JPH03122253A

JPH03122253A - 金属圧延用ロールの製造法

Info

Publication number: JPH03122253A
Application number: JP1223297A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kikuhara; 菊原　隆; Osamu Shimotamura; 下タ村　修; Yasuo Kondo; 保夫近藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1989-06-26
Filing date: 1989-08-31
Publication date: 1991-05-24
Anticipated expiration: 2010-07-26
Also published as: JPH03122251A; JPH0768588B2; KR0161654B1; KR910004832A; JP2708611B2

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〕本発明は新規な金属圧延機用作業ロールとその製造法に
係り、特に、金属冷間圧延に好適な軸強度の高いシフト
タイプ６段圧延機用作業ロールとその製造法に関する。

［従来の技術〕金属圧延機用ロールでは、圧延中にロールと被圧延材間
に発生するスリップ、ロールに被圧延材が巻き付く圧延
事故等により、ロールの表面に熱衝撃が加わり、著しい
場合には、クラックが発生する。

作業ロールにはこの熱衝撃に対する耐性に加え、良好な
圧延を維持するため、優れた耐摩耗性が要求されでいる
。

耐熱＊＊性を向上させるには、ロール自身の焼もどし抵
抗性を改善し、より高温で焼もどしを行うことが有効で
ある。

従来の作業ロールは特開昭６３−６０２５８号明細書に
記載の如く、Ｃ１，２〜２．５％、Ｓｉ０．８〜３．０
％、Ｍｎ５１％、Ｃｒ３．０〜６．０％、Ｍ。

Ｃ０２％以下よりなるロール素材を焼入の後、焼もどし
を行っていたが、Ｈｓ９３以上のかたさを得るためには
、焼もどし温度を１６０℃以下とするものであった。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術では、耐熱、耐熱＃撃性を向上させるため
、焼もどし温度を１６０℃以上に上げるとＨｓ９３以上
のかたさが得られず、耐摩耗性が低下し、良好な圧延を
維持できない欠点があった。

本発明の目的は、熱衝撃クラックに対し、高抵抗と高耐
摩耗性を兼ね備えた金属圧延用作業ロールとその製造法
を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は１重量で、Ｃ００５〜１．５％、　Ｓｉ０．５
〜３％、Ｍｎ１．５％以下、Ｃｒ２〜７％、Ｍｏ１〜５
％、Ｖ０．５〜２．０％、Ｗ２，０％　以下を含有する
ハイス鋼を外層とし、低合金鋼を芯材としたことを特徴
とする金属圧延用作業ロールにある。

更に本発明は、重量で、Ｃ０，７〜１．５％。

Ｓｉ０．５〜３．０％、Ｍｎ１．５％以下、　Ｃｒ２．
Ｏ〜７．０％、Ｍｏ１〜５％、Ｖ０．５〜２．０％。

Ｗ２．０　　％以下を含有するハイス鋼を外層とし。

低合金鋼を芯材としたロール素材の表層部を変態点以上
の温度に加熱し、噴水焼入を行った後、３００℃以上の
温度で焼もどしを行うことを特徴とする金属圧延用作業
ロールの製造法にある。

上記材料で一体化したロールとした場合、噴水焼入時の
熱応力により内部からの割損の危険があり、また、軸部
の靭性に劣るため、使用中のネック折損に対して不利と
なる。そのため、ロールは表層部を上記材料とし、芯材
は靭性の高い合金鋼から成る複合構造とした。

焼入では、衝風冷却、又は、油冷却を行った場合には、
上記材料を使用しても表面の圧縮残留応力が不足し、３
００℃以上の温度で焼もどしを行った場合、Ｈｓ　９３
以上のかたさを得ることが困難であるため噴水冷却とし
た。焼もどし温度は特に４５０〜５５０℃が好ましく、
より５００°Ｃ〜５５０’Ｃが好ましい。

本発明に係る芯材は引張強さ６０ｋｇ／ｎｏ”以上、衝
撃値１　、５　ｋｇ　−ｍ　／　ｃｉ以上の低合金鋼が
好ましく、特に、重量で００．５〜１．０％、Ｓｉ１％
以下、Ｍｎ１％以下、Ｃｒ１〜５％、Ｍｏ０．５％以下
を含有する鍛鋼が好ましい。

〔作用〕

上記の構成による冷間圧延用作業ロールは、大きな曲げ
が加わる圧延に使用されても耐摩耗性、耐肌荒性、強靭
性の点で十分耐用できるものとなる。特に、エレクトロ
スラグ再溶解により外層を軸材に溶着させたロールであ
るため、溶湯から晶出する炭化物は浮揚、沈殿、偏析す
ることなく急速凝固するので、外層中に微細かつ均等に
分散したものとなる。これらにより、圧延材の高圧下、
高形状制御が健全に行えるとともに圧延材の表面性状に
関する品質が向上する。

本発明者らは従来技術の問題点を解決し、上記目的を達
成するため、実験追求を行って以下の知見を得た。

外層は耐摩耗性と耐肌荒性を確保するため、セミハイス
とするとともに、熱処理を施しＨｓ　９０以上の硬さを
保持させる必要がある。

また、外層のセミハイスの化学成分の特定は次の理由に
よる。

Ｃは耐摩耗性向上のための炭化物の形成及び基地硬さ確
保に必要である。その量が０．５　％未満の場合、炭化
物量が少なく、耐摩耗性の点で十分でない。一方Ｃが１
．５　％を超えると１粒界に析出する網目状炭化物が増
加し耐肌荒性及び強靭性の点で劣るようになる。特に、
０．８〜１．２％が好ましい。

Ｓｉは脱酸剤として必要な元素であり、０．５％以上有
し、また焼戻し抵抗性を高める。しかし、その量が３．
０　％を超えると脆化が生じやすくなる。特に、１〜３
％が好ましく、１．５〜２．５％がより好ましい。

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が、その量が１．５％を超えると残
留オーステナイトが増え安定して十分な硬さを維持でき
ないとともに、靭性が低下する。特に、０．２〜１．０
％が好ましく、０．２〜０．５％がより好ましい。

Ｃｒは２％未満では焼き入れ性に劣り、７％を超えると
Ｃｒ系炭化物が過多となるため不都合である。特に、３
〜６％が好ましく、３．５〜５％がより好ましい。

ＭｏおよびＷはそれぞれＣと結合してＭ　２　Ｃあるい
はＭ　ａ　Ｃ系炭化物を生成させ、かつ基地中にも固溶
して基地を強化し耐摩耗性や焼戻し抵抗性を向上させる
。しかし、過剰になるとＭｅＣ系炭化物が増加し靭性及
び耐肌荒性が低下する。Ｍｏ及びＷの上限はそれぞれ５
％及び２％であり、Ｍｏは１％以上とすべきである。Ｍ
ｏは１．５〜４．５％が好ましく、また、Ｗは０．１〜
１％が好ましく、０．１５〜０．５％がより好ましい。

ＶはＭＣ系炭化物を形成し耐摩耗性向上に寄与するが、
０．５　％未満では十分な効果がなく、２％を超えると
、研削性を著しく阻害する。特に、０．７〜１．５％が
好ましい。

Ｃｏは基地に固溶し高温焼戻しで高硬度を得るための元
素であるが、５％未満でその効果は十分である。

なお、本発明の外層に用いるセミハイスは上記元素のほ
かにＮｉを含有することができる。Ｎｉは焼き入れ性を
向上する作用を有するため、５％以下の量添加すること
ができる。それを超えると残留オーステナイトの増加を
招き、硬度低下や耐肌荒性の低下を来す。特に、１％以
下が好ましく。

０．１〜０．５％がより好ましい。

上記元素以外は不純物を除いて実質的にＦａからなる。

次に、本発明においては軸材にＨｓ３５以上を有する鍛
鋼を使用することが好ましい。すなわち、本発明のロー
ルに公称応力として１０ｋｇ／ｍｍｚのネック応力が加
えられた場合、寸法効果係数０．８、表面効果係数０．
９、切欠き係数２０として、必要な疲れ限度は３６ｋｇ
／ａ＋”となり、それを得るためには硬さとしてＨ８３
５以上がよい。

次に、本発明における外層と内層とを接合させる方法と
しては特公昭４４−４９０３号ほかに開示されている高
周波加熱を利用した連続肉盛方法、特開昭４７−２８５
１号ほかに開示されている粉末冶金法を利用して熱間等
方加圧により外層を形成する方法。

特開昭５７−２８６２号に開示されているエレクトロス
ラグ再溶解法を利用した肉盛方法等がある。

このうち、本発明においては次の要旨のエレクトロスラ
グ再溶解法を利用した肉盛方法により。

実施例ロールを製造した。すなわち、軸材と同心的に配
置されたモールドとの間に形成される空隙にセミハイス
鋼から成る消耗電極を挿入し、軸材及び冷却モールドを
円周方向に回転しスラグ浴の下でエレクトロスラグ再溶
解により消耗電極を溶解させるとともに、冷却モールド
を軸材に対し同軸的に上方へ移動させて溶湯を冷却モー
ルドに接触させ凝固させることにより形成した外層を軸
材に溶着させるものである、本発明に使用される装置は内部を水冷される冷却モール
ド１とそれに同軸的に配置された軸材及び点火板を乗せ
る回転定盤から成り、冷却モールドと軸材との間に形成
される空隙に高速度鋼から成る消耗電極を挿入し、回転
定盤と消耗電極の間にカーボンブラシを通じて電流を流
し、溶融スラグの抵抗熱により消耗電極を溶解する。溶
湯は冷却モールドに接触凝固し、外層を形成する。この
ようにして得られた作業ロールは、更に焼入れ焼戻し等
の熱処理を施すことにより、Ｈ９９０以上の硬さを得る
。

〔実施例〕

胴径３８５ｍ＋、胴長１４８０ａｎのロールを直径３０
０ｒｍの軸材を用いて前述に説明した装置にてエレクト
ロスラグ再溶解法により製造した。インゴット外径は４
８５ｍｍで、１１００℃鍛造により外径４１５ｍで、外
層の厚さは４２．５−とじた。

外層材質の化学成分を第１表（重量％）に示す。

このロールは更に１１００〜１２００℃からの焼入れ及
び１２０〜５２０℃での焼戻しの熱処理を施した。比較
のため従来の３％Ｃｒ鍛鋼材についても同一寸法のロー
ルを製造した。この材質についても化学成分を第１表に
示す。熱処理はこの材質に適した熱処理を施した。なお
１本発明ロールの軸材にはＣ０６９％、３％Ｃｒ鍛鋼を
泪い、その硬さはＨ８４０であった。

第　　１　　表第１図に焼もどし温度とかたさの関係を示す。

実施例１及び実施例２の場合、焼入温度は１０６０℃と
し、表層部のみ低周波誘導加熱により加熱しながら噴水
冷却による漸進焼入を行った。その後、５０℃でのサブ
ゼロ処理を施し、各温度で焼もどしを行った。

従来ロールではＨｓ９３のかたさを得られる焼もどし温
度は１６０’Ｃであるが、実施例１の場合、５２０℃で
あり、従来ロールに比較し、同一かたさを得られる焼も
どし温度は大幅に上昇している。

実施例２の場合には５００℃で焼もどしを行った後のか
たさはＨｓ８８であり、Ｓｉ添加の効果が如実に認めら
れる。

第２図は実施例１と従来ロールとの耐熱衝撃性比較を示
す。試験は鍛造後のロール素材表面から材料を採取し加
工の後、焼入れを行い、本実施例１は５２０℃、従来ロ
ールは１６０℃で、それぞれ、焼もどしを施し、試験を
行った。試験方法は直径８０ｍｍ厚さ４０ａ＋ｍの試験
片を１４２Ｏｒｐｍで回転させ、２０冊角の軟鋼材を５
００ｇ／ｍｍの荷重で試験片に押し付けながら水冷を行
った。

第２図の縦軸のクラック長さは試験片表面に発生したク
ラックの長さの合計であるが、従来材のクラック長さが
５４ｍ＋ｎであるのに対し、実施例１の場合、２３ｒｒ
ｎと従来材の半分以下となっており、高温焼もどしの有
効性が明らかである。

第３図は、耐摩耗性の比較を示す。試験は摺動面が直径
１８閣の試験片に同様な熱処理を施し、＃１００エメリ
ーペーパー上で５００ｇの荷重を加えて摺動させた。従
来ロールの摩耗量が２３０■であるのに対し、実施例１
の場合、１２０■と耐摩耗性にも優れていることがねか
る。

本実施例１のロールとして、第４図の形状とし、これを
用い第５図に示す圧延機によりサブｍの厚さ、特に２０
０μｍ以下の厚さのステンレス鋼箔、薄板ブリキ用鋼板
の冷間圧延を行った結果、従来の一体型ロールにくらべ
５倍以上の耐摩耗性が得られることが確認された。１は
被圧延材、２は本実施例に係るワークロール、３は中間
ロール、４はバックアップロール、５は外層、６は芯材
である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、表面硬度を従来ロールと同一にしても
、３００℃以上の高温で焼もどしを行うことができるた
め、圧延時のスリップ、事故等により発生する熱衝撃に
対する耐性を従来ロールに劣らない耐摩耗性を維持した
まま著しく高くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の焼もどし温度とかたさの関
係を示す特性図、第２図は耐熱衝撃性の比較図、第３図
は耐摩耗性の比較図、第４図は本発明に係るワークロー
ルの断面図、第５図は本発明に係るワークロールを用い
た圧延機である。第１図第図第図第図ち

Claims

【特許請求の範囲】１、重量で、Ｃ０．５〜１．５％、Ｓｉ０．５〜３．０
％、Ｍｎ１．５％以下、Ｃｒ２〜７％、Ｍｏ１〜５％、
Ｖ０．５〜２．０％、Ｗ２．０％以下を含有するハイス
鋼を外層とし、低合金鋼を芯材としたことを特徴とする
金属圧延用作業ロール。２、重量で、Ｃ０．７〜１．５％、Ｓｉ０．５〜３．０
％、Ｍｎ１．５％以下、Ｃｒ２．０〜７．０％、Ｍｏ１
〜５％、Ｖ０．５〜２．０％、Ｗ２．０％以下を含有す
るハイス鋼を外層とし、低合金鋼を芯材としたロール素
材の表層部を変態点以上の温度に加熱し、噴水焼入を行
つた後、３００℃以上の温度で焼もどしを行うことを特
徴とする金属圧延用作業ロールの製造法。