JPH06100946A - 圧延用補強ロールの製造方法 - Google Patents

圧延用補強ロールの製造方法

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JPH06100946A
JPH06100946A JP27772192A JP27772192A JPH06100946A JP H06100946 A JPH06100946 A JP H06100946A JP 27772192 A JP27772192 A JP 27772192A JP 27772192 A JP27772192 A JP 27772192A JP H06100946 A JPH06100946 A JP H06100946A
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JP
Japan
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roll
rolling
reinforced
reinforcing
hardening
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JP27772192A
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Hiroshi Goto
宏 後藤
Toshifumi Nakajima
敏史 中島
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Japan Steel Works Ltd
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Japan Steel Works Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱間圧延用として前後段兼用で使用できる
補強ロールの焼入れ時残留応力を軽減して焼割れを防止
し、深い硬化深度のロールを得る。 【構成】 C:0.3〜0.7%未満、Si :1%を
越え2%以下、Mn :0.8%以下、Ni :0.3〜
0.5%、Cr :3〜4%、Mo :0.4〜0.7%を
含有し、残部がFe および不可避的不純物からなる圧延
用補強ロール材を、低周波誘導加熱炉にて300〜33
0℃/hrの加熱速度で、880〜920℃の焼入れ温
度に加熱保持した後、回転浸水焼入れを行う。 【効果】 熱間圧延用として前後段兼用に使用でき、
また焼き割れを防止して有効使用径の大きな補強ロール
が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、Cr −Mo 鋼からな
る熱間あるいは冷間圧延用補強ロールの製造方法に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】従来、冷間圧延用の補強ロールには、
0.4〜0.6%C、3%Cr −Mo を含有し、Hs6
0〜65の硬度を有するCr −Mo 鋼が主として使用さ
れている。そして、熱間圧延用には、前段に上記と同様
の鋼が使用されており、後段には、圧延材の表面性状に
影響する耐肌あれ性などを重視して、高硬度(硬度Hs
67〜73)で高Cr の、0.5%〜0.7%C、5%
Cr −Mo −V鋼が使用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、後段に用いら
れている上記高Cr高硬度補強ロールは、耐摩耗性には
優れているものの、破壊靱性が低く、圧延損傷に伴うク
ラックの発生とともに、クラック伝播によるいわゆるチ
ル剥げクラックの進展が速いという問題点があり、特性
改良が望まれている。 また、現状のように、前段と後
段で鋼種の異なる補強ロールを使用していると、補修、
交換用に各種別の補強ロールをそれぞれ用意して、保管
しておく必要があり、常備数が多くなって管理が面倒で
あり、また保管スペースを広く必要とするなどの問題が
ある。
【0004】これに対し、従来、前段又は後段に用いら
れている補強ロールのいずれか一方を前後段兼用として
使用することも考えられるが、前段の補強ロールを、後
段の補強ロールとして使用すると耐摩耗性が不十分であ
り、作動ロールによって早期に摩耗を受けるという問題
があり、後段の補強ロールを前段の補強ロールとして使
用すると、硬度が高すぎて作動ロールの損耗が激しいと
いう問題があり、いずれの補強ロールも前後段兼用とし
て使用することは困難である。
【0005】そこで、本願発明者は、未溶解炭化物を制
御することによって上記問題を解決して、熱間圧延用前
後段補強ロールのいずれにも使用でき、また冷間圧延用
補強ロールとしても使用できる圧延用補強ロール材を開
発した。ところで、この種の補強ロールでは、使用を経
るにしたがって表面を研削して使用しており、表面から
の使用可能深さは、できるだけ深い方がよい。このた
め、従来から、補強ロールの製造に際しては、使用可能
深さにおいて均等で十分な硬度が得られるように、表面
から深い位置にまで十分に加熱することができる低周波
誘導炉を用いてロール材を加熱して焼入れ・硬化させる
方法が行われている。ところで、このように深い位置ま
で十分に加熱すると、当然にロール材の心部も高い温度
にまで昇温し、焼入れ直後には心部近くに大きな熱応力
型引張残留応力が生じ、しばしば焼き割れが起こる。
【0006】本願発明者が開発したロール材では、大型
のロールでも十分な性能が発揮されるように焼入れ性を
向上させた成分調整が行われ、より硬化深度が深くて有
効使用径の大きいロールの製造を意図しており、従来材
以上に焼き割れを効果的に防止する熱処理方法が必要で
ある。この発明は、上記事情を背景としてなされたもの
であり、冷間圧延用補強ロールとしてはもとより熱間圧
延用前後段補強ロールのいずれにも使用でき、さらに焼
き割れを生ずることなく十分に深い硬化深度を得ること
ができる補強ロールの製造方法を提供することを目的と
するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本願発明の圧延用補強ロールの製造方法は、重量%
で、C:0.3〜0.7%未満、Si :1%を越え2%
以下、Mn :0.8%以下、Ni :0.3〜0.5%、
Cr :3〜4%、Mo :0.4〜0.7%を含有し、残
部がFe および不可避的不純物からなる圧延用補強ロー
ル材を、低周波誘導加熱炉にて300〜330℃/hr
の加熱速度で、880〜920℃の焼入れ温度に加熱保
持した後、回転浸水焼入れを行うことを特徴とする。
【0008】
【作用】すなわち本願発明によれば、成分の調整により
未溶解炭化物が極僅かとなり、優れた耐摩耗性と靱性と
を兼ね備え、作動ロールに対する耐肌荒れ特性にも優れ
た補強ロール材が得られる。また、熱処理工程において
は、ロール材の有効使用層のみを所定の温度で急速に加
熱しながら、ロール材心部の昇温はできるだけ小さくし
て、焼入れ時に発生する熱応力、すなわち最終的に生ず
る熱応力型残留応力を軽減することにより焼き割れを防
止し得る。
【0009】従来、補強ロールを製造する熱処理工程で
は、低周波誘導炉を用いて、約100℃/hr程度の加
熱速度で加熱を行っている。これを1600mm径で、
有効使用層を表面から100mmとするロールで説明す
ると、図1に示すように、表面から使用層全般を900
℃に加熱することにより、ロール材の心部は700℃近
傍にまで昇温してしまう。これを回転浸水焼入れによっ
て表面温度が400℃まで急冷した場合を考えると、表
層部と、温度が高いままの心部とで300℃の温度差が
生じ、熱応力の発生源となる。
【0010】これに対し、本願発明によってロール材を
急速に加熱した場合には、表面から使用層全般は早期に
900℃まで加熱され、心部の昇温は抑制されて、60
0℃程度で抑えられる。これを前記と同様に表面を40
0℃まで急冷した際には、表面と心部との温度差は20
0℃より少なく従来法に比べて発生する熱応力を小さく
することができ、結果的に生ずる熱応力型残留応力を軽
減し得るので焼き割れを防止できる。また、焼入れ時に
回転浸水焼入れを採用することによって、ロール材の表
面に付着する気泡が有効に除去されて、冷却速度が増加
し、さらに成分調整による焼入れ性の向上とも相まっ
て、深い硬化深度が得られ、有効使用径の大きなロール
が得られる。
【0011】以下に、本願発明のロール材の成分の限定
理由および熱処理条件の限定理由を説明する。C:0.3〜0.7%未満 Cは、所定の基地の硬さを与え、また合金炭化物を形成
して耐摩耗性を向上させる。このC含有量が0.3%未
満であると、必要な焼入れ硬さが得られない。また、
0.7%以上含有させると、静的破壊靱性が急激に低下
するので、C含有量を0.3〜0.7%未満に限定し
た。
【0012】Si :1%を超え2%以下 Si は、一般には脱酸材として作用されるが、本発明材
においては、従来、5%Cr −Mo−V鋼などで炭化物
の析出によって改善していた耐摩耗性を、このSi 量を
増量してマトリックスの強度を高めることによって達成
している。このSi 含有量が1%以下であると、必要な
転動疲労強度が得られず、また2%を超えると、静的破
壊靱性が急激に低下し、必要な靱性が得られないので、
Si 含有量を1%を超え2%以下とした。Mn :0.8%以下 Mn は、焼入れ性を向上させるために含有させるが、
0.8%を超えると、焼入れ時に焼き割れが発生する頻
度が増大するので、0.8%を上限とした。
【0013】Ni :0.3%〜0.5% Ni は焼入れ性を向上させ、基地の機械的性質を向上さ
せるが、0.3%未満ではその作用が不十分であり、ま
た0.5%を越えて含有させると、ロール材内部の変態
が遅滞して焼入れ時に多量の残留オーステナイトが生成
されて、焼入れ硬さが低下するので、上記範囲とした。Cr :3〜4% Cr は、炭化物を形成して耐摩耗性を向上させる。本発
明に係るロール材では、この耐摩耗性向上効果と靱性低
下効果とのバランスを図って、未溶解炭化物を極力低減
する範囲内でCr 量の増量を図る。このCr 量が3%未
満であると、必要な耐摩耗性が得られず、また、4%を
超えると、破壊靱性が急激に低下するので、Cr 含有量
を3%〜4%に限定した。
【0014】Mo :0.4〜0.7% Mo は、二次硬化による硬さの増加と耐摩耗性の向上を
図る目的で含有させる。このMo 含有量が0.4%未満
の場合、その効果は不十分で必要な硬さが得られない。
また、0.7%を超えると破壊靱性値が急激に低下す
る。したがって、Mo の含有量は0.4〜0.7%に限
定した。なお、その他の不可避不純物については特に限
定されないが、良好な靱性を得るために、P、Sの含有
量を低減するのが望ましく、これらの含有量をそれぞれ
0.01%以下とするのが望ましい。
【0015】表面の焼入れ時加熱速度:300〜330℃/hr 焼入れ時の加熱は、ロール材の使用層を急速に加熱し
て、心部をなるべく昇温させないように大きな加熱速度
で行う。この加熱速度が300℃/hr未満では、急速
加熱が不十分であり、心部の昇温を十分に抑制すること
ができない。また、330℃/hrを超えた加熱速度で
加熱すると、低周波誘導加熱炉の容量を通常の工業的に
用いられているそれの数値にしない限り加熱深度が浅く
なり過ぎて十分な焼入れ硬化深度が得られなくなるた
め、上記範囲とした。
【0016】加熱保持温度:880〜920℃ 加熱保持温度が880℃未満では焼入れ硬さおよび硬化
深度が不足するほか、未溶解炭化物がが残留するので不
適である。一方、920℃を越えると残留オーステナイ
トが増加し、やはり焼入れ硬さが得難くなってしまうの
で上記範囲とした。なお本願発明で得られたロールは、
熱間圧延用前後段補強ロールおよび冷間圧延用補強ロー
ルに使用することができる。また、熱間圧延用に使用す
る際には、前後段の両方に使用するのが望ましいが、使
用方法としてはこれに限定されるものでなく、前段また
は後段の一方のみに使用するものであってもよい。
【0017】
【実施例】表1の組成を有する径1600mmの同一サ
イズの2個の補強ロールについて、一方の焼入れ時加熱
速度を310℃/hr、他方の加熱速度を100℃/h
rとして、900℃で焼入れし、同一の焼戻温度520
℃にて焼戻した後、表面の残留応力を測定してその結果
を表2に示した。その結果、両補強ロール間の残留応力
には約10kgf/mm2の差異が認められており、本
発明の残留応力軽減効果は明かである。また各ロールの
胴端に付与した試験材によって半径方向深さに硬さ分布
を測定したが、本発明法によると表面硬さがHs70の
時に、Hs65までに低下する際の深さが従来法ロール
の90mmに比べて100mmにまで増大することが明
かとなった。この関係を図2に示した。
【0018】
【表1】
【0019】
【表2】
【0020】
【発明の効果】以上説明したように本願発明の補強ロー
ルの製造方法によれば、重量%で、C:0.3〜0.7
%未満、Si :1%を越え2%以下、Mn :0.8%以
下、Ni :0.3〜0.5%、Cr :3〜4%、Mo :
0.4〜0.7%を含有し、残部がFe および不可避的
不純物からなるロール材を、低周波誘導加熱炉にて急速
加熱して焼入れを行うので、焼入れ時の焼き割れを防止
して、硬化深度が深くて有効使用径の大きな補強ロール
が得られる。そして補強ロールは、優れた耐摩耗性を有
するとともに、作動ロールに対する肌荒れ攻撃性が小さ
く、破壊靱性にも優れている。 したがって、冷間圧延
用補強ロールとしては勿論のこと、熱間圧延の前後段の
いずれにも使用できる補強ロールを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、発明法と比較法の熱処理におけるロー
ル内部の温度分布を示す模式図である。
【図2】図2は、発明成分補強ロールについて、発明法
と従来法の2種類の熱処理法による硬化深度の差異を示
すグラフである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、C:0.3〜0.7%未満、
    Si :1%を越え2%以下、Mn :0.8%以下、Ni
    :0.3〜0.5%、Cr :3〜4%、Mo:0.4〜
    0.7%を含有し、残部がFe および不可避的不純物か
    らなる圧延用補強ロール材を、低周波誘導加熱炉にて3
    00〜330℃/hrの加熱速度で、880〜920℃
    の焼入れ温度に加熱保持した後、回転浸水焼入れを行う
    ことを特徴とする圧延用補強ロールの製造方法
JP27772192A 1992-09-24 1992-09-24 圧延用補強ロールの製造方法 Pending JPH06100946A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100505730B1 (ko) * 2002-12-13 2005-08-03 두산중공업 주식회사 고강도와 고인성을 갖는 롤쉘의 열처리 방법
WO2013042528A1 (ja) * 2011-09-21 2013-03-28 日立金属株式会社 熱間圧延用遠心鋳造複合ロール及びその製造方法

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