JPH01278906A - ホットランテーブルローラ及びコイラー用ピンチロール - 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、耐摩耗性、耐焼付性に優れたホットランテー
ブルローラ及びコイラー用ピンチロールに関する。

（従来の技術） ホットストリップミルで熱間仕上圧延されたストリップ
は、一般的な製造工程では、第５図に示すように、１０
０〜１５０　ｍの長さを有する通称ホットランテーブル
において、所期の品質に応じた制御冷却が行われ、巻取
６３１でコイル状に巻取られる。同図において、３２は
仕上圧延用ロール、３３はコイラー用トップピンチロー
ル、３４はボトムピンチロールである。コイラー用ピン
チロール３３．３４は、通常、ロール本体にＣｏベース
ステライト系肉盛材、　ＦｅベースＣｒ　−Ｍｏ系肉盛
材等によって高硬度肉盛層が使用層として形成されてい
る。

前記ホットランテーブルは、直径３００〜３５０　ｍｍ
のローラ３５を３５０〜５００Ｍ間隔に配して構成され
ており、ローラ総本数は２５０〜３５０本にも達してい
る。

前記制御コｎ冷却は、ホットランテーブルの中途部に設
けられた冷却ゾーンＢで行われる。冷却ゾーンＢには多
数の冷却ヘッダ３６が備えられ、ストリップに指向して
冷却水３７を噴出する。このため、冷却ゾーンＢではロ
ーラ表面に水膜が形成される。

前記冷却ゾーンＢの前後にはセミウェットゾーンＡ、Ｃ
が設けられている。セミウェットゾーンＡ、Ｃでは、ス
トリップを安定して搬送するために冷却水の供給は行わ
れない。

通常、ホットランテーブルローラは、ストリップを安定
して搬送するため搬送速度より８〜２０％速い周速とな
るように回転駆動される。ストリップの搬送速度は、通
常、８００〜１２００　ｍ／ｍｉｎ程度であるから、ス
トリップとローラ表面とは激しい相対すべりを起こして
いる。また、制御冷却用冷却水の存在とストリップの熱
のため、ローラ表面は腐食雰囲気となっており、摩耗の
進行は著しい。

このため、ローラ材質として優れた耐摩耗性が要求され
る。

このような要求に応えるローラとして、表面硬度が１Ｉ
ｓ６５〜７５とされた高Ｃｒ鋼ローラが知られている。

実際、Ｃｒ８ｉｖｔ％以上の高ＣｒｗＪローラを冷却ゾ
ーンに使用したところ、摩耗量は直径減少量で年間２〜
３［Ｉｌｌと好成績であった。

しかし、高Ｃｒ鋼ローラは、熱伝導性が悪く、耐焼付性
を期待できないという欠点がある。−旦、焼付が発生す
ると、焼付疵がストリップ表面に転写されて製品品質を
低下させる。このため、高Ｃｒ鋼ローラは、ローラ表面
に水膜が形成されるために耐焼付性が必要とされない冷
却ゾーンにおいてのみ使用されているのが実情である。

従って、ローラ表面に水膜が形成されないセミウェット
ゾーンでは、耐摩耗性に優れた高Ｃｒｌ’４０−ラを使
用することができず、−船釣に、焼付の発生し難いダク
タイル鋳鉄ローラや３％Ｎｉ鋳鉄ローラが使用されてい
る。ところが、これらのローラは耐摩耗性に劣るため、
摩耗が著しく、ローラ直径減少量で年間１０数鮒にも達
し、ローラの取替費が著しく増大し問題となっていた。

（発明が解決しようとする課題） このような問題に対して、特開昭６１−５５７号におい
て開示されたように、耐摩耗性と耐焼付性とを兼備した
黒鉛晶出高クロム鋳鉄材で搬送使用層を形成したセミウ
ェットゾーン用ローラが開発された。

しかしながら、前記黒鉛晶出高クロム鋳鉄材はＣｒが５
〜１０％と多量に含有したものであるから、材質的に十
分な耐焼付性を備えているとは言えず、また基地中に生
成したＣｒ炭化物はＬＣｚ型で高硬度であるが、使用層
の表面から内部に向って細い形態となっており、使用層
の表面に作用するせん断力に対する抵抗性が十分でなく
、黒鉛粒の周縁でのかけ落ちによる摩耗が生じ易（、耐
摩耗性の改善が要望されている。更に、高価なＮｔを４
．５〜１０％と多量に含有させているため、経済性に劣
るという問題があった。

一方、コイラー用ピンチロールは、使用層に肉盛溶接時
の溶接ビードが露呈し、この部分の耐摩耗性が劣るため
、肌荒れや焼付きが生じ易く、ビード模様が圧延鋼板に
転写されるという問題があった。

本発明はかかる問題点に鑑みなされたもので、使用層と
して優れた耐焼付性と耐摩耗性とを兼備し、かつ経済性
にも優れたホットランテーブルローラ及びコイラー用ピ
ンチロールを提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するためになされた本発明のホットラン
テーブルローラ及びコイラー用ピンチロールは、 Ｃ：２．８〜３．５％、　Ｓｉ：１．５〜２．５％、Ｍ
ｎ　：　０．５〜１．０％、　Ｐ：０．１　　％以下、
Ｓ　：　　０．０８％以下、 Ｎｉ：３．５〜４．５％（４，５％を除く。）、Ｃｒ：
　　３．５〜５．０％（５，０％を除く。）、阿ｏ：０
．３〜１．０　　％、 残部実質的にＦｅで形成され、組織がＣｒ炭化物、黒鉛
およびベーナイトを主体とした基地からなる黒鉛晶出ク
ロム鋳鉄材で使用層が形成されていることを発明の構成
とするものである。

（作　　用） 本発明ローラの搬送使用層は、Ｓｉ：１．５〜２．５％
、Ｎｉ　：　　３．５〜４．５％（４，５％を除く。）
、Ｃｒ：３．５〜５．０％（５，０％を除く。）を有す
る特定組成のクロム鋳鉄材で形成したから、高硬度のＣ
ｒ炭化物及びセメンタイトの晶出と共に黒鉛が晶出し、
耐摩耗性および耐焼付性を兼備したものとなる。

セメンタイトはＣｒ炭化物のように形態に方向性がなく
、粒径も大きいため、かけ蕗ち摩耗に対する抵抗性が良
好であり、両次化物の共存により耐摩耗性の向上が図ら
れる。

また、基地組織をベーナイトを主体とした強靭組織で構
成したから、黒鉛粒周縁の炭化物のかけ落ちによる摩耗
を一層防止することができ、耐摩耗性を改善することが
できる。

更に、ホットランテーブルローラの場合、搬送使用層自
体が強靭化される結果、搬送使用層の内面に強靭材から
なる内層を形成して複合化する必要がなくなり、ローラ
の生産性を向上させることができる。

（実施例） 以下、本発明ローラ及びロールの使用層を形成する黒鉛
晶出クロム鋳鉄材の成分限定理由について説明すると共
に、使用層への適用について言及する。以下、成分単位
はすべて重量％である。

Ｃ：２．８〜３．５％ ＣはＣｒ、Ｆｅと結合して高硬度Ｃｒ炭化物及びセメン
タイトを形成し耐摩耗性の向上に寄与すると共に、Ｓｉ
、　Ｎｉの黒鉛化促進元素により黒鉛となって晶出する
。２．８％未満ではＣｒ炭化物の形成および黒鉛の晶出
が減少し、耐摩耗性および耐焼付性が劣化する。一方、
３．５％を越えると、本発明におけるＣｒ含有量では黒
鉛の晶出が過多となり、耐摩耗性を劣化させる。

Ｓｉ：１．５〜２．５％ ＳｉはＮｉと共に黒鉛を晶出させるために必要な元素で
ある。本発明のＮｉ含有量では、１．５％未満では黒鉛
はほとんど品出せず、一方２．５％を越えると黒鉛の晶
出が過多となり、耐摩耗性および靭性が低下する。

Ｍｎ；　　　０．５〜１．０　　％ Ｍｎは製造工程上、脱酸および脱硫のために必要とされ
る。０．５％未満では上記作用が不足し、−方１．０％
を越えると基地組織の靭性が低下する。

ｐ：０．１％以下 Ｐは少なければ少ないほど望ましく、脆化を防ぐ点から
０．１％以下とする。

Ｓ　：　０．０８％以下 ＳばＰと同様に材質を脆くするため、少なければ少ない
ほど望ましく、０．０８％以下とする。

Ｎｉ：３．５〜４．５％（４，５％を除く。）Ｎｉは基
地組織を微細にし靭性を向上させると共に、黒鉛を晶出
させるために含有される。３．５％未満では十分な効果
が得られず、一方４．５％以上では残留オーステナイト
を増大させ、耐焼付性を阻害する。また、コスト高の要
因となる。

Ｃｒ　：　　３．５〜５．０％（５，０％を除く。）Ｃ
ｒはＣと結合してＩＩＶ１３５０程度の高硬度Ｃｒ炭化
物を形成し耐摩耗性向上に最も寄与する。３．５％未満
ではＣｒ炭化物が少く十分な耐摩耗性を確保することが
できない。一方５．０％以上では生成する炭化物はほと
んどＣｒ炭化物のみとなり、セメンタイトの生成がほと
んどなくなり、黒鉛の晶出も抑制されて耐焼付性及び耐
摩耗性が低下する。

Ｍｏ　：　　０．３〜１．０％ ＭｏはＮｉと同様に基地組織強化のために含有させる。

０．３％未満ではほとんどその効果がなく、−方１．０
％を越えると残留オーステナイトを安定化させるので好
ましくない。

本発明の黒鉛晶出クロム鋳鉄材は、上記の合金成分のほ
か、残部がＦｅおよび不可避的に混入した不純物で構成
される。

上記クロム鋳鉄材は鋳放し状態で、残留オーステナイト
、パーライトおよび一部マルチンサイトによって形成さ
れた基地中に高硬度Ｃｒ炭化物及びセメンタイトが晶出
すると共に黒鉛が晶出したものとなり、黒鉛と形態の異
なる炭化物の共存により、耐焼付性を確保して耐摩耗性
の向上を図ることができる。

本発明では熱処理により前記基地Ｍｉ織の全部ないし大
部分をベーナイト組織として、基地の強靭化を図り、こ
れによって黒鉛粒周縁の炭化物を一層かけ落ちにククシ
、耐摩耗性の向上に寄与している。

前記熱処理は、鋳造材をオーステナイト化温度に加熱保
持した後、４００〜６００°Ｃに急冷し、この温度で５
〜１５１１　ｒ保持し、基地の全部乃至大部分をベーナ
イトに恒温変態させ、その後徐冷する工程が採られる。

本発明の黒鉛晶出クロム鋳鉄材は、基地が強靭性のある
ベーナイトを主体に形成されているので、鋳鉄材全体と
しても靭性を帯有したものとなる。

従って、本発明鋳鉄材は、ホットランテーブルローラや
コイラー用ピンチクールの使用層たる外層材として使用
することができるほか、大きな荷重がかからないローラ
の場合には、単体ローラ　（この場合、ローラ肉厚の大
部分が搬送使用層として機能する。）の鋳造材としても
使用可能である。

本発明鋳鉄材を複合ローラや複合ロールの外層材として
使用する場合、その内層材としては、通常、高級鋳鉄や
ダクタイル鋳鉄等の強靭性のある鋳鉄材が適宜使用され
る。

本発明のホットランテーブルローラやビンチロ５−ルは
、複合ローラやロール又は単体ローラとして提供される
が、いずれの形態の場合も、使用層を有する円筒状胴部
は遠心力鋳造法により鋳造されるのが通例である。

胴部の遠心力鋳造後は、使用層の基地をベーナイトを主
体とするために、既述の熱処理が施され、その後胴部両
端に軸部を組立てると共に機械加工を行って所定の製品
ローラとされる。尚、本発明にいうローラとは、胴部を
構成する円筒体そのものをも包含する。

次に、本発明のホットランテーブルローラの具体的実施
例について説明する。

まず、胴部外径３２０　ｔａｎ、胴部内径１９５Ｍ、胴
長１７３０Ｉ！１ｍの単体ローラの製造実施例について
説明する。

（１）下記第１表の本発明に係るローラ材溶湯を鋳造機
上で回転する遠心力鋳造用金型に１３８０°Ｃで鋳込み
、常温まで徐冷した。

第１表 ゛（２）胴部鋳造後、熱処理炉でオーステナイト化温度
（８５０°Ｃ）に加熱保持した後、５００°Ｃに急冷し
、５００’Ｃで１０時間保持して基地をヘイナイトに変
態させた後徐冷した。

（３）胴部の金属組織を顕微鏡観察した結果を第１図お
よび第２図に示す。

第１図より微細なベーナイト基地に炭化物が多量に晶出
すると共に黒鉛が晶出している状態が知られる。また、
第２図より黒鉛は組織に全域に亘って分散晶出している
状態が看取される。

尚、第２図は試料を研磨したのみで腐食していないもの
である （４）胴部を機械加工した後、その両端に軸部を組立て
、製品ローラを得た。

このローラをホットランテーブルに組込み、１年間オン
ラインテストしたところ、摩耗量は直径減少量で０．７
〜１．０　ｍｍであり、従来の耐庁耗性良好とされてい
る高Ｃｒ鋼ローラより耐摩耗性が優れていることが確認
された。また、セミウェットゾーンでは、焼付の発生は
皆無であった。

次に、胴部外径３３０ｍｍ、胴部内径１７０Ｍ、胴長１
７００＋ｎｍの複合ローラの製造実施例について説明す
る。

（］）　　第２表に示す化学組成の外層材溶湯を鋳造機
上で回転する遠心力鋳造用金型に肉厚で５０ｍｍ分（鋳
込重量６８０　ｋｇ）鋳込んだ。鋳込温度は実施例およ
び従来例とも１３８０°Ｃとした。尚、従来例は特開昭
６１−５５７号に開示の黒鉛晶出高クロム鋳鉄材である
。

第２表　溶湯化学組成 （２）外層内面がほぼ凝固したとき（鋳込開始から１０
分後）、第２表に示した内層材（ダクタイル鋳鉄）溶湯
を肉厚で３０ｍ＋ｎ　（鋳込重量３００　ｋｇ）分外層
内面に鋳込んだ。

（３）外層の鋳込開始から２５分後に外層と内層とは完
全に凝固した。その後、回転を止めて常温まで徐冷した
後、ローラ胴部を鋳型から取出し、オーステナイト化温
度（８５０°Ｃ）に加熱保持した後、５００°Ｃに急冷
し、この温度で１０時間保持後、炉冷した。

（４）胴部外周面を機械加工した後、該胴部を超音波探
傷した。その結果、実施例１１および従来例とも外層と
内層との溶着は良好であった。尚、外層の内層溶湯によ
る溶され代は６〜８　ｍｍであった。

また、鋳造後の内層組成を調べた結果を第３表に示す。

尚、外層組成は溶湯組成とほとんど同一であるので記載
省略した。

第３表塾面鴎国成 注　単位重量％　残部実質的にＦｅ （５）以上のようにして得られた胴部より試験片を採取
し、外層の機械的性質、耐焼付性、耐摩耗性を調べた。

■　機械的性質を調べた結果を第４表に示す。

第４表 第５表より、本発明実施例は、従来例に比して、硬度は
若干劣るが、強度および伸びが優れ、靭性が良好である
ことが知られる。

■　耐焼付性はファビリー試験により調べた。

（ｉ）ファビリー試験は、第３図に示すように、テスト
ピン１１の一端を回転機１２にシアーピン■３によって
固定し、その他端を一定荷重Ｐの下で一対の■ブロック
１４．１４により挟み付けながらテストピン１１を回転
させ、回転に要したトルクにより焼付の有無、程度を調
べるものである。

（ｉｉ　）ファビリー試験の試験条件は下記の通りであ
った。

テストピン寸法・・・・・・φ６．５　Ｘ４０ｆｆｉ■
ブロック寸法・・・・・・φ１２ テストピン回転数−３０Ｏｒｐｍ　（０，１ｍ／５ｅｅ
）負荷荷重Ｐ　・・・・・・・・・３５ｋｇ試験環境　
　・・・・・・・・・無潤滑（ｉｉｉ　）ファビリー試
験の結果、実施例１１および従来例とも焼付状態を示す
顕著なトルクの立ち上がりは見られなかったが、回転に
要した最大トルクは、実施例１１は４５ｋｇ、ｃｍ、従
来例は３４ｋｇ、ｃｍであり、実施例は従来例より耐焼
付性が良好であることが知られる。

■　耐摩耗性は、下記の要領でローラ摩耗試験を行い、
直径減少量を測定することにより評価した。

（ｉ）試験要領 第４図に示すように、実施例および従来例のローラより
採取した試験ローラ２１に５００°Ｃに加熱された鋼製
ローラ　（幅５０ｍｍ）　２２を１５００ｋｇで押し当
てて試験ローラ２１を回転させ、試験ローラ２１の所定
回転後の直径減少量を調べた。

（ｉｉ　）結　果 試験ローラの１０６回転当りの直径減少量は下記の通り
であった。

実施例１１・・・・・・０．１８％ 従来例　・・・・・・０．３３％ （ｉｉｉ　）評　価 実施例１１は、従来例に比べて、約４５％の耐摩耗性の
向上が図られたことが確認された。

また、胴部外径９００　ｔｍｎ、胴部内径７００　ｍｍ
、胴長１８００ｍｍのダウンコイラー用トップピンチ複
合ロールの具体的実施例について説明する。

（１）下記第５表の本発明に係るロール外層溶湯を鋳造
機上で回転する遠心ノコ鋳造用金型に１　、３８０°Ｃ
で鋳込み、鋳造後溶湯内面が凝固した後、同表で示す内
層溶湯を鋳込み、常温まで徐冷した。

第５表 （２）胴部鋳造後、熱処理炉でオーステナイト化温度８
５０°Ｃに加熱保持した後、５００°Ｃに急冷し、５０
０°Ｃで１０時間保持して基地をベーナイトに変態させ
た後徐冷した。

（３）胴部を機械加工した後、その両端にハブ及、びシ
ャフトからなる軸部を組立て、トップピンチロールとし
た。

（４）このロールをピンチロール部に組込み、５ケ月オ
ンラインテストしたところ、従来使用されていた肉盛ロ
ールがビード部に焼付き、肌荒れが発生するのに対して
、良好なロール肌が維持された。摩耗については、従来
ロールがビード疵によるロール肌荒れ及び摩耗により４
．５ケ月で５．２ｍｍであったのに対して、実施例ロー
ルでは４．５ケ月で４．５　ｍｍであり、良好であった
。

（発明の効果） 以上説明した通り、本発明のホットランテーブルローラ
及びコイラー用ピンチロールは、その使用層をＮｉ　：
　　３．５〜４．５％、Ｃｒ　：　　３．５〜５．０％
を含をする特定組成の黒鉛晶出クロム鋳鉄材質で形成し
、Ｃ「炭化物及びセメンタイトや黒鉛を生成させると共
に基地を強靭性のあるベーナイトで形成したから、極め
て優れた耐摩耗性と耐焼付性とを具備したものとなり、
冷却水による水膜が形成されないセミウェットゾーン用
のローラやピンチロールとしても十分適用可能であり、
ストリップの品質を低下させることがない。また、寿命
が優れる結果、ローラの交換頻度も少なくてすみ、メイ
ンテナンス費用を軽減することができる。更に、高価な
Ｎｉ含有量を押えることができるので、経済性に優れる
。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明ローラの搬送使用層を形成
する黒鉛晶出クロム鋳鉄材の金属組織顕微鏡写真であり
、倍率は両図とも５０倍である。第３図は焼付試験要領
説明図、第４図は摩耗試験要領説明図、第５図はホット
ランテーブルの全体配置説明図である。 特　許　出　願　人　　新日本製鐵株式會社第１図 第２図 第３２　　　　　第４図 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）化学組成が重量％で、 Ｃ：２．８〜３．５％、Ｓｉ：１．５〜２．５％、Ｍｎ
   ：０．５〜１．０％、Ｐ：０．１％以下、Ｓ：０．０８
   ％以下、 Ｎｉ：３．５〜４．５％（４．５％を除く。）、Ｃｒ：
   ３．５〜５．０％（５．０％を除く。）、Ｍｏ：０．３
   〜１．０％、 残部実質的にＦｅで形成され、組織が炭化物、黒鉛およ
   びベーナイトを主体とした基地からなる黒鉛晶出クロム
   鋳鉄材で使用層が形成されていることを特徴とするホッ
   トランテーブルローラ。
2. （２）化学組成が重量％で、 Ｃ：２．８〜３．５％、Ｓｉ：１．５〜２．５％、Ｍｎ
   ：０．５〜１．０％、Ｐ：０．１％以下、Ｓ：０．０８
   ％以下、 Ｎｉ：３．５〜４．５％（４．５％を除く。）、Ｃｒ：
   ３．５〜５．０％（５．０％を除く。）、Ｍｏ：０．３
   〜１．０％、 残部実質的にＦｅで形成され、組織が炭化物、黒鉛およ
   びベーナイトを主体とした基地からなる黒鉛晶出クロム
   鋳鉄材で使用層が形成されていることを特徴とするコイ
   ラー用ピンチロール。