub-zero treatment reduces the retained austenite in the work roll and improves the rolling fatigue resistance), surface hardness (if it is too hard, the hydrogen embrittlement resistance property Has been developed, and steel for work rolls with excellent spalling resistance has been developed from the viewpoints of the component composition (generates carbonitride precipitates that can become hydrogen trap sites in the work roll). Steel for work rolls and work rolls with high poling properties are manufactured. As described above, with regard to work roll steel that has been improved from the viewpoint of manufacturing method, surface hardness, and component composition, the spalling resistance of the steel made of the work roll steel can be easily, rapidly, and highly sensitive. There is a need for an evaluation method.
そこで、これまでのワークロール用鋼の耐スポーリング性の評価方法として、例えば特許文献1に記載の方法では、ワークロール材料の耐スポーリング性(耐水素脆性)を評価するため、外径8mm、長さ100mm、首下切欠底外径6mmおよび首下切欠先端半径1mmの寸法を有する試験片を水中にて亜鉛板と接触させることにより鋼中に水素を導入し、5ton/minの荷重速度で破断させ、大気中および水中で亜鉛板と接触させた場合の切欠底公称破断強さとの比較によりワークロール用鋼の耐水素脆性を評価している。
Therefore, as a conventional method for evaluating the spalling resistance of steel for work rolls, for example, in the method described in
また、特許文献2に記載の方法では、長さ150mm、標線間距離10mm、つかみ具部の断面直径8mm、中央の薄肉部の断面直径4mmのダンベル状試験片において、中央の薄肉部以外に亜鉛めっきを施し、水中に14日間浸漬した後、SSRT試験を実施し、耐スポーリング性を評価している。
しかしながら、従来のワークロール用鋼の耐スポーリング性評価方法では、以下に示す問題がある。
特許文献1に記載の方法では、鋼中に水素を導入するのに長時間(少なくとも数日〜1週間程度は必要)を要し、迅速な評価を行うことができないという問題がある。また、荷重速度が速すぎる(実施例では数分で破断していると推定される)ため、ワークロール用鋼中で生じている、応力による水素拡散や集積が全く考慮されていない。さらに、試験片への応力付与方法は単純引張であり、ロールの回転によるワークロールと亜鉛系めっき鋼板との接触によって生じる転動疲労、微小な亀裂発生、亀裂進展の影響を全く考慮出来ていない。
However, the conventional methods for evaluating the spalling resistance of steel for work rolls have the following problems.
In the method described in
特許文献2に記載の方法では、事前の水素導入に14日間を要するため、迅速な評価を行うことができないという問題がある。また、試験片への応力付与方法は単純引張であり、微小な亀裂発生から割れが生じる現象については再現できるが、この方法の場合は、引張応力が常に付加されるため、亀裂発生後、すぐに破断してしまうことが考えられる。そのため、ロールの回転によるワークロールと亜鉛系めっき鋼板との接触によって生じる転動疲労、微小な亀裂発生、亀裂進展の影響を考慮出来ていない。
The method described in
以上のように、耐スポーリング性を、迅速、かつ簡便に評価する方法に関し、従来の技術では、鋼中への水素導入を迅速、かつ簡便に行う技術や、亜鉛系めっき鋼板のスキンパス圧延時に生じる転動疲労、それに付随してワークロール表面に生じる微細キズや膨れ、亀裂発生、および応力による水素拡散や集積を考慮した技術は見あたらない。 As described above, with respect to a method for quickly and simply evaluating spalling resistance, in the conventional technique, a technique for quickly and easily introducing hydrogen into steel, or during skin pass rolling of a galvanized steel sheet. There is no technology that takes into account the rolling fatigue that occurs, the fine scratches and blisters that occur on the work roll surface, the occurrence of cracks, and the hydrogen diffusion and accumulation due to stress.
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、鋼中への水素導入を迅速、かつ簡便に行うことで、亜鉛系めっき鋼板スキンパス圧延用ワークロールに用いる鋼材についての耐スポーリング性を、迅速、かつ簡便に評価する方法を提供することにある。さらに、亜鉛系めっき鋼板のスキンパス圧延時に生じる動疲労、微小な亀裂発生、亀裂進展の影響や、応力による水素拡散や集積を考慮した耐スポーリング性の評価方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and its purpose is to quickly and easily introduce hydrogen into the steel, thereby improving the resistance of the steel material used for the work roll for galvanized steel sheet skin pass rolling. An object of the present invention is to provide a method for quickly and easily evaluating the spalling property. It is another object of the present invention to provide a spalling resistance evaluation method that takes into account the effects of dynamic fatigue, microcracking and crack propagation that occur during skin-pass rolling of galvanized steel sheets, and hydrogen diffusion and accumulation due to stress.
本願発明者らは、亜鉛系めっき鋼板スキンパス圧延用ワークロール用鋼についての耐スポーリング性を、迅速、かつ簡便に評価する方法について鋭意研究を行った。特許文献1、および特許文献2に記載のように、従来技術では、ワークロール用鋼の耐スポーリング性(従来技術で評価しているのは正確には耐水素脆性)評価のため、鋼中に水素を導入する方法として、水中にて、評価鋼と亜鉛との異材接触腐食(アノード反応:Zn → Zn2+ + 2e−、カソード反応:2H+ + 2e− → H2)によって発生する水素を導入する方法が採られている。しかし、鋼(鋼材)と亜鉛との接触による鋼中への水素導入は非常に長時間を要し、その後、鋼材の耐スポーリング性の評価を行うため、試験開始までに非常に時間を要し、その後、改めて試験時間が必要になるという課題があった。そこで本発明では、鋼材と亜鉛とが接触した際の電気化学反応に着目し、電源装置を用いて、鋼材に対して、亜鉛の自然電位相当の電位を強制的に印加することにより、鋼材と亜鉛との電気化学反応を模擬することができ、迅速、かつ簡便に、水素を鋼中に導入できることを見出した。そして、水素が導入された鋼材に負荷を与えて亀裂を発生させることで、亜鉛系めっき鋼板スキンパス圧延用ワークロール用鋼についての耐スポーリング性を、迅速、かつ簡便に評価できることを見出した。
The inventors of the present application conducted intensive research on a method for quickly and easily evaluating the spalling resistance of a steel for a work roll for galvanized steel sheet skin pass rolling. As described in
すなわち、本発明に係る鋼材の耐スポーリング性評価方法は、亜鉛系めっき鋼板スキンパス圧延用ワークロールに用いる鋼材の耐スポーリング性評価方法であって、電解質を含む溶液中で、鋼材に、飽和カロメル電極(SCE)基準で−1000〜−1300mVの電位を印加すると共に、前記鋼材に部材を接触させて、前記鋼材を相対運動させることで、前記鋼材に負荷を与えて前記鋼材に亀裂を発生させ、当該亀裂が発生するまでの時間を測定することで、前記鋼材の耐スポーリング性を評価することを特徴とする。 That is, the method for evaluating the spalling resistance of a steel material according to the present invention is a method for evaluating the spalling resistance of a steel material used for a work roll for galvanized steel sheet skin pass rolling, and is saturated in the steel material in a solution containing an electrolyte. Applying a potential of -1000 to -1300 mV with respect to the calomel electrode (SCE), bringing a member into contact with the steel material, and causing the steel material to move relative to each other, thereby applying a load to the steel material and generating cracks in the steel material The spalling resistance of the steel material is evaluated by measuring the time until the crack is generated.
このような評価方法によれば、電解質を含む溶液中で、試験片である鋼材に所定の電位を印加することで、ワークロールと亜鉛が潤滑用水中で接触した場合の環境を、迅速、かつ忠実に模擬することができ、迅速、かつ簡便に、水素が鋼中に導入(吸蔵)される。そして、この水素が導入された鋼材に負荷を与えて亀裂を発生させ、鋼材に亀裂が発生するまでの時間を測定することで、迅速、かつ簡便に亜鉛系めっき鋼板スキンパス圧延用ワークロール用鋼の耐スポーリング性が評価される。
また、鋼材に部材を接触させて、鋼材を相対運動させることで、亜鉛系めっき鋼板のスキンパス圧延時における、ワークロール本体表面の任意の点と、亜鉛系めっき鋼板との接触頻度を模擬することができ、亜鉛系めっき鋼板のスキンパス圧延時に生じる転動疲労、および転動疲労に起因する微小な亀裂発生、ならびに、亀裂の進展、さらには応力による水素拡散や集積を模擬することができる。
According to such an evaluation method, in a solution containing an electrolyte, by applying a predetermined potential to a steel material that is a test piece, an environment in which the work roll and zinc are in contact with water for lubrication can be quickly and It can be faithfully simulated, and hydrogen is introduced (occluded) into the steel quickly and easily. And, by applying a load to the steel material introduced with hydrogen and generating cracks, and measuring the time until the cracks occur in the steel material, the steel for work rolls for galvanized steel sheet skin pass rolling can be quickly and easily performed. Is evaluated for spalling resistance.
In addition, the contact frequency between the arbitrary point on the surface of the work roll body and the zinc-based plated steel sheet during skin pass rolling of the zinc-based plated steel sheet is simulated by bringing the member into contact with the steel material and causing the steel material to relatively move. It is possible to simulate rolling fatigue generated during skin pass rolling of a galvanized steel sheet, generation of minute cracks resulting from rolling fatigue, crack propagation, and hydrogen diffusion and accumulation due to stress.
また、本発明に係る鋼材の耐スポーリング性評価方法は、前記鋼材に前記電位をT秒以上印加した後、さらに前記電位を印加しながら前記鋼材に負荷を与えるものであり、前記Tが、T=C2/D(ただし、C:鋼材の試験部の厚さの1/2(cm)、D:鋼材の水素拡散係数(cm2/s))を満たすことを特徴とする。 Moreover, the spalling resistance evaluation method for a steel material according to the present invention is to apply a load to the steel material while further applying the potential after applying the potential to the steel material for T seconds or more. T = C 2 / D (provided that C: 1/2 (cm) of the thickness of the test portion of the steel material, D: hydrogen diffusion coefficient (cm 2 / s) of the steel material).
このような評価方法によれば、鋼材に負荷を与える前に、あらかじめ、所定時間、所定の電位を鋼材に印加することで、負荷を与え始める時点において、鋼材中の水素濃度が均一化される。これに加え、さらに前記電位を印加しながら前記鋼材に負荷を与えることで、さらに迅速な評価が可能となる。 According to such an evaluation method, by applying a predetermined potential to the steel material for a predetermined time in advance before applying the load to the steel material, the hydrogen concentration in the steel material is made uniform at the time when the load starts to be applied. . In addition to this, a further rapid evaluation can be performed by applying a load to the steel material while further applying the potential.
また、本発明に係る鋼材の耐スポーリング性評価方法は、前記鋼材に周波数10−2〜101Hzの振動を与えて、前記鋼材を相対運動させることを特徴とする。
このような評価方法によれば、所定の周波数の振動を鋼材に与えることで、容易に相対運動をさせることができ、また、ロールの回転によるワークロールと亜鉛系めっき鋼板との接触によって生じる転動疲労、微小な亀裂発生、亀裂進展の現象が促進され、鋼材における亀裂の発生がより迅速となる。
Moreover, the spalling resistance evaluation method for a steel material according to the present invention is characterized in that the steel material is subjected to relative motion by applying a vibration of a frequency of 10 −2 to 10 1 Hz to the steel material.
According to such an evaluation method, it is possible to easily cause relative motion by giving vibrations of a predetermined frequency to the steel material, and also to cause the rolling caused by the contact between the work roll and the galvanized steel sheet due to the rotation of the roll. The phenomena of dynamic fatigue, microcracking, and crack propagation are promoted, and cracks are generated more quickly in steel.
また、本発明に係る鋼材の耐スポーリング性評価方法は、前記部材を、980MPa以上の圧力で、前記鋼材に接触させることを特徴とする。
このような評価方法によれば、所定の圧力で鋼材に負荷を与えることで、亜鉛系めっき鋼板のスキンパス圧延時にワークロールへ生じる圧力の影響が、より正確に再現される。
Moreover, the spalling resistance evaluation method for a steel material according to the present invention is characterized in that the member is brought into contact with the steel material at a pressure of 980 MPa or more.
According to such an evaluation method, by applying a load to the steel material at a predetermined pressure, the influence of the pressure generated on the work roll during skin pass rolling of the galvanized steel sheet can be more accurately reproduced.
また、本発明に係る鋼材の耐スポーリング性評価方法は、前記部材は、先端に複数の角形状部を有し、前記鋼材に前記角形状部を接触させることを特徴とする。
このような評価方法によれば、複数の角形状部の辺の部分により、鋼材と角形状部の辺の部分が接触する部位(接触部)への歪みの集中が繰り返され、鋼材における亀裂の発生がより迅速となる。
Moreover, the spalling resistance evaluation method for steel according to the present invention is characterized in that the member has a plurality of square-shaped portions at a tip, and the square-shaped portions are brought into contact with the steel material.
According to such an evaluation method, the concentration of strain on the part (contact part) where the steel material and the side part of the square-shaped part contact each other is repeated by the side parts of the plurality of square-shaped parts, Occurs more quickly.
本発明によれば、鋼中への水素導入を迅速、かつ簡便に行うことで、亜鉛系めっき鋼板のスキンパス圧延時におけるワークロールのスポーリング発生機構を容易に模擬することができ、亜鉛系めっき鋼板スキンパス圧延用ワークロール用鋼についての耐スポーリング性を、迅速、かつ簡便に評価することができる。
さらに、亜鉛系めっき鋼板のスキンパス圧延時に生じる動疲労、微小な亀裂発生、亀裂進展の影響や、応力による水素拡散や集積を考慮して、亜鉛系めっき鋼板スキンパス圧延用ワークロール用鋼についての耐スポーリング性を評価することができる。
According to the present invention, by introducing hydrogen into steel quickly and simply, the work roll spalling generation mechanism at the time of skin pass rolling of the zinc-based plated steel sheet can be easily simulated, and zinc-based plating is achieved. The spalling resistance of steel for work rolls for steel plate skin pass rolling can be evaluated quickly and easily.
Furthermore, considering the effects of dynamic fatigue, microcracking and crack propagation that occur during skin pass rolling of galvanized steel sheets, hydrogen diffusion and accumulation due to stress, the resistance to work roll steel for galvanized steel sheet skin pass rolling. The spalling property can be evaluated.
次に、本発明に係る鋼材の耐スポーリング性評価方法ついて詳細に説明する。
鋼材の耐スポーリング性評価方法(以下、適宜、「耐スポーリング性評価方法」という)は、亜鉛系めっき鋼板スキンパス圧延用ワークロールに用いる鋼材の耐スポーリング性評価方法であって、電解質を含む溶液中で、鋼材(以下、適宜、「試験片」という)に所定の電位を印加すると共に、前記鋼材に負荷を与えて前記鋼材に亀裂を発生させ、当該亀裂が発生するまでの時間を測定するものである。
Next, the method for evaluating the spalling resistance of a steel material according to the present invention will be described in detail.
The steel material spalling resistance evaluation method (hereinafter referred to as “spalling resistance evaluation method” as appropriate) is a steel material spalling resistance evaluation method used for a work roll for galvanized steel sheet skin pass rolling. And applying a predetermined potential to the steel material (hereinafter, referred to as “test piece” as appropriate), causing the steel material to crack by causing a crack in the steel material, and the time until the crack occurs. Measure.
電解質を含む溶液としては、試験溶液が中性に近く(pH6〜8程度)、導電性があるものであればよい。例えば、NaCl水溶液や、MgCl2水溶液等が挙げられるが、試験溶液の導電性を上げ、かつ中性環境を示し、さらに簡便に使用できる点から、0.01〜10%程度のNaCl水溶液を用いるのが好ましい。例えば、3%NaCl水溶液を用いることができる。 As the solution containing the electrolyte, any test solution may be used as long as it is close to neutrality (about pH 6 to 8) and has conductivity. For example, an NaCl aqueous solution, an MgCl 2 aqueous solution, and the like can be mentioned. From the viewpoint that the conductivity of the test solution is increased, the neutral environment is shown, and it can be used more easily, an NaCl aqueous solution of about 0.01 to 10% is used. Is preferred. For example, a 3% NaCl aqueous solution can be used.
鋼材(試験片)に印加する電位は、飽和カロメル電極(SCE)基準で−1000〜−1300mVとする。
亜鉛系めっき鋼板のスキンパス圧延時に生じるワークロールへの水素侵入は、鋼板(ワークロール本体)と亜鉛系めっき粉とが、ワークロール表面および亜鉛系めっき鋼板の表面を覆っている潤滑水中で接触することによって、異種金属接触腐食が生じることに由来する。そのため、試験片への水素導入は、潤滑水中での亜鉛の自然電位を考慮した、−500〜−900mV程度(水素標準電極基準Standard Hydrogen Electrode;SHE)の電位を印加すれば良い。
The potential applied to the steel material (test piece) is -1000 to -1300 mV based on the saturated calomel electrode (SCE).
The hydrogen intrusion into the work roll that occurs during skin-pass rolling of the galvanized steel sheet comes into contact with the steel sheet (work roll body) and the zinc-based plating powder in the lubricating water covering the work roll surface and the surface of the galvanized steel sheet. This is due to the occurrence of different metal contact corrosion. Therefore, hydrogen may be introduced into the test piece by applying a potential of about −500 to −900 mV (standard hydrogen electrode; SHE) in consideration of the natural potential of zinc in the lubricating water.
なお、この範囲の電位は、SHEを基準とした電位であるが、印加する電位は、使用する参照電極の電位範囲に換算すればよい。参照電極としては、取り扱いの容易さから、飽和カロメル電極(Saturated Calomel Electrode;SCE,約+241mV)、銀−塩化銀電極(silver-silver chloride electrode;約+199mV)、硫酸水銀参照電極(mercury-mercurous salfate electrode;約+615mV)等を適宜用いればよい。また、各種参照電極の参考電位(V vs. NHE)については、「藤嶋昭、相澤益男、井上徹 電気化学測定法(1984) 技報堂出版」を参考とした。 Note that the potential in this range is a potential based on SHE, but the applied potential may be converted to the potential range of the reference electrode to be used. As a reference electrode, a saturated calomel electrode (SCE, approximately + 241mV), a silver-silver chloride electrode (approximately + 199mV), a mercury-mercurous salfate (mercury-mercurous salfate) electrode; about +615 mV) may be used as appropriate. For reference potentials (V vs. NHE) of various reference electrodes, refer to “Akira Fujishima, Masuo Aizawa, Toru Inoue Electrochemical Measurement Method (1984) Gihodo Publishing”.
ここで、印加する電位は、飽和カロメル電極(SCE)基準に換算し、−1000〜−1300mVとする。電位が−1000mV未満では、十分に試験片へ水素を導入することができず、亜鉛系めっき鋼板のスキンパス圧延時に生じるワークロールへの水素侵入を模擬することができない。一方、−1300mVを超えると、試験片表面で多量の水素が発生し、試験片中に過剰、かつ急激に水素が進入し、亜鉛系めっき鋼板のスキンパス圧延時に生じるワークロールへの水素侵入を模擬することができず、また、正確な評価ができない。 Here, the applied potential is converted to a saturated calomel electrode (SCE) standard and is set to −1000 to −1300 mV. When the potential is less than −1000 mV, hydrogen cannot be sufficiently introduced into the test piece, and hydrogen intrusion into the work roll that occurs during skin pass rolling of the galvanized steel sheet cannot be simulated. On the other hand, when it exceeds -1300 mV, a large amount of hydrogen is generated on the surface of the test piece, and hydrogen excessively and suddenly enters the test piece, simulating hydrogen intrusion into the work roll that occurs during skin pass rolling of the galvanized steel sheet. Cannot be evaluated and cannot be evaluated accurately.
電位については、試験前に電位を印加してもよく、電位を印加しながら試験片に対して負荷を与えても良いが、より迅速に試験を行う観点から、電位を印加しながら試験片に対して負荷を与えるのが好ましい。また、試験片中での水素濃度の不均一さを無くすと共に、迅速に試験を行うため、試験前に、試験片(鋼材)前処理として前記範囲の電位を一定時間(T秒)以上印加した後、さらに電位を印加しながら鋼材に負荷を与えるのが好ましい。なお、試験前に電位を印加する時間については、試験片試験部における鋼中水素が均一化できる時間以上とすればよい。一般的に、鋼中の水素移動速度は水素拡散係数D(cm2/s)に依存することが知られており、試験片試験部中を十分に水素が拡散できる時間以上、一定電位を付与すればよい。なお、ここでの試験片試験部とは、試験片に部材(角形状部)を接触させて亀裂を発生させ、耐スポーリング性を評価する部位をいう。 Regarding the potential, the potential may be applied before the test, or a load may be applied to the test piece while applying the potential, but from the viewpoint of conducting the test more quickly, the potential is applied to the test piece while applying the potential. However, it is preferable to apply a load. In addition, in order to eliminate the non-uniformity of the hydrogen concentration in the test piece and perform the test quickly, the potential in the above range was applied for a predetermined time (T seconds) or more as a test piece (steel material) pretreatment before the test. Thereafter, it is preferable to apply a load to the steel material while further applying a potential. In addition, what is necessary is just to set it as the time which the hydrogen in steel in a test piece test part can equalize about time to apply an electric potential before a test. In general, it is known that the hydrogen transfer rate in steel depends on the hydrogen diffusion coefficient D (cm 2 / s), and a constant potential is applied for a time longer than sufficient time for hydrogen to diffuse in the test piece test section. do it. In addition, a test piece test part here means the site | part which makes a test piece contact a member (square shape part), a crack is generated, and evaluates spalling resistance.
具体的には、試験片試験部(鋼材の試験部)の厚さ、および、試験片(鋼材)の水素拡散係数を考慮し、試験片試験部の厚さの1/2をC(cm)、水素拡散係数をD(cm2/s)としたときに、「T=C2/D(sec)」以上の時間、一定電位を印加すればよい。なお、この式は、鋼材中における水素拡散係数:D(cm2/s)、試験片試験部の厚さの1/2:C(cm)から、鋼材中の水素拡散に必要な時間:T秒を見積もったものである。具体的な時間については試験片の厚みにもよるが、一般的に、マルテンサイト鋼の水素拡散係数Dは、1.0×10−5〜10−6程度であるため、板厚0.2cmの場合は、0.28〜2.8hr程度以上、板厚0.4cmの場合は、1.1〜11hr程度以上とすれば、試験材中の水素濃度を均一にすることができる。 Specifically, taking into account the thickness of the test piece test part (steel material test part) and the hydrogen diffusion coefficient of the test piece (steel material), ½ of the test piece test part thickness is C (cm) When a hydrogen diffusion coefficient is D (cm 2 / s), a constant potential may be applied for a time equal to or longer than “T = C 2 / D (sec)”. In addition, this formula is based on the hydrogen diffusion coefficient in the steel material: D (cm 2 / s), 1/2 of the thickness of the test piece test part: C (cm), and the time required for hydrogen diffusion in the steel material: T Estimated seconds. Although the specific time depends on the thickness of the test piece, generally, the hydrogen diffusion coefficient D of martensitic steel is about 1.0 × 10 −5 to 10 −6 , and thus the plate thickness is 0.2 cm. In this case, the hydrogen concentration in the test material can be made uniform if the thickness is about 0.28 to 2.8 hr or more, and if the plate thickness is 0.4 cm, the thickness is about 1.1 to 11 hr or more.
試験片に負荷を与える方法としては、鋼材(試験片)に部材(以下、適宜、「相手材」という)を接触させて、試験片を相対運動させるのが好ましい。この方法により、亜鉛系めっき鋼板のスキンパス圧延時における、ワークロール本体表面の任意の点と、亜鉛系めっき鋼板との接触頻度を模擬することができ、転動疲労、微少な亀裂発生、亀裂進展や、応力による水素拡散・集積を模擬することができる。 As a method for applying a load to the test piece, it is preferable to bring a member (hereinafter, referred to as “partner material” as appropriate) into contact with a steel material (test piece) to cause relative movement of the test piece. By this method, it is possible to simulate the contact frequency between any point on the surface of the work roll body and the zinc-based plated steel sheet during skin pass rolling of the zinc-based plated steel sheet, rolling fatigue, microcracking, crack propagation In addition, hydrogen diffusion and accumulation due to stress can be simulated.
試験片へ接触させる部材(相手材)は、試験片に対し±20%以内のビッカース硬度の材料とするのが好ましい。試験片と大きく硬度が異なるものを相手材にした場合は、試験片試験部に、試験片と相手材の接触に起因する亀裂が発生しにくく、試験片、または相手材の損耗のみが生じてしまう場合があり、耐スポーリング性の評価を行えない場合がある。 The member to be brought into contact with the test piece (the counterpart material) is preferably a material having a Vickers hardness within ± 20% of the test piece. When a material whose hardness is significantly different from that of the test piece is used as the mating material, cracks due to the contact between the test piece and the mating material are unlikely to occur in the test specimen, and only the wear of the test specimen or the mating material occurs. In some cases, the spalling resistance cannot be evaluated.
相対運動は、この鋼材(試験片)に、周波数10−2〜101Hzの振動を与えることにより行うのが好ましい。試験片に所定の周波数の振動を与えることで、容易に相対運動をさせることができる。 Relative motion is preferably performed by applying vibrations having a frequency of 10 −2 to 10 1 Hz to this steel material (test piece). By giving a vibration of a predetermined frequency to the test piece, the relative movement can be easily performed.
そして、周波数を10−2Hz以上とすることで、より迅速に試験片に亀裂を発生させることができ、耐スポーリング性をより迅速に評価することができる。一方、101Hz以下とすることで、鋼中の粗大介在物を起点として、短時間で試験片が破断してしまうのを防ぐことができ、より正確な評価を行うことができる。 And by making a frequency into 10 <-2 > Hz or more, a test piece can be cracked more rapidly and spalling resistance can be evaluated more rapidly. On the other hand, by setting it to 10 1 Hz or less, it is possible to prevent the test piece from breaking in a short time starting from coarse inclusions in the steel, and more accurate evaluation can be performed.
付与する周波数は、前記範囲内にて適宜選択すればよいが、早期試験の観点から、10−1Hz以上とするのが好ましい(より好ましくは5×10−1Hz以上)。なお、試験片に対して周波数を付与するには、一般の疲労試験機を用いれば良い。また、この周波数による振動の付与は、試験片に相手材を接触させてから行ってもよく、接触させる前に、あらかじめ振動を与えておいてもよい。 The frequency to be applied may be appropriately selected within the above range, but is preferably 10 −1 Hz or more (more preferably 5 × 10 −1 Hz or more) from the viewpoint of early testing. In addition, what is necessary is just to use a general fatigue testing machine in order to provide a frequency with respect to a test piece. Further, the application of vibration at this frequency may be performed after bringing the counterpart material into contact with the test piece, or the vibration may be applied in advance before contacting.
部材(相手材)は、980MPa以上の圧力で鋼材(試験片)に接触させるのが好ましい。
相手材を試験片試験部に対して、980MPa以上の接触力で押しつけることにより、亜鉛系めっき鋼板におけるスキンパス圧延にワークロールへ生じる圧力による影響を、より正確に再現することができる。接触力が980MPa未満の場合でも、試験片と相手材とが接触しながら相対運動を行うことにより、転動疲労、微小な亀裂発生、亀裂進展が生じるが、条件によってはこれらが発生しにくい場合もあるため、接触力は980MPa以上とするのが好ましい。なお、ロールの回転によるワークロールと亜鉛系めっき鋼板との接触によって生じる転動疲労、微小な亀裂発生、亀裂進展の現象をより促進させるため、好ましくは、1030MPa以上、より好ましくは、1080MPa以上とする。なお、圧力による影響のより正確な再現を考慮し、上限は1500MPa程度とするのが好ましい。
The member (the counterpart material) is preferably brought into contact with the steel material (test piece) at a pressure of 980 MPa or more.
By pressing the mating material against the test piece test part with a contact force of 980 MPa or more, it is possible to more accurately reproduce the influence of the pressure generated on the work roll during skin pass rolling in the zinc-based plated steel sheet. Even when the contact force is less than 980 MPa, rolling fatigue, microcracking, and crack growth occur due to relative movement while the specimen and the mating material are in contact, but these are unlikely to occur depending on conditions Therefore, the contact force is preferably 980 MPa or more. In order to further promote the phenomenon of rolling fatigue, microcrack generation, and crack propagation caused by contact between the work roll and the galvanized steel sheet due to the rotation of the roll, it is preferably 1030 MPa or more, more preferably 1080 MPa or more. To do. In consideration of more accurate reproduction of the effect of pressure, the upper limit is preferably about 1500 MPa.
部材(相手材)は、先端に複数の角形状部を有する形状とし、鋼材(試験片)に角形状部を接触させるのが好ましい。なお、ここでの角形状部とは、相手材の先端に設けられた四角柱状の部位をいう。また、相手材本体は、四角柱状(棒状)であればよい。
ここで、図1(a)〜(c)を参照して、相手材の先端の形状と、試験片と相手材との接触状態について説明する。なお、図1において、相手材の先端に、図1(a)では、丸形状部、(b)では、1つの角形状部、(c)では、複数(ここでは2つ)の角形状部を有するものとしている。
It is preferable that the member (the counterpart material) has a shape having a plurality of square portions at the tip, and the steel portion (test piece) is brought into contact with the square portion. In addition, a square shape part here means the square-column-shaped site | part provided in the front-end | tip of the other party material. Moreover, the other party main body should just be quadrangular prism shape (bar shape).
Here, with reference to FIG. 1 (a)-(c), the shape of the front-end | tip of a counterpart material and the contact state of a test piece and a counterpart material are demonstrated. In FIG. 1, at the tip of the mating member, a round shape portion in FIG. 1 (a), one square shape portion in (b), and a plurality (here, two) square shape portions in (c). It is supposed to have.
図1(a)に示すように、相手材2の先端に丸形状部3を有する場合(相手材2の先端が丸形状である場合)、試験片1と相手材2とは1点でしか接触できず、後記するように、試験片1が相対運動する際に、試験片試験部における応力集中が不十分なために、試験片1に亀裂を生じさせにくく、効率的に試験を行いにくい。また、図1(b)に示すように、相手材2の先端に1つの角形状部を有する場合、試験片1と相手材2とは2点(すなわち、角形状部4の試験片1との接触面における2つの辺の部分)でしか試験片1に負荷を与えることがでないため、試験片1に亀裂を生じさせにくく、やはり、効率的に試験を行いにくい。しかし、図1(c)に示すように、相手材2の先端を複数の角形状部4を有する形状とすることにより、試験片1が相対運動する際に、試験片試験部に、複数の角形状部4の辺の部分が複数回負荷を与え、試験片1での亀裂発生を容易に(より迅速に)生じさせることができる。なお、複数の角形状部4は、相手材2の先端に2つ以上設ければよい。また、相手材2は、相対運動する際に、試験片試験部に、複数の角形状部4の辺の部分が複数回負荷を与えることができれば、角形状部4をどのような向きに試験片試験部に接触させてもよい。
As shown in FIG. 1A, when the round part 3 is provided at the tip of the counterpart material 2 (when the tip of the
次に、図2を参照して、試験片に振動を与えた際の角形状部による試験片への負荷について説明する。図2に示すように、試験片1に所定の周波数の振動を付与すると、まず、試験片1が、長手方向に向けて前に微動(移動)し、後側(図視した状態で左側)の角形状部4の後側の辺の部分における接触部に歪みが集中し、この辺の部分が試験片1(試験片試験部)に負荷を与える。次に、試験片1が、長手方向に向けて後ろに微動(移動)し、前側(図視した状態で右側)の角形状部4の前側の辺の部分における接触部に歪みが集中し、この辺の部分が試験片1(試験片試験部)に負荷を与える。なお、図示しないが、角形状部4のその他の2辺(試験片1の長手方向に直交する2辺)についても、試験片1が前後に移動(摺動)する際に、この部分における接触部に歪みが集中し、この辺の部分が試験片試験部に負荷を与える。
Next, with reference to FIG. 2, a description will be given of a load applied to the test piece by the angular portion when the test piece is vibrated. As shown in FIG. 2, when vibration of a predetermined frequency is applied to the
このように、試験片1の振動により、試験片1が相対運動し、前記のような長手方向前後への動作が繰り返される。これにより、複数の角形状部4、すなわち、複数の角形状部4の辺の部分が、それぞれ接触部に歪みを集中させることを繰り返し、この辺の部分が試験片試験部に複数回負荷を与える。このようにして、亜鉛系めっき鋼板のスキンパス圧延時における、ワークロール本体表面の任意の点と、亜鉛系めっき鋼板との接触頻度を模擬することができる。そして、試験片1と相手材2との接触部において、転動疲労、微少な亀裂発生、亀裂進展の現象が加速されるため、より迅速な評価を行うことができる。
As described above, the
このようにして、試験片(鋼材)に亀裂を発生させ、当該亀裂が発生するまでの時間を測定することで、前記鋼材の耐スポーリング性、すなわち、亜鉛系めっき鋼板スキンパス圧延用ワークロール用鋼についての耐スポーリング性を評価することができる。 Thus, by generating a crack in the test piece (steel material) and measuring the time until the crack is generated, the spalling resistance of the steel material, that is, for a work roll for galvanized steel sheet skin pass rolling. The spalling resistance of steel can be evaluated.
具体的には、例えば、数種の鋼材について、前記した耐スポーリング性評価方法を同条件にて適用して亀裂が発生するまでの時間を測定し、この時間が長いほうが、耐スポーリング性に優れるものと判断することができる。
なお、ここでの「亀裂」とは、例えば、鋼材に水素が侵入することで、スポーリングが起きる際の亀裂と同等な亀裂であればよく、この亀裂の発生は、例えば、目視により確認すればよい。
Specifically, for example, with respect to several types of steel materials, the above-described spalling resistance evaluation method is applied under the same conditions to measure the time until cracking occurs. It can be judged that it is excellent.
The “crack” here may be, for example, a crack equivalent to a crack when spalling occurs due to hydrogen intrusion into a steel material, and the occurrence of this crack can be confirmed by visual observation, for example. That's fine.
以上、本発明の最良の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない範囲で変更することができる。
例えば、耐スポーリング性評価方法の対象となる鋼材として、亜鉛系めっき鋼板のスキンパス圧延用ワークロール用鋼の他、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、他の鋼材に適用してもよい。
Although the best embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed without departing from the scope of the present invention.
For example, the steel material to be subjected to the spalling resistance evaluation method may be applied to other steel materials in addition to steel for work rolls for skin-pass rolling of galvanized steel sheets, as long as it does not depart from the gist of the present invention.
次に、本発明に係る耐スポーリング性評価方法について、実施例を挙げて具体的に説明する。 Next, the spalling resistance evaluation method according to the present invention will be specifically described with reference to examples.
耐スポーリング性の優劣がわかっている表1に示す2つの化学成分組成の鋼材50kgを真空溶解炉にて溶製し、鋳造してインゴットを作製した後、冷却した。このインゴットを熱間鍛造して、直径:12mmの丸棒を作製し、この丸棒を930℃で2時間加熱してオーステナイト化した後、空冷した。得られた丸棒に対して、表面硬度を90(HS)(ビッカース硬度の換算値で、820(Hv)程度)前後に調整するために、110〜150℃で2時間焼戻して試験片とした。なお、表1において、化学成分組成の残部は、Feおよび不可避的不純物であり、成分を含有していないものについては「−」で示す。 50 kg of steel materials having two chemical composition compositions shown in Table 1 whose superior and inferior spalling resistance is known were melted in a vacuum melting furnace, cast to produce an ingot, and then cooled. This ingot was hot forged to produce a round bar having a diameter of 12 mm. The round bar was heated at 930 ° C. for 2 hours to austenite, and then air-cooled. In order to adjust the surface hardness to about 90 (HS) (about 820 (Hv) in terms of Vickers hardness) with respect to the obtained round bar, the specimen was tempered at 110 to 150 ° C. for 2 hours. . In Table 1, the remainder of the chemical component composition is Fe and unavoidable impurities, and those that do not contain a component are indicated by “−”.
図3に、試験片をセットした状態の試験装置の概略を示す。
図3に示すように、試験片11はダンベル状を呈しており、長さ:150mm、試験片11の中心部の薄肉部分(試験片試験部11a)の長さ:30mmであり、この中心部の薄肉部分は相手材12,12との接触を効果的に行うため、側面を削って、厚さ4mmの平行形状としている。試験片11の両端のつかみ部分11b,11bは、両端が直径8mmの円形状であり、つかみ部分11b,11bには、長さ約15mmのねじ部11c,11cが形成されており、ねじ部11c,11cを介して試験片11と試験装置10とを接続している(図中、当該接続部分については記載を省略している)。
FIG. 3 shows an outline of a test apparatus in a state where a test piece is set.
As shown in FIG. 3, the
そして、上蓋13aに、試験片通孔14a、参照電極通孔14b、対極通孔14c等のユーティリティ孔を、下蓋13bに、試験片通孔14dを、胴体部13cに、相手材12,12を通す一対の相手材通孔14e,14eを有するアクリル製の試験セル13中に試験片11を取り付け、以下の試験を行った。
Then, utility holes such as a test
試験片試験部11aの平行面の双方から、相手材通孔14e,14eを通して、相手材12,12を、試験片試験部11aに所定の接触力で接触させた。また、電解質を含む溶液として、3%NaCl水溶液を調整し、試験セル13中充填した。また、電解質を含む溶液中で試験片11に印加する電位を調整する装置として、ポテンショスタット/ガルバノスタット(北斗電工製HA−151)を用い、参照電極15として飽和カロメル電極(SCE)を、対極16として白金電極を用いた。なお、以降の実験例で示す電位は、全て飽和カロメル電極を基準とした値であり、その水素標準電極比は、−241mVの表示となる。なお、相手材12,12は、ビッカース硬度750(Hv)のものを使用し、実験No.21、22を除き、2つの角形状部を有するものとした。また、実験No.2については、実験例1に示す方法、No.10、11については、実験例4に示す方法により試験を行った。そして、各実験例は、最長1週間(168時間)までの評価とした。なお、亀裂発生時間は、およその値である。
The
[実験例1]
実験例1では、試験片に電位を付与した場合の影響について調べた。
実験No.1では、試験片に対して、3%NaCl水溶液中で−1200mV(vs.SCE)の電位を印加しながら、相手材を1180MPaで接触させ、試験片に周波数1×100Hzの振幅を与えて亀裂が生じるまでの試験時間(亀裂発生時間)を測定した。一方、実験No.2では、亜鉛系めっき鋼板のスキンパス圧延時のワークロール表面状態を模擬するため、試験片の試験部以外に亜鉛めっきを施したものを、イオン交換水中に浸漬しながら、相手材を1180MPaで接触させ、試験片に周波数1×100Hzの振幅を与えて亀裂が生じるまでの試験時間を測定した。これらの結果を表2に示す。
[Experimental Example 1]
In Experimental Example 1, the effect of applying a potential to the test piece was examined.
Experiment No. In No. 1, while applying a potential of −1200 mV (vs. SCE) in a 3% NaCl aqueous solution to the test piece, the counterpart material was brought into contact at 1180 MPa, and the test piece was given an amplitude of
表2に示すように、実験No.1の電位を印加する方法では、迅速、かつ簡便に、試験片中に水素を導入することができるため、試験開始から、A鋼では136時間、B鋼では16時間で亀裂が発生し、鋼材の耐スポーリング性を迅速に評価できている。一方、実験No.2の亜鉛めっきを施したものをイオン交換水中に浸漬する方法では、迅速、かつ簡便に、試験片中に水素を導入することができないため、試験開始から1週間が経過した時点でも亀裂が発生しなかった。そのため、鋼中への水素導入を迅速、かつ簡便に行うことによる、耐スポーリング性についての迅速、かつ簡便な評価をすることができなかった。なお、この方法では、試験片中に水素を導入するのに長期間を要するため、試験を継続しても、水素侵入に伴うスポーリングが起きる際の亀裂は、長期間発生しないといえる。 As shown in Table 2, in the method of applying the potential of Experiment No. 1, hydrogen can be introduced into the test piece quickly and easily. Then, cracks occur in 16 hours, and the spalling resistance of the steel material can be evaluated quickly. On the other hand, in the method of immersing the galvanized test No. 2 in ion-exchanged water, hydrogen cannot be introduced into the test piece quickly and easily, so one week has passed since the start of the test. No cracks occurred at that time. For this reason, it has been impossible to make a quick and simple evaluation of the spalling resistance by rapidly and simply introducing hydrogen into steel. In addition, in this method, since it takes a long time to introduce hydrogen into the test piece, it can be said that even if the test is continued, cracks when spalling due to hydrogen penetration occurs do not occur for a long time.
[実験例2]
実験例2では、試験前に電位を印加した場合(プレチャージ)の影響について調べた。
試験片に対して、3%NaCl水溶液中で−1200mV(vs.SCE)の電位を、実験No.3では、試験前に24時間印加した後、該電位を印加しながら、相手材を1350MPaで接触させ、試験片に8×10−1Hzの振幅を与えて亀裂が生じるまでの試験時間を測定した。一方、実験No.4では、試験前には電位を与えず、試験開始直後から該電位を印加しながら、相手材を1350MPaで接触させ、試験片に8×10−1Hzの振幅を与えて亀裂が生じるまでの試験時間を測定した。これらの結果を表3に示す。
[Experiment 2]
In Experimental Example 2, the effect of applying a potential (precharge) before the test was examined.
A potential of -1200 mV (vs. SCE) in a 3% NaCl aqueous solution was applied to the test piece. In No. 3, after applying for 24 hours before the test, measure the test time until cracking occurs by applying an amplitude of 8 × 10 −1 Hz to the test piece while applying the electric potential and bringing the counterpart material into contact at 1350 MPa. did. On the other hand, Experiment No. In No. 4, no potential was applied before the test, and while the potential was applied immediately after the start of the test, the counterpart material was brought into contact at 1350 MPa, and an amplitude of 8 × 10 −1 Hz was applied to the test piece until cracking occurred. The test time was measured. These results are shown in Table 3.
表3に示すように、実験No.3の試験前に電位を印加する方法では、実験No.4の試験前に電位を印加しない方法に比べて、試験時間が短時間化した。このことから、より迅速な評価が可能であることがわかる。 As shown in Table 3, Experiment No. In the method of applying a potential before the test of No. 3, Compared to the method of 4 in which no potential was applied before the test, the test time was shortened. This shows that a quicker evaluation is possible.
[実験例3]
実験例3では、電位範囲の影響について調べた。
試験片に対して、3%NaCl水溶液中で表4に示す電位を印加しながら、相手材を1250MPaで接触させ、試験片に周波数2×100Hzの振幅を与えて亀裂が生じるまでの試験時間を測定した。これらの結果を表4に示す。
[Experiment 3]
In Experimental Example 3, the influence of the potential range was examined.
While applying the potential shown in Table 4 in a 3% NaCl aqueous solution to the test piece, the mating material was brought into contact at 1250 MPa, and the test piece was given a frequency of 2 × 10 0 Hz until a crack occurred. Time was measured. These results are shown in Table 4.
表4に示すように、実験No.5は、印加する電位が本発明の範囲の下限値未満のため、水素発生がほとんど生じず、亜鉛系めっき鋼板のスキンパス圧延時に生じるワークロールへの水素侵入を模擬することができなかった。そのため、1週間にわたり試験を実施しても、亀裂は発生しなかった。実験No.6、7は、印加する電位が本発明の範囲を満たしているため、実験No.6は、A鋼では60時間、B鋼では8時間、実験No.7は、A鋼では51時間、B鋼では8時間で亀裂が発生し、耐スポーリング性を迅速に評価できていることがわかる。実験No.8は、印加する電位が本発明の範囲の上限値を超えているため、鋼材表面で多量の水素が発生した結果、鋼中に過剰にかつ急激に水素が侵入した。そのため、A鋼、B鋼ともに、0.5時間で亀裂が発生し、鋼材の耐スポーリング性の正確な評価ができなかった。このことから、印加する電位を本発明の範囲とすることで、的確に、また迅速、かつ簡便に、試験片中に水素を導入することができ、耐スポーリング性を迅速に評価できることがわかる。 As shown in Table 4, Experiment No. In No. 5, since the applied potential was less than the lower limit of the range of the present invention, hydrogen generation hardly occurred, and it was not possible to simulate the hydrogen intrusion into the work roll that occurred during the skin pass rolling of the galvanized steel sheet. Therefore, cracks did not occur even when the test was conducted for one week. Experiment No. Nos. 6 and 7 show the experiment No. 6 because the applied potential satisfies the scope of the present invention. No. 6 is 60 hours for Steel A, 8 hours for Steel B, Experiment No. No. 7 shows that cracking occurred in steel A for 51 hours and steel B in 8 hours, and the spalling resistance could be evaluated quickly. Experiment No. In No. 8, since the applied potential exceeded the upper limit of the range of the present invention, a large amount of hydrogen was generated on the surface of the steel material, and as a result, hydrogen entered the steel excessively and rapidly. Therefore, both A steel and B steel cracked in 0.5 hours, and the spalling resistance of the steel material could not be accurately evaluated. From this, it can be seen that by making the applied potential within the range of the present invention, hydrogen can be introduced into the test piece accurately, quickly and simply, and the spalling resistance can be evaluated quickly. .
[実験例4]
実験例4では、応力付与方法による影響について調べた。
試験片に対して、3%NaCl水溶液中で−1200mV(vs.SCE)の電位を印加しながら、試験片に振動、引張、または曲げにて、試験片にそれぞれ、表5に示す条件で応力を付与し、亀裂が生じるまでの試験時間を測定した。これらの結果を表5に示す。
[Experimental Example 4]
In Experimental Example 4, the influence of the stress application method was examined.
While applying a potential of -1200 mV (vs. SCE) to a test piece in a 3% NaCl aqueous solution, the test piece was subjected to stress under the conditions shown in Table 5 by vibration, tension, or bending. And the test time until cracking occurred was measured. These results are shown in Table 5.
表5に示すように、実験No.9の振動による応力付与方法では、A鋼では123時間、B鋼では14時間で亀裂が発生し、耐スポーリング性を迅速に評価できていることがわかる。一方、実験No.10の引張による応力付与方法では、迅速、かつ簡便に、試験片中に水素を導入することができたものの、A鋼、B鋼のいずれも試験開始から短時間で破断してしまい、鋼材の耐スポーリング性の正確な評価を行いにくかった。実験No.11の曲げによる応力付与方法では、迅速、かつ簡便に、試験片中に水素を導入することができたものの、試験開始から1週間が経過した時点でも亀裂が発生せず、実験No.9に比べて、耐スポーリング性の評価に時間がかかることがわかる。 As shown in Table 5, Experiment No. In the stress applying method by vibration No. 9, cracks occurred in 123 hours for steel A and 14 hours for steel B, and it was found that the spalling resistance could be evaluated quickly. On the other hand, Experiment No. In the method of applying stress by tension of 10, the hydrogen could be quickly and easily introduced into the test piece, but both the A steel and the B steel were broken in a short time from the start of the test, It was difficult to accurately evaluate spalling resistance. Experiment No. In the method of applying stress by bending of No. 11, although hydrogen could be quickly and easily introduced into the test piece, no crack was generated even after one week had elapsed from the start of the test. It can be seen that it takes more time to evaluate the spalling resistance than 9.
[実験例5]
実験例5では、周波数の影響について調べた。
試験片に対して、3%NaCl水溶液中で−1250mV(vs.SCE)の電位を印加しながら、相手材を1400MPaで接触させ、試験片に表6に示す周波数の振幅を与えて亀裂が生じるまでの試験時間を測定した。これらの結果を表6に示す。
[Experimental Example 5]
In Experimental Example 5, the influence of frequency was examined.
While applying a potential of −1250 mV (vs. SCE) to the test piece in a 3% NaCl aqueous solution, the mating material was brought into contact at 1400 MPa, and the test piece was given a frequency amplitude as shown in Table 6 to cause a crack. The test time until was measured. These results are shown in Table 6.
表6に示すように、実験No.12は、迅速、かつ簡便に、試験片中に水素を導入することができたものの、付与する周波数が好ましい範囲より低いため、試験開始から1週間が経過した時点でも亀裂が発生せず、実験No.13、14に比べて、耐スポーリング性の評価に時間がかかることがわかる。実験No.13、14は、付与する周波数が好ましい範囲であるため、実験No.13は、A鋼では148時間、B鋼では10時間、実験No.14は、A鋼では10時間、B鋼では1時間で亀裂が発生し、耐スポーリング性を迅速に評価できていることがわかる。実験No.15は、迅速、かつ簡便に、試験片中に水素を導入することができたものの、付与する周波数が好ましい範囲より高いため、A鋼、B鋼のいずれも、鋼中の粗大介在物を起点として、試験開始から短時間で破断してしまい、鋼材の耐スポーリング性の正確な評価を行いにくかった。 As shown in Table 6, the experiment No. No. 12 was able to introduce hydrogen into the test piece quickly and easily, but the applied frequency was lower than the preferred range, so no cracks occurred even after one week had elapsed since the start of the test. No. Compared to 13 and 14, it can be seen that it takes time to evaluate the spalling resistance. Experiment No. Since No. 13 and 14 are the ranges where the frequency to give is a desirable range, Experiment No. No. 13 is 148 hours for Steel A and 10 hours for Steel B. No. 14 shows that cracking occurred in 10 hours for steel A and 1 hour for steel B, and the spalling resistance could be evaluated quickly. Experiment No. No. 15 was able to quickly and easily introduce hydrogen into the test piece, but because the frequency to be applied was higher than the preferred range, both steel A and steel B originated from coarse inclusions in the steel. As a result, it broke in a short time from the start of the test, making it difficult to accurately evaluate the spalling resistance of the steel material.
[実験例6]
実験例6では、接触力の影響について調べた。
試験片に対して、3%NaCl水溶液中で−1200mV(vs.SCE)の電位を印加しながら、相手材を表7に示す接触力で接触させ、試験片に3×100Hzの周波数の振幅を与えて亀裂が生じるまでの試験時間を測定した。これらの結果を表7に示す。
[Experimental Example 6]
In Experimental Example 6, the influence of contact force was examined.
While applying a potential of -1200 mV (vs. SCE) to a test piece in a 3% NaCl aqueous solution, the mating member was brought into contact with the contact force shown in Table 7, and the test piece had a frequency of 3 × 10 0 Hz. The test time until cracks were generated by applying an amplitude was measured. These results are shown in Table 7.
表7に示すように、実験No.16は、迅速、かつ簡便に、試験片中に水素を導入することができたものの、接触力が好ましい範囲より低いため、試験開始から1週間が経過した時点でも亀裂は発生せず、実験No.17、18に比べて、耐スポーリング性の評価に時間がかかることがわかる。実験No.17、18は、接触力が好ましい範囲であるため、実験No.17は、A鋼では41時間、B鋼では4時間、実験No.18は、A鋼では34時間、B鋼では4時間で亀裂が発生し、耐スポーリング性を迅速に評価できていることがわかる。 As shown in Table 7, Experiment No. No. 16 was able to quickly and easily introduce hydrogen into the test piece, but because the contact force was lower than the preferred range, cracks did not occur even after 1 week from the start of the test. . It can be seen that it takes more time to evaluate the spalling resistance than 17 and 18. Experiment No. Since Nos. 17 and 18 have a preferable contact force, Experiment No. 17 is 41 hours for Steel A, 4 hours for Steel B, Experiment No. No. 18 shows that cracking occurred in 34 hours for steel A and 4 hours for steel B, and the spalling resistance could be evaluated quickly.
[実験例7]
実験例7では、相手材の先端形状の影響について調べた。
相手材の先端を図1に示すような3形状(先端が丸形状部、先端が1つの角形状部、先端が2つの角形状部)とした。試験片にして、3%NaCl水溶液中で−1200mV(vs.SCE)の電位を印加しながら、相手材を1180MPaで接触させ、試験片に周波数1×100Hzの振幅を与えて亀裂が生じるまでの試験時間を測定した。これらの結果を表8に示す。
[Experimental Example 7]
In Experimental Example 7, the influence of the tip shape of the counterpart material was examined.
The tip of the counterpart material was made into three shapes as shown in FIG. 1 (the tip was a round-shaped portion, the tip was one square-shaped portion, and the tip was two square-shaped portions). While applying a potential of −1200 mV (vs. SCE) in a 3% NaCl aqueous solution as a test piece, the mating material was brought into contact at 1180 MPa, and the test piece was given a frequency of 1 × 10 0 Hz and cracked. The test time until was measured. These results are shown in Table 8.
表8に示すように、実験No.19(実験No.1と同じ条件である)は、相手材の先端が2つの角形状部を有しているため、A鋼では136時間、B鋼では16時間で亀裂が発生し、耐スポーリング性を迅速に評価できていることがわかる。一方、実験No.20は、相手材の先端が丸形状部、実験No.21は、1つの角形状部のため、迅速、かつ簡便に、試験片中に水素を導入することができたものの、試験開始から1週間が経過した時点でも亀裂が発生せず、実験No.19に比べて、耐スポーリング性の評価に時間がかかることがわかる。 As shown in Table 8, Experiment No. 19 (under the same conditions as in Experiment No. 1), the tip of the mating material has two square-shaped parts. It can be seen that the polling property can be evaluated quickly. On the other hand, Experiment No. No. 20 has a round shaped portion at the tip of the counterpart material. Although No. 21 was a single square-shaped part, hydrogen could be quickly and easily introduced into the test piece, but no cracks occurred even after one week had passed since the start of the test. It can be seen that it takes more time to evaluate the spalling resistance than 19.
以上の結果から、本発明によれば、迅速、かつ簡便に、試験片中に水素を導入することができ、亜鉛系めっき鋼板スキンパス圧延用ワークロールに用いる鋼材についての耐スポーリング性を、迅速、かつ簡便に評価することができるといえる。
さらに、部材を用いたり、その相対運動の条件や接触条件を調整したり、部材の形状を規定したりすることで、耐スポーリング性を、より迅速、かつ正確に評価することができるといえる。
From the above results, according to the present invention, hydrogen can be quickly and easily introduced into the test piece, and the spalling resistance of the steel material used for the work roll for galvanized steel plate skin pass rolling can be rapidly increased. It can be said that the evaluation can be easily performed.
Furthermore, it can be said that the spalling resistance can be evaluated more quickly and accurately by using a member, adjusting the relative movement conditions and contact conditions, and defining the shape of the member. .
以上、本発明に係る耐スポーリング性評価方法について最良の実施の形態および実施例を示して詳細に説明したが、本発明の趣旨は前記した内容に限定されることなく、その権利範囲は特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈しなければならない。なお、本発明の内容は、前記した記載に基づいて広く改変・変更等することができることはいうまでもない。 The spalling resistance evaluation method according to the present invention has been described in detail with reference to the best mode and examples, but the gist of the present invention is not limited to the above-described contents, and the scope of rights is patented. It should be interpreted broadly based on the claims. Needless to say, the contents of the present invention can be widely modified and changed based on the above description.
1、11 試験片(鋼材)
2、12 相手材(部材)
3 丸形状部
4 角形状部
1,11 Test piece (steel)
2,12 Mating material (member)
3 Round shape
Claims (5)
電解質を含む溶液中で、鋼材に、飽和カロメル電極(SCE)基準で−1000〜−1300mVの電位を印加すると共に、前記鋼材に部材を接触させて、前記鋼材を相対運動させることで、前記鋼材に負荷を与えて前記鋼材に亀裂を発生させ、当該亀裂が発生するまでの時間を測定することで、前記鋼材の耐スポーリング性を評価することを特徴とする鋼材の耐スポーリング性評価方法。 A method for evaluating the spalling resistance of a steel material used for a work roll for galvanized steel sheet skin pass rolling,
In a solution containing an electrolyte, a potential of −1000 to −1300 mV is applied to a steel material on the basis of a saturated calomel electrode (SCE) , a member is brought into contact with the steel material, and the steel material is relatively moved, thereby the steel material The method for evaluating the spalling resistance of a steel material is characterized in that the spalling resistance of the steel material is evaluated by measuring a time until the crack is generated by applying a load to the steel material and measuring a time until the crack is generated. .
前記Tが、T=C2/D(ただし、C:鋼材の試験部の厚さの1/2(cm)、D:鋼材の水素拡散係数(cm2/s))
を満たすことを特徴とする請求項1に記載の鋼材の耐スポーリング性評価方法。 After applying the potential to the steel material for T seconds or longer, further applying a load to the steel material while applying the potential,
Wherein T is, T = C 2 / D (although, C: 1/2 of the thickness of the test section of the steel material (cm), D: the hydrogen diffusion coefficient of steel (cm 2 / s))
The spalling resistance evaluation method for a steel material according to claim 1, wherein:
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