JPH03165906A - 冷間圧延用ロールの製造方法 - 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】 〈産業上の利川分野〉 本発明は冷間圧延川口−ルの製造方法に関し、詳しくは
鋼板の冷間圧延または調質圧延用ロールのダル部の耐摩
耗性を向上させることができる方法に関する。

く従来の技術〉 レーザダル加工あるいは放電ダル加工を施した際に発生
ずるロール最表層部の軟化層を含む変質層は、圧延の際
の早期粗度低下現象の原因となる。

このダル部の耐摩耗性向上方法、即ちダル寿命延長方法
として、従来の特公昭５６−２６６９４号公報に示され
ているようなキスロールによる方法、■あるいは特開昭
６２−１１０８１１１号公報に示されているようなレー
ザによる低エネルギー密度のビーム照射による再加熱処
理による方法、■あるいは特開昭６２−１３７１１１号
公報、同６２−１５８５９１号公報、同６２−１６８６
０５号公報に示されているようなクロムめっきまたはク
ロム合金めっきなどの表面被覆や表面処理による方法、
■あるいは特開昭６３−１２３５８６号公報に示されて
いるようなレーザダル加工後のザブゼロ処理による方法
などが提案されている。

く発明が解決しようとする課題〉 しかし、これらの方法は、以下に述べるように、いずれ
もロール本体の特性がダル寿命に及ぼず影響につい゜ζ
はほとんど１及されていない。

即ち、■のキスロールによる方法は、ダル加工を施した
圧延ロール対を被圧延材を装入せずに所定圧力下で空転
させてロール表面を硬化さセるものであるから、木質的
な解決策ではない。

■の低エネルギー密度のビームによる再加熱処理は、ダ
ル部の硬度増加には有効な方法であるが、再加熱によっ
てロール本体の硬度低下を招く欠点がある。

一般に冷間圧延用に使用されるワークロールは、耐摩耗
性、形状制御性を確保するため、ショアー硬さ（１１．
）９０以上（ビッカース硬さで７５０以上）の高硬度を
有することを必須条件としている。

このため、ロール本体は表面硬化焼入後、２００’Ｃ以
下の低温度で焼もどし処理を行って実用に｛Ｊｊずるの
が一般的で、硬度確保のため焼もどしの前にザブゼロ処
理を施す場合もある。従って、レーザダル加工後、ダル
の軟化部が再硬化を起こすような加熱を行うと、ロール
本体の硬度低下を招く欠点があり実川一Ｌ問題であった
。

■の表面被覆や表面処理による方法は、ダル部に生した
軟化層あるいは変質層を硬質物で被覆してしまうもので
あり、めっき層下部のロール本体の変質層がそのまま残
存するため、圧延中にめっきの剥離を生じ、効果が十分
発揮できない場合が多い。

■のレーザダル加工後のサブゼロ処理による方法は、レ
ーザダル加工によって生じるダル部の変質層の内、最表
層部の再溶融・急速凝固による軟化層の硬度増加（硬度
回復）のみを目的としたもので、ダル寿命延長に対して
ある程度の効果が認められるが、十分ではない。

本発明は、このような問題を解決した冷間圧延用ロール
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〉 本発明者らは、レーザダル加工したダル部に２いて詳細
に検討した結果、次のような知見を得た。

レーザダル加工したダル部の変質層は、第５図に示すよ
うに、ロール表面側より再熔融・凝固層１、再焼入層２
、熱影響層（焼もどし軟化層）３からなり、ダル部の最
表面にある再溶融・凝固層ｌは、ビーム照射により高温
にさらされ、更にビーム照射後の急冷によりオーステナ
イトが多量に残留したため、硬度が低下した軟化層であ
る。また、ダル部の内側に存在する軟化層は、レーザ照
射エネルギーによる焼もどし層であり、この層はサプゼ
ロ処理を行っても硬度の上昇は生じない。

即ち、レーザ照射処理したダル部には２重の低硬度層が
存在し、ダル部の早期摩耗には最表面の軟化層のみでな
く、焼もどし軟化層も影響していることを見出した。

従って、上記２種類の低硬度層の硬度回復が問題解決の
ポイントである。本発明は、かかる点に着目し、完威し
たものである。

即ち、本発明は、常法によりロール形状にした冷間圧延
用ロールを焼入れ高温焼もどし処理により硬さをＨｖ７
５０以上にしたのち、ロール表面にダル加工を施す際に
、該ロールを焼もどし温度以下に加熱したのち、ロール
表面にレーザービームを照射し、ロール表面に凹凸を付
加することを特徴とするダル部耐摩耗性の優れた冷間圧
延用ロールの製造方法である。

また、前記冷間圧延用ロールが重量％で、Ｃ：０．７　
〜１．５％、Ｓｉ　：　０．５〜１．２％、Ｍｎ　：　
０．３〜１．０％、Ｃｒ　：　　４．０〜１３％、Ｍｏ
　：　　０．６〜４％、Ｖ：０．３〜３％を含有する鋼
であることを特徴とする冷間圧延川口−ルの製造方法で
ある。

また、前記冷間圧延用口−ルが重量％で、Ｃ８０．７　
〜１．５％、Ｓｉ　：　　０．５〜１．２％、Ｍｎ　：
　０．３〜１．０％、Ｃｒ：　　４．０〜１３％、Ｍｏ
：　　０．６〜４％、Ｖ：０．３〜３％、Ｗ：　２．０
％以下を含有する鋼であることを特徴とする冷間圧延用
ロールの製造方法である。

〈作　用〉 以下、本発明について詳細に述べる。

まず、ロールの組成について説明する。

本発明は、２次硬化型の網種を用い、ロール製造時に５
００〜６００゜Ｃの高温焼もどし処理を行っているため
、レーザビームを用いたダル加工時の熱影響による焼も
どし層の硬度低下を極めて小さくすることができる。

ロール本体の硬度の下限をＨｖ７５０と限定したのは、
非ダル加工部の耐摩耗性を確保するため、及び上記の焼
もどし層の硬さ壱〇，７００以上とするためである。

具体的な組成としては、製造性、経済性を考慮すると、
重量％でＣ：Ｑ．７〜１．５％、Ｓｉ：０．５〜１．２
％、Ｍｎ　：　　０．３〜１．０％、Ｃｒ：　　４．０
〜１３％、Ｎｏ：０．６〜４％、Ｖ：０．３〜３％、あ
るいは更ニＷ：２％以下を含有する鋼が好ましい。

組或の限定理由は、下記の通りである。

Ｃ：Ｑ．７〜１．５　　％ Ｃは、焼入性向上、硬さ向上に有効な元素であって、焼
入鍛綱ロールとして必要な焼入性及び硬さを確保するた
めに０．７％以上の添加が必要であるが、１．５％を超
えると鍛造性を阻害し、かつ焼割れの危険性が高くなる
ので、０．７〜１．５％の範囲に限定した。

Ｓｉ：０．５〜１．２％ Ｓｉは、通常の製鋼過程において脱酸剤として添加され
る元素であり、焼入性向上及び耐割れ性確保のために０
．５％以上添加するが、１．２％を超えるとこれらの効
果が少なくなるから、０．５〜１．２％の範囲に限定し
た。

Ｍｎ　：　　０．３〜１．０％ Ｍｎは、焼入性向上に有効な元素であり、そのためには
０．３％以上の添加が必要であるが、１．０％を超える
と脆化が顕著となることから０。３〜１．０％の範囲に
限定した。

Ｃｒ：　　４．０〜１３％ Ｃｒは、冷間圧延用ロールとして必要な耐摩耗性を得る
ために有効な元素であって、４．０％以上の添加によっ
て耐摩耗性が顕著になるが、１３％を超えると粗大炭化
物が悪影響を及ぼすので、４．０〜１３％の範囲とした
。

Ｍｏ　：　　０．６〜４．０％ Ｍｏは、焼入性向上効果が著しく、また耐摩耗性向上に
も有効な元素であって、焼入後の高温焼もどしによって
２次硬化を起こす。そのために０．６％以上の添加が必
要であるが、経済性を考慮して０．６〜４．０％の範囲
とした． Ｖ：Ｑ．３〜３．０％ ■は、耐摩耗性向上に有効な元素であって、焼入後の高
温焼もどしによって２次硬化を起こす。

そのために０．３％以上の添加が必要であるが、研削性
を阻害するので０．３〜３．０％の範囲とした。

Ｗ：２．０％以下 Ｗは、耐摩耗性向上に有効な元素であって、焼入後の高
温焼もどしによって２次硬化を起こすが、偏析性の強い
元素であるため上限を２．０％とした．次に、本発明は
、ロールを予熱した後、レーザｑ ダル加工を行う。この予熱によりレーザの照射によって
生じた溶融層は急冷されることなく徐冷され、徐冷遇程
でオーステナイトが分解し硬化するので、溶融層の硬度
低下を防止することができる。

ごごで、予熱温度の上限をロール製造時の焼もどし処理
温度以下と限定したのは、この温度を超えるとロール本
体の硬度が低下するためである。予熱温度の下限は特に
規定しないが、徐冷効果を確保するためには２００゜Ｃ
以上であることが好ましい。

以上、本発明によれば、従来レーザダル加工時に必然的
に発生していたダル部の２種類の硬度低下層の両方を防
止でき、ダル部の耐摩耗性を飛躍的に向上させることが
できる。

なお、本発明法によってダル加工したロールに、クロム
めっきなどの表面被覆を実施すると、より一層の耐摩耗
性向上を図ることができる。

く実施例〉 実験に用いた圧延機は実験室的な小型圧延機であり、そ
のロールの直径は７０闘である。本ロールを用いてフー
プ状材料を連続圧延してロールの摩１０ 耗、拐料面の粗度変化を調べた。

実験に供したロールのＭ１或を第１表に示ず。綱種Ｂ，
Ｃ．Ｄ，Ｅはいずれも５００〜６００　’Ｃ　（’）　
温度域で２次硬化（析出硬化）の最高値を示ず鋼種であ
る。

ロールの製造プロセスは次のようである。即ち、上記組
或の溶鋼を鋳造した後、温度ｉｉｏｏ’ｃで鍛錬比３．
５まで鍛造した。その後９５０〜ｌ０００゜Ｃで焼なら
しを行った後８５０〜９３０゜ｃ×１０時間及び７００
〜７６０℃×ｌＯ時間の球状化焼鈍を行い、所定の寸法
に１！械加工したう４Ｉ械加工後９５０〜１０００’Ｃ
に加熱後油中に焼入れを施した後、６５０〜７２０゜Ｃ
の焼もどしをし、再び機械加工を施し最終寸法近くにま
ｌ ｌ で仕上げた。更に、表面層を誘導加熱により９５０〜１
】ＯＯ゜Ｃに加熱後水中焼入れをし、ロールの表面硬度
がビンカース硬さで８００となるように５００〜５８０
゜Ｃの高温焼もどし処理（２次硬化処理）を行い、しか
る後最後の表面研磨をした。このような処理を施したロ
ールは、マルテンサイト素地中に球状炭化物が一様に分
布している健全な組織を示した。

このロール表面に、メカニカルチョッパを用いてパルス
化したＣＯ２ガスレーザビームを照射し、所定の粗さに
ダル加工を施した。レーザ照射条件は、レーり′出力１
ｋＷ，パルス周波数：　　５６ｋｌｌｚ，エネノレギー
密度二　６．４Ｘ１０’　Ｗ／ｃｌＩ１，１バルス当た
りの照１・１時間：１３７ｌｓｃ＜、ＩＩＱ射され゛ζ
ロール表面にできたクレータのピッチ：ロール円周方向
、軸方向とも１７０μｍである。得られたロール粗度は
Ｒ暉が約１５ｐｎ＋である。

このようにダル加工したロール表面近傍の硬度分布を測
定した結果を第３図に示す。適正な成分系のロールを選
定することによって、熱影響層のｌ２ 硬度をビッカース硬さ７００以上にすることが可能であ
る。

本ロールを用い、板厚０．　８ｍｍの低炭素八ｌキルド
鋼の冷延後焼鈍した板を圧下率０．８％で！Ｊ！質圧延
をし、板面粗度変化を調べ比較した結果を第４図に示す
。第４図で明らかなように、熱影ｖＩＭのビッカース硬
さ（Ｈｖ）を７００以上にすることによっ゛ζ圧延初期
の段階での粗度低下が比較鋼に比べてかなり改善される
。

次に、上記ロールと同一条件で製造したロールを無酸化
状態に雰囲気をコントロールした熱処理炉中で４５０℃
×２時間予熱した後、レーザ装置にセットし前記と同一
条件でレーザダル加工した。

ロール表面近傍の硬度分布を測定した結果を第１図に示
す。この方法によって再溶融層の硬度低下を防止でき、
硬さはロール本体の硬度と同等またはそれ以上となり、
ダル部全体がＨ，７３０以上の高硬度となっている。

このロールを上記と同一条件にて調質圧延をし、板而粗
度変化を調べ比較した結果を第２図に示す．１３ 第２図で明らかなように、本発明法によりレーザダル部
に発生ずる２種類の硬度低下部の両方を防止または改善
することによって、被圧延材の粗度低下を従来よりも著
しく軽減することができる。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明は、適正組威のロールの選
定とレーザダル加工前のロールの加熱処理の組合・已に
よっ゜Ｃ、従来のダル部に発生ずる２種類の硬度低下層
の両方を防止または改善するようにしたから、レーリ′
ダル加エロールの耐摩耗性、被圧延材の板面の粗度維持
性を著しく改善できる。

【図面の簡単な説明】

第１、２図は本発明の具体的実施例を比較例とともに示
した図であり、第１図は予熱＋レーザダル加工の場合の
ロール表面近傍の硬度分布の例を示す図、第２図は予熱
→−レーザダル加工の場合のロール及び仮面の粗度度化
の例を示す図である．第３図はレーザダル加工のみの場
合のロール表面近傍の硬度分布を示す図、第４図はレー
ザダル加工のみの場合のロール及び板面相度の変化を示
すｌ４ 図である。第５図はレーザダル加工したダル部の断面形
状を模式的に示した図である。 ｌ・・・再溶融・凝固層、 ２・・・再焼入層、 ３・・・熱影響層。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）常法によりロール形状にした冷間圧延用ロールを
   焼入れ高温焼もどし処理により硬さをＨｖ７５０以上に
   したのち、ロール表面にダル加工を施す際に、該ロール
   を焼もどし温度以下に加熱したのち、ロール表面にレー
   ザービームを照射し、ロール表面に凹凸を付加すること
   を特徴とするダル部耐摩耗性の優れた冷間圧延用ロール
   の製造方法。
2. （２）前記冷間圧延用ロールが重量％で、Ｃ：０．７〜
   １．５％、Ｓｉ：０．５〜１．２％、Ｍｎ：０．３〜１
   ．０％、Ｃｒ：４．０〜１３％、Ｍｏ：０．６〜４％、
   Ｖ：０．３〜３％を含有する鋼であることを特徴とする
   請求項１記載の冷間圧延用ロールの製造方法。
3. （３）前記冷間圧延用ロールが重量％で、Ｃ：０．７〜
   １．５％、Ｓｉ：０．５〜１．２％、Ｍｎ：０．３〜１
   ．０％、Ｃｒ：４．０〜１３％、Ｍｏ：０．６〜４％、
   Ｖ：０．３〜３％、Ｗ：２．０％以下を含有する鋼であ
   ることを特徴とする請求項１記載の冷間圧延用ロールの
   製造方法。