JPH02108403A - クロムめっき鋳鉄ロールの製造方法 - 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、主として金属材料の圧延用に使用されるクロ
ムめっき鋳鉄ロールの製造方法に関する。

（従来の技術） 金属材料の圧延用ロールには、その材質面から大別して
鋼糸と鋳鉄系とがあるが、一方、ロール表面性状からは
ブライドロールとダルロールとがある。ここに、ダルロ
ールはロール表面の微細な凹凸を鋼板表面に転写するこ
とによって適度に粗面化したダル鋼板を製造するために
使用される。

しかしながら、ダルロールは、使用を繰り返すにしたが
ってダルピーク部が摩耗して被圧延材の表面粗度が低下
し製品規格を満足しないようになる。この場合、ロール
を交換し、かつ交換したロールは補修更生して再使用さ
れるが、このロール交換に伴う圧延作業の中断、ロール
補修の工数等が鋼板の製造コストの増加を招く。特に、
最近微妙に調整された表面粗度をもつ鋼板が求められる
ようになって、その製造に使用するロールも例えばレー
ザビームを用いて表面のダル加工を高度にコントロール
することがあり、このような場合、ロール補修のコスト
は著しく高いものとなる。したがって、ダルロールの耐
摩耗性を上げることは、ロール原価の低減、ひいては鋼
板製造コストの低減のために当業者にとって極めて重要
な課題である。

このような事情は鋼糸のロールであっても鋳鉄系のロー
ルであっても同様であるが、特に、鋳鉄系ロールでは炭
化物が分散し、組織が不均一なため表面粗度がくずれや
すい。

ロール寿命の延長対策として、最も実際的な手段はロー
ル表面のクロムめっきである。クロムめき技術はそれ自
体多方面で実用化されている技術であり、耐摩耗性に優
れた均一な皮膜をつけることも比較的容易にできる。し
かし、表面に凹凸のあるダルロールでは、クロムめっき
をしても圧延初期に特にダルピーク部において圧延の高
負荷のためにめっき層に割れが生じ、これが起点となっ
てめっき皮膜の剥離脱落を招く。このようなロールで圧
延を続行すると製品鋼板の表面にはダルパターンの粗密
むらや押し込み疵が発生し製品不良となるので、結局ロ
ールの交換は避けられず、ロール寿命の延長効果は乏し
い。

上記のクロムめっきの他にも、ロール寿命の延長策とし
ては、ロールそのものを高合金の耐摩耗製鋳鋼にしたり
、表面焼入れによって高度を高めたり、或いはタングス
テンカーバイドやある種のセラミックスを溶射肉盛する
方法がある。しかし、これらの方法で延長できるロール
の寿命はせいぜい２倍程度にすぎず、素材コストの上昇
、硬化層や肉盛層の割れ、剥離などの問題もあって実際
的な対策とは言い難い。

（発明が解決しようとする課題） 本発明者は、主として金属材料の圧延用に使用されるク
ロムめっきダルロールの製造方法に関し、特願昭６３−
９４０５号として特許出願したが、その要旨は、電解液
中でダル仕上げのロールを陽極として電解処理を行い、
ＰＰＩで示されるロール表面の山数を電解前の山数より
も１〜５０％増加させ、しかる後に上記ロールを陰極と
してクロムめっきを施すことを特徴とするクロムめっき
ロールの製造方法である。

この方法により、ロール母材の粗度が高められ、めっき
皮膜の密着性が向上し、高負荷圧延時でもめっき皮膜の
割れや剥離がなくなり、ロール寿命が１３倍と向上した
。この方法は、ロール母材が、実施例にも示す通り、鋳
鋼等の鋼糸ロールに関するものであり、その場合、確か
に良好な結果を得ることができる。

しかし、ロール母材が鋳鉄になると、上記技術でめっき
した場合、ロール表面にめっきがつかなかったり、めっ
きムラが生じたりする。また外見上、めっきがロール表
面にきれいについたとしても高負荷圧延時、めっきが早
期に剥離し使用に耐え得ないという問題があった。

前述の通り、ロール母材が鋳鉄（炭素含有量が２．０重
量％以上）になると、電解液中で電解処理し、ＰＰＩで
示される山数を１〜５０％増加させて、その後クロムめ
っきした場合、電解処理したロール表面をスマットが覆
うため、その後のクロムめっき工程でめっき皮膜がつか
なかったり、密着性が低下する等の問題が生じ、ロール
寿命の延長が期待できない、特に高負荷圧延時は、めっ
き剥離が早期に発生しやすい。

密着力確保のために電解処理を行ってＰＰＩで示される
山数を１〜５０％増加させなければ、スマットは発生せ
ず、クロムめっきを均一に施工することも可能である。

しかしプライドル等搬送ロールのように軽負荷ロールの
場合は、これでもほぼ良好な結果を得るが、スキンパス
圧延および冷間圧延等の高負荷圧延になると、めっき密
着性が弱いため早期にめっき剥離が生じ、寿命向上が望
めない。ロール表面がダル加工している場合は、圧延時
、点接触となり、より過酷（高負荷）になり、めっき剥
離が著しい。

なお、「スマット」とは、「汚れ」の意味で、電解処理
で溶解しない鉄中の炭素、けい素等がロール表面に付着
したものである。

かくして、本発明は、炭素量が２．０％以上から成る鋳
鉄ロールの表面にクロムめっきを施す際に、予めロール
母材とクロムめっきの密着性がよく、スキンパス圧延お
よび冷間圧延等の高負荷にも長寿命を発揮できるクロム
めっきロールの製造方法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） 本発明者は、上述の課題達成のために種々検討を重ねた
ところ、鋳鉄ロールの表面をクロムめっきするに先立ち
、■電解液中でロールを陽極として電解処理により、そ
の表面の粗度を高め・■その後、得られた高粗度面を、
アルカリ液中で電解処理により清浄にすることにより、
ロール母材とクロムめっき皮膜の密着性が向上し、スキ
ンパス圧延および冷間圧延等の高負荷時にもめつき皮膜
の割れや剥離が減少することを知見し、本発明を完成し
た。

よって、本発明の要旨とするところは、炭素含有量が２
．０重量％以上からなる鋳鉄ロール表面にクロムめっき
を施す際に、予め電解液中で該ロールを陽極として電解
処理を行い、ＰＰＩで示されるロール表面の山数を電解
処理前の山数よりも１〜５０％増加させた後、アルカリ
液中で該ロール表面を洗浄してから、クロムめっき液中
で前記ロールを陰極としてクロムめっきを施すことを特
徴とするクロムめっき鋳鉄ロールの製造方法である。

（作用） 次に、本発明において各製造条件を上述のように限定し
た理由を詳述する。

本発明方法によって得られるクロムめっきロールの母材
は、炭素含有量が２．０％以上の鋳鉄ロールであるが、
これは炭素含有量が２．０％未満では電解処理を行って
もロール表面にスマットが発生せず、本発明の適用を待
つまでもないからである。

その他の鋳鉄組成については特に制限はないが、好まし
くは適宜合金成分を添加して合金鋳鉄ロールとしてもよ
い。例えば、Ｎｉｓ　Ｃｒなどを添加した高台金グレン
鋳鉄ロールや高クロム鋳鉄ロール等がある。運用先とし
ては、酸洗脱スケール事前処理としての黒皮鋼板圧延の
スケールブレーキングミル用ロールや、黒皮鋼板圧延の
スキンパス用ロールや、酸洗鋼板の冷間圧延用ロール等
がある。

第１図に、鋳鉄ロール表面にダル加工した拡大断面模式
図を示す。これがクロムめっきされる母材表面形態の一
例である。

本発明にあって、電解処理を施す前の鋳鉄ロール表面は
、特に制限されないが、ロールの使用目的に応じた粗度
をもったダル仕上げとするのが好ましい、ダル加工の方
法は、−船釣なショツトブラスト法、放電加工法などの
他、最近普及しつつある電子ビームやレーザービームを
使用する加工法などいずれであってもよい。

次いで、このようにして準備された鋳鉄ロールを、クロ
ム酸浴などの電解液中で鋳鉄ロールを陽極として、電解
処理を行い、ロール表面の山数を電解処理前より１〜５
０％増加させる。増加割合が１％未満であると、その後
、表面を清浄にし、めっきを施してもめっき密着力が弱
く、高負荷のスキンパス圧延および冷間圧延等に使用で
きない。

また、５０％を越えると、初期形状がくずれてしまうた
め、５０％以下にすべきである。

このときの電解処理したロール表面の断面模式図を第２
図に拡大して示す。断面形状はほぼダルロール母材形状
を示す第１図と同じであるが、微小な凹凸が生成されて
いる。また表面には、スマット１の付着が見られる。

本発明ではこのような凹凸の増大をＰＰＩ　（Ｐｅａｋ
Ｃｏｕｎｔ　ｐｅｒ　Ｉｎｃｈ）で評価する。　ｐｐｔ
は表面粗さの表記法の一つとしてＳＡＢ規格に規定され
ている方法である。詳しくは、木下直治監修「表面研磨
・仕上技術集成」日経技術図書−Ｐ、２３３参照。

この場合の陽極電解処理の目的は、上記ＰＰＩの増加が
得られるものであれば任意であるが、例えばクロムめっ
き液を使用する場合、通常温度は４５〜５５℃、積算電
流（電流密度Ｘ時間）として２５Ａ／ｄｎ２ｘ３分から
３５Ａ／ｄ＋ｗ”　ｘ　３分程度の条件となる。

ここで電解液中での電解処理によるＰＰＩの増加方法の
一例を挙げれば次の通りである。

電解液ニクロムめっきを施すのと同じ液Ｃｒ（ｈ：２０
０〜２５０ｇ／　１　、　ＨｇＳＯ４：２〜２．５ｇ／
　ｊ！液温：４０〜６０℃ 電流密度Ｘ時間：　２５Ａ／ｄｍ”　ｘ　３分から２５
Ａ／ｄｍ２ｘＢ分′なお、通常のクロムめっきの下地の
活性化処理として表面の不活性化層を除去するために行
われることのある電解エツチングは、積算電流値が３Ｏ
Ａ／ｄａ”　ｘ　ｌ〜２分程度であり、この程度の電解
処理ではＰＰＩの増加は認められない。

陽極電解処理によってＰＰＩを増加させた鋳鉄ロールは
、さらにアルカリ洗浄をおこなう。アルカリ洗浄は電解
洗浄と組み合わせてもあるいは単にアルカリ洗浄液内に
浸漬させるだけでもよい。しかし、アルカリ洗浄の効果
を十分にしかも短時間で発揮させるためには電解処理を
組み合わせて行うのがよい。いわゆる電解アルカリ洗浄
である。

第３図は、そのロール表面をアルカリ液中で洗浄したと
きに見られる鋳鉄ロール表面の拡大断面模式図である。

鋳鉄ロールを陽極として用い電解アルカリ洗浄を行う場
合の代表的操作例を以下に示す。

アルカリ液ニジアン化ソーダ２０〜１２０ｇ／　１電流
歯度　＝１．５〜ＩＯＡ／ｄｍ” 液　温　　：室温〜６０℃ 処理時間　：３０〜６０ｓｅｃ アルカリ液としてその他に力性ソーダ、炭酸ソーダ等を
用いることができる。

アルカリ洗浄を終えてから、十分な水洗を行い、クロム
めっき液中でロールを陰極として、クロムめっきを施す
が、そのようなりロムめっきは例えば次のような条件下
で行うことができる。

クロムめっき液ニクロム酸Ｃｒｙ、、２００〜２５０ｇ
／　１硫酸　ＨｇＳＯ４，２〜２．５ｇ／　Ｉｔ液温　
　：４０〜６０℃ 電流密度　　　＝２０〜４０＾／ｄＩｌ！第４図はクロ
ムめっきしたロール表面の拡大断面模式図である。図か
らも分かるように、クロムめっき層２はダル加工された
ロール表面に密着している。

このように得られる、クロムめっき層厚さは鋳鉄ロール
の使用条件、要求される寿命その他を考慮して決められ
る。例えば、スケールブレーキング用に使用される鋳鉄
ダルロールの場合、５〜２０μｍ程度で十分である。

次に、実施例によって本発明の作用効果につきさらに具
体的に説明する。

実施例１ 本例は、酸洗脱スケールの事前処理としての黒皮鋼板圧
延のスケールブレーキングミル用の鋳鉄ロールの製造方
法である０本例の鋳鉄ロールの仕様を第１表に示す。こ
のロールは予めショツトブラスト法によってダル加工を
行ったものである。

このようにして用意された鋳鉄ロールに第２表の条件で
電解処理−アルカリ洗浄→クロムめっき処理して厚さ１
０μｍ、表面硬度Ｈｖ　１０００のクロムめっきを施し
た。なお、電解処理によりＰＰＩが１８０に２０％増加
した。

第２表 こうして製造したクロムめっき鋳鉄ロールをスケールブ
レーキングミルに組み込んで黒皮鋼板（ＪＩＳ、　５Ｐ
ＨＣ，板厚３．２＋＊ｎ＋）のスケールブレーキングに
供した。めっき層の摩耗、剥離等によってロール寿命が
尽きて交換、補修が必要になるまでのスケールブレーキ
ング圧延量は、５０．０００　）ンで、めっき無しロー
ルに比べ１０倍に向上した。

実施例２ 本例は、黒皮鋼板圧延のスキンパスミル用の鋳鉄ロール
の製造方法である。ロールの仕様を第３表に示す。本例
ではダル加工は行わなかった。

第３表 このようにして用意した鋳鉄ロールに第２表と同じ処理
を行い、めっき厚さ１５μｍ、表面硬度Ｈｖ１０００の
クロムめっきを施した。なお、電解処理によりＰＰＩが
１２５に２５％増加した。

得られたクロムめっき鋳鉄ロールをスキンパスミルに供
し、ロール寿命を調査した結果、圧延量が２５，０００
　）ンでめっき無しロールに比べ１３倍に向上した。

（発明の効果） 以上詳述してきたように、本発明によれば、炭素量が２
％以上の鋳鉄ロールでも、めっき密着性のよいロールが
製造されるのであって、そのような鋳鉄ロールはスキン
パス圧延および冷間圧延等の高負荷にも使用可能なばか
りでなく、高寿命化を達成できる。しかも、クロムめっ
きを行った鋳鉄ロールの例が従来なく、本発明によれば
、上述のような高負荷用途にまでも鋳鉄ロールの用途を
拡大できるのであって、本発明の実用上の意義は大きい
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ダル加工したロール表面の拡大断面模式図； 第２図は、電解処理後のロール表面の拡大断面模式図； 第３図は、アルカリ液洗浄後のロール表面の拡大断面模
式図：および 第４図は、クロムめっきしたロール表面の拡大断面模式
図である。 ｌニスマット ２ニクロムめっき層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 炭素含有量が２．０重量％以上からなる鋳鉄ロール表面
   にクロムめっきを施す際に、予め電解液中で該ロールを
   陽極として電解処理を行い、ＰＰＩで示されるロール表
   面の山数を電解処理前の山数よりも１〜５０％増加させ
   た後、アルカリ液中で該ロール表面を洗浄してから、ク
   ロムめっき液中で前記ロールを陰極としてクロムめっき
   を施すことを特徴とするクロムめっき鋳鉄ロールの製造
   方法。