JPH01104750A - 冷間圧延用ワークロール及びその製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は金属冷間圧延用ワークロールに係り、研削性及
び鏡面仕上加工性にすぐれた鍛鋼製焼入Ｃ１−ルに関す
るものである。

【従来の技術】

従来、調帯及びアルミニウムの冷間圧延用ワークロール
としては、重量比でＣ：０．７５〜１．２０％、Ｃｒ：
２〜５％、　Ｍｏ：０．１５〜０．５５％の成分を基本
とし、Ｎｉ：２％以下、Ｖ二〇、５％以下を適宜添加し
た鍛鋼製焼入口−ルが使用されてきた（特開昭５５−１
００９６５号）。 しかし、最近の冷間圧延においては、被圧延物の表面性
状に関する要求が高度化しているため、圧延に供される
ワークロールの研削性及び鏡面加工性が極めて重要とな
っている。 即ち、−・定の条件で研削あるいは研摩仕上げ加工され
たワークロールの表面は所定の粗さ範囲内に入る必要が
あるばかりでなく、スクラッチ状のキズやミクロ的な点
状キズの少ないことが要求されている。 ところが、従来ロールではスクラッチ状キズや点状キズ
の発生が少なく、同時に所定の粗さを安定的に得ること
が困難であり、研削条件の変更や、研削°者の熟練技能
に依存せざるをえなかった。このために、多大な加工時
間を要し、被圧延物の品質低下を生じる場合もあった。 これらの問題に対し、従来からロールの化学成分や熱処
理条件の変更及び研削、研摩方法の変更で改善が試みら
れてきたが、これらはいずれも再現性、安定性に欠ける
ところがあり、本質的な改善には至っていない。

【発明が解決しようとする問題点及び手段の要点】本発
明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、研削性及
び鏡面仕上加工性にすぐれた冷間圧延用ワークロールを
提供するものである。 従来から、ロールの研削性を改善するために、ロール材
質面及び研削、研摩方法の両面から種々の試みがなされ
てきたが、いずれも再現性のある本質的な対策には至っ
ていない。 本発明者はロールの研削性及び鏡面加工性の主要な阻害
要因は、ロール鋼中に不可避的に混入するチタン炭窒化
物にあることを明らかにし、これを形成するチタン含有
量の上限を規制することによって、ロールの研削性及び
鏡面加工性が著しく、かつ安定的に改善されることを見
出した。さらに第２の発明は、鋼の凝固に際し、不可避
的に生成するチタン炭窒化物を効果的に減少させる手段
としてエレクトロスラグ再溶解法を利用するロールの製
造法に関するものである。 即ち、本発明は鋼中のチタン炭窒化物量を規制すること
によって、さらにはエレクトロスラグ再溶解法を用いチ
タン炭窒化物を効果的に減少させることによって、冷間
圧延用ワークロールの研削性及び鏡面加工性を改善する
ものである。

【発明の構成】

本発明の第１は、重量比で、　Ｃ：０．７〜１．６％、
Ｓｉ：０．１５〜１．６％、Ｍｎ：０　、１５〜１．６
％、Ｎｉ：２％以下、Ｃｒ：１．５〜８．０％、Ｍｏ：
１％以丁、Ｖ：０．５％以下を含み、かつチタン炭窒化
物として存在するチタン含有量の上限を０．００３０％
とし、残部鉄及び不純物よりなる研削性及び鏡面加工性
にすぐれた鍛鋼製冷間圧延用ワークロールを提供するも
のである。 第２の発明は、上記成分範囲を容易に達成するために、
エレクトロスラグ再溶解法を用いることを特徴とするワ
ークロールの製造法を要旨とするものである。

【発明の基礎となる知見】

本発明者は上記目的を達成すべく、ロールの研削性に影
響するロール材質上の要因について詳細な調査、研究を
行った。 先づ、本発明者はアルミニウムの箔圧延用に鏡面研摩加
工されたロール表面を詳細に調査した。その結果、以下
のことが明らかとなった。 ■　第１図にスクラッチ状引っかきキズの代表例を示す
が、この種のスクラッチキズの大半はロール中に含まれ
るチタン炭窒化物を起点として生じる。 即ち、第１図ａ）は、起点となる非金属介在物の−；ｌ
＜が、研摩方向に対して介在物後方のロール基地組織を
引っかきながら脱落したことを示すものであり、ｂ）は
、ａ）に示す起点部をＥＰＭＡで組成分析した結果、脱
落起点の非金属介在物がチタン炭窒化物であることを示
したものである。 ■　第２図にミクロ的点状キズの代表例を示すが、ミク
ロ的キズも大半がチタン炭窒化物周囲の基地組織が研摩
によって旧られたものである。 即ち、第２図ａ）は研摩の進行にともなって、非金属介
在物周囲（特に研摩方向に対して介在物の前面）のロー
ル基地組織が掘られ、目視可能なミクロ的点状キズとな
ったものである。ｂ）はａ）に示す起点部をＥＰＭＡで
組成分析した結果、点状キズを形成した介在物がチタン
炭窒化物であることを示したものである。 そこで、本発明者は第１表に示す２００ｍｍ胴径の小型
ロールを作り、研削、研摩試験を行った結果、第２表及
び第３図の結果を得た。即ち、鋼中に存在するチタン炭
窒化物が多いほど、同一条件で研削後の粗さは小さく、
黒色光沢を呈し、スクラッチの発生も多くなる。逆にこ
のチタン炭窒化物が少ないほど、研削後の粗さは大きく
、白色光沢を呈し、スクラッチは発生しなくなる。さら
に研削時の負荷も小ざく、所定の粗さに容易に仕上げる
ことが可能である。鏡面研摩加工性についても同様、チ
タン炭窒化物が少ないほどミクロ的点状キズやスクラッ
チは少なくなり、均一な鏡面を得ることが可能となる。 これらの結果から、本発明者はロール研削性及び１面加
工性の向上に及ぼす主要な阻害要因は、ロール鋼中に＠
唄に含有するチタン炭窒化物であることを見出すととも
に、炭窒化物数とチタン含を１の関係（第３図）を明ら
かにすることによってロールの研削性を安定的に制御、
予測可能とするこ−を明らかにした。 なお、第１表及び第３図に示すチタン炭窒化ウニは、ロ
ール表面を研摩後、１００倍の倍率の顕：鏡で確認可能
な１０ｍｍ平方（１００ｍｍ”）中のチン炭窒化物数で
ある。 らに上記調査、試験の結果、本発明者はチタン窒化物の
研削性阻害機構について以下の知見をた。 タンは原材料及び合金鉄から不可避的に不純物して混入
し、炭素及び窒素との親和性が強いた、鋼の溶解・凝固
に際し、極めて硬質の炭窒化を形成する。この硬質炭窒
化物はロール基地組との硬度差が大きいために、ロール
研削時に砥の凸部を早期に破砕、摩滅させる。その結果
、砥石は目つぶれ、目づまり状態となり、研削されるロ
ール表面粗さは低下し、１そのために黒色光沢を呈する
。さらに、この炭窒化物粒子は砥粒との機械的衝突によ
って部分的崩壊あるいは全体の脱落を生じさせられ、ロ
ールの基地組織を引っかきながら離脱するためスクラッ
ヂ状キズを生じる。 また、研摩加工に際しては第２図に示すように、炭窒化
物の周囲の基地組織が掘られ、ミクロ的な凹凸を形成し
、鏡面性が低下ケる。 次に成分限定理由について述べる。 Ｃは鋼の焼入性に関する最も重要な元素であり、後記Ｃ
「と結合して炭化物を形成し耐摩耗性を付′テするのに
重要な元素である。その添加量が０．７％に満たないと
ワークロールとしての必要硬さが得られず、一方１．６
％を越えると炭化物の均一な分散分布が得られず、靭性
及び研削性の低下を招く。このため０．７〜１．６％の
範囲で添加する。 Ｓｉ及びＭｎは製鋼過程での脱酸剤及び焼入性向上元素
として０．１５％以上必要であるが、過度に加えると鋼
の清浄性を害するのでいずれも１．６％を上限とする。 Ｎｉは焼入性の向上に有効な元素であり、本発明におい
ては必要に応じて添加されるが多量に含有すると炭化物
の球状化を阻害し、冷間圧延用ワークロールとして必要
な硬さがでなくなるので２％を上限とする。 Ｃｒは炭化物を形成し、同時に焼入性の向上に有効な元
素であるが、添加量が１．５％に満たないとその効果は
充分でなく、一方８％を越えると凝固に際し、顕著な共
晶炭化物が晶出し、これによって研削性が大きく損なわ
れると同時に、冷間圧延用ワークロールとして健全な鋼
塊製造に困難さが生じるので８％を上限とする。 Ｍｏは焼入性を向上させるが高価であるためその添加量
の上限は１％とする。 ■は結晶性の微細化及び焼入性改善に有効な元素である
が、過剰に添加すると研削性を阻害するので０．５％を
上限とする。 次に、Ｔｉは前述の如く、本発明の目的達成に対して非
常に重要な影響を及ぼす元素である。即ち、その存在は
極めて硬質の炭窒化物形成を促し、ロールの研削性を阻
害するもので、第１表、第２表及び第３図に示したよう
に、炭窒化物としてのチタンはその含有量が少ない程研
削性は改善される。具体的には、０．００３０％を越え
て含有すると研削性を著しく低下させるので、その上限
を０．００３０％（好ましくは０．００２０％）とし、
可及的に少とすべきである。

【第２発明の説明】 次に、特許請求の範囲第（２）項の製造法におけるエレ
クトロスラグ再溶解法（ＥＳＲ）について述べる。 エレクトロスラグ再溶解法は溶融スラグの抵抗熱によ゛
つて鋼塊を再溶解し、新たに高級鋼を得る手段として用
いられる再溶解精錬法である。即ち、鋼が再溶解されて
溶融スラグ中を微細な流滴状で落下する過程で、スラグ
の強い精錬作用によって脱酸、脱硫されるとともに、凝
固に際して周囲の水冷胴モールドからの強い冷却によっ
て緻密な凝固組織がえられるものであるが、本発明では
上記効果に加え、鋼中のチタン炭窒化物の低減除去を目
的として用いるものである。 第４図にＬ記成分範囲の１２鋼種について、エレクトロ
スラグ再溶解前後の鋼中チタン含有量の分析結果を示す
。本図で明らかな如く、エレクトロスラグ再溶解によっ
て鋼中チタンは約半減する。 これを１２鋼種の代表例として、同図中、中実記号で示
す鋼種について述べる。本鋼種は電気炉で溶製後、取鍋
精錬を行った後、電極加工を行ない、７５０ｍｍ内径の
水冷胴モールド中で、各々重量比で弗化カルシウム４０
％、アルミナ３０％及び酸化カルシウム３０％を含むス
ラブを用い、電極対モールド径比０．６３、溶解速度６
５２　ｋｇ／時間の条件でエレクトロスラグ再溶解を行
ったものである。 その結果、同図に示すようにエレクトロスラグ再溶解に
よって鋼中チタン量は１７ｐｐｍから７　ｐｐＩＩ＋に
低下した。このチタン低減機構は、溶鋼が溶融スラグ中
を通過する間に、スラグの吸着作用によって、チタン炭
窒化物が鋼中からスラグ中へ移行するためであろうと推
察される。 エレクトロスラグ再溶解法以外の高級清浄鋼を得る手段
としては、真空アーク再溶解法、真空誘導溶解法等が知
られているが、チタン炭窒化物低減除去の目的に対して
は、鋼中チタン炭窒化物が化学的に極めて安定であるこ
と及びチタン炭窒化物は、約１０μｍ前後の微細粒子と
して分散分布しているため、これらの精錬法では高真空
によるチタン炭窒化物の物理化学的分離あるいは溶鋼と
の比重差による浮上除去効果は期待できない。 即ち、本発明は上述の如く、従来一般に用いられている
目的（脱硫、脱酸、緻密凝固組織）だけでなく、鋼中の
チタン炭窒化物の低減除去を主目的とじ七、エレクトロ
予−ラグ”再溶解を行うことに特徴があり、研削性及び
鏡面加工性にすぐれた鍛鋼製冷間圧延用ワークロールを
提供するものである。

【実施例及び効果】　− 前記発明に基づいて、本発明者は第３表に示すアルミニ
ウム冷間圧延用の鍛鋼製焼入ロールをエレクトロスラグ
再溶解法で製作し、研削試験及び鏡面研摩試験を実施し
た。 その結果、Ｎｏ、７０−ルはアルミニウム箔圧延用に鏡
面研摩加工を行ったが、従来ロールに比べ、スクラッチ
キズ及びミクロ的点状キズが著しく減少することを確認
した。 また、Ｎｏ、　８．９及びＩＯロールは、アルミニウム
シートの冷間圧延用に＃１２０及び＃１８ｏ砥石で研削
加工を行った。その結果、３０−ルとも、従来ロールに
比べ、スクラッチキズの発生が激減し、＃１８０砥石に
よる研削粗さは０．３２〜０．３４Ｒａ（μｍ）である
ことが確認された。 以上述べてきたように、本発明によれば、冷間圧延用ワ
ークロールの研削性を容易にかつ安定的に改屏すること
が可能である。□

【図面の簡単な説明】

第１図はチタン炭窒化物が脱落し、基地組織を引っかく
ことによって形成されたスクラッチキズを示す顕微鏡写
真である。 第２図はチタン炭窒化物の周囲（研摩前面側）の基地組
織が掘られ、ミクロ的な点状キズとなった状態を示す顕
微鏡写真である。 第３図は鋼中のＴｉ含有量とＴｉ炭窒化物数の関係を示
すグラフである。 第４図はエレクトロスラグ再溶解（ＥＳＲ）前後におけ
る鋼中のＴｉ含有量の変化を示すグラフである。 特許出願人　関東特殊製鋼株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量比で、Ｃ：０．７〜１．６％ Ｓｉ：０．１５〜１．６％ Ｍｎ：０．１５〜１．６％ Ｎｉ：２％以下 Ｃｒ：１．５〜８．０％ Ｍｏ：１％以下 Ｖ：０．５％以下 を含み、かつチタン炭窒化物として存在するチタン含有
   量の上限を０．００３０％とし、残部鉄及び不可避的不
   純物よりなる研削性及び鏡面加工性にすぐれた鍛鋼製冷
   間圧延用ワークロール。
2. （２）重量比で、Ｃ：０．７〜１．６％ Ｓｉ：０．１５〜１．６％ Ｍｎ：０．１５〜１．６％ Ｎｉ：２％以下 Ｃｒ：１．５〜８．０％ Ｍｏ：１％以下 Ｖ：０．５％以下 を含み、かつチタン炭窒化物として存在するチタン含有
   量の上限を０．００３０％とし、残部鉄及び不可避的不
   純物よりなる研削性及び鏡面加工性にすぐれた鍛鋼製冷
   間圧延用ワークロールを製造するに当たり、エレクトロ
   スラグ溶解法を用いることを特徴とするロールの製造法
   。