JP5458654B2 - Work roll for hot rolling mill and its manufacturing method - Google Patents

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Description

本発明は、金属板の熱間圧延に使用されるワークロールに関わり、詳しくは、ワークロールの熱膨張係数を低くすることにより、圧延中のロール温度の上昇に伴って生じるワークロールの膨張(サーマルクラウン)を抑制することのできる熱間圧延機用ワークロールとその製造方法に関する。   The present invention relates to a work roll used for hot rolling of a metal plate, and more specifically, by reducing the thermal expansion coefficient of the work roll, the expansion of the work roll that occurs as the roll temperature increases during rolling ( The present invention relates to a work roll for a hot rolling mill capable of suppressing (thermal crown) and a manufacturing method thereof.

金属板の熱間圧延においては、ワークロールの温度は、被圧延材の金属板が接触する部分が他の部分よりも高くなり、ワークロールが局部的に熱膨張し、サーマルクラウンと呼ばれる熱膨張部が発生する。このサーマルクラウンは、圧延のスケジュールや被圧延材の板幅、温度等により変動するが、後述するように、熱間圧延において通板性や圧延後の板形状の品質に影響を与えるものである。   In the hot rolling of a metal plate, the temperature of the work roll is higher at the part where the metal plate of the material to be rolled contacts than at the other part, the work roll is locally thermally expanded, and the thermal expansion called a thermal crown is performed. Parts are generated. This thermal crown varies depending on the rolling schedule, the sheet width of the material to be rolled, the temperature, etc., but as will be described later, it affects the sheet passability and the quality of the sheet shape after rolling in hot rolling. .

以下に、金属板として、厳しい品質が求められる薄鋼板の熱間圧延による製造を例に取り上げて詳述する。
薄鋼板の熱間圧延の製造ラインでは、スラブと呼ばれる圧延素材が1000〜1300℃に加熱されて加熱炉から抽出され、粗圧延工程で粗圧延機により所定の厚さまで圧延される。次いで仕上圧延工程で連続的に配置された複数の仕上圧延機で逐次圧延され、所定の厚さを有する薄鋼板に圧延成形された後、巻取機に巻き取られてホットコイルとなる。
Hereinafter, the production by hot rolling of a thin steel plate that requires strict quality as a metal plate will be described in detail.
In a production line for hot rolling of thin steel plates, a rolling material called a slab is heated to 1000 to 1300 ° C. and extracted from a heating furnace, and is rolled to a predetermined thickness by a rough rolling machine in a rough rolling process. Next, the steel sheet is successively rolled by a plurality of finish rolling mills arranged continuously in the finish rolling process, rolled into a thin steel plate having a predetermined thickness, and wound into a winder to form a hot coil.

粗圧延工程では、仕上圧延機にシートバーを供給するために、通常、スラブ厚さ(200〜300mm程度)からシートバー厚さ(20〜60mm程度)まで、4〜9パスの圧延で減厚される。圧延前の鋼材(被圧延材)をスラブ、粗圧延機を通過した鋼材をシートバーと呼んでいる。また、粗圧延過程における鋼材(被圧延材)を粗バーと一般的には呼ばれているが、基本的には、板厚が異なるだけである。粗圧延を経たシートバー表面温度は900〜1150℃程度である。粗圧延を経たシートバーは先尾端が切断され、仕上圧延機列に供給される。   In the rough rolling process, in order to supply the sheet bar to the finishing mill, the thickness is usually reduced by rolling in 4 to 9 passes from the slab thickness (about 200 to 300 mm) to the sheet bar thickness (about 20 to 60 mm). Is done. The steel material (rolled material) before rolling is called a slab, and the steel material that has passed through a roughing mill is called a sheet bar. Further, the steel material (rolled material) in the rough rolling process is generally called a rough bar, but basically the plate thickness is different. The surface temperature of the sheet bar after rough rolling is about 900 to 1150 ° C. The sheet bar that has undergone rough rolling is cut at the leading end and supplied to the finishing mill row.

仕上圧延工程では、仕上圧延機列は複数の圧延機、例えば、前段スタンドからF1、F2・・・F7の7スタンドで構成され、この複数の仕上圧延機によりシートバーは圧延成形されて目標の板厚の薄鋼板に仕上げられ(板厚1.2〜15mm程度)、冷却を施した後に、コイラーでホットコイルに巻き取られる。仕上圧延中や仕上圧延後の薄鋼板(被圧延材)は鋼帯あるいはストリップトとも呼ばれる。   In the finish rolling process, the finish rolling mill row is composed of a plurality of rolling mills, for example, seven stands F1, F2,... It is finished into a thin steel plate having a thickness of about 1.2 to 15 mm, and after being cooled, it is wound around a hot coil by a coiler. A thin steel plate (rolled material) during or after finish rolling is also called a steel strip or stripped.

従来より、熱間仕上圧延用のワークロールの材料として、耐摩耗性や耐肌荒れ性に優れたハイス系材料が好ましく用いられ、ロール摩耗低減によるロール交換周期の延長、ロール表面層の欠け落ち、バンディング(部分剥離)低減により圧延材の表面品質の向上に効果を発揮している。これらのハイス系ロールの外層に使用されるハイス系材料はCr、Mo、W、V、Co等を数%含有し、特に硬質の炭化物を晶出させた組織構成としているため、優れた耐摩耗性や耐肌荒れ性を有している。   Conventionally, as a work roll material for hot finish rolling, a high speed material excellent in wear resistance and rough skin resistance is preferably used, extending the roll exchange period by reducing roll wear, missing the roll surface layer, Effective in improving the surface quality of rolled material by reducing banding (partial peeling). The high-speed material used for the outer layer of these high-speed rolls contains several percent of Cr, Mo, W, V, Co, etc., and has a particularly fine structure that crystallizes hard carbides. And has rough skin resistance.

ところが、熱間薄板圧延において上記のハイス系複合ロールを使用することにより摩耗低減、表面品質向上などの課題をほぼ解消することができたが、安定した圧延や圧延後の板形状の品質向上を実現する上で以下の課題があった。   However, by using the above-mentioned high-speed composite roll in hot sheet rolling, problems such as wear reduction and surface quality improvement were almost solved, but stable rolling and quality improvement of the plate shape after rolling were improved. There were the following problems in realizing.

ワークロールは、熱間圧延中に被圧延材からの熱、摩擦発熱により温度は上昇する。熱間圧延の進行に伴って、ワークロールの平均温度は仕上圧延において50〜100℃程度になり、被圧延材の鋼帯が圧延されるワークロールの胴長方向のバレル中央部の温度が他の部分、特にロールの胴長方向のバレル端部の温度よりも高くなり、第4図に示されるように、サーマルクラウンが発生する。図4において、1はワークロール1、8は被圧延材の鋼帯である。なお、図4のサーマルクラウンは模式図的に示されており、実際よりも誇張されている。   The temperature of the work roll rises due to heat and frictional heat generated from the material to be rolled during hot rolling. As the hot rolling progresses, the average temperature of the work roll becomes about 50 to 100 ° C. in the finish rolling, and the temperature of the barrel central portion in the barrel length direction of the work roll where the steel strip of the material to be rolled is rolled is different. This temperature is higher than that of the barrel end in the barrel length direction of the roll, and a thermal crown is generated as shown in FIG. In FIG. 4, 1 is a work roll 1 and 8 is a steel strip of a material to be rolled. Note that the thermal crown of FIG. 4 is schematically shown, and is exaggerated from the actual one.

このサーマルクラウンは、ワークロールの胴長方向のバレル中央部での直径がバレル端部に比べて大きくなる現象である。ロールバレル中央部の直径が大きくなったロールで鋼帯を圧延すると、上下のワークロールで形成されるロール間隙がワークロールセンター部で小さくなるため、鋼帯の中央部が板幅端部よりもよく伸び、いわゆる腹伸び形状または中伸び形状(センターバックリング)を呈し、鋼帯は波打ち、いわゆる平坦度が悪くなる。また、板クラウンも悪化する。   This thermal crown is a phenomenon in which the diameter at the barrel central portion of the work roll in the barrel length direction is larger than that at the barrel end. When rolling a steel strip with a roll with a larger diameter at the center of the roll barrel, the roll gap formed by the upper and lower work rolls becomes smaller at the work roll center, so the center of the steel strip is less than the plate width end. It stretches well, exhibits a so-called belly stretch shape or a mid-stretch shape (center buckling), and the steel strip becomes wavy, so-called flatness deteriorates. The plate crown also deteriorates.

仕上圧延機の熱間圧延時の発生した、腹伸びまたは中伸び現象を図3(a)に示す。図3(b)に示すように、板幅が狭い場合には、板幅端部と板幅中央部での伸びの差が少ないため、腹伸び形状にはなり難い。しかし、図3(c)に示すように、板幅が広い場合には、腹伸びが大きくなり、この腹伸びが次スタンドで圧延されると、安定した通板ができなくなり、場合によっては鋼帯中央部で絞り(2枚噛み)が発生し、圧延事故に至ることもある。
このように、サーマルクラウンは、圧延操業における安定した通板性や圧延後の板形状の品質(平坦度や板クラウン)に大きく影響するため、熱間仕上圧延では、サーマルクラウンを低減するワークロールが多数開発されてきた。
FIG. 3A shows the belly elongation or middle elongation phenomenon that occurred during hot rolling of the finishing mill. As shown in FIG. 3B, when the plate width is narrow, the difference in elongation between the plate width end portion and the plate width central portion is small, and thus it is difficult to form an abdominal stretch shape. However, as shown in FIG. 3 (c), when the plate width is wide, the belly stretch becomes large, and when this belly stretch is rolled in the next stand, a stable plate cannot be formed, and in some cases steel A squeezing (two-sheet biting) may occur in the center of the belt, leading to a rolling accident.
In this way, the thermal crown greatly affects the stable plate-passability in rolling operations and the quality of the plate shape after rolling (flatness and plate crown). Therefore, in hot finish rolling, the work roll reduces the thermal crown. Many have been developed.

その中でサーマルクラウンを低減するロールに関する技術として以下のような技術が開示されている。
特許文献1には、耐摩耗性、耐肌荒性に優れたハイス系材料を外層材として用いて、しかも熱間圧延における圧延状態の安定性を確保することができると共に、特に薄板圧延における通板性の向上に優れた熱間圧延用複合ロールを提供することを目的として、ハイス系外層材を軸材と一体化させてなる複合ロールであって、軸材として、室温〜200℃までの平均熱膨張係数が11.8×10−6/℃以下である鉄系軸材を用い、これによって複合ロール全体における室温〜200℃までの平均熱膨張係数が12.0×10−6/℃以下となるように構成された複合ロールの発明が記載されている。
Among them, the following techniques are disclosed as techniques relating to a roll for reducing the thermal crown.
In Patent Document 1, a high-speed material having excellent wear resistance and skin roughness resistance can be used as an outer layer material, and stability of the rolling state in hot rolling can be ensured. For the purpose of providing a composite roll for hot rolling excellent in improvement in plate properties, a composite roll in which a high-speed outer layer material is integrated with a shaft material. An iron-based shaft material having an average coefficient of thermal expansion of 11.8 × 10 −6 / ° C. or less is used, whereby the average thermal expansion coefficient from room temperature to 200 ° C. in the entire composite roll is 12.0 × 10 −6 / ° C. The invention of a composite roll configured as follows is described.

ハイス系外層材の熱膨張率は鉄系軸材のそれよりも大きいが、この特許文献1に記載の発明によれば、鉄系軸材の材料と組成範囲を限定することにより、室温〜200℃までの平均熱膨張係数が11.8×10−6/℃以下である鉄系軸材を用い、これによって複合ロール全体における室温〜200℃までの平均熱膨張係数が12.0×10−6/℃以下となるように構成したので、ハイス系外層材を用いることによる耐摩耗性、耐肌荒れ性、耐亀裂性等の特長を保持しつつ、熱間圧延における圧延状態の安定化を図ることができると共に、特に熱間仕上げ用ワークロールとして、熱間薄板圧延における通板性を大きく向上させることができると特許文献1に記載されている。 Although the thermal expansion coefficient of the high-speed outer layer material is larger than that of the iron-based shaft material, according to the invention described in Patent Document 1, by limiting the material and composition range of the iron-based shaft material, An iron-based shaft material having an average coefficient of thermal expansion up to 1 ° C. of 11.8 × 10 −6 / ° C. or less is used, whereby an average coefficient of thermal expansion from room temperature to 200 ° C. in the entire composite roll is 12.0 × 10 − Since it is configured to be 6 / ° C. or less, it aims to stabilize the rolling state in hot rolling while maintaining the features such as wear resistance, rough skin resistance, and crack resistance by using a high-speed outer layer material. Patent Document 1 describes that the sheet-passability in hot sheet rolling can be greatly improved, particularly as a work roll for hot finishing.

また、特許文献2にも、ハイス系材料からなる外層と常温〜100℃における熱膨張率および熱伝導率が比較的低いステンレス鋼(SUS)からなる軸材とで構成される低熱膨張の複合ワークロールおよびその製造技術の発明が記載されている。この発明では、軸材の熱伝導率が常温〜100℃において0.062cal/cm・sec・℃であり、小さいので、軸材の温度上昇が小さくなり、それに伴う熱膨張も抑えられることを利用している。そして、この発明の複合ワークロールは、連続肉盛鋳造法(連続鋳掛方法と同じ)によりステンレス鋼(SUS材)からなる軸材の外周にハイス系材からなる外層を溶着形成して製造され、軸材の常温〜100℃における熱膨張係数が12×10−6/℃以下、軸材の常温〜100℃における熱伝導率が0.062cal/cm・sec・℃以下であることを特徴としている。 Patent Document 2 also discloses a low thermal expansion composite work composed of an outer layer made of a high-speed material and a shaft made of stainless steel (SUS) having a relatively low thermal expansion coefficient and thermal conductivity at room temperature to 100 ° C. An invention of a roll and its manufacturing technology is described. In this invention, since the thermal conductivity of the shaft member is 0.062 cal / cm · sec · ° C. from room temperature to 100 ° C. and is small, the temperature rise of the shaft member is reduced and the thermal expansion associated therewith is also suppressed. doing. And the composite work roll of this invention is manufactured by welding and forming an outer layer made of a high speed material on the outer periphery of a shaft made of stainless steel (SUS material) by a continuous overlay casting method (same as a continuous casting method), The thermal expansion coefficient of the shaft material from room temperature to 100 ° C. is 12 × 10 −6 / ° C. or less, and the heat conductivity of the shaft material from room temperature to 100 ° C. is 0.062 cal / cm · sec · ° C. or less. .

この特許文献2に記載された発明によれば、連続肉盛鋳造方により製造された複合ワークロールを熱間仕上圧延に用いることにより、サーマルクラウンを著しく低減できる(従来の25%)ので板の中伸びなどが起こらず板平坦度を高水準に確保できる。このため適切な板プロフィールを得ることが容易になり圧延板の品質を向上できる効果があると特許文献2には記載されている。   According to the invention described in Patent Document 2, the thermal crown can be remarkably reduced by using a composite work roll manufactured by continuous overlay casting for hot finish rolling (25% of the conventional), so The plate flatness can be secured at a high level without causing any middle elongation. For this reason, Patent Document 2 describes that it is easy to obtain an appropriate plate profile and that the quality of the rolled plate can be improved.

ところが上記の従来技術の複合ロールを熱間仕上圧延機のワークロールとして使用し、薄板熱間圧延を実施する場合には以下の問題点があった。
特許文献1に記載の、軸材として、室温〜200℃までの平均熱膨張係数が11.8×10−6/℃以下である鉄系軸材を用い、これによって複合ロール全体における室温〜200℃までの平均熱膨張係数が12.0×10−6/℃以下となるように構成するワークロールではサーマルクラウンは高々数%、最大でも10%以下しか低減することができず、一連の薄板熱間圧延の再び板幅が300mm以上戻った(前材に比べ、板幅が300mm以上広がる)場合には腹伸びが顕著となり、腹伸び起因の絞り事故を防止することができなかった。
However, when the above-described conventional composite roll is used as a work roll of a hot finishing rolling mill and thin plate hot rolling is performed, there are the following problems.
As the shaft material described in Patent Document 1, an iron-based shaft material having an average thermal expansion coefficient of 11.8 × 10 −6 / ° C. or less from room temperature to 200 ° C. is used. With a work roll configured to have an average coefficient of thermal expansion up to 12.0 × 10 −6 / ° C. or less, the thermal crown can be reduced by at most several percent and at most 10% or less. When the plate width returned to 300 mm or more again after hot rolling (the plate width widened by 300 mm or more compared to the previous material), the belly stretch became prominent, and it was not possible to prevent a drawing accident caused by the belly stretch.

一方、特許文献2に記載のロールの軸材の常温〜100℃における熱伝導率が0.062cal/cm・sec・℃以下であり、軸材がステンレス鋼(SUS材)からなることを特徴とする熱間圧延用複合ロールを熱間仕上圧延機のワークロールに使用した場合には、熱延サイクル(研磨ロール投入からロール交換までの圧延)の初期段階の30本目までは熱伝導率が少ないステンレス鋼を軸材とすることにより、熱伝導を抑制できるため、サーマルクラウンの量は一般的なハイスロールに比べ20%程度抑制できるが、サイクル後半の50本目以降では逆にサーマルクラウンが大きくなる問題があった。これは、時間の経過とともにロールの温度が上昇して熱膨張係数が増大することを示している。つまり熱間仕上圧延のサイクルが大きくなり、圧延時間が長くなるとサーマルクラウンを低減する効果がなくなることが明らかになった。   On the other hand, the thermal conductivity at normal temperature to 100 ° C. of the shaft material of the roll described in Patent Document 2 is 0.062 cal / cm · sec · ° C. or less, and the shaft material is made of stainless steel (SUS material). When the composite roll for hot rolling is used as the work roll of a hot finishing mill, the thermal conductivity is low up to the 30th stage in the initial stage of the hot rolling cycle (rolling from the introduction of the polishing roll to the roll replacement). By using stainless steel as the shaft material, heat conduction can be suppressed, so the amount of thermal crown can be suppressed by about 20% compared to general high-speed rolls, but the thermal crown becomes larger after the 50th half of the cycle. There was a problem. This indicates that the temperature of the roll increases with the passage of time and the thermal expansion coefficient increases. In other words, it became clear that the effect of reducing the thermal crown was lost when the hot finish rolling cycle was increased and the rolling time was increased.

ステンレス鋼にはフェライト系、マルテンサイト系およびオーステナイト系があり、0.062cal/cm・sec・℃以下の熱伝導を達成するにはオーステナイト系のステンレス鋼しかなく、その代表であるSUS304ステンレス鋼の熱伝導率は0.062cal/cm・sec・℃程度にはなるが、常温〜100℃において熱膨張率は鋼の12×10−6/℃よりも大きく、17×10−6/℃になる。これは、鋼のそれよりも約1.4倍であり、大きいため、軸材の温度が上昇するサイクル後半ではサーマルクラウンが大きくなる欠点があった。 There are ferritic, martensitic and austenitic stainless steels, and there is only austenitic stainless steel to achieve a thermal conductivity of 0.062 cal / cm · sec · ° C. or less. The thermal conductivity is about 0.062 cal / cm · sec · ° C., but at room temperature to 100 ° C., the thermal expansion coefficient is larger than 12 × 10 −6 / ° C. and 17 × 10 −6 / ° C. . This is about 1.4 times as large as that of steel, and is large, so that there is a drawback that the thermal crown becomes large in the latter half of the cycle when the temperature of the shaft rises.

特開2000−135504号公報JP 2000-135504 A 特許4154676号公報Japanese Patent No. 4154676

本発明は、金属板の熱間仕上圧延、とりわけ薄鋼板の熱間仕上圧延において、ワークロールに発生するサーマルクラウンを抑えて、そのことにより、通板性が良好で安定した圧延を可能とし、かつ圧延後の金属板や薄鋼板の形状品質を高めることができる熱間圧延機用ワークロールおよびその製造方法を提供することを課題とするものである。   The present invention suppresses a thermal crown generated in a work roll in hot finish rolling of a metal plate, particularly hot finish rolling of a thin steel plate, thereby enabling a stable and stable rolling. And it aims at providing the work roll for hot rolling mills which can improve the shape quality of the metal plate after rolling, and a thin steel plate, and its manufacturing method.

[1]炭素鋼製または合金鋼製の軸材、Fe−Ni合金製の中間層およびハイス系材料製の外層からなる熱間圧延機用複合ワークロールであって、バレル部において、軸材は胴長方向のバレル中央部を含み、バレル両端部に達しない領域の外周に凹部を有し、中間層は該凹部に形成されて、軸材と中間層とで円柱状体を形成し、該円柱状体の外周に外層が形成されていることを特徴とする熱間圧延機用複合ワークロール。
[2]中間層は、軸材の軸中心をとおる胴長方向断面において、中間層のバレル中央部の中心近傍の厚みが最も厚くなるように形成されていることを特徴とする、請求項1に記載の熱間圧延機用複合ワークロール。
[3]ワークロールのバレル中央部での常温〜125℃における熱膨張係数が7×10−6/℃以下であること特徴とする、[1]または[2]に記載の熱間圧延機用複合ワークロール。
[4]連続鋳掛方法により、軸材に中間層を溶着形成し、次いで、さらに外層を溶着形成してワークロールを製造することを特徴とする、[1]乃至[3]のいずれかに記載の熱間圧延機用ワークロールの製造方法。
[1] A composite work roll for a hot rolling mill comprising a shaft member made of carbon steel or alloy steel, an intermediate layer made of Fe-Ni alloy, and an outer layer made of high-speed material, wherein the shaft member is Including a barrel central portion in the barrel length direction, having a recess on the outer periphery of the region that does not reach both ends of the barrel , the intermediate layer is formed in the recess, and the shaft member and the intermediate layer form a cylindrical body, A composite work roll for a hot rolling mill, wherein an outer layer is formed on an outer periphery of a cylindrical body.
[2] The intermediate layer is formed so that the thickness in the vicinity of the center of the barrel central portion of the intermediate layer is the thickest in a section in the trunk length direction passing through the axial center of the shaft member. The composite work roll for hot rolling mills described in 1.
[3] The hot rolling mill according to [1] or [2], wherein a thermal expansion coefficient at normal temperature to 125 ° C. at a barrel central portion of the work roll is 7 × 10 −6 / ° C. or less. Composite work role.
[4] The work roll is manufactured by welding and forming an intermediate layer on a shaft material by a continuous casting method, and then forming an outer layer by welding. [1] to [3] Method for producing a work roll for a hot rolling mill.

本発明の熱間圧延機用複合ワークロールによれば、バレル部において、胴長方向の中央部に熱膨張係数が小さいFe−Ni合金材料からなる中間層を設けることにより、サーマルクラウンを著しく低減できる。
そのため、金属板、特に薄鋼板の熱間仕上圧延において、板の腹伸び(中伸び)を低減し、板平坦度が優れた鋼板の状態で通板できるため、安定した通板による圧延能率の向上(絞り事故防止等を含む)および熱間圧延後の板形状(平坦度や板クラウン)の品質の向上をもたらすことができる。また、本発明の製造方法によれば、軸材と各層や層同士が確実に一体化された複合ロールを製造することができる。
According to the composite work roll for a hot rolling mill of the present invention, the thermal crown is remarkably reduced by providing an intermediate layer made of Fe-Ni alloy material having a small thermal expansion coefficient in the barrel portion at the center in the barrel length direction. it can.
Therefore, in hot finish rolling of metal plates, especially thin steel plates, the plate can be passed in the state of steel plates with reduced plate stretch (medium elongation) and excellent plate flatness. Improvement (including prevention of drawing accidents) and improvement in the quality of the plate shape (flatness and plate crown) after hot rolling can be brought about. Moreover, according to the manufacturing method of this invention, the composite roll in which the shaft material, each layer, and layers were integrated reliably can be manufactured.

本発明のワークロールの胴長方向断面図Sectional view in the length direction of the work roll of the present invention 本発明のワークロールの製造装置を示す図(中間層を溶着)The figure which shows the manufacturing apparatus of the work roll of this invention (intermediate layer is welded) 本発明のワークロールの製造装置を示す図(外層を溶着)The figure which shows the manufacturing apparatus of the work roll of this invention (welding an outer layer) サーマルクラウンが板形状に及ぼす影響を模式的に示す図(腹伸び 又は中伸び発生)Diagram showing the effect of thermal crown on plate shape (abdominal stretch or medium stretch occurrence) サーマルクラウンが板形状に及ぼす影響を模式的に示す図(板幅が 狭い場合)Diagram showing the effect of thermal crown on plate shape (when plate width is narrow) サーマルクラウンが板形状に及ぼす影響を模式的に示す図(板幅が 広い場合)Diagram showing the effect of thermal crown on plate shape (when plate width is wide) ワークロールに発生したサーマルクラウンを模式的に示す図Diagram showing the thermal crown generated on the work roll

図1は本発明の熱間圧延機用複合ワークロールの1例を示す図であり、軸材中心を通る胴長方向断面図である(以下、軸材中心を通る胴長方向断面をたんに「胴長方向断面」という)。ここで、1はワークロールを示し、2は軸材、3は中間層、4は外層である。5はネック部、6はジャーナル部であり荷重が負荷される部分で、通常はチョック内のベアリングに接している。7はユニバーサルジョイントと連結するトルク伝達部であり、図示していないユニバーサルジョイントは減速機、モータに連結され、圧延動力が伝達される。
なお、以下においてワークロールをたんにロールということがある。
FIG. 1 is a view showing an example of a composite work roll for a hot rolling mill according to the present invention, and is a sectional view in the trunk length direction passing through the center of the shaft (hereinafter simply referred to as a section in the trunk length direction passing through the shaft center). "Cylinder length cross section"). Here, 1 is a work roll, 2 is a shaft member, 3 is an intermediate layer, and 4 is an outer layer. 5 is a neck portion, and 6 is a journal portion, which is a portion to which a load is applied, and is usually in contact with a bearing in the chock. Reference numeral 7 denotes a torque transmission unit connected to the universal joint. The universal joint (not shown) is connected to a speed reducer and a motor to transmit rolling power.
In the following, a work roll is sometimes simply referred to as a roll.

軸材2は、軸材と外層4との間に中間層3を形成するため、バレル部において、胴長方向のバレル中央部の外周に凹部を有し、この部分の径が他の部分に比べて径が細くなっている。そして、中間層3は該凹部に形成され、軸材2と中間層3とで円柱状体(丸棒状体)をなす。図1では、中間層3が、胴長方向断面が外層に接する部位の胴長方向長さが軸材に接する部位の胴長方向長さよりも大きくなる台形状に形成されている。凹部の胴長方向断面も同じ形状であることは云うまでもない。
外層4は円筒状のものであり、軸材2と中間層3の外周に形成され、バレル部の外形を形成している。
軸材2、中間層3および外層4は金属的に一体化されている。
Since the shaft member 2 forms the intermediate layer 3 between the shaft member and the outer layer 4, the barrel portion has a recess in the outer periphery of the barrel central portion in the barrel length direction, and the diameter of this portion is in the other portion. The diameter is thinner than that. And the intermediate | middle layer 3 is formed in this recessed part, and the shaft material 2 and the intermediate | middle layer 3 make a cylindrical body (round bar-shaped body). In FIG. 1, the intermediate layer 3 is formed in a trapezoidal shape in which the length in the length direction of the portion where the cross section in the length direction is in contact with the outer layer is larger than the length in the length direction of the portion in contact with the shaft member. It goes without saying that the body length direction cross-section of the recesses has the same shape.
The outer layer 4 has a cylindrical shape and is formed on the outer periphery of the shaft member 2 and the intermediate layer 3 to form the outer shape of the barrel portion.
The shaft member 2, the intermediate layer 3, and the outer layer 4 are integrated in a metallic manner.

ロールの各部材の材質について以下に記載する。
軸材2には、炭素鋼や合金鋼が使用することができるが、クロムモリブデン鋼(SCM JIS G4105)、ニッケルクロムモリブデン鋼(SNCM G4103)などの合金鋼を使用することが好ましく、薄鋼板の熱間仕上圧延では少なくとも800MPa以上の引張強さを有しているころが好ましい。圧延動力を伝達するために、高強度の軸材が必要であるが、被圧延材の材料や圧延条件に応じて好適なものを採用すればよい。
The material of each member of the roll is described below.
Carbon steel or alloy steel can be used for the shaft material 2, but alloy steel such as chromium molybdenum steel (SCM JIS G4105) and nickel chromium molybdenum steel (SNCM G4103) is preferably used. In the hot finish rolling, a roller having a tensile strength of at least 800 MPa or more is preferable. In order to transmit the rolling power, a high-strength shaft material is required, but a suitable material may be employed depending on the material of the material to be rolled and the rolling conditions.

中間層はNi32〜40質量%含有するFe−Ni合金材料からなるが、C:0.1〜1質量%、Ni:32〜40質量%および残部Feおよび不可避的不純物からなる化学成分であることが好ましい。
一般的にFe−Ni合金は低熱膨張材料であることが知られている。Niが32質量%未満、40質量%超の範囲では膨張量が大きくなり、サーマルクラウンの低減には効果的でない。好ましくはNiが34質量%以上、38質量%以下であり、この範囲では常温〜125℃において熱膨張係数は1×10−6/℃以下になる。
Cは0.1質量%以下では溶解中の流動性が低下し軸材との接合が困難になる。C量が多くなると熱膨張係数は小さくなる傾向があるが、1質量%を超えると脆化し、圧延時にロール内部の欠陥が発生する危険がある。
The intermediate layer is made of an Fe-Ni alloy material containing 32 to 40% by mass of Ni, but is a chemical component consisting of C: 0.1 to 1% by mass, Ni: 32 to 40% by mass, the balance Fe and unavoidable impurities. Is preferred.
In general, Fe—Ni alloys are known to be low thermal expansion materials. When Ni is less than 32% by mass and more than 40% by mass, the amount of expansion becomes large, which is not effective in reducing the thermal crown. Preferably, Ni is 34% by mass or more and 38% by mass or less, and in this range, the thermal expansion coefficient is 1 × 10 −6 / ° C. or less from room temperature to 125 ° C.
If C is 0.1% by mass or less, the fluidity during dissolution is lowered and it becomes difficult to join the shaft. If the amount of C increases, the thermal expansion coefficient tends to decrease, but if it exceeds 1% by mass, it becomes brittle and there is a risk that defects inside the roll will occur during rolling.

外層は、被圧延材と接触するロール表面を形成していることから、耐摩耗性と耐肌荒れ性に優れていることが必要である。このような材料として従来からハイス系材料が知られており、本発明でも、外層材としてハイス系材を使用する。   Since the outer layer forms a roll surface that comes into contact with the material to be rolled, it is necessary that the outer layer has excellent wear resistance and rough skin resistance. As such a material, a high speed material is conventionally known, and in the present invention, a high speed material is used as the outer layer material.

ハイス系材料の外層材として好ましい化学成分はC:1.0〜2.0
質量%、Si:0.5〜1.5質量%、Mn:0.5〜2.0質量%、Cr:3〜10質量%、V:3〜10質量%、W:3〜10質量%、残部実質的にFeと不可避的不純物である。
A preferable chemical component for the outer layer material of the high speed material is C: 1.0 to 2.0.
Mass%, Si: 0.5-1.5 mass%, Mn: 0.5-2.0 mass%, Cr: 3-10 mass%, V: 3-10 mass%, W: 3-10 mass% The balance is substantially Fe and inevitable impurities.

Cは耐摩耗性向上のための炭化物の形成に必要である。1.0%未満では、晶出炭化物量が少なく、耐摩耗性が低下する。2.0質量%を超えると、C単体で析出し、強度が低下する。
Siは脱酸剤として必要な元素であり、0.5質量%未満では脱酸効果がなく、酸化物が析出するため、脆化する。また、Siが1.5質量%を超えると基地の靭性が低下する。
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。0.5質量%未満では脱酸性に乏しい。2.0質量%を超えると残留オーステナイトが生じやすくなり安定して十分な硬さを維持できない。
Cr、V、Wは、それぞれ3質量%未満では耐摩耗性に有効なMC、M、M、MC(ここでMは任意の金属元素)等の金属間化合物を生成しがたく、またそれぞれが10質量%を超えると、これら炭化物が過多となるため不都合である。
C is necessary for forming carbides for improving wear resistance. If it is less than 1.0%, the amount of crystallized carbide is small, and the wear resistance is lowered. When it exceeds 2.0 mass%, it will precipitate with C single-piece | unit and intensity | strength will fall.
Si is an element necessary as a deoxidizing agent. If it is less than 0.5% by mass, there is no deoxidizing effect, and an oxide is precipitated, so that it becomes brittle. Moreover, when Si exceeds 1.5 mass%, the toughness of a base will fall.
Mn has an action of fixing S, which is an impurity, as MnS together with a deoxidizing action. If it is less than 0.5% by mass, deacidification is poor. If it exceeds 2.0% by mass, retained austenite tends to be generated, and sufficient hardness cannot be maintained stably.
Cr, V, and W each form an intermetallic compound such as MC, M 4 C 3 , M 6 , and M 2 C (where M is an arbitrary metal element) effective for wear resistance when less than 3% by mass. In addition, if each exceeds 10% by mass, these carbides are excessive, which is inconvenient.

次に図1に示した本発明のロールについて、中間層の形態について説明する。
本発明では熱間圧延時に発生するサーマルクラウンを抑制するために常温〜125℃の範囲で熱膨張率が小さいFe−Ni合金材からなる中間層を形成している。このサーマルクラウンは、図4に示したように、通常、胴長方向のバレル中央部の中心が最も大きく、胴長方向のバレル端部に向かうにしたがって漸減しているから、とりわけロールの胴長方向のバレル中央部のサーマルクラウンを効果的に低減しなければならない。
Next, the form of the intermediate layer of the roll of the present invention shown in FIG. 1 will be described.
In the present invention, an intermediate layer made of an Fe—Ni alloy material having a low coefficient of thermal expansion in the range of room temperature to 125 ° C. is formed in order to suppress thermal crown generated during hot rolling. As shown in FIG. 4, this thermal crown is usually the largest at the center of the barrel center in the barrel length direction and gradually decreases toward the barrel end in the barrel length direction. The thermal crown at the center of the barrel in the direction must be effectively reduced.

このため、図1に示されるように、中間層は胴長方向のバレル長Lの全長にわたって形成する必要はなく、軸材と外層の間において、胴長方向のバレル中央部を含み、バレル両端部に達しない領域に形成する。したがって、軸材の中間層が形成される凹部も、胴長方向のバレル長Lの全長にわたって形成する必要はなく、胴長方向のバレル中央部を含み、バレル両端部に達しない領域の軸材の外周に形成することになる。
さらにバレル中央部のサーマルクラウンを効果的に低減するには、中間層は、胴長方向断面において、胴長方向のバレル中央部の中心近傍の厚みが最も厚く、その胴長方向の両端部近傍の厚みが胴長方向の中央部の中心近傍の厚みよりも薄くなるように、例えば以下の詳述するように、図1に示されるような台形状にして、胴長方向の両端部近傍が先細状にすることが好ましい。
For this reason, as shown in FIG. 1, the intermediate layer does not need to be formed over the entire length of the barrel length L in the barrel length direction, and includes a barrel central portion in the barrel length direction between the shaft member and the outer layer. It is formed in a region that does not reach the part. Therefore, the concave portion in which the intermediate layer of the shaft material is formed does not need to be formed over the entire length of the barrel length L in the barrel length direction, and includes the central portion of the barrel in the barrel length direction and the shaft material in a region that does not reach both ends of the barrel. It will form in the outer periphery of.
Furthermore, in order to effectively reduce the thermal crown at the center of the barrel, the intermediate layer has the thickest thickness near the center of the barrel center in the barrel length direction and in the vicinity of both ends in the barrel length direction. 1 is made trapezoidal as shown in FIG. 1, for example, as described in detail below, so that the vicinity of both ends in the body length direction is smaller than the thickness near the center of the center part in the body length direction. It is preferable to taper.

中間層は、図1に示される本発明の形態では、軸材の外周であって、胴長方向のバレル中央部を含みバレル両端部に達しない領域の凹部に形成されており、かつ胴長方向断面において、外層に接する部位の胴長方向長さBが軸材に接する部位の胴長方向長さAよりも大きくなる台形状になるように形成されている(すなわち、外層に接する部位の胴長方向長さBが台形底辺長に、軸材に接する部位の胴長方向長さAが台形上辺長にそれぞれ相当する)。このため、中間層の胴長方向の両端部が先細りになっているため、ワークロールのバレル中央部の領域のサーマルクラウンがより効果的に低減される。   In the form of the present invention shown in FIG. 1, the intermediate layer is formed in a recess in the outer periphery of the shaft member, including the barrel central portion in the barrel length direction and not reaching both ends of the barrel. In the direction cross section, the length B in the body length direction of the portion in contact with the outer layer is formed to be trapezoidal so as to be larger than the length A in the length direction of the portion in contact with the shaft member (that is, the portion in contact with the outer layer). The body length direction length B corresponds to the trapezoid bottom side length, and the body length direction length A of the portion in contact with the shaft member corresponds to the trapezoid upper side length). For this reason, since the both ends of the trunk | drum length direction of an intermediate | middle layer are tapering, the thermal crown of the area | region of the barrel center part of a work roll is reduced more effectively.

中間層の形状は、図1に示されるようなロール胴長方向断面が台形状のものに限るものではないが、既に述べたように中間層の胴長方向の両端部近傍が先細りになっているのが好ましい。また、中間層の胴長方向断面の軸材に接する部位が円弧状になるように中間層を形成して、中間層の胴長方向の両端部近傍を先細りにしてもよい。   The shape of the intermediate layer is not limited to a trapezoidal cross section in the roll body length direction as shown in FIG. 1, but as described above, the vicinity of both ends in the body length direction of the intermediate layer is tapered. It is preferable. Further, the intermediate layer may be formed so that a portion in contact with the shaft member in the body length direction cross section of the intermediate layer has an arc shape, and the vicinity of both end portions in the body length direction of the intermediate layer may be tapered.

なお、図1において、dは軸材2の胴長方向断面のA領域の直径、dは軸材の凹部が形成されていないバレル部の直径、dはワークロールの直径、Lはバレル長をそれぞれ示している。したがって、A領域の中間層の厚さは(d−d)/2である。
また、A、Bの中心は胴長方向のバレル中央部の中心と一致するものとする。
In FIG. 1, d 1 is the diameter of the region A of the longitudinal section of the shaft member 2 , d 2 is the diameter of the barrel portion where the recess of the shaft member is not formed, d 3 is the diameter of the work roll, and L is Each barrel length is shown. Therefore, the thickness of the intermediate layer in the region A is (d 2 −d 1 ) / 2.
Moreover, the center of A and B shall correspond with the center of the barrel center part of a trunk | drum length direction.

次に製造方法について記載する。
すでに記載したように、JISで規定されるクロムモリブデン鋼(SCM JIS G4105)、あるいはニッケルクロムモリブデン鋼(SNCM G4103)からなる材料を、以上のような好適な範囲で軸材に加工した後、図2(a)、図2(b)に示す連続鋳掛装置を使用して、連続鋳掛方法によりワークロールを製造する。
Next, a manufacturing method will be described.
As already described, after processing a material made of chrome molybdenum steel (SCM JIS G4105) or nickel chrome molybdenum steel (SNCM G4103) specified by JIS into a shaft material within the above-mentioned suitable range, Using a continuous casting apparatus shown in 2 (a) and FIG. 2 (b), a work roll is manufactured by a continuous casting method.

図2(a)において、連続鋳掛装置は、上部が漏斗状で下部が軸材の径dに合わせたモールド9と該モールド9の漏斗状の上部を包囲するように設けられた高周波加熱装置11と冷却装置10を有する。冷却装置10は内部が空洞の環状体であり、環状体の内径はモールド9の下部の径、すなわちdと同じであり、かつ同軸的にモールドに接して配備されている。そして、この冷却装置10には図示していないが冷却水の導入口と排出口が設けられており、冷却水が連続的に冷却装置の空洞部を流れるようになっている。 2 (a), the continuous Ikake device, high-frequency heating device upper portion is provided so as to surround a funnel-shaped upper mold 9 and the mold 9 in which the lower is matched to the diameter d 2 of the shaft member with the funnel 11 and the cooling device 10. The cooling device 10 is an annular body having a hollow inside, and the inner diameter of the annular body is the same as the diameter of the lower part of the mold 9, that is, d 2 , and is coaxially disposed in contact with the mold. The cooling device 10 is provided with an inlet and an outlet for cooling water (not shown) so that the cooling water continuously flows through the cavity of the cooling device.

連続鋳掛は2段階に分けて実施される。
図2(a)に記載された装置を使用し、第1段階の連続鋳掛方法が以下のように行われる。
凹部を有する軸材をモールド9に挿入する。モールド9には高周波加熱装置11より事前に加熱することか好ましい。そして、溶解した中間層材を注湯しつつ、軸材2を下側方向に昇降機構(図示せず)により降下させる。この降下に連動して、中間層材の溶湯も降下し、冷却装置10により冷却されて急冷凝固される。その後常温まで冷却した後、凹部が中間層で埋められた軸材は、旋盤加工により直径dの円柱状体(丸棒状体)とされる。
Continuous casting is performed in two stages.
Using the apparatus described in FIG. 2 (a), the first-stage continuous casting method is performed as follows.
A shaft member having a recess is inserted into the mold 9. It is preferable to heat the mold 9 in advance from the high-frequency heating device 11. Then, while pouring the melted intermediate layer material, the shaft member 2 is lowered by an elevating mechanism (not shown) in the lower direction. In conjunction with this lowering, the melt of the intermediate layer material is also lowered, cooled by the cooling device 10 and rapidly solidified. Then, after cooling to room temperature, the shaft member in which the concave portion is filled with the intermediate layer is turned into a cylindrical body (round bar-like body) having a diameter d 2 by lathe processing.

次に第2段階は図2(b)に示す連続鋳掛装置で行われる。この連続鋳掛装置の構成は第1段階で使用した装置と基本的には同じであるが、モールド9と冷却装置10の内径が本発明のロール直径(外径)dと同じものになっており、第1段階のそれらの内径よりも拡大している。また、注湯時にモールド下部から溶湯が未凝固の状態で流出しないように軸材の下部には閉止板(図示せず)が固定されている。 Next, the second stage is performed by a continuous casting apparatus shown in FIG. The configuration of this continuous casting apparatus is basically the same as that used in the first stage, but the inner diameters of the mold 9 and the cooling device 10 are the same as the roll diameter (outer diameter) d 3 of the present invention. And larger than their inner diameter in the first stage. Further, a closing plate (not shown) is fixed to the lower part of the shaft member so that the molten metal does not flow out from the lower part of the mold in an unsolidified state during pouring.

この第2段階では、前段階で製造された直径dの、凹部が中間層で埋められた軸材をモールド9内に同軸的にセットする。そして、溶解した外層材料を注湯し、第1段階と同様に、軸材を降下させて、急冷凝固させる。 In the second stage, the shaft member having the diameter d 2 manufactured in the previous stage and having the concave portion filled with the intermediate layer is coaxially set in the mold 9. Then, the melted outer layer material is poured, and the shaft material is lowered and rapidly solidified in the same manner as in the first stage.

以上のように、2段階の連続鋳掛方法により、ロールを製造する。このとき、軸材、中間層および外層はこの凝固により確実に金属的に一体化される。急冷凝固後によって生じた内部応力を緩和するため、400〜600℃、6〜24時間の焼鈍を実施した後、機械加工によりネック5、ジャーナル部6などのロール加工を行いロールが完成する。バレル部は研磨により適切な粗さに仕上げる。外層材の厚さは厚いとサーマルクラウンが大きくなり、薄いと径が短いのでロール寿命が短くなるため、薄鋼板の熱間仕上圧延機では100mm以上200mm以下の範囲が好ましい。   As described above, a roll is manufactured by a two-stage continuous casting method. At this time, the shaft member, the intermediate layer, and the outer layer are reliably integrated with each other by this solidification. In order to relieve the internal stress generated after the rapid solidification, annealing is performed at 400 to 600 ° C. for 6 to 24 hours, and then the neck 5 and the journal portion 6 are rolled by machining to complete the roll. The barrel part is finished to an appropriate roughness by polishing. If the thickness of the outer layer material is large, the thermal crown becomes large, and if the thickness is thin, the roll life is shortened because the diameter is short. Therefore, in the hot finishing rolling mill for thin steel plates, the range of 100 mm to 200 mm is preferable.

上記の本発明の実施形態では、中間層材として極めて熱膨張係数の小さいFe−Ni合金材を使用し、かつ該胴長方向のバレル中央部に胴長方向の断面が図1に示されるように台形に形成したことにより、外層は耐摩耗性や耐肌荒れ性の良い従来のハイス系材料を用いるため、外層の熱膨張は従来のものと変わらないものの、ロールの全体ではサーマルクラウンの大きさは従来の場合の1/2程度まで小さくすることができる。   In the above-described embodiment of the present invention, an Fe—Ni alloy material having a very small thermal expansion coefficient is used as the intermediate layer material, and a section in the barrel length direction is shown in FIG. 1 at the barrel central portion in the barrel length direction. Because the outer layer uses a conventional high-speed material with good wear resistance and rough skin resistance, the thermal expansion of the outer layer is the same as the conventional one, but the overall roll is the size of the thermal crown. Can be reduced to about ½ of the conventional case.

本発明例1〜7のワークロールは、図2に示した連続鋳掛装置により製造した。軸材2はSCM420材とし、中間層3は化学組成がC:0.2質量%、Ni:36質量%、残部Feおよび不可避的不純物からなるFe−Ni系合金材で第1回目の鋳掛けを行って形成した。その後機械加工により、その直径dは500mmとした。中間層はロール胴長方向断面が図1に示すように台形状とした。中間層の厚さは175〜215mmの範囲である。バレル長Lは2300mmして、C:1.5質量%、Si:0.75質量%、Mn:1.2質量%、Cr:5
質量%、V:5 質量%、W:4質量%と残部Feおよび不可避的不純物からなるハイス系材からなる外層材で鋳掛けを施し、加工後のワークロール直径dは800mmとした。
The work rolls of Examples 1 to 7 of the present invention were manufactured by the continuous casting apparatus shown in FIG. The shaft material 2 is an SCM420 material, and the intermediate layer 3 is a Fe-Ni alloy material having a chemical composition of C: 0.2% by mass, Ni: 36% by mass, the balance Fe and unavoidable impurities. Formed to go. Subsequent machining, the diameter d 2 is set to 500 mm. The intermediate layer has a trapezoidal shape as shown in FIG. The thickness of the intermediate layer is in the range of 175 to 215 mm. Barrel length L is 2300 mm, C: 1.5% by mass, Si: 0.75% by mass, Mn: 1.2% by mass, Cr: 5
Mass%, V: 5 wt%, W: subjected to Ikake an outer layer material made of high-speed steel material consisting of 4 wt% and the balance Fe and unavoidable impurities, the work roll diameter d 3 after processing was 800 mm.

比較例のワークロールは、通常の連続鋳掛方法によりSCM420材を軸材2として本発明例1〜7と同じ化学成分を有するハイス系材からなる外層材を鋳掛けた。そして熱処理した後、空冷し、そして後機械加工して製造した。
従来例1のワークロールは、軸材2に以下の化学成分であるSUS304を用いた。その化学成分はC:0.05質量%、Cr:18.5質量%、Ni:8.2質量%、Si:0.32質量%、Mn:0.4質量%、残部Feおよび不可避的不純物である。また従来例2は軸材に低合金鋼を用い、特許文献1に示される実施例の中から最も熱膨張係数が小さくなるとされるものと同様の条件とした。その軸材の化学成分はC:0.46質量%、Cr:0.2質量%、P:0.011質量%、Si:0.5質量%、Mn:1.12質量%、残部Feおよび不可避不純物である。
従来例1、2のワークロールはいずれも、上記の化学成分の軸材に、連続鋳掛方法により本発明例1〜7、比較例と同じ化学成分を有するハイス系材からなる外層材を鋳掛け、次いで熱処理した後に機械加工して製造した。
ここで、本発明例1〜7、比較例および従来例1、2はいずれも、熱処理は550℃で12時間保持した後空冷した。
本発明例、従来例および比較例のワークロールの構成を表1に示す。
For the work roll of the comparative example, an outer layer material made of a high speed material having the same chemical composition as that of Examples 1 to 7 of the present invention was cast using the SCM420 material as the shaft material 2 by a normal continuous casting method. Then, after heat treatment, it was air-cooled and post-machined to produce.
In the work roll of Conventional Example 1, SUS304, which is the following chemical component, was used for the shaft member 2. Its chemical components are C: 0.05% by mass, Cr: 18.5% by mass, Ni: 8.2% by mass, Si: 0.32% by mass, Mn: 0.4% by mass, the balance Fe and inevitable impurities It is. Conventional Example 2 uses low alloy steel for the shaft material, and the conditions are the same as those in the example shown in Patent Document 1 where the thermal expansion coefficient is the smallest. The chemical composition of the shaft material is C: 0.46% by mass, Cr: 0.2% by mass, P: 0.011% by mass, Si: 0.5% by mass, Mn: 1.12% by mass, balance Fe and Inevitable impurities.
The work rolls of the conventional examples 1 and 2 are both casted on the shaft material of the above chemical component by the continuous casting method with the outer layer material made of a high speed material having the same chemical composition as the inventive examples 1 to 7 and the comparative example, Next, after heat treatment, it was manufactured by machining.
The inventive examples 1 to 7, the comparative example, and the conventional examples 1 and 2 were all air-cooled after holding the heat treatment at 550 ° C. for 12 hours.
Table 1 shows the configuration of the work rolls of the present invention example, the conventional example, and the comparative example.

本発明例1〜7、比較例、従来例のワークロールのサーマルクラウンの程度を評価するため、ワークロールの胴長方向のバレル中央部の中心の直径(外径)を測定して、以下のように、常温〜125℃における熱膨張係数を比較した。薄鋼板の熱間仕上圧延の操業では、ワークロールは50〜100℃程度の温度となり、一般的には125℃を超えることはないので、常温〜125℃における熱膨張係数を考慮すれば十分である。
各ワークロールについて、炉装入前の常温状態におけるワークロールの胴長方向バレル中央部の外径と温度125℃の炉に48時間保持した後のワークロールのロールバレル中央部の中心の外径の計測値に基づいて熱膨張係数を求めた。表2にその結果を示す。
表2におけるA、B、d、dについては既に述べた。
In order to evaluate the degree of thermal crown of Work Rolls of Invention Examples 1-7, Comparative Examples, and Conventional Examples, the diameter (outer diameter) of the center of the barrel central portion in the barrel length direction of the work roll was measured, and the following Thus, the thermal expansion coefficient in normal temperature -125 degreeC was compared. In the operation of hot finish rolling of a thin steel plate, the work roll has a temperature of about 50 to 100 ° C., and generally does not exceed 125 ° C. Therefore, it is sufficient to consider the thermal expansion coefficient from room temperature to 125 ° C. is there.
For each work roll, the outer diameter of the barrel central portion of the barrel of the work roll in the normal temperature state before charging the furnace and the outer diameter of the center of the roll barrel central portion of the work roll after being held in a furnace at a temperature of 125 ° C. for 48 hours The coefficient of thermal expansion was determined based on the measured value. Table 2 shows the results.
A in Table 2, B, already mentioned for d 1, d 2.

本発明例では、中間層厚がもっとも厚い本発明例1の熱膨張係数がもっとも小さく4.97×10−6/℃である。また中間層厚がもっとも薄い本発明例7の熱膨張係数がもっとも大きく、6.65×10−6/℃であるが、7.00×10−6/℃を下回っている。そして、中間層の厚みが大きくなるほどワークロールの熱膨張係数は小さくなっている。 In the present invention example, the thermal expansion coefficient of the present invention example 1 having the thickest intermediate layer is the smallest, and is 4.97 × 10 −6 / ° C. Further, the thermal expansion coefficient of Invention Example 7 having the smallest intermediate layer thickness is the largest, which is 6.65 × 10 −6 / ° C., which is lower than 7.00 × 10 −6 / ° C. And the thermal expansion coefficient of a work roll is so small that the thickness of an intermediate | middle layer becomes large.

一方、比較例では軸材と外層材の化学成分は本発明例1〜7と同じであるが、熱膨張係数が小さい中間層がないため、熱膨張係数は12.50×10−6/℃となり、7.00×10−6/℃を大きく上回っている。そして、また、従来例1では外層材の化学成分は本発明例1〜7と同じであるが、軸材に熱膨張係数の大きいSUS304を使用し、かつ熱膨張係数が小さい中間層がないため、熱膨張係数は14.50×10−6/℃となり、さらに増大し、やはり7.00×10−6を大きく上回っている。これは長時間炉内で加熱したため、軸材のSUS304の温度も炉温と同程度になり、SUS304の膨張係数は大きいためにこのような結果になったと推定される。従来例2は、軸材に低合金鋼を使用しており、この点で従来例1と異なる。しかし、熱膨張係数はやや小さくなっているものの、10.50×10−6/℃であり、7.00×10−6/℃をやはり上回っている。 On the other hand, in the comparative example, the chemical components of the shaft material and the outer layer material are the same as those of Examples 1 to 7 of the present invention, but since there is no intermediate layer having a small thermal expansion coefficient, the thermal expansion coefficient is 12.50 × 10 −6 / ° C. It is significantly higher than 7.00 × 10 −6 / ° C. And in Conventional Example 1, the chemical components of the outer layer material are the same as those of Invention Examples 1 to 7, but SUS304 having a large thermal expansion coefficient is used for the shaft material and there is no intermediate layer having a small thermal expansion coefficient. The thermal expansion coefficient is 14.50 × 10 −6 / ° C., which is further increased, and is significantly higher than 7.00 × 10 −6 . Since this was heated in the furnace for a long time, the temperature of the shaft material SUS304 was also about the same as the furnace temperature, and the expansion coefficient of SUS304 was large. Conventional Example 2 uses low alloy steel for the shaft material, and is different from Conventional Example 1 in this respect. However, although the coefficient of thermal expansion is slightly small, it is 10.50 × 10 −6 / ° C., which is still higher than 7.00 × 10 −6 / ° C.

以上のとおり、本発明例1〜7のワークロールは、常温〜125℃におけるバレル中央部の中心での熱膨張係数が7.00×10−6/℃を下回っている。
このように、本発明例1〜7は常温〜125℃の温度範囲においてワークロールの胴長方向サーマルクラウンが比較例、従来例1、2に比べて著しく低減できることが確認できた。
本発明の熱間仕上ワークロールは、被圧延材が鋼材以外の金属板であるとしても有効であることは云うまでもない。
As described above, in the work rolls of Examples 1 to 7 of the present invention, the thermal expansion coefficient at the center of the barrel center at room temperature to 125 ° C. is lower than 7.00 × 10 −6 / ° C.
Thus, it was confirmed that Examples 1 to 7 of the present invention can significantly reduce the body length direction thermal crown of the work roll in the temperature range of room temperature to 125 ° C. as compared with Comparative Examples and Conventional Examples 1 and 2.
It goes without saying that the hot finish work roll of the present invention is effective even if the material to be rolled is a metal plate other than steel.

1:ワークロール
2:軸材
3:中間層
4:外層
5:ネック部
6:ジャーナル部
7:トルク伝達部
8:金属板(鋼帯)
9:モールド
10:冷却装置
11:高周波加熱装置
1: Work roll 2: Shaft material 3: Intermediate layer 4: Outer layer 5: Neck part 6: Journal part 7: Torque transmission part 8: Metal plate (steel strip)
9: Mold 10: Cooling device 11: High frequency heating device

Claims (4)

炭素鋼製または合金鋼製の軸材、Fe−Ni合金製の中間層およびハイス系材料製の外層からなる熱間圧延機用複合ワークロールであって、バレル部において、軸材は胴長方向のバレル中央部を含み、バレル両端部に達しない領域の外周に凹部を有し、中間層は該凹部に形成されて、軸材と中間層とで円柱状体を形成し、該円柱状体の外周に外層が形成されていることを特徴とする熱間圧延機用複合ワークロール。 A composite work roll for a hot rolling mill comprising a shaft member made of carbon steel or alloy steel, an intermediate layer made of Fe-Ni alloy, and an outer layer made of high-speed material, wherein the shaft member is in the barrel length direction. Including a central portion of the barrel and having a recess in the outer periphery of the region that does not reach both ends of the barrel , the intermediate layer is formed in the recess, and the shaft member and the intermediate layer form a cylindrical body. A composite work roll for a hot rolling mill, characterized in that an outer layer is formed on the outer periphery of the roll. 中間層は、軸材の軸中心をとおる胴長方向断面において、中間層のバレル中央部の中心近傍の厚みが最も厚くなるように形成されていることを特徴とする、請求項1に記載の熱間圧延機用複合ワークロール。   2. The intermediate layer according to claim 1, wherein the intermediate layer is formed so that the thickness in the vicinity of the center of the barrel central portion of the intermediate layer is the thickest in a section in the barrel length direction passing through the axial center of the shaft member. Composite work roll for hot rolling mill. ワークロールのバレル中央部での常温〜125℃における熱膨張係数が7×10−6/℃以下であること特徴とする、請求項1または2に記載の熱間圧延機用複合ワークロール。 3. The composite work roll for a hot rolling mill according to claim 1 , wherein a thermal expansion coefficient at normal temperature to 125 ° C. at a barrel central portion of the work roll is 7 × 10 −6 / ° C. or less. 連続鋳掛方法により、軸材に中間層を溶着形成し、次いで、さらに外層を溶着形成してワークロールを製造することを特徴とする、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の熱間圧延機用ワークロールの製造方法。
The hot roll according to any one of claims 1 to 3 , wherein a work roll is manufactured by welding and forming an intermediate layer on a shaft member by a continuous casting method and then further forming an outer layer by welding. A method for producing a work roll for a rolling mill.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103008668B (en) * 2011-09-28 2015-03-04 宝山钢铁股份有限公司 Manufacturing method of high-speed steel composite smooth roller
CN103316918A (en) * 2013-05-11 2013-09-25 荆州恒隆汽车零部件制造有限公司 Novel composite hot roller and manufacturing method thereof
CN114622081A (en) * 2022-03-21 2022-06-14 无锡亿宝机械设备有限公司 Double-end tempering and toughening treatment method for full-hardened working roll made of D2 material
CN115323126B (en) * 2022-07-27 2023-05-23 攀钢集团西昌钢钒有限公司 Method for rapidly reducing furnace roller nodulation of continuous annealing furnace and prolonging service cycle of furnace roller nodulation

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6336910A (en) * 1986-07-29 1988-02-17 Hitachi Cable Ltd Rolling roll
JPS6363501A (en) * 1986-09-05 1988-03-19 Hitachi Cable Ltd Rolling method
JPH0717930B2 (en) * 1990-06-28 1995-03-01 新日本製鐵株式会社 Composite roll manufacturing method
JP4154676B2 (en) * 1996-12-27 2008-09-24 日立金属株式会社 Composite roll for hot rolling
JPH11302790A (en) * 1998-04-21 1999-11-02 Nippon Steel Corp Work roll for cold rolling
JP3154979B2 (en) * 1998-10-30 2001-04-09 虹技株式会社 Composite roll for hot rolling
JP3339458B2 (en) * 1999-04-02 2002-10-28 関東特殊製鋼株式会社 Composite roll for rolling
JP4787640B2 (en) * 2006-03-17 2011-10-05 株式会社クボタ Composite roll for rolling
JP4998822B2 (en) * 2006-03-17 2012-08-15 日立金属株式会社 Ceramic roll

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